JPH0743387A - 同軸シャント抵抗器 - Google Patents
同軸シャント抵抗器Info
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- JPH0743387A JPH0743387A JP5208267A JP20826793A JPH0743387A JP H0743387 A JPH0743387 A JP H0743387A JP 5208267 A JP5208267 A JP 5208267A JP 20826793 A JP20826793 A JP 20826793A JP H0743387 A JPH0743387 A JP H0743387A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C3/00—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids
- H01C3/02—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids arranged or constructed for reducing self-induction, capacitance or variation with frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【目的】 同軸抵抗器のインダクタンスを大幅に低減す
るとともに、周波数特性を良くする。 【構成】 円筒セラミック３２は、円筒導体３０に嵌挿
される。抵抗層３６は、円筒セラミック３２の内面に形
成され、円筒セラミック３２の一端部において円筒導体
３０と電気的に接続されている。中心導体３４は、抵抗
層３６と電気的に接続され、円筒セラミック３２の他端
部に嵌挿される。そして、抵抗層３６に発生する電圧を
取り出すために引き出し導体３８及び４０がある。
るとともに、周波数特性を良くする。 【構成】 円筒セラミック３２は、円筒導体３０に嵌挿
される。抵抗層３６は、円筒セラミック３２の内面に形
成され、円筒セラミック３２の一端部において円筒導体
３０と電気的に接続されている。中心導体３４は、抵抗
層３６と電気的に接続され、円筒セラミック３２の他端
部に嵌挿される。そして、抵抗層３６に発生する電圧を
取り出すために引き出し導体３８及び４０がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インダクタンスを低減
した高周波の大電流を測定するのに適した同軸シャント
抵抗器に関する。
した高周波の大電流を測定するのに適した同軸シャント
抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波の大電流を測定しようとする場
合、電流測定装置のインダクタンスＬを低減させること
が大きな課題であった。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）に従って発生する。この
インダクタンスが高周波の場合に測定誤差を生む一つの
大きな原因となっていた。
合、電流測定装置のインダクタンスＬを低減させること
が大きな課題であった。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）に従って発生する。この
インダクタンスが高周波の場合に測定誤差を生む一つの
大きな原因となっていた。
【０００３】負荷に流れる電流を測定する方法の１つと
して、回路中に抵抗器を加えその両端間電圧を測定する
ことにより電流を算出する方法がある。抵抗器には、材
質で分類すると炭素、金属、酸化金属、これらの混合型
などがあり、形状で分類すると、巻線型、皮膜型、はく
型などがある。巻線抵抗器は構造的にはコイルと同一で
あるため、大きなインダクタンスを有している。また、
炭素又は金属皮膜抵抗器でも円筒形のものは、皮膜に溝
が切ってありインダクタンスを大きくしている。そこで
インダクタンスを減少させるため、高周波用には溝を切
らないノーカット抵抗器がある。しかし、一般にある抵
抗値を得るためには電流を流す端子間が有限長となるの
で、必ずインダクタンスが発生する。
して、回路中に抵抗器を加えその両端間電圧を測定する
ことにより電流を算出する方法がある。抵抗器には、材
質で分類すると炭素、金属、酸化金属、これらの混合型
などがあり、形状で分類すると、巻線型、皮膜型、はく
型などがある。巻線抵抗器は構造的にはコイルと同一で
あるため、大きなインダクタンスを有している。また、
炭素又は金属皮膜抵抗器でも円筒形のものは、皮膜に溝
が切ってありインダクタンスを大きくしている。そこで
インダクタンスを減少させるため、高周波用には溝を切
らないノーカット抵抗器がある。しかし、一般にある抵
抗値を得るためには電流を流す端子間が有限長となるの
で、必ずインダクタンスが発生する。
【０００４】そこで、行きの電流と帰りの電流を互いに
逆に流し、発生する磁束を互いに打ち消すことによりイ
ンダクタンスを減少させる方法が考えられている。無誘
導巻抵抗器では、巻線を半分ずつ逆巻きに巻いて磁束を
打ち消すようにしている。また、図５は、この原理を利
用した導電路の例である。これは、薄膜絶縁体１０上に
ストリップ・ライン状の抵抗膜１２と導体膜１４とで対
向する電流路を形成している。抵抗膜１２は、薄膜絶縁
体１０の端部で導体膜１４と電気的に接続されている。
このとき、端子Ｂから入力した電流を端子Ａから出力さ
せることで電流を往復させている。薄膜絶縁体１０が薄
いほど、磁束の漏れる空間が少ないのでインダクタンス
が減少する。
逆に流し、発生する磁束を互いに打ち消すことによりイ
ンダクタンスを減少させる方法が考えられている。無誘
導巻抵抗器では、巻線を半分ずつ逆巻きに巻いて磁束を
打ち消すようにしている。また、図５は、この原理を利
用した導電路の例である。これは、薄膜絶縁体１０上に
ストリップ・ライン状の抵抗膜１２と導体膜１４とで対
向する電流路を形成している。抵抗膜１２は、薄膜絶縁
体１０の端部で導体膜１４と電気的に接続されている。
このとき、端子Ｂから入力した電流を端子Ａから出力さ
せることで電流を往復させている。薄膜絶縁体１０が薄
いほど、磁束の漏れる空間が少ないのでインダクタンス
が減少する。
【０００５】しかし、図５に示した方法で、抵抗膜１２
及び導体膜１４の間隔を狭くしてもエッジ（縁）効果に
よりインダクタンスが若干残ってしまう。即ち、エッジ
効果により平行する電流路の端部近くにおいて電気力線
が外側に湾曲するため、磁束が外部空間にはみ出し完全
には磁束を打ち消すことができないのである。そこで、
同軸状に抵抗体及び導電体を配置することにより、エッ
ジ効果をなくすことが知られている（例えば、「大電流
工学ハンドブック」電気学会編、コロナ社を参照）。図
６は、中心導体２０と円筒導体２２とで同軸シャント抵
抗器を構成した例を示している。２６は抵抗体（抵抗
層）である。このとき、中心導体２０と円筒導体２２の
間には円筒状の空間２４がある。この抵抗体２６は、通
常固体の円柱抵抗体をくり貫くなどして円筒に形成した
ものが使用される。被測定電流は、中心導体２０の端子
Ｂに印加され、円筒導体２２の端子Ａから出力される。
被測定電流が往復することにより、インダクタンスの発
生を低減している。
及び導体膜１４の間隔を狭くしてもエッジ（縁）効果に
よりインダクタンスが若干残ってしまう。即ち、エッジ
効果により平行する電流路の端部近くにおいて電気力線
が外側に湾曲するため、磁束が外部空間にはみ出し完全
には磁束を打ち消すことができないのである。そこで、
同軸状に抵抗体及び導電体を配置することにより、エッ
ジ効果をなくすことが知られている（例えば、「大電流
工学ハンドブック」電気学会編、コロナ社を参照）。図
６は、中心導体２０と円筒導体２２とで同軸シャント抵
抗器を構成した例を示している。２６は抵抗体（抵抗
層）である。このとき、中心導体２０と円筒導体２２の
間には円筒状の空間２４がある。この抵抗体２６は、通
常固体の円柱抵抗体をくり貫くなどして円筒に形成した
ものが使用される。被測定電流は、中心導体２０の端子
Ｂに印加され、円筒導体２２の端子Ａから出力される。
被測定電流が往復することにより、インダクタンスの発
生を低減している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６によれば、エッジ
