KR102115040B1 - 고전압 수형 커넥터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 조를 구성하는 고전압 커넥터 중 수형 커넥터에 관한 것으로, 작업자 등의 실수에 의한 감전을 구조적으로 방지할 수 있는 고전압 수형 커넥터에 관한 것이다.

Description

고전압 수형 커넥터{HIGH VOLTAGE MALE TYPE CONNECTOR}
본 발명은 고전압 수형 커넥터에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 한 조를 구성하는 고전압 커넥터 중 수형 커넥터에 관한 것으로, 작업자 등의 실수에 의한 감전을 구조적으로 방지할 수 있는 고전압 수형 커넥터에 관한 것이다.
전기 자동차 등에 전력을 공급하기 위한 커넥터는 한조를 이루어 제1 커넥터는 인버터 또는 모터 등의 기기 측에 장착되고, 다른 하나의 제2 커넥터는 전력 공급용 케이블 등이 연결된 상태로 제1 커넥터에 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 한 조를 구성하는 제1 커넥터 및 제2 커넥터의 터미널 단자는 일반적으로 일측에 수형 터미널 단자가 구비되고 타측에 암형 터미널 단자가 구비될 수 있다.
이러한 터미널 단자 중 수형 터미널 단자를 구비하는 커넥터는 터미널 단자의 일단은 개방된 하우징 내부에 수용된 형태로 제공될 수 있으나, 하우징의 개방구의 크기 및 터미널 단자의 배치된 깊이 등에 따라 작업자의 손가락 등에 접촉되어 감전 등의 안전사고의 위험이 있다.
특히 이러한 안전사고의 위험을 줄이기 위하여 통상적으로 요구되는 표준 규격 시험, 예를 들면 IEC60529 SPEC IP2XB의 기준 핑거 지그(Finger Jig)를 사용하는 안전 시험을 통해 안정성이 만족될 필요가 있다.
IEC60529 SPEC IP2XB의 기준 핑거 지그(Finger Jig)를 사용하는 안전 시험은 인체의 손가락 모양의 인공 관절 핑거 지그를 사용하여 고전압 수커넥터의 터미널 단자와 접촉 가능성을 시험하는 것으로 손가락 모양의 인공 관절 핑거 지그의 형태는 개시되었으나, 구체적으로 터미널 단자가 외부 개방구를 향하는 고전압 수커넥터를 구성하는 터미널 단자 및 하우징의 크기 등에 따른 세부 설계조건에 대한 구체적인 설계 규격은 알려진 바가 없다.
이미 공개된 관련기술로서, 일본 특허공보 特開 2011-048983호에 의하면 터미널 단자에 대응하는 핀형 단자부(22)의 피복부(26)의 두께는 시험용 핑거지그가 닿지 않을 정도로 두껍게 한다고 소개되어 있을 뿐 구체적으로 삽입 공간의 크기에 대한 가이드 라인을 제공하지 못하며, 일본 특허공보 特開 2002-056919호에도 터미널 단자에 대응되는 탭(51)에 시험용 핑거지그가 접근할 수 없도록 이너 하우징에 대응되는 소경부(55)의 입구 측에 규제 블록부(58)를 돌출시킨다는 점 이외의 이너 하우징의 크기 등에 대한 구체적인 설계범위를 제공하지 못한다.
본 발명은 한 조를 구성하는 고전압 커넥터 중 수형 커넥터에 관한 것으로, 작업자 등의 실수에 의한 감전을 구조적으로 방지할 수 있는 고전압 수형 커넥터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 재질의 판형 터미널 단자, 상기 터미널 단자의 선단에 구비되는 절연캡, 상기 터미널 단자의 선단이 외부를 향하도록 상기 터미널 단자가 삽입되어 장착되는 이너 하우징, 상기 이너 하우징의 내측에 일체로 형성되며, 상기 터미널 단자를 둘러싸는 사각 파이프 형태의 격벽부, 상기 이너 하우징이 내측에 삽입되어 장착되는 금속 재질의 아우터 하우징을 포함하며, 상기 터미널 단자의 상면 또는 하면에서 상기 격벽부의 내측 상면 또는 하면까지의 최단 거리를 삽입 높이로 정의하고, 상기 터미널 단자의 좌측면 또는 우측면에서 상기 격벽부의 내측 측면까지의 최단 거리를 삽입 폭으로 정의하고, 상기 격벽부의 선단에서 상기 터미널 단자의 도체까지의 최단 거리를 도체부 깊이로 정의하는 경우 상기 삽입 높이는 상기 삽입 폭 이상의 크기를 갖고, 상기 삽입 높이는 2.5mm 내지 12.0mm의 크기를 갖는 고전압 수형 커넥터를 제공한다.
