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技術 雑音防止抵抗器およびその製造方法

出願人 KOA株式会社
発明者 内盛瑞記宮坂仁男
出願日 2019年10月31日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-198328
公開日 2021年5月6日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-072371
状態 未査定
技術分野 その他の抵抗器 抵抗器の製造装置と方法 巻線・グリッド抵抗器
主要キーワード 抵抗線材 LCR共振回路 雑音防止フィルタ 長尺状態 有底筒型 簡易等価回路 抵抗電線 雑音抑制効果
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

単一の雑音防止抵抗器において長さ寸法等を維持したまま雑音抑制効果を向上させる。

解決手段

雑音防止抵抗器10において、抵抗素子2の外周表面であって共振回路共振周波数が異なるような位置に、抵抗素子2の軸回りに途切れることなく外周表面の一部を覆う電磁シールド部材8aを配置する。これにより、電磁シールド部材8aが抵抗器の共振回路を磁気的に分離する。その結果、抵抗器一素子の中に複数の共振等価回路を持ち、抵抗器の共振ピークが幅を持つことにより、従来よりも広い帯域においてノイズを抑制できる。

概要

背景

ガソリンエンジン車エンジン点火装置は、点火プラグスパークプラグ)に高圧電流を流して放電させ、シリンダー内のガソリンと空気の圧縮混合気体に火花を飛ばして着火している。放電により火花を飛ばすには、点火プラグに10kV以上の電圧印加する必要がある。そのため、ガソリンエンジン車はバッテリー電圧を昇圧するイグニッションコイルを備えている。

イグニッションコイルは、コイル本体部、筒状の絶縁ケース等で構成され、コイル本体部は絶縁ケース内に収納された1次コイル、2次コイル、これらのコイルが巻きつけられたコア鉄心)、点火制御を行うICチップ等からなる。筒状の絶縁ケースには、スパークプラグに接続されたスプリング(スパークプラグ側の接続端子)が収納されている。コイル本体部内樹脂充填して封止される。

エンジン点火装置は、エンジン点火時に発生する高周波雑音ノイズ)を抑制するため、例えばコイル本体部とスプリングとの間のタワー部内に雑音防止抵抗器(雑音防止フィルタとも言う)が配置され、その雑音防止抵抗器を介してコイル本体部とスパークプラグとが電気的に接続されている。

このような雑音防止抵抗器として、例えば特許文献1に記載の高圧電線装置は、点火プラグ接続端子と高圧ケーブル出力側端末との間に、シリコーンゴム等にフェライト粉末を混合して円柱状に押出成形した磁性体粉末含有樹脂コアに金属抵抗電線を捲回してなる抵抗器集中抵抗器)を組み込んで、高周波雑音の放射を抑制する技術を開示している。

概要

単一の雑音防止抵抗器において長さ寸法等を維持したまま雑音抑制効果を向上させる。雑音防止抵抗器10において、抵抗素子2の外周表面であって共振回路共振周波数が異なるような位置に、抵抗素子2の軸回りに途切れることなく外周表面の一部を覆う電磁シールド部材8aを配置する。これにより、電磁シールド部材8aが抵抗器の共振回路を磁気的に分離する。その結果、抵抗器一素子の中に複数の共振等価回路を持ち、抵抗器の共振ピークが幅を持つことにより、従来よりも広い帯域においてノイズを抑制できる。

目的

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

絶縁性芯材と、その芯材の外周面抵抗線巻回し抵抗素子とを有し、前記抵抗素子の両端に一対のキャップ端子を装着した雑音防止抵抗器であって、前記抵抗素子の外周表面の一部で、かつ前記一対のキャップ端子より離間した所定位置に、該抵抗素子の軸回り周回する電磁シールド部材を形成したことを特徴とする雑音防止抵抗器。

請求項2

前記所定位置は前記抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置であることを特徴とする請求項1に記載の雑音防止抵抗器。

請求項3

前記所定位置に形成した単一の前記電磁シールド部材を境界にして共振周波数の異なる2つの共振等価回路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の雑音防止抵抗器。

請求項4

前記所定位置は、前記2つの共振等価回路の一方の共振等価回路のインダクタンス成分と他方の共振等価回路のインダクタンス成分との結合係数を減少させる位置であることを特徴とする請求項3に記載の雑音防止抵抗器。

請求項5

前記所定位置を複数設け、該複数の位置それぞれに形成した前記電磁シールド部材各々を境界にして共振周波数の異なる複数の共振等価回路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の雑音防止抵抗器。