効果による外部空間への磁束の漏れはなくなる。しか
し、中心導体２０と円筒導体２２の間に空間２４がある
限り、この空間２４に磁束が発生するためインダクタン
スが発生する。シャント抵抗器として使用する場合、高
周波の大電流においてはわずか１ｎＨ（ナノ・ヘンリ
ー）程度のインダクタンスでも大きな誤差が発生し、高
速大電流の測定に大きな障害となってしまう。例えば、
シャント抵抗器の抵抗値が１０ｍΩの場合に１００Ａの
電流が流れれば１Ｖの電圧が発生するが、インダクタン
スＬが１ｎＨある場合に１００ｎ（ナノ）秒の間に電流
が０Ａから１００Ａに変化すれば、Ｖ＝−Ｌ（ΔＩ／Δ
ｔ）の式に従って１Ｖの電圧が発生する。即ち、抵抗に
よって発生する電圧と等しい電圧が信号の立ち上がりで
インダクタンスＬために発生してしまう。よってインダ
クタンスＬを低減するため、中心導体２０と円筒導体２
２の間の空間２４をいかして狭くするかが従来から課題
となっていた。
効果による外部空間への磁束の漏れはなくなる。しか
し、中心導体２０と円筒導体２２の間に空間２４がある
限り、この空間２４に磁束が発生するためインダクタン
スが発生する。シャント抵抗器として使用する場合、高
周波の大電流においてはわずか１ｎＨ（ナノ・ヘンリ
ー）程度のインダクタンスでも大きな誤差が発生し、高
速大電流の測定に大きな障害となってしまう。例えば、
シャント抵抗器の抵抗値が１０ｍΩの場合に１００Ａの
電流が流れれば１Ｖの電圧が発生するが、インダクタン
スＬが１ｎＨある場合に１００ｎ（ナノ）秒の間に電流
が０Ａから１００Ａに変化すれば、Ｖ＝−Ｌ（ΔＩ／Δ
ｔ）の式に従って１Ｖの電圧が発生する。即ち、抵抗に
よって発生する電圧と等しい電圧が信号の立ち上がりで
インダクタンスＬために発生してしまう。よってインダ
クタンスＬを低減するため、中心導体２０と円筒導体２
２の間の空間２４をいかして狭くするかが従来から課題
となっていた。
【０００７】また、抵抗体（抵抗層）２６に厚みがある
場合では、表皮効果によって周波数が高くなると電流が
抵抗体表面を流れようとするために、実質的に抵抗値が
変動する。高周波の電流の測定に同軸シャント抵抗器を
用いる場合には、その抵抗値が安定していることが非常
に重要である。そのため、抵抗体も薄く形成することが
必要である。また、図６に示した例では、抵抗体を側面
から支持するものがなく空間に浮いた形であるため、ロ
ーレンツ力によって抵抗体２６が収縮し機構的に安定で
ない面があった。
場合では、表皮効果によって周波数が高くなると電流が
抵抗体表面を流れようとするために、実質的に抵抗値が
変動する。高周波の電流の測定に同軸シャント抵抗器を
用いる場合には、その抵抗値が安定していることが非常
に重要である。そのため、抵抗体も薄く形成することが
必要である。また、図６に示した例では、抵抗体を側面
から支持するものがなく空間に浮いた形であるため、ロ
ーレンツ力によって抵抗体２６が収縮し機構的に安定で
ない面があった。
【０００８】そこで本発明の目的は、高周波の大電流を
測定するのに適した同軸シャント抵抗器を提供すること
である。本発明の他の目的は、インダクタンスを極力低
減させた同軸シャント抵抗器を提供することである。本
発明の他の目的は、周波数による抵抗値の変動が少ない
同軸シャント抵抗器を提供することである。本発明の他
の目的は、機構的に丈夫な同軸シャント抵抗器を提供す
ることである。
測定するのに適した同軸シャント抵抗器を提供すること
である。本発明の他の目的は、インダクタンスを極力低
減させた同軸シャント抵抗器を提供することである。本
発明の他の目的は、周波数による抵抗値の変動が少ない
同軸シャント抵抗器を提供することである。本発明の他
の目的は、機構的に丈夫な同軸シャント抵抗器を提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の同軸シャント抵
抗器は、円筒導体３０と、円筒導体３０に嵌挿された円
筒セラミック３２と、円筒セラミック３２の一端部にお
いて円筒導体３０と電気的に接続され、円筒セラミック
３２の内面に形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電
気的に接続され、円筒セラミック３２の他端部に嵌挿さ
れた中心導体と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す
引き出し導体３８及び４０とを具えている。
抗器は、円筒導体３０と、円筒導体３０に嵌挿された円
筒セラミック３２と、円筒セラミック３２の一端部にお
いて円筒導体３０と電気的に接続され、円筒セラミック
３２の内面に形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電
気的に接続され、円筒セラミック３２の他端部に嵌挿さ
れた中心導体と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す
引き出し導体３８及び４０とを具えている。
【００１０】また、本発明の同軸シャント抵抗器は、円
筒導体３０と、円筒導体３０の内面に形成した酸化皮膜
層又は高分子樹脂層３２と、円筒導体３０の一端部で電
気的に接続され、酸化皮膜層又は高分子樹脂層３２上に
形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接続さ
れ、円筒導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４
と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体
３８及び４０とを具えるようにしても良い。
筒導体３０と、円筒導体３０の内面に形成した酸化皮膜
層又は高分子樹脂層３２と、円筒導体３０の一端部で電
気的に接続され、酸化皮膜層又は高分子樹脂層３２上に
形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接続さ
れ、円筒導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４
と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体
３８及び４０とを具えるようにしても良い。
【００１１】さらに本発明の同軸シャント抵抗器は、円
筒導体３０と、円筒導体３０の内面に設けた絶縁層３２
と、円筒導体３０の一端部と電気的に接続される抵抗層
３６が外面上に形成され、円筒導体３０に嵌挿された絶
縁性円筒支持体３７と、抵抗層３６と電気的に接続さ
れ、円筒導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４
と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体
３８及び４０とを具えるようにしても良い。
筒導体３０と、円筒導体３０の内面に設けた絶縁層３２
と、円筒導体３０の一端部と電気的に接続される抵抗層
３６が外面上に形成され、円筒導体３０に嵌挿された絶
縁性円筒支持体３７と、抵抗層３６と電気的に接続さ
れ、円筒導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４
と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体
３８及び４０とを具えるようにしても良い。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の同軸シャント抵抗器の好適
実施例の断面図である。円筒導体３０は、円筒状の導体
である。絶縁層３２は、円筒導体３０と中心導体３４と
を絶縁する。円筒導体３０及び３４には、例えばアルミ
などを使用しても良い。絶縁層３２には、例えば円筒セ
ラミックを使用するのが好適である。これによれば、絶
縁層３２の厚さを数１０μｍ〜数１００μｍ（マイクロ
・メータ）にできる。また、円筒導体３０の内面又は中
心導体３４の外面に酸化皮膜層を設けることにより、絶
縁層３２を形成しても良い。金属酸化皮膜を用いれば、
絶縁層３２をさらに薄いものにすることができる。絶縁
層３２が薄ければ磁束が発生する空間が減少し、インダ
クタンスを低減させることができる。
実施例の断面図である。円筒導体３０は、円筒状の導体
である。絶縁層３２は、円筒導体３０と中心導体３４と
