KR102095767B1 - 절연 바디 내 전류 측정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 모듈 방식의 산업용 플러그-인 커넥터를 위한 절연 바디(1) 또는 모듈에 관한 것이다. 모듈 내에는 2개 이상의 전기 접촉 요소(6)가 배열되어 있으며, 이들 전기 접촉 요소에는 전류를 측정하기 위한 홀 센서(13)가 각각 하나씩 할당되어 있다. 홀 센서들(13)은 모듈 내부에서 차폐 아암(7)에 의해 전자기적으로 상호 차폐된다.

Description

절연 바디 내 전류 측정
본 발명은, 독립 청구항 1의 전제부에 따른 플러그-인 커넥터용 절연 바디로부터 출발한다.
이와 같은 절연 바디는 예를 들어 플러그-인 커넥터 하우징 내로 삽입된다. 모듈 방식의 산업용 플러그-인 커넥터 내에서는, 상기와 같은 절연 바디가 일반적으로 상이한 형태의 또 다른 절연 바디에 의해서 소위 홀더 프레임 내로 삽입되고, 그 다음에 플러그-인 커넥터 하우징 내에 장착된다. 이 경우 절연 바디를 모듈이라고도 칭한다.
WO 2015/149757 A2호는, 센서들을 구비한 개별 절연 바디, 소위 모듈이 삽입될 수 있는 홀더 프레임을 보여준다. 절연 바디의 콤팩트한 구조가 요구됨으로 인해, 절연 바디 내부에서의 센서들의 배치가 용이하지 않다.
본 발명의 과제는, 개별 접촉 요소를 통해 흐르는 전류가 모니터링될 수 있고, 콤팩트하면서 비용 효율적인 절연 바디를 만드는 것이다.
상기 과제는, 독립 청구항 1의 특징부의 특징들에 의해서 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.
본 발명에 따른 절연 바디는 플러그-인 커넥터용으로 제공된다. 절연 바디는 플러그-인 커넥터 하우징 내에 직접 장착될 수 있다. 하지만, 일반적으로 절연 바디는 모듈 방식의 산업용 플러그-인 커넥터 내에 모듈로서 삽입된다. 이를 위해, 상이한 형태의 복수의 모듈이, 예를 들어 WO 2014/202050 A1호에 도시된 바와 같은 조인트 프레임 내에서 결합된다.
절연 바디 내에는, 2개 이상의 전기 접촉 요소가 배열되어 있다. 본 경우에 "전기"라는 용어는, 플러그-인 커넥터가 대응 플러그 또는 소켓 내에 삽입된 경우에는 접촉 요소를 통해서 전류가 흐를 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 절연 바디는 전류를 측정하기 위한 2개 이상의 센서를 구비하며, 이 경우 각각의 센서가 전기 접촉 요소에 할당된다. 센서의 개수는 절연 바디 내에 존재하는 전기 접촉 요소의 개수에 상응한다. 각각의 센서는 정확히 하나의 전기 접촉 요소에 할당된다. 센서가 할당되지 않은 추가의 비전기 접촉 요소, 예를 들어 공압 접촉 요소가 존재할 수 있다.
바람직하게, 절연 바디는 플라스틱으로 이루어진 하나의 베이스 바디 및 2개의 측부, 즉, 제1 측부 및 제2 측부로 구성된다. 바람직하게, 2개의 측부는 플라스틱으로 제조되며, 이 경우 제1 측부는 적어도 국부적으로 금속 코어를 포함한다. 이와 같은 형태의 구성 요소는 비용 효율적으로 제조될 수 있다.
