JP2019201170A - シャント抵抗器およびシャント抵抗器の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】磁束による起電力ノイズを抑制する出力信号電圧の引き出し端子構造を有するブッシングシャント抵抗器を提供する。【解決手段】シャント抵抗器Ａは、導電性の金属材からなり、第１平面１１ａ、１３ａおよび第２平面１１ｂ、１３ｂと、その周囲の外周面を、それぞれ備える第１端子１および第２端子３と、第１端子と第２端子とそれぞれの第１平面が対向しており、それぞれの第１平面に接続されて、第１端子と第２端子とを接続した抵抗体５と、抵抗体と、それぞれの第１平面との接合面積は、第１平面の面積よりも小さく、かつ、第１端子と第２端子とには、第１平面から第２平面へ貫通する孔部１ａ、３ａが形成され、第１端子と第２端子との対向面側に電圧検出端子を接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、シャント抵抗器およびシャント抵抗器の実装構造に関する。

例えば、電気自動車に搭載されている半導体パワーモジュール等における電流を検出するため、シャント抵抗器が用いられる。
取付け作業が簡便で、過大な取付けスペースも必要とせず、高精度の電流検出が可能なシャント抵抗器として、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のシャント抵抗器は、導電性の金属材からなり、第１平面および第２平面と、その周囲の外周面を、それぞれ備える第１端子および第２端子と、前記第１端子と前記第２端子とのそれぞれの第１平面が対向しており、それぞれの第１平面に接続されて、前記第１端子と前記第２端子とを接続した抵抗体と、前記抵抗体と、それぞれの前記第１平面との接合面積は、前記第１平面の面積よりも小さく、かつ、前記第１端子と前記第２端子とには、前記第１平面から前記第２平面へ貫通する孔部が形成されている。
以下において、このようなシャント抵抗器を、「ブッシングシャント（抵抗器）」とも称する。

特開２０１７−２１２２９７号公報

上記特許文献１に記載のブッシングシャントにおいては、第１端子と第２端子とのそれぞれの側面から出力信号電圧の引き出し端子を引出す構造を用いている。
ところで、ブッシングシャントにおいて、磁束による起電力ノイズを抑制することが望まれている。
本発明は、磁束による起電力ノイズを抑制する出力信号電圧の引き出し端子構造を有するブッシングシャント抵抗器を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、導電性の金属材からなり、第１平面および第２平面と、その周囲の外周面を、それぞれ備える第１端子および第２端子と、前記第１端子と前記第２端子とのそれぞれの第１平面が対向しており、それぞれの前記第１平面に接続されて、前記第１端子と前記第２端子とを接続した抵抗体と、前記抵抗体と、それぞれの前記第１平面との接合面積は、前記第１平面の面積よりも小さく、かつ、前記第１端子と前記第２端子とには、前記第１平面から前記第２平面へ貫通する孔部が形成され、前記第１端子と前記第２端子との対向面側に電圧検出端子を接続した、シャント抵抗器が提供される。

本発明は上記に記載のシャント抵抗器の実装構造であって、前記第１端子と前記第２端子との対向面側にスリット部が形成され、前記スリット部に、前記電圧検出端子が形成された基板が挿入されているシャント抵抗器の実装構造である。
前記スリット部は、前記第１端子及び前記第２端子の側端部からそれぞれに形成された前記孔部の方向に向けて延びているようにすると良い。
前記電圧検出端子は、前記スリット部内で前記第１端子または前記第２端子と接続されるようにすると良い。
前記基板の表裏に前記電圧検出端子が形成されることが好ましい。

本発明によれば、ブッシングシャント抵抗器において、磁束による起電力ノイズを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す斜視図である。 図１に示すシャント抵抗器に取り付ける電圧検出端子等を備えた基板の一例を示す図であり、基板の一面側（表面側）から見た図である。 図１に示すシャント抵抗器に取り付ける電圧検出端子等を備えた基板の一例を示す図であり、基板の裏面側から見た図である。 シャント抵抗器のスリット部に、基板の対向する辺をそれぞれ挿入した状態を示す斜視図である。 シャント抵抗器のスリット部に、基板の対向する辺をそれぞれ挿入した状態を示す斜視図であり、図３Ａとは反対側の方向から見た斜視図である。 本発明の第２の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す斜視図である。 コネクタを備えた基板の一構成例を示す斜視図である。 図４と図５とに関連する図であり、Ｌ字状の端子と固定ネジにより、シャント抵抗器に基板を固定した状態を示す斜視図である。 図４と図５とに関連する図であり、Ｌ字状の端子と固定ネジにより、シャント抵抗器に基板を固定した状態を示す側面図である。 本実施の形態による固定部の固定方法の一例を示す図である。 本実施の形態による固定部材の固定方法の一例を示す図であり、図７Ａに続く図である。

以下、本発明の実施の形態によるシャント抵抗器およびその実装構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す斜視図である。

