JP2008082957A - シャント抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】強度向上を図るとともに精度良く電流検出することができるシャント抵抗器を提供する。
【解決手段】第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２を有し、離間配置された第１の電流回路用端子１と第２の電流回路用端子２を架設する状態で、当該電流回路用端子１，２の厚み方向の両面を第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２で挟持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャント抵抗器に関するものである。

シャント抵抗器についての従来技術として、特許文献１がある。これは、図７に示すように、通電によるジュール熱を発生しにくくするために、所定の抵抗値を有した金属材料よりなるＵ字型の電流検出部１００の両端を端子板１０１，１０２に接続し、信号線１０３，１０４間に通電電流に比例した電圧降下が生じるようにしている。
特開２０００−１３１３４９号公報

しかしながら、Ｕ字型の電流検出部（シャント抵抗部）を用いた場合、取付け時に応力が集中しやすく変形することが予想される。
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、強度向上を図るとともに精度良く電流検出することができるシャント抵抗器を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、第１の抵抗板と第２の抵抗板を有し、離間配置された第１の電流回路用端子と第２の電流回路用端子を架設する状態で、当該電流回路用端子の厚み方向の両面を前記第１の抵抗板と第２の抵抗板で挟持してなることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、２枚の抵抗板を並列に接続することにより、従来の構成（図７）に比べて、曲げに対する強度を向上させることができる。また、表面積も増加させることができ、放熱効果が上昇し、これにより、ジュール熱の影響を低減して精度良く電流検出することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載のシャント抵抗器において、前記第１の抵抗板および第２の抵抗板をケース内に収容すると、第１の抵抗板および第２の抵抗板をケーシングして保護することができる。

請求項３に記載のように、請求項２に記載のシャント抵抗器において前記ケース内において、前記第１の抵抗板または第２の抵抗板に、信号処理回路を形成したチップを搭載すると、ケース内で信号処理を行うことが可能となる。

請求項４に記載のように、請求項３に記載のシャント抵抗器において前記ケースに電気接続用導体を埋設し、ケース内において、前記電気接続用導体と前記チップとを電気的に接続するとともに、前記第１の抵抗板または第２の抵抗板に形成した電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部と前記チップとを電気的に接続すると、ケースに埋設した電気接続用導体を用いて電気的取出しを容易に行うことができる。

請求項５に記載のように、請求項４に記載のシャント抵抗器においてボンディングワイヤーにより前記電気接続用導体と前記チップとを電気的に接続するとともに、ボンディングワイヤーによりチップと電流検出部とを電気的に接続すると、ワイヤーボンディングにて電気的接続を容易に行うことができる。

請求項６に記載のように、請求項３〜５のいずれか１項に記載のシャント抵抗器において、前記チップに温度測定素子を形成すると、温度を測定して温度補正を行うことが可能となる。

請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャント抵抗器において前記第１の抵抗板または第２の抵抗板に透孔を形成して、内壁面の対向する二箇所に、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部を区画すると、電流検出部を互いに接近させ、熱起電力の影響（熱起電力による誤差）を低減させることができる。

請求項８に記載のように、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャント抵抗器において四角形状をなす前記第１または第２の抵抗板における１つの辺において離間して、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部を突設し、この両方の電流検出部の先端を、帯板状をなす前記第１および第２の電流回路用端子の長辺間に位置させると、端子の幅方向において電流検出部を端子内に収めることで小型化を図ることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態におけるシャント抵抗器１０の平面図を示す。図２には、本実施形態におけるシャント抵抗器１０の正面図、即ち、図１のＡ矢視図を示す。シャント抵抗器１０は電流に比例した電圧降下を得るためのものである。

第１の電流回路用端子１と第２の電流回路用端子２はそれぞれ帯板状をなし、かつ、同一形状・同一寸法である。本実施形態においては、この帯板状をなす第１の電流回路用端子１および帯板状をなす第２の電流回路用端子２としてバスバーを用いている。第１の電流回路用端子１と第２の電流回路用端子２は図１において左右方向に延設され、離間して配置されている。

