CN104662428A - 电流检测用电阻器 - Google Patents

Abstract

提供具备能够去除通过在电阻器中存在的细微的量的自感而形成的误差电压的影响的电压端子部件的电流检测用电阻器。具备电阻体(11)、在该电阻体的两端中分别固定了的一对电极(12)、以及与该电极分别连接而用于检测在所述电阻体中产生的电压的一对电压端子部件(3)，所述电压端子部件(3)具备与所述电极(12)的连接部(3b)、和从该连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部(3c1、3c2)，所述延出部各自的终端延伸至所述电极之间的与电流路径垂直的同一平面(X)。

Description

电流检测用电阻器

技术领域

本发明涉及电流检测用电阻器，特别涉及具备取出通过在该电阻体中流过的监视对象电流而在该电阻体的两端中形成的电压的电压端子部件的电流检测用电阻器。

背景技术

以监视电池的充放电电流来控制电池的充放电电流等目的而使用电流检测用电阻器。上述电流检测用电阻器***于监视对象电流的路径，检测通过该电流而在电阻器两端中产生的电压，从既知的电阻值检测电流。作为取出在上述电阻器两端中形成的电压的电压检测电路的构造，提出有在日本特开2003-121481号公报中记载的例子。

在上述文献中，记载有用基于沿着上述电阻器的中心轴配置于附近的电压检测布线中形成的互感的电压，抵消通过在面安装型的电流检测用电阻器中存在的细微的量的自感所形成的误差电压，从而能够防止基于电阻器的自感的误差电压对电阻器的检测电压造成影响的布线构造(参照图3、0016-0021栏)。

但是，特别是大电流用途的电流检测用电阻器的尺寸一般较大，无法在电压检测电路基板上进行面安装等，有时难以应用上述布线构造。

发明内容

本发明是基于上述情形而完成的，其目的在于提供一种电流检测用电阻器，具备能够去除通过在该电阻器中存在的细微的量的自感而形成的误差电压的影响的电压端子部件。

本发明提供一种电流检测用电阻器，其特征在于，具备电阻体、在该电阻体的两端中分别被固定的一对电极、以及与该电极分别连接而用于检测在所述电阻体中产生的电压的一对电压端子部件，所述电压端子部件具备与所述电极的连接部、和从该连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部，所述延出部各自的终端延伸至所述电极之间的与电流路径垂直的同一平面。

根据本发明，电压端子部件具备与电极的连接部、和从该连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部，延出部各自的终端延伸至电极之间的与电流路径垂直的同一平面，所以在延出部的终端中设置了的电压端子部能够配置于与电流路径大致垂直的同一平面。因此，在监视对象电流的圆圆周方向上发生通过电阻体的监视对象电流产生的磁束Φ，所以不与包括一对电压端子部的上述同一平面交链。因此，即使通过连接器的连接状况等而包括电压端子部的环路变动，也不会与上述磁束Φ交链，有效的电感Le不变动，能够通过恒定的时间常数的低通滤波器，补偿电阻体具有的自感L所致的误差电压。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施例的电流检测用电阻器的安装状态的立体图。

