KR20140011149A - 전류센서 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전류센서 조립체에 관한 것으로, 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 코어; 상기 케이스 내부에 장착되는 PCB기판; 및 상기 PCB기판에 연결되어 전류버스바에 흐르는 전류를 감지하는 홀센서;를 포함하되, 상기 PCB기판에는 상기 홀센서의 IC소자가 대향되게 위치하는 결합공이 형성되며, 상기 홀센서의 리드와이어와 PCB기판의 통전편은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, PCB기판과 홀센서의 간편한 조립공정으로부터 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자계를 형성하는 코어로부터 IC소자가 아무런 왜곡 없이 자속을 받아 들임으로써 상기 IC소자의 자속 검출에 대한 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

전류센서 조립체{CURRENT SENSOR ASSEMBLY}

본 발명은 전류센서 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB기판과 홀센서의 결합구조를 개선하여 홀센서의 자속 감지 기능을 한층 높일 수 있을 뿐만 아니라, 간편한 결합공정으로부터 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있는 전류센서 조립체에 관한 것이다.

자동차에는 차량용 네비게이션 시스템과 같은 전기부품들의 장착이 증가하고 있는 추세에 있으며, 따라서 차량 배터리에서의 전력소모는 더욱 증가하고 있다.

자동차 시동시나 주행중 피크전류(peak current)는 수 백 암페어(empere)에 달하는 경우도 있다. 이에 따라, 근래에는 배터리로부터 각 부하로 분기되는 도선에 흐르는 전류를 정확히 측정하여 부품의 고장이나 불량을 확인하고 있다.

이를 위해 전류센서가 사용되고 있는데, 이는 전류가 흐르면서 생기는 자기장을 이용하여 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 센서이다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 전류센서 조립체에 대하여 개략적으로 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 전류센서(10)는 차량의 배터리(미도시)와 차량의 전장품(미도시) 사이에 설치되는 것으로, 전류버스바(bus bar, 미도시)가 관통하는 케이스(11) 및 커버(41)와, 상기 케이스(11) 내에 복수개로 적층되어 수납되는 코어(31)와, 상기 코어(31)에 형성된 갭(S)부분에 배치되는 홀센서(22)가 장착된 PCB기판(Printed Circuit Board, 23)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래기술의 전류센서(10)에 따르면, 상기 전류버스바로 흐르는 전류에 의해 코어(31)에 발생된 자속을 홀센서(22)가 감지하고, 이에 대응하는 홀전압(hall voltage)을 발생시킨다. 그리고, 상기 홀센서(22)에 의해 발생되는 홀전압을 이용하여 전류버스바에 흐르는 전류를 측정하게 된다.

이러한 상기 전류센서(10)를 제조하기 위해서는, 먼저 PCB기판(23)에 홀센서(22)를 부착시키는 공정을 수행한 후 상기 케이스(11) 내에 PCB기판(23)과 코어(31)를 순차적으로 배치하게 된다.

다음, 상기 케이스(11) 내에 배치된 PCB기판(23)과 코어(31)가 유동하는 것을 방지하기 위해 그 내부에 엑폭시 등 젤타입의 경화성 밀봉재를 충진한다.

이후, 상기 밀봉재가 완벽히 경화된 상태에 이르게 되면, 상기 커버(41)를 케이스(11)에 덮어 밀봉시키는 과정을 거쳐 제조를 완료한다.

그러나, 상기 종래기술에 따른 전류센서(10)는 상기 홀센서(22)의 리드와이어(21)가 상기 PCB기판(23)에 'ㄴ'자 구조로 절곡된 상태로 납땜공정을 통해 상기 PCB기판(23)에 전기적으로 연결되는 것으로, 이때 납땜공정이나 초음파 융착을 통한 접착작업은 홀센서(22)에 직접 또는 간접적으로 데미지를 줄 뿐만 아니라, 용융 납 등이 리드와이어(21) 이외의 다른 부분에 잔류하게 되면 상기 PCB기판(23) 및 홀센서(22)의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 상기 납때공정을 위해서는 별도의 포밍장치를 사용해야하므로 그에 따른 제조비용은 증가하고 생산성은 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 포밍을 수행하는 과정에서 리드와이어(21)의 변형으로 인한 응력집중으로 인해 파손될 우려가 있었다.

