KR20130003683U - 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터 - Google Patents

차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터 Download PDF

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Abstract

본 고안은 일단이 개방되어 내부에 외부 접속 단자를 수용하는 터미널 수용부가 있고 상기 터미널 수용부의 일측에 와이어가 접속되는 커넥터 하우징과, 상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에 장착되는 후방 커버와, 상기 후방 커버 내부에 삽입되며 상기 와이어를 내부에서 지지하며 페라이트 코어가 내장된 와이어 리테이너를 포함하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터를 제공한다.

Description

차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터{Noize reducing high voltage connector for motors}
본 고안은 차량용 고전압 커넥터에 관한 것으로, 상세하게는 차량 내부에서 고전압에 따른 노이즈 발생을 억제시킨 새로운 고전압 커넥터를 제안한다.
일반적으로 자동차의 전기장치는 신경계통에 비유할 수 있으며 전기장치가 정상적으로 작동하여야만 비로소 자동차는 성능을 제대로 발휘할 수 있다.
이와 같은 자동차의 전기장치는 기관측 전기장치와 차체측 전기장치로 나눌 수 있는데, 기관측 전기장치는 점화코일, 배전기 고압 케이블, 점화 플러그 등으로 이루어지는 점화장치 및 발전기, 조정기로 이루어지는 충전장치로 되어 있고, 차체측 전기장치는 축전지를 비롯하여 조명용, 표지용, 신호용으로 이루어지는 등화장치, 인스트루먼트 패널에 설치되는 계기류 경고 표시장치 및 냉/난방장치 등이 있다.
이러한 자동차의 전기장치들은 모두 와이어에 의해서 자동차의 엔진룸 내부에서 전자제어부(ECU)와 연결되어 있는데, 이때 이들 와이어와 ECU를 서로 연결하는 중간 매개체로써 정션박스(Junction Box)가 사용된다. 정션박스는 차량의 내부에 배치되는 퓨즈 및 릴레이 등을 하나의 어셈블리로 구성한 박스로써, 상기 차량의 내부에 배선되는 각종 전기장치에 과전류가 흐르는 것을 미연에 방지하기 위한 일련의 구조이다. 정션박스의 내부에는 퓨즈(Fuse)와 각종 단자 및 릴레이(Relay) 등이 설치된다. 그리고, 정션박스의 하부에는 이들 퓨즈와 각종 단자 및 릴레이 등에 연결되는 고전압 커넥터가 접속된다.
한편, 최근 전기자동차등 친환경 차량에 고전압을 사용함에 따라 노이즈 저감이 중요시되고 있는 추세이다. 고전압 차량의 노이즈 저감을 위한 방법으로는 예를 들어 고전압 시스템 및 고전압 케이블에 차폐나 접지 등의 방식이 채용되었다.
차폐(shield)는 외부 공간에서 유입되는 노이즈를 최소화하기 위하여 금속이나 도전성 물체로 밀폐시켜 잡음원과 잡음의 영향을 받는 기기를 서로 차단하는 방식이고, 접지(ground)는 전자 장치에 의해 발생된 고주파나 저주파 에너지의 영향을 받아 기기의 오동작을 일으키는 장해를 방지하기 위한 방식이다. 고전압 시스템 및 고전압 케이블에 차체 그라운드 또는 차폐형 고전압 커넥터를 사용하여 후가공 또는 실드 작업을 하는 것은 비용이 많이 들고 공정이 복잡하다.
예를 들어, 도 1a를 참조하면, 커넥터에 이용되는 노이즈 저감 수단들을 보인 것으로 차폐재(10)와 피복부(20)를 각각 커넥터에 연결된 케이블(와이어)(30)에 삽입 내지 장착하여 차폐형 커넥터(50)를 완성한다. 케이블의 상세 단면 구조는 도 1b에서와 같이 금속 도체(예를 들어, 주석 도금 연동연선) 표면에 차폐용 절연체로서 폴리에틸렌 등을 조사가교하여 형성한다. 또한, 차폐부에 추가로 그라운드 작업을 별도로 수행하게 된다. 이와 같이, 차폐 그라운드 작업이나 차폐형 고전압 커넥터에 차폐케이블을 입히는 과정은 작업 방법이 까다롭고 수작업으로 이루어져야 하기 때문에 공정성이 매우 저하된다.
대부분의 고전압 시스템 및 고전압 케이블에 실드 작업과 차폐 케이블을 사용하고 있으나 노이즈는 해결되지 않고 있으며, 차량 내 고전압 유닛 증가 및 전기 장치의 증가로 모든 노이즈를 제거하는데 한계가 있다.
