JP2023172948A - 試験測定アクセサリ - Google Patents

Abstract

【課題】シャントのインダクタンスを小さくする。【解決手段】試験測定アクセサリは、シャント３００を有し、これは、バスバー３１０と電子モジュールのねじ留め式端子３２０との間の電流経路３３０中に配置される。シャント３００には、貫通する開口部３０６と、電流経路３００の一部を形成するように配置される抵抗部３０２がある。ボルト１１０は、シャント３００の下側端部と電気的に結合され、その電圧を検出する第１センス・リードとして機能し、その頭部は、第１接点３４０として機能する。シャント３００の上側端部の電圧は、例えば、バスバー３１０の位置３６０を第２接点３６０として利用して検出される。シャント３００の抵抗値は既知なので、シャント３００での電圧降下を第１接点３４０と第２接点３６０間の電圧を測定して求めれば、電流経路３３０に流れる電流を求めることができる。【選択図】図３

Description

本開示は、電流測定用の試験測定アクセサリに関し、より詳細には、インダクタンスを最小化して電流測定を可能にする高出力スイッチング・デバイス用のシャント抵抗を含む試験測定アクセサリに関する。

高出力スイッチング・デバイスは、多くの場合、大電流端子のバスバー（busbar：母線、ブスバーとも呼ぶ）に接続するためのねじ留め式端子を備えたモジュール形式で組み込まれている。スイッチング過渡時の急激な電流変化をサポートするために、通常、コンデンサ・バンク（capacitor bank：キャパシタ・バンク：通常、複数の大容量コンデンサから構成される）は、バスバーに取り付けられると共に、通常、直列インダクタンスを最小限に抑えるためにモジュールの近くに取り付けられる。これにより、コンデンサ・バンクとモジュールの間に電流測定デバイスを挿入してスイッチング過渡電流を測定することは、測定対象の過渡電流を変化させる大きなインダクタンスを導入する可能性があるため、なかなか難しい課題が生じることがある。

特開２００４－２５７９０５号公報 特開２０１２－０８８３１８号公報 特開２０２２－０５４４６１号公報 特開平７－４３３８７号公報

「Yttria Partially Stabilized Zirconia（イットリア部分安定化ジルコニア）」の紹介サイト、米国クアーズテック社、［online］、［２０２３年５月２０日検索］、インターネット<https://www.coorstek.com/en/materials/technical-ceramics/zirconia/yttria-partially-stabilized-zirconia/> 「シャント抵抗器（電流検出抵抗器）とは？」、エレクトロニクス豆知識、ローム株式会社、［online］、［２０２３年５月２２日検索］、インターネット<https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/resistors/r_what14> 「Four-terminal sensing」の記事、ケルビン・センス（Kelvin sensing）とも呼ばれると記載、Wikipedia（英語版）、［online］、［２０２３年５月２２日検索］、インターネット<https://en.wikipedia.org/wiki/Four-terminal_sensing> 「四端子測定法」の記事、Wikipedia（日本語版）、［online］、［２０２３年５月２２日検索］、インターネット<https://ja.wikipedia.org/wiki/四端子測定法>

様々なアプローチにより、この問題に取り組んできているが、どれも夫々に欠点がある。例えば、ある解決手法では、バスバーの周りにロゴスキー・コイルでループを形成して電流測定に利用している。しかし、ロゴスキー・コイル自身にはＤＣ機能がなく、帯域幅が制限されており、コイルの位置によっては精度の問題が生じる可能性がある。同様に、別の解決手法では、バスバーとモジュールの間の延長部分の周りに変流器を使用する。しかし、変流器は、ＤＣ機能がなく、通常、帯域幅が限られていることに加えて、インダクタンスを追加する可能性がある。即ち、インダクタンスＬがあった場合、電流Ｉが時間Δｔの間にΔＩだけ変化すると、電圧ＶがＶ＝－Ｌ（ΔＩ／Δｔ）に従って発生し、測定誤差を生む一つの大きな原因となり得る。

別のアプローチでは、同軸シャント抵抗器をバスバーのギャップ（隙間）に挿入する。通常、これらの同軸シャント抵抗器は、円筒形の３つの同心導体（外側のリターン・パス、中央の抵抗シャント材料及び同軸シャント抵抗器の最も内側部分を通るセンス・リード）を有している。このような同軸シャント抵抗器は、外側と中間の材料の間の磁場を抑制して、センス・リードに影響を与えるインダクタンスをキャンセルし、ＤＣ結合と広い測定帯域幅を可能にする。しかし、こうしたシャント抵抗器は、バスバーのギャップに挿入するのが難しく、そのため、電気経路を延長することがあるが、これにともって、電流経路に余分なインダクタンスを導入しがちであった。

