JP3592381B2

JP3592381B2 - Resistance element

Info

Publication number: JP3592381B2
Application number: JP23431694A
Authority: JP
Inventors: 博冨田
Original assignee: 赤司電機株式会社
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JPH0878201A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気機器の負荷抵抗器、始動抵抗器あるいは制動用抵抗器等として使用可能な抵抗素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、広く用いられている大型の金属抵抗器として、鋳鉄製グリッド抵抗器、鋼板製抵抗器、ガデリウス社製のカンタル（商標名）抵抗器等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記鋳鉄製グリッド抵抗器においては、その素子は比抵抗が小さく、強度が不足して振動等にも弱いので全体が大型化し、これによって放熱面積が小さくなるので、結果として同一容量の抵抗器であっても大型化し、重量も大きくなるという欠点がある。
前記鋼板性抵抗器は、抵抗素子の比抵抗が小さく比較的高抵抗の抵抗器が作りにくく、更に温度に対する抵抗率の変化も大きく、高温での腐食が激しいという欠点がある。
一方、ガデリウス社製のカンタル（商標名）抵抗器は、クロム及びアルミニウムを主成分とし、少量のマンガン及びニッケルを含む鉄合金からなる抵抗材料を抵抗素子に用い、高温でも酸化しにくく、比抵抗も比較的大きく抵抗素子としては十分な性能を有するが、カーボン量が比較的大きい（０．０２４％）ので、衝撃値が可なり低く（０．４ｋｇ／ｃｍ^２）、脆くて極薄板に成形して使用し難く、小型で大容量の抵抗素子の製造が困難であるという問題がある。
即ち、抵抗素子は電力を消費するので消費する電力は熱に変換され、発生した熱は抵抗素子の表面から放熱されるが、熱放散量は略表面積に比例する。従って、抵抗素子を極薄板によって成形すれば、重量に対する表面積が増加するので、同一重量の材料を用いて大容量の抵抗器を製造できることになる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、小型で大容量の抵抗素子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載の抵抗素子は、クロム及びアルミニウムを主成分とし、少量のマンガン及びニッケルを含む鉄合金からなる抵抗材料を用いた抵抗素子において、
前記抵抗材料の硫黄の含有量を０．００１重量％以下、リンの含有量を０．０１４重量％以下、及びシリコンの含有量を０．２重量％以下とすると共に、カーボンの含有量を０．００６％（重量％をいう）以下として、全体を略四角形の薄板状物とし、更に、前記薄板状物には、両側から抵抗値に応じて切れ目を形成してジグザグ長尺物とし、前記切れ目の中間部には取付け孔が設けられている。
また、請求項２記載の抵抗素子は、請求項１記載の抵抗素子において、前記ジグザグ長尺物の両側端子は、前記薄板状物の同一辺側に設けられ、しかもその端部が逆方向を向いて該薄板状物の面に対して直角に折り曲げられている。
【０００５】
【作用】
請求項１、２記載の抵抗素子においては、クロム及びアルミニウムを主成分とし、少量のマンガン及びニッケルを含む鉄合金からなる抵抗材料の硫黄、リン及びシリコンの含有量を極力少なくすると共に、カーボンの含有量を０．００６％以下として、材料の衝撃値を上昇し、これによって延性、展性を向上させて薄板状物とし、表面積を増加させて抵抗素子の重量当たりの容量が大きい抵抗素子の製造を可能としている。
そして、前記薄板状物を略四角形となし、更に該四角形の薄板状物に抵抗値に応じて切れ目を形成してジグザグ長尺物としている。この場合、ジグザグ長尺物は前述のように十分な衝撃強度を有しているので、製造時、使用時に折れたり欠けたりしない。
そして、この抵抗素子は、前記切れ目の中間部には取付け孔が設けられているので、この部分を利用してボルト等からなる支持ロッドを挿入して、薄板状物に適当な隙間を与えて保持できる。
特に、請求項２記載の抵抗素子は、ジグザグ長尺物の両側端子は、前記薄板状物の同一辺側に設けられ、しかもその端部が逆方向を向いて該薄板状物の面に対して直角に折り曲げられているので、多数の該薄板状物を隙間を設けて配置し、それぞれの端子を接続して直列抵抗を形成することができる。
【０００６】
【実施例】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施例に係る抵抗素子の正面図、図２は同平面図、図３は同接合状態を示す部分断面図、図４は同抵抗素子を用いた抵抗器の全体側面図、図５は同抵抗素子を用いた抵抗器の全体正面図、図６は抵抗素子の温度と比抵抗の関係を示すグラフである。
【０００７】
図１、図２に示すように、本発明の一実施例に係る抵抗素子１０は、クロム及びアルミニウムを主成分とし、少量のマンガン及びニッケルを含む鉄合金からなる抵抗材料からなり、これを略四角形の薄板状物（厚みが０．２８ｍｍ）としたものを使用している。この成分を、表１に示すが、リン及びシリコンを押さえ、更にカーボンの量を押さえている。なお、材料中に含まれる硫黄の含有量も極力減少させ、０．００１％以下（好ましくは０．０００５％以下）とする。これによって、衝撃値が増して材料に粘りが生じ、薄板状物に円滑に加工でき、更にプレス加工も容易となる。また、その機械的性質を表２に示す。
【０００８】
【表１】

