KR20090129891A - 비접촉식 전력선통신용 커플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고주파수대역의 전력선통신에 적용될 경우에 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거함으로써 신호 손실을 최소할 수 있고 고전류로 인한 신호왜곡을 제거함으로써 통신의 안정성이 보장될 수 있으며 자성금속체의 포화현상에 따른 영향이 배제될 수 있도록 한 비접촉식 전력선통신용 커플러에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러는, 그 내부에 반원형 수용공간이 각각 형성된 2개의 반원형 하우징부재가 전력선에 착탈가능하게 결합되도록 개폐가능하게 힌지결합되고 상기 반원형 하우징부재들 중 하나에는 연결단자가 구비되는 클램프식 하우징과, 상기 클램프식 하우징의 반원형 하우징부재들의 반원형 수용공간 내에 각각 수용되는 반원형 공심코어와, 상기 반원형 공심코어들에 각각 권취되고 그 양단부는 상기 연결단자에 각각 접속되는 와이어를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 와이어는 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성되고, 상기 반원형 하우징부재들의 내벽에는 금속박판이 접착고정되며, 상기 와이어에는 경시변화 및 손상을 방지하기 위하여 보호코팅층이 형성되는 것이 바람직하다.

전력선통신, 커플러, 클램프식 하우징, 연결단자, 반원형 공심코어, 와이어, 편조선, 금속박판, 보호코팅층

Description

비접촉식 전력선통신용 커플러{INDUCTIVE COUPLER FOR POWER LINE COMMUNICATION}

본 발명은 전력선에 비접촉식으로 설치됨과 동시에 데이터송수신장치에 연결되어 전력선통신에 있어서 캐리어신호를 전력선에 송신하고 전력선에 의해 송신되는 캐리어신호를 데이터송수신장치로 수신하는 역할을 수행하는 전력선통신용 비접촉식 커플러에 관한 것이다

일반적으로 전력선통신(PLC; Power Line Communication)은 우리가 사용하고 있는 220V의 전력선만으로 초고속 인터넷과 전화접속이 가능해 인터넷신호나 음성신호 등과 같은 캐리어신호를 전송할 수 있는 기술을 말하는 것으로, 초고속 인터넷 통신, 인터넷 전화, 홈네트워킹, 홈뱅킹 등 다양한 분야에까지 활용될 수 있고, 기존 광통신케이블을 이용할 수 있어 설치비용이 저렴할 뿐 아니라, 통신요금도 거의 들지 않는 장점이 있다.

전력선통신을 위해서는 전력선에 인터넷신호나 음성신호 등과 같은 각종 신 호를 실어주거나 또는 전력선으로부터 신호를 뽑아내야 하는데, 이를 위해 사용되는 것이 전력선통신용 커플러이다.

전력선통신용 커플러는 접촉식과 비접촉식으로 구분되는데, 전력선의 절연피복을 제거하고 직접 연결하는 접촉식 전력선통신용 커플러의 경우에는 안정성과 설치공정상의 문제점으로 인해 상용화가 어려워 현재는 비접촉식 전력선통신용 커플러가 주로 사용되고 있다.

그러나 종래기술에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 경우에는 토로이달코어(toroidal core; 환형코어)를 형성하는 자성금속체(magnetic metal)를 필수적으로 포함하여 이루어짐에 따라, 1 MHz 내지 40 MHz의 고주파수대역에서 행해지는 전력선통신에 적용될 경우에는 자성금속체의 고유특성으로 인한 포화현상이 발생되어 통신이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈(inductance noise)로 인해 손실(loss)이 너무 커짐에 따라 통신 자체가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 또한 자성금속체의 무게로 인해 커플러 자체의 무게가 너무 무거워져 적용상 많은 제약이 따르는 문제점이 있었다.