제1 측부로부터 2개 이상의 차폐 아암이 수직으로 돌출하는 것이 유리하다. 이들 차폐 아암은 베이스 바디 내의 리세스를 관통해서 가이드된다. 국부적으로 금속성인 코어는 바람직하게 차폐 아암 내에 배치된다. 바람직하게는, 제1 측부로부터 4개 이상의 차폐 아암이 수직으로 돌출하며, 이 경우 각각 2개의 차폐 아암이 합쳐져서 하나의 차폐 아암 쌍을 형성한다. 이를 위해 제공된 제2 측부의 각각 하나의 브리지가 차폐 아암 쌍의 단부들 사이로 삽입됨으로써, 쐐기 효과(wedging effect)가 발생한다.
절연 바디는 바람직하게 회로 기판을 구비한다. 회로 기판은 리세스를 구비한다. 제1 측부의 차폐 아암 또는 차폐 아암 쌍이 각각 회로 기판의 리세스를 관통해서 맞물린다. 차폐 아암 쌍들 및 관련 브리지들의 전술한 쐐기 효과에 의해, 회로 기판이 측부 및 베이스 바디에 대해 평행하게 정렬된다. 측부들은 좁은 측에 각각 래칭 돌출부를 구비하며, 이들 래칭 돌출부가 이를 위해 제공된 베이스 바디의 래칭 리세스 내에 래칭될 수 있다. 이로 인해, 절연 바디의 매우 간단한 조립이 가능해진다.
특히 바람직하게, 센서는 회로 기판상에 실장될 수 있다. 이 경우, 회로 기판은 전자 평가 장치도 포함할 수 있다. 센서들은 차폐 아암에 의해 전자기적으로 상호 차폐된다. 각각의 센서는 하나의 전기 접촉 요소에 할당되고, 인접한 센서에 의해 간섭 없이 전류 측정을 실행할 수 있다.
회로 기판은 소위 출력부들을 가지며, 이들 출력부를 통해서 측정된 데이터가 호출 또는 인출될 수 있다.
바람직하게, 2개 이상의 센서로서 각각 홀 센서(hall sensor)가 사용된다. 이러한 유형의 센서들은, 코일을 포함하는 센서들과 달리 전류 흐름이 일정할 때의 측정값도 제공해준다.
절연 바디에 브리지가 일체로 형성되고, 이들 브리지에 의해서 절연 바디가 산업용 플러그-인 커넥터의 홀더 프레임 내에 고정될 수 있는 것이 매우 바람직하다. 이로 인해, 절연 바디는 또 다른 다양한 모듈들에 의해 모듈 방식의 산업용 플러그-인 커넥터 내부에 통합될 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면들에 도시되어 있고, 이하에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 절연 바디의 분해 사시도이다.
도 2는 제1 측부의 사시도이다.
도 3은 베이스 바디의 사시도이다.
도 4는 제2 측부의 사시도이다.
도 5는 회로 기판이 삽입된 제2 측부의 사시도이다.
도 6은 절연 바디의 사시도이다.
도 7은 회로 기판 및 제2 측부에 대한 평면도이다.
도 8은 차폐판이 통합된 제1 측부의 사시도로서, 여기서 제1 측부는 투명하게 도시되어 있다.
도면들은 부분적으로 간소화된 개략도들을 포함한다. 부분적으로, 동일한, 혹은 경우에 따라 동일하지 않은 요소들에 대해 동일한 참조 부호들이 사용된다. 동일한 요소들의 상이한 도면들은 상이하게 스케일링될 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 절연 바디(1)의 분해도를 보여준다. 절연 바디(1)는 실질적으로 플라스틱으로 이루어진 베이스 바디(2), 제1 측부(3), 회로 기판(4) 및 제2 측부(5)로 구성된다. 베이스 바디(2) 내에는, 전기 접촉 요소(6, 6', 6", 6"')가 배열되어 있다.
