JP2017005204A - 抵抗器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗器の製造過程において溶接部分に生じる応力を緩和する。【解決手段】第１及び第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置された抵抗体３と、を備える。第１及び第２の電極は、それぞれ主電極部５ａ、５ｂとそれよりも幅が狭い狭小電極部５ｃ、５ｄとを備える。抵抗体３の幅は、主電極部５ａ、５ｂの幅よりも狭く、狭小電極部５ｃ、５ｄの幅に略等しい。さらに、狭小電極部５ｃ、５ｄに、電圧検出用の端子１７が配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗器及びその製造方法に関する。

近年、自動車のバッテリーの電流検出などにおいて、金属板抵抗器を用いたシャント式電流検出方法が使われている。そのような抵抗器は、実抵抗を下げ、抵抗ロスを抑制することが求められている。特許文献１は、金属板抵抗器において、抵抗体の両端に接合した電極にバスバーなどに固定するためのボルト穴を設け、ボルト締めによる変形を防止するための電極構造を提案している。

特開２００９−２６６９７７号公報

図１３は、シャント抵抗器１０１をバスバー１０７に固定する様子を示す図である。

シャント抵抗器１０１において、銅電極１０５ａ、１０５ｂと抵抗体１０３との端面１１３ａ、１１３ｂ同士を突き合わせて溶接した構造が好ましいとされている。しかしながら、溶接の際や、電極への加工などによって、ワークがゆがむという問題があり、接合状態に悪影響をもたらすことがある。

また、シャント抵抗器１０１を、測定対象の機器に設置するとき、シャント抵抗器１０１の電極１０５ａ、１０５ｂと測定対象電流が流れるバスバー１０７とをねじ（１１１）止めにより固定する方法がある。このねじ止めの際に、シャント抵抗器１０１にねじ止めによる回転方向（Ｌ１０１）の応力が生じるが、これによってシャント抵抗器１０１の抵抗体１０３と電極１０５ａ、１０５ｂとの接合部分（溶接部分等）１１３ａ、１１３ｂに負荷がかかると、接合状態に影響し、抵抗値が変化する等、高精度な電流検出の妨げとなるおそれがある。

本発明は、抵抗器の製造過程において溶接部分に生じる応力を緩和することを目的とする。

本発明の一観点によれば、第１及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された抵抗体と、を備え、前記第１及び第２の電極は、それぞれ主電極部とそれよりも幅が狭い狭小電極部とを備え、前記狭小電極部の間に前記抵抗体が配置される抵抗器が提供される。前記抵抗体の幅は、前記主電極部の幅よりも狭いことが好ましい。

前記狭小電極部の間に前記抵抗体が配置されるため、回転方向の応力を緩和しやすい。

前記狭小電極部の幅は、前記抵抗体の幅と略等しいようにすると良い。このようにすると、製造工程が簡単になり構造も簡単になる。

前記狭小電極部に、電圧検出用の端子が配置されるようにしても良い。

本発明の他の観点によれば、電極材と抵抗材とを準備する工程と、前記電極材と前記抵抗材とを溶接し、前記電極材と前記抵抗材とその接合部を有する接合母材を形成する工程と、前記接合母材をカットして、主電極部とそれよりも幅が狭い狭小部とを形成する切断工程と、を含み、前記狭小部は、前記抵抗材と前記電極材との接合部を含んで形成される、抵抗器の製造方法が提供される。

これにより、前記狭小部に前記抵抗体が配置されるため、回転方向の応力を緩和しやすくなる。

前記狭小部は前記電極材を含み、前記電極材の前記狭小部に電圧検出のための端子を固定する工程を含むことが好ましい。

前記切断工程では、前記抵抗体と前記電極材との幅を略等しくカットすることで前記狭小部を形成するようにすると良い。このようにすると、製造工程が簡単になり構造も簡単になる。