이 경우, 상기 삽입 높이(a)가 2.5mm 내지 3.1mm인 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 0.3배 이상의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 삽입 높이(a)가 3.1mm 내지 4.0mm인 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 0.63배 이상의 크기를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 삽입 높이(a)가 4.0mm 내지 12.0mm인 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 1.1배 이상의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 터미널 단자의 폭 또는 두께보다 상기 절연캡의 선단부의 폭 또는 두께가 작을 수 있다.
여기서, 상기 절연캡은 상기 터미널 단자의 폭 또는 두께보다 상기 절연캡의 선단부의 폭 또는 두께가 작도록 경사 구간을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 절연캡은 인서트 사출 성형될 수 있다.
또한, 상기 터미널 단자의 선단에 일체로 형성되고, 상기 절연캡 내부에 인서트 되는 적어도 1개의 돌출부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 돌출부는 상기 터미널 단자보다 두께가 작은 판형으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 최대 폭보다 작은 폭을 갖도록 폭이 감소되는 폭감소부가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 폭감소부는 상기 돌출부의 폭이 최대인 부분과 상기 터미널 단자의 선단면 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 두께 방향으로 관통되는 적어도 1개의 관통홀이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 돌출부는 표면에 적어도 1개의 돌출된 분리 방지용 돌기를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터에 의하면, 터미널 단자와 일정한 간격을 유지하고 있는 격벽을 이너 하우징과 일체로 형성하고, 터미널 단자의 단부에 절연캡을 장착하여 작업자의 감전을 구조적으로 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터에 의하면, 터미널 단자의 단부에 적어도 하나 이상의 돌출부, 관통홀, 폭감소부 또는 돌기 등을 형성하여 인서트 사출된 절연캡 내부에 인서트 시켜 절연캡과 터미널 단자가 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 감전 방지 성능이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터에 의하면, 표준 규격 안전시험을 통과하기 위한 고전압 수형 커넥터의 설계 과정에서 커넥터의 도체부 깊이, 삽입 높이 및 삽입 폭 등에 대한 가이드 라인을 제공할 수 있으므로 불필요한 제품 개발 과정의 시간 또는 비용의 낭비를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 하나의 실시예의 사시도 및 상면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 고전압 수형 커넥터의 측면도 및 측단면도를 도시한다.
도 3는 커넥터 등의 표준 규격 안전성 검사에 사용되는 핑거 지그의 사시도를 도시한다.
도 4은 도 3에 도시된 핑거 지그를 사용하여, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 표준 규격 안전시험 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 수형 터미널 단자를 도시한다.
도 6은 표준 규격 안전시험에 사용되는 핑거 지그의 말단 마디의 평면도 및 단면도들을 도시한다.
도 7은 도 3에 도시된 핑거 지그를 사용한 안전성 검사과정에서 검출 가능한 검사결과의 예들을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터를 구성하는 터미널 단자가 장착된 이너 하우징을 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)의 하나의 실시예의 사시도 및 상면도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)의 측면도 및 측단면도를 도시한다.
구체적으로, 도 1(a)는 고전압 수형 커넥터(1000)의 사시도를 도시하며, 도 1(b)는 고전압 수형 커넥터(1000)의 상면도를 도시한다. 또한, 도 2(a)는 고전압 수형 커넥터(1000)의 측면도를 도시하며, 도 2(b)는 도 1(b)에 도시된 A-A'선을 기준으로 하는 측단면도를 도시한다.
고전압 커넥터는 일반적으로 기기측에 장착되는 제1 커넥터와 케이블 등이 연결되어 제1 커넥터에 착탈 가능하게 연결되는 제2 커넥터를 포함하여 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 터미널 단자의 형태에 따라 수형 커넥터와 암형 커넥터로 분류될 수 있다.
수형 커넥터는 수형(male) 터미널 단자를 구비하고, 암형 커넥터는 수형 커넥터의 수형 터미널 단자(300)가 삽입될 수 있는 암형(female) 터미널 단자를 가지고 있는 암형 커넥터로 구분될 수 있다.
도 1에 도시된 커넥터는 기기측에 장착되는 제1 커넥터 또는 수형 커넥터로 구분될 수 있다. 일반적인 고전압 커넥터는 차폐 및 접지를 위한 금속 재질의 아우터 하우징(100) 내부에 절연 재질, 예를 들면 수지 재질의 이너 하우징(200)이 구비되고, 이너 하우징(200) 내에 터미널 단자가 삽입되는 구조를 가질 수 있다.