を絶縁する。円筒導体３０及び３４には、例えばアルミ
などを使用しても良い。絶縁層３２には、例えば円筒セ
ラミックを使用するのが好適である。これによれば、絶
縁層３２の厚さを数１０μｍ〜数１００μｍ（マイクロ
・メータ）にできる。また、円筒導体３０の内面又は中
心導体３４の外面に酸化皮膜層を設けることにより、絶
縁層３２を形成しても良い。金属酸化皮膜を用いれば、
絶縁層３２をさらに薄いものにすることができる。絶縁
層３２が薄ければ磁束が発生する空間が減少し、インダ
クタンスを低減させることができる。
【００１３】図１中、斜線で示した抵抗層３６は、その
一端が円筒導体３０と他端が中心導体３４と夫々電気的
に接続され、円筒導体３０と中心導体３４とを接続しつ
つ抵抗値を得るために設けられる。これは絶縁層３２と
して円筒セラミックを使用した場合であれば、その内面
に抵抗層を形成し、その上で円筒導体３０及び中心導体
３４と組み立てれば良い。円筒セラミックを使用するの
は、抵抗体の焼結温度にも耐え得るからである。抵抗層
３６の形成において表皮効果の影響を低減するために
は、その厚さを極力薄くする必要がある。混合皮膜抵抗
を製造するには、炭素と樹脂又は金属とガラスを混ぜて
焼結させる（夫々通称、ソリッド抵抗、厚膜抵抗とい
う）が、このような手法を用いて円筒セラミックの内面
に抵抗層３６を焼結させる。これによれば、厚さが数１
０μｍ程度の抵抗層３６を形成できる。もちろん、他の
膜状の抵抗を形成する方法を用いても良い。
一端が円筒導体３０と他端が中心導体３４と夫々電気的
に接続され、円筒導体３０と中心導体３４とを接続しつ
つ抵抗値を得るために設けられる。これは絶縁層３２と
して円筒セラミックを使用した場合であれば、その内面
に抵抗層を形成し、その上で円筒導体３０及び中心導体
３４と組み立てれば良い。円筒セラミックを使用するの
は、抵抗体の焼結温度にも耐え得るからである。抵抗層
３６の形成において表皮効果の影響を低減するために
は、その厚さを極力薄くする必要がある。混合皮膜抵抗
を製造するには、炭素と樹脂又は金属とガラスを混ぜて
焼結させる（夫々通称、ソリッド抵抗、厚膜抵抗とい
う）が、このような手法を用いて円筒セラミックの内面
に抵抗層３６を焼結させる。これによれば、厚さが数１
０μｍ程度の抵抗層３６を形成できる。もちろん、他の
膜状の抵抗を形成する方法を用いても良い。
【００１４】図２は、本発明の他の実施例を示してい
る。これは、絶縁層３２として酸化皮膜層を使用する場
合で、円筒導体３０の内面に酸化皮膜による絶縁層３２
を形成した後、上述と同様に抵抗体を塗布し、加熱し焼
結させて抵抗層３６を形成している。これによれば、絶
縁層３２及び抵抗層３６を同時に非常に薄く形成でき、
インダクタンスの低減と周波数特性の向上とを同時に達
成できる。例えば、円筒導体としてアルミを使用した場
合、比較的安定した酸化膜（アルミナ）を容易に形成で
きることはいうまでもない。
る。これは、絶縁層３２として酸化皮膜層を使用する場
合で、円筒導体３０の内面に酸化皮膜による絶縁層３２
を形成した後、上述と同様に抵抗体を塗布し、加熱し焼
結させて抵抗層３６を形成している。これによれば、絶
縁層３２及び抵抗層３６を同時に非常に薄く形成でき、
インダクタンスの低減と周波数特性の向上とを同時に達
成できる。例えば、円筒導体としてアルミを使用した場
合、比較的安定した酸化膜（アルミナ）を容易に形成で
きることはいうまでもない。
【００１５】本発明の他の実施例によれば、絶縁層３２
として酸化皮膜を用いる代わりに、耐熱性、周波数特性
（高周波でも絶縁性を保つ）の良い高分子樹脂を用いて
も良い。例えば、テフロン（商標）として知られるフッ
素樹脂や、ポリイミドなどを使用するのが良い。これら
高分子樹脂を円筒導体内面に形成するには、蒸着、スパ
ッタリング等の周知の方法を用いれば良い。
として酸化皮膜を用いる代わりに、耐熱性、周波数特性
（高周波でも絶縁性を保つ）の良い高分子樹脂を用いて
も良い。例えば、テフロン（商標）として知られるフッ
素樹脂や、ポリイミドなどを使用するのが良い。これら
高分子樹脂を円筒導体内面に形成するには、蒸着、スパ
ッタリング等の周知の方法を用いれば良い。
【００１６】図３は、本発明の更に他の実施例を示して
いる。これは、炭素系又は金属系の混合皮膜抵抗の層３
６を絶縁性円筒支持体３７の外面上に焼結させて形成し
ている。抵抗層３６を焼結して形成するのに、円筒の内
面に形成するよりも円筒の外面に形成する方が容易であ
る。ただし、絶縁性円筒支持体３７は、焼結温度に耐え
るものである必要がある。例えば絶縁性円筒支持体３７
には、円筒セラミックが好適である。なお、この絶縁性
円筒支持体３７は、抵抗層３６で発生する熱を逃がすヒ
ートシンクとしても機能する。絶縁層３２は、上述のご
とく厚さの薄い円筒セラミックでも良いし、酸化皮膜又
は高分子樹脂でも良い。さらにこの場合には、絶縁層３
２に抵抗層３６を焼結させるわけではないため、厚さを
薄くできるが焼結温度には耐えられないポリエステルな
どの融点の低い絶縁物でも使用可能となる。よってこの
実施例であれば、比較的安価に同軸シャント抵抗器を製
造できる。
いる。これは、炭素系又は金属系の混合皮膜抵抗の層３
６を絶縁性円筒支持体３７の外面上に焼結させて形成し
ている。抵抗層３６を焼結して形成するのに、円筒の内
面に形成するよりも円筒の外面に形成する方が容易であ
る。ただし、絶縁性円筒支持体３７は、焼結温度に耐え
るものである必要がある。例えば絶縁性円筒支持体３７
には、円筒セラミックが好適である。なお、この絶縁性
円筒支持体３７は、抵抗層３６で発生する熱を逃がすヒ
ートシンクとしても機能する。絶縁層３２は、上述のご
とく厚さの薄い円筒セラミックでも良いし、酸化皮膜又
は高分子樹脂でも良い。さらにこの場合には、絶縁層３
２に抵抗層３６を焼結させるわけではないため、厚さを
薄くできるが焼結温度には耐えられないポリエステルな
どの融点の低い絶縁物でも使用可能となる。よってこの
実施例であれば、比較的安価に同軸シャント抵抗器を製
造できる。
【００１７】図１、図２又は図３において、被測定電流
は円筒導体３０又は中心導体３４の一方から入力され、
他方から出力される。電流の測定は、好適にはケルビン
・センス（４端子測定）で行う。ケルビン・センスのた
め、抵抗層（抵抗体）３６で発生する電圧を円筒導体３
０と中心導体３４から引き出し導体３８及び４０により
夫々端子Ｃ及びＤに引き出す。端子Ｃ及びＤを夫々ケル
ビン・センスのリターン端子及びセンス端子として用い
るのが良い。なお、端子Ｃ及びＤでＢＮＣコネクタを構
成すれば、測定装置（図示せず）との接続が容易とな
る。抵抗層３６は熱を発生するので、絶縁層３２は耐熱
性があり熱伝導性が良いものが好適である。以上の構成
により、残留インダクタンスは５０ｐＨ（ピコ・ヘンリ
ー）以下にすることができる。
は円筒導体３０又は中心導体３４の一方から入力され、
他方から出力される。電流の測定は、好適にはケルビン
・センス（４端子測定）で行う。ケルビン・センスのた
め、抵抗層（抵抗体）３６で発生する電圧を円筒導体３
０と中心導体３４から引き出し導体３８及び４０により
夫々端子Ｃ及びＤに引き出す。端子Ｃ及びＤを夫々ケル
ビン・センスのリターン端子及びセンス端子として用い
るのが良い。なお、端子Ｃ及びＤでＢＮＣコネクタを構
成すれば、測定装置（図示せず）との接続が容易とな
る。抵抗層３６は熱を発生するので、絶縁層３２は耐熱
性があり熱伝導性が良いものが好適である。以上の構成
により、残留インダクタンスは５０ｐＨ（ピコ・ヘンリ
ー）以下にすることができる。
【００１８】図４は、ケルビン・センスの原理を示して
いる。電流源１２０からの被測定電流Ｉを測定するもの
である。ケルビン・センスは、被測定電流Ｉによって電
流検出抵抗器１００で発生する電圧降下を検出して電流
値を算出する場合に、電流検出抵抗器１００以外の抵抗
による影響、つまり、接続線の抵抗や接続線と電流検出
抵抗器１００との接触抵抗になどによる影響を低減させ
るものである。フォース端子Ｂには、被測定電流Ｉが供
給される。グランド端子Ａは接地される。センス端子Ｄ
及びリターン端子Ｃは、高入力インピーダンスの電圧検
出器１１０に接続される。この結果、被測定電流Ｉの大
部分は端子ＡＢ間を流れ、端子Ｃ及びＤにはあまり流れ
ない。よって、電流検出抵抗器１００と電圧検出器１１
０までの間の接続線での電圧降下はそれほど問題となら