帯板状をなす第１の電流回路用端子１と帯板状をなす第２の電流回路用端子２との間においてシャント抵抗器１０が介在されている。シャント抵抗器１０は、第１の抵抗板（シャント抵抗部）１１と第２の抵抗板（シャント抵抗部）１２を有している。図１，２では第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２は長方形状をなし、かつ、同一形状・同一寸法である。また、抵抗板１１，１２の幅と電流回路用端子１，２の幅は等しくなっている。

第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２が対向して配置され、かつ、両抵抗板１１，１２の間において上述したように離間配置された第１の電流回路用端子１と第２の電流回路用端子２が挟まれている。抵抗板１１，１２は電流回路用端子１，２を架設し、抵抗板１１，１２は電流回路用端子１，２に接合されている。つまり、電流回路用端子１，２の上面側において第１の抵抗板１１が端子１，２を架設する状態で配置され、抵抗板１１と端子１，２が接合されている。また、電流回路用端子１，２の下面側において第２の抵抗板１２が端子１，２を架設する状態で配置され、抵抗板１２と端子１，２が接合されている。このようにして、第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２で、電流回路用端子１，２の厚み方向の両面を挟持している。

抵抗板１１，１２と電流回路用端子１，２の接合方法としては、電子ビーム溶接や抵抗溶接やロー付けといった方法がある。抵抗板１１，１２の材料としては、マンガニンや銅ニッケル合金を用いる。このようにして、電流回路用端子（バスバー）１，２の間に所定の抵抗値を有した抵抗板１１，１２が接続されている。また、電流回路用端子１，２と抵抗板１１，１２は、図１に示すように、同一軸線上に配置されている。

また、長方形をなす抵抗板１１の外縁部（一方の長辺）に所定の間隔をおいて電流検出部（突部）２０，２１が設けられている。抵抗板１１に電流が流れると、電流に応じた電圧が電流検出部２０，２１間に発生する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態のシャント抵抗器１０は、第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２を有し、離間配置された第１の電流回路用端子１と第２の電流回路用端子２を架設する状態で、当該電流回路用端子１，２の厚み方向の両面を第１の抵抗板１１と第２の抵抗板１２で挟持してなる。よって、２枚の抵抗板１１，１２を並列に接続することにより、従来の構成（図７）に比べて、曲げに対する強度を向上させることができる。また、表面積も増加させることができ、放熱効果が上昇し、これにより、ジュール熱の影響を低減して精度良く電流検出することができる。さらに、従来の構成（図７）の場合、電流検出部１００を曲げる工程が必要となり、工数が増加する問題がある。これに対し、本実施形態では２枚の抵抗板１１，１２を用いており、曲げる工程を必要とせず工数が増加することもない。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図３には、本実施形態におけるシャント抵抗器を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図である。本実施形態においては、第１の実施形態で説明した構成品（抵抗板１１，１２）をケーシングしている。

図３においてケース３０はケース本体３１とケースカバー３２とからなる。図３におけるケースカバー３２を取り外した状態を図４に示す。図４の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図である。

図４において、ケース本体３１は全体形状として箱型をなし、四角枠部３１ａと底面部３１ｂを有しており、上面が開口している。ケース本体３１の左右の側壁に端子（バスバー）１，２が貫通する状態で配置されている。

ケース本体３１の内部に抵抗板１１，１２が配置されている。この抵抗板１１，１２は、端子（バスバー）１，２に対し上下を挟む状態で接合されている。上側に位置する抵抗板１１の上面には、信号処理回路を形成したＩＣチップ４０が搭載されている。抵抗板１１の電流検出部（突部）２０，２１とＩＣチップ４０とがボンディングワイヤー４１により電気的に接続されている。

さらに、ＩＣチップ４０には温度測定素子４６が形成されている。温度測定素子４６は例えばダイオードにて構成され、ダイオードの温度特性を利用して温度を測定することができる。

また、ケース本体３１には電気接続用導体（ターミナル）４２が埋設されている。詳しくは、ケース本体３１に電気接続用導体（ターミナル）４２がインサート成型されている。電気接続用導体（ターミナル）４２とＩＣチップ４０とがボンディングワイヤー４３により電気的に接続されている。

ケース本体３１はコネクタ３３を有し、電気接続用導体（ターミナル）４２の一端がコネクタ３３の内壁面から突出している。
そして、ケース本体３１の上面開口部に、図３に示すように、ケースカバー３２を装着することによりケース本体３１の上面開口部が塞がれ、ケース本体３１の内部が密封される。