커넥터의 이너 하우징은 아우터 하우징 내부로 삽입되어 조립되거나 인서트 사출 방법으로 구성될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 상기 이너 하우징(200)은 상기 아우터 하우징(100) 내부로 삽입되는 예를 도시한다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 수형 커넥터는 2개의 수형 터미널 단자(300)를 구비하고, 각각의 터미널 단자(300)는 판형 형태로 구성될 수 있다. 상기 터미널 단자는 판향으로 구성되며, 선단 방향과 후단 방향이 직교하도록 절곡된 형태일 수 있다.
상기 터미널 단자(300) 고전압 전력 공급용 단자이며, 체결된 한 쌍의 제1 커넥터 및 제2 커넥터 분리시 터미널 단자(300)의 분리과정에서 발생할 수 있는 스파크 또는 안전사고를 방지하기 위하여, 제1 커넥터 및 제2 커넥터가 체결된 상태에서 분리시 먼저 접속이 해제되는 인터락 단자(400, 도 8 참조)를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인터락 단자는 신호전송용 케이블(430)에 연결된 상태로 수형 커넥터의 후방에서 삽입되어 장착슬롯(410)에 장착되며, 신호 전송용 케이블(430)은 전력 제어부(미도시)에 연결되어 인터락 단자의 접속 또는 접속 해제에 따라 고전압 전력 공급용 터미널 단자(300)로 공급되는 전력을 공급 또는 차단하는 신호를 전송할 수 있다.
즉, 제1 커넥터 및 제2 커넥터가 체결된 상태에서 분리되는 경우, 상기 고전압 전력 공급용 터미널 단자(300)보다 인터락 단자가 먼저 분리되어 상기 터미널 단자(300)에 공급되는 전력을 차단하여 커넥터 분리시 아크나 스파크 등을 방지할 수 있다.
상기 아우터 하우징(100)에는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터가 기기측에 장착되기 위한 플렌지(110)가 구비되고, 상기 플렌지(110)에는 체결을 위한 체결홀(110h)이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 플렌지(110)의 기기측 접촉면에는 실링부재(160)가 구비될 수 있다. 상기 실링부재(160)는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터가 기기에 장착될 때, 고전압 수형 커넥터와 기기 사이의 틈을 실링할 수 있다.
본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터는 아우터 하우징(100)에는 복수 개의 탄성 접촉편(150)이 구비될 수 있다.
상기 탄성 접촉편(150)은 상기 수형 커넥터의 아우터 하우징(100)과 체결되는 암형 커넥터의 아우터 하우징 간의 안정적인 전기적 접촉을 위해 구비한 것으로 상기 탄성 접촉편(150)은 고전압 수형 커넥터 및 암형 커넥터의 체결상태에서, 각각의 커넥터를 구성하는 금속 재질의 아우터 하우징 간의 접촉 지점을 다지점화하고, 각각의 접촉 지점의 접촉상태를 탄성 지지하여 체결된 고전압 수형 및 암형 커넥터의 차폐성능을 향상시킬 수 있다.
각각의 터미널 단자(300)의 파손을 방지하고, 암형 커넥터와 수형 커넥터가 장착되는 장착과정에서 각각의 터미널 단자를 안내함과 동시에 커넥터의 분리 상태에서 작업자의 부주의에 의한 감전 등의 안전사고를 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 이너 하우징(200)에는 수형 터미널 단자(300)를 보호하기 위한 사각 파이프 형태의 격벽부(210)가 구비될 수 있다.
상기 격벽부(210)는 상기 이너 하우징(200)과 일체로 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 격벽부(210)는 수형 터미널 단자(300)를 감싸도록 구비되지만 전방이 개구된 형태로 구성되어, 고전압 수형 커넥터와 고전압 암형 커넥터가 체결되는 경우, 수형 터미널 단자(300)가 암형 터미널 단자 내로 삽입이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 격벽부(210)가 구비되는 경우에도 작업자의 부주의 등에 의하여 손가락 등이 터미널 단자에 접촉되는 경우 감전될 수 있으므로, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)의 터미널 단자는 외부로 노출되는 일단에 절연캡(310)이 구비된다.
상기 절연캡(310)이 구비된 경우, 절연캡(310)과 격벽부(210)에 의하여 작업자가 실수로 수형 터미널 단자(300)의 단부에 손가락 등이 접촉될 수 있는 가능성이 크게 줄어들 수 있다.
커넥터를 구성하는 이너 하우징(200)에 격벽부(210)를 형성하고 수형 터미널 단자(300)의 단부에 절연캡(310)을 구비하는 경우라도, 격벽부(210)와 터미널 단자 사이의 공간, 즉 손가락이 삽입될 수 있는 공간이 큰 경우에는 작업자의 손가락 등이 상기 공간 내부로 삽입되어 터미널 단자의 절연캡 후방의 금속 재질의 도체부(330)와 접촉되어 감전 사고의 위험이 존재할 수 있다.