開示された技術の構成は、従来技術における欠点に取り組むものである。

本願の実施形態は、バスバーとモジュールとの間に挿入されるように構成された電流検出用のシャント抵抗器（又は、単に「シャント」とも呼ぶ）を含む試験測定アクセサリ・デバイスを含む。このアクセサリ・デバイスは、シャント両端間の電圧降下の測定を可能とするもので、シャントの既知の抵抗値を使用して、バスバーとモジュールの間に流れる電流を測定できる。シャントのいくつかの実施形態は、シャントの内部部分又は開口部を通るセンス・リードを有するワッシャーとして構成される。以下で更に詳細に説明するように、シャントの実施形態は、従来のシャント抵抗器のＤＣ能力及び広い測定帯域幅の利点を維持しながら、電気経路長を最小化し、その結果、電流経路に導入されるインダクタンスを最小化する。

図１Ａは、スイッチング・デバイス・モジュールのねじ留め式端子を示す。 図１Ｂは、スイッチング・デバイス・モジュールのねじ留め式端子の別の例を示す。 図２は、従来の同軸シャントの一例を示す。 図３は、本願の一実施形態によるシャントをバスバー及び電子モジュール間に挿入して接続した状態の断面図を示す。 図４は、図３のバスバーと電子モジュールを接続した状態の上面図を示す。 図５は、図３のシャントの構成部品の断面図を示す。 図６は、シャントの他の実施形態の断面図を示す。 図７は、シャントの一実施形態の分解斜視図を示す。 図８は、図７のシャントの断面図を示す。 図９は、図７のシャントの図８と異なる方向からの断面図を示す。 図１０Ａは、シャントの更に別の実施形態を示す。 図１０Ｂは、図１０Ａのシャントの分解斜視図を示す。 図１１は、シャントの更に別の実施形態であって、一部の構成要素を省略した図を示す。 図１２は、図１１のシャントの実施形態を示す。

図１Ａ及び図１Ｂは、高出力スイッチング・デバイス用のモジュールを示す。このモジュールには、ねじ留め式端子１００があって、モジュールをバスバー（図１Ａ及び図１Ｂでは図示せず）に接続するために利用される。ねじ留め式端子１００には、バスバーをネジ式端子１００に機械的に取り付け、モジュールとバスバーとの間の電流経路を提供するためのボルト１１０がある。

スイッチング過渡時の急激な電流変化をサポートするために、コンデンサ・バンクがバスバーに取り付けられるが、このとき、モジュールの近くに取り付ければ、直列インダクタンスを最小限に抑えることができる。しかし、コンデンサ・バンクとモジュールの間に電流測定デバイスを挿入してスイッチング過渡電流を測定すると、測定対象の過渡電流が変化してしまうほど大きなインダクタンスが導入される可能性があるという課題がある。

図２は、従来の同軸シャント２００の一例の断面を示す。使用する際には、シャントの両端間の電圧降下が測定される。シャント２００は、同軸状の複数の円筒（シリンダ）から構成される。外筒（outer cylinder）２０２は、典型的には銅から構成され、内筒（inner cylinder）２０４はマンガニン（manganin：銅を主成分とし、マンガン、ニッケルを含む合金）から形成される。ピン２０６及び２０８は、電流ピンであり、ピン２１０及び２１２は電圧ピンである。中心ピン（センス・リード）２１２は、同軸シャントの中心にある。

このタイプの構造では、その電流経路に問題ある。電流は、電流ピン２０６を通り、外筒２０２に沿って、２１４に示す線に沿って流れる。この比較的長い電流経路は、測定対象の回路又はデバイスの全体的な電気経路長に追加される。これにより、インダクタンスが経路に導入され、測定対象の過渡電流が変化する可能性がある。以下で説明するように、本願の実施形態は、追加される電流経路の長さを最小化できる。

図３は、図１Ａ及び図１Ｂに示すモジュールのような電子モジュールのねじ留め式端子３２０と、バスバー３１０との間に挿入されるシャント３００を有する試験測定アクセサリを示す。ねじ留め式端子３２０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すねじ留め式端子１００の一例であるか又は同様のものであっても良いが、組み立てられたコンポーネントを通る電流経路をわかりやすく図示するため、図３では、引き伸ばして図示されている。

シャント３００には、開口部３０６があり、これは、例えば、シャント３００を貫通する穴である。シャント３００の実施形態は、ワッシャーに似せた形状である。つまり、厚さがワッシャーのように薄い構造となっており、このため、シャント３００の挿入で追加される電流経路も短くできる。シャント３００は、そのワッシャーのような形状で、抵抗部３０２があり、いくつかの実施形態では、更に、絶縁部３０４を有していても良い。

いくつかの実施形態では、抵抗部３０２が、絶縁部３０４の周囲にあり、それぞれがシャント３００の外層及び内層を形成する。言い換えると、開口部３０６の内面に絶縁部３０４が形成され、後述のように、開口部３０６を通るボルト１１０を抵抗部３０２から電気的に絶縁している。シャント３００は、ねじ留め式端子３２０とバスバー３１０との間にあってもよく、シャント３００を介してバスバー３１０と電子モジュールのねじ留め式端子３２０との間に電流経路３３０を提供する。具体的には、シャント３００の抵抗部３０２は、電流経路３３０の一部を形成するように構成されている。次いで、ボルト１１０をバスバー３１０を通して、シャント３００の開口部３０６を通して挿入して回転させれば、ねじ留め式端子３２０のねじ部３２２に係合させて固定できる。これにより、シャント３００が、バスバー３１０とねじ留め式端子３２０との間に固定され、これらの構成要素間に良好な電気的結合が形成される。

