JP6808767B2

JP6808767B2 - 抵抗器および電流検出装置

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Publication number: JP6808767B2
Application number: JP2019018449A
Authority: JP
Inventors: 仲村　圭史; 圭史仲村; 健司亀子
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: JP2019066499A

Description

本発明は、シャント抵抗器および該シャント抵抗器を用いた電流検出装置に関する。

従来、シャント抵抗器とバスバーを接続する方法として、シャント抵抗器の電極部とバスバーに孔を形成しておき、この孔を介してボルトとナットで固定する方法が知られている。また、シャント抵抗器の電極部をボルト状に形成し、この電極部にナットを用いてバスバーを固定する方法が知られている（特許文献１参照）。

しかし、ボルトとナットを用いた方法では、ボルトまたはナットが自由に動き、固定作業が煩雑になることがある。また、電極部の孔を雌ネジとした場合、ネジ山に力が集中するが、電極に用いられる銅材では硬度が低く、特に電極が薄い板状の場合は、十分な固着強度が得られないことがある。

また、シャント抵抗器と電流検出回路が搭載された回路基板とを固定することがある。例えば、予め回路基板に形成しておいた固着用端子と、シャント抵抗器の電極部分とを半田付けで固定する方法がある。しかし、この方法では、回路基板の固定位置が定まらない、また固着強度が不十分となるなどの問題がある。

再公表特許ＷＯ２０１１−０６８２０５号公報

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、バスバーや回路基板等をシャント抵抗器に十分な強度で容易に固定でき、且つ電極自体の加工が最低限で済むシャント抵抗器、および該シャント抵抗器を含む電流検出装置を提供することを目的とする。

本発明のシャント抵抗器は、電流検出に用いられるシャント抵抗器であって、前記シャント抵抗器には、固定用ボルトを挿通するための貫通孔を備え、前記貫通孔には、前記固定用ボルトと組み合わせられる固定用ナットが配置され、前記固定用ナットは、前記貫通孔の開口の周囲に当接する当接面と、前記貫通孔の内面に当接する圧入部を備え、前記固定用ナットと前記シャント抵抗器とは、前記圧入部を前記貫通孔に圧入することで固定されていることを特徴とする。電極にネジ止め部材が固定されているので、バスバー等の固定作業が容易になる。また、ネジ止め部材が電極とは別部材なので、強度を有するネジ止め部材を選択でき、電極自体の加工が最低限で済む。

また、本発明の電流検出装置は、電流検出に用いられるシャント抵抗器と、バスバーと、電流検出用回路を含み、シャント抵抗器とバスバーが固定用ボルトと固定用ナットにより締結されてなる電流検出装置であって、前記シャント抵抗器は、電流検出に用いられる抵抗体と、該抵抗体の両端に備えた一対の電極と、該電極に設けられ前記電流検出用回路と接続される電圧検出端子と、前記固定用ボルトを挿通するための貫通孔を備え、前記貫通孔には、前記固定用ボルトと組み合わせられる前記固定用ナットが配置され、前記固定用ナットは、前記貫通孔の開口の周囲に当接する当接面と、前記貫通孔の内面に当接する圧入部を備え、前記固定用ナットと前記シャント抵抗器とは、前記圧入部を前記貫通孔に圧入することで固定され、前記圧入部は、前記固定用ナットが配置される開口の反対側の開口まで到達しておらず、前記電極は、前記抵抗体に接合し、前記抵抗体よりも厚みを有する起部と、前記起部の表面に電圧検出端子を備え、前記電流検出用回路を、前記起部に載置したことを特徴とする。