請求項6

前記電磁シールド部材は、前記複数の共振等価回路のうち隣接する共振等価回路のインダクタンス成分同士の結合係数を減少させる位置に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の雑音防止抵抗器。

請求項7

前記共振等価回路は、前記電磁シールド部材を境界にして磁気的に分離された前記抵抗素子の抵抗成分とインダクタンス成分と容量成分によって形成されるLCR共振回路であることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。

請求項8

前記電磁シールド部材は円環状の金属からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。

請求項9

前記電磁シールド部材は樹脂層の表面に形成した金属膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。

請求項10

前記電磁シールド部材と前記抵抗線は電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の雑音防止抵抗器。

請求項11

繊維状の絶縁物結束して長尺の芯材を成形する工程と、前記芯材の外周面に抵抗線を巻回する工程と、前記抵抗線が巻回された芯材を所定寸法に切断して抵抗素子を形成する工程と、前記抵抗素子の外周表面の一部を該抵抗素子の軸回りに周回する電磁シールド部材を形成する工程と、前記抵抗素子の軸方向両端部に一対のキャップ端子を装着する工程と、を備え、前記一対のキャップ端子より離間した所定位置に前記電磁シールド部材を形成することを特徴とする雑音防止抵抗器の製造方法。

請求項12

前記抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置に前記電磁シールド部材を少なくとも1つ形成することを特徴とする請求項11に記載の雑音防止抵抗器の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、例えばエンジン等の内燃機関イグニッションコイル実装される雑音防止抵抗器およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

ガソリンエンジン車エンジン点火装置は、点火プラグスパークプラグ)に高圧電流を流して放電させ、シリンダー内のガソリンと空気の圧縮混合気体に火花を飛ばして着火している。放電により火花を飛ばすには、点火プラグに10kV以上の電圧印加する必要がある。そのため、ガソリンエンジン車はバッテリー電圧を昇圧するイグニッションコイルを備えている。

0003

イグニッションコイルは、コイル本体部、筒状の絶縁ケース等で構成され、コイル本体部は絶縁ケース内に収納された1次コイル、2次コイル、これらのコイルが巻きつけられたコア鉄心)、点火制御を行うICチップ等からなる。筒状の絶縁ケースには、スパークプラグに接続されたスプリング(スパークプラグ側の接続端子)が収納されている。コイル本体部内樹脂充填して封止される。

0004

エンジン点火装置は、エンジン点火時に発生する高周波雑音ノイズ)を抑制するため、例えばコイル本体部とスプリングとの間のタワー部内に雑音防止抵抗器(雑音防止フィルタとも言う)が配置され、その雑音防止抵抗器を介してコイル本体部とスパークプラグとが電気的に接続されている。

0005

このような雑音防止抵抗器として、例えば特許文献1に記載の高圧電線装置は、点火プラグ接続端子と高圧ケーブル出力側端末との間に、シリコーンゴム等にフェライト粉末を混合して円柱状に押出成形した磁性体粉末含有樹脂コアに金属抵抗電線を捲回してなる抵抗器集中抵抗器)を組み込んで、高周波雑音の放射を抑制する技術を開示している。

先行技術

0006

特開平5−74629号公報

発明が解決しようとする課題

0007

従来の雑音防止抵抗器は、使用する抵抗電線抵抗線)の抵抗値インダクタンス値に依拠した特性によりノイズを抑制しており、抵抗素子を含む抵抗器本体の軸方向の長さ寸法を長くする、芯材、抵抗線の径を変える等により、ノイズ抑制効果を向上させることは可能である。

0008

しかしながら、エンジン点火装置において雑音防止抵抗器の搭載スペースは限られており、長さ寸法等を変えた雑音防止抵抗器を搭載するには、エンジン点火装置の実装構造の変更を伴うことになる。したがって、雑音防止抵抗器の外形サイズを維持したままノイズ抑制効果を高めることは困難であるという問題がある。

0009

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単一の雑音防止抵抗器において軸方向の長さ等を変更せずに雑音抑制効果を向上させることである。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明は、絶縁性の芯材と、その芯材の外周面に抵抗線を巻回した抵抗素子とを有し、前記抵抗素子の両端に一対のキャップ端子を装着した雑音防止抵抗器であって、前記抵抗素子の外周表面の一部で、かつ前記一対のキャップ端子より離間した所定位置に、該抵抗素子の軸回り周回する電磁シールド部材を形成したことを特徴とする。