본 고안은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 고안의 목적은 차폐 케이블이나 접지 작업 보다 노이즈 저감 효과가 큰 새로운 고전압 커넥터를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 차량 내 정션박스, 배터리팩, 인버터 기타 전기 장치에 접속되는 고전압 커넥터의 노이즈 저감 성능을 개선하는 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은 조립성이 우수하고 제조 원가를 증가시키지 않는 노이즈 저감 고전압 커넥터를 제공하는 것이다.
기타, 본 고안의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 일단이 개방되어 내부에 외부 접속 단자를 수용하는 터미널 수용부가 있고 상기 터미널 수용부의 일측에 와이어가 접속되는 커넥터 하우징과, 상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에 장착되는 후방 커버와, 상기 후방 커버 내부에 삽입되며 상기 와이어를 내부에서 지지하며 페라이트 코어가 내장된 와이어 리테이너를 포함하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터를 제공한다.
상기 와이어 리테이너는 전체를 페라이트 재료로 형성함으로써 와이어링 고정용 리테이너 자체를 페라이트 코어로 사용할 수 있다.
또한, 상기 와이어 리테이너는 와이어가 삽입되는 내부 공간을 포함하며, 이 내부 공간에 페라이트 코어가 장착되어 상기 와이어를 감싸도록 함으로써 와이어 리테이너를 페라이트 코어 하우징으로 이용할 수도 있다. 이 경우, 상기 와이어 리테이너는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성할 수 있다.
상기 커넥터 하우징 내부에는 터미널 수용부 외측으로 커넥터 차폐부를 더 포함하여, 고주파 노이즈를 더욱 저감시킬 수 있다.
상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에는 방수실을 더 장착하여 방수성을 향상시킬 수 있다.
본 고안에 따르면, 노이즈 저감 수단으로서 페라이트 코어를 고전압 커넥터에 내장하여 커넥터에 자성 성분인 페라이트 코어를 고주파 필터로 이용함으로써 고주파 노이즈를 차단 및 개선 효과를 기대할 수 있다. 노이즈 저감 성능을 부가함에 있어서 본 고안의 고전압 커넥터는 작업성이 우수하고 미관을 저해하거나 제조 원가를 상승시키는 문제점을 발생시키지 않는다. 또한, 본 고안에 따른 고전압 커넥터는 고전압에 따른 노이즈 저감 성능은 물론 방수 성능을 갖는 다기능 커넥터로 이용할 수 있다. 특히, 내부에 차폐부를 더 포함함으로써, 페라이트 코어와 더불어 이중의 노이즈 저감 효과를 기대할 수 있다.
도 1a 및 1b는 종래의 차폐형 커넥터 및 이에 사용된 케이블을 보인 사진.
도 2는 본 고안에 따른 고전압 커넥터가 연결되는 부위를 보인 모식도.
도 3은 본 고안에 따른 고전압 커넥터를 보인 분해 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 고전압 커넥터에 있어서, 페라이트 코어를 포함하는 와이어 리테이너의 일실시예를 보인 사시도.
도 5는 본 고안에 따른 고전압 커넥터에 있어서, 페라이트 코어를 포함하는 와이어 리테이너의 다른 실시예를 보인 사시도.
도 6a 내지 6c는 본 고안에 따른 고전압 커넥터의 조립 과정을 보인 공정도.
본 고안은 차량에 적용되는 커넥터에서 고전압을 사용함에 따라 발생할 수 있는 노이즈를 저감할 수 있는 노이즈 저감을 위한 자동차용 고전압 커넥터에 관한 것이다.
이를 위하여 본 고안은 와이어링이 연결되는 커넥터의 개방부 측에 페라이트 코어를 리테이너 형식으로 결합하여 와이어링을 통하여 흐르는 고주파(노이즈)를 차단하는 것을 요지로 한다.
고전압 커넥터는 고전압/대전류를 전기기기와 전선에 전기적으로 접합하기 위하여 사용하는 부품으로, 차량 내에서 정션 박스와 기타 주변 기기들 간의 와이어링 연결에 사용된다. 본 고안은 이러한 고전압 커넥터에 산화 제2철을 주원료로 하는 고주파용 자성재료인 페라이트 코어(ferrite core)를 적용하여 와이어링과 간섭이 발생하지 않으면서 작업성이 우수한 구조로 고전압 커넥터를 구성함으로써 노이즈 저감 성능을 크게 향상시킨다.
본 고안의 고전압 커넥터는 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 정션박스(120)와 배터리팩(100), 인버터(110) 등을 연결하는 와이어(105) 사이에서 각각의 접속부, 즉 커넥팅 영역에 채용되어 와이어에 흐르는 고전류의 노이즈 성분을 필터링 할 수 있다. 연결 위치는 와이어와 정션 박스 사이(150a), 또는 와이어와 배터리팩 (또는 인버터) 사이(150b) 등 다양한 곳에 적용될 수 있으며, 접속 위치에 특별히 제한되는 것은 없다.