本実施の形態によるシャント抵抗器Ａは、Ｃｕなどの導電性の金属材からなり、第１平面１１ａおよびその裏面側の第２平面１１ｂと、その周囲の外周面（側面）１１ｃを、それぞれ備える第１端子（電極）１と、Ｃｕなどの導電性の金属材からなり、第１平面１３ａおよび第２平面１３ｂと、その周囲の外周面（側面）１３ｃを、それぞれ備える第２端子（電極）３と、を有する。

さらに、第１端子１と第２端子３とには、第１平面１１ａ、１３ａから第２平面１１ｂ、１３ｂまで貫通する孔部１ａ、３ａが形成されている。

第１端子１と第２端子３のそれぞれの第１平面１１ａ、１３ａは対向しており、それぞれの第１平面１１ａ、１３ａにおいて、第１端子１と第２端子３とを並列して接続する複数の抵抗体５が設けられている。抵抗体５の材料としては、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの金属材料を用いることができる。

抵抗体５の上面、下面と、それぞれの第１平面１１ａ、１３ａとの接合面積は、第１平面１１ａ、１３ａの面積よりも小さい。本実施例では、第１端子１、第２端子３のそれぞれに形成した孔部（中心穴）１ａ、３ａを中心に、複数の抵抗体５を同心円状に、例えば周方向に沿って等間隔で配置した。

尚、第１端子１および第２端子３は、四角形の他に、三角形等の多角形でもよく、また、円形でもよい。また孔部１ａ、３ａは、円形の他に、四角形等の多角形にしてもよい。他の実施例においても同様である。

図１において、第１端子１と第２端子３とのそれぞれの外周面（側面）１１ｃ，１３ｃには、第１端子１と第２端子３の対向面側に対向する位置に設けられたスリット部（溝部）１１ｓ，１３ｓが設けられている。スリット部は、第１端子１及び第２端子３の側端部から孔部１ａ，３ａの方向（中心方向）に向けて延びている。

図２Ａ，図２Ｂは、図１に示すシャント抵抗器Ａに取り付ける電圧検出端子等を備えた基板の一例を示す基板の一面側（表面側）及びその裏面側から見た図である。基板は、プリント基板などを用いることができる。

図２Ａに示すように、基板２１をその一面２１ａ側から見ると、基板２１の一面２１ａにコネクタ４１が取り付けられている。コネクタ４１には、図示しない信号ケーブルなどを接続するための接続孔４３が設けられている。コネクタ４１には、基板２１の一面２１ａを這うように第１電圧検出端子３１ａ，３１ｂ（そのうちの一方、例えば３１ｂはノイズ除去用の端子）と、第２電圧検出端子３３ａとが形成されている。第１電圧検出端子３１ａ，３１ｂは、例えば基板２１の隅の方の位置において電気的接続がなされ、第１のパッド３１ｃが形成されている。

図２Ｂに示すように、基板２１をその一面２１ａの裏面側の一面２１ｂ側から見ると、一面２１ｂ上に第２電圧検出端子３３ｂが設けられている。第２電圧検出端子３３ｂにおいては、例えば基板２１の隅の方の位置において第２のパッド３３ｂ−１が形成されている。
第２電圧検出端子３３ａ，３３ｂは、基板２１の厚さ方向を挟んで、第１の位置３３ａ−１と第２の位置３３ａ−２との面内の同じ位置において表から裏までビア（例えばはんだなどの金属材）により接続されている。
このようにして、基板２１には、第１電圧検出端子３１ａ，３１ｂと、第２電圧検出端子３３ｂと、コネクタ４１と、が形成されている。

図３Ａは、シャント抵抗器Ａのスリット部１１ｓ，１３ｓに、基板２１の対向する２辺をそれぞれ挿入した状態を示す斜視図である。図３Ａにおいては、第２電圧検出端子３３ｂが見えている。図３Ｂは、図３Ａとは反対側の方向から見た斜視図である。図３Ｂにおいては、第１電圧検出端子３１ａ，３１ｂが見えている。そして、第１電圧検出端子３１ａと、第２電圧検出端子３３ｂとの対の出力信号ラインは、基板の表裏で平行パターンとなっている。
そして、第１のパッド３１ｃと第２のパッド３３ｂ−１とは、スリット１１ｓ，１３ｓ内において、それぞれ、第１端子１，第２端子３と電気的に接続される。ここで、磁束発生の少ないブッシングシャントの孔部（中心穴）１ａ、３ａに近い箇所に電圧検出端子（電流端子）を接続できるようにした。