シャント３００の下側端部（第１端部）は、ねじ留め式端子３２０に接触しており、ボルト１１０は、シャント３００のこの「下側」端部の電圧を検出できるようにするシャント用の第１接点３４０として機能できる。シャント３００の上側端部（第２端部）は、バスバー３１０に接触しており、シャント３００のこの「上側」端部における電圧を検出するための第２接点が、例えば、位置３６０において、バスバー３１０上に位置するか又はバスバー３１０に直接接続されてもよい。抵抗部３０２は、シャント３００の両端間に電圧降下を生じさせ、これは、第１接点３４０及び第２接点３６０間の電圧を、オシロスコープ等の測定装置を利用することで測定できる。測定された電圧降下と、シャント３００の既知の抵抗値とを用いることで、オームの法則に基づいて、シャント３００を流れる電流の値、従って、バスバー３１０とモジュールのねじ留め式端子３２０との間に流れる電流の値を求めることができる。

ボルト１１０は、シャント３００の開口部３０６を通って延び、センス・リードとしてうまく機能し、組み立てられたアクセサリ・デバイスの第２接点３６０と同じ「上面」に第１接点３４０を提供する。第１接点３４０及びボルト１１０は、開口部３０６内においては、シャント３００の抵抗部３０２から電気的に絶縁される。なお、センス・リードは、ケルビン接続（Kelvin Connection：四端子測定法）における電流の流れる経路とは別に設けた、特に電圧を検出するための配線である（非特許文献３及び４参照）。センス・リードと電気的に結合された接点に、例えば、オシロスコープ等の測定装置の入力チャンネルに接続されたプローブや測定リードを接触させることで、電圧を測定することができる。このとき、測定装置の入力チャンネルは、高入力インピーダンスであるため、センス・リードに流れる電流は極めて小さく、よって、センス・リードが有する抵抗によって生じる電圧降下は、事実上、無視できるレベルとなる。

いくつかの実施形態では、シャント３００の開口部３０６の内面に設けた絶縁部３０４が、第１接点３４０を抵抗部３０２から電気的に絶縁する。いくつかの実施形態では、エア・ギャップ（空隙）が、第１接点３４０を抵抗部３０２から電気的に絶縁する。ただし、もし絶縁層３０４がないと、シャント３００を設置し、ボルト１１０を締め付けながら、ボルト１１０が抵抗部３０２に短絡するのを防ぐようにエア・ギャップを維持するのは、難しい作業となるかもしれない。いくつかの実施形態では、シャント３００の絶縁部３０４とエア・ギャップ（空隙）の両方を用いる。

図４は、図３のアセンブリ（assembly：組立体）の上面図を示す。バスバー３１０は、電子モジュールのネジ留め式端子３２０に機械的に固定され、これらの間にシャント３００が挿入される。上述のように、本開示技術の実施形態は、ボルト１１０をシャント３００のための１つのセンス・リードとして利用し、バスバー３１０を、もう１つのセンス・リードとして利用する。これらは、測定を行うための接触面を提供し、例えば、ケーブル、試験プローブのリード、試験測定装置のその他の測定リード等が接続されても良い。これらの接点により、シャント３００の両端間の電圧降下を測定でき、次いで、これが、既知の抵抗値とオームの法則を利用して、電流の測定値に変換される。

しかし、接触面に接触する測定リードは、バスバーを流れる電流で生じる磁束や、モジュール側での電流の集中（current crowding）によって生じる磁界ループがボルト１１０を通って影響を受けてしまうことがある。その結果、ボルト１１０及びバスバー３１０の接触面上の測定リード用の２つ以上の接点の位置では、ボルト１１０を通る磁界ループのために、測定値が変化してしまうことがある。

例えば、図４に示すように、ボルト１１０及びバスバー３１０に接触する測定リードは、Ａ'及びＢ'で表される第１位置４１０と、Ａ"及びＢ"で表される第２位置４２０とにおいて、磁束の影響を受けやすいループ領域を囲んでいる場合がある。なお、Ａのバリエーションでラベルが付された位置は、ボルト上に存在し、Ｂのバリエーションでラベルが付された位置は、バスバー３１０上に存在する。磁気ピックアップの極性は、複数の測定位置の間で変化するので、Ａ及びＢで表される第３の測定位置４３０は、測定リードが最小の磁気ピックアップを被る中間位置として機能することになろう。この第３測定位置４３０の具体的な位置は、シャント３００の厚さ（ボルト１１０の頭部とバスバー３１０の下にあるので、破線で示す）や、バスバー３１０及び電子モジュールのネジ留め式端子３２０中の電流経路などの要因に依存することがある。

