JP5374732B2 - シャント抵抗器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流検出用のシャント抵抗器に係り、特に抵抗合金板材一面の両端部に金属板材からなる電極材を接合したシャント抵抗器の製造方法に関する。

従来から、前記構造のシャント抵抗器が特に高電流の電流検出用途に広く用いられている。係るシャント抵抗器では、抵抗合金板材の一面の両端部に金属板材からなる電極材を接合するのであるが、両電極材間の間隔が平行でない、或いは間隔にバラツキがあると、所要の抵抗器抵抗値精度が得られないという問題がある。

特開２００６−８０１４６号公報

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、抵抗合金板材の一面の両端部に金属板材からなる電極材を、平行且つ所要の一定距離を維持して安定に接合でき、抵抗器抵抗値のバラツキを低減できるシャント抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のシャント抵抗器の製造方法は、所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備し、該電極材の両端に所定の厚みと幅を有する一対の電極部と、該電極部同士を連結する連結部を形成し、該連結部は前記電極部の幅よりも狭く、且つ、前記電極部の表面からその厚み方向に離間した位置に配置され、前記抵抗合金板材の両端部を、前記一対の電極部の表面に接合し、前記連結部を切断して除去する、ことを特徴とする。

また、本発明のシャント抵抗器の製造方法は、所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備し、該電極材に貫通孔を形成して、一対の電極部とこの電極部の対向する端部を連結する一対の連結部を前記貫通孔の幅方向の両外側に形成し、前記貫通孔の幅は前記抵抗合金板材の幅よりも大きく、前記抵抗合金板材の両端部と前記一対の電極部とを接合し、前記連結部を切断して除去する、ことを特徴とする。

本発明によれば、両電極部間を連結部により連結した状態で、抵抗合金板材の両端部を両電極部の表面に接合するので、接合時に両電極間の距離がずれることがなく、電極パーツの高い平行度および間隔の寸法精度を維持した状態でシャント抵抗器を製造できる。このため、両電極の配置を規定するための特別な治具を用いなくても、抵抗合金板材の幅および厚さを精度よく加工しておくことで、抵抗器の抵抗値は抵抗体の電極間長さと幅と厚さで決まってくるので、高精度の抵抗値が得られる。

特に、連結部の裏面が一対の電極部の裏面と同一面をなし、連結部は電極部の幅よりも狭く、且つ、電極部の表面からその厚み方向に離間した位置に配置されることで、また、電極材に貫通孔を形成し、一対の電極部とこの電極部同士を連結する一対の連結部を貫通孔の幅方向の両外側に形成することで、接合時のストレスに対し、両電極部間の研削加工時の高い平行度および間隔の寸法精度を維持した状態でシャント抵抗器を製造できる。また、連結部は電極部の幅よりも狭いので、切断が容易であり、接合部にかけるストレスを抑えつつ製造することができる。

（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１実施形態の製造工程を示す斜視図である。 （ａ）は従来技術の課題を示す平面図であり、（ｂ）は特許文献１の課題を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の貫通孔形成段階を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線に沿った断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣＣ線に沿った断面図であり、（ｄ）は表面側の斜視図である。 本発明の第２実施形態の抵抗合金板材接合段階を示す、図３Ａに対応した図であり、（ｅ）は裏面側の斜視図である。 本発明の第２実施形態の連結部切断除去後を示す、図３Ｂに対応した図である。

以下、本発明の実施形態について、図１と図３Ａ乃至図３Ｃ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。

まず、第１実施形態について説明する。所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備する。抵抗合金板材には、Ｃｕ−Ｍｎ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金などの板材が用いられる。電極材には、Ｃｕの金属板材が好適である。

図１（ａ）に示すように、電極材１１には、両端にボルト締め用の貫通孔１２ａ，１２ｂを備える。貫通孔は形成しなくてもよいし、貫通孔内にボルトによる締め付け固定用のネジ溝を形成したり、電極材１１にボルトを突出形成させたり等、固定方法に応じて種々変更可能である。電極材１１の概略寸法は一例として、長さ８０ｍｍ程度、幅２０ｍｍ程度、厚さ３ｍｍ程度である。

次に、図１（ｂ）に示すように、電極材１１の中間部分に、プレス加工や切削加工などの方法で、連結部１４ａ，１４ｂと検出用端子１５ａ，１５ｂとを形成する。すなわち、電極材１１の両端に所定の厚みと幅を有する一対の電極部１３ａ，１３ｂと、該電極部同士を連結する連結部１４ａ，１４ｂを形成し、さらに電極部同士の対向面に検出用端子１５ａ，１５ｂを形成する。

