KR101795326B1 - 센서를 구비한 커넥터 - Google Patents

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마르코 스피겔
다니엘 지. 아캐머
크리스토퍼 블라운트
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몰렉스 엘엘씨
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Abstract

커넥터는 코어(자성일 수 있는)를 지지하고 내부 채널을 제공하는 하우징을 포함한다. 전력 단자는 내부 채널에 위치되고, 하우징의 2개의 대항 측부들 사이에 전기 경로를 제공한다. 하우징은 코어에서의 간격에 위치되는 센서를 더 지지한다. 하우징은 코어와 전력 단자 사이에 전기적 절연을 제공한다. 그러므로, 커넥터는 일체화된 설계로 전류를 감지할 수 있는 능력과 전력 단자 모두를 제공할 수 있다.

Description

센서를 구비한 커넥터{CONNECTOR WITH SENSOR}
본 출원은 2013년 9월 10일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/876,017과, 2013년 11월 13일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/903,493의 우선권을 주장하며, 이들 특허 모두는 그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합된다.
본 개시는 커넥터들의 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로 동작 상태에 관해 피드백을 제공할 수 있는 커넥터에 관한 것이다.
센서들은 동작 상태들에 대한 피드백을 제공하는데 이용가능한 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 전류 센서들은 전류를 모니터링하는데 도움을 주는 응용들에 일반적으로 사용된다. 하나의 일반적인 그러한 센서는 전류를 측정하는데 일반적으로 사용되는 홀 효과(Hall effect) 센서이다. 하지만, 기존의 홀 효과 센서 설계들은 고가이고 부피가 큰 경향을 갖는다. 그러므로, 특정한 개인들은 센서의 동작 상태들에 관해 피드백을 제공하는데 사용될 수 있는 센서를 갖는 개선된 커넥터를 인식한다.
커넥터는 에너지를 검출할 수 있는 센서를 가지고 구성된다. 센서는 하우징을 갖는 커넥터에 일체화된다. 실시예에서, 센서는 홀 효과 센서이다. 하우징은 전력 단자를 수용하는 내부 채널을 함께 형성하는 제 1 프레임 및 제 2 프레임을 포함한다. 제 1 및 제 2 프레임들은 내부 채널 주위에 원형 방식으로 연장하는 코어를 지지하고, 코어는 자성일 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 코어의 구조는, 센서가 적절히 기능하도록 하고, 하우징은 코어와 전력 단자 사이에 전기적 절연을 제공한다. 코어는 하나 이상의 간격들을 포함할 수 있고, 센서는 코어에서의 간격들 중 하나에 위치될 수 있다. 전력 단자는 내부 채널(및 코어)을 통해 연장하고, 커넥터를 통해 전도성 경로를 제공한다.
본 발명은 예로서 예시되고, 유사한 도면 부호들이 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들에 제한되지 않는다.
도 1은 커넥터의 실시예의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 하우징의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 실시예의 개략적인 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도.
도 7은 도 6에서 라인 7-7을 따라 취한 단면의 사시도.
도 8은 커넥터의 다른 실시예의 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도.
도 10은 하우징의 실시예의 부분 분해 사시도.
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 다른 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 실시예의 개략적인 사시도.
도 13은 도 12에 도시된 실시예의 개략적인 사시도.
도 14는 도 13에 도시된 실시예의 확대된 사시도.
도 15는 도 14에 도시된 실시예의 부분 분해 사시도.
도 16은 센서가 생략된, 도 15에 도시된 실시예의 개략적인 사시도.
도 17은 일체화된 커넥터의 실시예를 도시한, 제 2 프레임의 확대된 사시도.
다음에 오는 상세한 설명은 예시적인 실시예들을 기재하고, 명백히 개시된 조합(들)에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러므로, 달리 주지되지 않으면, 본 명세서에 개시된 특징들은 간결성을 위해 달리 도시되지 않은 추가 조합들을 형성하도록 함께 조합될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시된 특징들은 전력을 제공하고 그러한 전류 또는 전력과 같은 성능들을 감지하는데 사용될 수 있는 일체화된 센서를 갖는 커넥터(10)의 제 1 실시예를 도시한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 전력 전달을 감지할 수 있는 능력은 피드백이 바람직한 상황들에서 사용가능할 수 있다. 홀 효과 센서가 도시된 실시예들에 사용되지만, 전력 전달 및/또는 전압을 검출하는데 사용하기에 적합한 다른 유형들의 센서들이 모니터링이 필요한 속성에 따라 원하는 경우 사용될 수 있다는 것이 주지되어야 한다.