しかし、概して、実施形態は、磁束の影響を低減する、測定リードを配置するための何らかの中間位置を利用可能にする十分な大きさの第１及び第２接点３４０及び３６０を利用できる。シャント３００のワッシャー状の形状は、比較的平坦な外形を維持するので、従来のシャント構成要素と比較して、シャント３００から追加で必要となる電流経路の長さを最小化できる。このように、シャント３００の両端間の電流経路を最小化すると、電流経路に導入される余分なインダクタンスが減少する。従って、シャント３００を利用し、測定リードを注意深く配線することで、高出力スイッチング・デバイスにおける測定誤差の２つの潜在的な原因を最小限に抑えることができる。

更に、図３に示すシャント３００の実施形態では、絶縁ショルダー（shoulder：肩型）ワッシャー３５０が含まれていても良い。この絶縁ショルダー・ワッシャー３５０は、シャント３００と共に存在しても良く、また、ボルト１１０とバスバー３１０との間に配置されるバスバー３１０と平行な部分を有しても良い。図５に示すように、絶縁ショルダー・ワッシャー３５０は、更に、図３のバスバー３１０及びボルト１１０に接触する導電部３５６及び３５８を有していても良い。

導電部３５６及び３５８は、図５においてＡ及びＢで表されるピン３５２及び３５４を有していても良い。ピン３５２及び３５４は、点Ａと点Ｂとの間の電圧を測定するための接続場所を提供することでき、この電圧は、シャント３００の両端間の電圧降下と、シャント３００の上側のバスバー３１０への接触抵抗と下側のねじ留め式端子３２０への接触抵抗とに起因する電圧降下を含む。ピン３５２及び３５４は、導電部３５６及び３５８並びにバスバー３１０及びボルト１１０と共に、組み立てられた構成要素間の電圧降下を測定するための少なくとも２つの接点を形成する。

図４に関連して説明した測定位置と同様に、ユーザは、ボルト１１０をねじ留め式端子３２０に完全に固定する前に、磁気ピックアップを最小化するために、ショルダー・ワッシャー３５０を回転させて、ピン３５２及び３５４の特定の位置を調整しても良い。図４及び図５の両方の例において、最適な回転位置は、測定電圧中の高周波成分を最小化することにより、実験的に見出されても良い。磁気ピックアップ（di/dtに比例）は、極性に関係なく、常に抵抗性の電圧降下に対して位相が直交しているため、高周波成分は、人為的には増加させることしかできない。従って、回転に応じて高周波成分が最小になれば、それは、磁気ピックアップがゼロになるのと一致している。

図６は、別の実施形態であるシャント６００を示す。シャント６００には、シャント３００と同様に、抵抗部６０２及び絶縁部６０４があるが、更にシャント６００自身に存在するセンス・リード６１０を使ったケルビン・センス構造を有する。センス・リード６１０は、シャント６００の内側部分に存在し、例えば、絶縁部６０４を通ってシャント６００の中心軸と平行に延びている。このようにして、シャント６００自体がセンス・リード６１０を有することで、シャント６００と図３に示すバスバーとモジュールとの間の接触抵抗の両端間の電圧降下が生じないようにしても良い。更に、センス・リード６１０をシャント６００の内部部分に通すことで、磁束ピックアップを最小化できる。

本願のシャントの実施形態には、いずれも開口部があり、センス・リードが、この開口部を通って延びている。これは、上述したシャントの従来例に似ているが、図２に示した従来のシャントの長い電流経路とは対照的に、本願のセンス・リードは、電流経路の一部と並行になるように構成することで、電流経路の長さが最小となるようにしている。

図７は、別の実施形態であるシャント７００を示す。この実施形態では、シャント７００は、依然として抵抗部７０２及び絶縁部７０４を有していても良い。絶縁部７０４は、中心に開口部を有するセラミック・ワッシャーから構成されてもよく、そして、抵抗部７０２は、このセラミック・ワッシャーの表面上の抵抗性材料から構成されても良く、例えば、図示するように、セラミック・ワッシャーの開口部の内面に塗布された抵抗性材料から構成されても良い。セラミック・ワッシャーの材料の例としては、米国クアーズテック（CoorsTek）社製のイットリア部分安定化ジルコニア（Yttria Partially Stabilized Zirconia：YTZP）であっても良いが、他の多くの材料も、抵抗性材料のための構造的な部材を提供する実施形態で利用可能である。

実施形態には、更に、第１及び第２導電性要素７２０及び７２２があっても良く、第１導電性要素７２０は、絶縁部７０４を形成するセラミック・ワッシャーの上面に配置され、第２導電性要素７２２は底面に配置される。導電性要素７２０及び７２２は、例えば、金又は他の金属で形成されてもよく、例えば、はんだ付け又はろう付けによって抵抗部７０２に電気的に結合されても良い。

