JPH07201537A - 抵抗器 - Google Patents
抵抗器Info
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- JPH07201537A JPH07201537A JP35201793A JP35201793A JPH07201537A JP H07201537 A JPH07201537 A JP H07201537A JP 35201793 A JP35201793 A JP 35201793A JP 35201793 A JP35201793 A JP 35201793A JP H07201537 A JPH07201537 A JP H07201537A
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- resistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】被測定素子に流れる電流の検出抵抗器を低抵抗
でかつ低インダクタンスで実現し、高周波で測定誤差を
小さくする方法を提示する。 【構成】電流検出抵抗器を同軸構造で構成してリアクタ
ンス成分を小さくする。電流の入出力用同軸コネクタ２
と複数の抵抗素子４および多層プリント板を該電流検出
抵抗器の構成要素とし、同軸コネクタを中心にして抵抗
器全体が同軸構造になるように、抵抗素子及びプリント
板の導体パターンを配置し、かつ抵抗素子が並列接続に
なるよう回路を構成する。
でかつ低インダクタンスで実現し、高周波で測定誤差を
小さくする方法を提示する。 【構成】電流検出抵抗器を同軸構造で構成してリアクタ
ンス成分を小さくする。電流の入出力用同軸コネクタ２
と複数の抵抗素子４および多層プリント板を該電流検出
抵抗器の構成要素とし、同軸コネクタを中心にして抵抗
器全体が同軸構造になるように、抵抗素子及びプリント
板の導体パターンを配置し、かつ抵抗素子が並列接続に
なるよう回路を構成する。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は一般に抵抗器に関し、特に
インピーダンス等の回路定数や材料の特性、磁性材料の
磁気特性等の測定装置に用いられる電流検出用の抵抗器
に関する。
インピーダンス等の回路定数や材料の特性、磁性材料の
磁気特性等の測定装置に用いられる電流検出用の抵抗器
に関する。
【０００２】
【従来技術と問題点】代表的な磁気特性測定装置の測定
原理を図５に示す。被測定材料である磁性材料５３には
１次コイル５４と２次コイル５５が巻かれている。信号
発生器５１から電流増幅器５２を介して１次コイル５４
に励磁電流Ｉxを流し、２次コイル５５に発生する誘起
電圧Ｖxを電圧計５７で測定する。励磁電流は１次コイ
ル５４に直列に接続した検出抵抗器５６の降下電圧を電
圧計５８で測定する。これらの測定結果から各種の磁気
特性値を演算によって求める。従って、磁性材料の特性
を精度良く測定するためには、励磁電流と誘起電圧の振
幅と位相を精度良く測定する必要がある。
原理を図５に示す。被測定材料である磁性材料５３には
１次コイル５４と２次コイル５５が巻かれている。信号
発生器５１から電流増幅器５２を介して１次コイル５４
に励磁電流Ｉxを流し、２次コイル５５に発生する誘起
電圧Ｖxを電圧計５７で測定する。励磁電流は１次コイ
ル５４に直列に接続した検出抵抗器５６の降下電圧を電
圧計５８で測定する。これらの測定結果から各種の磁気
特性値を演算によって求める。従って、磁性材料の特性
を精度良く測定するためには、励磁電流と誘起電圧の振
幅と位相を精度良く測定する必要がある。
【０００３】高周波における磁気特性測定を精度良く測
定するためには、以下に述べるように、励磁電流の検出
抵抗器の抵抗値およびインダクタンスが共に小さくなけ
ればならない。抵抗値が小さくなければならない第１の
理由は、検出抵抗器には大電流が流れるため、そこで消
費される電力を抑えるためである。第２の理由は、鉄損
測定時には磁束密度の波形を正弦波にする必要がり、そ
のために電流増幅器５２は低出力インピーダンスでなけ
ればならない。従って、１次コイルに直列に接続される
