KR101466453B1 - 전류 감지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

저비용 고정밀도 전류 감지 장치와 그 사용 및 제조 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 전류 감지 장치는 제조 공정을 용이하게 하기 위해 세그먼트로 제조되는 로고스키 타입 코일을 포함한다. 예시적 실시예에서, 전류 감지 장치 세그먼트는, 권선되고 이후 원환체 형상과 같은 복잡한 기하학적 형상으로 형성되는 다수의 보빈 요소를 포함한다. 대체 실시예에서는, 세그먼트가 보빈이나 형성자 없이 형성되게 할 수 있는 접합 와이어가 사용된다. 또 다른 대체 실시예에서, 상기 전류 감지 장치는 둘 이상의 그룹으로 적층된다. 상기 전류 감지 장치의 제조 및 사용 방법도 개시된다.

Description

전류 감지 장치 및 방법{CURRENT SENSING DEVICES AND METHODS}

(우선권)

본 출원은 2009년 7월 31일자로 출원된 동명 타이틀의 미국 가특허출원 제61/230,474호의 우선권을 주장하는, 2009년 9월 25일자로 출원된 동명 타이틀의 미국 특허출원 제12/567,622호의 일부 연속 출원이며 그 우선권을 주장하는, 2010년 1월 7일자로 출원된 동명 타이틀의 미국 특허출원 제12/684,056호의 우선권을 주장하며, 상기 특허출원의 각각은 그 내용 전체가 본원에 원용된다.

(저작권)

본 특허 문서의 내용의 일부는 저작권 보호를 받는 내용을 포함한다. 저작권자는 누군가에 의한 특허청 특허 파일 또는 기록에 나타나 있는 특허 문서 또는 특허 명세서의 팩시밀리 복제에 대해 이의가 없지만, 그렇지 않을 경우 모든 저작권을 소유한다.

(기술분야)

본 발명은 일반적으로 회로 요소에 관한 것이며, 보다 구체적으로 하나의 예시적인 태양에서는 전류를 감지하기 위한 장치와, 이를 이용 및 제조하는 방법에 관한 것이다.

전류 감지 장치의 무수히 다른 구조가 종래 기술에 공지되어 있다. 전류 감지 장치의 제조에 대한 한 가지 공통적인 접근법은 소위 "로고스키 코일(Rogowski coil)"의 사용에 의한 것이다. 로고스키 코일은 교류(AC)를 측정하기 위한 전기 장치이다. 이는 통상, 코일의 중심을 통해서 복귀하고 와이어의 나선형 코일을 통과하는 일 단부로부터 타 단부로의 리드를 갖는 와이어의 나선형 코일로 구성된다. 와이어의 전체 나선형 코일은 이후, 그 전류가 측정되는 교류 통전(carrying) 도체 주위에 배치된다. 코일에 유도되는 전압은, 로고스키 코일의 출력이 도체를 통과하는 전류의 양을 나타내도록 도체 내의 전류의 변화율에 비례한다.

로고스키 코일은 개방-단부형일 수 있고 가요성일 수 있으며, 전류 통전 도체 주위에 이 도체를 통과하는 전류를 직접 방해하지 않으면서 래핑될 수 있다. 로고스키 코일은 통상, 자기 투과성 코어 보다는 공기를 이용하며, 따라서 로고스키 코일에는 비교적 빨리-변하는 전류에 대한 반응과 더불어 비교적 낮은 인덕턴스를 갖는 특성이 제공된다. 추가로, 로고스키 코일의 출력은 통상, 전력 송신, 용접 또는 다른 맥동 전력 용도에 사용되는 것과 같은 큰 전류가 부여될 때에도 고도로 선형적이다. 또한, 적절하게 구성된 로고스키 코일은 보통 전자파 장해의 영향을 크게 받지 않으며, 따라서 외부 간섭(tampering)에 대해 내성을 갖는다. 그러나, 관계된 비교적 복잡한 권선 구조로 인해, 로고스키 타입 코일을 제조하려는 종래의 시도는 노동 집약적이고 가격이 비쌌다.

종래 기술에서 로고스키 코일을 제조하기 위한 수많은 방법론이 존재하는 바, 예를 들면, 1986년 10월 7일자로 Mercure 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "동적 전류 변환기(Dynamic current transducer)"인 미국 특허 제4,616,176호; 1995년 5월 9일자로 Gris 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "로고스키 코일"인 미국 특허 제5,414,400호; 1995년 8월 15일자로 Baudart에게 허여되고 발명의 명칭이 "로고스키 코일을 사용하여 도체 내의 전류를 측정하기 위한 장치(Device for measuring an electrical current in a conductor using a Rogowski coil)"인 미국 특허 제5,442,280호; 1999년 11월 9일자로 Von Skarczinski 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "전류 변환기용 전류-검출 코일(Current-detection coil for a current transformer)"인 미국 특허 제5,982,265호; 2000년 7월 25일자로 Kustera 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "고정확도와 큰 대역폭을 갖는 교류 센서(AC current sensor having high accuracy and large bandwidth)"인 미국 특허 제6,094,044호; 2001년 11월 6일자로 Kojovic 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "고정밀도 로고스키 코일(High precision Rogowski coil)"인 미국 특허 제6,313,623호; 2003년 9월 2일자로 Ray에게 허여되고 발명의 명칭이 "전류 측정 장치(Current measuring device)"인 미국 특허 제6,614,218호; 2004년 5월 4일자로 Meier 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "인쇄회로판-기초의 전류 센서(Printed circuit board-based current sensor)"인 미국 특허 제6,731,193호; 2004년 11월 23일자로 Saito 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "변류기(Current transformer)"인 미국 특허 제6,822,547호; 2007년 6월 5일자로 Skendzic 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "정밀 로고스키 코일 및 그 제조 방법(Precision Rogowski coil and method for manufacturing same)"인 미국 특허 제7,227,441호; 2007년 8월 7일자로 Kovanko 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "전류 센서 배열(Current sensor arrangement)"인 미국 특허 제7,253,603호; 2009년 5월 26일자로 Kojovic에게 허여되고 발명의 명칭이 "분할 로고스키 코일 전류 측정 장치 및 방법(Split Rogowski coil current measuring device and methods)"인 미국 특허 제7,538,541호; 2005년 11월 10일자로 Dupraz 등에게 공개되고 발명의 명칭이 "완성 회로를 형성하는 부분 회로의 연합을 포함하는 로고스키 타입 권선을 갖는 변류기(Current transformer with Rogowski type windings comprising an association of partial circuits forming a complete circuit)"인 미국 특허 공개 제20050248430호; 2006년 10월 5일자로 Skendzic에게 공개되고 발명의 명칭이 "정밀 인쇄회로판 기초의 로고스키 코일 및 그 제조 방법(Precision printed circuit board based Rogowski coil and method for manufacturing same)"인 미국 특허 공개 제20060220774호; 2007년 12월 20일자로 Mahon에게 공개되고 발명의 명칭이 "전류 측정 방법 및 장치(Method and Apparatus for Measuring Current)"인 미국 특허 공개 제20070290695호; 2008년 1월 10일자로 Wilkerson 등에게 공개되고 발명의 명칭이 "정밀한, 온도-보상형, 차폐 전류 측정 장치(Precision, Temperature-compensated, shielded current measurement device)"인 미국 특허 공개 제20080007249호; 2008년 4월 3일자로 Rea 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "고정밀 로고스키 변류기(High-precision Rogowski current transformer)"인 미국 특허 제20080079418호; 2008년 5월 8일자로 Kojovic에게 공개되고 발명의 명칭이 "차폐 로고스키 코일 조립체 및 방법(Shielded Rogowski coil assembly and methods)"인 미국 특허 공개 제20080106253호; 및 2008년 9월 4일자로 HOWELL 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "가요성 변류기 조립체(Flexible current transformer assembly)"인 미국 특허 공개 제20080211484호가 포함된다.

광범위한 종래의 전류 감지 구조에도 불구하고, 제조 비용이 저렴하면서도(이러한 저비용은 특히 종래의 전류 감지 장치의 복잡한 코일 구조와 연관된 곤란함을 해결함으로써 가능함) 종래 장치에 비해 개선되거나 적어도 비견될 수 있는 전기 성능을 제공하는 전류 감지 장치(로고스키 코일을 포함)가 현저히 요구된다. 이상적으로 이러한 해결책은 전류 감지 장치에 대해 매우 낮은 제조 비용 및 개선된 전기 성능을 제공할 뿐 아니라, 장치 제조 중의 에러 또는 기타 결함의 기회를 제한함으로써 고도의 일관성 및 성능 신뢰도를 제공할 것이다.

더욱이, 이상적인 해결책은 적어도 다소 확장 가능하며, 다양한 소정의 형상 인자를 취할 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 태양에서는, 개선된 전류 감지 유도 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 전류 감지 유도 장치는 분절형 권선 요소(segmented winding element)를 복수 구비한다. 리턴 도체는 분절형 권선 요소 중 선두의 것을 분절형 권선 요소 중 후미의 것에 전기적으로 결합시킨다.

일 실시예에서, 분절형 권선 요소는 그 위에 다수의 권선이 배치되는 개별 보빈 요소를 포함한다.

다른 실시예에서, 권선체는 보빈 또는 기타 내부 지지 구조물이 전혀 요구되지 않도록 효과적으로 자립적(free-standing)이다.

본 발명의 제2 태양에서는, 개선된 무정형(form-less) 전류 감지 유도 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 유도 장치는 무정형 권선 에어 코일을 복수 구비한다. 이들 에어 코일은 이후 캡슐화 헤더(encapsulating header) 상에 위치하는 각각의 공동 내에 배치된다. 리턴 도체는 무정형 코일 중 선두의 것을 무정형 코일 중 후미의 것과 결합시킨다.

본 발명의 제3 태양에서는, 상기 전류 감지 유도 장치를 포함하는 시스템 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 시스템은 개선된 전류 감지 유도 장치를 포함하는 배전 공구함을 포함한다. 배전 공구함은 전류 감지 유도 장치에 의해 수집된 데이터를 네트워크를 통해서 모니터링, 지불(billing) 및/또는 제어 용도를 위한 장치 또는 장소(예를 들면, 중앙 저장소 또는 콘트롤 센터)에 전송하는 네트워크 인터페이스를 구비한다.

본 발명의 제4 태양에서는, 상기 장치(들)를 제조하는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 이 방법은 복수의 개별 보빈 요소 위에 절연 도체를 연속적으로 권선하는 단계를 포함한다. 리턴 도체는 각각의 개별 보빈 요소 사이를 경유한다. 리턴 도체는 이후 전류 감지 유도 장치를 형성하기 위해 절연 도체와 전기적으로 결합된다.

본 발명의 제5 태양에서는, 상기 장치를 사용하는 방법이 개시된다.

본 발명의 제6 태양에서는, 확장성(scalable) 유도 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 장치는 다수의 권선 요소를 포함하며, 권선 세그먼트의 개수(및/또는 세그먼트당 턴 수)는 높은 성능과 높은 제조 비용 사이에 소정의 타협을 달성하기 위해 필요에 따라 변경될 수 있다.

본 발명의 제7 태양에서는, 저비용 고정밀 유도 장치가 개시된다. 일 실시예에서는, 원형의 연속적인 로고스키 코일 장치에 효과적으로 근사하도록 다수의 세그먼트가 사용된다.

본 발명의 제8 태양에서는, 사용자-조절가능한 멀티-코일 조립체가 개시된다. 일 실시예에서, 둘 이상의 분절된 코일은 적층(즉, 공통 중심축과 병렬 배치)되며, 따라서 공통 축 주위로의 코일의 각도 배치(회전)는 설치자 또는 최종 사용자에 의해 변경될 수 있으며, 및/또는 존재하는 코일의 개수는 변경될 수 있다. 하나의 코일의 여러 세그먼트가 다른 코일(들)의 세그먼트에 대해 상이한 위치에 배치됨(및/또는 증가 코일의 개수가 증가 또는 감소됨)에 따라, 장치의 출력이 변경될 것이며, 따라서 설치자/사용자가 코일 조립체의 유효 출력을 소정의 성능 레벨로 "튜닝"할 수 있게 된다.

다른 실시예에서, 둘 이상의 코일은 상호 실질적으로 동심적이며, 따라서 이들은 상이한 반경을 갖는다. 마찬가지로, 코일의 상대 위치가 변경될 때(및/또는 코일의 개수가 변경될 때), 코일의 출력도 변경될 것이며, 소정의 성능 레벨로 튜닝 또는 조절될 수 있다.

더욱이, 또 다른 실시예에서, 상이한 코일의 수직 간격 또는 배치는("적층" 구조에 있거나 "동심" 구조에 있거나 간에) 변경될 수 있으며, 따라서 코일의 커플링 또는 상호작용을 증가/감소시킬 수 있다.

본 발명의 제9 태양에서는, 도체 수용 삽입체를 갖는 코일 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이 장치는 전술한 형태의 분절된 코일을 포함하며, 이는 모니터링되는 하나 이상의 도체를 코일의 중심 구역 내의 소정 위치에 배향 또는 배치하도록 구성된 중심부를 추가로 구비한다.

본 발명의 제10 태양에서는, 상기 전류 감지 유도 장치와 함께 사용하기 위한 지지 구조물이 개시된다. 일 실시예에서, 상기 지지 구조물은 복수의 보빈 요소를 구비한다. 보빈 요소의 적어도 일부는 또한, 하나의 보빈 요소를 인접한 보빈 요소에 결합하기 위해 사용되는 동심 특징부를 구비한다.

본 발명의 제11 태양에서는, 상기 전류 감지 유도 장치에 사용하기 위한 보빈 요소가 개시된다. 일 실시예에서, 보빈 요소는 내부 체적을 규정하는 스풀 요소를 구비하며, 추가로 상기 스풀 요소와 연관된 외부 권선 직경을 갖는다. 스풀 요소의 양 단부에는 한 쌍의 플랜지 특징부도 배치된다.

일 변형예에서, 상기 한 쌍의 플랜지 특징부의 적어도 하나는 그 안에 배치되는 전기 전도성 클립을 구비한다.

또 다른 변형예에서, 내부 체적은 스풀 요소에 대해 소정 위치에 리턴 도체를 배치하는 리턴 도체 지지 특징부를 구비한다.

본 발명의 특징, 목적, 및 장점은 도면을 참조하여 후술되는 상세한 설명으로부터 보다 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제1 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 1a는 본 발명의 원리에 따른 도 1의 로고스키 코일 헤더를 도시하는 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 1B-1B 라인을 따라서 취한 사시 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 원리에 따른 접착제의 분절 또는 연속 도포에 의해 형성되는 로고스키 코일을 도시하는 사시도이다.
도 1d는 로고스키 코일의 원리에 따른 중첩 도체 단부를 갖는 현장 설치가능한 로고스키 코일 장치를 도시하는 평면도이다.
도 1e는 로고스키 코일의 원리에 따른 충합(abutting) 도체 단부를 갖는 현장 설치가능한 로고스키 코일 장치를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제2 실시예의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 2a는 도 2의 2A-2A 라인을 따라서 취한 사시 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 원리에 따른, 도 2에 도시된, 단일 로고스키 코일 세그먼트의 사시도이다.
도 2c는 다른 관점에서 도시한, 도 2b의 단일 로고스키 코일 세그먼트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제3 실시예에서의 단일 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 3a는 도 3에 도시된 로고스키 코일 세그먼트의 측면도이다.
도 3b는 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 절반을 형성하는, 도 3에 도시된 네 개의 조립된 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 원리에 따른 권선 맨드렐에 장착된 도 3b의 네 개의 조립된 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 3d는 도 3c에 도시된 권선 맨드렐에 장착된 로고스키 코일 세그먼트의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제4 실시예에서의 단일 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 원리에 따른 두 개의 헤더 세그먼트 사이에 장착되는, 도 4에 도시된 두 개의 권선된 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 원리에 따른 권선 맨드렐에 장착된 도 4의 여덟 개의 조립된 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제5 실시예에서의 단일 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 5a는 도 5의 단일 로고스키 코일 요소를 도시하는 측면도이다.
도 5b는 본 발명의 원리에 따른 함께 장착될 수 있는 도 5의 두 개의 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 5c는 본 발명의 원리에 따른 권선 맨드렐에 장착된 도 5의 여덟 개의 조립된 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치의 제6 실시예에서의 단일 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 6a는 도 6의 단일 로고스키 코일 요소를 도시하는 측면도이다.
도 6b는 본 발명의 원리에 따른 함께 장착될 수 있는 도 6의 두 개의 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 6c는 본 발명의 원리에 따른, 주변 코드를 수용하도록 구성된 코일 세그먼트의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 원리에 따른 전류 감지 장치의 도체를 통과하기 위한 다양한 위치를 도시하는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 원리에 따른 직사각형 전원 도체 주위에 배치되는 로고스키 코일 장치에 대한 대체 구조를 도시하는 평면도이다.
도 8a는 본 발명의 원리에 따라 스큐잉(skewing) 및 바이어싱(biasing)을 방지하기 위해 정렬 특징부가 합체된 도 8의 로고스키 코일 장치의 제1 예시적 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 8b는 사각(예를 들면, 직사각형) 버스 바(커버가 제거된 상태)에 사용하도록 구성된, 본 발명의 감지 장치의 다른 실시예의 평면도이다.
도 8ba는 커버가 설치된 상태에 있는 도 8b의 장치의 8B-1-8B-1 라인을 따라서 취한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 장치에서의 대체 구조를 도시하는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 원리에 따른 도 1 내지 도 1b의 전류 감지 장치를 제조하기 위한 공정 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 원리에 따른 도 2 내지 도 2c 및 도 4 내지 도 4b의 전류 감지 장치를 제조하기 위한 공정 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 원리에 따른 도 3 내지 도 3d의 전류 감지 장치를 제조하기 위한 공정 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 원리에 따른 도 5 내지 도 5c의 전류 감지 장치를 제조하기 위한 공정 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 원리에 따른 도 6 내지 도 6b의 전류 감지 장치를 제조하기 위한 공정 흐름도이다.
도 15a는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 적층된 로고스키 코일 장치의 사시도이다.
도 15b는 도 15a의 적층된 로고스키 코일 장치의 평면도이다.
도 15c는 도 15a의 적층된 로고스키 코일 장치의 튜닝 가능한 실시예의 사시도이다.
도 15d는 본 발명의 원리에 따른 튜닝 가능한 적층된 로고스키 코일 장치의 제2 예시적 실시예의 사시 단면도이다.
도 15e는 본 발명의 원리에 따른 동심형으로 적층된 로고스키 코일 장치의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 세그먼트의 제7 실시예의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 16a는 로고스키 코일 장치를 형성하기 위해 다른 유사 세그먼트와 링크되는, 도 16의 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 16b는 로고스키 코일 장치 및 하우징의 제7 실시예의 분해 사시도이다.
도 16c는 도 16b의 16C-16C 라인을 따라서 취한 단면도이다.
도 16d는 도 16b에 도시된 로고스키 코일 장치와 관련된 하부 하우징 부분의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 원리에 따른 로고스키 코일 세그먼트의 제8 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 17a는 로고스키 코일 장치를 형성하기 위해 다른 유사 세그먼트와 링크되는, 도 17 로고스키 코일 세그먼트를 도시하는 사시도이다.
도 17b는 도 17a의 17B-17B 라인을 따라서 취한 단면도이다.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일 세그먼트용 스타트 클립의 삽입을 도시하는 사시도이다.
도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일 세그먼트용 단부 클립의 삽입을 도시하는 사시도이다.
도 18c는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 맨드렐 상으로의 로고스키 코일 세그먼트의 삽입을 도시하는 사시도이다.
도 18d는 본 발명의 일 실시예에 따른 보빈 세그먼트 홈 내로의 코어 조립체의 설치를 도시하는 사시도이다.
도 18e는 본 발명의 원리에 따른 권선 공정의 일 실시예의 시작을 도시하는 사시도이다.
도 18f는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 로고스키 코일 세그먼트 상에 배치되는 층상(layered) 권선체를 도시하는 단면도이다.
도 18g는 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일 세그먼트 사이에서의 권선의 통과를 도시하는 사시도이다.
도 18h는 본 발명의 일 실시예에 따라 권선되고 권선 맨드렐 상에 장착되는 로고스키 코일 세그먼트의 사시도이다.
도 18i는 본 발명의 일 실시예에 따른 스타트 클립에 대한 권선의 종료를 도시하는 사시도이다.
도 18j는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 로고스키 코일 세그먼트 상의 차폐층(shielding layer) 권선을 도시하는 단면도이다.
도 18k는 본 발명의 일 실시예에 따라 권선 맨드렐 상에 장착되고 차폐층과 함께 권선되는 로고스키 코일 세그먼트의 사시도이다.
도 18l은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선의 차폐층 위의 테이프층의 권선을 도시하는 사시도이다.
도 18m은 본 발명의 일 실시예에 따른 단부 클립에 대한 권선의 종료를 도시하는 사시도이다.
도 18n은 본 발명의 일 실시예에 따른 리턴 도체의 삽입을 도시하는 사시도이다.
도 18o는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 와이어 도체의 삽입을 도시하는 사시도이다.
도 18p는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더 내로의 로고스키 코일 세그먼트의 삽입을 도시하는 평면도이다.
도 18q는 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 헤더 내의 와이어 도체의 설치를 도시하는 사시도이다.
도 18r은 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 장치의 상부 헤더 내로의 에폭시 증착을 도시하는 사시도이다.
도 18s는 도 18a 내지 도 18r에 도시된 공정을 사용하여 제작되는 로고스키 코일 장치를 도시하는 사시도이다.
본 명세서에 개시된 모든 도면은 ⓒ Copyright 2009-2010 Pulse Engineering, Inc.이다. 판권 소유.

