シャント抵抗・電子ビーム溶接|銅・アルミ・ステンレス鋼・ニッケル・チタンなどの異種金属接合するクラッド材の専門技術商社【バイメタル・ジャパン株式会社】

バイメタル・ジャパン株式会社

SHUNT REGISTER

シャント抵抗器・電子ビーム溶接材

◆ シャント抵抗器とは

シャント抵抗器とは、回路の電流を検出するための抵抗器のことをさします。
シャント(Shunt)は「脇へそらす」「回避する」という意味があり、電気回路では「分流する」という意味を持ちます。
従来、「分流器」として電流の測定する範囲を拡大するために電流計と並列に接続する抵抗器のことを指していましたが、現在では回路電流を検出したり電源の電圧安定化を目的とした抵抗器のことも「シャント抵抗器」といわれるようになりました。

◆ 特長

■電子ビーム溶接技術で製造
■抵抗温度係数が小さい
■安定した電力定格
■低い電力消費
■長期にわたり特徴が安定

◆ 発熱の問題への提案

シャント抵抗器の発熱問題を解決する銅インレイ基板
発熱の問題への提案

◆ 電圧ドロップ検出ピンの新提案

電圧ドロップ検出ピンの新提案

電子ビーム溶接 高精度シャント抵抗器

電子ビーム溶接は、各種溶接方法の中で、溶接対象の金属材料への熱の影響を最も小さくできる溶接方法です。
溶接ビード幅も小さくする事が可能で、大電流アプリケーションで求められる低抵抗で精密な金属版抵抗器の製造に最適な溶接方法です。

◆ 使用実績1

ー シャント抵抗器の発熱問題を解決する銅インレイ基板 −
電子ビーム溶接技術と、抵抗の温度係数が極めて小さく銅に対する熱起電力が微少である特徴を持つ抵抗材であるマンガニンで製造されるシャント抵抗器は、その特性から、近年スマートメーター、ハイブリッド自動車、電気自動車のバッテリーマネージメントシステム(BMS)の電流検出抵抗器として注目されています。

電流検出の他の手法として従来からあるのが、ホール素子と呼ばれるデバイスを使用した方法です。
今までこのような大電流アプリケーションでは発熱の問題から抵抗器を使用した電流検出方法は敬遠されホール素子が広く採用されてきました。

近年、アナログ半導体各社からシャント抵抗の導入を阻んでいた色々な問題を解決するアナログ・フロントエンド回路が実現されており、シャント抵抗器の優位性*1が増しています。発熱への対処だけが残された課題と言っても過言ではありません。
抵抗器に限らず発熱の問題はシステムレベルで考慮すべき課題です。受動部品を含む多くの部品を搭載する基板のメーカーもその解決に向け取り組んでいます。

その代表例が、銅インレイ基板になります。銅インレイ基板を使用した排熱方法は図1のように、発熱部品の下部に銅インレイ(基板を貫通する銅柱)を形成し排熱効果を高めようとする方法です。

図1銅インレイ基板による排熱方法

さらに排熱効率を高める方法として銅アルミクラッド材をヒートシンクと基板間に用いる方法があります。アルミは熱を拡散する特徴は無く、大電流アプリケーションではより効率的な排熱方法が求められます。図2のように基板の銅インレイ部をブリッジ材を介しヒートシンクの銅面につなげ、銅の熱拡散の特徴を利用しヒートシンク全面から排熱することで、より効率の高い排熱が可能になります。

このように銅インレイ基板を使用し発熱の問題を解決することでシャント抵抗器の大電流アプリケーション分野での活用を推進することが可能です。

図3、銅アルミクラッド材を使用したヒートシンク全面からの効率的な排熱

図3銅インレイ基板

*1, シャント抵抗器とホール素子の電流検出手法の比較はこのサイトを参考にして下さい。
https://www.knick-international.com/en/blog/2019/shunt-resistor-versus-hall-effect-technology/

*2, 本文中のイラストと画像は大陽工業株式会社様ホームページより引用

◆ 使用実績2

ー 電圧ドロップ検出ピンの新提案 −

様々な顧客から求められているシャント抵抗器の様々な機能を組み込んだセンスピンのデザインをしました。
以下、図面と写真をご覧ください。
デザインは現在、特許申請中です。

技術的特徴は以下の通りです。

電圧ドロップ検出ピン

1. ピンのため2つの金属材料を電子ビーム溶接しました。
    穴に挿入されたピンの部分はC102銅です。これはシャント抵抗器の端子部と同じ材料であり、
    シャントキャビティに固定できる柔らかい材料です。
    より硬度が必要なピンの上部はC151硬質銅です。 この部分は錫メッキ可能です。

2. ピンの下部が長方形の打ち抜き穴に圧入されているため、位置とアライメントは
    非常に正確です。

3. ピンを合金の近くに配置することができ、それによって溶接/ろう付け/はんだ付けされた
    ピンと比較してTCRを改善できます。一般にプレスフィットピンの場合、接合部に0.1mΩの
    抵抗が発生します。

4. レーザー溶接にとって重要な平坦な領域は必要ありません。

5. ピンはキャビティまたはレーザースポット溶接で機械的に固定することができます。

6. 0.64mm x 0.64mmの角ピンは、標準のコネクタピンサイズです。
    他のピンサイズも開発可能です。

7. ピン立て以外にも検電線を直接超音波溶接で接続するなど、各種検電線の提案が可能です。

◆ 高精度シャント抵抗器・電子ビーム溶接

バイメタル・ジャパンでは、幅広いアプリケーションで電流センサーとして使用される高精度シャント抵抗器の設計・製造の受託サービスを行っています。

生産拠点の海外移転は、地政学的リスクを含みます。
設計・製造委託は、そのリスク回避の一つの方法です。

原価削減、抵抗器のラインアップ拡充といったニーズにお応えします。
また、出荷状態はリール・バルクによるパッキング・真空パック・レーザーマーカーなどご希望により対応可能です。
space

◆ 使用事例

幅広いアプリケーションで電流センサーとして使用される精密シャント抵抗器の受託設計製造サービスが可能です。
無停電電源装置/インバーター
電力変換装置
デジタル・マルチメーター
バッテリー管理システム(BMS)
太陽光蓄電コントローラ
パワーモジュール
電力メーター
通信向けDC電力メーター
AC/DC、DC/DC変換器
電動パワーステアリング
ECU

◆ よく使用される業種

産業用機械
機械要素・部品
民生用電気機器
産業用電気機器
電子部品・半導体
自動車・輸送機器
エネルギー
製造・加工受託

◆ 基本仕様

以下の仕様のシャント抵抗器(SMD)の製造、カスタマイズ品、任意の仕様の抵抗器、および抵抗材の受託開発が可能です。
カタログダウンロード2

◆ シャント抵抗器・電子ビーム溶接材 標準品リスト

SMDリスト拡大表示

シャント抵抗器を設計から製造までオーダーメイドでお受けいたします。
詳細なお問い合わせは、下記お問い合わせフォームまたはお電話にてお問い合わせください。

PageTop

バイメタル・ジャパン株式会社