0011

例えば前記所定位置は、前記抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置であることを特徴とする。例えば、前記所定位置に形成した単一の前記電磁シールド部材を境界にして共振周波数の異なる2つの共振等価回路を形成したことを特徴とする。例えば前記所定位置は、前記2つの共振等価回路の一方の共振等価回路のインダクタンス成分と他方の共振等価回路のインダクタンス成分との結合係数を減少させる位置であることを特徴とする。例えば前記所定位置を複数設け、該複数の位置それぞれに形成した前記電磁シールド部材各々を境界にして共振周波数の異なる複数の共振等価回路を形成したことを特徴とする。また、例えば、前記電磁シールド部材は、前記複数の共振等価回路のうち隣接する共振等価回路のインダクタンス成分同士の結合係数を減少させる位置に形成されていることを特徴とする。例えば前記共振等価回路は、前記電磁シールド部材を境界にして磁気的に分離された前記抵抗素子の抵抗成分とインダクタンス成分と容量成分によって形成されるLCR共振回路であることを特徴とする。例えば前記電磁シールド部材は円環状の金属からなることを特徴とする。例えば前記電磁シールド部材は耐熱樹脂層の表面に形成した金属膜であることを特徴とする。さらには、例えば、前記電磁シールド部材と前記抵抗線は電気的に絶縁されていることを特徴とする。

0012

また、本発明の雑音防止抵抗器の製造方法は、繊維状の絶縁物結束して長尺の芯材を成形する工程と、前記芯材の外周面に抵抗線を巻回する工程と、前記抵抗線が巻回された芯材を所定寸法に切断して抵抗素子を形成する工程と、前記抵抗素子の外周表面の一部を該抵抗素子の軸回りに周回する電磁シールド部材を形成する工程と、前記抵抗素子の軸方向両端部に一対のキャップ端子を装着する工程とを備え、前記一対のキャップ端子より離間した所定位置に前記電磁シールド部材を装着することを特徴とする。

0013

例えば、前記キャップ端子の装着工程の後に前記電磁シールド部材の形成工程を実施することを特徴とする。例えば、前記抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置に前記電磁シールド部材を少なくとも1つ形成することを特徴とする。また、例えば、前記抵抗素子の軸方向の複数個所それぞれに前記電磁シールド部材を形成することを特徴とする。

発明の効果

0014

本発明によれば、抵抗素子の外周表面の一部を軸回りに環状に覆う電磁シールド部材を形成して、単一の雑音防止抵抗器に共振周波数の異なる複数の共振回路を形成することで、広帯域において雑音抑制が可能となる。

図面の簡単な説明

0015

図1(a)は、本発明の実施形態に係る雑音防止抵抗器の外観斜視図、図1(b)は、図1(a)のX−X´矢視線に沿って抵抗器を切断した縦断面図である。
図2(a)は、電磁シールド部材をカシメ加工により抵抗素子に固定した雑音防止抵抗器の外観斜視図、図2(b)は、図2(a)のY−Y´矢視線に沿って抵抗器を切断した縦断面図である。
電磁シールド部材をカシメ加工により固定した他の例に係る雑音防止抵抗器の外観斜視図である。
電磁シールド部材をカシメ加工により固定した、さらなる他の例に係る雑音防止抵抗器の外観斜視図である。
電磁シールド部材による共振回路の分離メカニズムを説明するための模式図である。
電磁シールド部材を設けた抵抗器の簡易等価回路の一例を示す図である。
雑音防止抵抗器の電気的特性を示す結果を表したグラフイメージ)である。
電磁シールド部材を設けた抵抗器の簡易等価回路の他の例を示す図である。
実施形態に係る雑音防止抵抗器の製造工程の一例を時系列で示すフローチャートである。
電磁シールド部材の構造に関する他の例を示す図である。
電磁シールド部材の形状に関する他の例を示す図である。
抵抗素子への電磁シールド部材の形成態様に関する他の例を示す図である。
図13(a)は、変形例5に係る雑音防止抵抗器の外観斜視図であり、図13(b)は、図13(a)のZ−Z´矢視線に沿って抵抗器を軸方向に切断したときの縦断面図である。

実施例

0016

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1(a)は、本実施形態に係る雑音防止抵抗器(以下、単に抵抗器ともいう)10の外観斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のX−X´矢視線に沿って抵抗器を軸方向に切断したときの縦断面図である。

0017

本実施形態に係る抵抗器10は、例えば、エンジン点火装置に搭載され、エンジン点火時に発生するイグニッションノイズ等の放射ノイズを効果的に抑制するノイズフィルタとして機能する雑音防止抵抗器である。

