JP2012109474A - シャント抵抗装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリに接続した高電圧回路に挿入して、バスバーとの接続を容易に行うことができ、電流の検出精度を高めたシャント抵抗装置を提供する。
【解決手段】金属抵抗材からなる抵抗部１１ａと、該抵抗部の両端部分に備えた、前記抵抗部より細いボルト状の電極部１１ｂと、該電極部を挿通する孔を備えた検出電極１２と、前記電極部を挿通する孔を備えた絶縁材１３と、前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子１４と、前記電極部に螺合するナット１６と、を備え、前記電極部１１ｂに接触させて前記検出電極１２を配置し、前記電流端子１４と前記検出電極１２との間に前記絶縁材１３を介在させて、前記ナット１６により締め付け固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、大電流回路に挿入して使用される、電流測定用のシャント抵抗器、および該シャント抵抗器と電流ケーブル先端に設けた電流端子とを接続するシャント抵抗装置に関する。

従来から、例えば自動車の車載部品のモータ電流の制御などにおいて、回路に流れる電流値を検出するため、シャント抵抗器が用いられている。上記用途のシャント抵抗器には、検出精度に優れ、温度ドリフトが小さく、大電流が印加されても過剰な発熱をしない１ｍΩ以下の低い抵抗値が要求される。このため、抵抗体として、比抵抗が小さく且つ抵抗温度係数が小さいＣｕＮｉ系合金、ＮｉＣｒ系合金、マンガニン等の金属抵抗材が用いられる。

シャント抵抗装置の一例として、ボルト状のバッテリ電極端子に、ワッシャ状のシャント抵抗体、接続端子、ケーブル端子を組み込んで、ナットで締め付け固定するものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−４７５７１号公報

特許文献１はバッテリの電源端子にワッシャ状のシャント抵抗器を組み付ける構造に関するものであるが、バッテリに接続した電流ケーブル（バスバー）の途中にシャント抵抗器を挿入して接続する構造も望まれており、なるべくコンパクトな構造で、且つ容易に取り付けられる構造が好ましい。

本発明は、バッテリに接続したバスバー（電流端子）との接続を容易に行うことができるシャント抵抗装置を提供することを目的とする。また電流の検出精度を高めることができるシャント抵抗装置を提供することを目的とする。

本発明のシャント抵抗装置は、金属抵抗材からなる抵抗部１１ａと、該抵抗部の両端部分に備えた、前記抵抗部より細いボルト状の電極部１１ｂと、該電極部を挿通する孔を備えた検出電極１２と、前記電極部を挿通する孔を備えた絶縁材１３と、前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子１４と、前記電極部に螺合するナット１６と、を備え、前記抵抗部１１ａに接触させて前記検出電極１２を配置し、前記電流端子１４と前記検出電極１２との間に前記絶縁材１３を介在させて、前記ナット１６により締め付け固定したことを特徴とする。このシャント抵抗装置によれば、ナットを締め付けるという簡単な作業により、溶接等を要することなく、バッテリに接続したケーブルの途中にシャント抵抗器を挿入して、被測定電流を検出することができる。また、絶縁材を挿入することで、抵抗体部分における電流経路が安定し、高精度の電流検出が可能となる。

また、本発明のシャント抵抗装置は、金属抵抗材からなる抵抗部１１ａと、前記抵抗部の両端部分に備えた、該抵抗部より細いボルト状の電極部１１ｂと、該電極部を挿通する孔を備えた検出電極１２と、前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子１４と、前記電極部に螺合するナット１６と、を備え、前記抵抗部１１ａに接触させて前記検出電極１２を配置し、前記電流端子１４を介在させて、前記ナット１６により締め付け固定したことを特徴とする。このシャント抵抗装置によれば、ナットを締め付けるという簡単な作業により、溶接等を要することなく、バッテリに接続したケーブルの途中にシャント抵抗器を挿入して、被測定電流を検出することができる。

