KR100983980B1 - 일괄 차폐형 편조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 일괄차폐형 편조체는 커넥터와 연결되거나 굽어지는 부분에서도 소정의 차폐효과를 나타내기 때문에 차량제어 시스템과 같은 전자기기의 오/부작동을 방지할 수 있다.
편조체, 일괄차폐, 커넥터, 하네스, 케이블, 전자파 차폐

Description

일괄 차폐형 편조체{Braided shield of bundle type}
본 발명은 일괄 차폐형 편조체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 커넥터와 연결되거나 굽어지는 부분에서도 소정의 차폐효과를 나타내기 때문에 차량제어 시스템과 같은 전자기기의 오/부작동을 방지할 수 있는, 일괄 차폐형 편조체에 관한 것이다.
최근의 자동차는 다수의 전자부품과 센서에 의해 전장화되어 있으며, 이들은 케이블과 그에 연결된 케이블 커넥터를 통해 제어장치나 구동장치, 전원 등과 전기적으로 접속되어 제어신호나 전력을 전달한다. 이러한 과정에서 전기적 신호에 의해 전자파가 불규칙하게 발생하게 되며, 이로 인해 미세신호에 의해 제어되는 센서나 전자장치에 오동작 또는 부작동이 발생하여 교통사고로 이어질 수 있는 우려가 있다.
전자파에 의한 오/부동작을 방지하기 위한 방법으로는 각각의 케이블을 편조체를 이용하여 개별적으로 차폐시키는 개별 차폐 방식과, 차폐되지 않은 케이블 다발을 전도성 테이프나 일괄 차폐형 편조체를 이용하여 일괄적으로 감싸는 일괄 차폐 방식이 있다.
개별 차폐 방식은, 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 케이블(11)을 내피(12), 편조체(13) 및, 외피(14)로 순차적으로 감싼 후, 접속부(15) 위로 편조체(13)를 말아 올리고, 말아 올려진 편조체(13) 위에 접속링(16)을 압착시켜 편조체(13)를 접속부(15)와 접속링(16) 사이에 고정시킨다. 이어서, 케이블(11)을 실드셀(18) 내부에 삽입하여 실드셀(18)의 내주면과 플랜지(17)가 접하도록 한다. 상기 실드셀(18)은 커넥터(미도시)에 결합된다.
이러한 개별 차폐 방식은 각각의 케이블(11)을 편조체(13), 접속링(16), 플랜지(17), 실드셀(18) 등으로 감싸야 하기 때문에 제조비용이 증가하고, 케이블(11)의 직경이 변하면 편조체(13), 접속링(16), 플랜지(17), 실드셀(18) 등의 부품을 케이블(11)의 직경에 맞추어 새로 제작해야 한다는 문제점이 있다.
한편, 일괄차폐방식은, 도 3에 나타난 바와 같이, 비차폐 케이블(21)의 다발을 전도성 테이프(23)를 이용하여 일괄적으로 둘러싸는 방식이다. 상기 방식은 유럽특허 EP0687037호 등에 그 구성이 개시되어 있다. 상기 방식은 부품 수를 줄일 수 있고 커넥터(25)를 단순화시킬 수 있지만, 케이블(21)의 굽어짐이 자유롭지 못하고, 운반시 또는 차량과 같이 진동이 발생되는 곳에 사용되는 경우에 커넥터(25)와의 결합이 해제되거나 커넥터(25)와의 결합부분이 파손될 수 있다는 문제점이 있다.
전도성 테이프(23)의 상기 문제점을 해결하기 위하여 일괄 차폐형 편조체를 이용하는 방법이 제안되었다. 상기 방법은, 도 4에 나타난 바와 같이, 일괄 차폐형 편조체(33)를 이용하여 비차폐 케이블(31)을 일괄적으로 둘러쌈으로써 전자파를 차 단한다. 상기 방법은 미국특허 7226317호 등에 그 구성이 개시되어 있다. 상기 방법은 커넥터(35)와의 결합부분이 파손되는 문제점을 해결하였고 굽어짐이 자유롭다는 장점이 있다.