ない。加えて端子Ｃ及びＤの出力電圧は、差動増幅器な
どでプッシュプルに検出されるため、端子Ｃ及びＤから
電圧検出器１１０までの接続線の影響はほぼ無視するこ
とができる。これらにより、電流検出抵抗器１００によ
る電圧降下だけを純粋に検出できる。よって、電流検出
抵抗器１００の抵抗値は既知であるから、被測定電流Ｉ
の電流値を算出できる。図１及び図２のＡ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄは、夫々上述の端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに対応してお
り、ケルビン・センスにより本発明の電流検出抵抗器が
純粋に有する抵抗値によって生じる電圧降下を検出可能
になっている。この電流検出抵抗器１００として本発明
の同軸シャント抵抗器を使用すれば、非常に高精度な測
定を行うことできる。
いる。電流源１２０からの被測定電流Ｉを測定するもの
である。ケルビン・センスは、被測定電流Ｉによって電
流検出抵抗器１００で発生する電圧降下を検出して電流
値を算出する場合に、電流検出抵抗器１００以外の抵抗
による影響、つまり、接続線の抵抗や接続線と電流検出
抵抗器１００との接触抵抗になどによる影響を低減させ
るものである。フォース端子Ｂには、被測定電流Ｉが供
給される。グランド端子Ａは接地される。センス端子Ｄ
及びリターン端子Ｃは、高入力インピーダンスの電圧検
出器１１０に接続される。この結果、被測定電流Ｉの大
部分は端子ＡＢ間を流れ、端子Ｃ及びＤにはあまり流れ
ない。よって、電流検出抵抗器１００と電圧検出器１１
０までの間の接続線での電圧降下はそれほど問題となら
ない。加えて端子Ｃ及びＤの出力電圧は、差動増幅器な
どでプッシュプルに検出されるため、端子Ｃ及びＤから
電圧検出器１１０までの接続線の影響はほぼ無視するこ
とができる。これらにより、電流検出抵抗器１００によ
る電圧降下だけを純粋に検出できる。よって、電流検出
抵抗器１００の抵抗値は既知であるから、被測定電流Ｉ
の電流値を算出できる。図１及び図２のＡ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄは、夫々上述の端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに対応してお
り、ケルビン・センスにより本発明の電流検出抵抗器が
純粋に有する抵抗値によって生じる電圧降下を検出可能
になっている。この電流検出抵抗器１００として本発明
の同軸シャント抵抗器を使用すれば、非常に高精度な測
定を行うことできる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、同軸シャント抵抗器の
円筒導体と中心導体とを絶縁する絶縁層を非常に薄くす
ることができるので、磁束の漏れを防ぎインダクタンス
を効果的に低減することができる。また、抵抗層を非常
に薄くすることができるので、周波数特性を向上させる
ことができる。また、抵抗層は円筒セラミック又は円筒
導体上に形成するので、抵抗層にかかるローレンツ力に
もかかわらず機構的に丈夫である。
円筒導体と中心導体とを絶縁する絶縁層を非常に薄くす
ることができるので、磁束の漏れを防ぎインダクタンス
を効果的に低減することができる。また、抵抗層を非常
に薄くすることができるので、周波数特性を向上させる
ことができる。また、抵抗層は円筒セラミック又は円筒
導体上に形成するので、抵抗層にかかるローレンツ力に
もかかわらず機構的に丈夫である。
【図１】本発明の同軸シャント抵抗器の一好適実施例の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の同軸シャント抵抗器の他の好適実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明の同軸シャント抵抗器の更に他の好適実
施例の断面図である。
施例の断面図である。
【図４】ケルビン・センスの原理を示す図である。
【図５】インダクタンスを減少させるために電流を往復
させた対向する電流路を示す図である。
させた対向する電流路を示す図である。
【図６】従来の同軸シャント抵抗器の例を示す図であ
る。
る。
３０ 円筒導体 ３２ 絶縁層 ３４ 中心導体 ３６ 抵抗層 ３７ 絶縁性円筒支持体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月３１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】誓誓
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 同軸抵抗器
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インダクタンスを低減
した高周波の大電流を測定するのに適した同軸抵抗器に
関する。
した高周波の大電流を測定するのに適した同軸抵抗器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波の大電流を測定しようとする場
合、電流測定装置のインダクタンスＬを低減させること
が大きな課題であった。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）に従って発生する。この
インダクタンスが高周波の場合に測定誤差を生む一つの
大きな原因となっていた。
合、電流測定装置のインダクタンスＬを低減させること
が大きな課題であった。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）に従って発生する。この
インダクタンスが高周波の場合に測定誤差を生む一つの
大きな原因となっていた。
【０００３】負荷に流れる電流を測定する方法の１つと
して、回路中に抵抗器を加えその両端間電圧を測定する
ことにより電流を算出する方法がある。抵抗器には、材
質で分類すると炭素、金属、酸化金属、これらの混合型
などがあり、形状で分類すると、巻線型、皮膜型、はく
型などがある。巻線抵抗器は構造的にはコイルと同一で
あるため、大きなインダクタンスを有している。また、
炭素又は金属皮膜抵抗器でも円筒形のものは、皮膜に溝
が切ってありインダクタンスを大きくしている。そこで
インダクタンスを減少させるため、高周波用には溝を切
らないノーカット抵抗器がある。しかし、一般にある抵
抗値を得るためには電流を流す端子間が有限長となるの
で、必ずインダクタンスが発生する。
して、回路中に抵抗器を加えその両端間電圧を測定する
ことにより電流を算出する方法がある。抵抗器には、材
質で分類すると炭素、金属、酸化金属、これらの混合型
などがあり、形状で分類すると、巻線型、皮膜型、はく
型などがある。巻線抵抗器は構造的にはコイルと同一で
あるため、大きなインダクタンスを有している。また、
炭素又は金属皮膜抵抗器でも円筒形のものは、皮膜に溝
が切ってありインダクタンスを大きくしている。そこで
インダクタンスを減少させるため、高周波用には溝を切
らないノーカット抵抗器がある。しかし、一般にある抵
抗値を得るためには電流を流す端子間が有限長となるの
で、必ずインダクタンスが発生する。
【０００４】そこで、行きの電流と帰りの電流を互いに
逆に流し、発生する磁束を互いに打ち消すことによりイ
ンダクタンスを減少させる方法が考えられている。無誘
導巻抵抗器では、巻線を半分ずつ逆巻きに巻いて磁束を
打ち消すようにしている。また、図５は、この原理を利
用した導電路の例である。これは、薄膜絶縁体１０上に
ストリップ・ライン状の抵抗膜１２と導体膜１４とで対
向する電流路を形成している。抵抗膜１２は、薄膜絶縁
体１０の端部で導体膜１４と電気的に接続されている。
このとき、端子Ｂから入力した電流を端子Ａから出力さ
せることで電流を往復させている。薄膜絶縁体１０が薄
いほど、磁束の漏れる空間が少ないのでインダクタンス
が減少する。
逆に流し、発生する磁束を互いに打ち消すことによりイ
ンダクタンスを減少させる方法が考えられている。無誘
導巻抵抗器では、巻線を半分ずつ逆巻きに巻いて磁束を
打ち消すようにしている。また、図５は、この原理を利
用した導電路の例である。これは、薄膜絶縁体１０上に
ストリップ・ライン状の抵抗膜１２と導体膜１４とで対
向する電流路を形成している。抵抗膜１２は、薄膜絶縁
体１０の端部で導体膜１４と電気的に接続されている。