本発明の第１実施例の電流検出装置の表面側の斜視図である。本発明の第１実施例の電流検出装置の裏面側の斜視図である。本発明の第１実施例の電流検出装置の左側は断面図であり、右側は正面図である。本発明の第１実施例の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の第２実施例のシャント抵抗器の斜視図である。本発明の第２実施例のシャント抵抗器の断面図である。本発明の第３実施例の電流検出装置の断面図である。本発明の第４実施例の電流検出装置の表面側の斜視図である。本発明の第４実施例の電流検出装置の裏面側の斜視図である。本発明の第４実施例の電流検出装置の分解斜視図である。本発明の第４実施例のバスバーを固定した段階の斜視図である。本発明の第５実施例の電流検出装置の表面側の斜視図である。本発明の第５実施例の電流検出装置の裏面側の斜視図である。本発明の第６実施例の電流検出装置の表面側の斜視図である。本発明の第６実施例の電流検出装置の裏面側の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図１Ａ乃至図６Ｂを参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１Ａ−１Ｄは本発明の第１実施例の電流検出装置を示す。この電流検出装置は少なくとも一対の電極を備えたシャント抵抗器１０を含む。シャント抵抗器１０は、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系等の抵抗合金からなる抵抗体１１と、Ｃｕ等の金属からなる一対の板状の電極１２，１２を備える金属抵抗器である。シャント抵抗器１０は、電極１２，１２に基板２０を固定するための孔１３を備え、また両端部分にはバスバー等と固定接続して通電するための孔を備えている。抵抗体１１と電極１２は、端面同士を突き合わせて接合され、レーザー、電子ビームなどの方法で溶接されている。電極１２，１２における抵抗体１１との接続部分の近傍には検出端子１６，１６が設けられている。検出端子１６はＣｕ等の金属からなる棒状の小片であり、電極１２に溶接等により固定される。基板２０は、例えばガラスエポキシ基材からなり、電流検出ＩＣ、配線パターン、信号出力端子（いずれも不図示）等からなる電流検出回路を搭載している。

シャント抵抗器の電極１２には、該電極とは別部材の組になるネジ止め部材（ナット１５）が固着されている。ネジ止め部材のボルト１４およびナット１５はそれぞれ雄ネジ部１４ａ、雌ネジ部１５ａを備える（図１Ｃ参照）。そして、一のネジ止め部材（ボルト１４）と他のネジ止め部材（ナット１５）との間に所定の介在部材（この例では電流検出回路を搭載した基板２０）を配置して、ネジ止めにより固定している。

基板２０は検出端子１６に接続する配線パターンを備え、被検出電流が電極１２から抵抗体１１を流れることによって生じる電圧が検出端子１６から取り出され、電流検出ＩＣによって信号処理され、基板２０の出力端子から検出電圧として出力される。なお、基板２０に代えて、電流供給用のバスバーを介在部材として電極１２に組になるネジ止め部材を用いて接続・固定してもよい。

基板２０はボルト１４を挿通する孔２１および検出端子１６を挿通する孔２２を備える（図１Ｄ参照）。そして、シャント抵抗器１０に基板２０を重ね、基板２０の孔２１をシャント抵抗器１０の孔１３に位置合わせし、検出端子１６を基板２０の孔２２に挿通し、孔２１および孔１３に表側からボルト１４を挿通し、裏側からナット１５でネジ止めする。これにより、シャント抵抗器１０に介在部材である基板２０が組となるネジ止め部材により固定される。

ネジ止め部材のボルト１４は雄ネジ部１４ａを備えている。また、ネジ止め部材のナット１５は雌ネジ部１５ａを備え、且つ、孔１３に圧入される凸部１５ｂを備える。凸部（圧入部）１５ｂの外径は、孔１３の内径よりも少し大きく、ナット１５の凸部（圧入部）１５ｂを孔１３に圧入することで、ナット１５が電極１２に固定される。なお、凸部（圧入部）１５ｂを溶接して電極１２に固定してもよい。ネジ止め部材の材質は、銅、黄銅、ステンレス、チタンなどが用いられる。電極１２と同じ銅でもよいし、他の材質のものでもよい。

電極１２に孔１３を備え、ネジ止め部材であるナット１５は孔１３の開口部の周囲に当接している当接面１５ｃを備える。即ち、ナット１５の当接面１５ｃは電極１２の下面側の電極面に当接している。そして、ナット１５の開口周囲には凸部（圧入部）１５ｂが形成されているので、ネジ止め部材の一部であるナット１５の凸部（圧入部）１５ｂの外周は電極１２の孔１３の内面に当接している。凸部（圧入部）１５ｂは、ナット１５が配置される開口の反対側の開口まで到達しない。そして、凸部（圧入部）１５ｂは円環状である（図１Ｃ、図１Ｄ参照）。

