KR20160000989U - 전기 커넥터 - Google Patents

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KR20160000989U
KR20160000989U KR2020140006794U KR20140006794U KR20160000989U KR 20160000989 U KR20160000989 U KR 20160000989U KR 2020140006794 U KR2020140006794 U KR 2020140006794U KR 20140006794 U KR20140006794 U KR 20140006794U KR 20160000989 U KR20160000989 U KR 20160000989U
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connector
electrical connector
electric
insertion portion
housing
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KR2020140006794U
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엄준석
김규석
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

전기 기기와 전력 기기을 연결하는 전기 커넥터는 외형을 형성하는 커넥터 바디; 상기 커넥터 바디에 마련되고 전기 기기와 전력 장치를 전기적으로 연결하는 연결바; 상기 커넥터 바디에 마련되고 상기 전기 기기에 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부의 축에 원주 방향으로 배치되는 실링을 포함한다.

Description

전기 커넥터{ELECTRIC CUNECTOR}
본 고안은 전기 자동차용 전기 커넥터에 관한 것이다.
전기 자동차란, 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다. 여기서 순수 전기 자동차는, 화석 연료를 이용함 없이 전기만을 사용하여 주행하는 자동차로서, 일반적으로 전기 자동차라 명칭된다. 그리고 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 사용하여 주행하는 것을 의미한다. 그리고 이와 같은 전기 자동차에는, 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. 특히, 순수 전기 자동차 및 플러그인(Plug-in) 타입의 하이브리드 전기 자동차는, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동한다.
전기 자동차용 전력 제어 장치는 외부와의 전기적 연결을 하는 커넥터(Conector)가 필요하다. 이는 전기적 결선 기능을 제공함과 동시에 제품의 내, 외부간 기밀 기능을 제공하여야 한다. 기존의 커넥터는 외부 방향에서 볼트를 통한 체결로 제품 외함에 고정되어 기밀 기능을 형성하였다.
본 고안이 해결하고자 하는 일 과제는 전기 자동차용 전력 변환 장치에 적용되는 전기 커넥터의 장착 구조를 단순화 함으로 조립 비용 절감 효과를 얻는 것이다.
또한, 본 고안이 해결하고자 하는 일 과제는 전기 커넥터의 장착 구조를 단순화 하면서도, 안정적인 실링 기능을 제공하는 것이다.
본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터는 외형을 형성하는 커넥터 바디;상기 커넥터 바디에 마련되고 전기 기기와 전력 장치를 전기적으로 연결하는 연결바;상기 커넥터 바디에 마련되고 상기 전기 기기에 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부의 축에 원주 방향으로 배치되는 실링을 포함한다.
본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터는, 전기 자동차용 전력 변환 장치에 적용되는 전기 커넥터의 장착 구조를 단순화 함으로 조립 비용 절감 효과를 제공한다.
또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터는, 전기 커넥터의 장착 구조를 단순화 하면서도, 안정적인 실링 기능을 제공한다.
도 1은 전기 자동차와 전력 장치를 연결하는 종래의 전기 커넥터(100)의 구조를 나타낸다.
도 2 내지 도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터(200)를 나타낸 도면이다.
도 4는 전체적인 전기 커넥터(200)와 하우징(1)간의 결합 관계를 나타낸 단면도이다.
도 5는 전기 커넥터(200)와 하우징(1)의 결합 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
이하, 본 고안과 관련된 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하에서는 본 고안에 의한 전기 기기에 삽입하여 전력 기기와 전기적으로 연결하는 전기 커넥터를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 전기 기기에 대해서는 전기 자동차를 예를 들어 설명한다. 그러나 본 고안이 전기 자동차자 한정되는 것은 아니며, 다른 전기 커넥터를 이용하는 장치에 본 고안이 적용될 수 있다.
도 1은 전기 자동차와 전력 장치를 연결하는 종래의 전기 커넥터(100)의 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 종래의 전기 커넥터(100)는 하우징 결선부(110), 연결바(120), 실링(130), 삽입부(140), 전력 장치 결선부(150), 볼트 결선부(160), 커넥터 설치용 볼트(170)을 포함한다.