제1 측부는 실질적으로 플라스틱으로 형성된다. 제1 측부(3)로부터 차폐 아암들(7)이 돌출한다. 차폐 아암들(7) 내부에는 U자 형상의 차폐판(18)이 삽입되어 있다. 이를 위해, 제1 측부(3)의 플라스틱 형상은, 차폐판(18) 내로의 삽입 이동을 위해 후방에서 개방된 중공 차폐 아암 형상을 갖는다. 그에 따라, 차폐 아암은 금속성 코어를 갖는다. 본 실시예에서는, 차폐판(18)이 제1 측부(3) 내로 삽입 이동된다. 또는 사출성형 공정에 의한 차폐판의 설치도 마찬가지로 고려될 수 있다.
도 2에서는, 제1 측부(3)로부터 단부측에서 2개의 차폐 아암(7)이 돌출하는 것을 알 수 있다. 단부측 차폐 아암들(7) 사이에 3개의 차폐 아암 쌍(8)이 배열되며, 이 경우 각각의 차폐 아암 쌍(8)은 각각 2개의 개별 차폐 아암(7)으로 형성된다.
차폐 아암들(7) 및 차폐 아암 쌍들(8)은 베이스 바디(2) 내의 리세스들(9)과 회로 기판(4) 내의 리세스들(10)을 관통해서 제2 측부(5) 상에 결합될 수 있다. 차폐 아암 쌍(8)의 단부들 사이로 브리지가 슬라이딩되며, 이로 인해 차폐 아암 쌍(8)의 차폐 아암(7)이 바깥쪽으로 가압되어, 쐐기 효과가 발생한다. 바깥쪽으로 가압된 차폐 아암 쌍(8)의 차폐 아암(7)에 의해서, 회로 기판(4)이 딱 맞게 정렬된다. 이와 같은 딱 맞는 정렬에 의해서, 회로 기판(4)이 제2 측부(5) 내부에 마련된 자신의 위치로 슬라이딩될 수 있다. 중요한 사실은, 회로 기판이 자신의 기능적 기하 구조로 인해 접촉 요소들(6)에 대해 규정된 위치 혹은 자세로 안내되어 고정된다는 것이다. 이로써, 측정 기술이 신뢰성 있는 값을 제공하고 측정 오류를 전혀 발생시키지 않는 점이 보장될 수 있다. 본 도면에 도시된 구조에 의해서는, 기계 하중이 가해진 후에도 회로 기판(4) 또는 이 회로 기판상에 제공된 센서들(13)의 접촉 요소들(6)에 대한 위치 결정이 지속되는 점이 보장된다.
회로 기판(4)과 제2 측부(5)가 함께 슬라이딩될 때, 제2 측부(5)의 모서리 위치들에 있는 러그들(15)이 회로 기판(4)의 관련 수용 개구들(16) 내에 맞물린다. 회로 기판(4)이 제2 측부(5)의 내부 면 상에 올려지면, 회로 기판(4)이 후방에서 래칭 아암(17)과 맞물린다.
정렬된 상태에서는, 회로 기판상에서 스프링 콘택들(12)이 전압 분기(tapping)를 위해 접촉 요소(6) 상에 파지될 수 있다. 이 경우, 스프링 콘택(12)과 해당 전기 접촉 요소(6)는 서로 전기 전도성 접촉 상태에 있다.
전압 정보 및 전류 측정을 통해 전기 에너지를 알 수 있다. 이를 위해, 회로 기판이 센서 장치(13) 및 접촉 요소(6)와 함께 미리 규정된 위치로 보내지거나 정렬되어야 한다.
차폐 아암(7)의 코어로서 연자성 시트가 사용된다. 연자성 시트는 개별 접촉 요소(6)에 전기적으로 접촉되지 않는다. 차폐 아암(7)의 금속성 코어는, 접촉 요소에서 생성되는 자기장을 인접 접촉 요소의 자기장에 대해 차폐할 목적으로 이용된다. 이를 통해, 홀 센서를 위해, 전류를 측정하기 위한 다양한 측정 영역들이 만들어진다. 또한, 측정될 자기장도 증폭된다. 차폐판(18) 또는 차폐 아암(7)은 본 실시예에서 2중 기능을 더 갖는다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 차폐 아암에 의해서 개별 접촉 요소(6)가 절연 바디(1) 내에 고정될 수 있다.
