JP2013118420A - 抵抗器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルに抵抗器が接続されるタイプの自動車関連技術用として適した抵抗器を提供する。
【解決手段】抵抗器（１２）は、抵抗器は、約１ｍΩ未満の抵抗値を有するほぼ円筒形の抵抗素子と、この抵抗素子に電気的に接続されたほぼ円筒形の第１の終端部（１４）と、この抵抗素子に電気的に接続された第２の終端部（１６）を有する。ほぼ円筒形の第１の終端部は、中空とされており、バッテリーケーブル（３２）などからの接続部を受容可能である。また、１つ以上の検出用リード（２２，２４）を抵抗器に装着してもよい。ほぼ円筒形の抵抗器を製造する方法は、抵抗素子とこの抵抗素子の両側に接合された第１の終端部および第２の終端部を有するフラットシートを巻回することによって中空の円筒形抵抗器を形成する工程を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、抵抗器に関するものであり、特に、自動車関連の応用技術における抵抗器に関する。

一般車両における電子機器の本質的な増加に伴い、一般車両の電池充電システムに対する要求もまた増大している。さらに、ガソリン電気ハイブリッド車および電気自動車の出現によって、電池充電システムは、自動車のより重要な部分となっている。不健全な電気システムはステアリングやブレーキなどの重要な機能を脅かす可能性がある。

そのため、車載コンピュータに、電池の使用電力量、回復電力量、および使用可能な電力量と、充電システム全体の健全性に関するセンサ情報を持たせることが重要になっている。このためのメインセンサとして、バッテリーケーブル中に電流検出用抵抗器が組み込まれている。

従来、この抵抗器は、マンガニン抵抗素子からなるフラット抵抗器であり、この抵抗素子の各端部に溶接またはロウ付けされた銅部材によって終端されている。マンガニンは、合金であり、一般的には、銅８６％、マンガン１２％、およびニッケル２％からなり、低抵抗値を実現する。このフラット抵抗器の場合には、電池用のコネクタに隣接するケーブルの端部に設置可能であり、また、封入容器内に収納された電子機器によって包囲する形でサポート可能である。このような抵抗器はまた、自動車以外の応用技術、例えば、電気メッキ用の電力供給ケーブル、溶接用ケーブルまたはその他の応用技術でも使用可能であるが、これらに限定されない。

米国特許第５６０４４７７号

したがって、本発明の第１の目的、特徴、あるいは効果は、この技術分野の状況を改善することである。

本発明の他の目的、特徴、あるいは効果は、ケーブルに抵抗器が接続されるタイプの自動車関連技術用として適した抵抗器を提供することである。

本発明のさらに他の目的、特徴、あるいは効果は、電流検出を可能にする抵抗器を提供することである。

本発明のこれらの、あるいは他の目的、特徴、あるいは効果は、本明細書の以下の記載から明らかである。

本発明の一つの態様によれば、抵抗器は、約１ｍΩ未満の抵抗値を有するほぼ円筒形の抵抗素子と、この抵抗素子に電気的に接続されたほぼ円筒形の第１の終端部と、この抵抗素子に電気的に接続された第２の終端部を有する。ほぼ円筒形の第１の終端部は、中空とされており、バッテリーケーブルなどからの接続部を受容可能である。また、１つ以上の検出用リードを抵抗器に装着してもよい。

本発明の他の態様によれば、ほぼ円筒形の抵抗器を製造する方法が提供される。この方法は、抵抗素子とこの抵抗素子の両側に接合された第１の終端部および第２の終端部を有するフラットシートを巻回することによって中空の円筒形抵抗器を形成する工程を有する。

本発明の他の態様によれば、ほぼ円筒形の抵抗器を製造する方法は、第１の終端部用の第１のチューブを供給する工程と、第２の終端部用の第２のチューブを供給する工程と、第１のチューブと第２のチューブの間に抵抗素子を磁気パルス溶接する工程を有しており、これらの工程によって、ほぼ円筒形の抵抗器を供給する。

本発明の円筒形抵抗器の１つの実施形態を示す斜視図である。 本発明の円筒形抵抗器の１つの実施形態を示す分解斜視図である。 自動車のバーテリーケーブルアセンブリに接続された円筒形抵抗器を示す斜視図である。 自動車のバーテリーケーブルに接続された円筒形抵抗器を示す斜視図である。 １つの実施形態による円筒形抵抗器の形成工程における１つの段階を示す図である。 １つの実施形態による円筒形抵抗器の形成工程における１つの段階を示す図である。 １つの実施形態による円筒形抵抗器の形成工程における１つの段階を示す図である。

本発明は、概して、円筒形抵抗器とその製造方法を対象として提案されたものである。円筒形抵抗器は、自動車用として、また、電気メッキ用の電力供給ケーブル、溶接用ケーブルまたはその他の応用技術において使用可能であるが、これらに限定されない。円筒形の形状とすることによって、抵抗器は、ケーブルアセンブリ内に優れたスペース効率で組み込み可能であり、また、ケーブルの長さ方向における任意の位置に挿入可能である。このような配置における柔軟性によって、サポート用の電子機器を、他の電子機器モジュールの近接位置またはバッテリー端子に配置可能である。

