JP2020021965A

JP2020021965A - シャント抵抗器

Info

Publication number: JP2020021965A
Application number: JP2019202009A
Authority: JP
Inventors: 浩也小早川; Hiroya Kobayakawa; 建二村上; Kenji Murakami
Original assignee: Suncall Corp
Current assignee: Suncall Corp
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-02-06

Abstract

【課題】製造過程において削りカスや打ち抜き片等の不要物を生成せず且つ最終形態において局所的な強度劣化を招くことのないシャント抵抗器を提供する。【解決手段】本発明のシャント抵抗器は、互いに対して板面方向に離間された一対の電極板材と前記一対の電極板材を連結する抵抗合金板材とを備え、前記抵抗合金板材は、前記一対の電極板材間を連結した状態において前記一対の電極板材間の抵抗値が、当該シャント抵抗器の所望抵抗値より小さくなるような抵抗値を有する合金部材によって形成され、前記抵抗合金板材の表面には、大きさの異なる複数種類の凹部が、前記一対の電極部材間を前記所望抵抗値とする為に必要な数量だけ形成されており、前記凹部は、通電方向と直交する方向に沿った同一断面上に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電流値検出用に用いられるシャント抵抗器に関する。

シャント抵抗器は、電流値の検出対象となる電気回路に直列接続され、当該シャント抵抗器を挟んだ両側の電圧値を測定することによって、前記回路の電流値を検出する際に利用される部材であり、回転電動機におけるバスリング（バスバー）等の種々の分野において広く利用されている。

例えば、下記特許文献１には、絶縁基板上で対向配置された一対の電極導体を接続するように厚膜抵抗体を前記一対の電極導体に接合させると共に、レーザートリミングによって前記厚膜抵抗体にスリットを設けることで所望の抵抗値のシャント抵抗器を製造する方法が提案されている。

前記特許文献１に記載の方法は、レーザートリミングによって形成されるスリットの長さ、本数及びピッチを変更することで抵抗値を所望値に調整するものであるが、板面と直交する方向に沿って視た平面視においてスリットが外方に開くように形成されており、従って、スリット形成部位の強度、特に、板面と直交する方向への曲げ強度が弱くなり、使用状態において付加され得る振動や曲げ応力によって破損又は損傷の原因となる虞がある。特に、複数のスリットのピッチを狭めた場合にはその危険性が高くなる。

また、平面視においてスリットが外方に開いていると、スリットのエッジ部分と外部の周辺部材との接触を招き易く、これによっても破損又は損傷し易いという問題がある。
さらに、レーザートリミングによってスリットを形成する際には削りカスが生じ、後工程において削りカスの除去が必要となるという問題もある。

下記特許文献２には、第１のパンチによって抵抗値調整用孔を打ち抜き形成し、さらに、第２のパンチによって抵抗値調整用孔を跨ぐようにシャント抵抗器を打ち抜き形成するシャント抵抗器の製造方法が記載されている。

しかしながら、この方法によって製造されたシャント抵抗器においても、抵抗値調整用孔によって形成される切り欠きが平面視において外方に開いており、従って、切り欠き形成部位の強度、特に、板面と直交する方向への曲げ強度が弱くなり、使用状態において付加され得る振動や曲げ応力によって破損又は損傷の原因となる虞がある。

また、平面視において切り欠きが外方に開いている為、切り欠きのエッジ部分と外部の周辺部材との接触を招き易く、これによっても破損又は損傷し易いという問題がある。
さらに、パンチによって抵抗値調整用孔打ち抜きを形成する際には打ち抜き片が生じ、後工程において打ち抜き片の除去が必要となるという問題もある。

特開平１０−０３２１１０号公報特開２０１１−１１４０３８号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、製造過程において削りカスや打ち抜き片等の不要物の生成を招くことなく且つ局所的な強度劣化を招くことのないシャント抵抗器の提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、互いに対して板面方向に離間された一対の電極板材と前記一対の電極板材を連結する抵抗合金板材とを備え、前記一対の電極板材間の抵抗値が所望抵抗値に調整されているシャント抵抗器であって、前記抵抗合金板材は、前記一対の電極板材間を連結した状態において前記一対の電極板材間の抵抗値が前記所望抵抗値より小さくなるような抵抗値を有する合金部材によって形成され、前記抵抗合金板材の表面には、大きさの異なる複数種類の凹部が、前記一対の電極部材間を前記所望抵抗値とする為に必要な数量だけ形成されており、前記凹部は、通電方向と直交する方向に沿った同一断面上に配置されているシャント抵抗器を提供する。