안전사고의 위험을 줄이기 위하여 고전압 커넥터는 통상적으로 요구되는 표준 규격 안전시험이 존재하며, 고전압 커넥터는 이러한 표준 규격 안전시험에서 합격 판정되어야 한다.
도 3은 커넥터 등의 표준 규격 안전성 검사에 사용되는 핑거 지그(500)의 사시도를 도시한다.
고전압 커넥터와 관련된 표준 규격 안전시험은 IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험일 수 있으며, 표준 규격 안전시험에 사용되는 핑거 지그(500)는 신체의 손 중 손가락에 대응되는 형상으로 구성된다.
따라서, 핑거 지그(500)는 신체의 손가락과 같이 동일한 방향으로 회전기 가능한 2개의 관절(520, 540)을 구비하여 3개의 마디(510, 520, 530)로 구성될 수 있으며, 핑거 지그(500)는 신체의 손바닥에 대응되는 손바닥부(600)에 장착될 수 있다. 상기 손바닥부(600)는 안전시험 시험장치(800)를 구성하며, 힘을 인가하는 팔뚝부(700)에 연결될 수 있다.
이와 같이, 핑거 지그(500)는 전도성 금속 재질로 작업자의 손가락에 대응되는 형상과 변형이 가능하도록 구성되어 표준 규격 안전시험에 사용된다.
도 4는 도 3에 도시된 핑거 지그(500)를 사용한, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)의 표준 규격 안전시험 방법을 도시한다.
구체적으로 고전압 수형 커넥터(1000)의 표준 규격 안전시험은 다음과 같이 수행될 수 있다. 고전압 수형 커넥터(1000)의 판 형태로 구성된 수형 터미널 단자(300)와 상기 수형 터미널 단자(300)를 감싸는 사각 파이프 형태의 격벽부(210) 사이에 상기 핑거 지그(500)를 10N±10%의 힘으로 삽입하여 핑거 지그(500)의 말단 마디(510) 등이 터미널 단자의 도체부(330)에 접촉되는지 여부를 판단하여 안전시험 합격여부를 판단한다.
구체적으로, 고전압 수형 커넥터(1000)의 수형 터미널 단자(300)에 1,000V AC 또는 1,500V DC을 초과하는 정격전압의 부하를 가하고, 핑거 지그(500)와 수형 터미널 단자(300)가 연결되는 경우 형성되는 회로 상에 램프를 구비하여, 핑거 지그(500)와 수형 터미널 단자(300)가 접촉되면 램프가 점등되도록 하여 핑거 지그(500)와 수형 터미널 단자(300)의 접촉 여부를 판단하게 된다.
따라서, 전술한 크기의 힘으로 핑거 지그(500)를 수형 터미널 단자(300)와 상기 수형 터미널 단자(300)를 감싸는 사각 파이프 형태의 격벽부(210) 사이로 밀어 넣어 다양한 방향으로 삽입을 시도하여도 램프가 점등되지 않는 조건이라면 표준 규격 안전시험을 통과하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 고전압 수형 커넥터(1000)를 구성하는 이너 하우징(200) 및 격벽부(210)는 일체로 구성될 수 있으며, 이너 하우징(200)은 합성 수지 재질로 구성될 수 있으므로, 단지 판 형태로 구성된 수형 터미널 단자(300)와 상기 수형 터미널 단자(300)를 감싸는 사각 파이프 형태의 격벽부(210) 사이의 폭이 핑거 지그(500)의 단부의 폭보다 작도록 설계된 경우라도 일정 크기 이상의 힘으로 가압하면 이너 하우징(200)에 구비된 격벽부(210)는 탄성 변형이 가능하므로 수형 터미널 단자(300)와 핑거 지그(500)가 접촉될 수 있으므로 안전성을 담보할 수 없다.
따라서, 표준 규격 안전시험을 통과할 수 있도록 고전압 수형 커넥터를 설계하기 위해서는 이너 하우징(200) 내에서 수형 터미널 단자(300)와 수형 터미널 단자(300)를 감싸는 격벽부(210) 사이의 간격 및 터미널 단자의 장착 깊이 등의 치수 조건을 조절해야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)의 수형 터미널 단자(300)를 도시한다. 구체적으로 도 5(a)는 수형 터미널 단자(300)의 외측 단부의 확대 평면도이며, 도 5(b)는 도 5(a)에 도시된 수형 터미널 단자(300)의 외측 단부의 측면도이며, 도 5(c) 및 도 5(d)는 수형 터미널 단자(300)의 다른 실시예를 도시한다.