本発明によれば、抵抗器の溶接部分にかかる応力を緩和することができる。

本発明の第１の実施の形態による抵抗器の一構成例を示す斜視図である。 図１の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による抵抗器の製造方法の一例を示す図である。 図３に続く図である。 図４Ａに続く図である。 本発明の第２の実施の形態による抵抗器の製造方法の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による抵抗器の製造方法の一例を示す図である。 図６に続く図である。 図７Ａに続く図である。 本発明の第４の実施の形態による抵抗器の製造方法の一例を示す図である。 図８に続く図である。 図９Ａに続く図である。 本発明の第５の実施の形態を示す図である。 本発明の第５の実施の形態の変形例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態の変形例を示す図である。 シャント抵抗器をバスバーに固定する様子を示す一般的な図である。

本明細書において、溶接とは、２以上の部材の接合部に、熱又は圧力もしくはその両者を加え、必要があれば適当な溶加材を加えて、接合部が連続性を持つ一体化された１つの部材とする接合方法を指す。

以下、本発明の実施の形態による抵抗器及びその製造方法について、抵抗体と電極との端面同士を突き合せた突き合わせ構造の抵抗器及びその製造方法を例にして、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、この技術は、抵抗体と電極とが表面で接続されている構造に適用することも可能である。

尚、本明細書において、抵抗器の電極−抵抗体−電極が配置される方向を長さ方向と称し、それと交差する方向を幅方向と称する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態による抵抗器について説明する。図１は、本実施の形態による抵抗器の一構成例を示す斜視図である。図１に示すシャント抵抗器（以下、「抵抗器」と称する。）１は、２つの電極部５ａ（第１の電極）、５ｂ（第２の電極）と、電極部５ａ、５ｂ間に配置された抵抗体３を備えている。電極部５ａ、５ｂは、それぞれ、端部側の主電極部（５ａ、５ｂのうち、５ｃ、５ｄを除く部分を主電極部と定義している。）と、主電極部よりも幅が２Ｗ_２だけ狭い抵抗体３側の狭小電極部５ｃ、５ｄとを備えている。狭小電極部５ｃ、５ｄの間に、抵抗体３が配置される。狭小電極部５ｃ、５ｄの長さ方向の寸法をＷ_１とする。この寸法Ｗ_１は、例えば、１〜３ｍｍ程度である。

図１に示す構造は、抵抗体３と電極部５ａ、５ｂとの溶接などにより形成された接合部１３ａ、１３ｂを含む一部領域に、幅方向の内側に入り込む凹部（狭小部）７を設けることで形成することができる。この場合には、狭小電極部５ｃ、５ｄの幅と、抵抗体３の幅は略等しくなる。凹部７により形成された幅の狭い部分を、狭小部と称する（以下同様）。

本実施の形態による抵抗器によれば、抵抗体３と電極部５ａ、５ｂとの接合部１３ａ、１３ｂを含む一部領域に、凹部７が形成されているため、抵抗器１全体に生じる応力が、抵抗器１の接合部１３ａ、１３ｂに集中することを抑制できる。

凹部７を、抵抗体３と電極部５ａ、５ｂとの境界から１〜３ｍｍ程度（Ｗ_１）形成した場合でも、１０％以上の応力緩和効果が得られる。さらに、凹部７を設けることで、電流経路において電流分布を安定化させることができるため、ＴＣＲ特性が改善する。

尚、図１において、符号１５は、図１３と同様のボルト孔である。符号１１は、電流検出用基板を固定するための孔である（以下、省略する）。また、符号１７は、電圧検出端子であり、この例では狭小電極部５ｃ、５ｄに設けている。電圧検出端子１７を狭小電極部５ｃ、５ｄに設け、電圧検出端子１７を抵抗体３に近い位置に形成したので、４端子測定における電流測定精度を向上させることができる。