好ましくは、前記抵抗合金板材の表面は、前記凹部の種類毎に区画された領域を有するものとされ、前記同一種類の凹部が対応する領域内に配置される。

本発明に係るシャント抵抗器によれば、製造過程において削りカスや打ち抜き片等の不要物の生成を招くことなく且つ最終形態において局所的な強度劣化を招くことなく、所望抵抗値を得ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るシャント抵抗器の平面図である。図２は、図１におけるII-II線に沿った前記シャント抵抗器の断面図である。図３は、図１におけるIII-III線に沿った前記シャント抵抗器の部分拡大断面図である。図４は、本発明の一実施の形態に係るシャント抵抗器の製造方法の一工程を示す模式斜視図である。

以下、本発明に係るシャント抵抗器の一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施の形態に係るシャント抵抗器１の平面図を示す。
又、図２に、図１におけるII-II線に沿った前記シャント抵抗器１の断面図を示す。
さらに、図３に、図１におけるIII-III線に沿った前記シャント抵抗器の部分拡大断面図を示す。

図１及び図２に示すように、前記シャント抵抗器１は、互いに対して板面方向に離間された一対の電極板材１０、１０と、前記一対の電極板材１０、１０を連結する抵抗合金板材２０とを備えている。

前記電極板材１０は導電性部材１０Ａによって形成され、例えば、Ｃｕの金属板材が好適に利用される。
図１及び図２に示すように、前記一対の電極板材１０、１０には、両者の間を連結する前記抵抗合金板材２０の近傍に位置するように一対の検出用端子１５、１５が設けられている。
なお、図１及び図２中の符号１８は、前記シャント抵抗器１を所定位置に固定する為に用いられる締結用の貫通孔である。

前記抵抗合金板材２０は、前記一対の電極板材１０、１０間を機械的且つ電気的に連結し、前記一対の電極板材１０、１０間が所望の抵抗値となるように、抵抗値の調整作業が行われる部材である。
前記抵抗合金板材２０は、例えば、Ｃｕ−Ｍｎ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系合金が好適に利用される。

図１及び図３に示すように、前記シャント抵抗器１においては、前記抵抗合金板材２０の表面に形成された一又は複数の凹部３０によって、前記一対の電極部材１０、１０間の抵抗値が所望抵抗値となるように調整される。

即ち、前記抵抗合金板材２０の表面には、大きさの異なる複数種類の凹部３０（１）、３０（２）、３０（３）・・・がそれぞれ必要に応じた数量だけ形成されている。

詳しくは、前記凹部３０は、通電方向Ｘと直交する方向に沿った断面での前記抵抗合金板材２０の断面積をそれぞれの大きさに応じて減少させており、この断面積の減少に応じて前記抵抗合金板材２０の抵抗値を上昇させる。

従って、複数種類の凹部３０（１）、３０（２）、３０（３）、・・・をそれぞれ必要に応じた数量だけ形成することによって、前記一対の電極板材１０、１０間の抵抗値を初期抵抗値（前記抵抗合金板材２０の表面に凹部３０を形成する前の状態における前記一対の電極板材１０、１０間の抵抗値）から所望抵抗値まで上昇させることができる。

好ましくは、図１及び図３に示すように、前記複数の凹部３０（１）、３０（２）、３０（３）、・・・は、通電方向Ｘと直交する方向に沿った同一断面に配置される。
斯かる構成によれば、前記複数の凹部３５のそれぞれによって前記抵抗合金板材２０の通電領域の面積を精度良く減少させることができ、前記複数の凹部３５による抵抗値の調整を正確に行うことができる。

なお、図示の形態においては、前記凹部３０は、第１の大きさの第１凹部３０（１）と、前記第１凹部３０（１）より小さな第２凹部３０（２）と、前記第２凹部３０（２）より小さな第３凹部３０（３）とを有しており、前記第１凹部３０（１）が２個、前記第２凹部３０（２）が１個、前記第３凹部３０（３）が３個、同一断面に位置するように形成されている。

前記第１凹部３０（１）は、前記一対の電極板材１０、１０間の抵抗値を第１抵抗値だけ上昇させ得るような大きさとされ、前記第２凹部３０（２）は、例えば、前記一対の電極板材１０、１０間の抵抗値を前記第１抵抗値の半分の第２抵抗値だけ上昇させ得るような大きさとされ、前記第３凹部３０（３）は、例えば、前記一対の電極板材１０、１０間の抵抗値を前記第２抵抗値の半分の第３抵抗値だけ上昇させ得るような大きさとされる。