본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)는 판형으로 구성되는 수형 터미널 단자(300)와 이를 감싸는 사각 파이프 형태의 격벽부(210)를 구비한다. 상기 격벽부(210)에 의하여 작업자의 부주의에 의한 감전을 방지할 수 있으나, 상기 격벽부(210)의 개방구 내측으로 작업자의 손가락이 접근하는 경우 터미널 단자의 선단에 접촉되어 감전의 위험이 있으므로, 판형 터미널 단자의 단부에 절연캡(310)을 구비하여 작업자의 부주의에 의한 감전을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 절연캡(310)은 절연 재질인 수지재 등으로 구성될 수 있다. 얇은 판 형태의 터미널 단자의 단부에 절연캡(310)을 부가하는 방법으로 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터(1000)는 인서트 사출 방법이 사용될 수 있다.
인서트 사출 이외의 방법, 예를 들면 절연캡을 부착, 억지 끼움 또는 삽입 체결하는 방법으로도 절연캡을 구비할 수 있으나 터미널 단자의 두께가 얇아서 충분한 접촉면적을 확보하기 어렵거나 끼움 구조 또는 삽입 구조(홀 또는 돌기 등)를 형성하기 어려울 수 있다.
따라서, 수형 터미널 단자(300)의 일단에 절연캡(310) 내측에 인서트 사출되기 위한 적어도 하나의 돌출부(331)가 구비될 수 있다.
상기 돌출부(331)는 하나일 수도 있고, 터미널 단자 등의 폭 및 두께 등에 따라 복수 개가 구비될 수도 있다. 도 5에 도시된 실시예들은 터미널 단자의 일단에 2개의 돌출부(331)가 구비된 예가 도시된다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(331)는 상기 터미널 단자의 도체보다 두께가 작은 판형으로 터미널 단자(300)와 일체로 구성되며, 절연캡(310)의 두께와 터미널 단자의 도체부(330)의 두께는 동일하게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(331)의 형상은 돌출부(331)가 절연캡(310) 내에 인서트 사출된 후 쉽게 분리되지 않도록 폭이 감소되는 폭감소부(331g)가 구비될 수 있다.
상기 폭감소부(331g)에서 돌출부(331)의 폭이 줄어들어 돌출부(331)가 절연캡(310) 내부로 인서트된 상태에서 절연캡(310)이 쉽게 분리되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 폭감소부(331g)는 상기 돌출부(331)의 폭이 최대인 부분과 상기 터미널 단자의 선단면(330s) 사이에 위치할 수 있다.
상기 돌출부(331)가 절연캡(310) 내부에 인서트된 후 절연캡(310)과 터미널 단자가 쉽게 분리되는 것을 방지하는 방법은 상기 돌출부(331)의 폭을 줄여 폭감소부(331g) 등을 구성하는 방법 이외에도 도 5(c)에 도시된 바와 같이 돌출부(331)의 두께방향으로 관통홀(331h)을 형성하는 방법 또는 상기 돌출부(331)의 표면에 분리 방지용 돌기(331p)를 구성하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 관통홀(331h) 및 상기 분리 방지용 돌기(331p)를 형성하는 방법은 함께 또는 독립적으로 적용될 수 있다.
상기 관통홀(331h)을 통해 사출물이 절연캡(310)의 두께 방향으로 연결될 수 있으므로, 절연캡(310)이 터미널 단자에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분리 방지용 돌기(331p)를 형성하는 방법은 분리 방지용 돌기는 절연캡이 인서트 사출된 후 절연캡 내측 표면에 걸림기능을 수행하여 절연캡이 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분리 방지용 돌기(331p)를 형성하는 방법과 유사한 원리로 돌출부(331)의 두께 방향으로 일정 깊이로 함몰된 함몰부를 형성하는 방법을 사용하여 절연캡(310) 분리를 방지할 수도 있다. 도면의 도시는 생략한다.
또한, 도 5(a)에 도시된 돌출부(331)의 폭을 줄이는 방법과 도 5(c)에 도시된 돌출부(331)에 관통홀(331h)을 형성하는 방법은 도 5(d)에 도시된 바와 같이 동시에 적용될 수도 있다.
도 5(d)에 도시된 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 돌출부(331)의 폭을 줄인 폭감소부(331g)를 형성함과 동시에 돌출부(331)에 관통홀(331h)을 형성하여 절연캡(310)을 더욱 견고하게 고정할 수 있으며, 전술한 분리 방지용 돌기를 형성하거나, 함몰부를 형성하는 방법이 함께 적용될 수도 있다.