以上に説明したように、本実施の形態によるシャント抵抗器およびシャント抵抗器の実装構造によれば、ブッシングシャント抵抗器において、出力信号電圧の引出し構造を磁束発生の少ないブッシングシャントの孔部（中心穴）１ａ、３ａに近い箇所に電圧検出端子を接続できるようにしたことにより、磁束による起電力ノイズを抑制することができる。取り出した信号は、基板配線でコネクタまで接続されるが、第１電圧検出端子３１ａ，３１ｂと、第２電圧検出端子３３ｂとの対の出力信号ラインは、基板の表裏で平行パターンとすることで、磁束ノイズの影響を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、第１端子と第２端子の対向面側にスリット部を形成して、電圧検出端子をシャント抵抗器に接続した。
本実施の形態では、ネジ等の固定部材で端子に固定した例えばＬ字状の端子を用いて電圧検出端子を形成した基板をシャント抵抗器に固定するものである。

図４は、本実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す斜視図である。図５は、コネクタを備えた基板の一構成例を示す斜視図である。
ブッシングシャントに関しては、第１の実施の形態と同様のものを用いることができる。図４に示すように、本実施の形態によるシャント抵抗器Ｂは、ネジ等の固定部材５３ａ，５３ｂにより第１端子１，第２端子３のそれぞれの対向する第１平面１１ａ、１３ａにそれぞれ相手側の面に向けて曲げられているＬ字状の端子５１ａ，５１ｂを設けている。図５では、シャント抵抗器Ｂを除き、Ｌ字状の端子５１ａ，５１ｂが基板２１に固定されている状態を示す。基板２１の一面側にＬ字状の端子が、他方の一面側にコネクタ４１と外部端子４８とが配置されている。

図６Ａ，図６Ｂは、図４と図５とに関連する図であり、Ｌ字状の端子５１ａ，５１ｂと固定ネジ５３ａ，５３ｂにより、シャント抵抗器Ｂに、基板２１を固定した状態を示す斜視図と側面図である。図７Ａ，図７Ｂは、本実施の形態による固定部材５３ａ，５３ｂの固定方法の一例を示す図である。
図６Ａ，図６Ｂに示すように、固定部材５３ａ，５３ｂによりシャント抵抗器Ｂが固定されたＬ字状の端子５１ａ，５１ｂが、第１端子１，第２端子３のそれぞれの対向する第１平面１１ａ，１３ａと、第１の実施の形態と同様に例えば図２Ａに示すように、コネクタ４１に接続される配線（電圧検出端子）３１ａ，３３ａと接続される。

次に、シャント抵抗器Ｂに、ネジ等の固定部材で端子に固定した例えばＬ字状の端子を固定する作業工程について説明する。
図７Ａ，図７Ｂに示すように、第２端子３側に形成された孔部７１ａ，７１ｂであって、組み立てた際にネジに例示される固定部材５３ａ，５３ｂを固定するためのドライバー８１などの固定具を通して、ドライバー８１でねじ込みが可能な固定部材５３ａ，５３ｂにより、Ｌ字状の端子５１ａ，５１ｂを第１端子１に固定することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の構成を異なる電圧検出端子の固定手段により得ることができ、また、同様の効果を得ることができる。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、シャント抵抗器に利用可能である。

Ａ，Ｂ…シャント抵抗器（ブッシングシャント）
１…第１端子
１ａ…孔部
３…第２端子
３ａ…孔部
５…抵抗体
１１ａ，１３ａ…第１平面
１１ｂ，１３ｂ…第２平面
１１ｓ，１３ｓ …スリット
２１…基板
３１ａ，３１ｂ…第１電圧検出端子
３３ａ，３３ｂ…第２電圧検出端子
４１…コネクタ
４３…接続孔
４８…外部端子
５１ａ，５１ｂ…Ｌ字状の端子
５３ａ，５３ｂ…固定部材

Claims (5)

1. 導電性の金属材からなり、第１平面および第２平面と、その周囲の外周面を、それぞれ備える第１端子および第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子とのそれぞれの第１平面が対向しており、それぞれの前記第１平面に接続されて、前記第１端子と前記第２端子とを接続した抵抗体と、
   前記抵抗体と、それぞれの前記第１平面との接合面積は、前記第１平面の面積よりも小さく、かつ、前記第１端子と前記第２端子とには、前記第１平面から前記第２平面へ貫通する孔部が形成され、
   前記第１端子と前記第２端子との対向面側に電圧検出端子を接続した、
   シャント抵抗器。
2. 請求項１に記載のシャント抵抗器の実装構造であって、
   前記第１端子と前記第２端子との対向面側にスリット部が形成され、
   前記スリット部に、前記電圧検出端子が形成された基板が挿入されている
   シャント抵抗器の実装構造。
3. 前記スリット部は、
   前記第１端子及び前記第２端子の側端部からそれぞれに形成された前記孔部の方向に向けて延びている請求項２に記載のシャント抵抗器の実装構造。
4. 前記電圧検出端子は、前記スリット部内で前記第１端子または前記第２端子と接続される
   請求項２又は３に記載のシャント抵抗器の実装構造。
5. 前記基板の表裏に前記電圧検出端子が形成される
   請求項２から４までのいずれか１項に記載のシャント抵抗器の実装構造。

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