특히, 본 고안은 고전압에 발생하여 배선에 흐르는 노이즈를 차단하기 위하여, 고전압 커넥터에 페라이트 코어를 리테이너 형식으로 결합하여 와이어링을 통하여 흐르는 고주파(노이즈)를 차단하는데 특징이 있으며, 이러한 구조 설계를 통하여 커넥터 기능 향상에도 불구하고 조립성 및 제조 공정이 단순하게 되어 부가적인 제조 비용 상승이 억제되고, 커넥터 외관을 변경하게 되어 설치 작업이 어려워지는 문제점이 발생하지 않는다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 고전압 커넥터(200)는 일단이 개방되어 내부에 외부 접속 단자를 수용하는 터미널 수용부(215)가 있고 상기 터미널 수용부의 일측에 와이어가 접속되는 커넥터 하우징(210)과, 상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에 장착되는 후방 커버(240)와, 상기 후방 커버 내부에 삽입되며 상기 와이어를 내부에서 지지하며 페라이트 코어가 내장된 와이어 리테이너(250)를 포함한다.
커넥터 하우징은 외부 터미널(전도체)를 보호하는 절연체 구조물로서, 내부 일측에는 와이어(도 6a 참조)가 연결되며, 터미널 수용부 외측으로 커넥터 차폐부(220)가 커넥터 하우징 내부로 더 삽입될 수 있다. 상기 차폐부는 커넥터 내부를 외부에 대해 차폐하는 역할을 한다.
커넥터 하우징 외주면에는 Male커넥터와 Female커넥터 결합시 양자를 고정시키는 보조물로서 레버(225)가 더 부가될 수 있다. 한편, 커넥터 하우징의 와이어 접속 측 개방부에는 커넥터 수밀용 커넥터 방수실(234)이 방수실 리테이너(232)에 의해 지지되며 삽입될 수 있다. 또한, 커넥터 하우징의 와이이 접속 측 개방부에는 외부로부터 삽입되는 터미널을 고정하는 터미널 리테이너(236)가 결합된다.
전체적인 하우징 덮개용 후방 커버(240)가 커넥터 하우징의 마지막 구조물로서 결합되며, 이 후방 커버의 내부로 와이어 리테이너(250)가 결합된다. 이 와이어 리테이너는 커넥터의 일측에 결합되어 커넥터 하우징 내부에 일단이 삽입되는 와이어(도 6a 참조)를 내부에서 지지하는 지지부 역할을 하는데, 본 고안에서는 이 와이어 리테이너를 페라이트 코어 하우징으로 이용하거나 페라이트 코어 자체로 사용한다. 후방 커버(240)와 와이어 리테이너(250) 간의 결합은 다양한 방식이 가능하며, 본 고안에서는 양자가 상호 끼움 결합이 가능하도록 후방 커버 상단 일측에 돌기부(242)가 형성되어 있고, 와이어 리테이너(250) 상단에는 끼움부(254)가 형성되어 있다. 이와 같은 돌기부(242)와 끼움부(254)는 각각 후방 커버(240) 상면과 하면에, 그리고 와이어 리테이너(250)의 상단과 하면에 설치되어 결합을 견고히 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 고안에 따른 일실시예로서 고전압 커넥터의 후방에 삽입되는 와이어 리테이너 자체가 페라이트 코어로 기능하는 경우를 보이고 있다. 이 경우, 와이어 리테이너(250)는 전체를 페라이트 재료로 형성한다. 즉, 페라이트 재료로 와이어링 고정용 리테이너를 성형하고, 리테이너 내부의 와이어 삽입 공간(252)에 와이어가 통과하면서 와이어에 흐르는 고전류의 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 와이어 리테이너를 보인 것으로, 와이어 리테이너(250)는 와이어가 삽입되는 내부 공간을 포함하며, 이 내부 공간에 원통형 페라이트 코어(260)가 장착되어 있다. 원통형 페라이트 코어는 와이어 리테이너 내에서 와이어를 직접 감싸는 부위로 작용하며, 와이어 리테이너는 페라이트 코어 하우징으로 기능한다. 이 경우, 상기 와이어 리테이너는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성할 수 있다.
와이어 리테이너에 내장된 (또는 와이어 리테이너 자체로 이용되는) 페라이트 코어는 차량 내의 와이어 등에서 발생하는 고주파 전류의 노이즈를 개선하는 자성 성분으로서, 고주파 노이즈가 차량 내부의 전장품에 기능 저하를 일으켜 음질 이상 또는 전장품 이상 동작을 유발하는 것을 억제한다.
본 고안에 따른 고전압 커넥터는 배터리팩과 배선 사이, 배선과 고전압 정션박스 사이, 또는 배선과 인버터 사이 등에 적용되어 자성 성분인 페라이트 코어를 고주파 필터로서 작용하게 함으로써 고주파 노이즈를 차단하고, 이를 통해 노이즈 개선 효과를 기대할 수 있다. 고전압 커넥터에 내장된 페라이트 코어는 배선을 통해 흐르는 유효한 신호는 잘 통과시키며, 해로운 고주파 성분은 차단한다. 예를 들어, 페라이트 코어에서 투자율이 좋은 대역(500KHz - 100MHz)의 잡음은　단락된 형태로 소모되어 버리며, 이 대역이 아닌 유효한 신호는 손실 없이 통과하게 된다.