検出抵抗にも同様に低インピーダンスが要求される。
定するためには、以下に述べるように、励磁電流の検出
抵抗器の抵抗値およびインダクタンスが共に小さくなけ
ればならない。抵抗値が小さくなければならない第１の
理由は、検出抵抗器には大電流が流れるため、そこで消
費される電力を抑えるためである。第２の理由は、鉄損
測定時には磁束密度の波形を正弦波にする必要がり、そ
のために電流増幅器５２は低出力インピーダンスでなけ
ればならない。従って、１次コイルに直列に接続される
検出抵抗にも同様に低インピーダンスが要求される。
【０００４】次に検出抵抗器のインダクタンス成分が小
さくなければならない理由を述べる。高周波での低い抵
抗値の抵抗器の等価回路は抵抗とインダクタンスの直列
接続で表される。このインダクタンス成分のため検出抵
抗器のインピーダンスは周波数で変化し、励磁電流の測
定値に振幅誤差と位相誤差を与える。インダクタンス成
分の影響を軽減するには、インダクタンスに対して抵抗
値を大きくする方法がある。しかし前述した理由から、
この方法は採用できない。従って、検出抵抗器のインダ
クタンスそのものを小さくする必要がある。ここで、検
出抵抗器の抵抗成分をＲ、インダクタンス成分をＬ、周
波数をｆとすると、検出抵抗器のインピーダンスの絶対
値｜Ｚ｜と位相角θは、
さくなければならない理由を述べる。高周波での低い抵
抗値の抵抗器の等価回路は抵抗とインダクタンスの直列
接続で表される。このインダクタンス成分のため検出抵
抗器のインピーダンスは周波数で変化し、励磁電流の測
定値に振幅誤差と位相誤差を与える。インダクタンス成
分の影響を軽減するには、インダクタンスに対して抵抗
値を大きくする方法がある。しかし前述した理由から、
この方法は採用できない。従って、検出抵抗器のインダ
クタンスそのものを小さくする必要がある。ここで、検
出抵抗器の抵抗成分をＲ、インダクタンス成分をＬ、周
波数をｆとすると、検出抵抗器のインピーダンスの絶対
値｜Ｚ｜と位相角θは、
【０００５】
【数１】
【０００６】となる。従来の高周波磁気特性測定装置で
は１Ω前後の金属皮膜抵抗器が検出抵抗として使用され
ていた。この抵抗器には、抵抗器自身の物理的な形状や
リード線および配線等によって、数ｎＨ〜１０数ｎＨの
インダクタンスが寄生していた。仮に抵抗値１Ωとイン
ダクタンス５ｎＨの検出抵抗器を想定すると、（１）
（２）式から１ＭＨｚ以上での検出抵抗器のインピーダ
ンスの絶対値｜Ｚ｜と位相角θは次表となる。
は１Ω前後の金属皮膜抵抗器が検出抵抗として使用され
ていた。この抵抗器には、抵抗器自身の物理的な形状や
リード線および配線等によって、数ｎＨ〜１０数ｎＨの
インダクタンスが寄生していた。仮に抵抗値１Ωとイン
ダクタンス５ｎＨの検出抵抗器を想定すると、（１）
（２）式から１ＭＨｚ以上での検出抵抗器のインピーダ
ンスの絶対値｜Ｚ｜と位相角θは次表となる。
【０００７】
【表１】
【０００８】検出抵抗器のインダクタンス成分によって
生じる励磁電流の測定誤差は１０ＭＨｚで振幅誤差約５
％、位相誤差１７．４゜、１００ＭＨｚで振幅誤差約２
３０％、位相誤差７２．３゜にも及ぶ大きな誤差とな
る。以上は磁気特性測定装置について述べたが、電流を
検出抵抗器の降下電圧として測定する方式のインピーダ
ンス等の回路定数や材料の特性値を求める装置において
も同様の問題がある。
生じる励磁電流の測定誤差は１０ＭＨｚで振幅誤差約５
％、位相誤差１７．４゜、１００ＭＨｚで振幅誤差約２
３０％、位相誤差７２．３゜にも及ぶ大きな誤差とな
る。以上は磁気特性測定装置について述べたが、電流を
検出抵抗器の降下電圧として測定する方式のインピーダ
ンス等の回路定数や材料の特性値を求める装置において
も同様の問題がある。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、低インダクタンスを有
する抵抗器を提供し、磁気特性測定装置等において該抵
抗器を電流検出抵抗器として用いることにより、高周波
での上記の問題点を解消することにある。
する抵抗器を提供し、磁気特性測定装置等において該抵
