專(zhuān)利名稱(chēng)：用于減輕溫差電動(dòng)勢(shì)影響的金屬帶電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻器。更具體地，本發(fā)明涉及被配置成有助于減輕溫差EMF影響的金屬帶電阻器。
背景技術(shù)：
溫差電動(dòng)勢(shì)(EMF，或熱力電動(dòng)勢(shì))是一種在兩個(gè)相異金屬被連接在一起時(shí)所產(chǎn)生的電壓。當(dāng)存在有多個(gè)結(jié)合部(junction)中的兩個(gè)結(jié)合部具有相反極性且結(jié)合部的溫度相等時(shí)，不具有凈電壓。當(dāng)其中一個(gè)結(jié)合部的溫度與另一個(gè)結(jié)合部的溫度不同時(shí)，可檢測(cè)到凈電壓差。電阻器可以具有被連接在銅終端之間的金屬電阻元件，從而提供兩個(gè)結(jié)合部并使電阻器易受溫差EMF的反作用(adverse effect) 0這種結(jié)構(gòu)的電阻器通常用來(lái)通過(guò)測(cè)量電阻器兩端的壓降來(lái)檢測(cè)電流。在電流為低的場(chǎng)合中，電阻器兩端所產(chǎn)生的信號(hào)電壓也是非常小，并且由溫差EMF所產(chǎn)生的任何電壓可能會(huì)產(chǎn)生顯著的測(cè)量誤差。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法是將用于電阻元件的金屬合金改變成具有更低溫差EMF的金屬合金。在某些情況下，這呈現(xiàn)了其他方面的挑戰(zhàn)，比如費(fèi)用增加、大電阻率的增加(其產(chǎn)生制造費(fèi)用昂貴的電阻器圖形)、或者犧牲其他電特性比如TCR(電阻溫度系數(shù))。另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法是增加可編程的ASIC(特定應(yīng)用集成電路)，以補(bǔ)償熱感應(yīng) EMF所產(chǎn)生的偏移電壓(offset voltage)。這種方法增加了材料費(fèi)用、組裝的復(fù)雜性、以及在組裝步驟和裝備方面的制造費(fèi)用。所需要的是提供這樣一種減輕溫差EMF影響的電阻器，同時(shí)不對(duì)所使用的金屬電阻合金的類(lèi)型施加約束。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種金屬帶電阻器。金屬帶電阻器包括電阻器本體，其具有至少一個(gè)由電阻性金屬材料(比如，Evanohm、Manganin或其他)帶所形成的電阻元件；電連接到電阻元件以形成第一結(jié)合部的第一終端；和電連接到電阻元件以形成第二結(jié)合部的第二終端；第一終端和第二終端由高導(dǎo)電性金屬材料的帶形成，比如具有高導(dǎo)電率的銅或其他金屬?，F(xiàn)有技術(shù)的金屬帶電阻器在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，604，477 (Rainer等)中被公開(kāi)。電阻元件、第一終端和第二終端可布置成助于減輕第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓的影響。電阻器本體可包括在電阻器本體的第一部分和電阻器本體的第二部分之間的折疊部。導(dǎo)熱性及非導(dǎo)電材料可用來(lái)將電阻器的第一部分熱力連接著電阻器本體的第二部分，并助于減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的溫差，從而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓的影響。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種金屬帶電阻器。金屬帶傳感器包括電阻器本體，其具有由電阻性金屬材料帶形成的電阻元件；連接到電阻元件以形成第一結(jié)合部的第一終端；和連接到電阻元件以形成第二結(jié)合部的第二終端；第一終端和第二終端由高導(dǎo)電性金屬材料的帶形成。電阻器本體被折疊到自身上，并且匹配表面以導(dǎo)熱性及非導(dǎo)電材料粘合劑進(jìn)行粘結(jié)，從而平衡電阻器本體兩側(cè)之間的溫度，進(jìn)而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓的影響。