한편, 일괄 차폐형 편조체(33)와 커넥터(35)가 결합되는 부분에서는 커넥터(35)와의 결합을 위하여 일괄 차폐형 편조체(33)가 확장되어야 하기 때문에 편조밀도가 떨어지게 되고, 일괄 차폐형 편조체(33)가 굽어지는 경우에도 어느 일측의 편조밀도는 증가하지만 반대쪽의 편조밀도는 떨어지게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 일괄 차폐형 편조체의 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 커넥터와 연결되거나 굽어지는 부분에서도 소정의 차폐효과를 나타내기 때문에 차량제어 시스템과 같은 전자기기의 오/부작동을 방지할 수 있는 일괄 차폐형 편조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 일괄 차폐형 편조체는, 굽어지는 부분 또는 커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 40dB 이상의 전자파 차폐효과를 가지기 위하여 다음 식 1을 만족한다.
[식 1]
24≤C≤48
0.12mm≤d≤0.32mm
4≤N≤30
상기 식 1에서,
C: 캐리어의 개수
d: 편조 소선의 직경
N: 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수
바람직하게, 상기 일괄 차폐형 편조체는 커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 40dB 이상의 전자파 차폐효과를 가지기 위하여 다음 식 2를 만족한다.
[식 2]
L≤(d/cosα)×N×C
상기 식 2에서,
L: 편조체와 결합되는 커넥터의 접속부 둘레의 길이
α: 편조체의 길이방향과 캐리어가 이루는 각도.
여기에서, 상기 일괄 차폐형 편조체는 굽어지는 부분 또는 커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 편조밀도가 60% 이상인 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 일괄 차폐형 편조체는 커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어의 개수(C)는 36, 편조 소선의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 14이다.
바람직하게, 상기 일괄 차폐형 편조체는 커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어의 개 수(C)는 48, 편조 소선의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 20이다.
바람직하게, 상기 일괄 차폐형 편조체는 커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어의 개수(C)는 48, 편조 소선의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 14이다.
바람직하게, 상기 일괄 차폐형 편조체는 커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어의 개수(C)는 36, 편조 소선의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 12이다.
본 발명에 따른 일괄 차폐형 편조체는 커넥터와 연결되거나 굽어지는 부분에서도 소정의 차폐효과를 나타내기 때문에 차량제어 시스템과 같은 전자기기의 오/부작동을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라 서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
자동차 제어시스템과 같은 전자기기에 사용되는 전자파 차폐부재는 통상적으로 40dB 이상의 차폐효과를 가지도록 제조되는데, 이것은 40dB 이상의 차폐효과를 가지면 각종 전자기기의 오작동 또는 부작동을 방지할 수 있기 때문이다. 따라서, 각종 국제 기준, 전자기기의 제조회사, 자동차 제조회사 등에서는 40dB 이상의 차폐효과를 가지는 편조체를 요구하고 있다(대한민국 등록특허 제10-0573105호, 대한민국 공개특허 제10-2008-0017011호 등 참조).
이러한 전자파 차폐효과는 편조체의 편조밀도가 커질수록 증가한다. 즉, 전자파 차폐효과와 편조밀도는 서로 비례하는 관계를 가진다. 한편, 본 명세서에서 편조밀도는 편조체의 단위면적당 금속부분이 차지하는 면적을 나타낸다. 상기 금속은 편조 소선(도 7의 51)을 뜻하거나, 편조소선(51)이 합사되어 이루어진 캐리어(도 7의 53)를 나타낸다.
한편, 도 5는 편조밀도와 전자파 차폐효과의 상관관계를 보여주는 그래프이다. 도면에 나타난 바와 같이, 편조밀도가 60% 일 때 40dB의 차폐효과가 나타남을 알 수 있다. 따라서, 일괄 차폐형 편조체(50)의 편조밀도는 60% 이상인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일괄 차폐형 편조체를 보여주는 사시도이고, 도 7은 상기 일괄 차폐형 편조체의 일부분을 보여주는 확대도면이다.
상기 일괄 차폐형 편조체(50)는 서로 다른 방향의 캐리어(53)가 짜여져서 이루어지고, 캐리어(53)는 편조소선(51)이 소정 개수씩 합사되어 이루어진다.
이와 같이, 상기 편조체(50)는 캐리어(53)가 짜여져서 이루어지기 때문에 편조체(50)가 굽어지거나 확장되는 경우에는 편조밀도가 변하게 된다. 편조밀도가 변하게 되면 전자파 차폐효과도 변하게 된다.