図１は、円筒形抵抗器１０の１つの実施形態を示す斜視図である。円筒形抵抗器１０は、抵抗素子１２を有する。抵抗素子１２は、マンガニン線またはその他の抵抗性材料の円筒形部材から形成可能である。抵抗性材料の各端部は、銅またはその他の適当な導電性材料によって終端されており、抵抗器１０の端子１４，１６を形成している。端子１４，１６は、抵抗器１０をケーブルアセンブリに接続して主電流を通電するために使用されている。これらの端子１４，１６は、溶接、ロウ付け、または圧着によって抵抗素子１２に装着されている。端子１４，１６は、溶接、ロウ付け、または圧着によってバッテリーケーブルアセンブリに装着可能としてもよい。端子の幾何属性は、円筒形抵抗器を使用する特定の応用技術に応じて変化するため、本発明は、図示している端子の具体的な幾何属性に限定されない。

これらの終端部のアタッチメントには、１つ以上の検出用リード２２，２４が端子１４，１６に一体的に装着されている。これらの検出用リード２２，２４は、抵抗器１０を流れる通過電流に比例する検出電圧入力を要求するタイプの、サポート用の電子機器に接続するために使用される。これらの検出用リード２２，２４は、抵抗性端子材料の延設部として設けてもよいし、あるいは、溶接、ロウ付け、圧着、またはその他の方法によって別部材を取り付けてもよい。これらの検出用リードの具体的な幾何属性は、具体的な応用技術と使用環境に応じて変化するため、本発明は、図示している具体的な幾何属性に限定されない。

１つの実施形態において、このシャント抵抗器１０のアセンブリは、端子１４，１６としての銅製チューブと、抵抗素子１２としてのほぼ円筒形のマンガニン抵抗線材から構成される。抵抗線は短いセグメントに切断されている。抵抗線の一端は、１つの銅製チューブの端部内に配置されており、２つの部材は、磁気パルス溶接によって接合されている。マンガニン抵抗素子の他端は、他の銅製チューブの端部内に挿入され、磁気パルス溶接によって接合されている。このようにして、図１に示す抵抗器１０のような抵抗器が形成される。

２つの銅製チューブの端部間に配置された、溶接されていない抵抗性材料の量によって、抵抗値を決定することができる。抵抗値の調整は、旋盤加工、研磨加工、またはレーザ加工により露出マンガニン線の直径を低減することによって実施可能であり、あるいは、各チューブの端部から銅を除去してマンガニン抵抗素子の有効長を長くすることによって実施可能である。また、溶接などの方法により、抵抗素子の後方に（銅またはその他の導電性材料などの）終端用材料を付加することによって抵抗値を調整することもできる。この時点で、銅製チューブの開口端部は、ケーブルアセンブリに対する接続工程を容易に受容可能である。開口チューブにケーブル３４を挿入し、２つの部材を一体的に磁気パルス溶接した状態を図４に示す。この接合はまた、はんだ付け、圧着、ロウ付け、またはその他の方法によって実施可能である。端部３２を有するバッテリーポストクランプ３０の場合には、図３に示すように、開口チューブの１つに挿入して空間的に固定可能である。バッテリーポストクランプ３０は、はんだ付け、圧着、ロウ付け、またはその他の方法によって固定してもよい。

図５と図６は、円筒形抵抗器の他の実施形態を示している。この実施形態において、抵抗器は、マンガニンまたはその他の適当な抵抗性材料製のフラット抵抗素子と、銅またはその他の適当な導電性材料と、抵抗性材料の各端部に溶接された端子を利用しており、これらの要素の使用法は、特許文献１で開示されているようなパワーメタルストリップ抵抗器の製造における使用法と同様である。

図５においては、フラットシート３９が示されている。フラットシート３９は、抵抗性材料４２と端子材料４０を有する。端子材料４０は、抵抗性材料４２の両側に第１の終端部４０Ａと第２の終端部４０Ｂを有する。検出用リード２２が、端子材料４０の第１の終端部４０Ａに電気的に接続されてその延設部を形成しており、その一方で、検出用リード２４が、端子材料４０の第２の終端部４０Ｂに電気的に接続されてその延設部を形成している。

フラットシート３９は、図６に示すように、抵抗性材料４２が円筒の周囲に湾曲するバンドとなるような円筒形に巻回される。巻回加工を容易にすると共にケーブルへの圧着を容易にするために、抵抗性材料４２と端子材料４０の特定のエリアに孔またはスロット４６を設けてもよい。これらのスロット４６はまた、抵抗値と抵抗温度係数（ＴＣＲ）を調整するために使用可能である。各終端部４０Ａ，４０Ｂには、これらのスロット４６により本体部分から分離した３つの端部が形成されており、これら３つの端部は、抵抗性材料と一体化された検出用端子を形成する第４の端部に対しても接続状態を保っている。