図２は、図１の変形例による抵抗器の斜視図である。図２の構造では、図１の構造と比べて、抵抗体３の厚みを狭小電極部５ｃ、５ｄよりもｔ_１だけ薄くしている。従って、電極と抵抗との接合面積が図１に示す構造よりも小さくなっており、応力緩和の効果がより大きくなるという利点がある。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による抵抗器の製造方法について説明する。製造する抵抗器の例としては、図１に示すものとする。

図３及び図４Ａ、図４Ｂは、本実施の形態による抵抗器の製造方法を示す図であり、平面図と断面図を組にして示す図である。

図３（ａ）に示すように、まず、Ｃｕなどの高電導度の電極材３１を準備する。

図３（ｂ）に示すように、プレス、切削、レーザー加工などの方法により、電極材３１に、ねじ止め用のボルト孔１５と、抵抗材をはめ込むための孔部３３とを形成する。孔部３３は電極材３１の略中心の位置に１つ、ボルト孔１５は電極材３１の長さ方向の端部に近い位置に一対設ける。

図３（ｃ）に示すように、予め準備しておいた、孔部３３と略同じ大きさであって、電極材３１よりも高抵抗の抵抗材３５を孔部３３にはめ込む。抵抗材３５の外側面が孔部３３の内側面に当接し、例えば、矩形の接合部が形成される。

電極材３１、抵抗材３５ともに、例えば長尺の材料（板）を切り出して用いることができる。

抵抗材３５用の材料としては、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの金属の板材を用いることができる。電極材３１用の材料としてはＣｕなどを用いることができる。

図４Ａ（ｄ）に示すように、押さえ治具４１などにより抵抗材３５を電極材３１に固定し、例えば電子ビームやレーザービーム４３などをＬ１に示すように走査し、電極材３１と抵抗材３５との接合部を溶接することで、電極材３１の中央領域に抵抗材３５がはめ込まれ接合した接合母材を形成することができる。

電極材３１に貫通孔（孔部３３）を設け、これに抵抗材３５を嵌めこむため、電子ビームなどによる溶接の際にも電極材３１（ワーク）が歪むことが抑制される。また、押さえ治具４１を使うと、ワークのゆがみをより抑制することができて良い。

図４Ａ（ｅ）に示すように、抵抗値を確定させるために、例えば、抵抗体３５の幅を決めるプレス加工（４５）を行う。ここでは、抵抗体３５の幅方向の端部を含む領域をカットして凹部７を形成する（図４Ａ（ｆ））。すると、はめ込み当初の抵抗体３５の幅Ｗ_１２に対して、幅Ｗ_１３だけ側面からカットすることで、｛（Ｗ_１２＋２Ｗ_１３）−Ｗ_１１｝だけ抵抗体の幅が小さくなり、抵抗値を調整することができる。さらに、溶接の始点、終点をカットすることで、接合部１３ａ、１３ｂにおける接合のばらつきを抑制し、応力を緩和することができる。なお、カットの幅は幅Ｗ_１３のとおり同一の幅としたが、それぞれ異なる幅でカットするようにしてもよい。

図４Ｂ（ｇ）に示すように、狭小電極部５ｃ、５ｄに、それぞれ貫通孔１６を形成する。

図４Ｂ（ｈ）に示すように、貫通孔１６を貫通する電圧検出端子１７を形成する。電圧検出端子１７は、例えば棒状端子を狭小電極部５ｃ、５ｄに立設する。電圧検出端子１７を立設することで電流検出装置として用いることができる。

尚、電圧検出端子１７を形成しない場合は、図４Ａ（ｆ）の状態において、例えば図４Ｂ（ｇ）で貫通孔１６を設ける位置にボンディングワイヤを接合する等の方法で電圧を測定すると良い。

以上の製造工程により、図１に示す抵抗器を作成することができる。

尚、図４Ａ（ｄ）に示すように、ＥＢ溶接などを行う場合に、溶接個所の始端と終端の接合状態が安定せず、破損の起点になる恐れがある。そこで、図４Ａ（ｅ）に示すように、始端と終端とを含めてカットすることで、上述の応力緩和の効果に加えて、良好な接合状態を保つことができる。