【０００９】
【表２】

【００１０】
前記抵抗素子１０は略四角形となって、予め所定の抵抗値になるように、所定位置に両側から交互に切れ目１１が形成され、一定幅の短冊片からなるジグザグ長尺物となって、所定の抵抗値になっている。その下端の両端部には端子１２、１３が設けられ、複数枚の抵抗素子１０を、図２に示すように並べてその前記端子１２、１３をスポット溶接によって連結し、直列に接続可能となっている。
前記切れ目１１には取付け孔１４が設けられ、複数枚の抵抗素子１０を絶縁状態で保持できるようになっている。
【００１１】
図３には、前記抵抗素子１０の取付け状態を示すが、それぞれ取付け孔１４に絶縁チューブ１５を被せた長ボルト１６を挿通し、その外側に絶縁ワッシャ１７を被せるが、この絶縁ワッシャ１７は抵抗素子１０の両側に位置させ、その中間部には抵抗素子１０を所定間隔で保持するステンレスパイプ１８を配置する。なお、最端部に位置する絶縁ワッシャ１９は比較的厚くなって、十分な強度を有している。これらを両側からナット２０を用いて締め付け、前後に設けられているケース体２１、２２に更にナット２３を用いて固定している。
【００１２】
前記ケース体２１、２２は、角部４か所にロッド２４が配置され、図５に示すようにケース体２１、２２の外側からビス２５によって固定されている。そして、前記ケース体２１、２２を繋ぐ支持バー２６が図４に示すように側部に設けられ、該支持バー２６に接続端子２７が取付けられている。この接続端子２７のそれぞれ端子ボルト２８、２９は前記直列に接続された抵抗素子１０の両側に絶縁導線３０、３１によって連結されて、全体として側面開放の抵抗器３２が形成されている。
【００１３】
従って、この抵抗器３２を使用する場合には、前記接続端子２７から電流を流すことになる。これによって抵抗素子１０が発熱するが、抵抗素子１０自体は極めて薄く（厚さ０．２８ｍｍ）その表面積は大きいので表面から放熱し、側面が解放されているので、発生した熱が効率的に逃げる。従って、抵抗素子の全重量の割りに高容量の抵抗器を形成できる。前記抵抗素子１０の温度による比抵抗の変化を調べると、図６に示すように、常温から高温域まで１０％の範囲で安定している。
【００１４】
前記実施例においては、抵抗素子として厚さ０．２８ｍｍのものを使用したが、更に薄い場合であっても、厚い場合であっても本発明は適用される。
また、前記実施例においては、複数の抵抗素子をその端子で接続したが、広い薄板状物を用意し、複数の抵抗素子の端子部を連結して一体的にプレスによって成形し、折り曲げ加工によって抵抗器を作ることも可能である。
更に、前記実施例においては、抵抗素子を直列に接続して抵抗器としたが、例えば、鉄板の下面に絶縁材を介して張り付け、鉄板焼きのヒータとして使用する場合も本発明は適用される。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１、２記載の抵抗素子は以上の説明からも明らかなように、素材の硫黄、リン及びシリコンを軽減すると共に、カーボンを著しく軽減させたので、従来の脆い性質の抵抗材料に改良を加え粘りを与えることができた。従って抵抗素子を極めて薄板状物とすることができ、更には、両側から切り込みを入れてジグザグ長尺物にしても十分な強度を有し、これによって単位重量に対して容量の大きい抵抗器を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る抵抗素子の正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同接合状態を示す部分断面図である。
【図４】同抵抗素子を用いた抵抗器の全体側面図である。
【図５】同抵抗素子を用いた抵抗器の全体正面図である。
【図６】抵抗素子の温度と比抵抗の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０抵抗素子
１１切れ目
１２端子
１３端子
１４取付け孔
１５絶縁チューブ
１６長ボルト
１７絶縁ワッシャ
１８ステンレスパイプ
１９絶縁ワッシャ
２０ナット
２１ケース体
２２ケース体
２３ナット
２４ロッド
２５ビス
２６支持バー
２７接続端子
２８端子ボルト
２９端子ボルト
３０絶縁導線
３１絶縁導線
３２抵抗器[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a resistance element that can be used as a load resistor, a starting resistor, a braking resistor, or the like of an electric device.
[0002]
[Prior art]
At present, large-sized metal resistors widely used include cast iron grid resistors, steel plate resistors, and Kanthal (trade name) resistors manufactured by Gadelius.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cast iron grid resistor, the element has a small specific resistance, is insufficient in strength and is weak against vibration, etc., so that the whole becomes large, thereby reducing a heat radiation area. There is a drawback that the vessel becomes large and the weight increases.
The steel sheet resistor has the drawbacks that the resistivity of the resistance element is small, it is difficult to produce a resistor having a relatively high resistance, the change in resistivity with temperature is large, and corrosion at high temperatures is severe.
On the other hand, Kantar (trade name) resistor manufactured by Gadelius uses a resistive element made of an iron alloy containing chromium and aluminum as main components and a small amount of manganese and nickel for the resistive element. Is relatively large and has sufficient performance as a resistance element, but the carbon content is relatively large (0.024%), so the impact value is considerably low (0.4 kg / cm ² ), and it is brittle and formed into an extremely thin plate However, there is a problem that it is difficult to manufacture a small and large-capacity resistive element.
That is, since the resistance element consumes power, the consumed power is converted into heat, and the generated heat is radiated from the surface of the resistance element, but the amount of heat dissipation is substantially proportional to the surface area. Therefore, if the resistance element is formed from an extremely thin plate, the surface area with respect to the weight increases, so that a resistor having a large capacity can be manufactured using the same weight of material.