图2是电压端子部件的分解立体图。

图3是示出将电压端子部件和绝缘部件安装到电阻器的状态的分解立体图。

图4是示出电压端子部件的形成方法的平面图和立体图。

图5A是具备电压端子部件的电流检测用电阻器的安装状态的正面概略图(部分剖面图)。

图5B是具备电压端子部件的电流检测用电阻器的安装状态的侧面概略图(部分剖面图)。

图5C是上述电阻器的主要部分的立体图。

图5D是图5C中的电压检测部的变形例的立体图。

图5E是图5C中的电压检测部的其他变形例的立体图。

图6是关于有效的电感Le的说明图。

图7是示出通过介有低通滤波器而能够抵消由有效的电感Le而产生的误差电压的说明图。

图8是使用了其他电压端子部件的电流检测用电阻器的立体图。

图9是电阻器的第1实施例的说明图。

图10是电阻器的第2实施例的说明图。

图11是电阻器的第3实施例的说明图。

图12是电阻器的第4实施例的说明图。

具体实施方式

以下，参照图1至图12，说明本发明的实施方式。另外，在各图中，对同一或者相当的部件或者要素，附加同一符号而说明。

图1示出本发明的一个实施例的电流检测用电阻器的安装状态。该电流检测用电阻器具备由Cu-Mn-Ni系合金、Cu-Ni系合金等电阻合金材料构成的圆柱状的电阻体11、和与该电阻体独立的部件的一对由铜等高导电率金属材料构成的多角柱状的电极12(参照图9)，进而，具备与该电极连接而检测由于监视对象电流在电阻体两端中产生的电压的一对电压端子部件3。在该实施例中，在铝基板1的布线图案2上通过焊锡接合等固定有电阻器。

电压端子部件3具备从电极12之间相对基板1垂直地立起的电压端子部3a，能够与在连接器20内所设置的连接端子21连接。连接端子21与绞合线22连接，与未图示的电压检测电路连接。即，将由于监视对象电流在电阻体11中流过而产生的电压从与两个电极12连接的电压端子部件3经由连接器20内的连接端子21以及绞合线22传递给电压检测电路，在此检测电压值，从既知的电阻值检测电流值。

图2示出包括电压端子部的电压端子部件的结构例。电压端子部件3包括与电极12的电阻体侧端面的连接部3b、从该连接部向另一方的电极侧延伸出的第1延出部3c1、从该第1延出部3c1的终端向与电极配置方向正交的方向延伸出的第2延出部3c2、以及在该第2延出部的终端中垂直地立起的电压端子部3a。在连接部3b中形成有嵌入电阻体的凹部O。

在一对电压端子部件的连接部3b之间夹入绝缘部件4，使一对电压端子部件之间绝缘。在绝缘部件4中形成有嵌入电阻体的凹部O。以使电压端子部3a位于内侧的方式，在绝缘部件4上，使用粘接材料等，分别固定一对电压端子部件3。此时，一对电压端子部3a配置于电极12之间的宽度方向两侧，并且，以分别位于电极12之间的中央的方式，设定第1延出部3c1以及第2延出部3c2的长度。另外，使用例如玻璃环氧树脂基板，形成绝缘部件4。

图3示出将使电压端子部件和绝缘部件一体化后的结构安装到电阻器的状态。针对在之间***了绝缘部件4的一对电压端子部件3如图示所示使电阻体11的外周和凹部O对齐，在电极12、12的对向的端面12s之间嵌入固定。因此，电压端子部件3的连接部3b因为抵接到电极12的电阻体侧的端面12s，所以电极的电阻量的影响极其少，能够进行基于实际电阻值的高精度的电压检测。

另外，电压端子部件3包括：抵接到电极12的电阻体侧端面12s的连接部13b、从该连接部13b向另一方的电极侧延伸出的第1延出部3c1、从该第1延出部3c1的终端向与电极配置方向正交的方向延伸出的第2延出部3c2、以及在该第2延出部的终端中垂直地立起的电压端子部3a。

图4示出电压端子部件的形成方法。首先，对铜板等进行冲压，形成左图的展开图所示的形状的金属板材。接下来，沿着弯折线Y1弯折90度，沿着弯折线Y2逆朝向地弯折90度。进而，沿着弯折线Y3、Y4，向相同的朝向弯折90度。由此，如右图所示，形成具备能够在连接器的连接端子21上安装的电压端子部3a的电压端子部件3。

图5A示出该电阻器的安装状态下的正面概略图(部分剖面图)，图5B示出其侧面概略图(部分剖面图)，图5C示出主要部分。在铝基板1的布线图案2中固定有电阻器的一对电极12。在剖面多角形的电极12的端面中央对上剖面圆形的电阻体11，通过焊接将其固定。

在电极12的电阻体侧的端面12s中，固定电压端子部件的连接部3b，第1延出部3c1延伸出至与另一方的电极12的大致中间地点。然后，从第1延出部，在与电极配置方向正交的方向上，第2延出部3c2延伸出，在其终端，电压端子部3a垂直地立起。因此，在两个电极12的配置方向的中间，在与电流路径成为垂直的同一平面X，配置有两个电压端子部3a(参照图5C)。