組み立て順序としては次のようになる。
第１の実施形態で説明した構成品（抵抗板１１，１２、端子１，２）をケース本体３１に挿入する。なお、挿入に代わりインサート成型もよい。

その後、抵抗板１１にＩＣチップ４０を搭載し、ワイヤー４１で電流検出部２０，２１とチップ４０とを電気的に接続するとともにワイヤー４３でチップ４０と電気接続用導体（ターミナル）４２を電気的に接続する。

ＩＣチップ４０の信号処理回路は、差動増幅部とアナログ・デジタル変換部（Ａ／Ｄ部）とデジタル処理部とデジタル・アナログ変換部（Ｄ／Ａ部）で構成されており、電流検出部２０，２１で発生した微小電圧を差動増幅部で増幅した後に、Ａ／Ｄ変換して、デジタル処理部で平均化処理を実施してＳ／Ｎを向上させている。また、温度測定素子４６による温度測定結果に基づいて電流測定値（電流検出部２０，２１間の電位差）の温度補正を行う。そして、その電流測定値をＤ／Ａ変換して出力する。また、温度測定素子４６による温度測定結果も出力する。なお、ＩＣチップ４０において、測定の高精度化を図るべく抵抗板１１，１２の抵抗値バラツキや回路のバラツキを調整する機能も有している。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２）第１の抵抗板１１および第２の抵抗板１２をケース３０内に収容したので、第１の抵抗板１１および第２の抵抗板１２をケーシングして保護することができる。

（３）ケース３０内において、第１の抵抗板１１（または第２の抵抗板１２）に、信号処理回路を形成したチップ４０を搭載したので、ケース３０内で信号処理を行うことができる。

（４）ケース３０に電気接続用導体４２を埋設し、ケース３０内において、電気接続用導体４２とチップ４０とを電気的に接続するとともに、第１の抵抗板１１（または第２の抵抗板１２）に形成した電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部２０，２１とチップ４０とを電気的に接続した。よって、ケース３０に埋設した電気接続用導体４２を用いて電気的取出しを容易に行うことができる。

（５）ボンディングワイヤー４３により電気接続用導体４２とチップ４０とを電気的に接続するとともに、ボンディングワイヤー４１によりチップ４０と電流検出部２０，２１とを電気的に接続した。よって、ワイヤーボンディングにて電気的接続を容易に行うことができる。

（６）チップ４０に温度測定素子４６を形成したので、温度を測定して温度補正を行うことができる。
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。

・図１，２に代わり、図５に示すように構成してもよい。図５（ａ）はシャント抵抗器の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
図５において、第１の抵抗板１１にＨ型の透孔５０が形成され、この透孔５０により、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部６０，６１が隣接して区画形成されている。このようにすることにより、電圧降下の測定箇所は離したまま電流検出部６０，６１を互いに接近させ両方の電流検出部６０，６１の温度を接近させて、電流検出部６０，６１におけるワイヤーボンディング部（異種金属接合箇所）での熱起電力の影響（熱起電力による誤差）を低減させることができる。広義には、第１の抵抗板１１（または第２の抵抗板１２）に透孔５０を形成して、内壁面の対向する二箇所に、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部６０，６１を区画することにより、電流検出部６０，６１を互いに接近させ、熱起電力の影響（熱起電力による誤差）を低減させることができる。

・図１に代わり、図６に示すように構成してもよい。図６はシャント抵抗器の平面図である。図１では電流回路用端子１，２と抵抗板１１，１２とは幅が等しく、かつ同一軸線上に配置されており、電流検出部２０，２１は電流回路用端子１，２の幅方向において飛び出している。これに対し、図６では次のようにしている。

図６において、帯板状をなす第１および第２の電流回路用端子１，２の幅Ｗ１と、長方形をなす第１および第２の抵抗板１１，１２の幅Ｗ２との関係として、第１および第２の電流回路用端子１，２の幅Ｗ１よりも第１および第２の抵抗板１１，１２の幅Ｗ２が狭い（Ｗ２＜Ｗ１）。第１の電流回路用端子１の長辺Ｓ２と、第２の電流回路用端子２の長辺Ｓ２と、第１および第２の抵抗板１１，１２の長辺Ｓ１１とが同一線上に配置されている。第１の抵抗板１１の長辺Ｓ１０において、離間して２つの電流検出部７０，７１が突出している。抵抗板１１における電流検出部７０，７１を含めた幅Ｗ３は端子１，２の幅Ｗ１より小さくなっている（Ｗ３＜Ｗ１）。つまり、同一軸線上に配置した第１および第２の電流回路用端子１，２における幅方向において２つの電流検出部７０，７１が第１および第２の電流回路用端子１，２の辺Ｓ１から飛び出ていない。