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a small-sized and large-capacity resistive element.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The resistance element according to claim 1, which meets the above object, is a resistance element using a resistance material including an iron alloy containing chromium and aluminum as main components and a small amount of manganese and nickel,
The resistance material has a sulfur content of 0.001% by weight or less, a phosphorus content of 0.014% by weight or less, a silicon content of 0.2% by weight or less, and a carbon content of 0 % or less. as below .006% (refer to the weight%), and a thin plate of substantially rectangular overall, further, the thin plate-like material is to form a cut and zigzag long product according from both sides to the resistance value, the A mounting hole is provided in the middle of the cut .
According to a second aspect of the present invention, in the resistance element according to the first aspect, both terminals of the zigzag long object are provided on the same side of the thin plate-shaped object, and the ends thereof are opposite in direction. And is bent at right angles to the surface of the thin plate.
[0005]
[Action]
In the resistance element according to claims 1 and 2, the resistance material made of an iron alloy containing chromium and aluminum as its main components and containing a small amount of manganese and nickel has a minimum content of sulfur, phosphorus, and silicon, and has a low carbon content. By setting the content to 0.006% or less, the impact value of the material is increased, thereby improving the ductility and malleability to form a thin plate, and increasing the surface area to increase the resistance per unit weight of the resistance element. Manufacturing is possible.
The thin plate is formed into a substantially square shape, and a cut is formed in the square thin plate according to a resistance value to form a long zigzag shape. In this case, since the zigzag long object has a sufficient impact strength as described above, it does not break or chip during manufacturing or use.
The resistance element is provided with a mounting hole in the middle of the cut, so that a support rod made of a bolt or the like is inserted using this portion to provide an appropriate gap to the thin plate. Can hold.
In particular, in the resistance element according to claim 2, both terminals of the zigzag long object are provided on the same side of the thin plate, and the ends thereof are opposite to each other with respect to the surface of the thin plate. Since it is bent at a right angle, a large number of the thin plate-shaped objects can be arranged with a gap therebetween, and the respective terminals can be connected to form a series resistor.
[0006]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is a front view of a resistance element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the same bonding state, and FIG. 4 is a resistor using the resistance element. 5 is an overall front view of a resistor using the same resistance element, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature and the specific resistance of the resistance element.
[0007]
As shown in FIGS. 1 and 2, the resistance element 10 according to one embodiment of the present invention is made of a resistance material made of an iron alloy containing chromium and aluminum as main components and a small amount of manganese and nickel. A rectangular thin plate (having a thickness of 0.28 mm) is used. The components are shown in Table 1, which suppresses phosphorus and silicon and further reduces the amount of carbon. Note that the content of sulfur contained in the material is also reduced as much as possible to 0.001% or less (preferably 0.0005% or less). As a result, the impact value increases, and the material becomes sticky, and can be smoothly processed into a thin plate-like material, and further, the press working is facilitated. Table 2 shows the mechanical properties.
[0008]
[Table 1]

[0009]
[Table 2]

[0010]
The resistance element 10 has a substantially square shape, and cuts 11 are formed alternately from both sides at predetermined positions so as to have a predetermined resistance value in advance. Resistance value.