更に、センス・リードとして機能するのは、固定に利用するねじ留め式端子のボルト（図７では図示せず）ではなく、第１センス・リード７１０であり、これが、測定リード用の１つの接点を提供すると共に、図１Ａ及び図１Ｂの電子モジュールに近接する底面上の第２導電性要素７２２から、バスバー（図３に示す）に近接するシャント７００の上部まで延びている。このセンス・リード７１０の接点を形成する導電性材料は、シャント７００の中心軸と平行に垂直方向に延びていても良いが、抵抗部７０２を形成する開口部内面の塗布回路からは絶縁されている。このように、第１センス・リード７１０は、シャント７００の内部を通って延びる。第１センス・リード７１０は、概して、セラミック・ワッシャーの厚さ又は高さ方向に延びている。こうして、第１センス・リード７１０は、抵抗部７０２の一端部に電気的に結合された第２導電性要素７２２に生じる電圧を検出するための第１接点を提供する。

第２センス・リード７１２は、もう１つの接点を提供するもので、第１導電性要素７２０から、その上面上で導電性材料を延ばすことによって形成される。よって、第２センス・リード７１２は、抵抗部７０２の他端部に電気的に結合された第１導電性要素７２０に生じる電圧を検出するための第２接点を提供する。よって、第１センス・リード７１０と第２センス・リード７１２の間の電圧を、測定装置によって測定することによって、抵抗部７０２の両端間で生じる電圧降下を測定できる。絶縁部７０４を形成するセラミック・ワッシャーには、第１センス・リード７１０及び第２センス・リード７１２の夫々を受けるための第１スロット７１４及び第２スロット７１６があっても良い。図示するように、第１導電性要素７２０は、絶縁部７０４を形成するセラミック・ワッシャーの上面に配置される。このセラミック・ワッシャーの第１スロット７１４に第１センス・リード７１０を挿入すると、第１スロット７１４には、第１センス・リード７１０と第１導電性要素７２０との間に、これらの接触を防ぐギャップが生じるように構成されている。シャント７００を回転させることによって、ユーザは、シャント７００をループする磁場によって第１センス・リード７１０及び第２センス・リード７１２で生じる磁気ピックアップが最小になるように、第１センス・リード７１０及び第２センス・リード７１２を配置しても良い。

図７の実施形態は、更に、少なくとも１つの圧縮性導電性ガスケット７３０を有していても良い。例えば、圧縮性導電性ガスケット７３０は、シャント７００とバスバー３１０との間の上部導電性要素７２０の上面に存在しても良い。追加の圧縮性導電性ガスケット７３２は、シャント７００と電子モジュールのねじ留め式端子３２０の底部との間の底部導電性要素７２２の底面に存在しても良い。圧縮性導電性ガスケットは、上述の構成のいずれか又は両方に存在しても良く、ねじ留め式端子におけるボルト１１０の係合から生じるねじの力のような機械的取付具の圧縮力からシャント７００を保護できる。

最後に、図７の実施形態は、少なくとも１つの導電性の座金（locking washer：止めワッシャー）７４０を有していても良い。図７では、シャント７００の上部に配置された単一の座金７４０を示しているが、実施形態は、上部又は下部のいずれか又は両方に座金があっても良い。座金で、１つ又は複数の圧縮性導電性ガスケットを置き換えても良い。

図８は、シャント７００の断面図を示す。図示するように、シャント７００の実施形態は、絶縁部７０４を圧縮力から保護するために、シャント７００の上面及び底面の両方に、オプションの圧縮性導電性ガスケット７３０及び７３２を用いて組み立てられても良い。更に、実施形態では、上部導電性要素７２０に接続された第２センス・リード７１２は、絶縁部７０４の第２スロット７１６を通ってシャント７００の側面から出て外へと延びていても良い。第１センス・リード７１０は、図７及び図９からわかるように、下部導電性要素７２２から絶縁部７０４の第１スロット７１４を通って上方向へ延びており、更に、上部導電性要素７２０の高さに達する前に方向を９０度変えて、シャント７００の側面から出て外へと延びていても良い。このとき、シャント７００の中心から見た第１センス・リード７１０が外へ延びる方向と、第２センス・リード７１２が外へ延びる方向とは異なっていても良い。図８に示す図では、第１センス・リード７１０は、図８の断面では隠れているシャント７００の部分に存在し、この部分から外へ出ている。

図９に、シャント７００を回転させた断面図を示す。この図では、第１センス・リード７１０は、絶縁部７０４内のスロット７１４を通って側面から外へ出ており、絶縁部７０４の一部によって上部導電性要素７２０から分離されている。

図１０Ａは、別の実施形態であるシャント９００を示し、図１０Ｂは、シャント９００の主要部の分解斜視図を示す。シャント９００は、フレキシブル回路９３０に並行な配置で実装された複数の抵抗器９３２から形成される抵抗部９０２と、絶縁部９０４とを有する。抵抗部９０２は、絶縁部９０４の周りを包む層として構成されても良い。この実施形態では、導電性要素９２０及び９２２が、シャント９００の上面及び底面の両方に配置されても良い。各導電性要素は、機械的支持のために絶縁部９０４に接触しても良く、また、１つ以上のクリップを使用して抵抗部９０２に接触しても良い。例えば、第１クリップ９２４は、第１導電性要素９２０から、対向する第２導電性要素９２２の方向に延び、第２クリップ９２６は、第２導電性要素９２２から、対向する第１導電性要素９２０の方向に延びている。クリップ９２４及び９２６の夫々は、導電性要素（キャップとも呼ぶ）がフレキシブル回路９３０に接触し、抵抗部９０２を通ってシャント９００を横断する電流経路を提供することを可能にする構造を有する。更に、導電性要素９２０及び９２２の夫々は、シャント９００と中心軸を共有する構造を有しても良く、それぞれのクリップ９２４又は９２６が、フレキシブル回路９３０との接触を失うことなく、軸を中心に回転できても良い。