하우징 결선부(110), 연결바(120), 실링(130), 삽입부(140), 전력 장치 결선부(150)에 대한 자세한 내용은 도2를 참조해 설명하고 여기에서는 종래 기술에서 문제가 되는 볼트 결선부(160), 커넥터 설치용 볼트(170)을 중심으로 설명한다.
종래의 전기 커넥터(100)는 전기 자동차에 전기 커넥터(100)을 고정 시키기 위한 볼트 결선부(160)와 커넥터 설치용 볼트(170)을 포함하였다.
볼트 결선부(160)는 커넥터 설치용 볼트(170)를 삽입하여 전기 자동차에 고정시킨다. 구체적으로, 커넥터 설치용 볼트(170)를 삽입할 공간을 제공하면서 커넥터 설치용 볼트(170)의 체결로서 전기 커넥터(100)를 전기 자동차의 하우징에 고정시킨다. 볼트 결선부(160)은 전기 커넥터(100)의 좌우에 한 쌍이 형성될 수 있다. 볼트 결선부(160)는 내부에 커넥터 설치용 볼트(170)를 삽입할 수 있는 나선 돌기를 포함할 수 있다.
커넥터 설치용 볼트(170)는 전기 커넥터(100)를 전기 자동차의 하우징에 고정시킨다. 구체적으로 커넥터 설치용 볼트(170)를 전기 커넥터(100)의 볼트 결선부(160)에 삽입하고, 전기 자동차 하우징에 삽입하여 전기 커넥터(100)를 하우징에 고정시킨다.
상술한 볼트 결선부(160)와 커넥터 설치용 볼트(170)를 이용한 전기 커넥터(100)의 고정은 직관적이면서 쉽게 고정할 수 있는 면이 있으나, 추가적으로 볼트 결선부를 성형해야 한다는 점에서 제조 공정이 복잡해지는 면이 있었다. 또한, 제조 공정이 복잡해 지면서 제조 단가가 상승하며, 아울러 커넥터 설치용 볼트(170)가 반드시 필요하게 되어 제조 단가를 더욱 상승 시키게 되었다.
또한, 전기 자동차의 하우징에 커넥터 설치용 볼트(170)를 삽입할 부분을 별도로 성형해야 하는 점이 있어, 전기 자동차의 제조 공정을 복잡하게 하고 제조 단가를 상승시키는 면 또한 존재하였다.
따라서, 이하에서는 볼트 결선부(160)와 커넥터 설치용 볼트(170)을 삭제하여 제조 공정과 제조 단가를 줄이면서, 동시에 충분한 고정이 가능한 전기 커넥터에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시 예에 따른 전기 커넥터(200)는 하우징 결선부(210), 연결바(220), 실링(230), 삽입부(240), 전력 장치 결선부(250), 커넥터 바디(260)을 포함한다.
각각의 구성에 대해 설명하기 전에, 먼저 본 고안의 전기 커넥터의 용도에 대해 설명한다. 본 고안의 전기 커넥터는 전기 자동차를 포함하는 전기 기기와 전력 장치(예를 들면 컨버터, 인버터)를 연결하기 위한 장치이다. 따라서, 전기 커넥터의 양단에 각각 전기 자동차 또는 전력 장치와 연결하기 위한 구조가 형성되어 있다. 또한 전기 자동차와 전력 장치를 전기적으로 연결하기 위한 장치로서, 전기 에너지를 전달하는 연결바를 포함할 수 있다. 이하에서 각 구성에 대하여 자세히 설명한다.
하우징 결선부(110)는 전기 자동차의 하우징과 전기 커넥터(200)를 연결하는 부분이다. 하우징 결선부(110)는 연결바(220)의 위아래를 관통하는 구멍의 형태로 형성될 수 있다. 하우징 결선부(110)에 볼트를 삽입하는 형태로 전기 자동차의 하우징과 전기 커넥터(200)를 고정시킬 수 있다.
연결바(220)는 전력 장치와 전기 자동차를 전기적으로 연결시킨다. 연결바(220)는 도체 물질의 판 형태로 제작될 수 있다. 연결바(220)는 커넥터 바디(260)의 상단을 덮는 형태로 형성될 수 있다. 연결바(220)의 일단은 전력 장치 결선부(250)가 형성되어 있으며, 다른 일단에는 하우징 결선부(210)이 형성되어 있다. 연결바(220)는 전력 장치 결선부(250)로부터 전기 에너지를 공급받아 하우징 결선부(210)를 통해 전기 에너지를 전기 자동차에 전달한다.