即，在图5C中，符号X是电极12之间的与电流路径垂直的平面。电压端子部件3的延出部、即第1延出部3c1各自的终端和/或第2延出部3c2延伸到电极12之间的与电流路径垂直的同一平面X。另外，电压端子部3a的各个在同一平面X内立起。此处，电流路径意味着电阻器的电阻体中的主要的电流路径，意味着中心轴方向的电阻体自身。另外，电阻体的中心轴方向与在图5C～图5E中示出的坐标轴的x轴方向一致。另外，平面X由与x轴垂直的y轴、z轴形成。

另外，电压端子部3a也可以不在与电流路径垂直的同一平面X内立起。例如，图5D示出针对同一平面X，以大致同一角度使一对电压检测端子3a弯折的例子。另外，图5E示出针对同一平面X，大致正交地以大致同一角度使电压检测端子3a的上部弯折的例子。在需要使电压检测端子3a的上部弯折的情况下，期望在从电阻体相互离开的位置弯曲。

在图5D的例子中，一对电压检测端子3a位于相对与电流路径垂直的面X具有以与z轴平行的直线为旋转中心的相同的倾斜的同一面。换言之，针对一对电压检测端子3a，以处于与电流路径垂直的平面X上并且与电流路径正交的扭转的位置的线为基准，以形成左右对称的环路的方式，分别附加有角度。在图5E的例子中，一对电压检测端子3a的上部位于相对与电流路径垂直的面X以z轴为旋转中心而正交的同一面。如后所述，在这些面中，不交链由于在电阻体中流过的电流而发生的磁束Φ，所以在一对电压检测端子3a中不产生电动势。

在图5B中，在两个电极12的中间位置的宽度方向两侧立起了的电压端子部3a中，分别***有连接器20的连接部21。从连接器的连接部21，经由绞合线22，将在电极12的两端面中检测出的电压信号送到未图示的电压检测电路，检测电流值。

此处，在由一对电压端子部件(连接部3b以及第1延出部3c1)和电阻体11的中心轴C所形成的面S1(参照图5A)中，交链由于在电阻体11中流过的电流I所形成的磁束Φ(在电阻体11的内部中产生自感L、以及在电阻体11的外部中产生互感M)。如从图5A可知，在正面视时，各个第1延出部3c1的终端重叠，电压端子部3a重叠。因此，面S1通过连接部3b以及第1延出部3c1所确定，与电压端子部3a无关。

如图6所示，通过在电阻体11中流过的电流I，除了基于电阻体的电阻R的检测电压以外，还重叠基于电阻体自身的自感L的误差电压和基于一对电压端子部件(连接部3b以及第1延出部3c1)的互感M的电压。此处，关于从连接器20的输出端A’B’观察电阻体11侧的电感，基于自感L的电压和基于互感M的电压通过同一电流I在逆方向上形成，所以成为L-M，将其定义为“有效的电感Le”。因此，成为Le＝L-M。

另一方面，如图5B所示，在从连接器20的输出端A’B’观察电阻体11侧的等价电路中，存在由绞合线22的一部分、连接器的连接部21、电压端子部3a、以及第2延出部3c2构成的面积S2的环路。但是，由于在电阻体11中流过的电流I所产生的磁束Φ在电阻体的圆周方向上形成，两个电压端子部3a配置于相对电极之间的与电流路径垂直的面具有以z轴为旋转中心的相同的倾斜的同一平面内，所以不与该面积S2的环路交链。因此，在从连接器20的输出端A’B’观察电阻体11侧的等价电路中，关于该环路，不产生阻抗分量。即，即使连接器20向信号端子部3a的***状况变动，而面积S2变动，也不会对在连接器20的输出端A’B’中检测的电压造成影响。

本发明提供除了基于电阻体11的电阻R的标准的检测电压以外，还能够去除基于电阻体自身的自感L的误差电压的影响的电压检测电路。因此，如图7所示，将绞合线22的输出连接到电压检测电路的低通滤波器24。通过将有效的电感Le固定为恒定值，使低通滤波器的电路常数符合，如以下叙述，能够去除误差电压的影响。