連結部１４ａ，１４ｂと検出用端子１５ａ，１５ｂは、電極材１１の中間部を表面から厚み方向に沿って研削し、表面からその厚み方向に一定距離研削して凹面を形成した後、プレスにより連結部１４ａ，１４ｂと検出用端子１５ａ，１５ｂを残してその他の部分を打ち抜き除去する。これにより、電極部１３ａ，１３ｂの幅よりも狭く、且つ、電極部１３ａ，１３ｂの表面からその厚み方向に離間した位置に連結部１４ａ，１４ｂが形成される。そして、連結部１４ａ，１４ｂの裏面は一対の電極部１３ａ，１３ｂのそれぞれの裏面と同一面をなしている。なお、連結部１４ａ，１４ｂはプレス加工で形成してもよい。

連結部１４ａ，１４ｂは、電極１３ａ，１３ｂの幅内においてできるだけ離間することが好ましい。このため本実施例では、連結部１４ａ，１４ｂは電極１３ａ，１３ｂの幅方向における側面と同一面を構成している。また、上述のとおり、連結部１４ａ，１４ｂの裏面は、電極部１３ａ，１３ｂのそれぞれの裏面と同一面をなしている。このように構成することで、後述する抵抗合金板材１７と電極部１３ａ，１３ｂとの接合工程において、例えば加圧された場合でも、電極部１３ａ，１３ｂの間隔のずれや歪みを好適に防止することができる。また、電極の形状は抵抗器の特性に影響を与えることがあるが、上記の如く電流の主な経路を避けた位置に連結部１４ａ，１４ｂを構成することにより、特に後述する連結部の切断工程後の電極形状が、抵抗器の特性へ影響を及ぼすことを防止できる。

ここで、両電極部１３ａ，１３ｂの対向面間の間隔は、両電極部１３ａ，１３ｂの表面に跨って配置される抵抗合金板材１７の実効的な抵抗体として動作する長さを決めるものであり、この間隔を切削等の研削加工により形成するので、精度が高く且つ均一な長さが得られる。

次に、図１（ｃ）に示すように、抵抗合金板材１７の位置決め用の凹み１６ａ，１６ｂを研削加工等により形成する。凹み１６ａ，１６ｂの底面は同一高さの面で且つその側面は電極材１１の長さ方向に対して垂直方向に形成する。なお、本実施例では連結部１４ａ，１４ｂの工程と、凹み１６ａ，１６ｂの工程を図１（ｂ）と図１（ｃ）に分けて説明したが、図１（ｂ）と図１（ｃ）は逆の順序または同一の工程にしてもよい。また、連結部１４ａ，１４ｂと、凹み１６ａ，１６ｂは、１回または複数回のプレスにより形成したり、切削加工により形成したりすることも可能である。

そして、図１（ｄ）に示すように、凹み１６ａ，１６ｂに嵌合するように抵抗合金板材１７を位置合わせして載置し、抵抗合金板材１７の両端を電極部１３ａ，１３ｂの表面に跨るように接合する。抵抗合金板材１７と電極部１３ａ，１３ｂとの接合には、電子ビーム溶接、パルス通電接合、熱圧着、冷間圧接、抵抗溶接、ハンダなどによるろう接など、種々の方法を適用可能であるが、接合状態や抵抗値等の特性の安定性から、パルス通電接合、熱圧着などを利用した拡散接合を用いることが好ましい。

図１（ｅ）はこれを裏返した図である。電極材１１の両電極部１３ａ，１３ｂを裏面側で連結する連結部１４ａ，１４ｂは、電極部１３ａ，１３ｂの表面からその厚み方向に離間した位置に配置され、この連結部１４ａ，１４ｂを切断して除去する。切断には、グラインダや、ニッパー等を使う。これにより、電極部１３ａ，１３ｂは電気的にも機械的にも分離され、電極材１１は独立した電極１１ａ，１１ｂとなる。

このシャント抵抗器では、上述のように、両電極部１３ａ，１３ｂ間を連結部により連結した状態で、抵抗合金板材１７の両端部を両電極部１３ａ，１３ｂの表面に圧接等により接合する。このため、接合時に電極間の距離がずれることがなく、プレス加工や、研削加工等の金属加工技術を用いて高い平行度および間隔の寸法精度を維持した状態でシャント抵抗器を製造できる。従って、抵抗合金板材１７の幅および厚さを精度よく加工しておくことで、抵抗器の抵抗値は抵抗体の電極間長さと幅と厚さで決まってくるので、高精度の抵抗値が得られる。これにより、例えば、目標抵抗値０．１ｍΩに対して、抵抗値調整をすることなく、特性のばらつきが殆ど無いシャント抵抗器を安定して生産することが可能となる。

なお、電極１１ａ，１１ｂをそれぞれ独立に抵抗合金板材１７の両端に接合する場合には、図２（ａ）に示すように、接合時のストレスにより接合位置にバラツキが生じ、シャント抵抗器の抵抗値精度が悪くなるという問題があるが、本発明の製造方法によれば、プレス加工や研削加工等の金属加工技術を用いて形成した連結部により係る問題が解決される。