또한 150 A이상의 고전류에서 행해지는 전력선통신에 적용될 경우에는 신호왜곡(distortion)에 의한 신호감쇄(signal failure)로 인해 통신이 제대로 이루어지지 못한는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 가격 또한 상당히 비싸 보편화가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 고주파수대역의 전력선통신에 적용될 경우에 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거함으로써 신호 손실을 최소할 수 있으며 고전류로 인한 신호왜곡을 제거함으로써 통신의 안정성이 보장될 수 있도록 한 비접촉식 전력선통신용 커플러를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 고주파수대역의 전력선통신에 적용되더라도 자성금속체의 포화현상에 따른 영향이 배제될 수 있도록 한 비접촉식 전력선통신용 커플러를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 그 내부에 반원형 수용공간이 각각 형성된 2개의 반원형 하우징부재가 전력선에 착탈가능하게 결합되도록 개폐가능하게 힌지결합되고 상기 반원형 하우징부재들 중 하나에는 연결단자가 구비되는 클램프식 하우징과, 상기 클램프식 하우징의 반원형 하우징부재들의 반원형 수용공간 내에 각각 수용되는 반원형 공심코어와, 상기 반원형 공심코어들에 각각 권취되고 그 양단부는 상기 연결단자에 각각 접속되는 와이어를 포함하여 이루어지는 비접촉식 전력선통신용 커플러를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 클램프식 하우징은, 그 내부에는 제 1 커버에 의해 개폐가능한 제 1 반원형 수용공간이 형성되며 일측에는 제 1 힌 지결합구가 형성되고 타측에는 제 2 착탈결합구가 형성되며 상기 제 1 커버에는 상기 연결단자가 구비되는 제 1 반원형 하우징부재와, 그 내부에는 제 2 커버에 의해 개폐가능한 제 2 반원형 수용공간이 형성되며 일측에는 상기 제 1 힌지결합구와 조합되는 제 2 힌지결합구가 형성되고 타측에는 상기 제 1 착탈결합구에 착탈가능하게 결합되는 제 2 착탈결합구가 형성되는 제 2 반원형 하우징부재와, 상기 제 1 및 제 2 힌지결합구에 끼워져 상기 제 1 및 제 2 반원형 하우징부재들을 개폐가능하게 결합시키는 힌지축을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 와이어는 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성된다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 와이어는 권선에 의한 상호 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 상기 반원형 공심코어 상에 간격을 두고 1차 권선된 후 그 사이로 2차 및 3차 권선된다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 와이어가 권선된 반원형 공심코어를 둘러싸는 상기 반원형 하우징부재들의 내벽에는 금속박판이 접착고정된다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 와이어에는 경시변화 및 손상을 방지하기 위하여 보호코팅층이 형성된다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 보호코팅층은 상기 와이어를 바니시에 함침함에 의해 형성되거나 또는 상기 와이어를 에폭시수지로 코팅함에 의해 형성된다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 연결단자는 신호교류를 용이하 게 하기 위하여 N형 동축케이블 커넥터로 형성된다.

본 발명에 따른 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러에 의하면, 자성금속체 대신에 공심코어를 사용함에 따라 전력선통신에 있어서 자성금속체의 포화현상에 따른 영향이 배제될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한 공심코어에 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성된 와이어를 권선함에 따라 고주파수대역의 전력선통신에 있어서 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈가 제거될 수 있고 고전류로 인한 신호왜곡이 제거될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 와이어가 권선된 반원형 공심코어를 둘러싸는 상기 반원형 하우징부재들의 내벽에 금속박판을 접착고정하여 신호 손실을 최소함과 동시에 와이어의 양단부를 연결하여 자체 저항에 다른 전압손실을 최소화하고 권선에 의한 상호 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 반원형 공심코어 상에 간격을 두고 와이어를 1차 권선한 후 그 사이사이로 2차 및 3차 권선함으로써 전력선통신이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이 하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 사시도가 도시되고, 도 2에는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 단면도가 도시되며, 도 3에는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 분해사시도가 도시되고, 도 4에는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 주파수특성도가 도시된다.