이와 같은 본 고안의 고전압 커넥터는 페라이트 코어를 포함하면서도 조립성이 매우 우수하다. 기존의 고전압 커넥터 조립 과정에서 와이어 리테이너로 와이어를 감싸 결합하는 동안 페라이트 코어가 커넥터에 포함됨으로써 부가적인 공정이나 추가 부품이 더 요구되지 않는다.
구체적으로 도 6a를 참조하면, 커넥터 구성 부품들인 커넥터 하우징, 커넥터 차폐부, 레버, 커넥터 방수실, 방수실 리테이너, 터미널 리테이너, 후방 커버를 순차적으로 결합하여 전체적인 커넥터 구조물을 완성한다. 이 과정에서 와이어(300) 의 일부분이 커넥터 하우징 내부에 미리 결합된다.
와이어의 나머지 부분은 후방 커버 외부로 연장되는데 이 연장된 부분에 대해 와이어 리테이너(250)가 와이어 외주면을 감싸도록 끼운다. 와이어 리테이너가 와이어 외주면을 감싸는 조립 과정을 용이하게 하기 위해서 와이어 리테이너는 도 6a에 도시된 바와 같이 일측이 결합되거나 고정된 두 개의 서브 리테이너(250a, 250b)로 구성될 수 있다. 이 경우에는 두 서브 리테이너(250a, 250b)를 각각 와이어 외주면에 접촉하도록 정렬시킨 상태에서 각 서브 리테이너(250a, 250b)를 하나의 구조물로 결합시킬 수 있을 것이다. 와이어 리테이너 내부에 페라이트 코어를 장착하는 경우에는 각 서브 리테이너 내면에 반원통형 페라이트 코어부를 미리 형성하거나 장착하는 것이 바람직하다.
와이어 리테이너를 와이어에 결합한 다음에는 도 6b에 도시한 바와 같이 와이어 리테이너(250)를 후방 커버(240) 내부로 밀어서 끼움 결합시킴으로써 조립 과정을 완료한다. 최종적인 커넥터 구조는 도 6c와 같다.
한편, 고주파 노이즈를 제거하기 위한 다른 방안으로서 예를 들어 와이어 자체에 페라이트 코어를 적용하는 방식을 고려할 수 있는데, 와이어링 고주파 차단 방법은 작업성이 매우 어렵고 원가 상승을 일으키는 문제가 있는 반면, 미관 측면에서도 좋지 못하여 고주파 노이즈 저감 방식으로는 적절하지 못하는 한계가 있다.
반면, 본 고안에 따른 고전압 커넥터는 방수 성능은 물론 고전압에 따른 노이즈 저감 성능을 갖는 다기능 커넥터로 이용할 수 있다. 특히, 내부에 차폐부를 더 포함하는 경우, 페라이트 코어와 더불어 이중의 노이즈 저감 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 고안을 예시적으로 설명하였으나, 본 고안은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 고안에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 실용신안등록청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
200:고전압 커넥터 210:커넥터 하우징
220:커넥터 차폐부 225:레버
232:방수실 리테이너 234:방수실
236:터미널 리테이너 240:후방 커버
250:와이어 리테이너 260:페라이트 코어

Claims (6)

  1. 일단이 개방되어 내부에 외부 접속 단자를 수용하는 터미널 수용부가 있고 상기 터미널 수용부의 일측에 와이어가 접속되는 커넥터 하우징과,
    상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에 장착되는 후방 커버와,
    상기 후방 커버 내부에 삽입되며 상기 와이어를 내부에서 지지하며, 페라이트 코어가 내장된 와이어 리테이너를 포함하는
    차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와이어 리테이너는 전체가 페라이트 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 와이어 리테이너는 와이어가 삽입되는 내부 공간을 포함하며, 이 내부 공간에 페라이트 코어가 장착되어 상기 와이어를 감싸는 것을 특징으로 하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 와이어 리테이너는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 하우징 내부에는 터미널 수용부 외측으로 커넥터 차폐부가 더 포함되는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 하우징의 와이어 접속 측에는 방수실이 더 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터.
KR2020110011021U 2011-12-12 2011-12-12 차량용 노이즈 저감 고전압 커넥터 KR200467833Y1 (ko)

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