Terminals

12 and 13 are provided at both ends of the lower end, and a plurality of resistive elements 10 are arranged as shown in FIG. 2 and the

terminals

12 and 13 are connected by spot welding so that they can be connected in series. I have.
The slit 11 is provided with a mounting hole 14 so that the plurality of resistance elements 10 can be held in an insulated state.
[0011]
FIG. 3 shows the mounting state of the resistance element 10. A long bolt 16 having an insulating tube 15 covered is inserted into each mounting hole 14, and an insulating washer 17 is placed on the outside thereof. Stainless steel pipes 18 are placed on both sides of the element 10 and hold a resistance element 10 at a predetermined interval at an intermediate portion. In addition, the insulating washer 19 located at the end is relatively thick and has sufficient strength. These are tightened from both sides using nuts 20 and are fixed to

case bodies

21 and 22 provided at the front and rear by using nuts 23.
[0012]
The

case bodies

21 and 22 have rods 24 arranged at four corners, and are fixed with screws 25 from outside the

case bodies

21 and 22 as shown in FIG. A support bar 26 connecting the

case bodies

21 and 22 is provided on the side as shown in FIG. 4, and a connection terminal 27 is attached to the support bar 26. The

terminal bolts

28 and 29 of the connection terminal 27 are connected to both sides of the resistance element 10 connected in series by

insulated conductors

30 and 31, respectively, to form a resistor 32 having an open side surface as a whole.
[0013]
Therefore, when this resistor 32 is used, a current flows from the connection terminal 27. This causes the resistance element 10 to generate heat. However, the resistance element 10 itself is extremely thin (thickness: 0.28 mm) and has a large surface area, so that heat is radiated from the surface and the side surfaces are released, so that the generated heat is efficiently released. . Therefore, a resistor having a high capacity can be formed for the total weight of the resistance element. When the change in the specific resistance due to the temperature of the resistance element 10 is examined, as shown in FIG. 6, it is stable in the range of 10% from the normal temperature to the high temperature range.
[0014]
In the above embodiment, the resistive element having a thickness of 0.28 mm is used. However, the present invention can be applied to a case where the resistive element is thinner or thicker.
In the above embodiment, the plurality of resistance elements are connected by their terminals. However, a wide thin plate is prepared, the terminals of the plurality of resistance elements are connected, molded integrally by pressing, and bent. It is also possible to make resistors.
Further, in the above embodiment, the resistor is connected in series to form a resistor. However, for example, the present invention is also applicable to a case where the resistor is attached to a lower surface of an iron plate via an insulating material and used as a heater for iron plate. .
[0015]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the resistance element according to claims 1 and 2 has reduced sulfur, phosphorus and silicon of the material and significantly reduced carbon, so that the conventional resistance material having brittle properties has been improved. In addition, it could give stickiness. Therefore, the resistance element can be made into an extremely thin plate, and furthermore, it has a sufficient strength even in the case of a zigzag long one by making a cut from both sides, and thereby a resistor having a large capacity per unit weight can be obtained. It has become possible to manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a resistance element according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the same.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the same bonding state.
FIG. 4 is an overall side view of a resistor using the same resistance element.
FIG. 5 is an overall front view of a resistor using the same resistance element.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a temperature of a resistance element and a specific resistance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resistance element 11 Break 12 Terminal 13 Terminal 14 Mounting hole 15 Insulating tube 16 Long bolt 17 Insulating washer 18 Stainless steel pipe 19 Insulating washer 20 Nut 21 Case body 22 Case body 23 Nut 24 Rod 25 Screw 26 Support bar 27 Connection terminal 28 Terminal bolt 29 terminal bolt 30 insulated conductor 31 insulated conductor 32 resistor

Claims

In a resistance element using a resistance material composed of an iron alloy containing chromium and aluminum as main components and a small amount of manganese and nickel,
The resistance material has a sulfur content of 0.001% by weight or less, a phosphorus content of 0.014% by weight or less, a silicon content of 0.2% by weight or less, and a carbon content of 0 % or less. as .006% or less, and a thin plate of substantially rectangular overall, further, the thin plate-like material is to form a cut and zigzag long product according from both sides to the resistance value, the middle portion of the cuts A resistance element having a mounting hole .

2. The two-sided terminal of the zigzag long object is provided on the same side of the thin plate, and the end thereof is bent in a direction perpendicular to the surface of the thin plate so as to face in the opposite direction. The resistance element as described in the above.