图7示出在电压检测电路中设置的由电阻r和电容C构成的低通滤波器24的电路例。将上述低通滤波器24连接到连接器20的绞合线22的后级。然后，假设为从连接器20的输出端观察的电压检测电路的输入阻抗Zin充分大于电阻器阻抗，在设为有效的电感Le(＝L-M)、电阻体11的电阻值R、低通滤波器24的电容C、电阻值r时，当得到如下关系后，

Le/R＝C·r

有效的电感Le所致的误差电压被消除(参照图7)。

即，由于在电阻体11的自感L中流过电流I而产生的误差电压被第1延出部3c1的互感M以及低通滤波器24抵消，在输出电压中不出现。其结果，在输出电压中仅取出电阻体11的电阻值R与电流I之积的电压。

由此，在电流检测用电阻器中，特别在流过了锯齿状波电流时在波形峰值以及谷值附近产生的电阻体的自感L所致的大的误差电压被去除，能够仅取出与标准的锯齿状波电流I成比例的电阻值R所致的电压。在本发明的电流检测用电阻器中，与连接器20的***状况无关地，如上所述，面S1恒定，所以有效的电感Le被固定，通过组合与其对应的电路常数的低通滤波器，能够进行包含高频分量的电流的高精度的检测。

图8示出电压端子部件的其他实施例。图4所示的电压端子部件的构造复杂，在此使该构造简化。该电压端子部件5包括与电极12连接的连接部5b、从该连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部5c1、从该第1延出部向正交方向延伸出的第2延出部5c2、以及在该第2延出部的终端中垂直地立起的电压端子部5a。

然后，延出部5c1、5c2从连接部5b向另一方的电极侧，延伸出至与电极12之间的电极配置方向正交的电极12之间的大致中间位置的线L上。即，延出部各自的终端延伸至电极12之间的与电流路径垂直的同一平面。通过与图4同样地利用冲压等形成金属图案并弯折，能够容易地形成该电压端子部件5。

接下来，说明适用于该电流检测用电阻器的电阻器的构造例。该电阻器的特征在于，在电极之间，电阻体构成为直径是4mm以下的柱状。通过使电阻体成为细径，抑制检测高频电流的情况的表皮效应所致的电阻值变动，能够针对包含高频的电流，进行高精度的电流检测。即，通过组合电阻器自身具有良好的高频特性的情况，能够进行直至高频，排除了基于电感分量的误差电压的影响的电流检测。

图9示出电阻器的第1实施例的构造。在该电阻器中，在由Cu等构成的电极12之间，Cu-Mn-Ni系合金、Cu-Ni系合金等的电阻体11构成为直径是4mm以下的柱状。通过使电阻体11成为细径，在以直流电流的检测为基本的电流检测用电阻器中，针对直至某种程度的高频电流，不会引起表皮效应所致的有效的电流流路的减少，能够与直流电流同样地，进行高精度的电流检测。

如图所示，在电阻体11和电极12的接合部分中具有台阶。由此，能够在配置了电阻体11的一侧的电极12的端面12s中固定电压检测端子，所以能够根据有效的电阻值，进行更高精度的电流检测。电极12的各个是多角柱状，在电极12的剖面中的大致中心固定有电阻体11。通过采用多角柱状的电极，面安装容易，并且，在安装时，无上下的方向性，所以处置便利。

电极12的各个在电极配置方向上长，长于夹着电阻体11的电极12之间的距离的2倍。由此，能够确保与电路图案的安装面积，能够提高散热。电阻体11的直径小，所以为了确保耐久性，从电阻体11的散热变得重要。另外，电极12具有比电阻体11的剖面积大的剖面积。由此，成为向布线图案、电极12、电阻体11，电流路径逐渐变窄的结构，所以即使在测定大电流的情况下，也能够抑制向电阻体的过度的负载集中。

另外，电阻体11的长度小于电阻体的直径的1.5倍。即，使电阻体的直径细到4mm以下，并且缩短其长度。由此，适合于高频的大电流检测，电阻值低，并且能够实现小型化。另外，电阻体11的直径小，如果过长，则强度变得不足。