커넥터(10)는 하우징(40)을 포함하고, 하우징(40)은 전력 단자(20)를 지지하고, 하우징(40)으로부터 연장된 센서 블록(45) 내로 연장하는 케이블(60)을 포함한다. 케이블(60)은 절연층(62)에 의해 보호되는 복수의 전도체들(64)을 포함할 수 있다. 하우징(40)은 전력 단자(20)를 적소에 유지하는데 도움을 주기 위해 오목부(recess)(43)에 위치된 로킹(locking) 블록(31)을 이용할 수 있고, 로킹 블록(31)은 전력 단자(20)를 적소에 유지하는데 도움을 주도록 열 스테이킹(heat staked)되거나, 접착되거나, 용접되거나 다른 방식으로 오목부(43)에 고정될 수 있다. 전력 단자(20)는 유지 립(retaining lip)(26)의 한 측부 상에 패스너 구멍(24)을 갖는 장착 블록(22)을 포함하고, 유지 립(26)의 다른 측부 상에는 짝을 이루는(mating) 단자(미도시)와 맞물리도록 구성되는 복수의 전력 빔들(28)이 존재한다. 전력 빔들(28)은 원형 형태의 짝을 이루는 단자(도시된 바와 같이)와 맞물리도록 구성될 수 있거나, 짝을 이루는 단자의 몇몇 다른 형태와 맞물리도록 성형(shaped)될 수 있다.
하우징(40)은 제 1 프레임(41) 및 제 2 프레임(42)을 포함한다. 전력 단자(20)는 제 1 프레임(41)의 내부 채널(44)에 위치되도록 구성되고, 하우징(40)은 보존 탭들(retention tabs)(48){보존 탭(48)이 패스너에 의해 고정되도록 하기 위해 개구부(48a)를 포함할 수 있는}에 의해 고정될 수 있다. 내부 채널(44)은 내부 표면(47)을 포함하고, 내부 표면(47)은 제 1 프레임(41)의 내부 벽(49)에 의해 제공된다. 제 1 프레임(41)은 또한 외부 프레임(50)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 내부 및 외부 프레임들(41, 42)은, 원형 형태인 슬롯(59)을 형성하도록 굴곡진다. 제 1 프레임(41)은 또한 센서 블록(45)을 차단하도록 작용하는 2차 벽(51)을 포함한다. 슬롯(59)은 코어(70) 주위로 연장하고, 코어(70)가 원하는 위치에 유지되는 것을 보장하는데 도움을 준다. 인식될 수 있는 바와 같이, 코어(70)는 제 2 프레임(42)에 의해 지지되는 센서 지지부(52)와 정렬되는 간격(72)을 포함한다. 제 2 프레임(42)은 또한 코어(70)를 적소에 유지하는데 도움을 주는 립(54)을 포함할 수 있다. 따라서, 코어(70)는 제 1 및 제 2 프레임들(41, 42) 사이에 위치될 수 있고, 전기적 절연을 제공하도록 고정 방식으로 유지될 수 있다.
센서 블록(45)은 센서 지지부(52)와 정렬되고, 전도체들(64)이 센서(75)에 전기적으로 연결되도록 하는 공동(cavity)(46)을 제공한다. 연결은 땜납 또는 전도성 접착제 또는 기계적 패스너들(원하는 바에 따라)를 통해 이루어질 수 있다. 추가 전기 구성요소(66){커패시터, 저항, 인덕터 또는 멤리스터(memristor)와 같은 종래의 구성요소일 수 있는}가 도시되고, 추가 전기 구성요소는 센서에 대한 적절한 회로를 제공하기 위해 필요시 추가될 수 있다.
그러므로, 인식될 수 있는 바와 같이, 커넥터(10)는 전력 단자(20)를 둘러싸는 내부 채널(44)을 제공하고, 전력 단자(20)와 코어(70) 사이의 전기적 절연을 제공한다. 따라서, 커넥터(10)는 전력 단자(20)를 지지할 수 있고, 또한 전력 단자(20)를 통과하는 전류의 양에 대한 피드백을 제공할 수 있다.
도 8 내지 도 17은 커넥터(110)의 실시예를 도시한다. 커넥터(110)는 커넥터(10)와 유사할 수 있고, 적절한 경우 커넥터(10)에 사용된 특징부들을 포함할 수 있다.