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種金屬帶電阻器，該金屬帶傳感器包括電阻器本體，其具有由電阻性金屬材料帶形成的電阻元件；連接到電阻元件以形成第一結(jié)合部的第一終端；和連接到電阻元件以形成第二結(jié)合部的第二終端；第一終端和第二終端由高導(dǎo)電性金屬材料的帶形成。電阻元件、第一終端、第二終端布置成可沿第一結(jié)合部的長(zhǎng)度提供第一溫度梯度以及沿第二結(jié)合部的長(zhǎng)度提供第二溫度梯度，使得相反結(jié)合部上的任意兩個(gè)相鄰點(diǎn)處的溫度大體上相等。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種制造金屬帶傳感器的方法，該方法包括將電阻性金屬材料與導(dǎo)電材料連接，以形成在電阻性金屬材料和導(dǎo)電材料之間具有多個(gè)結(jié)合部的電阻器本體；折疊電阻器本體；利用導(dǎo)熱性及非導(dǎo)電材料粘合劑，將折疊部一側(cè)上的電阻器本體粘結(jié)到折疊部相反側(cè)上的電阻器本體，從而形成配置為可減輕熱感應(yīng)電壓影響的金屬帶電阻器。


圖1圖示了折Ife之前的金屬帶傳感器；
圖2圖示了折jfe之前的具有雙電阻元件的金屬帶傳感器；
圖3圖示了折jfe后的圖1的金屬帶傳感器；
圖4圖示了折jfe后的圖2的金屬帶傳感器；
圖5為圖3的金屬帶傳感器的橫截面視圖6為圖4的金屬帶傳感器的橫截面視圖7圖示了具有用于減輕熱感應(yīng)電壓影響的幾何圖形的電阻器，其通過(guò)維持沿各
個(gè)結(jié)合部的相等溫度梯度、并進(jìn)而平衡相反結(jié)合部上的任意兩個(gè)相鄰點(diǎn)處的電阻元件兩側(cè)的溫差。圖8圖示了具有用于減輕熱感應(yīng)電壓影響的幾何圖形的另一個(gè)電阻器，其通過(guò)維持沿各個(gè)結(jié)合部的相等溫度梯度、并進(jìn)而平衡相反結(jié)合部上的任意兩個(gè)相鄰點(diǎn)處的電阻元件兩側(cè)的溫差。圖9圖示了具有用于減輕熱感應(yīng)電壓影響的幾何圖形的另一個(gè)電阻器，其通過(guò)維持沿各個(gè)結(jié)合部的相等溫度梯度、并進(jìn)而平衡相反結(jié)合部上的任意兩個(gè)相鄰點(diǎn)處的電阻元件兩側(cè)的溫差。圖10A-10D圖示了用于減輕熱感應(yīng)電壓影響的另一個(gè)金屬帶電阻器；以及圖11A-11D圖示了用于減輕熱感應(yīng)電壓影響的另一個(gè)金屬帶電阻器。
具體實(shí)施例方式本文所公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種用于減輕溫差電動(dòng)勢(shì)(EMF)影響的電阻器。這就允許使用多個(gè)類(lèi)型的金屬電阻合金，而不管溫差EMF如何，并使任何終端至終端的溫度差得到消除或無(wú)效。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)碾娮杵鲙缀螆D形、金屬成形和/或熱傳遞材料，本文所公開(kāi)的實(shí)施例獲得期望的結(jié)果。注意到，不是改變電阻器的電阻元件材料和/或終端材料、或增加補(bǔ)償電路以補(bǔ)償特定組的電阻器金屬合金的溫差EMF，本文所公開(kāi)的實(shí)施例使用這樣一種幾何結(jié)構(gòu)，其使得多個(gè)金屬結(jié)合部達(dá)到相同的溫度。通過(guò)這種方式來(lái)克服問(wèn)題，本文所公開(kāi)的實(shí)施例能夠發(fā)揮作用，而不限于所使用的金屬合金和其特定的溫差電動(dòng)勢(shì)特性。因此，在此所公開(kāi)的實(shí)施例不限于特定類(lèi)型的材料，并且所述材料可被選擇成優(yōu)化其他電特性(比如TCR、電阻或穩(wěn)定性)，而不需考慮溫差EMF。這是明顯的優(yōu)點(diǎn)。圖1圖示了在折疊之前的具有電阻器本體11的金屬帶電阻器10。電阻器本體11 具有第一終端16和第二終端20。電阻器本體11包括至少一個(gè)電阻元件13。第一終端16 和第二終端20包括多個(gè)金屬帶。電阻元件13也包括不同于終端金屬的不同合金金屬帶。 這些金屬帶被連接，以提供用于第一終端16、第二終端20和電阻元件13之間的電連接和機(jī)械連接。第一結(jié)合部15被設(shè)定在第一終端連接到電阻元件13的位置，第二結(jié)合部17被設(shè)定在第二終端20被連接到電阻元件13的位置。