以下、本実施の形態に係るシャント抵抗器１の製造方法について説明する。
前記製造方法は、前記一対の電極板材１０、１０を形成する一対の導電性部材１０Ａ、１０Ａ及び前記抵抗合金板材２０を形成する合金部材２０Ａを用意し、前記合金部材２０Ａによって前記一対の導電性部材１０Ａ、１０Ａを連結して抵抗器プリアッセンブリを形成する工程を有している。

ここで、前記合金部材２０Ａは、前記一対の導電性部材１０Ａ、１０Ａ（前記一対の電極部材１０、１０）の間を前記合金部材２０Ａによって連結した状態において前記一対の導電性部材１０Ａ、１０Ａ（前記一対の電極板材１０、１０）間の抵抗値（初期抵抗値）が、前記シャント抵抗器１の完成状態において望まれる所望抵抗値より小さくなるような抵抗値を有するものとされる。

後述する凹部形成工程において形成される凹部３５によって、前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の抵抗値を精度良く調整可能とする為には、好ましくは、前記合金部材２０Ａは、図４に示すように、前記一対の電極部材１０、１０間を連結した状態において前記合金部材２０Ａの全体が前記一対の電極部材１０、１０の対向端面１５、１５によって挟まれる空間９０内に配置されるように、形成される。

即ち、図２及び図４に示すように、前記合金部材２０Ａによって前記一対の電極部材１０、１０間を連結した状態において、前記合金部材２０Ａの上面２１が前記一対の電極部材１０、１０の上面１１、１１と面一又は前記上面１１、１１より下方に位置し、前記合金部材２０Ａの底面２２が前記一対の電極部材１０、１０の底面１２、１２と面一又は前記底面１２、１２より上方に位置し、前記合金部材２０Ａの側面２３が前記一対の電極部材１０、１０の対応する側面１３、１３と面一又は前記側面１３、１３より内方に位置するように、前記合金部材２０Ａを形成することができる。

前記製造方法は、次に、前記抵抗器プリアッセンブリにおける前記一対の導電性部材１０Ａ、１０Ａ（前記一対の電極板材１０、１０）間の抵抗値を、初期抵抗値として測定する工程と、初期抵抗値及び所望抵抗値の間の差異を、調整すべき抵抗値として算出する工程とを有している。

前記製造方法は、前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の表面に凹部３０を形成することによって、初期抵抗値から前記調整すべき抵抗値分だけ抵抗値を上昇させるように構成されている。

具体的には、前記製造方法は、前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の表面に押し付けられることによって前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の表面にそれぞれ固有の大きさの凹部３０を形成する複数の凹部形成部材（図示せず）を用意する工程を有している。

前記複数の凹部形成部材は、例えば、前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の表面に押し付けられる先端部の形状が四角錐又は円錐とされたピンとされ得る。

次いで、前記製造方法は、前記調整すべき抵抗値分だけ前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の抵抗値を上昇させる為に形成する必要のある凹部３０の大きさ及び数量を決定する凹部決定工程を有している。

即ち、前記複数の凹部形成部材のそれぞれが形成可能な凹部によって前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の抵抗値がどれだけ上昇するかに関する上昇抵抗値情報は予め実験等により知ることができる。

前記凹部決定工程は、前記上昇抵抗値情報に基づき、前記調整すべき抵抗値分だけ前記合金部材２０Ａ（前記抵抗合金板材２０）の抵抗値を上昇させる為に必要な凹部３０の大きさ及び数量の組み合わせを決定する。

図示の形態のように、前記凹部３０が、第１の大きさの第１凹部３０（１）と、前記第１凹部３０（１）より小さな第２凹部３０（２）と、前記第２凹部３０（２）より小さな第３凹部３０（３）とを有している場合には、前記凹部決定工程は、前記調整すべき抵抗値の範囲内において形成可能な前記第１凹部３０（１）の個数を算出する第１算出工程と、前記第１算出工程で算出された前記第１凹部３０（１）の個数分の上昇抵抗値を減算した残余の調整すべき抵抗値の範囲内において形成可能な前記第２凹部３０（２）の個数を算出する第２算出工程と、前記第２算出工程で算出された前記第２凹部３０（２）の個数分の上昇抵抗値を減算した残余の調整すべき抵抗値の範囲内において形成可能な前記第３凹部３０（３）の個数を算出する第３算出工程とを含むように構成され得る。

斯かる構成によれば、前記抵抗合金板材２０の表面に形成される凹部３０の全数量を可及的に少なくしつつ、前記シャント抵抗器１の抵抗値を所望抵抗値に調整することができる。