실링(230)은 삽입부의 축에 원주 방향을 따라 링 형태로 형성된다. 실링(230)은 변형 가능한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 고무 소재를 포함할 수 있다. 실링(230)은 전기 커넥터(200)가 하우징에 삽입될 때, 하우징과 가정 먼저 접하는 부분에 링 형태로 형성될 수 있다. 실링(230)는 변형 가능한 소재로 형성되어, 전기 커넥터(200)를 하우징에 밀착 시킬 수 있다.
구체적으로 전기 커넥터(200)가 하우징에 삽입되는 경우, 소재간에 접촉이 이루어지는 면에 틈이 발생할 수 있다. 이 때 실링(230)이 그 틈에 맞추어 형상을 변화시키면서 전기 커넥터(200)를 하우징에 밀착 시킬 수 있다. 또한, 전기 커넥터(200)와 전기 자동차 하우징간의 틈을 최소화 하여 방진 또는 방수 기능을 수행할 수 있다.
삽입부(240)는 전기 커넥터(200)를 하우징에 삽입하는 부분이다. 종래에는 볼트를 사용하여 하우징과 전기 커넥터를 고정하였으나, 본 고안에서는 삽입부(240)가 볼트의 기능을 대신한다. 더하여, 삽입부(240)는 커넥터 바디(260)에 연장되어 형성되는바, 별도의 연결부를 형성할 필요가 없게 된다. 따라서, 제조 단가와 제조 공정을 줄일 수 있다.
일 실시 예에서 삽입부(240)는 도 2에 도시된 바와 같이 둥근 모서리를 갖는사각형의 형상일 수 있다. 또 다른 일 실시 예에서 삽입부(340)는 도 3에 도시된 바와 같이 원형의 형상일 수 있다.
원형의 삽입부(340)의 경우 사각형의 삽입부(240)보다 하우징에 전기 커넥터 삽입 공간을 형성하기 보다 용이한 점이 있다. 구체적으로 사각의 삽입부(240)의 경우, 하우징에 동일항 형상의 홈을 형성하여야 하나 사각의 모서리만을 둥글게 제작하는 공정이 어려운 부분이 있기 때문이다.
따라서, 도 2에 도시된 삽입부와 도 3에 도시된 삽입부 모두 가능한 구조이나, 제작의 용이함에서 도 3에 도시된 원형의 삽입부(340)가 좀 더 유리한 점이 있다.
한편, 연결바(220) 상단에는 회전 방지용 돌출부(미도시)가 존재할 수 있다. 회전 방지용 돌출부는 연결바(220) 상단에 돌기를 형성하여, 전기 커넥터(200)의 원하지 않는 회전을 방지할 수 있다. 구체적으로 원형의 삽입부(340)의 경우에 사각의 삽입부(240)과 달리 전기 커넥터(200)가 회전할 수 있다. 이 경우, 내부 연결이 끊어지는 문제가 발생할 수 있는바, 연결바(220) 상단에 회전 방지용 돌출부를 마련하여 문제점을 방지할 수 있다.
전기 자동차의 하우징에는 삽입부(240)와 동일한 형상의 홈이 형성된다. 따라서, 하우징에 삽입부(240)을 삽입함으로써 전기 커넥터(200)와 전기 자동차를 고정시킬 수 있다. 구체적인 고정 형태에 대해서는 이하 도4, 도5에서 설명한다.
전력장치 결선부(250)는 연결바(220)의 일단에 형성되어 전력 장치와 전기 커넥터(200)를 연결한다. 일 실시 예에서 전력 장치 결선부(250)는 도 2에서 도시된 바와 같이 너트의 형상일 수 있다. 이 경우 전력 장치에는 상기 전력 장치 결선부(250)와 연결을 위한 볼트가 존재 할 수 있다. 또 다른 일 실시 예에서 전력 장치 결선부(250)는 스터드(Stude) 형상일 수 있다. 이 경우 스터드 형상의 전력 장치 결선부(250)에 전력 장치로부터 형성된 고리 등을 끼워 전력 장치와 전기 커넥터(200)를 연결할 수 있다.