抗器を電流検出抵抗器として用いることにより、高周波
での上記の問題点を解消することにある。
【００１０】
【発明の概要】本発明においては、励磁電流検出抵抗器
を、同軸コネクタと複数の抵抗素子及びプリント板を構
成要素とし、該同軸コネクタを中心として抵抗器全体が
同軸構造になるように抵抗素子及びプリント板の導体パ
ターンを配置し、かつ抵抗素子が並列接続になるよう回
路を構成し、低抵抗値と低インダクタンスを実現する。
を、同軸コネクタと複数の抵抗素子及びプリント板を構
成要素とし、該同軸コネクタを中心として抵抗器全体が
同軸構造になるように抵抗素子及びプリント板の導体パ
ターンを配置し、かつ抵抗素子が並列接続になるよう回
路を構成し、低抵抗値と低インダクタンスを実現する。
【００１１】
【発明の実施例】本発明の磁気特性測定装置の検出抵抗
器の一実施例の構成を示す立体分解図を図１に示す。ま
たプリント板の導体パターンを図２にハチングで示し、
検出抵抗器の中心軸を通る面で縦割にした断面図を図３
に示す。これらの図中、同一の構成要素は同じ参照番号
を付している。また、図１、図３、図４ではプリント板
の絶縁基板を省略している。図３では、スルーホールの
壁部分を示し穴の部分は省略している。またスルーホー
ルを介して接続されている導体パターンには同じハッチ
ングを施してある。図１に示すように、検出抵抗器は４
層の導体層７、８、９、１０から成るプリント板と、そ
の上に環状に配置されている複数のチップ抵抗４及び励
磁電流入出力用の同軸コネクタ２から構成されている。
図１、図２、図３において１は同軸コネクタ２の内部導
体が通るスルーホールである。３は同軸コネクタの外部
導体即ち取り付け足用のスルーホールであり、例示では
１の周りに４個設けられている。５、６、１５、１６、
１７はプリント板の導体パターンである。これらはコネ
クタの内部導体の中心線軸を中心とする円形またはドー
ナツ盤形をしている。但し第３層と第４層のパターンに
は図示するような引出し線１３、１４が付いている。１
１、１２は各層の導体パターンを接続するスルーホール
で、コネクタの内部導体の中心軸を中心とした同心円周
上に複数設けられている。複数のチップ抵抗４は、パタ
ーン５と６の間に並列接続され、且つ環状に均等な間隔
で登載されている。
器の一実施例の構成を示す立体分解図を図１に示す。ま
たプリント板の導体パターンを図２にハチングで示し、
検出抵抗器の中心軸を通る面で縦割にした断面図を図３
に示す。これらの図中、同一の構成要素は同じ参照番号
を付している。また、図１、図３、図４ではプリント板
の絶縁基板を省略している。図３では、スルーホールの
壁部分を示し穴の部分は省略している。またスルーホー
ルを介して接続されている導体パターンには同じハッチ
ングを施してある。図１に示すように、検出抵抗器は４
層の導体層７、８、９、１０から成るプリント板と、そ
の上に環状に配置されている複数のチップ抵抗４及び励
磁電流入出力用の同軸コネクタ２から構成されている。
図１、図２、図３において１は同軸コネクタ２の内部導
体が通るスルーホールである。３は同軸コネクタの外部
導体即ち取り付け足用のスルーホールであり、例示では
１の周りに４個設けられている。５、６、１５、１６、
１７はプリント板の導体パターンである。これらはコネ
クタの内部導体の中心線軸を中心とする円形またはドー
ナツ盤形をしている。但し第３層と第４層のパターンに
は図示するような引出し線１３、１４が付いている。１
１、１２は各層の導体パターンを接続するスルーホール
で、コネクタの内部導体の中心軸を中心とした同心円周
上に複数設けられている。複数のチップ抵抗４は、パタ
ーン５と６の間に並列接続され、且つ環状に均等な間隔
で登載されている。
【００１２】本発明において励磁電流の経路は次の様に
なる。図５の１次コイル５４を出た励磁電流は同軸ケー
ブルの心線を通り、電流検出抵抗器の同軸コネクタ２の
内部導体に流入する。そしてスルーホール１を通りプリ
ント板の第２層に達し、パターン１７を放射状に広がっ
た後、スルーホール１１を通って第１層のパターン５に
至る。そこでチップ抵抗４を通りパターン６を介してコ
ネクタの外部導体に達し、同軸ケーブルの外皮を通って