0018

抵抗器10は、芯材5と、芯材5の外周表面に抵抗線7を巻き付けた抵抗素子(抵抗体)2と、抵抗素子2の両端部に装着され、抵抗線7と電気的に接続されたキャップ端子3a,3bと、抵抗素子2の外周表面の一部を軸回りに周回し、キャップ端子に接触しない位置に形成した電磁シールド部材(リング状部材ともいう)8aとを備える。

0019

芯材5は、ガラスフェライト、樹脂等からなる繊維状の絶縁物を多数、結束し、エポキシ樹脂シリコーン樹脂等により固着した棒状(円柱状)の部材である。ガラス繊維の場合、その繊維径が数μm〜数十μmであるため、複数本合わせた束を切断前の長尺状態で搬送すると、芯材の形状を維持できずに湾曲する。そのため、上記のように芯材にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を含浸させて加温硬化し、形状を維持する。

0020

なお、芯材5としてガラス繊維束を採用した場合、コスト・高耐熱性の点で優れるが、これに限定されず、例えば繊維状の絶縁物でなくてもよく、ガラス、フェライト、樹脂、セラミック等を円柱形状に成形した部材を使用してもよい。

0021

抵抗線7は、例えば、ニッケル・鉄(Ni−Fe)線、ニッケル(Ni)線、銅・ニッケル(CN)線、ニッケル・クロム(Ni−Cr)線等の金属線を、抵抗器の抵抗値に応じて選択する。抵抗線7の線径は、数十μm程度(例えば、30〜60μm)で、狭ピッチで連続的に芯材5の外周に巻き付ける。

0022

抵抗線7は、金属線をそのまま使用してもよいし、金属線の表面に樹脂被覆を施した被覆導線を用いてもよい。

0023

抵抗素子2の外周表面には、樹脂による絶縁被覆樹脂コーティングともいう)6が形成されている。ここでは、抵抗線7を巻き付けた芯材5の外周表面にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を塗布コーティングする。絶縁被覆6には、抵抗線の巻き戻りや、抵抗線間のショートを防止する役割がある。

0024

絶縁被覆6としての樹脂コーティングは、上記のように抵抗線7を固定する役割を有するが、その厚みにばらつきがあると、抵抗素子2の外周表面の端部にキャップ端子3a,3bを圧入する際、キャップ端子の開口部4a,4bにより絶縁被覆6が削られることも想定される。そこで、絶縁被覆6は、例えば抵抗線7が隠れる程度の厚みとする。

0025

キャップ端子3a,3bは、例えば、鉄、ステンレス等の導電性を有する金属からなり、その表面に銅、ニッケル等のめっきが施されている。これにより、キャップ端子3a,3bは抵抗線7と接触して電気的な接続が確保される。

0026

キャップ端子3a,3bは、開口部4a,4bを有するとともに全体が有底筒型に形成されている。キャップ端子3a,3bは、例えば、金属製の板材パンチにより変形させて製造する。

0027

キャップ端子3a,3bは、開口部4a,4bを抵抗素子2の軸方向端部に対向させた状態で、キャップ端子3a,3bを軸方向に機械的に押し込み(圧入し)固定する。キャップ端子3a,3bと抵抗素子2(抵抗線7)の導通を確実にするため、さらには、キャップ端子3a,3bの抜けを防止するために、その外表面側部にカシメ加工を施してもよい。

0028

電磁シールド部材8aは、導電性があり抵抗率の低い、例えば、銀、銅、アルミニウム、鉄等からなるリング状部材である。電磁シールド部材8aは、図1(a)に示すように、芯材5に抵抗線7を巻き付けた抵抗素子2の外周表面の一部を、その軸回りに途切れることなく環状に覆っている。電磁シールド部材8aは、落下、位置ずれ等を防止するため耐熱性樹脂接着剤等により抵抗素子2に固着する。

0029

抵抗線7と電磁シールド部材8aは、電磁シールド部材8aによる抵抗値の変化(低抵抗化)や抵抗線7と電磁シールド8aとの間におけるアーク放電を回避するため、電気的に十分に絶縁されていることが望ましい。例えば、抵抗線7と電磁シールド部材8aとの間に絶縁層(樹脂)を介在させる、あるいは電磁シールド部材8aの内部に絶縁加工を施す等により絶縁する。

0030

なお、電磁シールド部材8aの抵抗素子2への固定方法は、上述した接着剤等に限定されず、例えば、カシメ加工により抵抗素子2に固定してもよい。図2(a)は、カシメ加工で電磁シールド部材8bを固定した雑音防止抵抗器20の外観斜視図であり、図2(b)は、図2(a)のY−Y´矢視線に沿って雑音防止抵抗器20を軸方向に切断したときの縦断面図である。