이제 유사한 부분을 유사한 도면부호로 지칭하는 도면을 참조한다.

본 명세서에 사용되는 용어 "보빈" 및 "형태(form)"[또는 "형성자(former)"]는 장치의 하나 이상의 권선의 형성 또는 유지를 보조하는 유도 장치 상에 또는 내에 배치되거나 그 일부로서의 임의의 구조물 또는 부품(들)을 지칭하기 위해 비제한적으로 사용된다.

본 명세서에 사용되는 용어 "전기 부품" 및 "전자 부품"은 호환 가능하게 사용되며, 유도 반응기(inductive reactor)["초크 코일(choke coils)"], 변압기, 필터, 트랜지스터, 갭드 코어 환상체(gapped core toroids), 인덕터(결합형 또는 기타), 커패시터, 저항기, 연산 증폭기, 및 다이오드를 비제한적으로 포함하는, 일부 전기적 및/또는 신호 조정(signal conditioning) 기능을 제공하도록 구성된 부품을 개별 부품 또는 집적 회로이거나 간에, 단독으로 또는 조합으로 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 용어 "유도 장치"는 인덕터, 변압기, 및 유도 반응기(또는 "초크 코일")를 비제한적으로 포함하는, 유도를 사용하거나 실시하는 임의의 장치를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 용어 "네트워크" 및 "기간 네트워크"는 일반적으로 데이터 네트워크[MAN, PAN, WAN, LAN, WLAN, 마이크로넷, 피코넷(piconet), 인터넷, 및 인트라넷을 포함], 하이브리드 광섬유 동축(hybrid fiber coax: HFC) 네트워크, 위성 네트워크, 셀룰러 네트워크, 및 텔코(telco) 네트워크를 제한 없이 포함하는 데이터, 통신 또는 기타 네트워크의 임의의 형태를 지칭한다. 이러한 네트워크 또는 그 일부는 임의의 하나 이상의 상이한 토폴로지(예를 들면, 링, 버스, 별, 루프 등), 전송 매체(예를 들면, 유선/RF 케이블, RF 무선, 밀리미터파, 광학 등) 및/또는 통신 또는 네트워킹 프로토콜(예를 들면, SONET, DOCSIS, IEEE Std. 802.3, 802.11, ATM, X.25, Frame Relay, 3GPP, 3GPP2, WAP, SIP, UDP, FTP, RTP/RTCP, H.323 등)을 이용할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 용어 "네트워크 인터페이스" 또는 "인터페이스"는 통상, FireWire (예를 들면, FW400, FW800 등), USB[예를 들면, USB2, USB 3.0, USB 온더고(On-the-Go) 등], Ethernet[예를 들면, 10/100, 10/100/1000(Gigabit Ethernet), 10-Gig-E 등], MoCA, 옵티컬(예를 들면, PON, DWDM 등), Serial ATA(예를 들면, SATA, e-SATA, SATAⅡ), Ultra-ATA/DMA, Coaxsys(예를 들면, TVnet™), 무선 주파수 튜너(radio frequency tuner)[예를 들면, 인밴드(in-band) 또는 OOB, 케이블 모뎀 등), WiFi(802.11a,b,g,n), WiMAX(802.16), PAN(802.15), IrDA 또는 기타 무선 패밀리의 것들을 비제한적으로 포함하는 부품, 네트워크 또는 공정을 갖는 임의의 신호, 데이터 또는 소프트웨어 인터페이스를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 용어 "신호 조정" 또는 "조정"은 신호 전압 변환, 필터링 및 노이즈 완화, 신호 분할, 임피던스 제어 및 수정, 전류 제한, 커패시턴스 제어, 및 시간 지연을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용되는 용어 "상부", "하부", "측부", "상", "하" 등은 하나의 부품에 대한 다른 부품의 상대 위치 또는 기하구조(geometry)를 의미할 뿐이며, 결코 참고 또는 임의의 요구 배향의 절대 프레임을 의미하지 않는다. 예를 들어, 한 부품의 "상부" 부분은 이 부품이 다른 장치에(예를 들면, PCB의 하측에) 장착될 때 사실상 "하부" 부분 아래에 위치할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 용어 "무선"은 Wi-Fi, Bluetooth, 3G(예를 들면, 3GPP, 3GPP2 및 UMTS), HSDPA/HSUPA, TDMA, CDMA (예를 들면, IS-95A, WCDMA 등), FHSS, DSSS, GSM, PAN/802.15, WiMAX(802.16), 802.20, 협대역/FDMA, OFDM, PCS/DCS, 아날로그 셀룰러, CDPD, 위성 시스템, 밀리미터파 또는 마이크로파 시스템, 광학, 음향학(acoustic), 및 적외선(즉, IrDA)을 비제한적으로 포함하는 임의의 무선 신호, 데이터, 통신, 또는 기타 인터페이스를 의미한다.

(개요)

본 발명은 특히, 개선된 저비용의 전류 감지 장치와, 이를 제조 및 사용하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 전류 감지 장치는, 예시적인 실시예에서 이 장치의 권선을 촉진하기 위해 대체로 직선적인 속성을 갖는 여러 세그먼트로 형성된다. 형성된 세그먼트는 원형, 다각형, 또는 타원형 원환체/환상체 형상의 기하구조와 같은 복잡한 기하구조로 연이어 배치된다. 원환체 기하구조가 보편적이지만, 형성된 세그먼트는 이들 세그먼트가 주위에 형성되는 도체가 불규칙한 속성을 갖는 다양한 기하구조에 사용하기에 적합할 수 있다. 사실상 고정된 형태에 추가적으로, 본 명세서에 개시되는 추가 실시예는 가요성 조립체에 대해서도 적합하다.

상기 "분절형" 코일 접근법은 유리하게, 장치 제조 비용의 제어를 요구되는 성능 또는 정밀성 레벨에 대해 균형되게 할 수 있다. 주어진 용도를 위해 더 큰 정밀도가 요구될수록, 더 많은 개수의 세그먼트(및/또는 더 많은 세그먼트당 턴 수)가 채용될 수 있으며, 이는 또한 일반적으로 더 큰 제조 비용에 대응한다. 저정밀도 용도에서는, 세그먼트 및/또는 턴이 적은 저정밀도 장치가 활용될 수 있으며, 따라서 요구되는 정밀도 레벨을 위해 가능한 최저 비용을 제공할 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 세그먼트는 최종 완성된 전류 감지 장치에 대한 그 조립을 유리하게 촉진하는 특징부 및/또는 기하구조를 갖는 보빈 요소로 형성된다. 이들 보빈 요소는 조립을 촉진하기 위해 하나 이상의 힌지형 커플링, 정렬 특징부, 성형 가요성 웨빙(webbing) 등을 구비한다. 대체 실시예에서, 세그먼트는 보호 헤더 요소 내에 연속 배치되는 자립형 접합 와이어 권선으로 형성된다. 전류 감지 장치를 형성하기 위해 권선체에 전기적으로 결합되는 하나 이상의 리턴 도체(들) 또는 패스 쓰루(pass through) 도체(들)도 사용된다.

추가로, 본 명세서에 개시된 일부 실시예는, 와이어 래핑을 위해(즉, 권선체를 보빈 요소 상에 권선하기 전에 고정하기 위해)서뿐 아니라, 외부 도선을 보빈 요소 권선체에 전기적으로 결합시킴으로써, 로고스키 코일 장치를 형성하는데 필요한 전기 접속을 촉진하기 위해서, 인서트-성형되거나 포스트-삽입된 전도성 클립을 구비한다. 일부 실시예에 사용하기 위한, 보빈 요소의 외부 플랜지 상에 형성된 보스도 개시된다. 권선 작업 중에 정렬 및 안정성을 제공하기 위해 이들 보스는 대응하는 구멍 쌍과 함께 구비된다.

장치의 예시적 실시예에서, 헤더 및/또는 보빈 요소에는 장치 상의 권선에 대해 리턴 도체(들)를 지지하고 정확히 배치하기 위해 장치의 기하구조에 유리하게 포함되는 특징부가 형성된다. 리턴 도체의 위치설정은 고성능 저비용 전류 감지 장치를 제공하기 위해 성능 고려사항 및 제조 고려사항 양자에 대해 비교 검토될 수 있다. 도체의 위치설정은 속성상 가변적일 수도 있는 바, 예를 들어 도체(들)의 복수의 상이한 위치를 지지하는 구조물을 통해서 가변적일 수 있다.

보빈 또는 기타 지지 구조물 없이 권선(들)(및 세그먼트 자체)의 턴이 형성 및 사용되는 장치의 "자유 공간" 또는 "무정형" 실시예도 개시된다. 일 변형예에서는, 소위 "접합된(bonded)" 와이어가 사용되며, 여기에서는 권선의 개별 턴이 선택적으로 (예를 들면, 열적으로 활성화되는 접착제 또는 기타 물질을 거쳐서) 상호 접합되어 턴을 서로에 대해 소정 위치 및 배향으로 유지하며, 따라서 보빈을 불필요하게 하고 제조 비용을 절감한다. 다른 변형예에서, 권선체(및 중심 도체)는, 권선체 및 도체를 상대 위치에 "포팅(pot)"하고 기계적 안정성 및 강성을 부가하는 폴리머 또는 기타 캡슐화 화합물 중에 캡슐화된다.

세그먼트-관련 전기 성능 결함을 수정하고 및/또는 사용자 또는 설치자에 의한 코일 성능의 선택적 튜닝을 허용하기 위해 둘 이상의 상기 전류 감지 장치를 상호 인접 배치시키는 "튜닝 가능한" 실시예도 고려된다. 일 실시예에서, 둘 이상의 코일은 적층 또는 병치 배향으로 배열되며, 코일 세그먼트 사이의 갭과 관련한 플러스 누설을 없애거나 완화시키기 위해 서로에 대해 배치된다. 다른 변형예에서, 둘 이상의 코일은 실질적으로 동심적이다.

(예시적 실시예의 상세한 설명)

이제 본 발명의 장치 및 방법의 다양한 실시예 및 변형예의 상세한 설명이 제공된다. 전류 감지 장치와 관련하여 주로 논의하고, 특히 일 실시예에서는 로고스키 원리에 따라 작동하는 전류 감지 장치에 대해 논의하지만, 본 명세서에서 논의되는 다양한 장치 및 방법은 그렇게 한정되지 않는다. 사실, 본 명세서에 기재되는 많은 장치 및 방법은, 패스 쓰루 또는 리턴 도체를 사용하지 않거나 필요로 하지 않는 장치를 포함하는, 본 명세서에 기재되는 분절형 제조 방법 및 장치로부터 득을 볼 수 있는 임의 개수의 복잡한 코일 구조(권선된 원환체 형상과 같은)를 제조하는데 유용하다.

또한, 특정 실시예와 관련하여 논의되는 특정한 특징은 많은 경우에 본 명세서에 기재되는 하나 이상의 다른 고려되는 실시예에 사용하기에 쉽게 적합할 수 있음이 인지된다. 당업자라면 본 명세서에 기재된 많은 특징이 더불어 기술되는 특정 예와 실시예를 제외한 더 넓은 유용성을 갖는 것을 본 명세서로부터 쉽게 알 것이다.

로고스키 코일 원리

본 명세서에서 후속 기술되는 예시적 코일의 제조를 위한 방법을 실시하는데 있어서의 다양한 설계 고려사항을 보다 잘 이해하기 위해서는, 로고스키-타입 코일의 거동을 지배하는 기본 원리를 이해하는 것이 유용하다. 전자 분야에서 주지되어 있듯이, 로고스키 코일에 의해 발생되는 전압은 하기 식(1)에 의해 주어진다:

여기에서,

A = 소형 루프중 하나의 면적

N = 턴 수

l = 권선의 길이

μ_O = 자기 정수

dI/dt = 루프 내에서의 전류의 변화율.

실제 실시가 식(1)에 나타난 이론적 거동에 가깝게 작동하게 하기 위해서는, 복수의 턴이 균등하게 이격되어 있고, 장치의 반경이 턴 자체의 반경에 비해 비교적 큰 것을 포함하는 다양한 가정이 이루어진다. 따라서, 이들 가정과 이것들이 로고스키 코일 자체의 감도에 어떻게 영향을 미치는지는 후술하는 다양한 코일 장치의 후속 논의에서 염두에 두어야 한다.

전류 감지 장치

이제 도 1 내지 도 1b를 참조하여, 전류 감지 장치(100)의 제1 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 로고스키-타입 전류 감지 장치가 도 1 내지 도 1b의 실시예에 도시되어 있다. 도 1은 권선 코일(102), 패스 쓰루 또는 리턴 도체(104) 및 분절형 헤더(110)를 구비하는 전류 감지 장치와 연관된 주요 요소를 도시한다.

도 1에서 알 수 있듯이, 다른 종래의 로고스키 코일에 대비되는 이 장치(100)의 첫 번째 현저한 장점이 쉽게 드러난다. 구체적으로, 통상적인 종래의 로고스키 코일은 장치에 적절한 전기적 성능을 달성하기 위해 필요할 것으로 크게 믿어지는, 장치의 전체 루프에 걸쳐서 균일한 코일 권선 분포를 강조하였다. 그러나, 이러한 종래의 구조는 제조하기에 어려울(결과적으로 장치의 판매가격이 비교적 높아짐)뿐 아니라 장치에 대해 소정 레벨의 전기적 성능을 달성하기 위해 필요치 않다는 것이 출원인에 의해 발견되었다. 오히려, 전류 감지 장치(100)를 다수의 거의 균일하게 권선된 코일 세그먼트(102)로 분절시킴으로써, 기저 장치는 제조가 더 용이할 뿐 아니라, 전통적인 로고스키 코일 장치에 비해 유사하거나 개선된 전기적 성능을 제공한다.

예시적인 실시예에서, 코일 세그먼트(102)는 접합 와이어 권선을 사용하여 선형 맨드렐 상에 권선된다. 또한, 접합/접착 공정과 관련하여 레귤러 절연 와이어도 사용될 수 있다. 접합 와이어(bonded wire)는 소위 "에어 코일"을 생산하기 위해 사용되는 확립된 제품/공정이다. 에어 코일 자체는 인덕터이며, 보편적으로 RFID 태그, 보이스 코일, 센서 등에 사용되었다. 접합 와이어를 생산하기 위한 재료 및 제조 설비는 당업자에게 공지된 다양한 소스로부터 입수 가능하다. 접합 와이어는 본질적으로, 에나멜의 외표면에 (와이어 공급자 또는 장치 제조업자에 의해) 도포되는 추가 코팅을 갖는 에나멜-코팅된 와이어이다. 일반적으로, 권선 중에, 접합 와이어 코팅은 코팅된 와이어가 함께 접착/접합되도록 (방사 플럭스, 화학 물질 등을 포함하는 다른 형태의 처리도 있지만 보통은 열에 의해서) 활성화될 수 있다. 이 접근법은 전자 부품 생산과 관련하여 특정한 이점과 비용 절감을 제공한다. 접합 와이어를 사용함으로써, 코일 세그먼트(102) 자체는 자립형 구조가 된다. 접합 와이어의 사용은 일반적으로 주지되어 있으며, 유도 장치의 구축에 있어서의 그 사용은 예를 들어, 2004년 7월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무정형 전자 디바이스 및 제조 방법(Form-less Electronic Device and Methods of Manufacturing)"이며 그 내용 전체가 본 명세서에 원용되는 공동-소유의 미국 특허 출원 제10/885,868호에 상세히 기술되어 있다.

도 1의 장치(100)는 분절형 헤더(110)에 설치된 단일의 코일 세그먼트(102) 만을 도시하지만, 장치(100)는 도시하듯이 여덟 개의 코일 세그먼트와 작동하도록 의도된 것이 인지된다. 또한, 여덟 개의 코일 세그먼트가 도시되었지만, 주로 전류 감지 장치(100)의 전체 크기와 그 소정 형상/프로파일에 따라서 그보다 많거나 적은 수의 세그먼트가 추가될 수 있음이 인지된다. 코일 세그먼트의 개수를 수정하는 능력은 종래의 전류 감지 장치 제조 방법에 비해 분명한 경쟁력있는 장점을 제공한다. 구체적으로, 코일 세그먼트의 개수가 증가할수록(즉, 이론적으로 무한한 개수의 세그먼트를 향해 나아갈수록), 전류 감지 장치의 거동은 이상적인 코일과 보다 유사한 경향을 보일 것이지만, 여기에는 제조 복잡성 및 비용이 희생된다. 하지만 역으로, 세그먼트의 개수는 전기 성능의 허용가능한 최소 레벨이 달성될 때까지 감소될 수 있으며, 따라서 제조 복잡성 및 제조 비용을 최소화할 수 있다.