電流増幅器５２に戻る。チップ抵抗の両端子は、それぞ
れスルーホール１１及び１２を介して第３層のパターン
１６及び第４層のパターン１５に接続されている。パタ
ーン１６及び１５の引出し線１３及び１４は電圧計に接
続され、チップ抵抗の降下電圧が測定される。
なる。図５の１次コイル５４を出た励磁電流は同軸ケー
ブルの心線を通り、電流検出抵抗器の同軸コネクタ２の
内部導体に流入する。そしてスルーホール１を通りプリ
ント板の第２層に達し、パターン１７を放射状に広がっ
た後、スルーホール１１を通って第１層のパターン５に
至る。そこでチップ抵抗４を通りパターン６を介してコ
ネクタの外部導体に達し、同軸ケーブルの外皮を通って
電流増幅器５２に戻る。チップ抵抗の両端子は、それぞ
れスルーホール１１及び１２を介して第３層のパターン
１６及び第４層のパターン１５に接続されている。パタ
ーン１６及び１５の引出し線１３及び１４は電圧計に接
続され、チップ抵抗の降下電圧が測定される。
【００１３】該検出抵抗器は複数のチップ抵抗４の並列
接続のため、その抵抗値はチップ抵抗値／チップ抵抗数
となり、低抵抗値を実現しやすい。またインダクタンス
は、励磁電流が発生させる磁界を考察して次の様に見積
ることができる。図４は図３の右半分を拡大し、励磁電
流によって発生する磁界の区域を示したものである。本
発明の検出抵抗器は同軸構造をしているため、コネクタ
内部導体の中心軸線１８を中心軸に同心円状の磁界が発
生する。しかしアンペアの周回積分の法則により図４の
斜線部分１９、２０、２１以外の部分には磁界が発生し
ない。発生磁界の内、降下電圧の測定に影響を与えるイ
ンダクタンスを生ずる磁界は、降下電圧を検出する回路
に鎖交する２１の部分のみである。ここで励磁電流をＩ
xとし、ｒ1及びｒ2を図示するようにコネクタの内部導
体の中心軸線とスルーホール１２及び１１との距離とす
る。またｄを第１層と第２層の間隔とする。２１の部分
の総鎖交磁束Ψは
接続のため、その抵抗値はチップ抵抗値／チップ抵抗数
となり、低抵抗値を実現しやすい。またインダクタンス
は、励磁電流が発生させる磁界を考察して次の様に見積
ることができる。図４は図３の右半分を拡大し、励磁電
流によって発生する磁界の区域を示したものである。本
発明の検出抵抗器は同軸構造をしているため、コネクタ
内部導体の中心軸線１８を中心軸に同心円状の磁界が発
生する。しかしアンペアの周回積分の法則により図４の
斜線部分１９、２０、２１以外の部分には磁界が発生し
ない。発生磁界の内、降下電圧の測定に影響を与えるイ
ンダクタンスを生ずる磁界は、降下電圧を検出する回路
に鎖交する２１の部分のみである。ここで励磁電流をＩ
xとし、ｒ1及びｒ2を図示するようにコネクタの内部導
体の中心軸線とスルーホール１２及び１１との距離とす
る。またｄを第１層と第２層の間隔とする。２１の部分
の総鎖交磁束Ψは
【００１４】
【数２】
【００１５】で表されるので、検出抵抗の相互インダク
タンスＭは
タンスＭは
【００１６】
【数３】
【００１７】となる。この相互インダクタンスが、等価
的に抵抗に直列のインダクタンスと見なすことができ
る。ここでインダクタンスの実例を示すと、１０Ωのチ
ップ抵抗を４０個使用し、ｄ＝０．３ｍｍ、ｒ1＝１３
ｍｍ、ｒ2＝２０ｍｍとして計算するとＭ＝２６ｐＨに
なる。しかし実際に製作して実測すると８０ｐＨであっ
た。この差の要因は、コネクタ取り付け用のスルーホー
ル３があること、またスルーホール１１が連続した壁で
はなく隙間のある柱列であること等によって同軸構造が
崩れ、漏れ磁束が発生しインダクタンスが増加したもの
であろう。しかし、インダクタンスが８０ｐＨであって
も、従来の抵抗器に比べ画期的に小さくなっている。こ
の場合の検出抵抗のインピーダンスは
的に抵抗に直列のインダクタンスと見なすことができ
る。ここでインダクタンスの実例を示すと、１０Ωのチ
ップ抵抗を４０個使用し、ｄ＝０．３ｍｍ、ｒ1＝１３
ｍｍ、ｒ2＝２０ｍｍとして計算するとＭ＝２６ｐＨに
なる。しかし実際に製作して実測すると８０ｐＨであっ
た。この差の要因は、コネクタ取り付け用のスルーホー
ル３があること、またスルーホール１１が連続した壁で