また、図５に示すように、ＥＢ溶接などを行う場合に、溶接個所の始端と終端とを、抵抗材３５と電極材３１との境界である、Ｐ_３−Ｐ_４からＰ_７−Ｐ_８までではなく、それを越えて抵抗材３５側に入り込む位置Ｐ_１−Ｐ_５（Ｌ２）、Ｐ_２−Ｐ_６（Ｌ２）としても良い。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態による抵抗器の製造方法について説明する。製造する抵抗器の例としては、図１に示す構造を例とする。

図６及び図７Ａ、図７Ｂは、本実施の形態による抵抗器の製造方法を示す図であり、平面図と断面図を組にして示す図である。

図６（ａ）に示すように、例えば、長尺の平板状等の抵抗材５３と、抵抗材５３よりも高電導度の電極材からなり、抵抗材５３と同様の長尺の平板状の第１の電極材５１、第２の電極材５１を準備する。

図６（ｂ）に示すように、抵抗材５３の両端面と第１の電極材５１、第２の電極材５１の端面とが接触し接合部を形成するように配置し、例えば電子ビームやレーザービーム５７などで、符号Ｌ１に示すように両方の接合部５５を溶接して１枚の平板とする。接合位置により、抵抗値や形状に関する種々の調整を行うことも可能である。

図７Ａ（ｃ）、（ｄ）に示すように、接合部５５を含む抵抗器素材（接合母材）を、抵抗材５３とその近傍の電極材５１を含む領域で幅が広くなっている長さ方向に延在する打ち抜き型５９を利用して、カットしていく。第１、第２の実施の形態と同様の凹部７を有する抵抗器が形成できるため、量産性が向上する。

次いで、図７Ｂ（ｅ）に示すように、狭小電極部５ｃ、５ｄに、それぞれ貫通孔１６を形成する。

図７Ｂ（ｆ）に示すように、貫通孔１６を貫通する電圧検出端子１７を形成する。電圧検出端子１７は、例えば棒状端子を狭小電極部５ｃ、５ｄに立設する。電圧検出端子１７を立設することで電流検出装置として用いることができる。

以上の工程により、主電極部と狭小電極部とを有する、図１のような抵抗器を多数作成することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態による抵抗器の製造方法について説明する。製造する抵抗器の例としては、例えば図１に示すものとする。

図８及び図９Ａ、図９Ｂは、本実施の形態による抵抗器の製造方法を示す図であり、平面図と断面図を組にして示す図である。

図８（ａ）、（ｂ）に示す抵抗素材（接合母材）を形成する工程は、図６（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様である。

図９Ａ（ｃ）に示すように、接合母材を、破線で示すような、すなわち、長さ方向に凹部を有する抵抗器の形状に沿った形状を有する打ち抜き型６１を用いて、打ち抜く。この際、一回の工程で、多数を打ち抜くようにしても良い。

図９Ａ（ｄ）に示すように、接合部１３ａ、１３ｂを含む領域に凹部７を有する抵抗器が形成できる。従って、第１から第３までの各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図９Ｂ（ｅ）に示すように、狭小電極部５ｃ、５ｄに、それぞれ貫通孔１６を形成する。

図９Ｂ（ｆ）に示すように、貫通孔１６を貫通する電圧検出端子１７を形成する。電圧検出端子１７は、例えば棒状端子を狭小電極部５ｃ、５ｄに立設する。電圧検出端子１７を立設することで電流検出装置として用いることができる。

以上の工程により、主電極部と狭小電極部とを有する、図１のような抵抗器を多数作成することができる。

（第５の実施の形態）
図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態による抵抗器を示す図である。これらは、主電極サイズを変更した例であり、合わせてネジ穴の径も変更している例である。