이제 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 분절형 헤더(110)의 예시적 실시예의 구조를 보다 쉽게 설명한다. 도시된 실시예에서, 분절형 헤더(110)는 여덟 개의 공동(112)을 포함하며, 각각의 공동은 코일 세그먼트(102)의 각각과 연관된다. 바람직하게, 분절형 헤더(110)는 사출 성형된 폴리머 재료로 구성되지만, 본 명세서가 주어지면 복합재료(composite), 섬유 재료(예를 들면, 종이) 및 그 조합을 비제한적으로 포함하는 다른 구성 재료뿐 아니라 대체 방법(예를 들면, 트랜스퍼 몰딩 또는 조립/접착 공정)이 당업자에게 쉽게 자명해질 것이다. 예시적 실시예에서, 복수의 패스 쓰루 도체 유지 특징부(114)는 인접하는 공동(112) 사이에서 분절형 헤더를 따라서 다중 지점에 배치되며, 패스 쓰루 도체(또는 도체들)(104)(도 1)를 배치된 코일 세그먼트(102)에 대해 소정 위치에 유지하기 위해 사용된다. 도시된 실시예에서, 유지 특징부(114)는 패스 쓰루 도체(들)(104)를 코일 세그먼트 각각의 종축을 따라서 배치하지만, 패스 쓰루 도체(들)의 배치가 변경될 수 있음(복수의 도체가 사용되는 경우에는 실제로 세그먼트 내의 상이한 위치를 차지할 수 있음)이 인지된다. 예를 들어, 후술하는 본 명세서의 도 7의 논의 내용을 참조하기 바란다. 또한, 포스트 특징부(116)는 상호접속 와이어를 세그먼트 사이에 와이어 래핑하기 위한 장소를 제공한다.

도 1 내지 도 1b에 도시된 전류 감지 장치는 구체적으로, 전류가 궁극적으로 감지될 도체가 장치(100)의 중심부를 통과할 수 있는 용도에 적합하지만, 분절형 헤더는 정적 균일한 구조가 아니도록 제조될 수 있음이 인지된다. 예를 들어, 장치(100)는 분절형 헤더(110)가 설치 목적으로 또는 조작자/설치자에 의한 현장에서의 측정/테스트를 허용하기 위해 전류 통전 도체 주위에 래핑될 수 있도록 힌지 결합될 수 있음이 인지된다. 추가로, 힌지결합된 분절형 헤더는 또한 헤더의 가요성 속성이 1회전 자유도 이상으로 작동하도록 쉽게 적응될 수 있다. 예를 들어, 분절형 헤더는 장치의 밀폐 루프가 개폐될 수 있도록 적응될 수 있을 뿐 아니라, 분절형 헤더가 현장에서 임의 개수의 어려운 설치 위치에 수용되는 능력을 촉진하기 위해 피봇되고 비틀릴 수 있다.

대향 단부(즉, 힌지결합되지 않는 부분)는 또한, 힌지결합된 장치를 그 폐쇄된 형태로 유지하는 유지(retaining) 기구(스냅 등과 같은)에 적응될 수 있다. 추가로, 이는 힌지 없이[예를 들면, 맞춤못(dowel), 스냅, 패스 쓰루 도체의 장력 등을 사용하여] 또는 헤더(110)를 장치가 최종적으로 설치될 시스템의 요구에 따라 둘 이상의 분리 또는 이동 가능한 부분으로 분절시킴으로써 달성될 수 있음을 알아야 한다. 도 1 내지 도 1b에 도시된 전류 감지 장치(100)의 분리 또는 이동 가능한 분절형 실시예는 또한 본 명세서에 후속 기술되는 다른 전류 감지 장치에도 똑같이 적용될 수 있음이 인지된다.

또한, 상기 헤더(110)는 특정 용도에서, 전류 감지 장치가 (표면 장착 또는 관통-구멍 용도를 통해서) 외부 기판 상에 장착되는 것을 촉진하기 위해 쉽게 수정됨을 알아야 한다. 예를 들어, 관통 구멍 용도에서, 헤더(110)는 전류 감지 장치에 사용되는 도체의 단부를 소정 간격으로 보유 및 배치하는 개구(도시되지 않음)를 구비한다. 이들 도체는 설치 이전에 그 변형이 일어날 것 같지 않은 충분한 두께의 도선으로 형성되는 것이 바람직하다. 표면 장착 용도에서, 헤더는 둘 이상의 도선과 적응된다. 이들 전도 영역은, 헤더에 부착되거나 대안적으로 임의의 개수의 주지된 폴리머 도금 공정을 거쳐서 만들어지는 개별 금속 판으로 형성될 수 있다. 도체의 단부는 이후, 표면 장착 공정을 거쳐서 외부 기판에 장착될 전도 영역과 전류 감지 장치 권선체 사이에 전기 접속을 형성하기 위해 납땜, 저항 용접 등을 거쳐서 전도 영역에 전기적으로 결합될 수 있다.

전류 감지 장치(정적이거나 그렇지 않거나)는, 먼지 및 부스러기로부터의 보호를 위해서 뿐만 아니라 예를 들어 전류 감지 장치에 의해 측정되고 있는 도체로부터의 고전압에 대한 개선된 저항을 제공하기 위해, 경우에 따라 조개껍질형(clamshell) 커버 내에 폐입(encase)되거나 아니면 캡슐화/몰딩/오버-몰딩될 수 있다. 또한, 특정 실시예에서, 전류 감지 장치의 성능은 코일 세그먼트(102)의 변형에 극히 민감한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 전류 감지 장치를 조개껍질형 커버 내에 집어넣거나 권선을 캡슐화함으로써, 전류 감지 장치의 성능은 비교적 저렴한 비용으로 최종 소비자에게 보호될 수 있다. 정적 실시예[즉, 폐입된 장치(100)가 사실상 강성인 경우]에 추가적으로, 가요성 폐입을 사용함으로써 가요성 실시예가 쉽게 실시될 수 있음이 인지된다. 이러한 가요성 장치는, 예시적 변형예에서, 헤더(110)의 적어도 일부 주위에 배치되는 고무처리된 수축성 튜브를 사용함으로써 형성된다.

이제 도 1c를 참조하여, 도 1 내지 도 1b에 도시된 전류 감지 장치의 대체 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 1c의 실시예는 도 1에 도시된 헤더 또는 보빈 요소와 함께 또는 이를 갖지 않은 채로 사용하기 위한 연속 구성된 나선형 코일을 도시한다. 도 1c의 전류 감지 장치(180)는 예를 들어 코일의 내주에 배치되는 접착제(120)의 비드를 사용하여 복수의 세그먼트(102)로 효과적으로 분할된다. 특정 용도에 따라, 사용되는 접착제의 형태가 광범위하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 개별 세그먼트(102)에 얼마간의 가요성이 요구되는 경우에는, 세그먼트(102) 내에서 와이어의 개별 턴 사이에 약간의 움직임이 가능하도록 가요성 접착제(실리콘 같은)가 사용된다. 대안적으로, 가요성이 요구되지 않는 경우에는, 세그먼트 내에서 와이어의 개별 턴 사이의 이동 정도를 제한하기 위해 2부분 에폭시와 같은 경질 접착제가 사용된다.

도시된 실시예에서, 전류 감지 장치는 맨드렐 상에 하나의 연속적인 권선으로 형성된다. 접착제는 이후 자동-분배 장치를 사용하여 완성된 전류 감지 장치의 내경 상의 분절된 부분(102)에 배치됨으로써, 전류 감지 장치의 제조를 사실상 자동화한다. 리턴 도체(도시되지 않음)는 권선 이전에 코일의 내부에서 경로설정(route)되는 것에도 유의해야 한다. 접착제는 주로 완성된 전류 감지 장치의 내경 상에 배치되는 것으로 상정되지만, 대체 실시예는 접착제를 권선체 상의 다른 임의의 장소(외경 같은)에 그리고 심지어는 (임의의 주어진 세그먼트에서 인접한 권선체 사이의 이동을 추가적으로 고정 및 최소화하기 위해) 권선체 상의 복수의 위치에 쉽게 배치할 수 있음이 인지된다. 또한, 접착제는 주로 개별 세그먼트에서 권선체 상에 배치되는 것으로 상정되지만, 권선체 상에 배치된 접착제의 비드는 특히 사용되는 접착제가 가요성 형태로 경화되는 경우에 권선체의 길이를 따라서 연속적으로 도포될 수 있음이 인지된다.

유리하게, 상기 공정은 또한 그 자체가 대량, 병행 제조 작업에 차용된다. 예를 들어, 하나의 긴 맨드렐이 사용될 수 있으며, 많은 코일을 위한 세그먼트가 그 위에 형성되고(해당된다면 경화되며), 상기 접착제는 맨드렐 아래로 한번 이동할 때 급속 도포된다. 개별 코일은 이후 맨드렐 상에서 절단될 수 있으며(또는 필요할 경우 맨드렐로부터 전체 조립체의 제거 이후에), 절단된 개별 코일은 소정 형상(예를 들면, 실질적으로 원형 또는 다각형)으로 형성되고 종단된다. 마찬가지로, 다수의 이러한 맨드렐은 제조 설비의 한계까지 병렬 처리될 수 있다. 이러한 대량 제조는 코일 설계에 의해서만 제공되는 것에 비해 스케일의 추가적인 절약을 제공한다.

도 1c의 장치는 또한 필요할 경우 그 기계적 강성이 적어도 임계 치수 내로 실질적으로 유지되도록 호스트 화합물(예를 들면, 포팅 화합물, 실리콘 등) 내에 캡슐화될 수 있다. 구체적으로, 본 명세서에 기재된 코일은 많은 경우에 각 세그먼트의 턴의 단면적 또는 프로파일의 변화에 대해 (성능 저하의 측면에서) 민감할 수 있음이 본 발명자(들)에 의해 인지되었다. 예를 들어, 도 1c의 장치에서의 세그먼트의 코일이 분쇄 또는 왜곡되면, 장치의 정확도는 전체적으로 상당히 저하될 수 있다. 이 치수는 예를 들어 장치의 "진원도(circularity)"를 전체적으로 유지하는 것뿐 아니라, 모니터링되는 도체(들)를 코일/다각형의 기하학적 중심 내에 유지하는 것보다 중요하며, 장치는 유리하게 후자에 대해 크게 관대하다. 따라서, 코일 턴의 적어도 단면적의 기계적 안정성은 많은 용도에서 현저한 고려사항이다. 이러한 안정성이 경성 또는 강성 외부 "셸"(예를 들면, 케이스, 또는 대안적으로 코일 외부를 둘러싸는 슬리브 등의 이러한 구조물)의 사용을 통해서 유지될지, 캡슐화를 통해서 유지될지, 또는 보빈이나 헤더와 같은 내부 지지체를 통해서 유지될지는 주로 설계 상의 선택이다.

도 1d는 도 1 내지 도 1b에 도시된 헤더 요소를 갖지 않는, 예를 들어 도 1c에 도시된 전류 감지 장치(100)의 하향(top down) 도시도이다. 구체적으로, 도 1d는 전류 감지 장치를 도체 주위에 (도체를 도체가 부착되는 장치로부터 제거할 필요 없이) 현장-설치할 수 있게 만드는 첫 번째 예시적인 방법을 도시한다. 도 1d에 도시된 전류 감지 장치는 도체 주위에 경로설정될 수 있는 중첩 단부(185)를 갖는다. 중첩 단부는 이후 접착제 등을 통해서 코일의 다른 "단부"에 부착될 수 있다. 이런 식으로, 코일 장치의 자유 단부는 현존 도체 설치 주위에 경로설정될 수 있으며, 두 단부는 적소에 중첩 및 고정되어, 효과적으로 비파괴(unbroken) 루프를 형성한다. 이러한 "중첩" 구조는 비교가능한 "비파괴" 장치(예를 들면 본질적으로 단부를 전혀 갖지 않지만, 연속 루프로서 만들어진 장치)보다 낮은 정밀도를 갖는 것을 알 것이지만, 이는 또한 분해가 없는 상기 현장 설치 능력을 제공하며, 매우 낮은 제조 비용(나중에 자세히 설명함)도 제공한다.

도 1d의 장치는 수직 평면(즉, 도면의 평면에 수직한 평면)에서 중첩되는 코일의 두 단부를 도시하지만, 중첩 단부는 "편평한" 수직 프로파일을 유지하면서 반경방향으로 중첩될 수도(즉, 일 단부가 타 단부의 직경보다 작은 반경에 배치) 있음을 알아야 한다.

도 1c의 장치의 두 개의 자유 단부는 (1) 두 단부를 소정의 근접 관계로 유지하기(즉, 장치를 형상으로 "굴곡시키기") 위해 해당될 경우 단지 코일 장치의 기존 강성 또는 단조성을 사용하는 것; (2) 두 단부를 접합하기 위한 접착제; (3) 전기적 및 환경적 밀봉 분야에서 주지되어 있는 형태의 수축 튜브(예를 들면, 가열시 수축)의 섹션; (4) 플라스틱 또는 기타 타이-랩(tie-wrap); (5) 테이프(예를 들면, 전기 또는 덕트 테이프) 사용; 또는 (6) 두 개의 각각의 단부에 배치되는 성형 또는 형성된 스냅-끼움 조립체를 (제한 없이) 포함하는 임의의 개수의 상이한 기술을 사용하여 연결될 수 있다. 상기의 각각은(다양한 정도로) 특히 장치 자체를 위한 비용-효과적인 형성 기술과 관련하여 사용될 때 매우 낮은 비용의 이점을 제공한다.

도 1e는 전류 감지 장치(100)의 자유 단부가 190에서 충합되는, 장치의 대체 현장-설치 가능한 실시예를 도시한다. 도 1e의 실시예는 도 1d에 도시된 것보다 제조 비용이 높을 것으로 예상되지만, 충합된 단부가 코일을 거의 "완전한" 형상으로 효과적으로 만들 수 있고 일체의 중첩(자기 왜곡 및 누설을 초래)을 없애는 사실에 크게 기인하여, 도 1c에 도시된 이전 실시예에 비해 양호한 전기적/자기적 성능(정밀도)을 제공한다. 전류 감지 장치의 단부는 (1) 위치결정 핀 커플링; (2) 자기 커플링; (3) 스크루온(screw-on) 커플링; (4) 수축 튜브 커플링; 및 (5) 스냅/피봇 타입 커플링을 비제한적으로 포함하는 임의의 개수의 조립 기술을 사용하여 충합될 수 있다. 자기 커플링의 사용에 관하여, 자석의 사용은 측정될 전류의 변화(즉, dI/dt)에 영향을 미치지 않으며 따라서 유리하게 장치의 전기적 성능에 영향을 미치지 않음을 알아야 한다. 도 1d의 실시예는 도 1c의 실시예보다 제조 비용이 다소 높지만(주로 커플링을 위한 충합 요건의 비용으로 인해), 보다 높은 정밀도를 제공한다.

도 1d 및 도 1e의 실시예는 여러가지 치수에서 융통성 있도록 만들어질 수 있다는 것도 인지될 것이다. 예를 들어, 일 변형예에서, 코일 단부는 코일의 가요성(특히, 세그먼트 사이의 갭)으로 인해 (설치된 도체 또는 버스 바 주위로 래핑될 수 있도록) 다소 견인 이격될 수 있지만, 서로에 대해 수직하게 변경(즉, 동일 반경을 유지하지만 양 단부에 비틀림력이 인가될 때 서로에 대해 이동)될 수 있다. 다른 변형예에서는, 코일의 소정 부분(예를 들면, "힌지" 구역; 도시되지 않음)만 상당히 휘어질 수 있다. 이는 힌지 구역에서 예를 들어 얇은 피복재 또는 실제 기계적 힌지를 사용함으로써 임의의 개수의 상이한 방식으로 이루어질 수 있으며, 따라서 그 구역에서 우선적으로 휘어진다.

이제 도 2 내지 도 2c를 참조하여, 헤더- 또는 보빈-기초의 전류 감지 장치(200)의 제2 예시적 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 2 내지 도 2c의 전류 감지 장치(200)는 다수의 개별 보빈 요소(210)를 포함한다. 이들 보빈 요소(210)의 각각은 경우에 따라 힌지결합되는 커플링(220)을 통해서 상호 이웃하여 배치된다. 예시적인 일 실시예에서, 이 힌지형 커플링(220)은 인접한 개별 보빈 요소를 상호 부착 유지되도록 유지하는 특징부(스냅 등과 같은)를 구비하지만, 대체 실시예에서 상기 힌지형 커플링은 피봇운동 및 유지 기능과 반대로 피봇운동만 제공할 수 있음이 인지된다. 대체 실시예에서, 힌지형 커플링은 연결 재료의 얇은 웨브를 인접하는 보빈 요소(210) 사이에서 몰딩함으로써 달성될 수 있다. 이러한 구성은 전술했듯이 정적이거나(예를 들면 최종 적용 기하구조가 공지되어 있는 실시예에서의 사용을 위해) 또는 가요성으로 만들어질 수 있다. 커플링은 또한 부서지기 쉽게; 즉 필요할 경우 부품의 선택적 분리를 촉진하기 위해 제한된 횟수의 로딩 사이클 이후 절단될 수 있게 만들어질 수 있다.

이제 도 2 및 도 2a를 참조하면, 전류 감지 장치(200)의 부분적 세그먼트가 도시되어 있다. 구체적으로, 삼백육십도(360°) 장치(200)의 사십오도(45°) 세그먼트만 도시되어 있다. 따라서, 도시된 실시예에서 알 수 있듯이, 완전한 장치(200)는 여덟 개의 분절된 보빈 요소(210)로 구성될 것이다. 여덟 개의 요소가 상정되지만, 이 개수는 전류 감지 장치 용도의 기저 기하구조뿐 아니라 정해진 성능 파라미터에 의해 임의로 정해진다. 그러므로, 대체 실시예에서는 상이한 형상 또는 구조(둘 이상의 상이한 보빈 요소 구조의 이종 "혼합"도 포함)의 요소가 더 많게 또는 적게 사용될 수 있음이 쉽게 인지된다.