일본 공개특허공보 제2002-296305호 : 전류 센서의 코어

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 PCB기판과 홀센서의 결합구조를 개선하여 홀센서의 자속 감지 기능을 한층 높일 수 있을 뿐만 아니라, 간편한 결합공정으로부터 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있는 전류센서 조립체를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전류센서 조립체는,

케이스;

상기 케이스 내부에 장착되는 코어;

상기 케이스 내부에 장착되는 PCB기판; 및,

상기 PCB기판에 연결되어 전류버스바에 흐르는 전류를 감지하는 홀센서;를 포함하되,

상기 PCB기판에는 상기 홀센서의 IC소자가 대향되게 위치하는 결합공이 형성되며, 상기 홀센서의 리드와이어와 PCB기판의 통전편은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 결합공은 상기 IC소자의 둘레면 전체를 내측으로 수용하는 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀센서의 IC소자의 일측면에는 외측으로 돌출되는 결합돌기가 형성되고, 상기 결합공은 상기 결합돌기에 대응하는 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 결합공의 테두리 둘레에는 IC소자 또는 결합돌기와 긴밀하게 밀착될 수 있도록 실링부재가 추가적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 케이스에는 상기 PCB기판을 수용하기 위한 PCB공간부가 형성되며, 상기 PCB공간부에는 PCB기판을 세우는 방향으로 고정지지하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, PCB기판에는 상기 홀센서의 IC소자가 착탈가능하게 결합되는 결합공을 형성하고, 상기 홀센서의 리드와이어와 PCB기판의 통전편은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 구조로 이루어짐에 따라, PCB기판과 홀센서의 간편한 조립공정으로부터 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자계를 형성하는 코어로부터 IC소자가 아무런 왜곡 없이 자속을 받아 들임으로써 상기 IC소자의 자속 검출에 대한 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전류센서 조립체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류센서 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 PCB기판과 IC소자의 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 측단면도이다.
도 6은 도 3의 PCB기판과 IC소자의 다른 결합구조를 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전류센서 조립체는 케이스(100)와, 상기 케이스(100) 내부에 장착되는 코어(200)와, 상기 케이스(100) 내부에 장착되는 PCB기판(300)과, 상기 PCB기판(300)에 연결되어 전류버스바(B)에 흐르는 전류를 감지하는 홀센서(400)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 케이스(100)는 절연이 우수한 합성수지 등의 절연재로 이루어지고 그 내부에는 배터리(미도시)로부터 연결된 전류버스바(B)가 비접촉 상태로 관통하도록 하는 관통구(101)가 형성된다.

또한, 상기 케이스(100)의 관통구(101) 바깥쪽 둘레에는 후술할 각 구성품을 내장시키기 위한 수용공간부(102)가 형성된다.

이러한 상기 케이스(100)는 상기 관통구(101)와 수용공간부(102)를 각각 구획한 소정의 높이를 가지는 박스형태로 형성된다.

아울러, 상기 케이스(100)에는 개방된 수용공간부(102)를 개폐가능하게 마감하는 커버(110)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 케이스(100) 또는 커버(300)에는 차량 외부의 전기장치(미도시)와 전기적으로 연결되도록 안내하는 커넥터(120)가 형성되며, 상기 커넥터(120)에는 PCB기판(300)과 전기적으로 연결되는 터미널(121)이 설치된다.

아울러, 상기 케이스(100)에는 상기 PCB기판(300)을 별도로 수용할 수 있도록 구획된 PCB공간부(130)가 형성된다.

상기 PCB공간부(130)는 수용공간부(102)와 연통하며 외측으로 돌출되는 구조로 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 상기 PCB기판(300)이 외부의 전기장치와 통전되는 과정에서 많은 열이 발생됨으로, 이때 발생된 열이 후술할 홀센서(400) 및 코어(200)에 악영향을 주어 전류버스바(B)에 흐르는 전류의 측정오류가 발생하는 것을 최소화하기 위함이다.

아울러, 상기 케이스의 PCB공간부(130)에는 상기 PCB기판을 세우는 방향으로 고정지지하는 가이드홈(131)이 형성된다.

즉, 상기 가이드홈(131)에 대하여 PCB기판(300)의 두께방향의 양단부가 직선방향으로 슬라이드 결합되는 구조이다.

이와 같이 상기 PCB기판(300)을 세우는 상태로 설치가능하게 하는 가이드홈(131)을 구성함으로써, 상기 PCB공간부(130)의 넓이를 줄일 수 있어 그에 따른 케이스(100)의 전체 크기를 한층 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 충격으로부터 상기 PCB기판(300)이 쉽게 이탈하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 홀센서(400)는 PCB기판(300)에 일단이 고정 장착되고, 후술할 코어(200)의 갭(S) 공간에 위치하여 상기 전류버스바(B)에 흐르는 전류를 통해 상기 코어(200)에 발생되는 자속을 검출하는 역할을 수행한다.

일반적으로, 상기 홀센서(400)는 자속을 검출하는 IC소자(410)와, 상기 IC소자(410)로부터 돌출되어 상기 PCB기판(300)에 연결되는 리드와이어(420)로 구성된다.

여기서, 상기 홀센서(400)가 장착되는 상기 PCB기판(300)에는 상기 홀센서(400)의 IC소자(410)가 대향되게 위치하는 결합공(310)이 형성되며, 상기 홀센서(400)의 리드와이어(420)와 PCB기판(300)의 통전편(301)은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 구조로 이루어진다.