はなく隙間のある柱列であること等によって同軸構造が
崩れ、漏れ磁束が発生しインダクタンスが増加したもの
であろう。しかし、インダクタンスが８０ｐＨであって
も、従来の抵抗器に比べ画期的に小さくなっている。こ
の場合の検出抵抗のインピーダンスは
【００１８】
【表２】
【００１９】となり、測定誤差は１０ＭＨｚで振幅誤差
０．０２％、位相誤差１．２゜、１００ＭＨｚで振幅誤
差２％、位相誤差１１．４゜となり、従来の検出抵抗器
と比較して検出抵抗値が小さくなっているにもかかわら
ず、大幅に性能が改善される。この様に抵抗値およびイ
ンダクタンスを小さく出来るため、本発明は高周波磁気
特性測定装置に限らず、電流検出方法として検出抵抗に
よる電圧降下測定法を用いたインピーダンスメータ、そ
の他の高周波における測定にも応用できる。また、本発
明による抵抗器は単純に低インダクタンスの抵抗器とし
ても使用することができ、この場合は図２等に示す第３
層及び第４層は不必要であることは勿論のことである。
０．０２％、位相誤差１．２゜、１００ＭＨｚで振幅誤
差２％、位相誤差１１．４゜となり、従来の検出抵抗器
と比較して検出抵抗値が小さくなっているにもかかわら
ず、大幅に性能が改善される。この様に抵抗値およびイ
ンダクタンスを小さく出来るため、本発明は高周波磁気
特性測定装置に限らず、電流検出方法として検出抵抗に
よる電圧降下測定法を用いたインピーダンスメータ、そ
の他の高周波における測定にも応用できる。また、本発
明による抵抗器は単純に低インダクタンスの抵抗器とし
ても使用することができ、この場合は図２等に示す第３
層及び第４層は不必要であることは勿論のことである。
【００２０】
【発明の効果】本発明の実施により、低抵抗、低インダ
クタンスの検出抵抗器が得られるので、高精度の励磁電
流の測定が可能となり、実用に共し有益である。なお、
例示の構造、外形、構成要素の種類と数、パターンの形
状およびプリント回路に本発明外の回路が登載される等
は必要に応じて本発明の要旨を失うことなく変形も許容
される。
クタンスの検出抵抗器が得られるので、高精度の励磁電
流の測定が可能となり、実用に共し有益である。なお、
例示の構造、外形、構成要素の種類と数、パターンの形
状およびプリント回路に本発明外の回路が登載される等
は必要に応じて本発明の要旨を失うことなく変形も許容
される。
【図１】本発明による励磁電流検出抵抗器の一実施例を
示す立体分解図である。
示す立体分解図である。
【図２】本発明による励磁電流検出抵抗器の一実施例の
導体パターンを示す図である。
導体パターンを示す図である。
【図３】本発明による励磁電流検出抵抗器の一実施例の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図４】本発明による励磁電流検出抵抗器の一実施例に
おける磁界を示す図である。
おける磁界を示す図である。
【図５】代表的な磁気特性測定装置の測定原理を示す図
である。
である。
１：スルーホール ２：同軸コネクタ ３：スルーホール ４：チップ抵抗 ５：導体パターン ６：導体パターン ７：プリント板の第１層 ８：プリント板の第２層 ９：プリント板の第３層 １０：プリント板の第４層 １１：スルーホール １２：スルーホール １３：引出し線導体パターン １４：引出し線導体パターン １５：導体パターン １６：導体パターン １７：導体パターン １８：コネクタ内部導体の中心軸線 １９：磁界の発生する区域 ２０：磁界の発生する区域 ２１：磁界の発生する区域 ５１：信号発生器 ５２：電流増幅器 ５３：磁性材料 ５４：１次コイル ５５：２次コイル ５６：検出抵抗器 ５７、５８：電圧計
Claims (4)
- 【請求項１】第１、第２接続導体と、複数の抵抗素子
と、前記第１接続導体を前記各抵抗素子の一端に接続す
る第３導体と、前記第２接続導体を前記各抵抗素子の他
端に接続する第４導体とを有するプリント板を備えて成
る抵抗器。 - 【請求項２】前記第１、第２接続導体が同軸コネクタの
それぞれ内部導体、外部導体であることを特徴とする請
求項１記載の抵抗器。 - 【請求項３】前記第３、第４導体がほぼ円形のパターン