前記製造方法は、さらに、前記複数の凹部形成部材のうち対応する凹部形成部材を用いて、前記凹部決定工程によって決定された大きさ及び数量の凹部３０を形成する凹部形成工程を有している。
好ましくは、前記凹部形成工程は、形成すべき凹部３５の全てが通電方向Ｘと直交する方向に沿った同一断面内に位置するように、前記凹部３５を形成する。

斯かる構成を備えた前記製造方法によれば、製造工程中に削りカスや打ち抜き片等の不要物の生成を招くことなく且つ最終形態において局所的な強度劣化を招くことなく、所望抵抗値を有するシャント抵抗器１を容易に製造することができる。

即ち、レーザートリミングによって板面と直交する方向に沿った平面視において外方に開くスリットを形成し、前記スリットのピッチ、個数及び／又は長さを調整することによって所望抵抗値を有するシャント抵抗器を製造する従来構成においては、スリット形成部位の強度、特に、板面と直交する方向への曲げ強度が弱くなり、シャント抵抗器の使用状態において付加され得る振動や曲げ応力によって破損又は損傷の原因となる虞がある。
また、前記スリットが平面視において外方に開いている為、スリットのエッジ部分が外部の周辺部材と接触し易く、これによっても破損又は損傷し易いという問題がある。
さらに、レーザートリミングによってスリットを形成する際には削りカスが生じ、後工程において削りカスの除去が必要となるという問題もある。

また、第１のパンチによって抵抗値調整用孔を打ち抜き形成し、さらに、第２のパンチによって抵抗値調整用孔を跨ぐようにシャント抵抗器を打ち抜き形成することによって、所望抵抗値を有するシャント抵抗器を製造する他の従来構成においても、抵抗値調整用孔によって形成される切り欠きが平面視において外方に開くものとなる為、切り欠き形成部位の強度、特に、板面と直交する方向への曲げ強度が弱くなり、シャント抵抗器の使用状態において付加され得る振動や曲げ応力によって破損又は損傷の原因となる虞がある。
また、前記切り欠きのエッジ部分が外部の周辺部材と接触し易く、これによっても破損又は損傷し易いという問題がある。
さらに、パンチによって抵抗値調整用孔を形成する際には打ち抜き片が生じ、後工程において打ち抜き片の除去が必要となるという問題もある。

前記製造方法は、このような従来技術における不都合を防止つつ、所望抵抗値を有するシャント抵抗器を容易に製造することができる。

また、本実施の形態に係る前記シャント抵抗器１においては、前記抵抗合金板材２０の表面に形成された凹部３０の大きさ及び数量をカウントすることによって、調整された抵抗値を確実に認識することができる。
従って、前記初期抵抗値が既知である場合には、前記凹部３０の大きさ及び数量をカウントすることによって前記シャント抵抗器１の抵抗値を確実に認識することができる。

この場合、前記抵抗合金板材２０の表面を前記複数の大きさの凹部がそれぞれ形成される複数の領域に区画し、対応する領域に対応する凹部を形成するように構成すれば、前記凹部３０の大きさ及び数量の視認容易化を図ることができる。

前述の通り、本実施の形態においては、前記凹部３０は前記第１〜第３凹部３０（１）〜３０（３）の３種類の大きさの凹部を有している。
従って、図１に示すように、前記抵抗合金板材２０の表面は、前記第１〜第３凹部３０（１）〜３０（３）がそれぞれ形成される第１〜第３領域２０（１）〜２０（３）に区画されている。

１シャント抵抗器
１０電極板材
２０抵抗合金板材
２０Ａ合金部材
２０（１）第１領域
２０（２）第２領域
２０（３）第３領域
３０凹部
３０（１）第１凹部
３０（２）第２凹部
３０（３）第３凹部

Claims

互いに対して板面方向に離間された一対の電極板材と前記一対の電極板材を連結する抵抗合金板材とを備え、前記一対の電極板材間の抵抗値が所望抵抗値に調整されているシャント抵抗器であって、
前記抵抗合金板材は、前記一対の電極板材間を連結した状態において前記一対の電極板材間の抵抗値が前記所望抵抗値より小さくなるような抵抗値を有する合金部材によって形成され、
前記抵抗合金板材の表面には、大きさの異なる複数種類の凹部が、前記一対の電極部材間を前記所望抵抗値とする為に必要な数量だけ形成されており、
前記凹部は、通電方向と直交する方向に沿った同一断面上に配置されているとを特徴とするシャント抵抗器。
前記抵抗合金板材の表面は、前記凹部の種類毎に区画された領域を有し、
前記同一種類の凹部が対応する領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗器。