JPS63253603A - 電気抵抗体およびその製造方法 - Google Patents

電気抵抗体およびその製造方法

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JPS63253603A
JPS63253603A JP63019702A JP1970288A JPS63253603A JP S63253603 A JPS63253603 A JP S63253603A JP 63019702 A JP63019702 A JP 63019702A JP 1970288 A JP1970288 A JP 1970288A JP S63253603 A JPS63253603 A JP S63253603A
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JP
Japan
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network
resistor
item
wires
electrically conductive
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JP63019702A
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パオロ ロディニ
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LEDA LOGARITHMIC ELECT DEVICES
REDA ROGARISUMITSUKU ELECTRICAL DEIBAISUIZU FOR AUTOM Srl
Original Assignee
LEDA LOGARITHMIC ELECT DEVICES
REDA ROGARISUMITSUKU ELECTRICAL DEIBAISUIZU FOR AUTOM Srl
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C10/00Adjustable resistors
    • H01C10/10Adjustable resistors adjustable by mechanical pressure or force
    • H01C10/106Adjustable resistors adjustable by mechanical pressure or force on resistive material dispersed in an elastic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C10/10Adjustable resistors adjustable by mechanical pressure or force
    • H01C10/12Adjustable resistors adjustable by mechanical pressure or force by changing surface pressure between resistive masses or resistive and conductive masses, e.g. pile type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T29/49002Electrical device making
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気回路内の電気的導電要素として使用するた
めに設計された電気抵抗体に関するものであり、該抵抗
体は広範囲から選択しうる与えられた抵抗率を示しかつ
、特別には壬の電気抵抗が抵抗体に与えられた圧力の関
数として変化しうる抵抗体に関するものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕配列
されている通常の導線(rheophores)或は抵
抗体により一般的に構成されている電気回路内において
使用される導電性要素はその要素の寸法及びそれが作ら
れている材料の電気的特性に基づく特定の抵抗を示す。
上記のいづれの導電性要素における電気的抵抗を変化さ
せるために、後者は通常抵抗体の一端部と抵抗体に沿っ
て移動するスライダーとの間で支えられる抵抗を示す与
えられた部分のみが使用される非常に長い抵抗体から構
成される装置から成る可変抵抗器を設けなければならな
い。
非常に複雑でありそれ散文高価なものとなるのに加えて
、上述したタイプの可変抵抗器における主な欠点は、抵
抗体に沿ってスライダーを動かすことが要求されること
である。
公知の抵抗体のあるタイプのものにおいては、抵抗は抵
抗体が設けられている部分の変形に続く抵抗体そのもの
の長さを変化することにより抵抗は変化される(電気的
ひずみゲージ)。この場合においては、然しなから得ら
れる抵抗の変化は有益な信号として得るために増幅され
なければならない。更にほこの種タイプの抵抗は非常に
低い電流しか供給されえないし、このことはこの種の抵
抗が電気回路における効果的な導電性要素として採用さ
れる多くの可能性を排斥していた。