本発明の一実施例のシャント抵抗装置の部分断面図（左側）と部分正面図（右側）である。 上記シャント抵抗装置の分解斜視図である。 本発明の他の実施例のシャント抵抗装置の部分断面図（左側）と部分正面図（右側）である。 本発明の他の実施例のシャント抵抗器の分解斜視図であり、抵抗部と電極部とを別体とし、抵抗部に接触させて検出電極を固定する例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施例１のシャント抵抗装置を示す。この装置に組み込まれるシャント抵抗器１１は、金属抵抗材からなる抵抗部１１ａと、抵抗部１１ａの軸方向の両端に、該抵抗部１１ａより細いボルト状に形成された電極部１１ｂを備える。この実施例では、抵抗部１１ａと電極部１１ｂとは、一体であり、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの棒状の金属抵抗材を、適宜の長さに切断して、その両側を小径にしてネジ溝を形成したものである。電極部１１ｂを抵抗部１１ａよりも細くしているため、抵抗部１１ａと電極部１１ｂとの境界部分に、抵抗部１１ａの端面が現れている。かかる端面には後述の検出電極１２が当接する。抵抗部１１ａは図示するように円柱状であるが、その他、角柱状にしてもよい。

検出電極１２はＣｕ等の電極用の板材に孔を形成して、ワッシャ状（リング状）にしたものである。ボルト状の電極部１１ｂが検出電極１２の孔に挿入され、検出電極１２は抵抗部１１ａの軸方向両端面にそれぞれ接触して配置されている。かかる検出電極１２により抵抗部１１ａの電圧降下を検出する。検出電極１２は導線１７によって電圧検出回路（図示しない）に接続されている。導線１７には絶縁被覆がされており、検出電極１２の接続端において検出電極１２と溶接されている。検出電極１２、１２は円柱状の抵抗部１１ａの軸方向両端面に接触しているので、抵抗部１１ａに電流が流れることによって生じる電圧を高精度で検出することができる。

検出電極１２とバスバー１４との間に、絶縁材１３を介在させている。絶縁材１３はガラスエポキシ系などの樹脂材料や、セラミックス系材料等、電気的に絶縁可能な材料をワッシャ状（リング状）にしたものである。絶縁材１３を検出電極１２とバスバー１４との間に挿入することで、ナットの締め付け具合、検出電極やバスバーの歪みなどの影響を抑制できるため、抵抗部１１ａにおける電流経路が安定し、よって抵抗値も安定し、抵抗温度係数のばらつきを小さくすることができ、高精度の電流検出が可能となる。

バスバー１４は、被測定電流が流れる細い板状の金属である。バスバー１４の端部に孔を備えることによって電流端子が構成されており、該孔に電極部１１ｂが挿入される。即ち、バスバー１４における電極部１１ｂとの接続部位（孔を形成した部位）が電流端子である。そして、抵抗部１１ａの軸方向端面に検出電極１２を当接し、絶縁材１３、ワッシャ１５、バスバー１４（電流端子）を介在させてナット１６により締め付けられる。ワッシャ１５やナット１６は電気的導通性を有していて、抵抗損失の小さいものであればどのようなものでもよい。抵抗部１１ａは、自動車等に搭載される機器の駆動用電源であるバッテリの被測定電流に直列に接続される。

従って、被測定電流は、バスバー１４（電流端子）から主としてナット１６、電極部１１ｂを経由して抵抗部１１ａに流れる。絶縁材１３が無い場合には、検出電極１２を介した電流経路が生じる。このため、特に検出電極１２としてＣｕ材を用いると、検出電極１２と抵抗部１１ａとの接合状態によって、抵抗温度係数にばらつきが生じる可能性がある。したがって、より安定した検出のためには、検出電極１２とバスバー１４（電流端子）との間に絶縁材１３を介在させることが好ましい。

なお、本実施例においては、電源との接続をバスバーによって行う例を示したが、ケーブルを用いてもよく、ケーブルの端部には電極部１１ｂを挿入可能に構成された例えばワッシャ状の電流端子を備えていればよい。