커넥터(110)는 전력 단자(120)를 지지하는 하우징(140)을 포함하고, 전력 단자(120)는 내부 채널(144)에 위치된다. 도시된 전력 단자(120)는 유지 립(126)의 한 측부 상에 적어도 하나의 패스너 구멍(124)을 갖는 장착 블록(122)을 포함하고, 유지 립(126)의 다른 측부 상에는 짝을 이루는 단자(미도시)와 맞물리도록 구성되는 복수의 전력 빔들(128)이 존재한다. 넓은 범위의 전력 단자들이 제공될 수 있으므로, 도시된 전력 단자들{커넥터(10) 및 커넥터(110) 모두에 대해}이 특정 이점들을 가지지만, 달리 주지되지 않으면 제한을 의도하지는 않는다.
로킹 블록(131)은 전력 단자(120)를 하우징(140)에 고정하는데 도움을 주는데 사용되고, 실시예에서, 2개의 로킹 블록들은 추가 보존을 제공하는데 사용될 수 있다(도 9에 도시된 바와 같이). 로킹 블록들(131)은 전술한 바와 같이 오목부(143)에 고정될 수 있다{열 스테이킹되거나, 접착되거나, 용접되거나, 다른 방식으로 오목부(143)에 고정되는 것을 통해}.
하우징(140)은 제 1 프레임(141) 및 제 2 프레임(142)을 포함하고, 제 2 프레임(142)에 위치된 일체화된 커넥터(180)를 포함한다. 제 1 프레임(141)은 내부 벽(149) 및 외부 벽(150)을 포함하고, 이들 벽들은 슬롯(159)을 한정한다. 내부 벽(149)은 전력 단자(120) 주위로 연장하는 표면(147)을 포함하고, 전력 단자(120)에 전기적 절연을 제공하는데 도움을 준다. 제 1 프레임(141)은 노즈(nose)(155)를 포함하고, 이것은 전력 빔들(128)을 따라 돌출하고 연장하고, 이들 전력 빔들을 커버하는데 도움을 준다. 제 1 프레임(141)은 또한 하우징(140)을 원하는 위치에 유지하는데 사용될 수 있는 보존 탭들(148)을 포함한다.
제 1 프레임(141)은 노치(notch)(156)를 포함하고, 제 2 프레임(142)은 돌출부(157)를 포함한다. 따라서, 제 1 프레임(141) 및 제 2 프레임(142)은 함께 프레스(pressed)되도록 구성될 수 있다. 접착제 및 또는 용접 또는 열 스테이킹의 이용은 또한 제 1 프레임(141) 및 제 2 프레임(142)을 함께 유지하는데 사용될 수 있다.
제 2 프레임(142)은 도시된 바와 같이 2개의 간격들(172)을 포함하는, 코어(170)를 지지하는 립(154)을 포함한다. 센서(175)는 간격들(172) 중 하나에 위치되고, 단자들(176)을 통해 일체화된 커넥터(180)에 연결된다. 일체화된 커넥터는 전도체들(182, 183, 184, 185)을 포함하고, 추가적인 또는 더 적은 전도체들은 센서(175)의 의도된 구성에 따라 포함될 수 있다. 커넥터(10)에서와 같이, 전기적 구성요소들(190a, 190b)은 센서(175)를 갖는 적절한 회로에 연결될 수 있다. 전도체들(182, 183, 184, 185)은 센서(175)에 전기적으로 연결하도록(예를 들어, 땜납 또는 전기적 접착제를 통해) 사용될 수 있는 접촉점들(182a, 183a, 184a)을 포함할 수 있다. 리브들(ribs)(188)은 전도체들(182, 183, 184, 185)을 지지하도록 제공될 수 있고, 레지(ledge)(189)는 커넥터(180)를 위한 정렬 특징부를 제공하도록 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전도체들(182, 183, 184, 185)은 제 2 프레임(142)의 표면 상의 트레이스들(traces)을 도금함으로써 형성되고, 접근 구멍(access aperture)(181)를 통해 연장한다. 대안적으로, 트레이스들은 더 평범한 단자들로 대체될 수 있다.
그러므로, 인식될 수 있는 바와 같이, 커넥터(110)는 전력 단자(120)를 둘러싸는 내부 채널(144)을 제공하고, 전력 단자(120)와 코어(170) 사이에 전기적 절연을 제공한다. 따라서, 커넥터(110)는 전력 단자(120)를 지지할 수 있고, 또한 전력 단자(120)를 통과하는 전류의 양에 대한 피드백을 제공할 수 있다.