本発明の目的は電気回路において効果的な導電要素とし
て使用されうる電気的抵抗体を提供するものであり、該
抵抗体は広範囲から選択されうる与えられた抵抗率を示
しかつ抵抗体に与えられる圧力の関数として簡単に変化
する抵抗率を有するものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明に関す
る抵抗体は少くとも1つの電気的導電性ワイヤーからな
るネットワークからなる構造体と該構造体を支えかつそ
の内部に該構造体を包含している柔軟性があり電気的な
絶縁性材料から形成されているマトリックスとから構成
されている事実により特徴づけられるものである。該構
造体において該ネットワーク中のワイヤーの多数の表面
部分は小さな間隙により分離されている。
本発明の他の目的は上記特性を実現する電気的抵抗体を
製造する方法を提供することにある。
該工程は、電気的導電性を有するワイヤーによる少くと
も1つのネットワークからなる構造体と該構造体におけ
る該ネットワークのワイヤー間に配置された固定と柔軟
性の両者の状態をとるように設計された液状材料、とか
ら構成される組織体を形成すること、及び続いて該材料
を該構造体を支持するために固定化され柔軟性のあるマ
トリックスを形成するような方法により固定化すること
から構成されるという事実により特徴づけられるもので
ある。
より明確に説明するために、本発明における電気的抵抗
体の構造的特徴と利益について更にそれを製造するため
の工程における多くの段階について以下に図面を参照し
ながらより詳細に説明する。
本発明に係る電気的抵抗体はいかなるタイプの電気回路
の導電性要素として採用することが出来る。
いかなるタイプの導’!ft’A (r h e o 
p h o r e )のように与えられた抵抗率を表
わすけれども、抵抗率は非常に広い範囲から選択される
ことができ、又電気回路部品或は装置を提供するために
要求されるような高密度電流の供給を可能とする効率的
な専電体を製造するために十分に低くさえあってもよい
この点に関しては後で実施例3における抵抗体に関する
電気特性を参照しながらより詳細に説明する。
本発明における抵抗体の構造は数百倍に拡大された抵抗
体の一部断面を示す第1図及び第2図に示すようなもの
である。
本発明に係る抵抗体は本質的には電気的導電性を有する
ワイヤーからなる多数のネットワーク1から構成されて
いる構造体と該構造体を支持しかつ柔軟で電気的に絶縁
性材料で形成された7トリツクス2とから構成されてい
る。
該構成要素であるネットワーク1が該マトリックスの内
部に該ネットワークにおけるワイヤーの多数の表面部分
の間に小さな間隙3(第2図参照)が形成されるような
方法で埋められている。
各ネットワーク1におけるワイヤーはいかなる方法で配
列されていてもよい。例えば、該ネットワークは経ワイ
ヤー4からなる第1の組と第2図に示すように経ワイヤ
ーの間に織り込まれた緯ワイヤー5からなる第2の組と
を提供してもよい。
経及び緯ワイヤーの各軸間に形成される角度はいかなる
ものであってもよい。又、選択的に該各ネットワークの
それぞれは例えば2組のワイヤーを使う代りにIMiの
ワイヤーを使用するというように全く異なった構造に形
成されたものであってもよい。
ネットワークlのワイヤーは便宜的にスチール、或は適
当な合金のような電気的導電性材料から形成されるもの
である。
又場合によっては該ワイヤーは電気導電性材料で被覆さ
れた非導電性も含むあらゆる材料の芯部を有するもので
あってもよい。
マトリックス2は該抵抗体に圧力がかかった時にたわみ
該圧力がなくなった時に元の形にもどるに十分な柔軟性
を有するいかなるタイプの電気絶縁体材料から構成され
たものであってもよい。更に、マトリックスに使用され
る材料はそれが該ネットワーク構造体に注入されるに十
分な液体状にある第1の状態と又固型でかつ柔軟性の両
方の状態を示す第2の状態とをとることが出来なければ
ならない。
マトリックス2は便宜的には合成樹脂から作られてもよ
いが好ましくは、上記した全ての特性を示す熱可塑性合
成樹脂から作られるものであり又それ故上述したタイプ
のネットワーク構造体に注入するために適したものと云
える。
製造された抵抗体のサイズに基づく各ワイヤー4及び5
のサイズは重要な要素ではないが、好ましくは該ワイヤ
ーは数百骨の1ミリメーターの直径を示すものである。
第1図及び第2図に説明され図解されている構造により
本発明に係る抵抗体は従って該構造体を形成するネット
ワークのワイヤー間において非常に多数の接触点を提供
している。かかる接触点は同一のネットワークの経ワイ
ヤー4と緯ワイヤー5との間及び隣接するネットワーク
間におけるワイヤー間の両方に存在している。該接触点
の数は明らかに選択された構造体要素のネットワークの
タイプ及び後述するように抵抗体を製造するために採用
される方法とに依存している。
然しなから同一ネットワーク内或は隣接ネットワーク間
のワイヤーはマトリックス2が形成されている材料から
成る薄い層或は間隙3 (ギャップ)により分離されて
いる。それ故、電気的導電体は各々が多数のネットワー
ク内のワイヤー間における多数の接触点を形成している
チェインから成り又各々が電気的に抵抗体の端部表面6
及び7と直接接続している構造の内部において定義され