도 8에 나타난 바와 같이, 편조체(50)가 굽어지는 경우에는 안쪽 부분(A)의 편조밀도가 높아지고 바깥쪽 부분(B)의 편조밀도는 낮아지게 된다. 상기 바깥쪽 부분(B)을 통하여 전자파가 누출된다면 주위 전자기기의 오작동을 일으킬 수 있다.
아울러, 도 9에 나타난 바와 같이, 편조체(50)가 커넥터(60)에 결합되는 경우에는 편조체(50)가 확장되기 때문에 편조밀도가 낮아지게 된다. 편조체(50)를 커넥터(60)에 결합하기 위해서는 커넥터(60)의 접속부(62)를 편조체(50) 내부에 삽입한 후 압착밴드(64)를 압착시켜 접속부(62)와 편조체(50)를 결합시킨다. 이 때, 접속부(62)의 외경 즉, 둘레 길이는 케이블 둘레의 길이보다 크기 때문에 편조체(50)가 확장된다. 따라서, 편조체(50)와 접속부(62)의 결합부분에서는 편조밀도가 낮아지게 된다.
이와 같이, 편조체(50)가 굽어지는 경우 또는 편조체(50)와 접속부(62)의 결합부분에서는 편조밀도가 낮아져서 전자파가 누출될 우려가 있는데, 이러한 부분에서도 40dB 이상의 차폐효과를 가지도록 편조체(50)를 제조하여야 한다.
편조밀도가 60% 일 때 40dB의 차폐효과가 나타나므로 편조체(50)가 굽어지는 경우 또는 편조체(50)가 접속부(62)와 결합되는 부분에서도 60% 이상의 편조밀도를 가지도록 편조체(50)를 제조하여야 한다.
본 출원인은 상기 조건을 만족하는 편조체(50)를 제조하기 위하여 편조소선(51)의 직경(d), 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선(51)의 개수(N), 캐리어(53)의 개수(C) 사이의 관계를 실험하였다(상기 C는 원통형인 편조체(50)를 구성하는 캐리어(53)의 개수를 나타낸다). 아래의 실시예들은 상기 실험의 결과를 보여준다.
<실시예 1>
실시예 1은 커넥터(60)의 접속부(62) 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체(50)를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어(53)의 개수(C)는 36, 편조 소선(51)의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선의 개수(N)가 14인 경우이다. 한편, '하경'은 편조체(50)의 내부 직경을 나타낸다.
도 10은 전자파의 주파수에 따른 차폐효과를 보여준다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 편조체(50)는 40dB 이상의 차폐효과를 가짐을 알 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는 커넥터(60)의 접속부(62) 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체(50)를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어(53)의 개수(C)는 48, 편조 소선(51)의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선(51)의 개수(N)가 20인 경우이다.
도 11은 전자파의 주파수에 따른 차폐효과를 보여준다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 편조체(50)는 40dB 이상의 차폐효과를 가짐을 알 수 있다.
<실시예 3>
실시예 3은 커넥터(60)의 접속부(62) 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체(50)를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어(53)의 개수(C)는 48, 편조 소선(51)의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선(51)의 개수(N)가 14인 경우이다.
도 12는 전자파의 주파수에 따른 차폐효과를 보여준다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 편조체(50)는 40dB 이상의 차폐효과를 가짐을 알 수 있다.
<실시예 4>
실시예 4는 커넥터(60)의 접속부(62) 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체(50)를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어(53)의 개수(C)는 36, 편조 소선(51)의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선(51)의 개수(N)가 12인 경우이다.
도 13은 전자파의 주파수에 따른 차폐효과를 보여준다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 편조체(50)는 40dB 이상의 차폐효과를 가짐을 알 수 있다.
한편, 본 출원인은 편조체(50)가 굽어지는 경우 또는 커넥터(60)와의 결합을 위해 확장되는 경우에 편조밀도가 3% ~ 25% 정도 낮아지는 것을 발견하였다. 이러한 발견과 상기 실험에 의해 본 출원인은 다음의 수학식 1을 도출하였다.
24≤C≤48
0.12mm≤d≤0.32mm
4≤N≤30
상기 수학식 1에서,
C: 캐리어(53)의 개수
d: 편조 소선(51)의 직경
N: 하나의 캐리어(53)에 합사된 편조 소선(51)의 개수
편조체(50)의 C, d, N이 상기 조건을 동시에 만족하면 편조체(50)가 굽어지는 경우 또는 편조체(50)가 커넥터(60)와 결합되기 위해서 확장되는 경우에도 40dB 이상의 차폐효과를 가진다. 즉, 편조체(50)의 C, d, N이 상기 조건을 동시에 만족하면 편조체(50)가 굽어지는 경우 또는 커넥터(60)와 결합되기 위해서 확장되는 경우에도 60% 이상의 편조밀도를 가지게 된다.