그리고, 상기 절연캡(310)의 선단부의 폭(w2) 또는 두께(t2)는 상기 수형 터미널 단자(300)의 도체부(330)의 폭(w1)또는 두께(t1)보다 작도록 구성될 수 있다.
구체적으로는 상기 절연캡(310)은 상기 터미널 단자(300)의 폭 또는 두께보다 상기 절연캡의 선단부의 폭 또는 두께가 작도록 경사 구간(310s)을 구비하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여 한 쌍을 구성하는 고전압 수형 커넥터와 고전압 암형 커넥터가 체결되는 과정에서 수형 터미널 단자(300)가 암형 터미널 단자에 삽입되는 과정에서 삽입 저항을 최소화할 수 있으며, 물리적 마찰을 최소화할 수 있다.
도 5에 도시된 절연캡을 구비하는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터에 의하면, 터미널 단자의 단부에 적어도 하나 이상의 돌출부를 형성하여 절연캡과 터미널 단자의 분리를 방지할 수 있으므로, 감전 방지 성능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 표준 규격 안전시험에 사용되는 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 평면도 및 단면도들을 도시한다.
핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 길이는 약 30mm 정도이며, 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)는 관절부, 즉 힌지홀(517) 근방에서는 직경 12mm 정도의 원형 형태로 구성되지만, 실제 신체의 손가락과 마찬가지로 단부(511)로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가지며, 도 6(b)에 도시된 B-B 방향 단면도를 통해 확인 가능하듯이 납작한 형태를 갖는다.
또한, 상기 힌지홀(517) 근방에서는 도 6(c)에 도시된 A-A 방향 단면도를 통해 확인 가능하듯이 직경이 일정하지만, 단부에서 힌지홀(517) 방향으로 약 20mm 근방에서부터 직경이 감소되도록 구성될 수 있다.
상기 지그의 말단 마디(510)의 단부의 관절 회전 방향 곡률반경은 2mm 정도이며, 그 수직한 방향의 곡률반경은 4mm 정도이다.
따라서, 도 6에 도시된 핑거 지그(500)를 사용하여 표준 규격 안전시험을 수행하는 경우, 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 단부가 납작한 방향으로 수형 터미널 단자(300)와 격벽부(210) 사이의 틈으로 삽입되어 터미널 단자의 도체부(330)와 접촉될 수 있을 때 검사 불합격으로 판정할 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 핑거 지그(500)를 사용한 안전성 검사과정에서 검출 가능한 검사결과의 예들을 도시한다.
구체적으로, 도 7(a)는 표준 규격 안전시험 결과 합격 판정된 경우이며, 도 7(b)는 불합격 판정된 경우이며, 도 7(c)는 안전 또는 불합격 판정을 내리기 어려운 경우를 도시한다. 도 7(a) 내지 도 7(c)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 표준 규격 안전시험에 사용되는 핑거 지그(500)는 동일한 크기를 갖는다.
도 7(a)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 수형 터미널 단자(300)는 선단에 절연캡(310)이 구비되므로, 절연캡(310)이 구비된 부분은 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)와 접촉되어도 감전의 위험이 없다.
그리고, 상기 격벽부(210)의 선단에서 상기 터미널 단자의 도체부(330)까지의 최단거리(이하, “도체부 깊이(c)”라 함)가 충분히 확보되며, 수형 터미널 단자(300)의 단자부(330) 상면 또는 하면과 격벽부(210)의 내측 상면 또는 하면 사이의 최단거리(이하, “삽입 높이(a)”라 함)가 작아서 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 각도를 변경하여 삽입을 시도하여도 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)와 수형 터미널 단자(300)의 도체부(330)가 접촉될 수 없다.
물론, IEC60529 SPEC에 따른 안전시험을 수행하는 경우 일정한 힘을 가하지만, 삽입 공간이 협소하고 도체부(330)가 충분히 격벽부(210) 내측에 배치되는 경우이므로, 도 7(a)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 경우, IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험에서 합격 판정된다고 볼 수 있다.
반면, 도 7(b)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 경우, 상기 도체부 깊이(c)가 도 7(a)에 도시된 경우보다 작고, 상기 삽입 높이(a)가 도 7(a)에 도시된 커넥터보다 커서 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 각도를 적절히 변경하는 경우, 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)와 수형 터미널 단자(300)의 도체부(330)가 접촉될 수 있고, 실제 사용시 작업자의 부주의에 의하여 감전 등의 안전사고가 발생될 수 있으므로, 도 7(b)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 경우, IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험에서 불합격 판정된다고 볼 수 있다.