ることになる。この種の接続チェインは点線CIにより
示されている。選択的には、抵抗体の内部において、点
線C2で示されるようにネットワークは一部では接触し
一部ではもっばら間隙3により分離されている如きチェ
インが形成されてもよい。
このようなチェインはマトリックス2の材料をたわませ
それにより該間隙をブリッジさせワイヤーを直接接触状
態にブリッジさせるために抵抗体の表面6及び7に十分
な圧力がかけられた時チェインC1と同じように電気的
に導電性となるものであってもよい。
第1図及び第2図におけるネットワーク1は本質的には
単一の構造で形成されるけれども、ワイヤー間における
接触点に関連して既に述べられているようなものもいか
なる形や寸法のネットワークを用いて形成されたいかな
るタイプのランダムなネットワーク構造体にも又適用さ
れる。
電気回路に組み込まれた時の本発明に係る抵抗体の性能
は次の通りである。
もし抵抗体上に何の外部圧力が加わらず又端部表面6及
び7が適切な導電体を経由して電気的に接続されている
ならば、電流はいかなるタイプの導線(rheopho
re)と同じように該抵抗体を通して供給される。該抵
抗体を通して供給される電流密度は非常に高いものであ
り、それはしばしば数A/ ct&の領域にあることが
見出された。
そのように形成された抵抗体の総抵抗は一定であり、又
専ら抵抗体の構造特には構造体要素ネットワークにおけ
るワイヤー間の接触点の数と長さに依存することが判明
した。
後述する製法にもとづく上述のパラメーターを適当に選
択することにより、ネットワークが配置されている平面
に直角な方向に測定した予め設定され抵抗をもつ抵抗体
が製造されうる。表面6及び7に直角に圧力が加えられ
た時、該表面に対し直角に測定した電気抵抗は加えられ
た圧力の量に正比例して減少される。第3図から第5図
は実施例の形による4種の抵抗−圧力グラフ及び後述さ
れる特性に関する三種の異ったタイプの抵抗体に関して
示している。これ等の図に示されているように、圧力の
関数としての抵抗の降下は曲線(第3図及び第4図)に
より代表される漸減工程或は実質的直線(第5図)であ
る。人手により加えられると思われるような非常に軽い
圧力においてさえも抵抗における顕著な降下が発生する
ことが判る。
もし本発明に従って抵抗に加えられた圧力が一定である
ならば(或は零加圧でもよい)、抵抗体の電気的性能は
オーム及びジュールの法則に従うこ止が判明している。
応用の目的のためには、抵抗体内部で発生した熱(ジュ
ール効果)が構造体に損傷を与えないようにすることは
特に重要である。本発明に係る抵抗体が周辺温度20℃
における通常の熱交換条件下において平均最高温度50
’Cに耐えうると仮定するともし外部圧力が加えられな
いとすればこの抵抗体を通して供給しうる電流密度は0
.3A/cn(実施例1)から3A/cJ(実施例3)
の範囲である。
外部圧力が存在している時には、本発明に係る電気抵抗
体の上記好ましい性能は多分C1及びC2の如き接触チ
ェインの電気的導電率に起因して改善される。事実、圧
力が増加すれば、構造的接触チェイン(C+ のような
)の導電率は1つのワイヤーを他のワイヤーに対して押
出す圧力とワイヤー間の接触面積の増加の双方により電
気的接触が改善される故に増加する。
これに加えてC2のような隣接するワイヤーが間隙3に
より分離されているような接触チェインは又外部圧力が
そうでなければ非導電性である隣接する一対のワイヤー
間の間隙をブリッジするために与えられた時に導電性と
なる。
接触チェインの総合的電気導電率はマトリックス2が柔
軟性材料により形成されていることから圧力の増加に従
って次第に増加する。
その結果として間隙3により分離されていた隣接のワイ
ヤーは次第に接近せしめられそして既に互に接触してい
るワイヤーの接触面積はマトリックス材料の変形が増す
につれて次第に増加する。
各特定の外部圧力は明らかに与えられた抵抗体の構造に
及びそれに与えられた総合導電容量とに関連せしめられ
るものである。
外部圧力がなくなると、抵抗体はもとの変形されていな
い形状にもどり又それ故初期の抵抗比率に戻る。
本発明における抵抗体の電気的性能を説明するため、異
る外部圧力が与えられた場合における異なる構造的パラ
メーターを特徴とする3種類の抵抗体について実施例の
形で以下に説明する。
〔実施例〕
実施例1 25のステンレススチール製ネットワークが順次重ねら
れている点に特徴がある1411の直径をもつ円筒状抵
抗体が準備された。各ネットワークは0.03■1の直
径をもつワイヤーと約14ワイヤー/ isの密度で総
数が約196メツシユ/鰭2を示していた。
マトリックスとして採用された材料はシリコーン樹脂で
あった。こうして作られた抵抗体は第6図のIOで表示
されているように電気回路に接続された。
該回路は安定電圧源11 (このケースでは出力電圧は
1.2V)、4.2オームの負荷抵抗12、及びディジ
タル電圧計13からなり第6図に示す如く接続された。
抵抗10は0.032N / rm”から0.98N/
mu”の範囲の圧力を受けた。
抵抗は電圧計13を使用して抵抗12の端子における電
圧差を測定することにより測定され又第3図に示す如く
圧力との関連で示した。
実施例2 抵抗体は前述の実施例1と同様に準備されたが、ネット
ワーク構造1に与えられる圧力は実施例1のように0.