한편, 본 출원인은 상기 수학식 1이 만족되는 조건하에서 아래의 수학식 2를 추가로 도출하였다. 수학식 2는 편조체(50)가 커넥터(60)와 결합되기 위해서 확장되는 경우에 적용되는 식이다.
L≤(d/cosα)×N×C
상기 수학식 2에서,
L: 커넥터(60)의 접속부(62) 둘레의 길이
α: 편조체(50)의 길이방향과 캐리어(53)가 이루는 각도.
이와 같이, 본 발명은 굽어지는 경우 또는 커넥터(60)와의 결합을 위해 확장되는 경우에도 40dB 이상의 차폐효과를 가지는 편조체(50)를 제조하기 위한 기준(수학식 1,2)을 제공한다. 일반적인 자동차의 하네스, 전기철도의 하네스 등은 다른 구성 유니트들의 개발이 완료된 이후에 설계되므로 상기 구성 유니트와의 간섭을 피하기 위하여 굴곡되는 지점이 많다. 따라서, 본 발명은 자동차의 하네스와 전기철도의 하네스에 더욱 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 개별 차폐 방식을 이용하여 케이블을 차폐하는 것을 보여주는 분해 사시도.
도 2는 도 1의 케이블이 실드셀에 삽입되는 것을 보여주는 분해 사시도.
도 3은 일반적인 일괄 차폐 방식에 따라 전도성 테이프를 이용하여 케이블을 차폐한 것을 보여주는 단면도.
도 4는 일반적인 일괄 차폐 방식에 따라 일괄 차폐형 편조체를 이용하여 케이블을 차폐한 것을 보여주는 단면도.
도 5는 편조밀도와 전자파 차폐효과의 상관관계를 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일괄 차폐형 편조체를 보여주는 사시도.
도 7은 도 6의 일괄 차폐형 편조체의 일부분을 보여주는 확대도면.
도 8은 도 6의 일괄 차폐형 편조체가 굽어진 것을 보여주는 사시도.
도 9는 도 6의 일괄 차폐형 편조체가 커넥터에 연결된 것을 보여주는 평면도.
도 10 내지 도 13은 각각 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 일괄 차폐형 편조체의 전자파 차폐효과를 보여주는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 일괄 차폐형 편조체
51 : 편조 소선 53 : 캐리어
60 : 커넥터 62 : 커넥터의 접속부
64 : 압착밴드

Claims (7)

  1. 굽어지는 부분 또는 커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 40dB 이상의 전자파 차폐효과를 가지기 위하여 다음 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
    [식 1]
    24≤C≤48
    0.12mm≤d≤0.32mm
    4≤N≤30
    상기 식 1에서,
    C: 캐리어의 개수
    d: 편조 소선의 직경
    N: 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수
  2. 제1항에 있어서,
    커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 40dB 이상의 전자파 차폐효과를 가지기 위하여 다음 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
    [식 2]
    L≤(d/cosα)×N×C
    상기 식 2에서,
    L: 편조체와 결합되는 커넥터의 접속부 둘레의 길이
    α: 편조체의 길이방향과 캐리어가 이루는 각도.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    굽어지는 부분 또는 커넥터와의 결합을 위해서 확장되는 부분에서도 편조밀도가 60% 이상인 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
  4. 제1항에 있어서,
    커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어의 개수(C)는 36, 편조 소선의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 14인 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
  5. 제1항에 있어서,
    커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 220mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 18mm, 캐리어의 개수(C)는 48, 편조 소선의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 20인 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
  6. 제1항에 있어서,
    커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어의 개수(C)는 48, 편조 소선의 직경(d)은 0.16mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 14인 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
  7. 제1항에 있어서,
    커넥터의 접속부 둘레의 길이(L)이 150mm, 3상 케이블에 편조체를 밀착했을 경우의 최대 하경이 10mm, 캐리어의 개수(C)는 36, 편조 소선의 직경(d)은 0.2mm, 하나의 캐리어에 합사된 편조 소선의 개수(N)는 12인 것을 특징으로 하는 일괄 차폐형 편조체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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