このとき、端子Ｂから入力した電流を端子Ａから出力さ
せることで電流を往復させている。薄膜絶縁体１０が薄
いほど、磁束の漏れる空間が少ないのでインダクタンス
が減少する。
【０００５】しかし、図５に示した方法で、抵抗膜１２
及び導体膜１４の間隔を狭くしてもエッジ（縁）効果に
よりインダクタンスが若干残ってしまう。即ち、エッジ
効果により平行する電流路の端部近くにおいて電気力線
が外側に湾曲するため、磁束が外部空間にはみ出し完全
には磁束を打ち消すことができないのである。そこで、
同軸状に抵抗体及び導電体を配置することにより、エッ
ジ効果をなくすことが知られている（例えば、「大電流
工学ハンドブック」電気学会編、コロナ社を参照）。図
６は、中心導体２０と円筒導体２２とで同軸抵抗器を構
成した例を示している。２６は抵抗体（抵抗層）であ
る。このとき、中心導体２０と円筒導体２２の間には円
筒状の空間２４がある。この抵抗体２６は、通常固体の
円柱抵抗体をくり貫くなどして円筒に形成したものが使
用される。被測定電流は、中心導体２０の端子Ｂに印加
され、円筒導体２２の端子Ａから出力される。被測定電
流が往復することにより、インダクタンスの発生を低減
している。
及び導体膜１４の間隔を狭くしてもエッジ（縁）効果に
よりインダクタンスが若干残ってしまう。即ち、エッジ
効果により平行する電流路の端部近くにおいて電気力線
が外側に湾曲するため、磁束が外部空間にはみ出し完全
には磁束を打ち消すことができないのである。そこで、
同軸状に抵抗体及び導電体を配置することにより、エッ
ジ効果をなくすことが知られている（例えば、「大電流
工学ハンドブック」電気学会編、コロナ社を参照）。図
６は、中心導体２０と円筒導体２２とで同軸抵抗器を構
成した例を示している。２６は抵抗体（抵抗層）であ
る。このとき、中心導体２０と円筒導体２２の間には円
筒状の空間２４がある。この抵抗体２６は、通常固体の
円柱抵抗体をくり貫くなどして円筒に形成したものが使
用される。被測定電流は、中心導体２０の端子Ｂに印加
され、円筒導体２２の端子Ａから出力される。被測定電
流が往復することにより、インダクタンスの発生を低減
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６によれば、エッジ
効果による外部空間への磁束の漏れはなくなる。しか
し、中心導体２０と円筒導体２２の間に空間２４がある
限り、この空間２４に磁束が発生するためインダクタン
スが発生する。電流検出抵抗器として使用する場合、高
周波の大電流においてはわずか１ｎＨ（ナノ・ヘンリ
ー）程度のインダクタンスでも大きな誤差が発生し、高
速大電流の測定に大きな障害となってしまう。例えば、
抵抗器の抵抗値が１０ｍΩの場合に１００Ａの電流が流
れれば１Ｖの電圧が発生するが、インダクタンスＬが１
ｎＨある場合に１００ｎ（ナノ）秒の間に電流が０Ａか
ら１００Ａに変化すれば、Ｖ＝−Ｌ（ΔＩ／Δｔ）の式
に従って１Ｖの電圧が発生する。即ち、抵抗によって発
生する電圧と等しい電圧が信号の立ち上がりでインダク
タンスＬために発生してしまう。よってインダクタンス
Ｌを低減するため、中心導体２０と円筒導体２２の間の
空間２４をいかして狭くするかが従来から課題となって
いた。
効果による外部空間への磁束の漏れはなくなる。しか
し、中心導体２０と円筒導体２２の間に空間２４がある
限り、この空間２４に磁束が発生するためインダクタン
スが発生する。電流検出抵抗器として使用する場合、高
周波の大電流においてはわずか１ｎＨ（ナノ・ヘンリ
ー）程度のインダクタンスでも大きな誤差が発生し、高
速大電流の測定に大きな障害となってしまう。例えば、
抵抗器の抵抗値が１０ｍΩの場合に１００Ａの電流が流
れれば１Ｖの電圧が発生するが、インダクタンスＬが１
ｎＨある場合に１００ｎ（ナノ）秒の間に電流が０Ａか
ら１００Ａに変化すれば、Ｖ＝−Ｌ（ΔＩ／Δｔ）の式
に従って１Ｖの電圧が発生する。即ち、抵抗によって発
生する電圧と等しい電圧が信号の立ち上がりでインダク
タンスＬために発生してしまう。よってインダクタンス
Ｌを低減するため、中心導体２０と円筒導体２２の間の
空間２４をいかして狭くするかが従来から課題となって
いた。
【０００７】また、抵抗体（抵抗層）２６に厚みがある
場合では、表皮効果によって周波数が高くなると電流が
抵抗体表面を流れようとするために、実質的に抵抗値が
変動する。高周波の電流の測定に同軸抵抗器を用いる場
合には、その抵抗値が安定していることが非常に重要で
ある。そのため、抵抗体も薄く形成することが必要であ
る。また、図６に示した例では、抵抗体を側面から支持
するものがなく空間に浮いた形であるため、ローレンツ
力によって抵抗体２６が収縮し機構的に安定でない面が
あった。
場合では、表皮効果によって周波数が高くなると電流が
抵抗体表面を流れようとするために、実質的に抵抗値が
変動する。高周波の電流の測定に同軸抵抗器を用いる場
合には、その抵抗値が安定していることが非常に重要で
ある。そのため、抵抗体も薄く形成することが必要であ
る。また、図６に示した例では、抵抗体を側面から支持
するものがなく空間に浮いた形であるため、ローレンツ
力によって抵抗体２６が収縮し機構的に安定でない面が
あった。
【０００８】そこで本発明の目的は、高周波の大電流を
測定するのに適した同軸抵抗器を提供することである。
本発明の他の目的は、インダクタンスを極力低減させた
同軸抵抗器を提供することである。本発明の他の目的
は、周波数による抵抗値の変動が少ない同軸抵抗器を提
供することである。本発明の他の目的は、機構的に丈夫
な同軸抵抗器を提供することである。
測定するのに適した同軸抵抗器を提供することである。
本発明の他の目的は、インダクタンスを極力低減させた
同軸抵抗器を提供することである。本発明の他の目的
は、周波数による抵抗値の変動が少ない同軸抵抗器を提
供することである。本発明の他の目的は、機構的に丈夫
な同軸抵抗器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の同軸抵抗器は、
円筒導体３０と、円筒導体３０に嵌挿された円筒セラミ
ック３２と、円筒セラミック３２の一端部において円筒
導体３０と電気的に接続され、円筒セラミック３２の内
面に形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接
続され、円筒セラミック３２の他端部に嵌挿された中心
導体と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し
導体３８及び４０とを具えている。
円筒導体３０と、円筒導体３０に嵌挿された円筒セラミ
ック３２と、円筒セラミック３２の一端部において円筒
導体３０と電気的に接続され、円筒セラミック３２の内
面に形成された抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接
続され、円筒セラミック３２の他端部に嵌挿された中心
導体と、抵抗層３６に発生する電圧を取り出す引き出し
導体３８及び４０とを具えている。
【００１０】また、本発明の同軸抵抗器は、円筒導体３
０と、円筒導体３０の内面に形成した酸化皮膜層又は高
分子樹脂層３２と、円筒導体３０の一端部で電気的に接
続され、酸化皮膜層又は高分子樹脂層３２上に形成され
た抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接続され、円筒
導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４と、抵抗層
３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体３８及び４
０とを具えるようにしても良い。
０と、円筒導体３０の内面に形成した酸化皮膜層又は高
分子樹脂層３２と、円筒導体３０の一端部で電気的に接
続され、酸化皮膜層又は高分子樹脂層３２上に形成され
た抵抗層３６と、抵抗層３６と電気的に接続され、円筒
導体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４と、抵抗層
３６に発生する電圧を取り出す引き出し導体３８及び４
０とを具えるようにしても良い。
【００１１】さらに本発明の同軸抵抗器は、円筒導体３
０と、円筒導体３０の内面に設けた絶縁層３２と、円筒
導体３０の一端部と電気的に接続される抵抗層３６が外