본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러(1)는, 고주파수대역의 전력선통신에 적용될 경우에 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거함으로써 신호 손실을 최소할 수 있고 고전류로 인한 신호왜곡을 제거함으로써 통신의 안정성이 보장될 수 있으며 자성금속체의 포화현상에 따른 영향이 배제될 수 있도록 한 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 그 내부에 반원형 수용공간(12a, 12b)이 각각 형성된 2개의 반원형 하우징부재(11a, 11b)가 전력선(도시되지 않음)에 착탈가능하게 결합되도록 개폐가능하게 힌지결합되고 반원형 하우징부재들(11a, 11b) 중 하나에는 연결단자(16)가 구비되는 클램프식 하우징(10)과, 클램프식 하우징(10)의 반원형 하우징부재들(11a, 11b)의 반원형 수용공간(12a, 12b) 내에 각각 수용되는 반원형 공심코어(20a, 20b)와, 반원형 공심코어들(20a, 20b)에 각각 권취되고 그 양단부는 연결단자(16)에 각각 접속되는 와이어(30a, 30b)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 클램프식 하우징(10)은 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플 러(1)의 케이스를 형성함과 동시에 차후에 설명될 반원형 공심코어(20a, 20b)의 수용체를 형성하는 것으로, 전력선(도시되지 않음)의 피복 외주둘레에 착탈가능하게 결합되도록 2개의 반원형 하우징부재(11a, 11b)가 개폐가능하게 힌지결합되고, 2개의 반원형 하우징부재(11a, 11b)의 내부에는 반원형 공심코어(20a, 20b)의 수용을 위한 반원형 수용공간(12a, 12b)이 각각 형성되는 구조로 형성된다.

반원형 하우징부재들(11a, 11b) 중 하나에는 연결단자(16)가 구비되는데, 이 연결단자(16)는 데이터 송수신장치(도시되지 않음)의 연결을 위해 사용되는 것으로, 데이터 송수신장치의 신호를 전자기유도 현상을 이용하여 전력선에 싣어 송신할 수 있게 하고, 전력선에 인가된 신호를 전자기유도 현상을 이용하여 데이터 송수신장치로 수신할 수 있게 한다.

연결단자(16)는 신호전송을 용이하게 하기 위하여 N형 동축케이블 커넥터로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 구조의 일 예로 클램프식 하우징(10)은, 그 내부에 제 1 커버(15a)에 의해 개폐가능한 제 2 반원형 수용공간(12a)이 형성되며 일측에는 제 1 힌지결합구(13a)가 형성되고 타측에는 제 2 착탈결합구(14a)가 형성되며 제 1 커버(15a)에는 상기 연결단자(16)가 구비되는 제 1 반원형 하우징부재(11a)와, 그 내부에는 제 2 커버(15b)에 의해 개폐가능한 제 2 반원형 수용공간(12b)이 형성되며 일측에는 제 1 힌지결합구(13a)와 조합되는 제 2 힌지결합구(13b)가 형성되고 타측에는 제 1 착탈결합구(14a)에 착탈가능하게 결합되는 제 2 착탈결합구(14b)가 형성되는 제 2 반원형 하우징부재(11b)와, 제 1 및 제 2 힌지결합구(13a, 13b)에 끼워져 제 1 및 제 2 반원형 하우징부재들(11a, 11b)을 개폐가능하게 결합시키는 힌지축(11c)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 반원형 하우징부재들(11a, 11b)의 반원형 수용공간(12a, 12b) 내에는 반원형 공심코어(20a, 20b)가 각각 수용되는데, 이 반원형 공심코어(20a, 20b)는 차후에 설명될 와이어(30a, 30b)의 권취를 위한 일종의 보빈을 형성하는 것으로, 종래의 자성금속체보다 훨씬 가벼워 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러(1)의 전체 중량을 감소시킬 수 있다. 반원형 공심코어(20a, 20b)는 반원형 하우징부재들(11a, 11b)의 결합시 중간이 분할된 원을 형성함에 따라 실제 공심코어를 구성하게 된다.