第１センス・リード接点９１０は、上部導電性要素９２４からシャント９００の開口部の内側へと入り込んで下へ向かって延びて、図１０Ａでは、右下の図に示されているように、シャント９００の底部近くのスロットから外に出るという構造で設けられても良い。これにより、図１０Ａに示す図の上下関係で言えば、第１センス・リード９１０には、抵抗部９０２の上側端部の電圧が現れる。この実施形態では、複数のセンス・リードが、フレキシブル回路に完全に組み込まれても良い。第２センス・リード９１２は、下部導電性要素９２２の近くの抵抗部９０２の底部から外へと延びている。よって、第２センス・リード９１２には、抵抗部９０２の下側端部の電圧が現れる。また、第１センス・リード９１０及び第２センス・リード９１２は、並行となるように配置されることで、インダクタンスをキャンセルする構造としても良い。また、シャント９００を回転させることによって、ユーザは、シャント９００をループする磁場から、測定リードが磁気ピックアップするのを最小とするように、第１センス・リード９１０及び第２センス・リード９１２を配置しても良い。

図１１及び図１２は、更に別の実施形態の例であるシャント１０００を示す。図１２では、シャント１０００の構造基板となるセラミック絶縁部１００４を示しているが、図１１では、センス・リード及び抵抗器を見やすくするために省略している。この実施形態では、電流シャント回路１０３０が、セラミック絶縁部１００４の表面への塗布によって形成され、この回路に抵抗器１０３２が実装されて、抵抗部１００２が形成される。

導電性要素１０２０は、抵抗部１００２の下側の端部と、図示しない内部において電気的に結合され、また、接点の１つとして第１センス・リード１０１２を有する。六角形の導電性要素１００６は、抵抗部１００２の上側の端部と電気的に結合され、また、第２センス・リード１００８を有する。こうして、電流経路は、最初の半分が下向きの電流経路であり、残りの半分が絶縁部を挟んで並行に配置された上向きの電流経路から構成され、互いに逆に電流が流れるので、発生する磁束を互いに打ち消しあってインダクタンスを減少させる構造となる。上述と同様に、第１センス・リード１０１２及び第２センス・リード１００８の夫々は、プローブや測定リード等によってオシロスコープ等の測定装置に電気的に結合され、第１及び第２センス・リード間の電圧を測定することで、抵抗部１００２の両端間の電圧降下が測定される。

六角形の導電性要素１００６は、シャント１０００の開口部の上で広がって延びており、反対側の第１センス・リード１０１２の左右に出ている。図１２は、セラミック・ワッシャーから構成される絶縁部１００４と、絶縁部１００４の表面に抵抗器１０３２及び回路１０３０から構成される抵抗部１００２とから形成されるアセンブリを示す。シャント１０００を回転させることによって、ユーザは、シャント１０００をループする磁場からの磁気ピックアップが最小限となるように第１及び第２センス・リード１００８及び１０１２を配置しても良い。開口部は、ボルト等を通して、シャント１０００をバスバーと電子モジュール間に固定するために利用されても良い。

このようにして、実施形態は、バスバーとモジュールとの間に挿入して、これらに流れる電流を測定するための試験測定アクセサリを提供するもので、インダクタンスを小さくして、測定への影響を低減するように構成されている。アクセサリは、センス・リードの１つが延びる開口部を有するシャント抵抗を有する。シャント抵抗の抵抗値は、既知であって、このシャント抵抗により、シャント抵抗の両端間の電圧降下の測定値を電流測定値に変換でき、同時に、測定に影響を与える可能性のある余分な電気経路長を最小限に抑えることができる。

開示された本件の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

加えて、本願の説明は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例に関連して開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例との関連においても利用できる。

また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

更に、用語「を具える（comprises）」及びその文法的に等価なものは、本願において、他のコンポーネント（components）、機能（features）、ステップ、処理（processes）、工程（operations）がオプションで存在することを示すのに使用される。例えば、コンポーネントＡ、Ｂ及びＣ「を具える（comprising）」又は「何かが」コンポーネントＡ、Ｂ及びＣ「を具える（which comprises）」という条件は、コンポーネントＡ、Ｂ及びＣだけを含んでも良いし、又は、コンポーネントＡ、Ｂ及びＣと共に１つ以上の他のコンポーネントを含んでいても良い。

また、「垂直」、「水平」、「右」、「左」などの方向は、便宜上、図で提供されている見え方を参照して使用されている。しかし、実際の使用では、シャントにはいくつかの向きがあり得る。従って、図の垂直、水平、右又は左にある機能又は特徴は、実際の使用では、同じ配置又は方向ではない場合がある。