그리고, 도 7(c)에 도시된 고전압 수형 커넥터(1000)의 경우, 상기 도체부 깊이(c) 또는 상기 삽입 높이(a) 등에 따라 안전시험 여부가 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험 등에서 사용되는 핑거 지그(500)는 규격 사이즈를 가지므로, 수형 터미널 단자(300)와 격벽부(210) 등을 구비하는 고전압 수형 커넥터(1000)가 안전시험에 합격할 수 있도록, 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(정의는 후술함)을 조정하여 사전 실험 또는 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 수치 범위로 특정이 가능하게 된다.
이와 같은 방법을 통해 합격이 가능한 수치 범위 조건이 확보된다면, 새로운 제품을 설계하는 과정에서 커넥터의 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭 등에 대한 가이드 라인이 될 수 있으므로 불필요한 제품 개발 과정의 시간 또는 비용의 낭비를 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 터미널 단자(300)가 장착된 이너 하우징(200)을 도시한다. 구체적으로 도 8(a)는 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터의 터미널 단자(300)가 장착된 이너 하우징(200)의 정면도이며, 도 8(b)는 이너 하우징(200)의 하나의 터미널 단자와 터미널 단자를 둘러싸는 격벽부(210)의 확대 정면도이며, 도 8(c)는 도 8(b)에 도시된 터미널 단자 및 격벽부(210)의 측단면도를 도시한다.
전술한 바와 같이, 고전압 수형 커넥터가 IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험 등에서 합격 판정되기 위해서는 규격 사이즈를 가지는 핑거 지그(500)가 수형 터미널 단자(300)와 격벽부(210) 등을 구비하는 고전압 수형 커넥터의 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)의 크기 조건에 의하여 핑거 지그(500)와 터미널 단자의 도체부(330)의 접촉 가능성이 없거나 극히 낮아야 한다.
이미 용어의 의의를 정의내린 도체부 깊이(c)와 삽입 높이(a) 이외에 판형 터미널 단자의 측면과 사각 파이프 형태의 격벽부(210)의 내측면 사이의 최단 거리를 “삽입 폭(b)”으로 정의한다.
따라서, 터미널 단자의 도체부(330)와 안전시험에 사용되는 핑거 지그(500)의 접촉 가능성은 고전압 수형 커넥터의 커넥터의 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)에 의하여 결정될 수 있다.
상기 도체부 깊이(c)는 그 크기가 커질수록 터미널 단자와 핑거 지그(500)의 접촉 가능성을 낮추는 반면, 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)은 크기가 커질수록 터미널 단자와 핑거 지그(500)의 접촉 가능성이 높아진다.
따라서, 실험 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규격 크기를 갖는 핑거 지그(500)를 사용하여 표준 규격 안전시험의 합격 요건을 만족하는 판형 터미널 단자 및 사각 파이프 형태의 격벽부를 구비하는 고전압 수형 커넥터의 IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험 합격을 위한 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)을 결정하면 다음과 같다.
기본적으로 핑거 지그(500)의 직경은 12mm가 최대이며, 삽입 폭(b)이 삽입 높이(a)보다 큰 경우(a<b)는 실제 설계 가능성이 낮으므로 안전시험 합격을 위한 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)의 대상에서 제외한다. 따라서, 핑거 지그(500)의 말단 마디(510)의 형상과 무관하게 핑거 지그(500)의 삽입 가능성이 낮아서 감전 위험이 낮은 경우, 즉 삽입 높이(a)가 2.5mm 미만인 경우와 핑거 지그(500)의 최대 직경보다 크게 삽입 높이(a)가 결정되어 무조건 감전 가능성이 발생되는 경우라고 판단되는 경우, 즉 삽입 높이(a)가 12mm를 초과하는 경우 역시 안전시험 합격을 위한 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)의 대상에서 제외한다.
또한, 말단 마디(510)의 단부는 곡률 반경이 2 내지 4mm임을 고려하는 경우, 삽입 높이(a)의 범위에 따른 IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험 합격 조건은 아래와 같이 세분화될 수 있다.
본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터는 터미널 단자와 격벽부(210) 사이의 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b) 사이의 관계 중 삽입 폭(b)이 삽입 높이(a)보다 작거나 같아야 함은 전술한 바와 같고,
2.5mm ≤ 삽입 높이(a) < 3.1mm 인 경우, 0.3 *삽입 높이(a) ≤ 도체부 깊이(c)의 관계가 성립하고, 3.1mm ≤ 삽입 높이(a) < 4.0mm 인 경우, 0.63 *삽입 높이(a) ≤ 도체부 깊이(c)의 관계가 성립하고, 4.0mm ≤ 삽입 높이(a) < 12.0mm 인 경우, 1.1 *삽입 높이(a) ≤ 도체부 깊이(c)의 관계를 만족하도록 이너 하우징(200)의 격벽부(210)의 크기 및 절연캡과 터미널 단자의 위치 등을 결정해야 한다.