도 2 내지 도 2c에 도시된 실시예는 또한, 개별 보빈 요소의 각각 내의 정확한 위치에 패스 쓰루 도체를 위치시키도록 의도된 중심 통로(230)를 구비한다. 도시된 구조에서, 통로는 원통형 보빈 요소(210) 각각의 종축(즉, 기하학적 중심)을 따라서 배치되지만; 본 명세서의 다른 어딘가에 기술되듯이, 중심 도체(들)의 위치는 (i) 통로(230) 또는 보빈 요소의 단면에 대해 비대칭적일 수 있고; (ⅱ) 변경 또는 교체될 수 있으며; (ⅲ) 다른 위치에 존재할 수 있다.

도 2b 및 도 2c는 일 실시예에 따른 단일의 개별 보빈 요소(210)의 상이한 사시도이다. 보빈 요소(210)는 권선의 하나 이상의 층을 수용하도록 구성된 권선 채널(212)을 특징으로 하는 반면, 플랜지(218)는 권선을 권선 채널(212) 내에 유지하고, 결국 권선을 보빈 요소(210) 내에 균일하게 분포시킨다. 권선 채널은 매끄러운 권선 배럴과 함께 도시되어 있지만, 권선을 보다 균일하게 권선되도록 안내하기 위한 추가 특징을 제공하기 위해 권선 배럴 내에 홈이 형성될 수 있음이 인지된다. 더욱이, 이 "배럴"의 단면은 대칭적일 필요가 없으며 및/또는 분절화를 포함할 수도 있다(즉, 팔각형, 타원형, 다각형 등의 단면을 가질 수 있다).

플랜지의 양 단부에 배치되는 것은, 고립부(240) 위에 배치되는 정렬 포스트(216)이다. 이들 정렬 포스트(216)는 선택적이지만, 캡슐화 헤더(예를 들면 도 4a 참조, 본 명세서에서 후속 설명되는 460) 내에서의 보빈 요소(210)의 개별 배치를 촉진하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 보다 충실하게 후속 설명하듯이 맨드렐 상의 자동 권선 중에 각각의 보빈 요소(210) 사이에서의 권선의 경로설정을 촉진하기 위해 경로설정 포스트(214)가 사용된다. 이들 경로설정 포스트(214)는 권선 채널(212) 내에 권선되는 와이어를 위한 진입/퇴출 지점으로서 작용한다.

도 2a를 참조한 힌지형 커플링(220)의 논의를 상기한다. 도 2b 및 도 2c에서 알 수 있듯이, 힌지형 커플링은 돌출부(222), 및 인접한 보빈 요소(210)로부터 돌출부를 수용하도록 크기를 갖는 각각의 수용부(224)를 포함한다. 경로설정 채널(232)은 또한 경우에 따라, 마지막 세그먼트의 출구 와이어를 코일 내부의 리턴 도체로 경로설정하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 힌지형 커플링(220)은 인접한 요소(210)를 상호 이동 가능하게 결합된 상태를 유지할 수 있게 해주는 요소를 구비하지 않음을 알아야 한다. 오히려, 각각의 권선 및 패스 쓰루 도체와 연관된 장력은 조립된 전류 감지 장치를 그 완성된 원환체형 형상으로 유지하기 위해 실제로 사용된다. 그러나, 대체 실시예는, 인접한 요소(210)를 상호 물리적으로 결합시키고 접착제 또는 기타 접합 물질 등을 사용하는 특징부를 쉽게 구비할 수 있음이 인지된다.

이제 도 3 내지 도 3d를 참조하면, 로고스키-타입 전류 감지 장치(350)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 3은 단일 보빈 요소(300)를 도시하며, (도시된 실시예에서는) 단일 전류 감지 장치(350)를 생성하기 위해 여덟 개의 보빈 요소가 필요하다. 다른 실시예와 관련하여 전술한 대체 실시예에서는 이종 구조 등의 보빈 요소가 더 많이 또는 더 적게 사용될 수 있음이 인지된다. 도 2 내지 도 2c의 보빈 요소(210)와 달리, 도 3의 보빈 요소(300)는 힌지형 커플링을 필요로 하지 않는다. 대신에, 도 3의 보빈 요소(300)는, 보빈 요소(300)가 상호 인접하여 배치될 때 일괄하여 전류 감지 장치(350)의 원환체형 구조를 형성하도록 구성된다. 예를 들면, 전류 감지 장치(350)의 정확히 절반(즉, 네 개의 보빈 요소)을 도시하는 도 3b를 참조한다. 각각의 보빈 요소는, 각각의 플랜지 요소(330)에 의해 형성되는 권선 채널(310)을 구비한다. 이들 플랜지 요소는 권선 채널(310)을 위한 권선 폭을 유지하고 형성한다. 보빈 요소(300)는, 권선 채널(310)을 퇴출하고 진입할 때 권선을 위한 퇴출/진입 지점으로서 다시 사용되는 경로설정 포스트(312)를 추가로 포함한다. 또한, 이들 퇴출/진입 지점은 패스 쓰루 또는 리턴 도체를 권선 이전에 고정하기 위해 사용될 수도 있다. 경로설정 포스트(312) 근처에는 선택적인 패스 쓰루 도체 경로설정 채널(314)이 제공된다. 경로설정 채널(314)은 권선 채널(310) 내에 배치된 권선 아래에 하나 이상의 패스 쓰루 도체를 수용하도록 구성된다. 따라서, 채널(315)을 통해서 경로설정되는 패스 쓰루 도체는, 패스 쓰루 도체(도시되지 않음)에 인가되는 장력을 통해서, 조립 시에 조립된 장치(350)의 구조적 완전성을 유지하는데 유리하게 도움이 된다.

대체 실시예에서, 패스 쓰루 도체는 대신에 중심 공동(320)을 통해서(즉, 중심 공동의 내경을 따라서) 경로설정될 수 있다. 추가로, 보빈 요소(300)는 중심 공동(320)[도 2b에 도시된 것(230)과 유사] 내에 구성된 중심 통로를 통해서 수용하도록 쉽게 구성될 수 있다. 본 명세서가 주어지면 이들 및 기타 실시예는 당업자에게 쉽게 자명할 것이다.

도 3a는 도 3에 도시된 보빈 요소(300)의 측면도이다. 구체적으로, 도 3a에서 알 수 있듯이, 보빈 요소(300)의 곡선형 기하구조에도 불구하고, 중심 공동(320)은 도시된 실시예에서 보빈 요소의 보디를 직선으로 통과한다. 이는 보빈 요소의 자동 권선을 촉진한다(예를 들면, 도 3c 및 도 3d 참조). 키형(keyed) 노치(322)는 또한 중심 공동(320)의 내벽을 따라서 직선 이동하며, 따라서 보빈 요소(300)가 권선 과정 중에 정밀하게 회전되게 할 수 있는 맨드렐 상의 각 슬롯(도 3d 참조, 362) 내에 수용될 수 있는 특징부를 제공한다.

도 3c 및 도 3d는 맨드렐(360) 상에 장착되는 네 개의 이러한 보빈 요소(300)를 도시한다. 보빈 요소(300)가 직선적으로 구성되기 때문에 최종 "원환체형" 형상의 자동 권선은 진원환체(원형) 형상에 비해 대단히 단순화됨을 알아야 한다. 칼라(collar)(370)는 맨드렐(360)의 단부에 장착되며 보빈 요소를 맨드렐(360) 상에 고정한다. 도 3 내지 도 3d에 도시된 실시예는 이후 경우에 따라, 예를 들어 중첩 조개껍질 타입 헤더(도시되지 않음) 또는 다른 폐입체와 같은 헤더 또는 하우징에 폐입될 수 있다.

이제 도 4 내지 도 4b를 참조하여, 전류 감지 장치(400)의 제4 예시적 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 4 내지 도 4b의 전류 감지 장치(400)는 다수의 개별 보빈 요소(410)를 포함한다. 이들 보빈 요소(410)의 각각은 외부 링형 헤더(460)(도 4a)의 사용을 통해서 상호 이웃하여 배치된다. 도 4는 도 4a의 전류 감지 장치(400)의 부분적 세그먼트를 도시한다. 구체적으로, 삼백육십도(360°) 장치(400)의 사십오도(45°) 세그먼트만 도시되어 있다. 따라서, 도시된 실시예에서, 완전한 장치(400)는, 도 4a의 링형 헤더(460) 상의 공동(464)의 개수를 카운트함으로써 알 수 있듯이 여덟 개의 분절된 보빈 요소(410)로 구성될 것이다. 도 4에 도시된 보빈 요소(410)는 개별 보빈 요소의 각각 내의 정확한 위치에 패스 쓰루 도체를 위치시키도록 의도된 중심 통로(430)를 구비한다. 도시된 실시예에서, 통로는 원통형 보빈 요소(410)의 종축을 따라서 배치된다. 도 4의 보빈 요소(410)는 또한, 조립을 촉진할 목적으로 리턴 와이어를 보빈 요소의 중심을 통해서 경로설정하기 위해 사용될 수 있는 대체 통로(432)를 구비한다. 보빈 요소(410)는 권선의 하나 이상의 층을 수용하도록 구성된 권선 채널(412)을 특징으로 하는 반면, 플랜지(418)는 권선을 권선 채널(412) 내에 유지하고, 결국 권선을 보빈 요소(410) 내에 균일하게 분포시킨다. 플랜지의 양 단부에 배치되는 것은, 고립부(440) 위에 배치되는 정렬 포스트(416)이다. 이들 정렬 포스트(416)는 선택적이지만, 헤더(460) 내에서의 보빈 요소(410)의 개별 배치를 촉진하기 위해 사용된다. 도 4b를 참조하여 본 명세서에서 보다 충실하게 후속 설명하듯이 맨드렐 상의 자동 권선 중에 각각의 보빈 요소(410) 사이에서의 권선의 경로설정을 촉진하기 위해 경로설정 특징부(422)가 사용된다. 이들 경로설정 특징부(422)는 권선 채널(412) 내에 권선되는 와이어를 위한 진입/퇴출 지점으로서 작용한다.

도 4b는 보빈 요소 각각의 자동 권선을 위해 맨드렐(470) 상에 장착되는 개별 보빈 요소(410)를 도시한다. 알 수 있듯이, 권선 맨드렐(470)에는 슬롯(472)이 가공되거나 달리 형성된다. 이 슬롯(472)은 권선 작업을 촉진하는 개별 보빈 요소 상의 각각의 특징부(434)(도 4)를 수용하도록 크기를 갖는다. 개별 보빈 요소(410)를 맨드렐의 샤프트를 따라서 믿을 수 있는 위치에 고정 및 위치시키기 위해 맨드렐(470)의 단부 위에는 칼라(480)가 배치된다. 이 접근법은 자동 권선기의 자유 단부 위치설정을 보조하기 위한 시력 장비의 사용을 필요없게 하면서 권선 과정 중에 반복성 및 일관성을 가능하게 한다.

전류 감지 장치를 형성하기 위해 사용되는 모두 여덟 개의 세그먼트(410)가 단일 권선 맨드렐(470) 상에 배치되는 것도 알아야 한다. 이전 실시예(도 3c)는 맨드렐 상에 어느 때나 형성되는 전체 감지 장치의 일부만 도시했지만, 도 4b의 실시예는 모든 세그먼트가 단일 권선 작업으로 권선될 수 있는 실시예를 도시한다. 권선 세그먼트는 이후 맨드렐로부터 후속 제거될 수 있고, 도 4a에 도시하듯이 헤더(460) 내에 배치될 수 있다.

이제 도 5 내지 도 5c를 참조하여, 전류 감지 장치에 사용하기 위한 보빈 요소(510)의 또 다른 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 도 5에 도시된 보빈 요소는 도 2 내지 도 2c에 이전에 도시된 힌지형 실시예와 구조가 유사하다. 구체적으로, 도 5에 도시된 실시예는 다른 권선 플랜지(518)에 의해 형성되는 권선 채널(512)을 갖는다는 점에서 유사하다. 추가로, 도시된 실시예는 인접하는 권선 채널(도 5c 참조) 사이에서의 자석 와이어의 경로설정을 촉진하기 위한 경로설정 포스트(514)를 더 구비한다. 힌지 요소(522)는 또한, 인접한 보빈 요소(510) 상에 배치되는 각각의 특징부에 수용되도록 구성되며, 도 2 내지 도 2c와 관련하여 설명한 기능과 유사하게, 보빈 요소를 위한 피봇 지점으로서 작용한다. 도 5b에 도시된 힌지 지점(550)도 참조한다. 또한, 일괄 보빈 요소는 이후 경우에 따라, 조개껍질 타입 커버(도시되지 않음) 또는 다른 폐입체의 내부에 배치되거나, 또는 한 쌍의 헤더 요소(도 4a에 도시된 것과 유사, 460) 사이에 배치될 수 있다.

그러나, 전술한 실시예와 달리, 도 5에 도시된 보빈 요소(510)의 실시예는, 도 2 내지 도 2c의 이전 실시예에 도시되어 있듯이, 패스 쓰루 또는 리턴 도체(들)(도시되지 않음)가 중심 개구(534)를 통해서 경로설정된다는 점에서 상이하며; 오히려 이 목적을 위해서는 와이어 경로설정 개구(530)가 사용된다. 와이어 경로설정 개구(530)는 그 외경이 권선 채널(512)을 규정하는 권선 배럴의 보디 내에 배치된다. 이러한 구조는 패스 쓰루 도체가 완성된 전류 감지 장치의 내경 상에 위치하기 때문에 조립 측면에서 장점을 갖는다. 패스 쓰루 도체가 내경 상에 위치하기 때문에, 패스 쓰루 도체의 길이는 개별 보빈 요소(510)가 그 최종 원환체 형상으로 형성될 때 유리하게 상당히 길어질 필요가 없다. 이는 특히 제조 및 조립에 있어서 큰 단순성 및 효율이 가능하게 한다.

또한, 패스 쓰루 도체가 중심 개구(534) 내에 배치되지 않기 때문에, 이 패스 쓰루 도체는, 개별 보빈 요소(510) 각각이 맨드렐(560) 상에 장착된 상태에서 맨드렐 권선 과정 중에 쉽게 수용될 수 있다. 편평면(536)(아마도 도 5a에 가장 잘 도시됨)은 맨드렐(560) 상에 위치한 편평면(570)과 일치하는 것도 알아야 한다. 이 기하구조는 맨드렐이 회전할 때 보빈 요소(510)가 스핀회전하도록 보장하는 것을 보조한다.

도 6 내지 도 6b는 도 5 내지 도 5c의 전류 감지 장치의 또 다른 변형예를 도시한다. 도 6 내지 도 6b의 실시예는 이것이 전류 감지 장치에 사용하기 위한 보빈 요소(610)로 구성된다는 점에서 유사하다. 보빈 요소(610)는 도 2 내지 도 2c에 도시된 것과 유사한 힌지형 조립체를 포함한다. 보빈 요소는 외부 권선 플랜지(618)에 의해 규정되는 권선 채널(612)을 더 구비하며, 인접하는 권선 채널 사이에서의 자석 와이어의 경로설정을 촉진하기 위한 경로설정 포스트(614)를 더 구비한다(도 6b 참조). 힌지 요소(622)는 또한, 인접하는 보빈 요소(610) 상에 설치된 각각의 특징부에 수용되도록 구성되며, 도 2 내지 도 2c 및 도 5 내지 도 5c와 관련하여 설명한 기능과 유사하게, 보빈 요소를 위한 피봇 지점으로서 작용한다. 또한, 도 6b에 도시된 힌지 지점(650)을 참조한다. 일괄 보빈 요소(610)는 이후 경우에 따라, 조개껍질 타입 커버(도시되지 않음) 또는 다른 폐입체의 내부에 배치되거나, 또는 한 쌍의 헤더 요소(도 4a에 도시된 것과 유사, 460) 사이에 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 보빈 요소(610)의 실시예는 하나의 현저한 특징에 있어서 종래의 도시된 실시예들에 비해 상이한 바, 즉 리턴 도체(도시되지 않음)는 이전 실시예에 나타나 있듯이 권선 배럴을 통과하는 중심 개구(634) 또는 와이어 경로설정 개구(도 5a, 530)를 통해서 경로설정되지 않는다. 오히려, 이 목적을 위해서는 와이어 경로설정 슬롯(630)이 사용된다. 와이어 경로설정 슬롯(630)은 권선 채널의 외주 또는 외경 상에 배치된다. 이러한 구조는 리턴 도체가 완성된 전류 감지 장치의 내경 상에 위치할 뿐 아니라, 개구를 통해서 나사결합될 필요가 없어서 조립이 단순화되므로 조립 측면에서 장점을 갖는다.

리턴 와이어(도체) 및/또는 가요성 코드 인레이(부도체)를 주행시키기 위해 경로설정 슬롯이 사용될 수 있다는 것도 유의해야 한다. 예를 들어, 일 변형예(도 6c 참조)에서, 보빈 주위에 권선되는 와이어는 외부 슬롯(631) 내의 상기 코드(도시되지 않음)를 캡처하여 개별 보빈 요소에 고정하여, 그 사이에 가요성 힌지를 제공하고, 기계적 안정성을 추가할(뿐 아니라 조립 중에 교차 와이어를 보호할) 것이다. 이 코드는 원형 단면일 필요가 없으며; 실제로 코드는 정사각형, 직사각형, 다각형, 장원형/타원형을 제한 없이 포함하는 임의의 단면 형상을 가질 수 있거나, 또는 심지어 다수의 개별 스트랜드의 (예를 들면, 꼰) 복합체일 수 있다.

추가로, 리턴 도체가 내경 상에 위치하기 때문에, 리턴 도체의 길이는 전술했듯이 개별 보빈 요소(610)가 그 최종 원환체 형상으로 형성될 때 상당히 길어질 필요가 없다. 또한, 리턴 도체가 중심 개구(634) 내에 배치되지 않기 때문에, 리턴 도체는, 개별 보빈 요소(610) 각각이 도 5c에 도시된 맨드렐(560) 상에 장착된 상태에서 맨드렐 권선 과정 중에 쉽게 수용될 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 보빈 요소(700) 상의 리턴 또는 리턴 도체에 대한 다양한 예시적 위치가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 7은 리턴 도체를 보빈 요소(700) 및 그 요소 상에 배치된 각각의 권선(710)에 대해 위치시키기 위한 다양한 옵션을 도시한다. 다수의 리턴 도체(720, 730, 740, 750, 760)를 동시에 도시하지만, 대부분의 실시예에서는 한 번에 리턴 도체를 위한 단일 위치만 존재할 것이 인지된다. 다양한 도시된 옵션은 다음과 같다(이는 제한적이도록 의도되지 않으며, 다른 옵션이 존재한다):

옵션(1): 리턴 도체(720)는, 도 5 내지 도 5c의 실시예에 나타낸 위치설정과 마찬가지로, 보빈 요소(700)의 내경에 위치할 수 있다;

옵션(2): 리턴 도체(730)는 또한 권선체(710)의 외부에 위치할 수 있다. 일반적이지는 않지만, 이러한 배치는 리턴 도체(730)가 권선체(710)와 물리적으로 접촉하는 한 효과적인 것으로 밝혀졌다. 리턴 도체(730)는 문언적으로 권선체(710)의 외주를 따라서 어느 곳에나 배치될 수 있음이 인지된다;

옵션(3): 패스 쓰루 도체(740)는 예를 들어 도 2 내지 도 2c에 도시하듯이 보빈 요소(700)의 기하학적 중심에(즉, 종방향 권선 축을 따라서) 배치될 수 있다;

옵션(4): 패스 쓰루 도체(750)는 권선체(710) 내부의 보빈 요소(700)의 외경을 따라서 배치될 수 있다; 및/또는

옵션(5): 패스 쓰루 도체(760)는 상기 (1) 및 (4)에 기재된 내부 도체(720) 및 외부 도체(750)에 대해 평면외에(off-plane) 배치될 수 있다.