65N/ms”から1.3ON/++n”に増加された
。抵抗は第4図に示される抵抗−圧力グラフを得るため
実施例1と同じ方法で測定された。
実施例3 0.03mmのワイヤーからなるステンレススチール製
ネットワーク20を重ね合せて16mmの直径をもつ円
筒状の抵抗体が準備された。各ネットワークは14ワイ
ヤ一/1mで総合的に約196メツシユ/璽12を示し
てし)た。
マトリックス2はエポキシ樹脂(VB −5T29)で
形成され又ネットワーク構造は2.4N/龍”の圧力を
受けた。抵抗は第5図に示す抵抗−圧力グラフを得るた
め前述実施例と同様に測定された。
抵抗体材料の特別な抵抗は3.2オーム・センナメート
ル(Ohm−Cm)でありそれは抵抗が導電体として検
討されうるのに十分な程低いものであった。
20℃の雰囲気において通常の熱交換により熱力q自費
され又抵抗体が耐えうる温度が50°Cであると仮定す
ると、この抵抗体を通して供給しうる電流の密度は約3
 A / crAである。
本発明に係る抵抗体は次の方法で製造されてもよい。
第一ステップは電気的導電性ワイヤーからなる一個或は
それ以上の′ネットワークからなる構造体と該ワイヤー
の間に配置される液体材料とから構成される組織体を形
成することにある。
該液体材料は固型化状でかつ柔軟性の双方の状態をとり
うる材料から選択されなければならない。
該方法は次で該液体材料を該ネットワーク構造体のだめ
に固型状で柔軟性のある支持マトリックスを形成するよ
う固型化する工程を含んでいる。該液状材料はその粒度
が500から10,000センチポイズのものであって
、単に冷却する方法或は架橋する方法のいづれによって
も固型化されてよく、又便宜的には特には熱可塑性樹脂
である合成樹脂を含んだものであってもよい。
この初期原料が固型化される期間、該組織体は構造的ネ
ットワークが配列される平面と直角の方向の与えられた
圧力をうける。該構造的ネットワークのワイヤー間に初
期状態の液状材料を配置するために、各ネットワークは
別々に該材料に浸漬されその後膣システムを形成するよ
う互に重ね合される。
選択的な方法としては、後述するように多数のつぎつぎ
に重ねられているネットワークから構成された構造体に
該材料を直接注入することが好ましい。
該方法は便宜的には次の4つの段階から構成されている
第1段階では構造体20 (第7図)が次々に重ねられ
ている電気的導電性ワイヤーからなるネットワーク21
をパックすることにより形成される。
第2段階では該構造体20は例えば押圧要素22からな
る手段による等あらゆる適切な方法により隣接している
ワイヤーネットワークが実質的に互に接触するに十分な
与えられた圧力を受ける。
第3段階では例えば液体材料23を押圧要素22におけ
るホール25を経て構造体20と連絡しているタンク2
4の内部に入れそして該材料23を適切なピストン26
の作用に曝すことによって液体材料が該構造体20に注
入される。
材料23の供給圧力は該材料が該ワイヤーの間の間隙に
実質的に満されるよう構造体20におけるネットワーク
のワイヤー間に注入されることを確実にするように選定
される。
第4段階では構造体20の内部にある液体材料が固型化
されそれにより該構造体のための支持マトリックスが形
成される。この段階は第9図に示されるように、構造体
20に第2段階において構造体20の中のネットワーク
が圧縮されたと同じ圧力が便宜的に与えられるように構
成されている。
既に述べたように、構造体20に含浸されている液状材
料は単に冷却することにより固型化されてもよい。この
段階の間、材料の構造上の変化が例えば材料の硬化の結
果により観察されるかも知れない。
得られた製品は標準的な機械的手法を用いて要求される
電気的抵抗体を作るためにあらゆる形状或は寸法に切断
してもよい。
上述した工程は明らかに単に一個のネットワークから構
成されているネットワーク構造体を有する抵抗体の製造
にも適用される。
当業者にとって、電気抵抗体及び上述しここに説明した
関連する製造方法のいづれに対しても本発明の範囲から
逸脱することなしに変形態様が作られることは明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明における抵抗体の一部につい
て2種の構造体の断面を異なる倍率で示したものである
。第3図乃至第5図は本発明における電気的抵抗体の変
化を抵抗体に対する圧力の関数として示したものである
。第6図は第3図乃至第5図に示した結果を得るための
試験回路配置についての概略ダイアグラムを示す。第7
図乃至第9図は本発明における電気抵抗体を製造するた
めの基本工程に関する概略ダイアグラムを示す。 l・・・ネットワーク、    2・・・マトリックス