面上に形成され、円筒導体３０に嵌挿された絶縁性円筒
支持体３７と、抵抗層３６と電気的に接続され、円筒導
体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４と、抵抗層３
６に発生する電圧を取り出す引き出し導体３８及び４０
とを具えるようにしても良い。
０と、円筒導体３０の内面に設けた絶縁層３２と、円筒
導体３０の一端部と電気的に接続される抵抗層３６が外
面上に形成され、円筒導体３０に嵌挿された絶縁性円筒
支持体３７と、抵抗層３６と電気的に接続され、円筒導
体３０の他端部に嵌挿された中心導体３４と、抵抗層３
６に発生する電圧を取り出す引き出し導体３８及び４０
とを具えるようにしても良い。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の同軸抵抗器の好適実施例の
断面図である。円筒導体３０は、円筒状の導体である。
絶縁層３２は、円筒導体３０と中心導体３４とを絶縁す
る。円筒導体３０及び３４には、例えばアルミなどを使
用しても良い。絶縁層３２には、例えば円筒セラミック
を使用するのが好適である。これによれば、絶縁層３２
の厚さを数１０μｍ〜数１００μｍ（マイクロ・メー
タ）にできる。また、円筒導体３０の内面又は中心導体
３４の外面に酸化皮膜層を設けることにより、絶縁層３
２を形成しても良い。金属酸化皮膜を用いれば、絶縁層
３２をさらに薄いものにすることができる。絶縁層３２
が薄ければ磁束が発生する空間が減少し、インダクタン
スを低減させることができる。
断面図である。円筒導体３０は、円筒状の導体である。
絶縁層３２は、円筒導体３０と中心導体３４とを絶縁す
る。円筒導体３０及び３４には、例えばアルミなどを使
用しても良い。絶縁層３２には、例えば円筒セラミック
を使用するのが好適である。これによれば、絶縁層３２
の厚さを数１０μｍ〜数１００μｍ（マイクロ・メー
タ）にできる。また、円筒導体３０の内面又は中心導体
３４の外面に酸化皮膜層を設けることにより、絶縁層３
２を形成しても良い。金属酸化皮膜を用いれば、絶縁層
３２をさらに薄いものにすることができる。絶縁層３２
が薄ければ磁束が発生する空間が減少し、インダクタン
スを低減させることができる。
【００１３】図１中、斜線で示した抵抗層３６は、その
一端が円筒導体３０と他端が中心導体３４と夫々電気的
に接続され、円筒導体３０と中心導体３４とを接続しつ
つ抵抗値を得るために設けられる。これは絶縁層３２と
して円筒セラミックを使用した場合であれば、その内面
に抵抗層を形成し、その上で円筒導体３０及び中心導体
３４と組み立てれば良い。円筒セラミックを使用するの
は、抵抗体の焼結温度にも耐え得るからである。抵抗層
３６の形成において表皮効果の影響を低減するために
は、その厚さを極力薄くする必要がある。混合皮膜抵抗
を製造するには、炭素と樹脂又は金属とガラスを混ぜて
焼結させる（夫々通称、ソリッド抵抗、厚膜抵抗とい
う）が、このような手法を用いて円筒セラミックの内面
に抵抗層３６を焼結させる。これによれば、厚さが数１
０μｍ程度の抵抗層３６を形成できる。もちろん、他の
膜状の抵抗を形成する方法を用いても良い。
一端が円筒導体３０と他端が中心導体３４と夫々電気的
に接続され、円筒導体３０と中心導体３４とを接続しつ
つ抵抗値を得るために設けられる。これは絶縁層３２と
して円筒セラミックを使用した場合であれば、その内面
に抵抗層を形成し、その上で円筒導体３０及び中心導体
３４と組み立てれば良い。円筒セラミックを使用するの
は、抵抗体の焼結温度にも耐え得るからである。抵抗層
３６の形成において表皮効果の影響を低減するために
は、その厚さを極力薄くする必要がある。混合皮膜抵抗
を製造するには、炭素と樹脂又は金属とガラスを混ぜて
焼結させる（夫々通称、ソリッド抵抗、厚膜抵抗とい
う）が、このような手法を用いて円筒セラミックの内面
に抵抗層３６を焼結させる。これによれば、厚さが数１
０μｍ程度の抵抗層３６を形成できる。もちろん、他の
膜状の抵抗を形成する方法を用いても良い。
【００１４】図２は、本発明の他の実施例を示してい
る。これは、絶縁層３２として酸化皮膜層を使用する場
合で、円筒導体３０の内面に酸化皮膜による絶縁層３２
を形成した後、上述と同様に抵抗体を塗布し、加熱し焼
結させて抵抗層３６を形成している。これによれば、絶
縁層３２及び抵抗層３６を同時に非常に薄く形成でき、
インダクタンスの低減と周波数特性の向上とを同時に達
成できる。例えば、円筒導体としてアルミを使用した場
合、比較的安定した酸化膜（アルミナ）を容易に形成で
きることはいうまでもない。
る。これは、絶縁層３２として酸化皮膜層を使用する場
合で、円筒導体３０の内面に酸化皮膜による絶縁層３２
を形成した後、上述と同様に抵抗体を塗布し、加熱し焼
結させて抵抗層３６を形成している。これによれば、絶
縁層３２及び抵抗層３６を同時に非常に薄く形成でき、
インダクタンスの低減と周波数特性の向上とを同時に達
成できる。例えば、円筒導体としてアルミを使用した場
合、比較的安定した酸化膜（アルミナ）を容易に形成で
きることはいうまでもない。
【００１５】本発明の他の実施例によれば、絶縁層３２
として酸化皮膜を用いる代わりに、耐熱性、周波数特性
（高周波でも絶縁性を保つ）の良い高分子樹脂を用いて
も良い。例えば、テフロン（商標）として知られるフッ
素樹脂や、ポリイミドなどを使用するのが良い。これら
高分子樹脂を円筒導体内面に形成するには、蒸着、スパ
ッタリング等の周知の方法を用いれば良い。
として酸化皮膜を用いる代わりに、耐熱性、周波数特性
（高周波でも絶縁性を保つ）の良い高分子樹脂を用いて
も良い。例えば、テフロン（商標）として知られるフッ
素樹脂や、ポリイミドなどを使用するのが良い。これら
高分子樹脂を円筒導体内面に形成するには、蒸着、スパ
ッタリング等の周知の方法を用いれば良い。
【００１６】図３は、本発明の更に他の実施例を示して
いる。これは、炭素系又は金属系の混合皮膜抵抗の層３
６を絶縁性円筒支持体３７の外面上に焼結させて形成し
ている。抵抗層３６を焼結して形成するのに、円筒の内
面に形成するよりも円筒の外面に形成する方が容易であ
る。ただし、絶縁性円筒支持体３７は、焼結温度に耐え
るものである必要がある。例えば絶縁性円筒支持体３７
には、円筒セラミックが好適である。なお、この絶縁性
円筒支持体３７は、抵抗層３６で発生する熱を逃がすヒ
ートシンクとしても機能する。絶縁層３２は、上述のご
とく厚さの薄い円筒セラミックでも良いし、酸化皮膜又
は高分子樹脂でも良い。さらにこの場合には、絶縁層３
２に抵抗層３６を焼結させるわけではないため、厚さを
薄くできるが焼結温度には耐えられないポリエステルな
どの融点の低い絶縁物でも使用可能となる。よってこの
実施例であれば、比較的安価に同軸抵抗器を製造でき
る。
いる。これは、炭素系又は金属系の混合皮膜抵抗の層３
６を絶縁性円筒支持体３７の外面上に焼結させて形成し
ている。抵抗層３６を焼結して形成するのに、円筒の内
面に形成するよりも円筒の外面に形成する方が容易であ
る。ただし、絶縁性円筒支持体３７は、焼結温度に耐え
るものである必要がある。例えば絶縁性円筒支持体３７
には、円筒セラミックが好適である。なお、この絶縁性
円筒支持体３７は、抵抗層３６で発生する熱を逃がすヒ
ートシンクとしても機能する。絶縁層３２は、上述のご
とく厚さの薄い円筒セラミックでも良いし、酸化皮膜又
は高分子樹脂でも良い。さらにこの場合には、絶縁層３
２に抵抗層３６を焼結させるわけではないため、厚さを
薄くできるが焼結温度には耐えられないポリエステルな
どの融点の低い絶縁物でも使用可能となる。よってこの
実施例であれば、比較的安価に同軸抵抗器を製造でき
る。
【００１７】図１、図２又は図３において、被測定電流
は円筒導体３０又は中心導体３４の一方から入力され、
他方から出力される。電流の測定は、好適にはケルビン
・センス（４端子測定）で行う。ケルビン・センスのた
め、抵抗層（抵抗体）３６で発生する電圧を円筒導体３
０と中心導体３４から引き出し導体３８及び４０により
夫々端子Ｃ及びＤに引き出す。端子Ｃ及びＤを夫々ケル
ビン・センスのリターン端子及びセンス端子として用い
るのが良い。なお、端子Ｃ及びＤでＢＮＣコネクタを構
成すれば、測定装置（図示せず）との接続が容易とな
る。抵抗層３６は熱を発生するので、絶縁層３２は耐熱
性があり熱伝導性が良いものが好適である。以上の構成
により、残留インダクタンスは５０ｐＨ（ピコ・ヘンリ