도 7을 참조하여 전술한 다양한 옵션은 다양한 전기적 성능 대 제조가능성 타협을 갖는다. 예를 들어, 일부 용도에서, 전류 감지 장치에 의해 관측되는 전기적 성능의 저하는 (예를 들어 도 5 내지 도 5c를 참조하여 전술했듯이) 피드 쓰루 도체를 완성된 전류 감지 장치의 내경에 가깝게 배치함으로써 제조 용이성 측면에서의 이점을 상쇄시키기에 충분히 크지 않다. 대안적으로, 고성능 및/또는 고정밀 용도에서, 추가 제조 비용은 더 높은 레벨의 성능/정밀도를 위해 정당화될 수 있다. 이러한 타협은 본 명세서가 주어지면 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이며, 따라서 본 명세서에서 더 논의되지 않는다.

이제 도 8을 참조하여, 전류 감지 장치(810)의 또 다른 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 8의 실시예는 감지될 전류 통전 도체(820)가 장방형이거나 다른 불규칙한 형상인 특별한 경우를 이야기한다. 도시된 이러한 장방형 형상은 예를 들어 많은 전기 기구 회사 용도(예를 들어 전력 배전반, 분배 스테이션, 및 서브스테이션에 사용되는 소위 버스에서와 같은)에서 보편적이다. 전술했듯이, 이전 실시예의 전류 감지 장치는 주로, 종래 기술에서 일반적인 대체로 원환체 형상인 것으로 고려되었다. 그러나, 전류 감지 장치(810)를 도체(820)의 장방형 형상을 수용하기 위해 이제 대체로 장원형 또는 타원형 형상을 갖도록 신장함으로써 개선된 전기적 성능이 달성되는 것으로 밝혀졌다. 로고스키 코일의 전압 감도가 식(1)에 의해 유도됨을 이상으로부터 상기하자:

따라서, 대체로 장원형 형상을 가짐으로써, 전류 감지 장치는 (종래의 라운드형 로고스키 코일에 비해) 비교적 짧은 길이를 가지며, 따라서 전류 통전 도체(820)에서 관측되는 전압 레벨을 증가시킨다. 곡선형 구조에 추가적으로, 정사각형 및 직사각형 구조 또한 사용될 수 있음도 인지된다.

개별 보빈 요소[예를 들면, 개별 보빈 요소(210), 도 2]를 사용하거나 대안적으로 헤더 요소(110, 도 1)를 사용하는 실시예에서, 중심 개구(830)는 분절형 권선 자체의 형상을 물리적으로 변경할 필요 없이 도체(820)를 수용하도록 크기를 가질 수 있을 것이 인지된다. 즉, 보빈 요소 또는 헤더 요소 자체는 도체를 수용하도록 물리적으로 크기를 갖는다. 도 8a는 이러한 예시적 실시예에 대해 도시한다. 구체적으로, 도 8a는 그 위에 권선되는 다수의 전도성 권선(854)을 각각 구비하는 다수의 개별 보빈 요소(852)로 형성되는 전류 감지 장치(850)를 도시한다. 이들 개별 보빈 요소는 보빈 요소를 측정될 도체(820) 주위에 정렬시키기 위해 정렬 요소(856)와 관련하여 사용된다. 이런 식으로, 정렬 요소는 도체 주위에 배치될 때 전류 감지 장치(850)의 스큐잉 및 바이어싱을 방지하며, 추가로 정확하고 반복 가능한 배치를 제공한다(현장에 설치된 전류 감지 장치를 위해 일관된 전기적 성능을 보장).

더욱이, 다른 실시예에서, 정렬 요소는 예를 들어 상이한 형상 및 크기의 버스 바를 수용하기 위해서 및/또는 코일의 중심 개구의 상이한 부분에의 도체 배치를 수용하기 위해 교체 가능하다.

마찬가지로, 본 명세서의 다른 어딘가에 기재되는 자유-공간 또는 무정형 실시예에서는, 감지 장치를 도체 주위에 확실하게 배치(및 배향)하는 중심 정렬 요소가 사용될 수 있다.

도 8b 내지 도 8ba는 직사각형 도체의 네 변의 각각에 대응하는 네 개의(2의 배수) 세그먼트를 갖는 실질적으로 직사각형 형상 인자로 만들어지는 본 발명의 감지 코일의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 8b에 도시하듯이, 버스 바(878)의 네 변에 대응하는 네 개의 세그먼트(870, 872, 874, 876)는 서로에 대해 90도로 배치된다. 측부 코일 세그먼트(872, 876)는 단부 코일 세그먼트(870, 874)보다 길이가 길지만(그리고 더 많은 턴을 갖지만), (네 개의 동일한 세그먼트, 길이가 동일하지만 턴 밀도가 상이한 세그먼트, 길이가 상이하지만 턴 밀도가 동일한 세그먼트 등을 포함하는) 다른 구조가 사용될 수 있음을 알 것이다. 더욱이, 도 8b의 구조는 정사각형 도체(도시되지 않음), 또는 그 복합 윤곽이 유효한 직사각형 또는 정사각형을 형성하는 다수의 도체와 함께 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서 도 8b 및 도 8ba의 장치(868)는 경질 셸 또는 케이스(880) 내에 배치되지만(도 8b에는 케이스 "조개껍질"의 일부가 제거된 상태로 도시됨), 다른 접근법(예를 들면, 캡슐화, 또는 지지용 헤더 또는 보빈의 사용을 포함) 또한 사용될 수 있다.

도 9는 통상적인 종래의 전류 감지 장치와 연관된 실질적으로 라운드형의 권선 채널(910)의 대안을 도시한다. 도 9에서 알 수 있듯이, 전류 감지 장치(920)의 단면 길이는 전류가 감지될 필요가 있는 도체(940)의 경로를 따라서 연장된다. 피드 쓰루 도체(930)는 앞서 도 7의 논의에서 설명한 다양한 설계 타협을 고려하여 전류 감지 장치(920) 내에서 임의의 개수의 장소에 배치될 수 있다. 따라서, [식(1)에 나타나 있듯이] 단면적(A)이 증가했기 때문에, 전류 통전 도체(940)를 측정하는 전압 레벨이 증가한다. 종래의 로고스키-타입 코일은 통상 그 형상으로부터의 이탈이 코일의 전기 성능에 악영향을 미칠 것을 우려하여 그 전통적인 원형 및 원환체형 형상을 유지했지만, 많은 통상적인 용도에서 이러한 이탈은 실시에서 허용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 코일 및 리턴 도체를 형성하기 위해 권선의 둘 이상의 "층"이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 변형예에서는, 개별 보빈 또는 헤더 요소의 완전한 커버를 효과적으로 제공하기 위해 보빈 또는 헤더 요소의 상부 위에 권선의 제1 층이 도포된다. 제1 층이 완료되면, 동일 권선은 그 자체 위로 및 제1 층의 상부 위로 "되접혀" 제2 층을 형성한다. 제1 층은 제2 층 내에서 리턴 도체로서 효과적으로 작용하지만, 리턴 도체 층이 반드시 제1 층일 필요는 없다. 필요할 경우 리턴 및/또는 "상부"(제2) 층을 위한 많은 층이 사용될 수 있음을 알 것이다. 더욱이, 권선 밀도 및 지형은 예를 들어, 리턴 도체 층이 상층에 비해 낮은 밀도로(턴 사이 간격이 더 크게) 권선되는 경우에 각각의 층 마다 달라질 수 있다.

또한, 상기 "층상" 접근법은 보빈이나 헤더와 연관하여 사용될 필요가 전혀 없음이 인지된다. 예를 들어, 하나의 "자립" 변형예에서, 본 명세서에서 전술한 형태의 접합 와이어는 제1 층 및 후속 층을 형성하기 위해 사용된다(예를 들면, 맨드렐 또는 기타 제거가능한 구조물 상에 권선된 후 접합되고, 맨드렐/구조물은 제거됨). 대안적으로, 비접합 와이어가 사용될 수 있으며, 이는 맨드렐/지지체의 제거 이전에 접착제에 의해 적소에 캡슐화 또는 유지된다. 본 명세서가 주어지면 당업자는 무수한 다른 변형예를 알 것이다.

이제 도 16 내지 도 16d를 참조하여, 헤더- 또는 보빈-기초의 전류 감지 장치(1600)의 또 다른 예시적 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 다른 개시된 실시예와 마찬가지로, 도 16 내지 도 16d의 전류 감지 장치(1600)는 다수의 개별 보빈 요소(1610)를 포함한다. 도 16은 이들 개별 보빈 요소(1610) 중 하나를 상세히 도시하며, 도시된 보빈 요소(1610)는 힌지형 커플링(1620)을 거쳐서 다른 개별 보빈 요소에 결합되도록 구성된다. 본 실시예와 부합하는 다른 커플링 타입 또한 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서, 이 힌지형 커플링(1620)은 한 쌍의 힌지 특징부(1621, 1623)를 구비하며, 이들 특징부의 각각에는 삽입 핀(1650, 도 16a)을 수용하도록 크기를 갖는 관통-구멍(1632)이 배치된다. 삽입 핀과 조합된 힌지형 커플링은 통상적인 도어 힌지에서 보여지는 것과 다소 유사하다. 이들 힌지형 커플링은 인접한 개별 보빈 요소를 유지하도록 설계되는 외부 힌지형 커플링 쌍(1623) 및 내부 힌지형 커플링 쌍(1621)을 구비한다. 구체적으로, 외부 힌지형 커플링 쌍(1623)은, 그 사이에 각각의 내부 힌지형 커플링 쌍(1621)이 끼워질 수 있는 거리로 이격된다. 각각의 세그먼트 요소(1610)(즉, 각각의 측부 또는 그 인터페이스 부분)는 (i) 외부 힌지 쌍, (ⅱ) 내부 힌지 쌍, 또는 (ⅲ) 상기의 일부 혼합체를 구비할 수 있음이 인지될 것이다. 일 변형예에서, 세그먼트 요소는 각각 조립의 용이성 및 낮은 비용을 위해서 상호 동일하게 만들어지지만, 이것이 필요 조건은 결코 아니다. 더욱이, 세그먼트 요소는 두 가지 상이한 조작으로 조립체 내에 삽입될 수 있도록 적어도 2차원 대칭을 가질 수 있으며, 따라서 자동 또는 수동 조립 공정이 부분을 (오히려 2차원에 대해서만) 조립하기 위해 모든 3차원으로 정확히 배향시킬 필요가 없다는 관점에서 조립을 단순화시킨다.

도 16에 도시된 힌지형 커플링 쌍의 각각은 또한, 관통 구멍(1632)을 위한 모따기 가공된 입구를 구비한다. 이 모따기 가공된 입구는 조립이 쉽도록 삽입 핀의 삽입을 촉진한다.

추가로, 전술한 다른 도시된 보빈 실시예들과 마찬가지로, 도 16의 보빈 요소(1610)는 또한, 권선 채널의 양쪽에 배치되는 플랜지(1618)를 갖는 권선 채널(1612)을 구비한다. 권선 채널은 추가로, 절연 권선체에 반경방향 기계적 지지를 제공하는 스풀 또는 배럴(1613)에 의해 규정된다.

보빈 요소는 또한, 리턴 도체 정렬 특징부(1634) 내에 배치되는 리턴 도체 통로(1630)를 구비한다. 리턴 도체 통로(1630)는 패스 쓰루 도체를 개별 보빈 요소의 각각 내의 정확한 위치에 배치하도록 의도된다. 도시된 구조에서, 통로는 원통형 보빈 요소(1610) 각각의 종축(즉, 기하학적 중심)을 따라서 배치되지만; 본 명세서의 다른 어딘가에 기술되듯이, 중심 도체(들)의 위치는 (i) 통로(1630) 또는 보빈 요소의 단면에 대해 비대칭적일 수 있고; (ⅱ) 변경 또는 교체될 수 있으며; 및/또는 (ⅲ) 다른 위치에 존재할 수 있다.

도 16은 또한, 다른 도시된 보빈 요소 실시예의 일부에 존재하지 않는 일부 추가 특징부를 도시하지만, 이들 다른 도시된 실시예는 이들 특징부를 쉽게 포함할 수 있음이 인지된다. 이들 특징부는 관련 정렬 구멍(1636)을 따라서 권선 정렬 보스(1638)를 구비한다. 이들 보스와 구멍은, 권선 과정 중에, 인접한 보빈 요소(1610) 사이에 적절한 정렬이 유지되도록 보장하고(즉, 와이어가 권선 맨드렐 등에 권선될 때 상대 비틀림을 방지하고) 보빈 요소가 고속 회전할 때 안정성을 유지하기 위해 유용하다.

도시된 실시예의 플랜지 상에는 전도성 클립 개구(1616)도 구비된다. 이들 개구(1616)는 각각의 클립(도시되지 않음)을 수용하도록 크기를 가지며, 이 클립은 권선 채널(1612)에 상주하는 권선을 리턴 도체 및 외부 연결부(예를 들면, 특히 도 18a 내지 도 18s와 관련한 제조 논의 참조)에 연결하는 것을 촉진하기 위해 사용된다. 보빈 요소(1610)의 도시된 실시예는 대향 플랜지(1618) 상에 배치되는 두 개의 거의 동일한 클립 개구(1616)를 구비하는 것에 유의해야 한다. 그러나, 대체 실시예는 예를 들어 부적절한 클립(즉, 클립이 로고스키 코일 장치의 "시작" 권선 단부와 "최종" 권선 단부 사이에서 상이한 경우)의 삽입을 방지하기 위해 상이한 "키형" 클립 개구를 사용할 수 있다.

추가로, 소위 포스트 삽입 구조로 도시되어 있지만, 전도성 클립은 또한 플랜지 내에 삽입 성형될 수 있으며(즉, 보빈 요소 자체의 사출 성형 중에), 따라서 클립이 보빈 요소에 고정됨이 인지된다. 본 명세서가 주어지면 당업자에 의해 인지되는 또 다른 기술도 사용될 수 있다.

도 16a는 그 각각의 힌지형 커플링 핀(1650)에 의해 함께 결합되는, 단일 장치(1600)에서의 전체 또는 총괄 개수의 보빈 요소(1610)를 도시한다. 권선체(1660)는 이제 도 16a에 도시하듯이 보빈 요소 각각에 추가되었음에 유의해야 한다. 본 명세서에서 전술했듯이, 보빈 요소(1610)는 권선체의 하나 이상의 층을 수용하도록 구성된 권선 채널을 특징으로 하며, 플랜지는 권선체를 권선 채널 내에 유지하고, 그 결과 보빈 요소(1610) 각각의 내에 권선체가 적어도 거의 균일하게 분포된다. 권선 채널은 매끄러운 권선 배럴 또는 스풀과 함께 도시되어 있지만, 권선 과정 중에 권선체를 보다 균일하게 권선되도록 추가 안내하기 위한 수단을 제공하기 위해 권선 배럴 내에 홈이 형성될 수 있음이 인지된다. 더욱이, 대칭 원형 배럴로서 도시되어 있지만, 이 "배럴"의 단면은 대칭적일 필요가 없고 및/또는 전술한 분절화(즉, 팔각형, 타원형, 다각형 등의 단면을 포함할 수 있음)를 구비할 수도 있음이 인지된다.

도 16b는 보빈 요소의 각각이 하우징 내에 장착될 무렵의 로고스키 코일 장치(1600)의 분해도이다. 이 실시예에서의 하우징은 상부 하우징 커버(1670) 및 하부 하우징 커버(1680)로 구성되지만, 다른 구조가 사용될 수도 있다.

도 16c 및 도 16d는 보빈 요소(1610)의 각각이 하우징 내에서 어떻게 지지되는지를 도시한다. 도 16d에서 알 수 있듯이, 하부 하우징 커버(1680)는 장치 조립을 촉진하는 다수의 특징부를 구비한다. 보다 구체적으로, 이들 특징부는 보빈 요소(1610)를 하우징 내에 정확히 배치하는 것을 보조한다. 힌지 핀 수용 특징부(1684)는 보빈 요소(1610)의 조립된 그룹 상에 존재하는 힌지 핀(1650)을 수용하도록 구성된다. 이들 특징부는 기저 로고스키 코일 장치(1600)로부터 반복 가능한 전기적 성능을 보장하기 위해 보빈 요소(1610)의 각각이 정확히 이격되도록 보장하는 것을 보조하며, 또한 코어의 각종 부품을 소정 위치에 정합시킴으로써 조립 과정을 보조한다. 플랜지 지지 특징부(1682, 1686)는 또한 보빈 요소의 형상을 수용하도록 크기를 가지며, 보빈 요소가 하부 하우징(1680) 내에 적절히 지지되도록 보장한다. 하부 하우징은 또한, 로고스키 코일 장치(1600)에 의해 측정될 전기 도체(들)를 수용하도록 설계되는 중심 개구(1688)를 구비한다. 전술했듯이, 이 중심 개구는 (i) 비원형 및/또는 비대칭적인 형상일 수 있으며; 및/또는 (ⅱ) 상이한 도체 단면(예를 들면, 라운드형, 좌우인접, 직사각형 "바" 등)을 수용하기 위해 교체 가능하게 만들어질 수 있다.

이제 도 17 내지 도 17c를 참조하여, 헤더-기초 또는 보빈-기초 전류 감지 장치(1700)의 또 다른 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 이 실시예는 이하에서 상세히 설명되는 소위 "리빙 힌지(living hinge)" 설계를 포함한다. 도 17은 다른 보빈 요소(예를 들면, 도시된 실시예에서 여섯 개)와 조합하여 도 17a에 도시된 로고스키 코일 장치(1700)를 형성하는 단수의 개별 보빈 요소(1710)를 도시한다. 본 명세서에서 논의된 이전 실시예와 마찬가지로, 도 17 내지 도 17c에 도시된 보빈 요소 각각은 힌지형 커플링(1720)을 거쳐서 공통 평면에서 상호 이웃하여 배치된다. 그러나 도시된 실시예에서, 이 힌지형 커플링(1720)은, 보빈 요소의 플랜지(1718)를 권선 스풀 부분(1721) 및 삽입 가능한 부분(1723)으로 구성되는 커플링 부분과 연결시키는 가요성 힌지 특징부(1725)를 구비하며, 상기 삽입 가능한 부분은 인접한 보빈 요소의 권선 채널(1712) 상에 형성된 관련 개구(1722) 내에 끼워지도록 크기를 갖는다. 권선 스풀 부분(1721)은 기저 권선 스풀과 거의 동일한 직경을 갖도록 형상화된 곡면을 구비한다. 또한, 힌지형 커플링의 권선 스풀 부분의 두께는 스풀 공동(1727)의 깊이와 대략 동일하며, 따라서 힌지형 커플링이 인접한 보빈 요소에 결합될 때 커플링은 거의 이음매없는 끼움을 제공한다.