0031

カシメ加工で電磁シールド部材を固定した雑音防止抵抗器の他の例として、図3に示す雑音防止抵抗器60は、電磁シールド部材8fに対して抵抗素子2の軸方向に平行な方向にカシメ加工を施した構造を有する。また、図4に示す雑音防止抵抗器70は、電磁シールド部材8gに対して抵抗素子2の軸方向に平行な方向にカシメ加工を施すとともに、キャップ端子33a,33bにもカシメ加工を施した構造を有する。

0032

電磁シールド部材の一部のみ(例えば、幅方向の中央部のみ)にカシメ加工を施した場合、強くかしめるとカシメ加工を施さない部分が変形(反ってしまう)可能性がある。そこで、図3に示す雑音防止抵抗器60の電磁シールド部材8fのように、その幅方向全体に渡ってカシメ加工を施す、あるいは、図4に示す雑音防止抵抗器70の電磁シールド部材8gのように、その幅方向の少なくとも端部をかしめる。

0033

こうすることによって、カシメ加工による電磁シールド部材の反りを低減でき、電磁シールド部材全体が抵抗線に密着する。その結果、抵抗線と電磁シールド部材間においてアーク放電が起こりにくいという効果が得られる。

0034

特に、図4に示す雑音防止抵抗器70の場合、電磁シールド部材8gのカシメ加工とキャップ端子33a,33bのカシメ加工とを同時に行なうことができるので、上記の効果に加えて、抵抗器の製造工程を簡素化できる。

0035

次に、本実施形態に係る雑音防止抵抗器の電気的特性等について詳細に説明する。上述したように、本実施形態に係る雑音防止抵抗器10,20等の抵抗素子2には、その両端に装着したキャップ端子3a,3bに接しない位置に、抵抗素子の表面を周回する環状の電磁シールド部材8a,8bが配置されている。

0036

雑音防止抵抗器10,20等において、環状の電磁シールド部材8a,8bは、抵抗器の共振等価回路を分離(分断)させる作用を有する。図5は、電磁シールド部材8a,8bによる共振回路の分離作用(分離メカニズム)を説明するための模式図である。

0037

図5に示すように、抵抗素子2のコイル状の抵抗線7で発生した磁束(図中の矢印線)は、電磁シールド部材8a,8bを通過しようとすると、逆起電力によって、電磁シールド部材8a,8bに短絡電流が流れ、磁束の増加を打ち消す磁束が発生する。その結果、磁束は電磁シールド部材8a,8bを通過しづらくなり、抵抗素子(抵抗器)は、電磁シールド部材8a,8bを境に磁気的に分離される(疎結合となる)。

0038

図5の抵抗素子2の軸方向において、電磁シールド部材8a,8bを境にして一方端側を部位A、他方端側を部位Bとすると、上述した電磁シールド部材8a,8bによる共振回路の分離により、部位Aに対応する共振回路(RC1とする)と、部位Bに対応する共振回路(RC2とする)とが形成される。

0039

図6は、電磁シールド部材8a,8b等を設けた抵抗器10,20等の簡易等価回路の一例である。図6に示すように抵抗器10,20等の簡易等価回路30は、共振回路RC1,RC2が直列に接続された回路となる。

0040

共振回路RC1,RC2は、抵抗線のターン数抵抗線材料等に依存する抵抗成分とインダクタンス成分とが電気的に直列に接続され、さらに、抵抗線間(導体間)等に生じる浮遊容量がキャパシタンス成分となって、これら抵抗成分とインダクタンス成分に対して並列に接続されたLCR共振回路である。

0041

ここで、抵抗器10,20等において芯材5の一方端部から他方端部に渡って抵抗線7が一様に巻かれており、かつ、電磁シールド部材8a,8bが抵抗素子2の軸方向の中間点に配置されている場合、図5の部位Aでの抵抗線の巻き数(N1)と部位Bでの抵抗線の巻き数(N2)とが等しいことになる。よって、共振回路RC1,RC2において、インダクタンス成分L1,L2、抵抗成分R1,R2、キャパシタンス成分C1,C2がそれぞれ等しい(等価)と見做すことができる。

0042

この場合、共振回路RC1,RC2が同一の共振特性を有することになり、共振回路RC1の共振特性と共振回路RC2の共振特性との相乗効果により、抵抗器10,20等は深い共振ピークを有する特性を持つ。その結果、特定の周波数に対する共振ピークが生じ、共振ピークに幅を持たせることができない。