반원형 공심코어(20a, 20b)의 일측에는 차후에 설명될 와이어(30a, 30b)의 권선완료시 그 양단부측이 각각 끼워져 고정될 수 있도록 와이어고정구(21a, 21b)가 각각 형성된다.

전술한 반원형 공심코어들(20a, 20b)에는 와이어(30a, 30b)가 각각 권취되는데, 이 와이어(30a, 30b)는 전력선에 흐르는 전류나 주파수에 대해 전자기유도현상을 발생시켜 전력선으로의 송신 및 전력선으로부터의 수신을 가능하게 한다.

제 1 반원형 공심코어(20a)에 권선된 와이어(30a)의 양단부는 연결단자(16)에 접속되고, 제 2 반원형 공심코어(20b)에 권선된 와이어(30b)의 양단부는 반원형 하우징부재들(11a, 11b)를 관통하여 연결단자(16)에 접속되는 것이 바람직한데, 이렇게 와이어(30a, 30b)의 시작단부와 끝단부를 모두 연결단자(16)에 접속하는 이유는 와이어(30a, 30b) 자체의 저항으로 인한 전압강하에 의해 신호가 불안정하게 송 수신되는 것을 방지함과 동시에 신호증폭 효과도 동시에 달성하기 위한 것이다.

이 경우에 제 2 반원형 공심코어(20b)에 권선된 와이어(30b)의 양단부를 제 2 반원형 하우징부재(11b)와 제 1 반원형 하우징부재(11a)를 차례로 관통시켜 연결단자(16)에 연결하여야 하는데, 이를 위해 반원형 하우징부재(11a, 11b)에는 관통구(17)가 각각 형성된다.

전술한 반원형 공심코어들(20a, 20b)와 이들에 각각 권선되는 와이어(30a, 30b) 사이에도 전력선통신에 부정적인 영향을 미치는 커패시터 노이즈가 발생될 수 있는데, 이를 제거하기 위하여 로고스키코일과 마찬가지로 권취된 와이어(30a, 30b)에 중립단자가 연결될 수도 있다.

와이어(30a, 30b)는 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 도 3의 확대도에 도시되는 바와 같이 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성되는 것이 바람직하고, 반원형 공심코어들(20a, 20b)에 권선된 와이어(30a, 30b) 각각들 사이에서 발생되는 상호 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 와이어(30a, 30b는 반원형 공심코어(20a, 20b) 상에 간격을 두고 1차 권선된 후 그 간격사이로 또 다시 2차 및 3차 권선되는 것이 바람직하며, 반원형 공심코어들(20a, 20b)에 대한 와이어(30a, 30b)의 접촉면적을 증대시키기 위해 반원형 공심코어들(20a, 20b)은 길이방향으로의 길이가 훨씬 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 와이어(30a, 30b)에는 경시변화 및 손상을 방지하기 위하여 보호코팅층도시되지 않음)이 형성되는 것이 바람직하데, 이러한 보호코팅층은 와이어(30a, 30b)를 바니시(varnish)에 함침(dipping)함에 의해 형성될 수도 있고 와이어(30a, 30b)를 에폭시수지로 코팅함에 의해 형성된다.

전술한 와이어(30a, 30b)가 권선된 반원형 공심코어(20a, 20b)를 둘러싸는 반원형 하우징부재들(11a, 11b)의 내벽에는 예를 들어 알루미늄 호일(foil)과 같은금속박판(40)이 접착고정되는 것이 바람직한데, 이 금속박판(40)은 데이터 송수신장치의 신호를 전자기유도 현상을 이용하여 전력선에 싣어 송신하거나 전력선에 인가된 신호를 전자기유도 현상을 이용하여 데이터 송수신장치로 수신함에 있어서 에너지 손실을 최소화하는 역할을 한다.

따라서 본 발명에 따른 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러(1)의 경우에는, 우선, 자성금속체 대신에 반원형 공심코어(20a, 20b)를 사용함에 따라 종래와 같은 자성금속체의 포화현상에 따른 영향이 배제될 수 있다.