즉, 상기 홀센서(400)의 리드와이어(420)를 PCB기판(300)에 고정시키기 위해 상기 리드와이어(420)를 절곡시킨 후 상호 간의 연결을 위한 포밍작업을 진행할 필요없이 상기 홀센서(400)의 IC소자(410)를 직접 상기 PCB기판(300)에 착탈식 끼움구조로 개선함으로써, 결합구조가 견고하고, 간편한 조립공정으로 인한 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 상기 결합공(310)을 통해 자계를 형성하는 코어(200)로부터 IC소자(410)가 아무런 왜곡 없이 자속을 직접 받아 들임으로써 상기 IC소자(410)의 자속 검출에 대한 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 상기 결합공(310)은 상기 IC소자(410)의 둘레면 전체를 내측으로 수용하는 크기로 이루어진다.

이에 따라, IC소자(410)의 배면측에 무늬와 같은 식별기호(미도시)가 있을 경우, 상기 결합공(310)을 통해 상기 식별기호를 확인할 수 있기 때문에, IC소자(410)를 PCB기판(300)에 조립할 때 설치면이 뒤바뀌는 실수를 방지할 수 있다.

즉, 상기 결합공(310)을 통해 상기 IC소자(410)의 양면이 육안 및 비전공정으로 판별(IC 마킹의 확인)이　가능하기 때문에 서로 다른 IC 작업시 혼입의　우려를 줄일 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 PCB기판(300)과 홀센서(400)의 결합구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 홀센서(400)의 IC소자(410)의 일측면에는 외측으로 돌출되는 결합돌기(430)가 형성되고, 상기 결합공(310)은 상기 결합돌기(430)에 대응하는 크기로 형성할 수 있다.

여기서, 상기 결합돌기(430) 및 결합공(310)을 원형의 형상으로 형성하였으나, 반드시 이에 한정하지 않으며 삼각형, 사각형 등의 다양한 형상으로 이루어질 수 있는 것을 당연하다.

또한, 상기 결합공(310)의 테두리 둘레에는 IC소자(410) 또는 결합돌기(430)와 긴밀하게 밀착될 수 있도록 실링부재(320)를 추가적으로 형성할 수 있다.

한편, 상기 코어(200)는 자성체로써 상기 케이스(100)의 수용공간부(102)에 배치되되 양 단부가 서로 마주보도록 이격되는 소정의 갭(S)을 형성한 대략 "ㄷ"자 형태로 형성된다(도 3 참조).

여기서, 상기 코어(200)는 소정의 두께를 갖는 판이 복수개 이상으로 적층되는 구조로 이루어진다.

이러한 상기 코어(200)는 전류센서 기술분야에서 일반적으로 적용되는 공지된 구성요소이므로 그 구체적인 기능적 설명은 생략한다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 상기 PCB기판(300)에는 상기 홀센서(400)의 IC소자(410)가 착탈가능하게 결합되는 결합공(310)을 형성하고, 상기 홀센서(400)의 리드와이어(420)와 PCB기판(300)의 통전편(301)은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 구조로 이루어짐에 따라, PCB기판(300)과 홀센서(400)의 간편한 조립공정으로부터 작업 효율성 및 생산성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자계를 형성하는 코어(200)로부터 IC소자(410)가 아무런 왜곡 없이 자속을 받아 들임으로써 상기 IC소자(410)의 자속 검출에 대한 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.

100 : 케이스
130 : PCB공간부
131 : 가이드홈
200 : 코어
300 : PCB기판
301 : 통전편
310 : 결합공
400 : 홀센서
410 : IC소자
420 : 리드와이어
430 : 결합돌기

Claims (5)

1. 케이스;
   상기 케이스 내부에 장착되는 코어;
   상기 케이스 내부에 장착되는 PCB기판; 및,
   상기 PCB기판에 연결되어 전류버스바에 흐르는 전류를 감지하는 홀센서;를 포함하되,
   상기 PCB기판에는 상기 홀센서의 IC소자가 대향되게 위치하는 결합공이 형성되며, 상기 홀센서의 리드와이어와 PCB기판의 통전편은 상호 길이방향을 따라 면접하는 상태로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 하는 전류센서 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합공은 상기 IC소자의 둘레면 전체를 내측으로 수용하는 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류센서 조립체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀센서의 IC소자의 일측면에는 외측으로 돌출되는 결합돌기가 형성되고, 상기 결합공은 상기 결합돌기에 대응하는 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류센서 조립체.
   
4. 제2항 또는 3항에 있어서,
   상기 결합공의 테두리 둘레에는 IC소자 또는 결합돌기와 긴밀하게 밀착될 수 있도록 실링부재가 추가적으로 형성된 것을 특징으로 하는 전류센서 조립체.
   
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스에는 상기 PCB기판을 수용하기 위한 PCB공간부가 형성되며, 상기 PCB공간부에는 PCB기판을 세우는 방향으로 고정지지하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전류센서 조립체.
   

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