、3・・・間隙(ギャップ)、  4・・・経ワイヤー
、5・・・緯ワイヤー、 6.7・・・抵抗体端部表面、 C+、Cz・・・チェイン、  10・・・抵抗体、1
1・・・定電圧源、    12・・・負荷抵抗、13
・・・電圧計、      20・・・構造体、21・
・・ネットワーク、  22・・・押圧体、23・・・
液体材料、     24・・・タンク、25・・・孔
、        26・・・ピストン。 以−1偽ミ臼

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電気的導電性ワイヤーからなる少くとも、1個のネ
    ットワーク、で構成されている構造体と該構造体を支持
    しかつ柔軟で電気的絶縁性のある材料からなりその中に
    該構造体を埋没せしめたマトリックスとから形成されて
    おり、ネットワーク中のワイヤーの多くの表面部分が小
    さな間隙により分離されていることを特徴とする電気回
    路において電気的導電要素として使用しうる電気抵抗体
  2. 2.該構造体が多数の電気的導電性ワイヤーから構成さ
    れたネットワークから構成されておりかつ該ネットワー
    クは互に重ね合せ状に配置されていることを特徴とする
    第1項記載の抵抗体。
  3. 3.電気的導電性ワイヤーからなる該ネットワークにお
    けるワイヤーは電気導電性材料から構成されていること
    を特徴とする第1項又は第2項記載の抵抗体。
  4. 4.電気的導電性ワイヤーからなる該ネットワークにお
    けるワイヤーが電気的導電性材料からなる被覆を有して
    いることを特徴とする第1項又は第2項記載の抵抗体。
  5. 5.該マトリックスは多数の重ね合されたワイヤーネッ
    トワークから構成されている構造体に注入されそれによ
    り該ネットワークがその中に埋没している支持マトリッ
    クスを作るに十分な程度の液状である第1の状態と、固
    型で柔軟性を示す第2の状態との両方をとりうるもので
    あることを特徴とする第1項、第2項、第3項又は第4
    項記載の抵抗体。
  6. 6.該液状材料の粘度は液状において500から100
    00センチポイズであることを特徴とする第5項記載の
    抵抗体。
  7. 7.支持マトリックスに使用される柔軟性で電気的絶縁
    性の材料は合成樹脂であることを特徴とする第1項、第
    2項、第3項、第4項、第5項又は、第6項記載の抵抗
    体。
  8. 8.支持マトリックスに使用される柔軟性で電気的絶縁
    性の材料は熱可塑性樹脂であることを特徴とする第7項
    記載の抵抗体。
  9. 9.電気的導電性を有するワイヤーによる少くとも1つ
    のネットワークからなる構造体と該構造体における該ネ
    ットワークのワイヤー間に配置された固定と柔軟性の両
    者の状態をとるように設計された液状材料、とから構成
    される組織体を形成すること、及び続いて該材料を該構
    造体を支持するために固定化され柔軟性のあるマトリッ
    クスを形成するような方法により固定化することから構
    成されることを特徴とする電気的導電性要素として使用
    される電気抵抗体の製造方法。
  10. 10.該材料の固型化される期間中、該組織体は該構造
    体ネットワークが配置される平面に対し直角な与えられ
    た圧力を受けることを特徴とする第9項記載の抵抗体の
    製造方法。
  11. 11.該液体材料は冷却手段により固型化されることを
    特徴とする第9項又は第10項記載の製造方法。
  12. 12.該液体材料が架橋手段により固型化されることを
    特徴とする第9項又は第10項記載の製造方法。
  13. 13.少くとも、電気的導電性ワイヤーからなる少くと
    も1つのネットワークから構成されている構造体を形成
    する第1段階、該構造体が与えられた圧力を受ける第2
    段階、該構造体に該液体材料が注入されそれにより該液
    体材料が該構造体ネットワークのワイヤー間に浸透する
    ようにする第3段階及び該構造体のための支持マトリッ
    クスを形成するため該材料が固型化され又その間該ネッ
    トワーク構造体に与えられた圧力がかけられる第4段階
    とから構成されていることを特徴とする第9項、第10
    項、第11項及び第12項記載の製造方法。
JP63019702A 1987-02-05 1988-02-01 電気抵抗体およびその製造方法 Pending JPS63253603A (ja)

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