0043

電気的特性の観点からは、抵抗値が高く、インダクタンス成分の大きい抵抗器はノイズ抑制効果は大きいが、雑音防止用抵抗器としてエンジン点火装置に搭載した場合、抵抗値が高いためイグニッションコイルの損失が大きくなり、それによりエンジン出力が低下するという問題がある。よって、エンジン点火装置では、抵抗値が低く、かつインダクタンス成分の大きい抵抗器が求められる。

0044

そこで、軸方向の長さと径寸法が限られた雑音防止抵抗器において、上記のインダクタンス成分L1,L2を確保しながら、その雑音防止抵抗器を、所望の周波数帯において共振ピークに幅を持たせたノイズフィルタとして機能させる必要がある。

0045

これらの観点から、本実施形態に係る雑音防止抵抗器10,20等は、電磁シールド部材8a,8bを境に分かれる部位A,Bの磁束が一致しない(図6のインダクタンス成分L1,L2の結合係数(M)が0に近づく)所定位置に電磁シールド部材8a,8bを配置する。すなわち、抵抗素子2の軸方向の中間点からずれた位置であって、キャップ端子3a,3bに触れない位置に電磁シールド部材8a,8bを配置し、形成する。

0046

こうすることで、抵抗素子2のうち、電磁シールド部材8a,8bと、一対のキャップ端子の一方のキャップ端子3aとの間の部位において第1の共振等価回路(RC1)が形成され、さらに、電磁シールド部材8a,8bと、一対のキャップ端子の他方のキャップ端子3bとの間の部位において第2の共振等価回路(RC2)が形成され、これら第1の共振等価回路と第2の共振等価回路の共振周波数が異なる。

0047

このように、単一の抵抗器である雑音防止抵抗器10,20等には、インダクタンス成分、抵抗成分等が相違し、それぞれが異なる共振特性を有する複数の共振回路(RC1,RC2)が形成されるので、抵抗器の共振ピークが幅を持つことになる。これは、複数の共振回路が近接して配置されることで、共振周波数(ピーク)の谷間が複数形成されて、共振点の幅が広がる現象(複共振現象)による特性である。

0048

図7は、本実施形態に係る雑音防止抵抗器の電気的特性の結果をイメージしたグラフである。図7横軸は周波数(MHz)、縦軸はS21特性(dB)である。S21特性は、雑音防止抵抗器を通過した信号の減衰量を示すSパラメータである。

0049

図7より、本実施形態に係る雑音防止抵抗器(図7の実施例)は、抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置に、その外周表面を周回する環状の電磁シールド部材を配置することで、共振点のピークが幅を持つため、従来例と比較して良好なフィルタ特性(ノイズ抑制効果)を有することが分かる。

0050

なお、雑音防止抵抗器10,20等において、電磁シールド部材により分断された2つの共振回路のインダクタンス成分が磁気結合されると考えた場合、雑音防止抵抗器10,20等は、図8に示す簡易等価回路で表すことができる。図8において、Lはインダクタンス成分、kは磁気の結合係数である。

0051

次に、本実施形態に係る雑音防止抵抗器の製造方法について説明する。図9は、本実施形態に係る雑音防止抵抗器の製造工程の一例を時系列で示すフローチャートである。

0052

最初の工程(図9のステップS11)において芯材を成形する。ここでは、上述したように、繊維径が数μm〜数十μm程度のガラス繊維等を束ねてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を含浸させ、長尺の棒状に成形して芯材とする。

0053

ステップS13において、芯材の外周表面に、例えばニッケル・鉄(Ni−Fe)線、ニッケル(Ni)線、銅・ニッケル(CN)線、ニッケル・クロム(Ni−Cr)線等の抵抗線を所定のピッチで連続的に巻き付ける。抵抗器の抵抗値は、線材の種類(材料)、巻き付けピッチ等により調整する。

0054

ステップS15において、抵抗線を巻回した芯材を乾燥させて樹脂を硬化させる。続くステップS17において、上記のように抵抗線を巻き付けて乾燥・硬化させた芯材の外周表面に、例えば、抵抗線が隠れる程度の厚みのエポキシ樹脂またはシリコン樹脂等を塗布コーティングする。そして、ステップS19で、樹脂コーティングを硬化させる。なお、ステップS15の乾燥・硬化は、ステップS19において同時に行なってもよい。