회로 기판(4) 상에는 개별 접촉 요소(6)에 할당된 4개의 홀 센서(13)가 있다.
측정된 전류값들 또는 이들 전류 값 데이터의 인출은 다양하게 수행될 수 있고, 더 상세한 설명은 생략한다.
절연 바디(1)에는 양측에 브리지(14)가 일체형으로 형성되며, 이들 브리지에 의해 절연 바디가 (도시되지 않은) 산업용 플러그-인 커넥터의 (도시되지 않은) 홀더 프레임 내에 고정될 수 있다. 이들 브리지는 절연 바디의 측부(3, 5)에 바깥쪽으로 일체로 형성된다.
본 발명은, 모듈 방식의 산업용 플러그-인 커넥터를 위한 절연 바디 또는 모듈에 관한 것이다. 모듈 내에는 2개 이상의 전기 접촉 요소(6)가 배열되며, 이들 전기 접촉 요소에는 전류를 측정하기 위한 홀 센서(13)가 각각 하나씩 할당된다. 홀 센서들(13)은 모듈 내부에서 차폐 아암들(7)에 의해 전자기적으로 상호 차폐된다.
1: 절연 바디
2: 베이스 바디
3: 제1 측부
4: 회로 기판
5: 제2 측부
6: 전기 접촉 요소
7: 차폐 아암
8: 차폐 아암 쌍
9: 리세스
10: 리세스
11: 브리지
12: 스프링 콘택
13: 홀 센서
14: 브리지
15: 러그
16: 수용 개구
17: 래칭 아암
18: 차폐판

Claims (11)

  1. 2개 이상의 전기 접촉 요소(6)를 구비하는, 플러그-인 커넥터용 절연 바디(1)에 있어서,
    상기 절연 바디(1)가 전류를 측정하기 위한 2개 이상의 센서(13)를 구비하며, 각각의 센서(13)가 전기 접촉 요소(6)에 할당되고,
    절연 바디(1)가 플라스틱으로 이루어진 하나의 베이스 바디(2) 및 2개의 측부, 즉, 제1 측부(3) 및 제2 측부(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1 측부(3)로부터 2개 이상의 차폐 아암(7)이 수직으로 돌출하고, 이들 차폐 아암은 베이스 바디(2) 내의 리세스들(9)을 관통해서 맞물리며,
    상기 차폐 아암들이 금속성 코어를 갖는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 측부(3)로부터 4개 이상의 차폐 아암(7)이 수직으로 돌출하고,
    각각 2개의 차폐 아암(7)이 합쳐져서 하나의 차폐 아암 쌍(8)을 형성하며,
    상기 차폐 아암 쌍(8)이 베이스 바디(2) 내의 리세스들(9)을 관통해서 제2 측부(5)의 브리지들(11)에 맞물리는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    센서들(13)이 차폐 아암들(7)에 의해 전자기적으로 상호 차폐되는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  6. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    절연 바디(1)가 회로 기판(4)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  7. 제6항에 있어서,
    - 회로 기판(4)이 리세스들(10)를 구비하며,
    - 제1 측부의 차폐 아암들(7) 및/또는 차폐 아암 쌍들(8)이 각각 회로 기판(4)의 리세스(10)를 관통해서 맞물리는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  8. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 센서(13)는 각각 홀 센서인 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  9. 제6항에 있어서,
    센서(13)는 회로 기판(4) 상에 실장되는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  10. 제6항에 있어서,
    회로 기판(4)이 전기 접촉 요소(6)에 대해 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
  11. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    절연 바디(1)에 하나 이상의 브리지(14)가 일체형으로 형성되며, 상기 브리지에 의해서 절연 바디(1)가 산업용 플러그-인 커넥터의 홀더 프레임 내에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 절연 바디.
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