すなわち、図１に示す形状に対して、抵抗体の幅Ｗ_２３を一定にしたまま、接合部１３ａ、１３ｂを含む凹部７の深さ（幅）をＷ_２１やＷ_２２のように調整することで、突合せ構造において、抵抗値は一定にした状態で主電極サイズのみの設計変更が容易にできる。

特に第２実施の形態において説明した製造方法の場合には、抵抗材３５を無駄にしない工程にすることができる。

（変形例）
以下に、本発明の変形例による抵抗器について説明する。以下の変形例は、凹部７の形状に関する変形例である。電圧検出端子は任意に設ければ良い。

図１１（ａ）は、図１に示す抵抗器において、接合部１３ａ、１３ｂを含む凹部７の幅方向の形状をジグザグの形状として、狭小電極部５ｃ、５ｄが複数の幅を有するようにしたものである。狭小電極部５ｃ、５ｄを抵抗体３側に向けて段階的に幅を狭くしたこの形状によれば、溶接部（接合部１３ａ、１３ｂ）における応力緩和の効果をより一層高めることができる。

図１１（ｂ）は、狭小電極部５ｃ、５ｄの接合部１３ａ、１３ｂを含む凹部７の一部をより狭くしたものである。この形状によれば接合部１３ａ、１３ｂを含む凹部７の一部をより狭くした領域により、接合部１３ａ、１３ｂ（溶接部）における応力緩和の効果をより一層高めることができる。

図１２（ａ）は、接合部１３ａ、１３ｂ（溶接部）を含む一部領域を打ち抜き、一部領域以外は打ち抜かないことで抵抗体の幅は確保した例を示す。この形状によれば、応力緩和の効果を保持しつつ、抵抗値を変えないようにすることができる。また、抵抗材を無駄にしないという利点もある。

図１２（ｂ）は、接合部１３ａ、１３ｂ（溶接部）を打ち抜き、かつ、狭小電極部５ｃ、５ｄに電圧の取り出し箇所８３を形成した例を示す図である。この形状によれば、応力緩和の効果を保持しつつ、電圧の取り出し箇所８３を形成することができる。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、抵抗器の製造方法として利用可能である。

１…抵抗器、３…抵抗体、５ａ、５ｂ…（主）電極部、５ｃ、５ｄ…狭小電極部、７…凹部（狭小部）、１３ａ、１３ｂ…接合部（溶接部）、１５…ボルト孔、１６…貫通孔、１７…電圧検出端子、３１…電極材、３３…孔部、３５…抵抗材、５５…接合部。

Claims (7)

1. 第１及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された抵抗体と、を備え、
   前記第１及び第２の電極は、それぞれ主電極部とそれよりも幅が狭い狭小電極部とを備え、
   前記狭小電極部の間に前記抵抗体が配置される抵抗器。
2. 前記抵抗体の幅は、前記主電極部の幅よりも狭い請求項１に記載の抵抗器。
3. 前記狭小電極部の幅は、前記抵抗体の幅と略等しい請求項１又は２に記載の抵抗器。
4. 前記狭小電極部に、電圧検出用の端子が配置される請求項１から３までのいずれか１項に記載の抵抗器。
5. 電極材と抵抗材とを準備する工程と、
   前記電極材と前記抵抗材とを溶接し、前記電極材と前記抵抗材とその接合部を有する接合母材を形成する工程と、
   前記接合母材をカットして、主電極部とそれよりも幅が狭い狭小部とを形成する切断工程と、を含み、
   前記狭小部は、前記抵抗材と前記電極材との接合部を含んで形成される、抵抗器の製造方法。
6. 前記狭小部は前記電極材を含み、
   前記電極材の前記狭小部に電圧検出のための端子を固定する工程を含む、請求項５に記載の抵抗器の製造方法。
7. 前記切断工程では、前記抵抗体と前記電極材との幅を略等しくカットすることで前記狭小部を形成する請求項５又は６に記載の抵抗器の製造方法。
   
   

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