ー）以下にすることができる。
は円筒導体３０又は中心導体３４の一方から入力され、
他方から出力される。電流の測定は、好適にはケルビン
・センス（４端子測定）で行う。ケルビン・センスのた
め、抵抗層（抵抗体）３６で発生する電圧を円筒導体３
０と中心導体３４から引き出し導体３８及び４０により
夫々端子Ｃ及びＤに引き出す。端子Ｃ及びＤを夫々ケル
ビン・センスのリターン端子及びセンス端子として用い
るのが良い。なお、端子Ｃ及びＤでＢＮＣコネクタを構
成すれば、測定装置（図示せず）との接続が容易とな
る。抵抗層３６は熱を発生するので、絶縁層３２は耐熱
性があり熱伝導性が良いものが好適である。以上の構成
により、残留インダクタンスは５０ｐＨ（ピコ・ヘンリ
ー）以下にすることができる。
【００１８】図４は、ケルビン・センスの原理を示して
いる。電流源１２０からの被測定電流Ｉを測定するもの
である。ケルビン・センスは、被測定電流Ｉによって電
流検出抵抗器１００で発生する電圧降下を検出して電流
値を算出する場合に、電流検出抵抗器１００以外の抵抗
による影響、つまり、接続線の抵抗や接続線と電流検出
抵抗器１００との接触抵抗になどによる影響を低減させ
るものである。フォース端子Ｂには、被測定電流Ｉが供
給される。グランド端子Ａは接地される。センス端子Ｄ
及びリターン端子Ｃは、高入力インピーダンスの電圧検
出器１１０に接続される。この結果、被測定電流Ｉの大
部分は端子ＡＢ間を流れ、端子Ｃ及びＤにはあまり流れ
ない。よって、電流検出抵抗器１００と電圧検出器１１
０までの間の接続線での電圧降下はそれほど問題となら
ない。加えて端子Ｃ及びＤの出力電圧は、差動増幅器な
どでプッシュプルに検出されるため、端子Ｃ及びＤから
電圧検出器１１０までの接続線の影響はほぼ無視するこ
とができる。これらにより、電流検出抵抗器１００によ
る電圧降下だけを純粋に検出できる。よって、電流検出
抵抗器１００の抵抗値は既知であるから、被測定電流Ｉ
の電流値を算出できる。図１及び図２のＡ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄは、夫々上述の端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに対応してお
り、ケルビン・センスにより本発明の電流検出抵抗器が
純粋に有する抵抗値によって生じる電圧降下を検出可能
になっている。この電流検出抵抗器１００として本発明
の同軸抵抗器を使用すれば、非常に高精度な測定を行う
ことできる。また、本発明の同軸抵抗器は、シャント抵
抗器として分流させた電流を測定するようにしても良
い。
いる。電流源１２０からの被測定電流Ｉを測定するもの
である。ケルビン・センスは、被測定電流Ｉによって電
流検出抵抗器１００で発生する電圧降下を検出して電流
値を算出する場合に、電流検出抵抗器１００以外の抵抗
による影響、つまり、接続線の抵抗や接続線と電流検出
抵抗器１００との接触抵抗になどによる影響を低減させ
るものである。フォース端子Ｂには、被測定電流Ｉが供
給される。グランド端子Ａは接地される。センス端子Ｄ
及びリターン端子Ｃは、高入力インピーダンスの電圧検
出器１１０に接続される。この結果、被測定電流Ｉの大
部分は端子ＡＢ間を流れ、端子Ｃ及びＤにはあまり流れ
ない。よって、電流検出抵抗器１００と電圧検出器１１
０までの間の接続線での電圧降下はそれほど問題となら
ない。加えて端子Ｃ及びＤの出力電圧は、差動増幅器な
どでプッシュプルに検出されるため、端子Ｃ及びＤから
電圧検出器１１０までの接続線の影響はほぼ無視するこ
とができる。これらにより、電流検出抵抗器１００によ
る電圧降下だけを純粋に検出できる。よって、電流検出
抵抗器１００の抵抗値は既知であるから、被測定電流Ｉ
の電流値を算出できる。図１及び図２のＡ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄは、夫々上述の端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに対応してお
り、ケルビン・センスにより本発明の電流検出抵抗器が
純粋に有する抵抗値によって生じる電圧降下を検出可能
になっている。この電流検出抵抗器１００として本発明
の同軸抵抗器を使用すれば、非常に高精度な測定を行う
ことできる。また、本発明の同軸抵抗器は、シャント抵
抗器として分流させた電流を測定するようにしても良
い。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、同軸抵抗器の円筒導体
と中心導体とを絶縁する絶縁層を非常に薄くすることが
できるので、磁束の漏れを防ぎインダクタンスを効果的
に低減することができる。また、抵抗層を非常に薄くす
ることができるので、周波数特性を向上させることがで
きる。また、抵抗層は円筒セラミック又は円筒導体上に
形成するので、抵抗層にかかるローレンツ力にもかかわ
らず機構的に丈夫である。
と中心導体とを絶縁する絶縁層を非常に薄くすることが
できるので、磁束の漏れを防ぎインダクタンスを効果的
に低減することができる。また、抵抗層を非常に薄くす
ることができるので、周波数特性を向上させることがで
きる。また、抵抗層は円筒セラミック又は円筒導体上に
形成するので、抵抗層にかかるローレンツ力にもかかわ
らず機構的に丈夫である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同軸抵抗器の一好適実施例の断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の同軸抵抗器の他の好適実施例の断面図
である。
である。
【図３】本発明の同軸抵抗器の更に他の好適実施例の断
面図である。
面図である。
【図４】ケルビン・センスの原理を示す図である。
【図５】インダクタンスを減少させるために電流を往復
させた対向する電流路を示す図である。
させた対向する電流路を示す図である。
【図６】従来の同軸抵抗器の例を示す図である。
【符号の説明】 ３０ 円筒導体 ３２ 絶縁層 ３４ 中心導体 ３６ 抵抗層 ３７ 絶縁性円筒支持体 ３８、４０ 引き出し導体
Claims (3)
- 【請求項１】 円筒導体と、 該円筒導体に嵌挿された円筒セラミックと、 該円筒セラミックの一端部において上記円筒導体と電気
的に接続され、上記円筒セラミックの内面に形成された
抵抗層と、 該抵抗層と電気的に接続され、上記円筒セラミックの他
端部に嵌挿された中心導体と、 上記抵抗層に発生する電圧を取り出す引き出し導体とを
具えることを特徴とする同軸シャント抵抗器。 - 【請求項２】 円筒導体と、 該円筒導体の内面に形成した酸化皮膜層又は高分子樹脂
層と、 上記円筒導体の一端部と電気的に接続され、上記酸化皮
膜層又は高分子樹脂層上に形成された抵抗層と、 上記抵抗層と電気的に接続され、上記円筒導体の他端部
に嵌挿された中心導体と、 上記抵抗層に発生する電圧を取り出す引き出し導体とを
具えることを特徴とする同軸シャント抵抗器。 - 【請求項３】 円筒導体と、 該円筒導体の内面に設けた絶縁層と、 上記円筒導体の一端部と電気的に接続される抵抗層が外
面上に形成され、上記円筒導体に嵌挿された絶縁性円筒
支持体と、 上記抵抗層と電気的に接続され、上記円筒導体の他端部
に嵌挿された中心導体と、 上記抵抗層に発生する電圧を取り出す引き出し導体とを
具えることを特徴とする同軸シャント抵抗器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5208267A JPH0743387A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 同軸シャント抵抗器 |
| US08/279,319 US5596309A (en) | 1993-07-30 | 1994-07-22 | Reduced inductance coaxial resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5208267A JPH0743387A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 同軸シャント抵抗器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743387A true JPH0743387A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16553417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5208267A Pending JPH0743387A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 同軸シャント抵抗器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5596309A (ja) |