図７に示すような他の実施形態において、抵抗器は、第１の終端部４０Ａがケーブルに対するアタッチメント用の円筒形を形成し、その一方で、第２の終端部４０Ｂが開口部５０を有するフラット端子４８を形成するように構成されている。フラット端子４８は、バッテリーポストまたはその他のスタッドマウントコネクタに接続可能である。

なお、円筒形抵抗器が中空である場合には、抵抗素子は、その内部に流体を循環させることで冷却可能である。一定の環境下においては、概して冷却が望ましい。

本発明の円筒形抵抗器は、１ｍΩ未満の抵抗値を有しており、２００Ａ以上の電流に対応できるように設計される。そのため、円筒形抵抗器は、低抵抗値が要求される自動車の応用技術、バッテリー監視用の応用技術、および関連する応用技術に対して非常に好適である。

以上のように、本明細書は円筒形抵抗器を開示するものである。本発明は、寸法、形状、使用する材料、抵抗値における各種の変形例、および他の属性に関する各種の変形例を包含する。本明細書中では各種の実施形態を図示および説明したが、本発明は、図示および説明した具体的な実施形態に限定されない。

１０…円筒形抵抗器
１２…抵抗素子
１４，１６…端子
１８，２０…開口端部
２２，２４…検出用リード
３０…バッテリーポストクランプ
３２…端部
３４…ケーブル
３９…フラットシート
４０…端子材料
４０Ａ…第１の終端部
４０Ｂ…第２の終端部
４２…抵抗性材料
４６…スロット
４８…フラット端子
５０…開口部

Claims (22)

1. 約１ｍΩ未満の抵抗値を有するほぼ円筒形の抵抗素子と、
   前記抵抗素子に電気的に接続されたほぼ円筒形の第１の終端部と、
   前記抵抗素子に電気的に接続された第２の終端部
   を有し、
   前記ほぼ円筒形の第１の終端部は中空とされており、接続部を受容可能である
   ことを特徴とする抵抗器。
2. 前記第１の終端部に電気的に接続された第１の検出用リードと、
   前記第２の終端部に電気的に接続された第２の検出用リード
   を有することを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
3. 前記ほぼ円筒形の抵抗素子と、前記ほぼ円筒形の第１の終端部と、前記第２の終端部は、円筒形に巻回されたシートから形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
4. 巻回加工を容易にするために、前記ほぼ円筒形の抵抗素子または前記ほぼ円筒形の第１の終端部には、少なくとも１つのスロットが設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の抵抗器。
5. 前記抵抗素子は円筒形の線材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
6. 前記第１の終端部は第１の導電チューブを有しており、前記第２の終端部は第２の導電チューブを有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の抵抗器。
7. 前記第２の終端部はほぼ円筒形で中空とされており、第２の接続部を受容可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
8. 前記第２の終端部はフラット端子エリアを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
9. 前記フラット端子エリアには開口部が設けられている
   ことを特徴とする請求項８に記載の抵抗器。
10. 前記第１の終端部、第２の終端部、および抵抗素子は、中空とされており、抵抗器内に流体またはガスを循環させて抵抗素子の温度を制御可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
11. ほぼ円筒形の抵抗器を製造する方法において、
    抵抗素子とこの抵抗素子の両側に接合された第１の終端部および第２の終端部を有するフラットシートを巻回することによって中空の円筒形抵抗器を形成する工程を有する
    ことを特徴とする抵抗器の製造方法。
12. 前記抵抗素子は、約１ｍΩ未満の抵抗値を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗器の製造方法。
13. 前記抵抗素子の切削加工によって前記ほぼ円筒形の抵抗器の抵抗値を調整する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗器の製造方法。
14. 前記ほぼ円筒形の抵抗器に材料を付加することによってこの円筒形抵抗器の抵抗値を調整する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗器の製造方法。
15. 前記材料は、付加的な抵抗性材料である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の抵抗器の製造方法。
16. 前記材料は、付加的な終端用材料である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の抵抗器の製造方法。
17. 巻回加工を容易にするために前記フラットシートにスロットを切削加工する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗器の製造方法。
18. 前記抵抗器に検出用リードを装着する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗器の製造方法。
19. ほぼ円筒形の抵抗器を製造する方法において、
    第１の終端部用の第１のチューブを供給する工程と、
    第２の終端部用の第２のチューブを供給する工程と、
    前記第１のチューブと第２のチューブの間に抵抗素子を磁気パルス溶接する工程を有しており、この工程によってほぼ円筒形の抵抗器を供給する
    ことを特徴とする抵抗器の製造方法。
20. 第１の検出用リードを前記第１のチューブに接続すると共に、第２の検出用リードを前記第２のチューブに接続する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の抵抗器の製造方法。
21. 抵抗値を増大させるために前記抵抗素子の材料の一部を除去する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の抵抗器の製造方法。
22. 抵抗値を減少させるために前記抵抗素子に導電性材料を付加する工程を有する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の抵抗器の製造方法。
    
    

Images