これにより、ナット１５が電極１２の孔１３に予め固定されているので、ボルト１４の雄ネジ部１４ａを基板２０の孔２１および電極１２の孔１３に挿入して、ナット１５にネジ止めをするのみで、基板２０を十分な強度で容易にシャント抵抗器１０に固定できる。そして、ネジ止め部材が電極とは別部材なので、強度を有するネジ止め部材を選択できる。また、電極１２にはボルト貫通用の孔１３を設けるのみで済み、最低限の加工で基板２０をシャント抵抗器に簡単な作業で装着することが可能となる。検出端子１６は電極１２の上面側（一方の面）に形成され、電極１２に予め固定したネジ止め部材（本例ではナット１５）は、検出端子１６が形成された電極１２の面とは異なる、電極１２の下面側（他方の面）に固定されている。従って、基板２０とシャント抵抗器１０をボルトとナットで固定する場合に、検出端子１６と接続された基板２０および電極１２が共にボルトとナットで挟持されるため、安定して固定することができる。

図２Ａ−２Ｂは本発明の第２実施例のシャント抵抗器を示す。この実施例では、電極１２の孔１３の周囲に六角形状の凹部１３ａを形成している。従って、外形が六角形状のナット１５が凹部１３ａに嵌合し、ナット１５が空回りするのを防止する。ナット１５は第１実施例と異なり、凸部１５ｂを備えないが、ナット１５を、凹部１３ａ内に圧入したり、凹部１３ａ内に配置後に溶接したり、接着剤により接着したり等により、ナット１５は容易に外れない程度に電極１２に予め固着されている。凹部１３ａは六画形状の他、円形などでもよく、ナット１５を電極１２に位置決めできる形状とする。

これにより、第１実施例と同様に、ナット１５が電極１２の孔１３に固定されているので、ボルト１４を基板２０の孔２１および電極１２の孔１３に挿入して、ナット１５にネジ止めをするのみで、基板２０を十分な強度で容易にシャント抵抗器１０に装着できる。

図３は本発明の第３実施例の電流検出装置を示す。この実施例は上記第２実施例の変形例であり、電極１２に設けた凹部１３ａに、一方のネジ止め部材であるボルト１４の六角形状の頭部を固定し、反対側から他方のネジ止め部材であるナット１５をボルト１４の雄ネジ部１４ａにネジ止め固定したものである。ボルト１４は他の実施例と同様に電極１２に圧入、溶接、接着等により予め固定されている。これによっても、第１実施例および第２実施例と同様に、基板２０を十分な強度で容易にシャント抵抗器１０に装着できる。

図４Ａ−４Ｄは本発明の第４実施例の電流検出装置を示す。この実施例は、電流検出回路を搭載した基板２０とバスバー２３をネジ止め部材１４，１５で、シャント抵抗器１０に固定している（図４Ａ−４Ｂ参照）。電極１２ａは通常の厚さの起部Ａに対してバスバー２３の厚みと略同じ高さの段差を有する。バスバー２３の端部を段差部分に収容すると、バスバー２３の表面と起部Ａの表面とが略同一の平坦面を構成する（図４Ｄ参照）。

基板２０には、第１実施例と同様に、ボルト挿通用の孔２１と検出端子挿通用の孔２２が設けられている。バスバー２３には、電極１２ａの段差部に挿入された時にボルト挿通用の孔２１に対応する位置に、孔２４が設けられ、対応する電極１２ａに孔１３が設けられている。そして、ボルト１４が、基板２０の孔２１、バスバー２３の孔２４、電極１２ａの孔１３を貫通して挿入され、反対側に固着されたナット１５にネジ止め固定される。ナット１５には凸部１５ａを備え、電極１２ａの孔１３に圧入され、固定されることは第１実施例と同様である（図４Ｃ参照）。

係る構成により、バスバー２３を固定した時に、バスバー２３の表面と起部Ａの表面とが略平坦面となるので、基板２０の載置が容易になり、バスバーの固定方向が規制され、バスバーが回動してバスバー同士が接触する等によるショート発生を防止できる等のメリットが生じる。そして、シャント抵抗器１０にバスバー２３と電流検出回路を搭載した基板２０をネジ止め部材により同時に固定できるので、シャント抵抗器へのこれらの介在部材の固定作業を大幅に簡素化でき、且つ十分な固着強度が得られる。

図５Ａ−５Ｂは本発明の第５実施例の電流検出装置を示す。この実施例はワッシャ２６に接続した検出線２７をシャント抵抗器１０の両電極１２にボルト１４およびナット１５からなる一組のネジ止め部材を用いて固定した例である。電極１２には孔１３を備え、検出線２７を接続したワッシャ２６（介在部材）を介してボルト１４が孔１３に電極表面側から挿通され、電極裏面側に予め固着されたナット１５にネジ止めされ固定される。ナット１５には孔１３に圧入する凸部を設けたり、電極１２にナット１５の外形に嵌合する凹部を設けたり、また、溶接や、接着剤などにより、電極１２とナット１５を予め固着しておく。