본 명세서에서 전술한 다른 도시된 보빈 실시예와 마찬가지로, 도 17의 보빈 요소(1710)는 배럴 또는 스풀(1713)에 의해 규정되는 권선 채널(1712), 및 보빈을 위한 권선 "창"을 형성하기 위해 권선 채널의 양쪽에 배치되는 플랜지(1718)를 구비한다. 추가로, 보빈 요소는 리턴 도체 정렬 특징부(1734) 내에 배치되는 리턴 도체 통로(1730)를 구비한다. 리턴 도체 통로(1730)는 전술했듯이 패스 쓰루 도체를 개별 보빈 요소 각각 내의 정확한 위치에 배치시킨다. 도시된 구조에서, 통로는 원통형 보빈 요소(1610) 각각의 종축(즉, 기하학적 중심)을 따라서 배치되지만; 본 명세서의 다른 어딘가에 기술되듯이, 중심 도체(들)의 위치는 다양한 상이한 위치에 배치될 수 있으며, 대부분의 전류 감지 용도에서 여전히 적절한 전기적 성능을 제공할 수 있다.

도 17은 또한, 관련 정렬 보스(1736)와 함께 권선 정렬 보스(1738)의 사용을 도시한다. 이들 보스와 구멍은, 권선 과정 중에, 인접한 보빈 요소(1710) 사이에 적절한 정렬 및 안정성이 유지되도록 보장하기 위해(즉, 와이어가 권선 맨드렐 등에 권선될 때 상대 비틀림을 방지하기 위해) 유용하다. 또한, 플랜지 상에는 전도성 클립 개구(1716)가 구비된다. 이들 개구(1716)는 각각의 클립(도시되지 않음)을 수용하도록 크기를 가지며, 상기 클립은 이후 권선 채널(1772)에 상주하는 권선을 리턴 도체 및 외부 연결부(예를 들면, 특히 도 18a 내지 도 18s와 관련한 제조 논의 참조)에 연결하는 것을 촉진하기 위해 사용된다. 보빈 요소(1710)의 도시된 실시예는 대향 플랜지(1718) 상에 배치되는 두 개의 거의 동일한 클립 개구(1716)를 구비하는 것에 유의해야 한다. 추가로, 포스트-삽입된 클립 설계로서 도시되었지만, 삽입 성형 또는 기타 기술 또한 쉽게 치환될 수 있다.

도 17b는 17B-17B 라인을 따라서 취한, 도 17a의 로고스키 코일 장치(1700)의 단면도이다. 도 17b의 단면도는 힌지형 커플링의 다양한 요소의 끼움을 도시하는 것을 보조한다. 구체적으로, 이 도면은 다양한 보빈 요소를 결합시킬 때 과도한 삽입을 방지하기 위해 권선 스풀 개구(1722)에 대해 푸시되는 힌지형 커플링의 삽입 가능한 부분(1723)을 도시한다. 또한, 도 17b에서 알 수 있듯이, 리턴 도체 정렬 특징부(1734)의 외부 특징부(1731)는 보빈 요소(1710)의 외표면(1719)으로부터 오프셋(즉, 그 내측에) 배치된다. 이 오프셋은 예를 들어 시작 클립 및 최종 클립(도 18a 및 도 18b에서의 1890, 1892 각각)의 삽입 및 정렬을 허용한다.

예시적인 전류 감지 장치 용도

본 명세서에 기재된 예시적인 전류 감지 장치는 임의의 많은 개수의 용도에 사용될 수 있으며, 및/또는 전류 통전 도체 자체를 방해하지 않으면서 도체의 전류를 측정할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 하나의 이러한 통상의 용도는 주택 용도, 상업 용도 및 산업 용도에서의 사용을 위해 전류 감지 장치를 전기 계기에 포함시키는 것에 있다. 전기 소비자에 의해 소비되는 전류를 측정하고 이 정보를 계기 상의 네트워크 인터페이스를 거쳐서 공익사업 회사에 보냄으로써, 공익사업 회사 또는 기타 단체는 그 소비자에게 무엇을 청구할지를 보다 잘 계측할 수 있으며, 및/또는 전기 그리드 또는 시스템의 각종 부분 전체에 걸쳐서 소비되는 에너지를 더 잘 알 수 있다.

부정사용 및 전자파 장해에 대해 내성을 가질 뿐 아니라, 로고스키 코일과 같은 전류 감지 장치는 소위 스마트 그리드를 향한 최근의 진행에 포함되는 다양한 용도에 광범위하게 적용된다. 또한, 배전 계량 용도(차단기, 주택용 및 산업용 모니터링 스테이션 등과 같은)에 사용되는 것에 추가적으로, 대량의 전류를 사용하는 광범위한 전기기구 용도(예를 들어, 전기 용접기 및 모터 콘트롤과 같은)에서의 전류 감지 장치 사용도 상정된다.

멀티-코일 전류 감지 장치

이제 도 15a를 참조하면, 멀티-코일 로고스키 코일 장치의 제1 예시적 실시예가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 15a의 멀티-코일 로고스키 코일 장치는 "적층" 또는 병치 배열로 배치되는, 도 1을 참조하여 전술한 형태의 두 개의 로고스키 코일 장치를 포함한다. 도 1의 코일 실시예와 함께 도시되었지만, 본 명세서에 기재되는 전류 감지 장치 실시예 중 어느 것이든[본 명세서의 다른 어딘가에 기재되는 자유-공간 또는 보빈-리스(bobbin-less) 실시예를 제한 없이 포함] 이러한 식으로 쉽게 적층될 수 있음이 인지된다. 추가로, 단일의 코일 요소 또는 세그먼트(1510, 1520) 만을 각각 구비하는 상부 및 하부 로고스키 코일 장치 각각이 도시되어 있다. 그러나, 실제로는 도시된 실시예의 로고스키 코일 장치의 각각이 여덟 개의 권선 코일을 가질 것임이 인지되어야 하며; 단지 상부 및 하부 로고스키 코일 장치 사이의 상대 오프셋을 보다 쉽게 도시하기 위해 도 15a에는 단일 권선 코일이 도시되어 있다.

종래의 로고스키 코일 장치의 이전 논의로부터 이들 종래 장치는 그 권선의 그 분포에 있어서 균일하다(즉, 이것들은 분절되지 않았다)는 것을 상기하자. 추가로, 도 15a에 도시된 로고스키 코일 장치(100)가 분절됨에 따라, 이들 장치의 권선 코일 사이의 갭에서 일부 플러스 누설 또는 "결함"이 있을 것으로 예상된다. 따라서, 도 15a에서의 로고스키 코일 장치를 상호 근접하여 적층시키고, 상부 분절형 권선 코일(1510)을 하부 분절형 권선 코일(1520)로부터 각도적으로 오프셋시킴(그리고 두 개의 코일로부터의 출력을 조합함)으로써, 조합된 장치는 권선의 분절되지 않은 균일한 분배를 갖는 이상적인 로고스키 코일과 보다 유사하게 거동한다.

도 15a의 실시예에는 두 개의 코일만 도시되어 있지만 필요할 경우 세 개(또는 그 이상)의 코일이 이러한 식으로 적층될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 중간 코일에서의 세그먼트 사이의 갭이 상부 및 하부 코일 양자의 코일 세그먼트에 대응하는 세 개의 이러한 코일을 적층 배치(도시되지 않음)로 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 따라서 중간 코일 갭으로부터의 플럭스 누설은 상부 및 하부 코일 각각에 의해 (상부 및 하부 양자로부터) 실질적으로 대칭적으로 대처된다.

다른 구조(예를 들어 갭이 코일 세그먼트의 길이에 비해 사이즈가 상당한 경우)에서, 각각의 적층된 코일의 코일 배치는 제1의 갭에 대해 "단계적 조정(phase)"될 수 있는 바; 예를 들어 제1 코일은 각도 위치 제로(0)에서 수직 위치 제로(0)에 있고, 제2 코일은 각도 위치 제로 플러스 x에서 제1 코일 위의 수직 위치 1에 있으며, 제3 코일은 각도 위치 제로 플러스 y에서(y는 x보다 큼) 제2 코일 위의 수직 위치 2에 있다.

일반적으로 말하면, 더 많은 코일의 추가로 인해 누설 또는 정밀도에 대한 임의의 상당한 효과가 발생하므로, 코일은 방위각에 있어서 상호 다소 오프셋(즉, 하나의 코일의 세그먼트가 다른 코일에서의 갭과 중첩)되어야 하지만; 항상 그렇지는 않다. 제2 코일의 인접한 세그먼트가 갭과 정렬되지 않을 때에도 하나의 코일의 갭으로부터의 누설이 다른 코일(들)의 인접 세그먼트와 결합되는 사실로 인해, 간단히 둘 이상의 코일을 그 세그먼트가 정렬된 상태에서 적층함으로써 특정 구조에서 정밀도/누설에 대한 적어도 일부 효과가 달성될 수 있다.

도 15b는 도 15a의 두 개의 로고스키 코일 장치의 하향 도시도이다. 구체적으로, 도 15b에서는 하부 권선 코일(1520)이 상부 권선 코일(1510)에 대해 오프셋 또는 시프트된 상태에서의 각도 오프셋을 명확히 볼 수 있다. 도 15a 및 도 15b의 적층된 로고스키 코일 장치는 이러한 장치를 두 개만 도시하지만, 측정될 도체를 통과하는 전류를 측정할 때 보다 이상적인 거동을 제공하기 위해 셋 이상의 로고스키 코일 장치가 그 출력부가 조합되고 각도적으로 상호 오프셋된 상태에서 적층될 수도 있음이 인지된다.

도 15c는 적층된 로고스키 코일 장치의 다른 실시예를 도시한다. 구체적으로, 도 15c는 로고스키 코일 장치(100) 주위에 튜닝 커버(1530)가 배치되는, 도 15a에 도시된 장치의 일 변형예를 도시한다. 이들 커버(1530)는 성형 폴리머로 제조되는 것이 바람직하며, 커버가 결합되어 있는 동안 서로에 대해 회전할 수 있게 하는 특징부(도시되지 않음)를 갖는다. 두 개의 장치가 회전할 수 있으므로(1534), 사용자는 적층된 로고스키 코일 장치의 성능을 최적화하기 위해 적층된 로고스키 코일 장치의 출력을 효과적으로 튜닝할 수 있다. 튜닝 커버는 또한, 도체가 중심 개구(1536)를 통해서 나사결합될 필요가 없이 커버와 로고스키 코일 장치가 측정될 도체 주위에 배치될 수 있게 하는 힌지(1532)를 구비한다.

이제 도 15d를 참조하여, 대안적인 튜닝가능한 적층된 로고스키 코일 장치(1540)를 상세히 도시 및 설명한다. 도 15d의 장치는 세 개의 로고스키 코일 장치(100)를 구비하지만, 적층된 장치(1540)의 내부 작업을 보다 양호하게 도시하기 위해 중간 장치가 도시 생략될 수도 있다. 로고스키 코일 장치(100)는 단면 도시된 보호 커버(1560) 내에 수용된다. 장치(100)는 구조에 있어서 도 1에 도시된 장치와 유사하지만, 예시적 실시예에서는 레이저 직접 소결(laser direct sintering: LDS) 폴리머 재료로 구성되었다. 장치의 각각에는, 로고스키 코일 분절형 권선의 각 단부에 전기적으로 결합되는 두 개의 전도성 도금된 표면(1540)이 형성된다. 로고스키 코일 장치(100)는 보호 커버(1560) 내에 형성된 채널(1550) 내에 수용된다. 이들 채널(1550)은 로고스키 코일 장치(100)가 커버(1560) 내에서 회전하게 할 수 있는 가이드로서 작용한다.

커버(1560)는 또한 LDS 폴리머 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 따라서 채널(1550)이 전도적으로 도금되게 할 수 있다. 따라서, 커버의 전도성 채널(1550)은 로고스키 코일 장치의 전도성 패드(1548)에 전기적으로 결합된다. 2009년 6월 10일자로 출원되고 발명의 명칭이 "소형 커넥터 및 방법(Miniaturized Connectors and Methods)"이며 그 내용 전체가 본 명세서에 원용되는, 공동-소유되고 동시-계류중인 미국 특허 출원 제12/482,371호에 기재된 것과 같은, 개별 장치(100)와 커버(1560) 사이의 다양한 인터페이스(LDS 폴리머 인터페이스를 포함)가 사용될 수 있다. 전도성 채널(1550)은 이후 상호 전기적으로 결합되고, 출력 단자(1562)에도 전기적으로 결합된다. 이들 출력 단자(1562)는 이후 외부 도체(도시되지 않음)에 부착될 수 있거나, 또는 대안적으로 외부 기판(도시되지 않음)에 관통 구멍 또는 표면 장착 접촉으로서 장착될 수 있다.

LDS 폴리머의 사용에 대한 대안으로서, 로고스키 코일 장치(100)와 커버(1560)는 복합 구조로 구성될 수도 있다. 구체적으로, 로고스키 코일 장치 및 전도성 채널(1550) 상의 전도성 패드(1548)는 기저 폴리머 구조물 상에 배치된 금속 합금으로 구성된다. 이들 금속 합금은 커버와 로고스키 코일 헤더 각각 상에 존재하는 사전-형성된 개구에 삽입-성형되거나 포스트-삽입될 수 있다. 또한, 이들 금속 합금은 스프링으로서 작용하도록 성형되는 것이 바람직하며, 로고스키 코일 장치(100)가 커버 내에서 회전되는 동안 추가 접촉력을 제공한다. 로고스키 코일 장치는 커버(1560) 상에 형성된 개구(1564)를 통해서 돌기(1566)를 거쳐서 커버 내에서 회전된다. 돌기(1566)를 측방(방위) 방향(1568)으로 조작함으로써, 개별 로고스키 코일 장치는 조립체(1540) 내에서 튜닝될 수 있다.

이제 도 15e를 참조하여, 동심 배치된 적층된 로고스키 코일 장치(1570)를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 적층된 로고스키 코일 장치(1570)는 내부 로고스키 코일(1580) 및 외부 로고스키 코일(1575)을 포함한다. 내부 및 외부 로고스키 코일 양자는 서로에 대해 원주 방향(1572)으로 회전하도록 구성된다. 도 15a 내지 도 15d에 도시된 적층 개념과 마찬가지로, 도 15e의 동심 적층된 로고스키 코일 장치는 외부 코일(1575)의 권선체(1577)가 내부 코일(1580)의 비점유(unoccupied) 중간 세그먼트(1582) 근처에 배치되게 할 수 있다. 마찬가지로, 내부 코일(1584)의 권선체(1584)는 외부 코일(1575)의 비점유 중간 세그먼트(1579) 근처에 배치된다. 내부 및 외부 로고스키 코일 장치의 각 단부는 이후 상호 전기적으로 결합되어, 측정될 도체에 조합된 출력을 제공한다.

또 다른 예시적 실시예에서, 이들 동심 배치된 적층된 로고스키 코일 장치(1570)의 둘 이상은 상하 배열로 배치될 수 있으며(도 15a와 관련하여 도시된 것과 마찬가지로), 따라서 코일의 분절로 인한 전기적 성능의 왜곡에 대한 수정을 보조하기 위해 또 다른 초과 층을 추가한다. 이러한 구조에서는, 내부 코일의 권선 부분(1584)이 인접한 내부 코일의 비점유 중간 세그먼트(1582)에 인접하여 배치되는 반면, 외부 코일의 권선 부분(1577)이 인접한 외부 코일의 비점유 중간 세그먼트(1579)에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

다른 변형예에서는, "혼성" 적층/동심 구조(도시되지 않음)가 제공된다. 이 변형예에서, 멀티-코일 조립체의 개별 코일은 상이한 반경의 것이지만, 하나가 다른 것 안에 완전히 끼워지도록(즉, 하나의 코일의 외경이 다음 인접한 코일의 내부 "구멍" 직경보다 크도록)은 아니며, 따라서 적층 구조로 안착하지만, 코일은 상이한 직경을 갖는다. 수직 위치의 함수로서의 코일 직경의 변경은 점진적일 수 있거나[예를 들면 수직 위치 제로(0)에서의 코일 직경이 다음 높은 코일의 코일 직경보다 작고 상기 다음 높은 코일의 직경은 그 위에 있는 제3 코일의 직경보다 작은 등], 또는 다른 패턴[최저 코일이 그 바로 위에 있는 (제2) 코일보다 큰 직경이고 상기 제2 코일 바로 위에 있는 코일도 더 큰 직경인 "모래시계"와 같은]을 취할 수 있다.

추가로, 주로 튜닝 가능한 실시예로서 상정되지만, 도 15a 내지 도 15e의 적층된 로고스키 코일 장치가 그렇게 한정되지는 않는다. 사실, 일부 실시예에서는 인접하는 로고스키 코일 장치 사이에 고정된 관계를 유지하여 조립을 단순화하는 것이 바람직할 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 상이한 코일의 수직 간격 또는 배치("적층" 구조이든 "동심" 구조이든)가 변경될 수 있고, 따라서 코일의 커플링 또는 상호작용을 증가/감소시킬 수 있다는 것도 알 것이다. 예를 들어, 두 개의 적층된 코일 사이의 수직 높이는 제로(0)에서부터 문언적으로 용도의 형상 인자와 일치하는 임의의 값까지 범위를 가질 수 있다. 명백한 것은, 코일이 상호 밀접할 때 최상의 커플링 효과가 달성될 것이지만, 본 발명에 의하면 조립체의 "튜닝"은 적층 또는 동심 구조에 있는 코일의 수직 간격의 변경도 포함할 수 있을 것으로 생각된다. 일 변형예에서, 이러한 가변적인 간격은 개별 코일 사이의 비전도성 스페이서(예를 들면, 폴리머, 종이, 캡톤 등으로 만들어진 소정 두께의 편평 환상체 또는 "와셔")를 간단히 치환함으로써 달성된다. 다른 변형예에서, 코일을 수용하는 케이스는 적층된 코일이 서로에 대해 상이한 높이에 위치할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 명세서가 주어지면 당업자는 코일 사이의 간격의 변경을 가능하게 하기 위한 무수한 다른 기술을 알 것이다.