実施例

以下では、本願で開示される技術の理解に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の１つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。

実施例１は、試験測定アクセサリであって、バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に挿入され、該電流経路に付加する長さを最小にするように構成されたシャントと、該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点とを具え、上記シャントは、該シャントを貫通する開口部と、上記電流経路の一部を形成するように構成された抵抗部とを有し、上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にすると共に、上記第１接点は、上記抵抗部と絶縁された状態で上記開口部を貫通して延びている。

実施例２は、実施例１の試験測定アクセサリであって、上記抵抗部が薄型の抵抗性ワッシャーから構成される。

実施例３は、実施例２の試験測定アクセサリであって、上記第１接点が上記抵抗性ワッシャーの第１端部に電気的に結合され、上記第２接点が上記抵抗性ワッシャーの第２端部に電気的に結合される。

実施例４は、実施例２又は３の試験測定アクセサリであって、上記抵抗性ワッシャーが上記開口部を有し、該開口部の内面に、上記第１接点から上記抵抗性ワッシャーを絶縁する絶縁部を有する。

実施例５は、実施例１乃至４のいずれかの試験測定用アクセサリであって、上記開口部を貫通する上記第１接点が、上記バスバーを上記電子モジュールに固定するためのボルトから構成される。

実施例６は、実施例１乃至５のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記開口部を貫通する第１接点が、センス・リードを構成する。

実施例７は、実施例１～６のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記第１接点が、測定を行うための第１接触面を有し、上記第２接点が、測定を行うための第２接触面を有し、上記第１及び第２接触面が互いに近接している。

実施例８は、実施例１～７のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記第１接点の上記開口部を貫通する部分と、上記抵抗部との間にエア・ギャップを設ける。

実施例９は、試験測定アクセサリであって、バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に配置されるように構成されたシャントと、該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点とを具え、上記シャントは、該シャントを貫通する開口部を有する絶縁部と、該絶縁部の周囲を囲む抵抗部とを有し、上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にする。

実施例１０は、実施例９の試験測定アクセサリであって、上記シャントの第１端部に機械的に結合された第１導電要素と、上記シャントの第１端部に機械的に結合された第２導電要素とを更に有する。

実施例１１は、実施例９又は１０のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記抵抗部が、複数の抵抗が取り付けられたフレキシブル回路を有する。

実施例１２は、実施例１１の試験測定アクセサリであって、上記開口部を貫通して上記第１接点と電気的に結合される第１センス・リードと、上記フレキシブル回路から延びて上記第２接点と電気的に結合される第２センス・リードとを具える。

実施例１３は、実施例９乃至１２の試験測定用アクセサリであって、上記絶縁部がセラミック・ワッシャーから構成される。

実施例１４は、実施例１３の試験測定アクセサリであって、上記セラミック・ワッシャーの外表面に回路を有し、上記複数の抵抗器への接続を提供するように構成されている。

実施例１５は、試験測定アクセサリであって、バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に配置されるように構成され、該電流経路に付加される長さを最小にするように構成されたシャントと、該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点とを具え、上記シャントは、該シャントを貫通する開口部を有するワッシャーと、抵抗部とを有し、上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にすると共に、上記第１接点は、上記開口部を貫通して延びている。

実施例１６は、実施例１５の試験測定アクセサリであって、上記シャントと上記バスバーの間又は上記シャントと上記電子モジュールの間の電流経路内に導電性ガスケット又は導電性座金のいずれか一方を更に有する。

実施例１７は、実施例１５又は１６のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記第１接点は、上記バスバーに電気的に結合される第１センス・リードを有し、上記第２接点は、上記電子モジュールに電気的に結合される第２センス・リードを有する。

実施例１８は、実施例１５～１７のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記抵抗部が、上記ワッシャーの表面に塗布された抵抗材料から構成される。

実施例１９は、実施例１５～１７のいずれかの試験測定アクセサリであって、上記第１及び第２接点は、測定リード線が接触するため複数の領域を有する十分な表面積を有し、これら複数の領域において、測定リード線は、電流経路に流れる電流に基づく磁束に対して異なる磁気的感度を有する。

実施例２０は、実施例１９の試験測定アクセサリであって、上記複数の領域のうちの特定の１つは、第１及び第２接点と接触する測定リード線の磁気ピックアップを最小化する。

明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示される全ての機能、並びに開示される任意の方法又はプロセスにおける全てのステップは、そのような機能やステップの少なくとも一部が相互に排他的な組み合わせである場合を除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。明細書、要約書、特許請求の範囲及び図面に開示される機能の夫々は、特に明記されない限り、同じ、等価、又は類似の目的を果たす代替の機能によって置き換えることができる。

説明の都合上、本開示技術の具体的な態様を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本開示技術は、添付の請求項以外では、限定されるべきではない。