このようにして、四角形状をなす第１の抵抗板１１（または第２の抵抗板１２）における１つの辺Ｓ１０において離間して、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部７０，７１を突設し、この両方の電流検出部７０，７１の先端を、帯板状をなす第１および第２の電流回路用端子１，２の長辺Ｓ１，Ｓ２間に位置させた。このようにすることにより、端子（バスバー）１，２の幅方向において電流検出部７０，７１を端子（バスバー）１，２内に収めることで小型化を図ることができる。

第１の実施形態におけるシャント抵抗器の平面図。 第１の実施形態におけるシャント抵抗器の正面図。 （ａ）は第２の実施形態におけるシャント抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線でのシャント抵抗器の縦断面図。 （ａ）はケースカバーを取り外した状態のシャント抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線でのシャント抵抗器の縦断面図。 （ａ）は別例におけるシャント抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 別例におけるシャント抵抗器の平面図。 背景技術を説明するためのシャント抵抗器の平面図。

符号の説明

１…第１の電流回路用端子、２…第２の電流回路用端子、１１…第１の抵抗板、１２…第２の抵抗板、２０…電流検出部、２１…電流検出部、３０…ケース、４０…チップ、４１…ボンディングワイヤー、４２…電気接続用導体、４３…ボンディングワイヤー、４６…温度測定素子、５０…透孔、６０…電流検出部、６１…電流検出部、７０…電流検出部、７１…電流検出部。

Claims (8)

1. 帯板状をなす第１の電流回路用端子（１）と帯板状をなす第２の電流回路用端子（２）との間に介在され、電流に比例した電圧降下を得るシャント抵抗器であって、
   第１の抵抗板（１１）と第２の抵抗板（１２）を有し、離間配置された前記第１の電流回路用端子（１）と第２の電流回路用端子（２）を架設する状態で、当該電流回路用端子（１，２）の厚み方向の両面を前記第１の抵抗板（１１）と第２の抵抗板（１２）で挟持してなることを特徴とするシャント抵抗器。
2. 前記第１の抵抗板（１１）および第２の抵抗板（１２）をケース（３０）内に収容したことを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗器。
3. 前記ケース（３０）内において、前記第１の抵抗板（１１）または第２の抵抗板（１２）に、信号処理回路を形成したチップ（４０）を搭載したことを特徴とする請求項２に記載のシャント抵抗器。
4. 前記ケース（３０）に電気接続用導体（４２）を埋設し、ケース（３０）内において、前記電気接続用導体（４２）と前記チップ（４０）とを電気的に接続するとともに、前記第１の抵抗板（１１）または第２の抵抗板（１２）に形成した電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部（２０，２１）と前記チップ（４０）とを電気的に接続したことを特徴とする請求項３に記載のシャント抵抗器。
5. ボンディングワイヤー（４３）により前記電気接続用導体（４２）と前記チップ（４０）とを電気的に接続するとともに、ボンディングワイヤー（４１）によりチップ（４０）と電流検出部（２０，２１）とを電気的に接続したことを特徴とする請求項４に記載のシャント抵抗器。
6. 前記チップ（４０）に温度測定素子（４６）を形成したことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のシャント抵抗器。
7. 前記第１の抵抗板（１１）または第２の抵抗板（１２）に透孔（５０）を形成して、内壁面の対向する二箇所に、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部（６０，６１）を区画したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャント抵抗器。
8. 四角形状をなす前記第１または第２の抵抗板（１１，１２）における１つの辺（Ｓ１０）において離間して、電流に比例した電圧降下を取り出すための２つの電流検出部（７０，７１）を突設し、この両方の電流検出部（７０，７１）の先端を、帯板状をなす前記第１および第２の電流回路用端子（１，２）の長辺（Ｓ１，Ｓ２）間に位置させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャント抵抗器。

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