0055

ステップS21において、上記の工程で抵抗線が巻回され、樹脂でコーティングされた長尺の芯材を抵抗線ごとカッター等により所定寸法に切断する。これにより、抵抗素子2(抵抗体)の個片を作製する。

0056

続くステップS23では、抵抗線が巻回された抵抗素子の外周表面の一部を、その軸回りに途切れることなく覆うように、所定位置(抵抗素子の軸方向中心からずらした位置)に電磁シールド部材を形成する。

0057

電磁シールド部材は、加工性等を考慮して、例えば幅が1〜3mm、厚さが0.1〜0.6mmの板状の環状部材である。電磁シールド部材の厚さは、キャップ端子の部材の厚さと同等、あるいは、それよりも薄くすることで、雑音防止抵抗器をエンジン点火装置へ搭載する際に引っ掛かる等の不都合を回避できる。

0058

一方、電気的な特性から、上述した短絡電流を流せればよいという観点に立った場合、電磁シールド部材を線状の金属細線で構成してもよい。金属細線を使用した場合、金属細線の端部同士は溶接等により接合して円環状にしたリング状部材にする。

0059

ステップS25において、抵抗素子2の両端にキャップ端子3a,3bを装着する。例えば、抵抗素子2の両端部より軸方向にキャップ端子3a,3bを機械的に押し込み、仮固定した後、キャップ端子3a,3bの側面部を、その外周面から押圧して変形する(カシメ加工)ことで、抵抗線7とキャップ端子3a,3bを電気的に導通させる。なお、キャップ端子3a,3bを抵抗素子2の両端に圧入して装着(嵌合)してもよい。

0060

ステップS27において、上記の工程を経て作製された雑音防止抵抗器の外観画像検査、抵抗値検測等の検査を行なう。

0061

なお、上記ステップS23の電磁シールド部材の形成工程と、ステップS25のキャップ端子の装着工程は、形成する電磁シールド部材の形状、構造等に応じて、適宜、その順序入れ替えてもよく、同一工程において同時に行なってもよい。ステップS23の電磁シールド部材の形成工程を、ステップS25のキャップ端子の装着工程の後に行なうと、電磁シールド部材を形成する抵抗素子の軸方向中間点からずれた位置、すなわち一対のキャップ端子より離間した所定位置の調整が容易になる。

0062

上記のステップS15等における樹脂等の硬化方法は、室温による硬化、加熱硬化(例えば100〜150℃)、あるいは紫外線照射による硬化のいずれでもよい。また、乾燥時間を短縮する観点から、抵抗器の外表面全体に形成する保護膜の樹脂として速乾性ウレタン樹脂に限定して使用してもよい。

0063

以上説明したように、本実施形態に係る雑音防止抵抗器は、抵抗素子の外周表面の一部の所定位置に、その軸回りに途切れることなく覆う電磁シールド部材を配置し、電磁シールド部材によって抵抗器の共振回路を分離する(磁気的に分離する)。

0064

すなわち、単一の抵抗器において、共振回路の共振周波数が異なるような位置に電磁シールド部材を形成することで、抵抗器一素子の中に複数の共振回路を持つことになり、抵抗器の共振ピークが幅を持つ。

0065

その結果、抵抗器本体の軸方向の長さ寸法を長くすることなく、あるいは芯材、抵抗線の径を変えることなく、雑音防止抵抗器の外形サイズを維持したまま、広い帯域においてノイズ抑制効果を向上させ、雑音防止フィルタとしての機能を有する雑音防止抵抗器を得ることができる。

0066

本願発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。

0067

<変形例1>
上記の実施形態では、電磁シールド部材の位置を抵抗素子の軸方向中心からずらして配置することで、電磁シールド部材を境に共振周波数を異ならせる構成としたが、共振周波数を異ならせる手段は、これに限定されない。例えば、電磁シールド部材を境にして抵抗線の巻き数、抵抗線の線径等(インダクタンス値)を変える、キャップ端子の深さ方向の寸法を変える(抵抗線の有効長を変える)、あるいは、電磁シールド部材の幅方向の面積を変える(電磁シールド部材に段差を形成し、厚みを変える)ことで、その電磁シールド部材とキャップ端子間に形成される容量成分を変える等の方法によって、共振周波数を異ならせるようにしてもよい。

0068

<変形例2>
上記の実施形態では、抵抗素子に単一の電磁シールド部材を形成したが、抵抗素子に複数の電磁シールド部材を形成し、各電磁シールド部材を境に抵抗器の共振回路を分断して共振周波数を異ならせる構成としてもよい。例えば、互いに離間した2個の電磁シールド部材を抵抗素子に形成した場合、インダクタンス成分、抵抗成分等が異なり、共振周波数も異なる3つの共振回路が隣接して配置されることになり、共振ピークがさらなる幅を持つ周波数特性が得られる。