図２は、このシャント抵抗装置の一部を分解した斜視図である。既述のとおり、検出電極１２、絶縁材１３、バスバー１４、ワッシャ１５にはそれぞれボルト状の電極部１１ｂを挿入することができる程度の径の孔を備えている。電極部１１ｂを、検出電極１２、絶縁材１３、バスバー１４、ワッシャ１５の各孔に挿入し、ナット１６で締め付けることによって、シャント抵抗装置が完成する。このシャント抵抗装置によれば、上述の簡単な作業により、溶接等を要することなく、バッテリに接続したケーブルの途中にシャント抵抗装置を挿入して、被測定電流を高精度で検出することができる。なお、電圧検出回路に接続する導線１７は、その後に適宜の方法により固定してもよい。

図３は、本発明の他の実施例のシャント抵抗装置を示す。この装置では、ワッシャ状の検出電極１２の内面に、検出電極１２とボルト状電極部１１ｂとを絶縁するための絶縁材１８をさらに介在させている。この構造によれば、抵抗部１１ａにおいて、さらに電流経路が安定して高精度の電流検出が期待できる。その他、バスバー１４と抵抗器電極部（ボルト状電極部）１１ｂとが直接接触しないように、さらにバスバー１４の開口内部に絶縁材を介在させてもよい。

図４は、本発明のさらに他の実施例のシャント抵抗器を示す。このシャント抵抗器は、抵抗部１１ａとは別体で構成されたＣｕなどボルト状の電極部２１ｂを、圧接等によって抵抗部１１ａの両端に接合した構造である。この電極部２１ｂにワッシャ状の検出電極２２をはめ込み、抵抗部１１ａに接触させて固定することで、上述と同様のシャント抵抗装置を構成することが可能となる。Ｃｕは電極部の材料として好ましいが、強度を確保する等のために、電極部２１ｂに用いる材料を適宜変更するようにしてもよい。かかる構造によって、抵抗器の性能に寄与する抵抗部にのみ抵抗材料を使用したシャント抵抗装置を構成することができる。

なお、上述の実施例では、検出電極１２とバスバー１４との間に、絶縁材１３を挿入しているが、抵抗値が比較的高い場合等では、絶縁材１３の挿入は必ずしも必要ない。係る場合には、金属抵抗材からなる抵抗部１１ａと、前記抵抗部の両端部分に備えた、該抵抗部より細いボルト状の電極部１１ｂ（２１ｂ）と、該電極部を挿通する孔を備えた検出電極１２（２２）と、前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子１４と、前記電極部に螺合するナット１６と、を備え、前記抵抗部１１ａに接触させて前記検出電極１２（２２）を配置し、前記電流端子１４を介在させて、前記ナット１６により締め付け固定することで、シャント抵抗装置を構成することが可能である。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、大電流を高精度で検出する、金属抵抗材を用いた電流検出用抵抗器、およびそのケーブルとの接続に好適に利用可能である。

Claims (6)

1. 金属抵抗材からなる抵抗部と、
   前記抵抗部の両端部分に備えた、該抵抗部より細いボルト状の電極部と、
   該電極部を挿通する孔を備えた検出電極と、
   前記電極部を挿通する孔を備えた絶縁材と、
   前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子と、
   前記電極部に螺合するナットと、を備え、
   前記抵抗部に接触させて前記検出電極を配置し、前記電流端子と前記検出電極との間に前記絶縁材を介在させて、前記ナットにより締め付け固定したことを特徴とする、シャント抵抗装置。
2. 前記検出電極と前記ボルト状電極部との間に、第２の絶縁材を介在させた、請求項１に記載のシャント抵抗装置。
3. 前記検出電極に、電圧検出回路に接続する導線を固定した、請求項１に記載のシャント抵抗装置。
4. 金属抵抗材からなる抵抗部と、
   前記抵抗部の両端部分に備えた、該抵抗部より細いボルト状の電極部と、
   該電極部を挿通する孔を備えた検出電極と、
   前記電極部を挿通する孔を備え、被測定電流を前記抵抗部に供給するための電流端子と、
   前記電極部に螺合するナットと、を備え、
   前記抵抗部に接触させて前記検出電極を配置し、前記電流端子を介在させて、前記ナットにより締め付け固定したことを特徴とする、シャント抵抗装置。
5. 前記電極部と前記抵抗部とは一体である、請求項１または４に記載のシャント抵抗装置。
6. 前記電極部と前記抵抗部とは別体である、請求項１または４に記載のシャント抵抗装置。

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