折疊線12示出為處于電阻器本體11的各個(gè)端部之間的大體上等距的中點(diǎn)處，并且延伸通過(guò)電阻元件13的中點(diǎn)，使得電阻元件13的第一電阻元件部分14和第二電阻元件部分18處于折疊線12的相反側(cè)上，并使得第一終端16和第二終端20處于折疊線12的相反側(cè)上，并且第一結(jié)合部15和第二結(jié)合部17處于折疊線12的相反側(cè)上。電阻器本體11 隨后在折疊線12上折疊，該折疊線大體上與電阻器本體11的各個(gè)端部等距。應(yīng)當(dāng)理解的是，折疊線可以位于沿電阻器本體的各個(gè)位置而非中點(diǎn)。在折疊之前，將作為折疊電阻器內(nèi)部的一個(gè)半部被涂敷有具有好的熱導(dǎo)率、但不導(dǎo)電的材料(熱導(dǎo)性材料)。熱導(dǎo)性材料也可包括將電阻器本體的兩個(gè)半部粘結(jié)在一起的粘合劑。圖3和圖5圖示了在折疊和粘結(jié)之后的電阻器。電阻器本體以成半部的形式折疊到自身上。如圖5所示，在半部之間具有間隙22。間隙22可具有0.001英寸(0.0254mm) 到0.005英寸(0.127m)范圍內(nèi)的尺寸，盡管間隙可以更大或更小。間隙22填充有熱導(dǎo)性材料或粘合劑30，比如包括有彈性體和熱導(dǎo)填料的物料。其他熱導(dǎo)性材料可被用來(lái)獲得從一個(gè)半部到另一個(gè)半部的粘結(jié)和進(jìn)行熱傳遞的期望目標(biāo)，同時(shí)使一個(gè)半部與另一個(gè)半部保持電絕緣。通過(guò)這種方式將電阻器10的各個(gè)半部進(jìn)行熱力連接，兩個(gè)銅至電阻合金的結(jié)合部的每一個(gè)的溫度被保持相等，從而消除了由于結(jié)合部的溫差EMF所產(chǎn)生的任何凈電壓。 因而，熱導(dǎo)性材料30允許熱在電阻器的相反兩側(cè)之間傳遞，使得第一結(jié)合部和第二結(jié)合部保持在大體上相等的溫度處，從而減輕溫差EMF的影響。另一個(gè)實(shí)施例示出在圖2、圖4和圖6中。圖2、圖4和圖6的電阻器和圖1、圖3和圖5中的電阻器相同，除了電阻元件13是雙電阻元件，以便第一部分14由高導(dǎo)電性金屬材料24與第二部分18相分隔開(kāi)。注意到，在圖2中，在電阻元件13的第一部分14的相反兩側(cè)上具有結(jié)合部15A、15B，并在電阻元件13的第二部分18的相反兩側(cè)上具有結(jié)合部17A、 17B。如圖6中最佳地顯示，雙電阻元件允許導(dǎo)電材料24處于折疊線12的中心，使得機(jī)械應(yīng)力不被引入到電阻元件13。如果折疊線穿過(guò)電阻元件的話(huà)，這種配置結(jié)構(gòu)有助于防止可能發(fā)生的電阻問(wèn)題。盡管這種配置結(jié)構(gòu)具有四個(gè)結(jié)合部15A、15B、17A、17B而不是兩個(gè)，但是在兩個(gè)可能溫度的每一個(gè)溫度下可具有相反的結(jié)合部。因而，這種配置結(jié)構(gòu)仍然導(dǎo)致溫差EMF的減輕。圖10A-10D圖示了類(lèi)似于圖1中所示的另一個(gè)實(shí)施例。圖IOD圖示了折疊之前的電阻器本體11。注意到，折疊電阻器本體11的幾何圖形類(lèi)似于圖1中的形狀，除了第二終端在其外緣具有凹口 26，以助于折疊成圖IOB中最佳顯示的形態(tài)。圖11A-11D圖示了電阻器的另一個(gè)實(shí)施例，其示出了電阻元件通過(guò)省去終端突起而使用更少的焊接帶，然而使用相同的使金屬結(jié)合部成型和粘結(jié)的方法，以防止任何結(jié)合
部溫度差。圖7、圖8和圖9示出了電阻器幾何圖形的其他示例，其被用來(lái)減輕與結(jié)合部相關(guān)的溫差EMF的影響，但是不使用折疊。各個(gè)電阻器都具有金屬帶電阻器結(jié)構(gòu)。這些設(shè)計(jì)中的各個(gè)銅(或其他導(dǎo)體)至電阻合金的結(jié)合部可具有沿各個(gè)結(jié)合部長(zhǎng)度的、由兩個(gè)終端之間的任何可能溫度差所引起的溫度梯度。如圖7和圖8中所示，電阻器本體11可包括導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分在形狀上為大體上錐形或三角形。由于沿每個(gè)結(jié)合部的長(zhǎng)度的溫度梯度是相同的(而不管是電阻元件的哪一側(cè))，相反結(jié)合部上的任何兩個(gè)相鄰點(diǎn)處的溫度是大體上相同的，并且每個(gè)結(jié)合部具有相反的極性，因而熱感應(yīng)電壓是相等且相反的，以彼此抵償。