また、特開２００６−８０１４６号公報では、電極１１ａ，１１ｂを１枚の電極材から形成する点で本発明と共通するが、１枚の電極材をプレス加工により折り曲げて形成することが開示されている（００１７欄）。折り曲げ加工の場合には、図２（ｂ）に示すように、必然的に電極１１ａ，１１ｂの対向部分で角部付近（図中Ｒで示す）の形状が不安定となり、抵抗合金板材１７と電極１１ａ，１１ｂとの接合面における固着が不安定となり、その結果、抵抗体の電極間長さＬが不安定となり、抵抗器抵抗値のバラツキの原因となると考えられる。また、電極同士が反って固定されてしまう等、形状が不安定になりやすい。

本発明の製造方法では、抵抗合金板材１７と電極１１ａ，１１ｂとの接合時に、電極１１ａ，１１ｂが折り曲げ加工された面と異なって平坦であり、電極部と一体構造の連結部により両電極部１３ａ，１３ｂ間の間隔が高精度に維持されるため、抵抗器抵抗値のバラツキが生ぜず、形状も安定し、上述の課題が解決される。

次に、第２実施形態について、図３Ａ乃至図３Ｅを参照して説明する。所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備する点は同じであるが、電極材の幅を抵抗合金板材の幅よりも広くし、連結部を抵抗合金板材の幅方向外側に離隔して配置する点で、第１実施形態と異なる。

まず、電極材１１の中央部に、図３Ａに示すように貫通孔Ｏをプレス加工や研削加工により形成する。これにより、電極材の両端に設けた一対の電極部１３ａ，１３ｂと、この電極部同士を連結する一対の連結部１４ａ，１４ｂを貫通孔Ｏの幅方向の両外側に形成する。貫通孔Ｏの幅Ｗは抵抗合金板材１７の幅Ｔよりも大きく、一対の連結部１４ａ，１４ｂが抵抗合金板材１７の幅方向の両外側に離間して位置する（図３Ｂ（ａ）参照）。

次に、抵抗合金板材１７の位置決め用の凹みをプレス加工や研削加工等により形成する。そして、図３Ｂに示すように、位置決め用凹みに嵌合するように抵抗合金板材１７を位置合わせして載置し、抵抗合金板材１７を電極部１３ａ，１３ｂの表面に接合する。

この状態で、電極材１１の中央部に貫通孔Ｏが形成され、貫通孔Ｏを跨ぐように抵抗合金板材１７の両端部が一対の電極部１３ａ，１３ｂに接合され、抵抗合金板材１７の幅方向両外側に空間的に離間して一対の電極部１３ａ，１３ｂを連結する連結部１４ａ，１４ｂが配置されている。そして、この連結部１４ａ，１４ｂを切断して除去することで、図３Ｃに示すように、抵抗合金板材の表面の両端に金属板材からなる電極材を配置したシャント抵抗器が形成される。

このシャント抵抗器においても、電極材１１の中央の貫通孔Ｏを高い寸法精度で形成することで、接合時に電極間の高い寸法精度を連結部により維持でき、第１実施形態と同様に抵抗器抵抗値のバラツキを低減することができる。

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、抵抗合金板材表面の対向する両端に金属板材からなる電極材を配設したシャント抵抗器の製造に好適に利用可能である。

Claims (5)

1. 所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備し、
   該電極材の両端に所定の厚みと幅を有する一対の電極部と、該電極部同士を連結する連結部を形成し、
   該連結部は前記電極部の幅よりも狭く、且つ、前記電極部の表面からその厚み方向に離間した位置に配置され、
   前記抵抗合金板材の両端部を、前記一対の電極部の表面に接合し、
   前記連結部を切断して除去する、シャント抵抗器の製造方法。
2. 前記電極材は複数の前記連結部を備える、請求項１に記載のシャント抵抗器の製造方法。
3. 前記連結部の裏面は前記一対の電極部のそれぞれの裏面と同一面をなしている、請求項１に記載のシャント抵抗器の製造方法。
4. 前記抵抗合金板材と前記電極材とは、圧接により接合される、請求項１に記載のシャント抵抗器の製造方法。
5. 所定の厚みと幅を有する抵抗合金板材と、所定の厚みと幅を有する金属板材からなる電極材を準備し、
   該電極材に貫通孔を形成して、一対の電極部とこの電極部の対向する端部を連結する一対の連結部を前記貫通孔の幅方向の両外側に形成し、
   前記貫通孔の幅は前記抵抗合金板材の幅よりも大きく、
   前記抵抗合金板材の両端部と前記一対の電極部とを接合し、
   前記連結部を切断して除去する、シャント抵抗器の製造方法。

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