적층 및 동심(및 혼성) 코일 조립체의 상기 실시예는 코일의 서로에 대한 배치를 [수직으로, 수평으로, 또는 방위 또는 심지어 자세(좌우 요동)에 있어서] 변경함으로써 "튜닝"될 수 있지만, 상기 코일 조립체는 또한 그 구성요소에 의해 소정 레벨의 성능을 달성하기 위해 튜닝될 수도 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 조립의 일 실시예에서, 사용자/설치자에게는 다수(예를 들면, 두 개 또는 세 개)의 매우 낮은 비용, 저정밀도 코일이 제공된다. 이들 코일 각각은 예를 들어 적은 개수의 세그먼트, 세그먼트 사이의 비교적 큰 간격, 및/또는 각 세그먼트에서의 낮은 턴 밀도 만을 가질 수 있으며, 따라서 "완벽한" 로고스키 코일에 보다 거칠게 근사적이다(하지만 제조 비용은 매우 낮다). 조립체의 한 사용자가 감지되는 파라미터(들)(예를 들면, 도체를 통한 전류)의 저정밀도 거친 근사만 요구할 수도 있으며, 따라서 조립체 내의 상기 코일 중 하나의 사용이 이들 목적을 위해서 충분할 수 있다. 대안적으로, 조립체의 다른 사용자는 그 의도된 용도에서 훨씬 높은 정밀도를 요구할 수도 있으며; 이러한 정밀도는 저정밀도 코일을 하나만 사용해서는 달성될 수 없지만, 적층/동심/혼성 구조로 사용되는 대략 두 개 또는 세 개의 코일에 의해서는 달성될 수 있다. 이런 식으로, 본 발명의 일 실시예는, 그 소정 정밀도를 달성하는 한편 가장 경제적인 실시를 달성하기 위해 코일이 (장치 정밀도/정확도가 효과적으로 고정되는 종래의 "만능식" 접근과 대조적으로) 필요에 따라 사용자에 의해 추가되거나 제거될 수 있도록 구성된다.

상기 방법론은 또한, 예를 들면 고객-와이드 모니터링 프로그램을 실행하는 공익사업회사에 의해서 다수의 개별 또는 집합 코일이 요구될 수 있는 설치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 공익사업회사의 고객을 위한 설치된 전기 계기 베이스가 실질적으로 균일한 경우에, 공익사업회사는 예시적이거나 대표적인 계기 상의 장치 설치를 "튜닝"할 수 있으며, 이후 (각각을 개별적으로 튜닝할 필요 없이) 그 설치를 고객 베이스 내의 모든 다른 계기 상에 간단히 복제할 수 있다. 그러나, 공익사업회사는, 예를 들어 무수히 상이한 형태, 직경, 권선 밀도, 세그먼트 간격, 및 코일/코일 조립체의 구조를 가질 수 있으며, 성능 및/또는 비용을 최적화하기 위해(즉, 가능한 최저 비용으로 소정 레벨의 정밀도를 달성하기 위해) 표준 또는 대표 설치를 튜닝할 수 있는 하나의 "튜닝 키트"를 구입할 수 있다. 최적의 구조(또는 각각의 고객 설치 형태를 위한 구조)가 공지되면, 공익사업회사는 이후 간단히 공급자로부터 비용/성능-최적화된 구조를 집단으로 구입할 수 있으며, 따라서 개별 튜닝 키트의 다량 구매로 초래될 "나머지" 또는 미사용 부분(예를 들면, 코일)의 폐기 및 비용을 경감할 수 있다.

상기 실시예의 일부는 균일한 코일 구조(예를 들면, 적층 구조로 사용되는 두 개 또는 세 개의 거의 동일한 코일)의 사용을 고려하지만, 본 발명은 이종 코일 구조의 사용도 고려하는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 전술한 적층된 조립체에서, 제1 코일은 특정한 세그먼트 권선 밀도 및 세그먼트 간격/세그먼트 개수를 가질 수 있다. 그러나, 제2 코일은 동일한 유효 반경 및/또는 수직 높이를 갖지만 상이한 밀도/간격/개수를 사용할 수도 있다. 더욱이, 전술했듯이, 코일은 추가로(또는 대안적으로) 상이한 코일 높이 및/또는 반경, 상이한 단면 프로파일 등을 가질 수 있다. 그러므로, 본 명세서에서는 상이한 코일 형태를 "믹스앤 매치(mix and match)"할 수 있는 조립체가 고려된다. 이러한 조립체에 있어서, 하우징(만약에 있다면)은 사용자/설치자가 콤포넌트 코일의 선택된 조합/구조에 따라 상이한 하우징 형태를 입수할 필요를 없애기 위해 상이한 코일 형태를 수용하도록 구성될 수도 있다. 이 "만능" 하우징은, 다양한 가능한 구조를 수용하지만, 상대적인 공간 보존, 저비용, 코일(들)을 모니터링되는 도체(들)에 대해 소정 배향으로 유지하는 등의 목적을 충족하도록 쉽게 구성될 수 있다.

전류 감지 장치 제조 방법

이제 도 10을 참조하여, 전류 감지 장치(1000)를 제조하기 위한 제1 예시적 방법을 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 10은 도 1 내지 도 1b에 도시된 전류 감지 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 단계 1010에서는, 맨드렐 상에 보빈-리스 코일이 권선된다. 이들 코일은 경우에 따라, 한 번에 하나씩 권선되거나, 대안적으로 이들을 차후 처리 단계에서 상호접속할 필요가 없도록 함께 권선될 수 있다. 이들 코일은 단일 권선 층을 사용하거나 또는 대안적으로 다층 구조를 사용하여 권선될 수 있다. 권선 코일은 이후 열 인가에 의해 함께 접합된다. 보빈-리스 코일의 제조는 특히, 2005년 8월 12일자로 출원되고 발명의 명칭이 "적층 유도 장치 및 그 제조 방법(Stacked Inductive Device and Methods of Manufacturing)"이며 그 내용 전체가 본 명세서에 원용되는 공동-소유의 미국 특허 출원 제11/203,042호에 기재되어 있다.

단계 1020에서, 권선된 코일은 구리 와이어(도 1, 104)의 예비성형된 리턴 루프 상에 나사결합된다. 예시적 실시예에서, 구리 와이어의 리턴 루프는 구리 와이어 리턴 루프의 시작과 종단 사이에 비교적 작은 갭을 갖는 대체로 "c-형상"이도록 형성된다.

단계 1030에서, 보빈-리스 코일(도 1, 102)의 각각은 분절형 헤더(도 1, 110)의 대응 공동(도 1a, 112) 내에 배치된다.

단계 1040에서, 구리 와이어의 리턴 루프는 분절형 헤더의 위치설정 반경방향 슬롯(도 1b, 114) 내에 스냅 끼움된다. 일 변형예에서, 리턴 루프는 에폭시 접착제의 사용을 통해서 반경방향 슬롯에 고정될 수 있다.

단계 1050에서, 마지막 권선된 코일의 최종 리드는 리턴 와이어 루프의 단부에 부착된다. 이 부착은 공정 솔더(eutectic solder) 작업, 음파 용접 등과 같은 임의 개수의 공지된 기술을 이용할 수 있다.

단계 1060에서, 첫 번째 권선된 코일의 시작 리드와 리턴 루프의 시작이 전류 감지 장치용 연결 와이어에 연결된다. 예시적 실시예에서, 연결 와이어는 꼬인 쌍의, 차폐 도선을 포함한다.

단계 1070에서, 코일 조립체는 보호 셸 또는 코팅 내에 배치되거나 이것에 의해 캡슐화되어, 조립을 완성한다. 예시적 실시예에서, 코일 조립체는 중첩 보호 플라스틱 조개껍질 케이스 내에 배치된다. 플라스틱 조개껍질 케이스의 중첩 속성은 모니터링될 도체와 전류 감지 장치 상의 와이어 사이의 경로 길이를 증가시킴으로써 고전위 내성["내전압(Hi-Pot)"으로도 공지됨]에 대해 개선된 보호를 제공한다.

이제 도 11을 참조하여, 전류 감지 장치(1100)를 제조하기 위한 대체 방법을 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 11은 예를 들어 도 2 내지 도 2c 및 도 4 내지 도 4b에 도시된 전류 감지 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 단계 1110에서, 개별 보빈 요소(도 2, 210)는 맨드렐 상에 로딩된다. 예시적 실시예에서, 일 단부에서 시작하여, 각각의 보빈 요소는 개별 상호접속부가 전혀 없는 연속적인 코일이 구비되도록 연속 보빈 요소 위에 연속적으로 권선된다. 이들 권선된 코일은 속성상 단일층이거나 다층일 수 있다.

단계 1120에서, 리턴 와이어는 보빈 요소의 각 개구(도 2a, 230)를 통해서 나사결합된다. 일 실시예에서, 리턴 와이어는, 맨드렐 상에 안착할 때 보빈 요소에 제공된 구멍을 통해서 배치될 수 있도록 사전-스트립핑, 분리 및 직선화되는 하나 이상의 꼬인 쌍의, 차폐 도선을 포함한다. 대체 실시예에서, 단계 1120은 단계 1110에서의 보빈 권선 이전에 수행된다.

단계 1130에서, 권선된 보빈 요소는 맨드렐로부터 단일 조립체로서 제거된다. 제거된 권선된 보빈 요소 조립체는 스트링 상의 진주와 유사하다.

단계 1140에서, 마지막 코일의 단부 와이어는 꼬인 쌍의 리턴 와이어의 일 단부에서 종료된다. 두 개의 개구(예를 들면, 도 4, 432)를 사용하는 실시예에서, 리턴 와이어는 분절형 권선된 보빈 요소의 중심부를 통해서 복귀 경로설정될 수 있다.

단계 1150에서, 보빈 요소는 그 최종 형상(본 명세서에서 전술한 예시적 원환체형 또는 반경방향 패턴 등)으로 형성된다. 힌지형 커플링(예를 들면, 도 2, 220)을 구비하는 예시적 실시예에서, 힌지형 커플링은 원환체형 패턴의 내경 상에 위치하도록 배치된다.

단계 1160에서, 보빈 요소의 각각은 플라스틱 캐리어와 연관된 대응 공동 또는 슬롯 내에 배치된다. 예를 들어, 도 4a의 도시된 실시예에서, 각각의 보빈 요소(410)는 외부 링형 헤더(460)의 각 공동(464) 내에 배치된다.

단계 1170에서, 첫 번째 코일의 시작 리드는 리턴 와이어 루프의 타 단부에서 종료된다.

단계 1180에서, 코일 조립체는 보호 셸 또는 코팅 내에 배치되거나 이것에 의해 캡슐화되어, 본 명세서에서 전술한 도 10의 단계 1070에 관해 기술된 것과 같은 조립을 완성한다.

이제 도 12를 참조하여, 전류 감지 장치(1200)를 제조하기 위한 제3 예시적 방법을 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 12는 도 3 내지 도 3d에 도시된 전류 감지 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 단계 1210에서, 개별 보빈 요소(도 3, 300)는 맨드렐 상에 권선된다. 예시적 실시예에서, 일 단부에서 시작하여, 권선체는 일 단부 상에 고정되고, 와이어는 모든 보빈 요소를 가로질러 상부 홈(도 3, 314)을 따라서 연장된다. 이 와이어는 리턴 와이어로서 사용되어야 한다.

단계 1220에서는, (리턴 와이어의 출발점으로부터) 먼 단부에서 시작하여, 와이어가 각각의 보빈 요소 상에 배치되는 권선체를 갖는 보빈 요소의 길이를 따라서 되감기며, 따라서 리턴 와이어 위에 동시에 래핑되면서 상호접속부를 전혀 갖지 않는 연속 코일 권선을 만든다. 전술한 이전 실시예와 마찬가지로, 코일은 전류 감지 장치를 위한 특정 용도와 연관된 설계 고려사항에 따라서 단일층이거나 다층일 수 있다.

단계 1230에서는, 권선된 보빈 요소가 맨드렐로부터 제거된다.

단계 1240에서, 보빈 요소는 그 최종 형상(본 명세서에서 전술한 예시적 원환체형 또는 반경방향 패턴 등)으로 형성된다. 도 3 내지 도 3d에 도시된 실시예와 관련하여, 리턴 와이어는 이제 보빈 요소의 외경을 따라서 연장될 것이다.

단계 1250에서, 최종 리드와 리턴 와이어는 연결 와이어(예를 들면, 꼬인 쌍의 차폐 도선)와 연관된 도체에서 종료된다.

단계 1260에서, 코일 조립체는 보호 셸 내에 배치되거나 보호 셸에 의해 캡슐화되거나, 아니면 코팅에 의해 캡슐화되어, 조립을 완성한다.

이제 도 13을 참조하여, 전류 감지 장치(1300)를 제조하기 위한 또 다른 실시예를 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 13은 예를 들어 도 5 내지 도 5c에 도시된 전류 감지 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 단계 1310에서, 개별 보빈 요소(도 5, 510)는 맨드렐 상에 로딩된다. 예시적 실시예에서, 일 단부에서 시작하여, 각각의 보빈 요소는 개별 상호접속부가 전혀 없는 연속적인 코일 권선체가 구비되도록 연속 보빈 요소 위에 연속적으로 권선된다. 이들 권선된 코일은 속성상 단일층이거나 다층일 수 있다.

단계 1320에서, 리턴 와이어는 보빈 요소의 각 개구(도 5, 522)를 통해서 나사결합된다. 일 실시예에서, 리턴 와이어는, 맨드렐 상에 안착할 때 보빈 요소에 제공된 구멍을 통해서 배치될 수 있도록 사전-스트립핑, 분리 및 직선화되는 하나 이상의 꼬인 쌍의, 차폐 도선을 포함한다. 대체 실시예에서, 단계 1320은 단계 1310에서의 보빈 권선 이전에 수행된다.

단계 1330에서, 권선된 보빈 요소는 맨드렐로부터 제거된다. 권선된 보빈 요소는 상호접속되기 때문에 단일 조립체로 제거된다.

단계 1340에서, 마지막 코일의 단부 와이어는 꼬인 쌍의 리턴 와이어의 일 단부에서 종료된다.

단계 1350에서, 보빈 요소는 그 최종 형상(본 명세서에서 전술한 예시적 원환체형 또는 반경방향 패턴 등)으로 형성된다. 힌지형 커플링(예를 들면, 도 5b, 550)을 구비하는 예시적 실시예에서, 힌지형 커플링은 원환체형 패턴의 내경 상에 위치하도록 배치된다.

단계 1360에서, 보빈 요소의 각각은 도 4a의 도시된 실시예에 도시된 것과 마찬가지로, 플라스틱 캐리어와 연관된 대응 공동 또는 슬롯 내에 배치된다.

단계 1370에서, 첫 번째 코일의 시작 리드는 리턴 와이어 루프의 타 단부에서 종료된다.

단계 1380에서, 코일 조립체는 보호 셸 내에 배치되거나 보호 셸에 의해 캡슐화된다.

이제 도 14를 참조하여, 전류 감지 장치(1400)를 제조하기 위한 또 다른 방법을 상세히 도시 및 설명한다. 구체적으로, 도 14는 예를 들어 도 6 내지 도 6b에 도시된 전류 감지 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 단계 1410에서, 개별 보빈 요소(도 6, 610)는 맨드렐 상에 로딩된다. 리턴 와이어는, 일 단부에서 시작하여, 보빈 요소의 외경 상의 공동(도 6, 630) 내에 경로설정된다. 이후, 대향 단부에서 시작하여, 각각의 보빈 요소는 개별 상호접속부가 전혀 없는 연속적인 코일 권선체가 구비되도록 연속 보빈 요소 위에 연속적으로 권선된다. 이들 권선된 코일은 속성상 단일층이거나 다층일 수 있으며, 리턴 와이어 위에 배치된다.

단계 1420에서, 권선된 보빈 요소는 맨드렐로부터 제거된다. 권선된 보빈 요소는 상호접속되기 때문에 단일의 부착 조립체로 제거된다.

단계 1430에서, 마지막 코일의 단부 와이어는 꼬인 쌍의 리턴 와이어의 일 단부에서 종료된다.

단계 1440에서, 보빈 요소는 그 최종 형상(본 명세서에서 전술한 예시적 원환체형 또는 반경방향 패턴 등)으로 형성된다.

단계 1450에서, 보빈 요소의 각각은 도 4a의 도시된 실시예에 도시된 것과 마찬가지로, 플라스틱 캐리어와 연관된 대응 공동 또는 슬롯 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 보빈 요소의 각각은 중첩 조개껍질 케이스의 하측 부분 내에 배치된다.

단계 1460에서, 첫 번째 코일의 시작 리드는 리턴 와이어 루프의 타 단부에서 종료된다.

마지막으로 단계 1470에서, 코일 조립체는 보호 셸 내에 배치되거나 보호 셸에 의해 캡슐화된다. 플라스틱 조개껍질 케이스가 사용되는 실시예에서, 이 단계는 상부 중첩 보호 플라스틱 조개껍질 케이스를 조립체 위에 배치하고 고정함으로써 이루어진다.

이제 도 18a 내지 도 18s를 참조하여, 본 발명의 예시적인 로고스키 코일 장치를 조립하기 위한 방법의 일 실시예를 상세히 도시한다. 도 18a는 제조 공정에서의 제1 예시적 단계를 도시한다. 도 18a에서, 시작 단부 클립(1890)은 시작 단부 보빈 요소(1810) 상에 형성된 각 개구 내에 삽입된다. 단부 클립(1890)은 일 변형예에서 전도성 금속 시트로 제조되며, 이는 클립의 표면 마감을 보호하기 위해 스탬핑되고 경우에 따라 도금된다. 삽입 이후, 클립은 이어서 굴곡된다. 이 굴곡부(1891)는 도시된 예에서 클립(1890)의 비굴곡부에 대해 60도 각도로 형성된다. 대안적으로, 시작 단부 클립은 사출 성형 공정 중에 보빈 요소 내에 삽입 성형될 수 있다. 예시적 공정에서, 클립은 삽입 이후 손에 의해 보빈 요소의 표면으로부터 상향 이격 형성된다. 추가로, 예시적 실시예는 굴곡 작업을 수행하는데 필요한 힘을 감소시켜 굴곡 작업 중의 보빈 세그먼트 균열 가능성을 감소시키기 위해 단부 클립의 굴곡 라인에 노치를 구비한다.

도 18b는 최종 단부 보빈 세그먼트(1810) 내로의 최종 단부 클립(1892) 삽입을 도시한다. 보빈 요소 자체는 도 18a에 도시된 것과 도 18b에 도시된 것 사이에서 동일한(즉, 클립만 세그먼트 사이에서 상이한 상태에서 시작 및 최종 보빈 요소가 동일함) 것에 유의해야 한다. 추가로, 도 18a의 "시작" 단부 클립과 도 18b의 "최종" 단부 클립은 그 각각의 보빈 요소의 양 단부에 배치되는 것도 유의해야 한다. 최종 단부 클립(1892)은 또한 삽입 이전에 굴곡되지 않는 것이 바람직하며, 따라서 단부 클립(1892)의 노치형 단부는 패스 쓰루 도체 통로(1893) 위에 배치된다.