注意到，以這種方式可考慮用于減輕溫差EMF的不同配置結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明已經(jīng)公開(kāi)了一種用于減輕溫差EMF影響的金屬帶電阻器。本文所公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種用于減輕溫差EMF影響的電阻器。本文所公開(kāi)的實(shí)施例使用多種類(lèi)型的金屬電阻合金，不管溫差EMF如何，并且使任何的終端到終端的溫度差消失。本文所公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)使用適當(dāng)?shù)碾娮杵鲙缀螆D形、金屬成型、和/或熱傳遞材料來(lái)獲得期望結(jié)果。本發(fā)明設(shè)想了多個(gè)變型、選擇、以及包括所用幾何圖形的變型、所用的材料類(lèi)型及其他材料的備選方案。
權(quán)利要求
1.一種電阻器，其包括第一終端和第二終端；具有至少一個(gè)電阻元件的本體，所述本體具有連接到第一終端以形成第一結(jié)合部的第一端部、和連接到第二終端以形成第二結(jié)合部的第二端部；其中所述本體被折疊到自身上以限定間隙，所述第一終端和第二終端置于間隙的相反兩側(cè)上；以及置于所述間隙的至少一部分內(nèi)的熱導(dǎo)性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述熱導(dǎo)性材料熱力連接著第一結(jié)合部和第二纟口口邵。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述本體具有單個(gè)電阻元件。
4.如權(quán)利要求3所述的電阻器，其中所述本體沿穿過(guò)電阻元件的折疊線進(jìn)行折疊，其中電阻元件具有置于間隙的一側(cè)上的第一電阻元件部分、以及置于間隙的另一相反側(cè)上的第二電阻元件部分。
5.如權(quán)利要求4所述的電阻器，其中所述間隙置于第一電阻元件部分和第二電阻元件部分之間，其中所述熱導(dǎo)性材料將第一電阻元件部分和第二電阻元件部分熱力連接起來(lái)。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述本體具有多個(gè)電阻元件。
7.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述本體具有第一電阻元件和第二電阻元件。
8.如權(quán)利要求7所述的電阻器，其中所述本體被折疊成通過(guò)位于第一電阻元件和第二電阻元件之間的點(diǎn)，其中第一電阻元件置于間隙的一側(cè)上，第二電阻元件置于間隙的相反另一側(cè)上，并且其中所述熱導(dǎo)性材料將第一電阻元件和第二電阻元件熱力連接起來(lái)。
9.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述熱導(dǎo)性材料進(jìn)一步包括粘合劑。
10.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述熱導(dǎo)性材料是非導(dǎo)電的。
11.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述第一終端和第二終端由導(dǎo)電金屬材料帶制成。
12.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述第一終端和第二終端由銅制成。
13.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述本體被折疊到自身上，并用熱導(dǎo)性粘合劑進(jìn)行粘結(jié)，從而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓。
14.如權(quán)利要求1所述的電阻器，其中所述本體在其中點(diǎn)位置處進(jìn)行折疊。