| JP (1) | JPH0743387A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011089903A (ja) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電流検出装置 |
| JP2014055790A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Alps Green Devices Co Ltd | 電流センサ |
| JP5497236B1 (ja) * | 2013-10-02 | 2014-05-21 | 武志 吉川 | 電流測定用シャント |
| WO2021090905A1 (ja) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Koa株式会社 | シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6212078B1 (en) * | 1999-10-27 | 2001-04-03 | Microcoating Technologies | Nanolaminated thin film circuitry materials |
| DE102005059561B4 (de) * | 2005-12-13 | 2007-09-20 | Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg | Niederohmiger Koaxialwiderstand zur Strommessung |
| US7928608B1 (en) | 2008-04-28 | 2011-04-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | For current viewing resistor loads |
| EP2378293B1 (de) * | 2010-03-31 | 2012-12-19 | Schniewindt GmbH & Co. KG | Messanordnung zur Messung eines in einer Stromschiene fliessenden Stroms |
| US9810718B2 (en) * | 2015-03-13 | 2017-11-07 | Eaton Corporation | Wire wound resistor arrangement and sensing arrangement including the same |
| DE102017222479A1 (de) * | 2017-12-12 | 2019-06-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung mit Koaxialwiderstand |
| JP2019179499A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ソニー株式会社 | 半導体装置及び積和演算装置 |
| CN110391058B (zh) * | 2018-04-20 | 2020-07-10 | 华中科技大学 | 一种用于大功率电源系统的毫欧级假负载及设计方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2387829A (en) * | 1942-12-29 | 1945-10-30 | Sprague Electric Co | Electrical apparatus |
| US2521894A (en) * | 1950-02-08 | 1950-09-12 | Robert J S Brown | Low inductance resistor |
| US2529914A (en) * | 1950-06-22 | 1950-11-14 | Denison Mattress Factory | Electrical heating element |
| US3729409A (en) * | 1970-12-24 | 1973-04-24 | Mobil Oil Corp | Hydrocarbon conversion |
| US3757088A (en) * | 1972-02-29 | 1973-09-04 | Hercules Inc | He same electrically conducting elastomers and electrical members embodying t |
| US4510468A (en) * | 1982-09-30 | 1985-04-09 | Ferdy Mayer | RF Absorptive line with controlled low pass cut-off frequency |
| US4631392A (en) * | 1984-07-13 | 1986-12-23 | Raychem Corporation | Flexible high temperature heater |
| US4739935A (en) * | 1986-03-12 | 1988-04-26 | Nordson Corporation | Flexible voltage cable for electrostatic spray gun |
| US4757297A (en) * | 1986-11-18 | 1988-07-12 | Cooper Industries, Inc. | Cable with high frequency suppresion |
| US5245161A (en) * | 1990-08-31 | 1993-09-14 | Tokyo Kogyo Boyeki Shokai, Ltd. | Electric heater |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP5208267A patent/JPH0743387A/ja active Pending
-
1994
- 1994-07-22 US US08/279,319 patent/US5596309A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2011089903A (ja) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電流検出装置 |
| JP2014055790A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Alps Green Devices Co Ltd | 電流センサ |
| JP5497236B1 (ja) * | 2013-10-02 | 2014-05-21 | 武志 吉川 | 電流測定用シャント |
| WO2021090905A1 (ja) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Koa株式会社 | シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造 |
| JP2021076435A (ja) * | 2019-11-07 | 2021-05-20 | Koa株式会社 | シャント抵抗モジュール及び、シャント抵抗モジュールの実装構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5596309A (en) | 1997-01-21 |
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