１１０ ボルト
３００ シャント
３０２ 抵抗部
３０４ 絶縁部
３０６ 開口部
３１０ バスバー
３２０ ねじ留め式端子
３２２ ねじ部
３３０ 電流経路
３４０ 第１接点
３５０ 絶縁ショルダー・ワッシャー
３５２ ピン
３５４ ピン
３６０ 第２接点
６００ シャント
６０２ 抵抗部
６０４ 絶縁部
７００ シャント
７０２ 抵抗部
７０４ 絶縁部
７１０ 第１センス・リード
７１２ 第２センス・リード
７１４ 第１スロット
７１６ 第２スロット
７２０ 第１導電性要素
７２２ 第２導電性要素
７３０ 第１圧縮性導電性ガスケット
７３２ 第２圧縮性導電性ガスケット
７４０ 座金
９００ シャント
９０２ 抵抗部
９０４ 絶縁部
９１０ 第１センス・リード
９１２ 第２センス・リード
９２０ 第１導電性要素
９２２ 第２導電性要素
９２４ 第１クリップ
９２６ 第２クリップ
９３０ フレキシブル回路
９３２ 抵抗器
１０００ シャント
１００２ 抵抗部
１００４ 絶縁部
１００６ 六角形の導電性要素
１００８ 第２センス・リード
１０１２ 第１センス・リード
１０３２ 抵抗器

Claims (15)

1. 試験測定アクセサリであって、
   バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に挿入され、該電流経路に付加する長さを最小にするように構成されたシャントと、
   該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、
   上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点と
   を具え、上記シャントは、
   該シャントを貫通する開口部と、
   上記電流経路の一部を形成するように構成された抵抗部と
   を有し、
   上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にすると共に、上記第１接点は、上記抵抗部と絶縁された状態で上記開口部を貫通して延びている試験測定アクセサリ。
2. 上記抵抗部が薄型の抵抗性ワッシャーから構成され、上記第１接点が上記抵抗性ワッシャーの第１端部に電気的に結合され、上記第２接点が上記抵抗性ワッシャーの第２端部に電気的に結合される請求項１の試験測定アクセサリ。
3. 上記開口部を貫通する上記第１接点が、上記バスバーを上記電子モジュールに固定するためのボルトから構成される請求項１の試験測定アクセサリ。
4. 上記開口部を貫通する上記第１接点が、センス・リードを構成する請求項１の試験測定アクセサリ。
5. 上記第１接点又は上記第２接点に電圧を測定するための測定リードを電気的に結合させたときに、上記電流経路に電流が流れることで生じる磁気を上記測定リードが磁気ピックアップするのを最小化するように、上記測定リードを上記第１接点又は上記第２接点と電気的に結合させる請求項１の試験測定アクセサリ。
6. 試験測定アクセサリであって、
   バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に配置されるように構成されたシャントと、
   該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、
   上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点と
   を具え、
   上記シャントは、該シャントを貫通する開口部を有する絶縁部と、
   該絶縁部の周囲を囲む抵抗部と
   を有し、
   上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にする試験測定アクセサリ。
7. 上記シャントの第１端部に機械的に結合された第１導電要素と、上記シャントの第１端部に機械的に結合された第２導電要素とを更に有する請求項６の試験測定アクセサリ。
8. 上記抵抗部が、複数の抵抗が実装されたフレキシブル回路を有する請求項６の試験測定アクセサリ。
9. 上記開口部を貫通して上記第１接点と電気的に結合される第１センス・リードと、上記フレキシブル回路から延びて上記第２接点と電気的に結合される第２センス・リードとを具える請求項６の試験測定アクセサリ。
10. 試験測定アクセサリであって、
    バスバーと電子モジュールとの間の電流経路中に配置されるように構成されたシャントと、
    該シャントの第１端部に電気的に結合される第１接点と、
    上記シャントの第２端部に電気的に結合される第２接点と
    を具え、
    上記シャントは、該シャントを貫通する開口部を有するワッシャーと、抵抗部とを有し、
    上記第１及び第２接点は、上記抵抗部を介して互いに電気的に結合されて、上記シャントの上記第１及び第２端部間の電圧降下の測定を可能にすると共に、上記第１接点は、上記開口部を貫通して延びている試験測定アクセサリ。
11. 上記シャントと上記バスバーの間又は上記シャントと上記電子モジュールの間の上記電流経路内に導電性ガスケット又は導電性座金のいずれか一方を更に有する請求項１０の試験測定アクセサリ。
12. 上記第１接点は、上記バスバーに電気的に結合される第１センス・リードを有し、上記第２接点は、上記電子モジュールに電気的に結合される第２センス・リードを有する請求項１０の試験測定アクセサリ。
13. 上記抵抗部が、上記ワッシャーの表面に塗布された抵抗材料から構成される請求項１０の試験測定アクセサリ。
14. 上記第１及び第２接点は、測定リード線が接触するため複数の領域を有する十分な表面積を有し、これら複数の領域において、測定リード線は、電流経路に流れる電流に基づく磁束に対して異なる磁気的感度を有する請求項１０の試験測定アクセサリ。
15. 上記複数の領域のうちの特定の１つは、上記第１接点又は上記第２接点と接触する測定リード線の磁気ピックアップを最小化する請求項１４の試験測定アクセサリ。

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