0069

具体的には、抵抗素子のうち、一対のキャップ端子3a,3bの一方のキャップ端子3aと、2個の電磁シールド部材のうち一方のキャップ端子3aに隣接する電磁シールド部材との間の部位において第1の共振回路が形成され、2個の電磁シールド部材間の部位において第2の共振回路が形成され、一対のキャップ端子の他方のキャップ端子3bと、2個の電磁シールド部材のうち他方のキャップ端子3bに隣接する電磁シールド部材との間の部位において第3の共振回路が形成され、これら3つの共振回路それぞれの共振周波数が異なる。

0070

<変形例3>
上記の実施形態では、電磁シールド部材としてリングが連続する一体構造金属製部材を使用したが、これに限定されない。例えば、図10に示す電磁シールド部材8cのように、リングの一部を分離した形状とし、その分離された部位Cが係合可能に段差を有する構造にして、抵抗素子に形成後、それらを接合させる構成としてもよい。

0071

すなわち、図10に示す電磁シールド部材8cは、抵抗素子に対して配置する位置を決めた後、はんだ、溶接等により、分離された部位Cを相互に接合する。こうすることで、抵抗素子の外周部の一部を途切れることなく覆うように電磁シールド部材を形成できる。電磁シールド部材8cの分離された部位Cは単に相互にはめ込むだけの構造としてもよい。

0072

また、電磁シールド部材の形状は、図1等に示す例に限定されず、例えば、図11に示す電磁シールド部材8dのように、外観が多角形状であるリング状部材としてもよい。

0073

<変形例4>
抵抗素子への電磁シールド部材の形成態様は、上記の実施形態に限定されない。例えば、図12に示す雑音防止抵抗器40のように、抵抗素子2の外周表面であって、キャップ端子3a,3bに接触しない所定位置に環状に絶縁層(樹脂層)31を形成し、その絶縁層(樹脂層)31の上面に金属膜からなる電磁シールド部材8eを形成してもよい。

0074

絶縁層(樹脂層)31は、印刷、塗布、熱圧着チューブ縮小等により形成する。あるいは、絶縁被覆(樹脂コーティング)でもよい。金属膜である電磁シールド部材8eは、印刷、塗布、貼り付け、転写等により形成する。絶縁層31に使用する樹脂は、高耐熱性の樹脂を用いる。これにより絶縁層31は、金属膜(電磁シールド部材8e)の焼成、硬化に対して耐性を有する。

0075

<変形例5>
変形例5として、上記の変形例1において説明した電磁シールド部材とキャップ端子間に形成される容量成分を変える方法の一例について説明する。

0076

図13(a)は、変形例5に係る雑音防止抵抗器80の外観斜視図であり、図13(b)は、図13(a)のZ−Z´矢視線に沿って抵抗器を軸方向に切断したときの縦断面図である。図13(a)に示すように雑音防止抵抗器80は、一方のキャップ端子43a,43bのうち、キャップ端子43aがその開口部45aにおいて抵抗線7と離間し、電磁シールド部材8gのうち、開口部45aと対向する側の端部に拡張部45bを設けて抵抗線7と離間させた構造を有する。

0077

このようにキャップ端子43aと電磁シールド部材8gとに、抵抗線7より離間させた部分(拡張部)を形成することで、雑音防止抵抗器80に容量成分を付与する。これにより、電磁シールド部材8gによって分断された2つの共振回路のうち、一方の共振回路のキャパシタンス成分(C)を、拡張部を形成しない場合に比べて大きくすることができる。

0078

その結果、例えば電磁シールド部材8gを抵抗素子2の軸方向の中央部に形成しても、電磁シールド部材8gを挟んで形成される2つの共振等価回路の共振周波数を異ならせることができる。

0079

さらには、イグニッションコイルへ雑音防止抵抗器80を搭載したときに拡張部の内部に封止樹脂入り込むため、アーク放電が起こりにくくなる。

0080

2抵抗素子(抵抗体)
3a,3b,33a,33b,43a,43bキャップ端子
4a,4b,45a 開口部
5芯材
6絶縁被覆(樹脂コーティング)
7抵抗線
8a〜8g電磁シールド部材
10,20,40,60,70,80雑音防止抵抗器
30,50抵抗器の簡易等価回路
31絶縁層(樹脂層)
45b拡張部

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