상기 조건에 개시된 바와 같이, 상기 삽입 높이(a)는 2.5mm, 3.1mm, 4.0mm 및 12.0mm를 경계로 구분될 수 있으며, 2.5mm 내지 12.0mm 사이에서 형성되는 3개의 구간에서 핑거 지그(500)와 터미널 단자의 도체부(330)가 접촉되는 것을 방지하기 위해서는 도체부 깊이(c)가 삽입 높이(a)의 0.3배 이상, 0.63배 이상 및 1.1배 이상으로 증가되어야 한다.
즉, 삽입 높이(a)(또는 삽입폭)이 커지는 경우, 핑거 지그(500)가 삽입될 수 있는 공간이 커지는 것을 의미하므로, 터미널 단자와 핑거 지그(500)의 접촉을 방지하기 위해서는 터미널 단자가 격벽부(210) 내측으로 깊숙히 배치되어야 하기 때문이다.
이와 같은 도체부 깊이(c), 삽입 높이(a) 및 삽입 폭(b)의 크기 조건을 만족하는 경우, 판형 터미널 단자와 판형 터미널 단자를 감싸는 사각형 파이프 형태의 격벽부(210)가 구비된 고전압 수형 커넥터는 IEC60529 SPEC 등에 따른 안전시험에서 핑거 지그(500)와 터미널 단자의 도체부(330)가 접촉될 가능성이 충분히 낮아 합격 판정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고전압 수형 커넥터에 의하면, 터미널 단자와 일정한 간격을 유지하고 있는 격벽을 이너 하우징과 일체로 형성하고, 터미널 단자의 단부에 절연캡을 장착하여 작업자의 감전을 일차적으로 방지하고, 전술한 조건을 만족하도록 삽입 높이, 삽입 폭 및 도체부 깊이를 결정하는 경우, 작업자의 감전을 구조적으로 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
1000 : 고전압 수형 커넥터
100 : 아우터 하우징
200 : 이너 하우징
210 : 격벽부
300 : 수형 터미널 단자
310 : 절연캡
330 : 도체부

Claims (13)

  1. 금속 재질의 판형 터미널 단자;
    상기 터미널 단자의 선단에 구비되는 절연캡;
    상기 터미널 단자의 선단이 외부를 향하도록 상기 터미널 단자가 삽입되어 장착되는 이너 하우징;
    상기 이너 하우징의 내측에 일체로 형성되며, 상기 터미널 단자를 둘러싸는 사각 파이프 형태의 격벽부; 및,
    상기 이너 하우징이 내측에 삽입되어 장착되는 금속 재질의 아우터 하우징; 을 포함하며,
    상기 터미널 단자의 상면 또는 하면에서 상기 격벽부의 내측 상면 또는 하면까지의 최단 거리를 삽입 높이(a)로 정의하고, 상기 터미널 단자의 좌측면 또는 우측면에서 상기 격벽부의 내측 측면까지의 최단 거리를 삽입 폭으로 정의하고, 상기 격벽부의 선단에서 상기 터미널 단자의 도체까지의 최단 거리를 도체부 깊이(c)로 정의하는 경우,
    상기 삽입 높이(a)가 2.5mm 이상 3.1mm보다 작을 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 0.3배 이상의 크기를 갖고, 상기 삽입 높이(a)가 3.1mm 이상 4.0mm보다 작을 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 0.63배 이상의 크기를 갖고, 상기 삽입 높이(a)가 4.0mm 이상 12.0mm보다 작을 경우, 상기 도체부 깊이(c)는 상기 삽입 높이(a)의 1.1배 이상의 크기를 갖는 고전압 수형 커넥터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 단자의 폭 또는 두께보다 상기 절연캡의 선단부의 폭 또는 두께가 작은 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연캡은 상기 터미널 단자의 폭 또는 두께보다 상기 절연캡의 선단부의 폭 또는 두께가 작도록 경사 구간을 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연캡은 인서트 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터미널 단자의 선단에 일체로 형성되고, 상기 절연캡 내부에 인서트 되는 적어도 1개의 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 터미널 단자보다 두께가 작은 판형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부는 최대 폭보다 작은 폭을 갖도록 폭이 감소되는 폭감소부가 구비되는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폭감소부는 상기 돌출부의 폭이 최대인 부분과 상기 터미널 단자의 선단면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 돌출부는 두께 방향으로 관통되는 적어도 1개의 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 돌출부는 표면에 적어도 1개의 돌출된 분리 방지용 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 수형 커넥터.
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