15.一種制造電阻器的方法，其包括將本體的第一端部連接到第一終端、以形成第一結(jié)合部，并將本體的第二端部連接到第二終端、以形成第二結(jié)合部，其中本體包括至少一個(gè)電阻元件；將本體折疊到自身上以形成間隙，所述第一終端和第二終端置于間隙的相反兩側(cè)上；以及將熱導(dǎo)性材料施加到間隙的至少一部分內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述熱導(dǎo)性材料熱力連接著第一結(jié)合部和第二纟口口邵。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體具有單個(gè)電阻元件。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體沿穿過(guò)電阻元件的折疊線進(jìn)行折疊，其中電阻元件具有置于間隙的一側(cè)上的第一電阻元件部分、以及置于間隙的相反另一側(cè)上的第二電阻元件部分。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述間隙置于第一電阻元件部分和第二電阻元件部分之間，其中所述熱導(dǎo)性材料將第一電阻元件部分和第二電阻元件部分熱力連接起來(lái)。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體具有多個(gè)電阻元件。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體具有第一電阻元件和第二電阻元件。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述本體被折疊成通過(guò)位于第一電阻元件和第二電阻元件之間的點(diǎn)，其中第一電阻元件置于間隙的一側(cè)上，第二電阻元件置于間隙的相反另一側(cè)上，并且其中所述熱導(dǎo)性材料將第一電阻元件和第二電阻元件熱力連接起來(lái)。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述熱導(dǎo)性材料進(jìn)一步包括粘合劑。
24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述熱導(dǎo)性材料是非導(dǎo)電的。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一終端和第二終端由導(dǎo)電金屬材料帶制成。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一終端和第二終端由銅制成。
27.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體被折疊到自身上，并用熱導(dǎo)性粘合劑進(jìn)行粘結(jié)，從而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓。
28.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述本體在其中點(diǎn)位置處折疊。
29.—種電阻器，其包括 第一終端和第二終端；具有至少一個(gè)電阻元件的本體，所述本體具有連接到第一終端以形成具有一定長(zhǎng)度的第一結(jié)合部的第一端部、和連接到第二終端以形成具有相同長(zhǎng)度的第二結(jié)合部的第二端部；其中電阻元件、第一終端和第二終端被布置成具有沿每個(gè)結(jié)合部長(zhǎng)度的溫度梯度，從而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓。
30.一種制造電阻器的方法，其包括將本體的第一端部連接到第一終端以形成具有一定長(zhǎng)度的第一結(jié)合部，并將本體的第二端部連接到第二終端以形成具有相同長(zhǎng)度的第二結(jié)合部，其中本體包括至少一個(gè)電阻元件；其中電阻元件、第一終端和第二終端被布置成具有沿每個(gè)結(jié)合部長(zhǎng)度的溫度梯度，從而減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓。
全文摘要
一種金屬帶電阻器(10)包括電阻器本體(11)，其具有由電阻性金屬材料帶形成的電阻元件(13)；電連接到電阻元件以形成第一結(jié)合部(15)的第一終端(16)；和電連接到電阻元件以形成第二結(jié)合部(17)的第二終端(20)；第一終端和第二終端由高導(dǎo)電性金屬材料的帶形成。電阻元件、第一終端和第二終端被布置成減少在第一結(jié)合部和第二結(jié)合部之間的熱感應(yīng)電壓。
文檔編號(hào)H01C1/084GK102414765SQ201080019480
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者C·L·史密斯, D·布拉克漢, T·L·韋克 申請(qǐng)人:韋沙戴爾電子公司