接下来，说明电阻器的电阻值以及尺寸的具体例。在产品设计上，将电阻值设定为0.1mΩ或者0.2mΩ。在使用剖面圆形的Cu-Mn-Ni系合金线而设为0.2mΩ的电阻值的情况下，相对直径成为1mm，长度N成为0.36mm，相对直径成为2mm，长度N成为1.42mm，相对直径成为3mm，长度N成为3.2mm。即，电阻体的长度N成为短于直径的1.5倍的长度。

在相对电阻体的直径成为2mm，长度N成为1.42mm的情况(电阻值0.2mΩ的情况)下，电极12的电极配置方向长度M设为5mm，电极宽度P设为3mm。通过采用这些尺寸，能够平衡性良好地实现良好的电阻值的频率特性、散热性等。

图10示出电阻器的第2实施例。与第1实施例的相异点在于，在电极12a的与电阻体的抵接面中具备凹部Q，在该凹部Q中嵌入电阻体11的端部而固定。由此，电阻体的定位作业变得容易，并且，能够更容易地形成电阻体和电极的接合。

图11示出电阻器的第3实施例。在该实施例中，电极12b成为管状，成为细长的电阻体11的两端部贯通了电极12b的构造。在该实施例中，也通过使电阻体11的直径变细，能够抑制流过了高频电流时的表皮效应所致的电阻值变动。另外，成为电阻体贯通了电极12b的内部的构造，所以能够应用锻压加工(通过在管状的电极中***电阻体并将电极从外侧加压缩紧而固定的方法)、热压配合(使管状的电极加热膨胀而扩大孔并***电阻体之后冷却固定的方法)。

图12示出电阻器的第4实施例。在该实施例中，电阻体由中央的圆柱状电阻体11和其两端的扁平状电阻体11a构成。另外，在扁平状电阻体11a的上下两面中具备板状的电极12c。因此，在中央具备细径的圆柱状的电阻体且在其两端具备多角柱状的电极的构造与上述各实施例共同。即使在该例子中，由于具备多角柱状的电极12c，所以面安装容易、散热性提高等优点与上述各实施例相同。

另外，在上述电压端子部件3、5中，例示了电压端子部3a、5a垂直地立起了的构造。但是，即使电压端子部3a、5a未立起而是平坦的构造，通过使连接器的连接部分21连接到平面状的电压端子部3a、5a，也得到同样的作用效果。同样地，例示了延出部包括从连接部向另一方的电极侧延伸出的第1延出部3c1、5c1、和从该第1延出部向与电极配置方向正交的方向延伸出的第2延出部3c2、5c2的例子。但是，如果从连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部延伸至在两个电极12之间与电极配置方向正交的例如两个电极之间的中间位置的直线L(参照图8)，并在其终端中形成电压端子部3a、5a，则得到同样的作用效果。

至此，说明了本发明的一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式，当然能够在该技术的思想的范围内按照各种不同的方式实施。

产业上的可利用性

本发明能够利用于检测通过监视对象电流而在其电阻体两端中产生的电压的电流检测用电阻器。

Claims (6)

1.一种电流检测用电阻器，其特征在于：

具备电阻体、在该电阻体的两端中分别被固定的一对电极、以及与该电极分别连接而用于检测在所述电阻体中产生的电压的一对电压端子部件，

所述电压端子部件具备与所述电极的连接部、和从该连接部向另一方的电极侧延伸出的延出部，所述延出部各自的终端延伸至所述电极之间的与电流路径垂直的同一平面。

2.根据权利要求1所述的电流检测用电阻器，其特征在于：在所述延出部的终端部分中具备立起的电压端子部。

3.根据权利要求1所述的电流检测用电阻器，其特征在于：所述连接部与所述电极中的所述电阻体侧的端面连接。

4.根据权利要求1所述的电流检测用电阻器，其特征在于：在所述一对电压端子部件之间配置了绝缘部件。

5.根据权利要求1所述的电流检测用电阻器，其特征在于：所述电压端子部件包括：与所述电极的连接部、从该连接部向另一方的电极侧延伸出的第1延出部、从该第1延出部向与所述电极配置方向正交的方向延伸出的第2延出部、以及在该第2延出部的终端中垂直地立起的电压端子部。

6.根据权利要求1所述的电流检测用电阻器，其特征在于：在所述电极之间所述电阻体构成为直径是4mm以下的柱状。