図６Ａ−６Ｂは本発明の第６実施例の電流検出装置を示す。この実施例は、一対の電極を備えたシャント抵抗器を含む電流検出装置において、一方の電極１２のみに予め固定しておいた一のネジ止め部材（ナット１５）と、他のネジ止め部材（ボルト１４）との間に所定の介在部材（基板２０）を配置して、ネジ止めで固定した例である。他方の電極１２においては、係止部２８を用いて基板２０の片側を固定している。その他の構成は第１実施例と同様である。

この電流検出装置は、一方の電極１２の裏面側にナット１５を固定し、基板２０の片側を他方の電極の係止部２８に固定し、基板の孔２１と電極の孔１３にボルト１４を挿通し（図１Ｃ参照）、上記ナット１５にネジ止めすることで製作することができる。この電極片側のみの一組のネジ止め部材による介在部材の固定においても、十分な強度で容易にシャント抵抗器１０に基板２０を装着できる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、シャント抵抗器に基板やバスバー等を十分な強度で且つ簡易に固定する電流検出装置に好適に利用可能である。

Claims

電流検出に用いられるシャント抵抗器と、バスバーと、電流検出用回路を含み、シャント抵抗器とバスバーが固定用ボルトと固定用ナットにより締結されてなる電流検出装置であって、
前記シャント抵抗器は、電流検出に用いられる抵抗体と、該抵抗体の両端に備えた一対の電極と、該電極に設けられ前記電流検出用回路と接続される電圧検出端子と、前記固定用ボルトを挿通するための貫通孔を備え、
前記貫通孔には、前記固定用ボルトと組み合わせられる前記固定用ナットが配置され、
前記固定用ナットは、前記貫通孔の開口の周囲に当接する当接面と、前記貫通孔の内面に当接する圧入部を備え、
前記固定用ナットと前記シャント抵抗器とは、前記圧入部を前記貫通孔に圧入することで固定され、
前記圧入部は、前記固定用ナットが配置される開口の反対側の開口まで到達しておらず、
前記電極は、前記抵抗体に接合し、前記抵抗体よりも厚みを有する起部と、前記起部の表面に電圧検出端子を備え、
前記電流検出用回路を、前記起部に載置したことを特徴とする電流検出装置。
前記電極の前記起部に対する段差部分にバスバーの端部を収容して、バスバーの表面と起部の表面が略同一の平坦面を構成し、電流検出回路を搭載した基板を前記平坦面に載置して、前記電圧検出端子に接続した前記基板と、前記バスバーと、前記電極の段差部分とをボルトにより反対側に配置した固定ナットに固定した、請求項１に記載の電流検出装置。
電流検出に用いられるシャント抵抗器と、バスバーと、電流検出用回路を含み、シャント抵抗器とバスバーが固定用ボルトと固定用ナットにより締結されてなる電流検出装置であって、
前記シャント抵抗器は、電流検出に用いられる抵抗体と、該抵抗体の両端に備えた一対の電極と、該電極に設けられ前記電流検出用回路と接続される電圧検出端子と、前記固定用ボルトを挿通するための貫通孔を備え、
前記貫通孔には、前記固定用ボルトと組み合わせられる前記固定用ナットが配置され、
前記固定用ナットは、前記貫通孔の開口の周囲に当接する当接面と、前記貫通孔の内面に当接する圧入部を備え、
前記固定用ナットと前記シャント抵抗器とは、前記圧入部を前記貫通孔に圧入することで固定され、
前記圧入部は、前記固定用ナットが配置される開口の反対側の開口まで到達しておらず、
前記固定用ナットは、前記電圧検出端子が形成された側とは反対側に固定されており、
前記電極は前記抵抗体に接合する起部と段差部分を備え、バスバーの端部を該段差部分に収容する、電流検出装置。
前記起部の表面に電圧検出端子を備えた、請求項３に記載の電流検出装置。
前記電極の段差部分にバスバーの端部を収容して、バスバーの表面と起部の表面が略同一の平坦面を構成し、電流検出回路を搭載した基板を前記平坦面に載置して、前記電圧検出端子に接続した前記基板と、前記バスバーと、前記電極の段差部分とをボルトにより反対側に配置した固定ナットに固定した、請求項４に記載の電流検出装置。