도 18c는 보빈 요소(1810)의 각각이 권선 맨드렐(1870) 상에 로딩되는, 예시적 공정에서의 다음 단계를 도시한다. 단부 클립 보빈 요소(1810)(즉, 도 18b에 관하여 논의된 보빈 요소)가 먼저 맨드렐 상에 삽입되고, 이후 임의의 전도성 클립이 없는 여섯 개의 보빈 요소가 이어진다. 마지막으로, 시작 보빈 요소(즉, 도 18a에 관해 논의된 보빈 요소)는 시작 단부 클립(1890)이 다른 조립된 보빈 요소로부터 외면하는 상태에서 보빈 요소의 스트링의 단부에 삽입된다.

이제 도 18d를 참조하면, 폴리머 코드(1860)는 보빈 요소(1810)의 조립에 의해 일괄 형성되는 홈(1813) 내로 슬라이딩된다. 코드의 단부는 단부 보빈 요소 플랜지의 외벽(1811)을 지나서 돌출하지 않도록 절단되는 것에 유의해야 한다. 예시적 실시예에서, 코드는 전기 등급 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조된다. 도시된 직경은 0.031인치(0.787mm)이지만, 대체 설계에서 다른 형상(즉, 직사각형, 다각형 등) 및 크기가 쉽게 치환될 수 있음이 인지된다. 이 코드는 궁극적으로 조립체를 그 최종 형태로 함께 유지하는 연결성 "척추"를 생성하기 위해 사용된다. PTFE 코드를 사용하는 것으로 도시되지만, 완성된 로고스키 코일 장치에 소위 연결성 "척추"를 제공하기 위해 다른 물품(테이프 등과 같은)도 쉽게 치환될 수 있음이 인지된다.

도 18e는 권선 공정의 시작을 도시한다. 구체적으로, 보빈 요소 상에 권선될 와이어(1862)는 먼저 맨드렐의 권선 핀(1872)에 고정되며, 이후 단부 클립(1892)에 고정된다. 도시된 실시예에서, 도선은 보빈 요소 권선 배럴 내로 경로설정되기 전에 단부 클립(1892) 주위에 두 번 래핑된다.

도 18f는 와이어(1862)의 필요 턴 수로 권선되는 단부 보빈 요소(1810)의 잔여부를 도시한다. 도시된 예에서는, 와이어의 세 층이 보빈 요소 상에 권선되며 각 층에서는 와이어의 52턴이 권선된다. 이들 층은 좌에서 우로 권선되는 제1 층과; 우에서 좌로 권선되는 제2 층; 및 다시 좌에서 우로 권선되는 제3 층으로 구성되지만, 본 발명에 따라 다른 개수의 층 및/또는 층 패턴이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 턴 전부(예를 들어, 이 예에서는 52턴)가 단일 층에 일 방향으로 권선된다. 대안적으로, 2층 전후 패턴이 사용될 수 있다.

도 18g는 새롭게 권선된 단부 보빈 요소로부터 인접한 보빈 요소로의 와이어(1862)의 경로설정을 도시한다. 도시된 양 보빈 요소는 곡선 에지를 갖는 돌기로 구성된 이행 특징부(1863)를 구비하는 것에 유의해야 한다. 이 곡선 에지는 와이어가 인접한 보빈 요소 사이를 경유할 때 와이어에 대한 손상 방지를 도와준다. 이후 인접한 보빈 요소는 도 18f에 도시된 것과 동일하게(즉, 각각 52턴으로 구성된 세 개의 층으로) 권선된다. 나머지 보빈 요소(1810)는 이후 도 18h에 도시하듯이 마찬가지로 권선된다.

도 18i는 이전에 논의된 보빈 요소의 각각 위에 경로설정되고, 시작 클립(1890)에 고정된 후의 권선체(1862)의 단부를 도시한다. 단부 클립과 마찬가지로, 와이어는 시작 클립 주위에 두 번 래핑됨으로써 시작 클립에 고정되지만, 다른 기구가 사용될 수도 있다.

도 18j는 보빈 요소 상으로의 차폐층(1864)의 권선을 도시한다. 도 18j에서 알 수 있듯이, 차폐층은 이전에 권선된 권선층의 반대 방향으로 권선되는 52턴의 추가 층으로 구성된다. 차폐 와이어를 구성하는 와이어는 보빈 요소를 사전에 권선하기 위해 사용된 것과 동일한 와이어라는 것도 유의해야 한다. 공정은 도 18k에 도시하듯이 계속되며, 나머지 보빈 요소 각각은 차폐층을 수용한다. 이전 권선체에 사용된 것과 동일한 와이어의 사용은 제조 비용의 관점에서 특히 유리하다. 권선 배치의 자동화를 목적으로 보빈 요소가 권선 맨드렐 상에 이미 배치되어 있으므로, 차폐층을 보빈 요소 상에 권선하기 위해 조작자에 의한 추가 처리 단계는 전혀 필요하지 않다. 따라서, 차폐층을 추가함으로써 장치에 더해지는 유일한 추가 비용은, 보빈 요소가 권선 맨드렐 상에서 소비되는 최소인 추가 시간, 및 역시 최소인 차폐층과 연관된 추가 재료 비용으로부터 나온다. 추가로, 차폐층에 대한 동일 와이어(1862)의 사용은 동박 등을 사용하는 다른 보다 노동 집약적인 방법만큼 장치에 차폐를 제공하는데 효과적인 것으로 밝혀졌다.

도 18l은 와이어(1862)가 보빈 요소 조립체에 어떻게 고정되는지를 도시한다. 구체적으로, 도 18l은 차폐층 와이어의 단부가 단부 보빈 요소에 어떻게 고정되는지를 도시한다. 본질적으로, 테이프(1870)의 단일 턴이 단부 보빈 요소 상에 권선되고, 와이어(1862)의 단부는 이후 테이프의 이 단일 층 위에 경로설정되며 이어서 테이프의 초과 층의 추가 래핑에 의해 고정된다. 이후 초과 와이어(1862)와 초과 테이프(1870) 양자가 정돈된다. 차폐층 와이어의 단부는 단부 클립(1892)에 고정되지 않음에 유의해야 한다.

이제 도 18m을 참조하면, 권선된 보빈 요소가 맨드렐로부터 제거되며 와이어는 단부 클립(1892)과 시작 클립(1890)(도시되지 않음) 양자에 고정된다. 이들 클립에 대한 와이어의 고정은 임의의 개수의 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 일 실시예는 와이어의 일부(1866)를 각각의 클립에 용접하기 위해 저항 용접 공정을 이용한다. 대안적으로, 와이어를 각각의 클립에 물리적으로 및 전기적으로 고정하기 위해 공정 솔더링 작업이 사용될 수 있다. 본 명세서가 주어지면 당업자에 의해 또 다른 방법이 인지될 것이다.

도 18n은 리턴 와이어(1850)의 설치를 도시한다. 리턴 와이어는 시작 단부 보빈 요소[즉, 시작 클립(1890)을 갖는 단부]의 중심 통로에 삽입되며, 단부 보빈 세그먼트 상의 단부 클립 요소(1892)를 만날 때까지 보빈 요소의 각각을 통해서 경로설정된다. 이 리턴 와이어(1850)는 이어서 공정 솔더링 작업, 저항 용접 등에 의해 단부 클립(1892)에 전기적으로 고정된다. 도 18o는 완성 와이어(1852)가 시작 클립(1890)에 고정됨을 도시한다. 다시 이것은 예를 들어 솔더 또는 저항 용접을 사용하여 완성 와이어를 시작 보빈 요소 상의 시작 클립에 고정함으로써 이루어질 수 있다.

도 18p는 하우징(1880) 내로의 보빈 요소 조립체의 삽입을 도시한다. 단부 보빈 요소(1810)[즉, 테이프(1870)가 그 위에 장착된 보빈]는 먼저 하우징에 형성된 각각의 공동(1886) 내에 삽입되며, 후속 보빈 요소는 하우징의 링형 형상 주위의 그 각각의 수용 공동 내에 삽입된다. 단부 보빈 요소는 하우징과 연관된 리턴 와이어 홈(1882) 및 최종 와이어 홈(1884)에 인접하여 배치되는 것에도 유의해야 한다.

도 18q는 하우징의 그 각각의 홈에 삽입된 후의 최종 와이어(1852) 및 리턴 와이어(1850)를 도시한다. 원치 않는 외부 전기 인터페이스를 완화시킬 목적으로 와이어를 밀착 유지시키는 도시된 실시예에서 최종 와이어(1852)는 리턴 와이어의 상부에 배치되는 것에 유의해야 한다.

이제 도 18r을 참조하면, 에폭시(1888) 또는 다른 접착제의 작은 방울이 상부 하우징(1883)의 공동(1889)의 각각에 삽입된다. 또한, 에폭시의 가벼운 방울 역시 중간 구멍 벽(1887)에 도포된다. 상부 하우징(1883)은 이후 도 18s에 도시하듯이 하우징(1880) 상에 장착된다. 이후 최종 와이어(1852)와 리턴 와이어(1850)는 외부 전기 간섭의 효과를 완화시킬 목적으로 시계 방향으로 함께 꼬인다.

본 발명의 특정 태양을 방법 단계의 특정 순서에 관하여 설명했지만, 이들 설명은 본 발명의 광범위한 방법을 단지 예시할 뿐이며, 필요에 따라 특정 용도에 의해 수정될 수도 있음을 알 것이다. 특정 환경 하에서 특정 단계는 불필요해지거나 선택적으로 될 수 있다. 추가로, 개시된 실시예에 특정 단계 또는 기능이 추가될 수 있거나, 둘 이상의 단계의 실행 순서가 변경될 수 있다. 이러한 모든 변경은 본 명세서에 개시 및 청구된 발명에 포함되는 것으로 간주된다.

상기 상세한 설명은 다양한 실시예에 적용되는 본 발명의 신규 특징을 도시, 기술 및 제시하였지만, 도시된 장치 또는 공정의 형태 및 세부사항의 다양한 생략, 치환, 및 변경이 당업자에 의해 본 발명을 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 상기 설명은 현재 본 발명을 실시하는 것으로 생각되는 최선의 모드이다. 이 설명은 결코 제한적이도록 의미되지 않으며, 본 발명의 일반적인 원리를 예시하는 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (33)

1. 전류 감지 유도 장치이며,
   전도성 권선으로 각각 구성되어 전도성 요소를 형성하는 복수의 개별 보빈 요소; 및
   상기 복수의 개별 보빈 요소 중 선두의 것을 상기 복수의 개별 보빈 요소 중 후미의 것과 전기적으로 결합시키는 리턴 도체를 포함하고,
   상기 복수의 개별 보빈 요소 중 제1 요소는 제1 전도성 요소를 구비하며, 상기 제1 전도성 요소는 상기 리턴 도체를 상기 전도성 권선의 제1 단부에 전기적으로 결합시키고,
   상기 복수의 개별 보빈 요소 중 적어도 2개가 힌지형 커플링에 의해 서로 물리적으로 결합되는 전류 감지 유도 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 보빈 요소 중 제2 보빈 요소 상에 배치되는 제2 전도성 요소를 더 포함하며, 상기 제2 전도성 요소는 상기 전도성 권선의 제1 단부와 대향하는 상기 전도성 권선의 단부에 부착되는 전류 감지 유도 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 전도성 요소는 상기 복수의 보빈 요소 중 상기 제2 보빈 요소의 표면에 대해 정해진 각도로 굴곡되는 전류 감지 유도 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 요소는 상기 복수의 보빈 요소 중 제1 보빈 요소의 플랜지 상에 또는 그 안에 배치되는 전류 감지 유도 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 힌지형 커플링은,
   상기 복수의 보빈 요소 중 제1 보빈 요소 상에 배치되는 한 쌍의 외부 힌지 특징부;
   상기 복수의 보빈 요소 중 제2 보빈 요소 상에 배치되는 한 쌍의 내부 힌지 특징부; 및
   상기 한 쌍의 내부 힌지 특징부와 상기 한 쌍의 외부 힌지 특징부 내에 배치되는 힌지 핀을 포함하는 전류 감지 유도 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 보빈 요소를 폐입시키는 하우징을 더 포함하며, 상기 하우징은 상기 힌지 핀을 수용하도록 크기설정된 힌지 핀 수용 개구를 구비하는 전류 감지 유도 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 하우징은 복수의 힌지 핀 수용 개구를 더 포함하며, 상기 힌지 핀 수용 개구는 상기 복수의 보빈 요소를 서로에 대해 배치 및 정렬하도록 구성되는 전류 감지 유도 장치.
10. 제1항에 있어서, 각각의 상기 보빈 요소는 그 사이에 권선 스풀이 배치되는 한 쌍의 플랜지를 포함하며, 상기 전도성 권선은 상기 권선 스풀 상에 권선되는 전류 감지 유도 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 힌지형 커플링은 상기 복수의 보빈 요소 중 제1 보빈 요소 상의 개구와 공동; 및
    상기 복수의 보빈 요소 중 제2 보빈 요소 상의 권선 스풀 부분과 삽입 가능한 부분으로 구성되는 커플링 요소를 포함하며,
    상기 복수의 보빈 요소 중 상기 제2 보빈 요소의 상기 권선 스풀 부분은 상기 복수의 보빈 요소 중 상기 제1 보빈 요소의 상기 공동 내에 끼워지고, 상기 복수의 보빈 요소 중 상기 제2 보빈 요소의 상기 삽입 가능한 부분은 동시에 상기 복수의 보빈 요소 중 상기 제1 보빈 요소의 상기 개구 내에 끼워지는 전류 감지 유도 장치.
12. 제1항에 있어서, 각각의 상기 복수의 유도 요소는 선형 권선된 유도 요소를 포함하며, 각각의 요소 상에는 상기 전도성 권선이 배치되고, 상기 전도성 권선은 권선체의 둘 이상의 층에 배치되는 전류 감지 유도 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 권선체의 둘 이상의 층의 적어도 하나는 차폐층을 포함하는 전류 감지 유도 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 차폐층은 상기 복수의 선형 권선된 유도 요소의 상기 선두 또는 후미의 것 중 하나에 전기적으로만 결합되는 전류 감지 유도 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 선형 권선된 유도 요소의 적어도 일부는 권선 배럴의 양쪽에 한 쌍의 플랜지가 배치된 권선 배럴을 포함하는 전류 감지 유도 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 한 쌍의 플랜지 중 제1 플랜지는 보스를 포함하고, 상기 한 쌍의 플랜지 중 제2 플랜지는 보스 교합 개구를 포함하며,
    상기 보스는 복수의 선형 권선된 유도 요소의 권선을 촉진하기 위해 인접한 보스 교합 개구 내에 수용되도록 구성되는 전류 감지 유도 장치.
17. 전류 감지 유도 장치 제조 방법이며,
    절연된 도체를 복수의 분절형 권선 요소의 제1 단부에 고정하는 단계,
    상기 절연된 도체를 상기 복수의 분절형 권선 요소 상에 연속적으로 권선하는 단계,
    상기 절연된 도체를 상기 복수의 분절형 권선 요소의 제2 단부에 고정하는 단계,
    각각의 상기 복수의 분절형 권선 요소들 사이에서 리턴 도체를 경로설정하는 단계, 및
    상기 전류 감지 유도 장치를 형성하기 위해 상기 리턴 도체를 상기 절연된 도체와 전기적으로 결합시키는 단계를 포함하고,
    상기 절연된 도체를 상기 제2 단부에 고정하는 단계는 상기 리턴 도체와 상기 절연된 도체의 전기적 결합을 촉진하는 전류 감지 유도 장치 제조 방법.
18. 삭제
19. 제17항에 있어서, 상기 절연된 도체를 상기 제2 단부에 고정하는 단계는 상기 절연된 도체를 전도성 클립에 와이어 래핑하는 것을 포함하며, 상기 전도성 클립은 상기 복수의 분절형 권선 요소의 상기 제2 단부 상에 배치되는 전류 감지 유도 장치 제조 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 리턴 도체를 상기 전도성 클립에 고정하는 단계를 더 포함하는 전류 감지 유도 장치 제조 방법.
21. 제17항에 있어서, 상기 절연된 도체를 상기 복수의 분절형 권선 요소의 상기 제2 단부에 고정하는 단계에 이어서, 상기 절연된 도체를 상기 복수의 분절형 권선 요소 상에 역방향으로 연속 권선하는 단계를 더 포함하는 전류 감지 유도 장치 제조 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 복수의 분절형 권선 요소 상에 상기 역방향으로 권선되는 절연된 도체는 단일 층 권선으로 권선되는 전류 감지 유도 장치 제조 방법.
23. 전류 감지 유도 장치에 사용하기 위한 지지 구조물이며,
    복수의 개별 보빈 요소, 및
    연결된 2개 이상의 개별 보빈 요소들 간의 이동이 가능하게 하는 힌지 특징부를 포함하는 지지 구조물.
24. 삭제
25. 제23항에 있어서, 상기 힌지 특징부는 제1 세트의 이격된 힌지 요소를 포함하고, 각각의 상기 힌지 요소는 적어도 부분적으로 관통하여 배치되는 개구를 구비하는 지지 구조물.
26. 제23항에 있어서, 상기 힌지 특징부는,
    가요성 힌지 특징부, 및
    상기 보빈 요소들 중 인접한 것의 가요성 힌지 특징부를 수용하도록 크기설정된 개구를 포함하는 지지 구조물.
27. 제26항에 있어서, 상기 가요성 힌지 특징부는 상기 가요성 힌지 특징부의 관련 보빈 요소와 일체로 성형되는 지지 구조물.
28. 전류 감지 유도 장치에 사용하기 위한 보빈 요소이며,
    외부 권선 직경을 가지며 내부 체적을 형성하는 스풀 요소,
    상기 스풀 요소의 대향 단부들에 배치되는 한 쌍의 플랜지 특징부, 및
    보빈 요소를 유사한 보빈 요소들 중 다른 보빈 요소에 가요성 있게 결합하도록 구성된 힌지 특징부를 포함하는 보빈 요소.
29. 제28항에 있어서, 상기 한 쌍의 플랜지 특징부 중 적어도 하나는 그 안에 배치되는 전기 전도성 클립을 구비하는 보빈 요소.
30. 제29항에 있어서, 상기 전기 전도성 클립의 일부는 스풀 요소의 내부 체적 내에 수용되는 보빈 요소.
31. 제30항에 있어서, 상기 전기 전도성 클립의 단부는 도체의 와이어 래핑을 위한 노치형 단부를 구비하는 보빈 요소.
32. 제28항에 있어서, 상기 내부 체적은 그 안에 배치되는 리턴 도체 지지 특징부를 구비하며, 상기 리턴 도체 지지 특징부는 리턴 도체를 상기 스풀 요소에 대해 소정 위치에 배치하도록 구성되는 보빈 요소.
33. 제32항에 있어서, 상기 소정 위치는 스풀 요소의 기하학적 중심을 포함하는 보빈 요소.
    

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