본 명세서에 제공된 개시는 바람직한 및 예시적인 실시예들에 관해 특징들을 기재한다. 본 개시의 검토로부터 당업자들은 첨부된 청구항들의 범주 및 사상 내에서 다수의 다른 실시예들, 변형들 및 변경들을 안출할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 커넥터이며,
    내부 채널을 갖는 하우징;
    상기 내부 채널에 위치된 전력 단자;
    상기 하우징에 의해 지지된 코어로서, 상기 코어는 적어도 하나의 간격을 갖는, 코어; 및
    상기 하우징에 의해 지지되고 상기 적어도 하나의 간격에 위치된 센서로서, 상기 센서는 상기 전력 단자를 통한 에너지의 전달을 감지하도록 구성되는, 센서를 포함하고,
    상기 하우징은 제 1 프레임 및 제 2 프레임을 포함하고, 상기 제 1 프레임은 상기 코어를 고정하는데 도움을 주는 슬롯을 포함하고, 상기 제 2 프레임은 일체화된 커넥터를 포함하고,
    상기 일체화된 커넥터는 상기 제 1 프레임을 통해 연장하는 접근 구멍을 포함하고, 트레이스들은 상기 접근 구멍을 통해 연장하는 상기 하우징 상에 제공되는
    커넥터.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코어는 자기 코어인, 커넥터.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 홀-효과 센서인, 커넥터.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 프레임은 상기 센서를 지지하고, 상기 하우징을 지지하도록 구성된 보존 탭들(retention tabs)을 더 포함하는, 커넥터.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 단자를 상기 하우징에 고정하는 로킹 블록(locking block)을 더 포함하는, 커넥터.
  6. 커넥터이며,
    내부 채널을 갖는 하우징;
    상기 내부 채널에 위치된 전력 단자;
    상기 하우징에 의해 지지된 코어로서, 상기 코어는 적어도 하나의 간격을 갖는, 코어; 및
    상기 하우징에 의해 지지되고 상기 적어도 하나의 간격에 위치된 센서로서, 상기 센서는 상기 전력 단자를 통한 에너지의 전달을 감지하도록 구성되는, 센서를 포함하고,
    상기 전력 단자는 유지 립, 장착 블록 및 복수의 전력 빔들을 포함하고, 유지 립은 제1 및 제2 측부를 갖고, 장착 블록은 유지 립의 제1 측부로부터 외측으로 연장되고, 상기 복수의 전력 빔들은 유지 립의 제2 측부로부터 외측으로 연장되고, 상기 복수의 전력 빔들은 짝을 이루는 단자와 맞물리도록 구성된,
    커넥터.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 코어는 자기 코어인, 커넥터.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 센서는 홀-효과 센서인, 커넥터.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 하우징은 제 1 프레임 및 제 2 프레임을 포함하고, 상기 제 1 프레임은 상기 코어를 고정하는데 도움을 주는 슬롯을 포함하는, 커넥터.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제 2 프레임은 일체화된 커넥터를 포함하는, 커넥터.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 일체화된 커넥터는 상기 제 1 프레임을 통해 연장하는 접근 구멍을 포함하고, 트레이스들은 상기 접근 구멍을 통해 연장하는 상기 하우징 상에 제공되는, 커넥터.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 제 2 프레임은 상기 센서를 지지하고, 상기 하우징을 지지하도록 구성된 보존 탭들(retention tabs)을 더 포함하는, 커넥터.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 프레임은 제1 프레임으로부터 연장되는 노즈로서 상기 복수의 전력 빔들을 커버하는 노즈를 포함하는, 커넥터.
  14. 청구항 6에 있어서, 상기 전력 단자를 상기 하우징에 고정하는 로킹 블록(locking block)을 더 포함하는, 커넥터.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 로킹 블록은 상기 전력 단자의 유지 립의 제1 측부와 마주하도록 위치된, 커넥터.
  16. 청구항 6에 있어서, 상기 커넥터로부터 연장하는 케이블을 지지하는 센서 블록을 더 포함하는, 커넥터.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 하우징은 상기 간격에서 상기 센서를 지지하는 센서 지지부를 포함하고, 상기 케이블은 상기 센서 블록에서 상기 센서에 전기적으로 연결되는, 커넥터.
  18. 청구항 6에 있어서, 상기 장착 블록은 장착 블록을 관통하여 연장된 적어도 하나의 패스너 구멍을 갖는, 커넥터.
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