또한 원형 공심코어(20a, 20b)에 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성된 와이어(30a, 30b)를 권선함에 따라 고주파수대역의 전력선통신에 있어서 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈가 제거될 수 있고 고전류로 인한 신호왜곡이 제거될 수 있다.

뿐만 아니라 와이어(30a, 30b)가 권선된 반원형 공심코어(20a, 20b)를 둘러싸는 반원형 하우징부재들(11a, 11b)의 내벽에 금속박판(40)을 접착고정하여 신호 손실을 최소함과 동시에 와이어(30a, 30b)의 양단부를 연결하여 자체 저항에 다른 전압손실을 최소화하고 권선에 의한 상호 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 반원형 공심코어(20a, 20b) 상에 간격을 두고 와이어를 1차 권선한 후 그 사이사이로 2 차 및 3차 권선함으로써 전력선통신이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

특히 도 4에 도시된 본 발명에 따른 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러(1)의 주파수특성도를 살펴보면, 1 MHz 내지 40 MHz의 고주파수대역에서 상당히 안정적인 신호전송효율을 나타냄을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 분해사시도.

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러의 주파수특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본 발명에 따른 비접촉식 전력선통신용 커플러

10 : 클램프식 하우징

11a, 11b : 반원형 하우징부재

12a, 12b : 반원형 수용공간

13a, 13b : 힌지결합구

14a, 14b : 착탈결합구

15a, 15b : 커버

16 : 연결단자

20a, 20b : 반원형 공심코어

30a, 30b : 와이어

40 : 금속박판

Claims (8)

1. 그 내부에 반원형 수용공간이 각각 형성된 2개의 반원형 하우징부재가 전력선에 착탈가능하게 결합되도록 개폐가능하게 힌지결합되고 상기 반원형 하우징부재들 중 하나에는 연결단자가 구비되는 클램프식 하우징;

   상기 클램프식 하우징의 반원형 하우징부재들의 반원형 수용공간 내에 각각 수용되는 반원형 공심코어; 및

   상기 반원형 공심코어들에 각각 권취되고 그 양단부는 상기 연결단자에 각각 접속되는 와이어;를 포함하여 이루어지는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 클램프식 하우징은, 그 내부에는 제 1 커버에 의해 개폐가능한 제 1 반원형 수용공간이 형성되며 일측에는 제 1 힌지결합구가 형성되고 타측에는 제 2 착탈결합구가 형성되며 상기 제 1 커버에는 상기 연결단자가 구비되는 제 1 반원형 하우징부재와, 그 내부에는 제 2 커버에 의해 개폐가능한 제 2 반원형 수용공간이 형성되며 일측에는 상기 제 1 힌지결합구와 조합되는 제 2 힌지결합구가 형성되고 타측에는 상기 제 1 착탈결합구에 착탈가능하게 결합되는 제 2 착탈결합구가 형성되는 제 2 반원형 하우징부재와, 상기 제 1 및 제 2 힌지결합구에 끼워져 상기 제 1 및 제 2 반원형 하우징부재들을 개폐가능하게 결합시키는 힌지축을 포함하여 이 루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 와이어는 고주파로 인한 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 다수의 가닥을 서로 꼬아 만든 편조선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 와이어는 권선에 의한 상호 인덕턴스 노이즈를 제거하기 위하여 상기 반원형 공심코어 상에 간격을 두고 1차 권선된 후 그 사이로 2차 및 3차 권선되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 와이어가 권선된 반원형 공심코어를 둘러싸는 상기 반원형 하우징부재들의 내벽에는 금속박판이 접착고정되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 와이어에는 경시변화 및 손상을 방지하기 위하여 보호코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 보호코팅층은 상기 와이어를 바니시에 함침함에 의해 형성되거나 또는 상기 와이어를 에폭시수지로 코팅함에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 연결단자는 신호전송을 용이하게 하기 위하여 N형 동축케이블 커넥터로 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전력선통신용 커플러.

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