を有し、前記抵抗素子が前記同軸コネクタを中心にほぼ
放射状に配置されていることを特徴とする請求項２記載
の抵抗器。 - 【請求項４】同軸コネクタと、該同軸コネクタを中心に
ほぼ放射状に配置された複数の抵抗素子と、前記同軸コ
ネクタの内部導体を前記各抵抗素子の一端に接続するほ
ぼ円形の第３導体パターンと、前記同軸コネクタの外部
導体を前記各抵抗素子の他端に接続するほぼ円形の第４
導体パターンと、前記各抵抗素子の前記一端に接続され
第１出力端子を有するほぼ円形の第５導体パターンと、
前記各抵抗素子の前記他端に接続され第２出力端子を有
するほぼ円形の第６導体パターンとを有するプリント板
を備えて成る抵抗器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35201793A JP3487626B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 抵抗器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35201793A JP3487626B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 抵抗器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201537A true JPH07201537A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3487626B2 JP3487626B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=18421214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35201793A Expired - Fee Related JP3487626B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 抵抗器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487626B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6798189B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-09-28 | Koa Corporation | Current detection resistor, mounting structure thereof and method of measuring effective inductance |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35201793A patent/JP3487626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6798189B2 (en) | 2001-06-14 | 2004-09-28 | Koa Corporation | Current detection resistor, mounting structure thereof and method of measuring effective inductance |
| US7292022B2 (en) | 2001-06-14 | 2007-11-06 | Koa Corporation | Current detection resistor, mounting structure thereof and method of measuring effective inductance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3487626B2 (ja) | 2004-01-19 |
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