커넥터 바디(260)는 전기 커넥터(200)의 외형을 형성한다. 커넥터 바디(260)의 상단에 연결바(220)가 판 형상으로 위치할 수 있다. 커넥터 바디(260)에 연장하여 삽입부(240)가 형성될 수 있다. 커넥터 바디(260)에는 전력 장치 결선부(250)가 마련될 수 있다.
이하 도 4 내지 도 5를 참조하여 전기 커넥터(200)와 하우징(1)간의 결합 관계에 대해 자세히 설명한다.
도 4는 전체적인 전기 커넥터(200)와 하우징(1)간의 결합 관계를 나타낸 단면도이다.
도 5는 전기 커넥터(200)와 하우징(1)의 결합 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전기 자동차 하우징(1)이 존재하며, 전기 커넥터(200)의 하우징 결선부(2)에 내부 고정 볼트(3)가 결합된다. 하우징(1)은 내부 고정 볼트(3)를 포함하며, 전기 커넥터(200)와 결합하는 부분이다.
내부 고정 볼트(3)는 하우징(1)과 전기 커넥터(200)를 전기적으로 연결할 뿐 아니라 물리적으로도 연결한다. 구체적으로, 내부 고정 볼트(3)는 하우징 결선부(2)에 삽입되어 전기 커넥터의 수평 방향 진동을 방지한다.
하우징(1)의 외곽으로 커넥터 삽입홈(4)이 위치할 수 있다. 커넥터 삽입홈(4)에는 전기 커넥터(200)의 삽입부(240)가 삽입될 수 있다. 따라서, 커넥터 삽입홈(4)은 삽입부(240)의 형상과 동일한 형상의 홈이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하여 결합부위를 좀더 상세히 설명한다.
커넥터 삽입홈(4)은 2단의 홈이 형성되어 있다. 홈을 2단으로 형성함으로써 삽입부(240)의 삽입이 보다 용이할 수 있다. 구체적으로 홈을 큰 구경의 제1 홈과 보다 작은 구경의 제2 홈으로 형성할 수 있다. 이 경우 삽입부(240)는 커넥터 삽입홈(4)과 같이 2단의 삽입부를 가지게 된다. 커넥터 삽입홈(4)의 제1 홈보다 구경이 작고 제2 홈의 구경과 일치하는 제1 삽입부를 먼저 삽입하기 때문에, 삽입 과정에서 삽입부(240)를 커넥터 삽입홈(4)에 정확하게 일치 시키지 않더라도 전기 커넥터의 삽입을 용이하게 시도할 수 있다.
더하여, 커넥터 삽입홈(4)는 장착 유도 챔버(10)를 포함할 수 있다. 장착 유도 챔버(10)는 전기 커넥터(200)와 최초 접촉하는 모서리 부분에 형성되어 상술한 2단의 삽입홈과 함께 전기 커넥터(200)의 용이한 장착을 유도한다.
구체적으로 커넥터 삽입홈(4)의 바깥 모서리를 각진 형상이 아닌 비스듬한 형상으로 제작하여 장착 유도 챔버(10)를 마련함으로써, 사용자가 전기 커넥터(200)를 커넥터 삽입홈(4)에 삽입할 때 용이하게 장착할 수 있다. 장착 유도 챔버(10)는 커넥터 삽입홈(4)의 안쪽 방향으로 경사가 형성되어 있다. 따라서, 사용자가 전기 커넥터(200)를 커넥터 삽입홈(4)에 정확하게 삽입하지 않더라도 안쪽 방향으로 형성된 장착 유도 챔버(10)를 따라 정확하게 전기 커넥터를 삽입할 수 있다.
한편, 본 고안은 종래 기술에서 볼트 고정부를 제거하여 제작 공정, 제조 단가를 줄일 수 있다. 그런데, 볼트 고정부를 제거하면서 발생 가능한 수평 방향 진동에 대해서는 상술한 바와 같이, 내부 고정 볼트(2)에 의해 이를 보완할 수 있다.
이 때 내부 고정 볼트(2)는 수평 방향의 진동을 방지할 수는 있으나, 수직 방향 진동에 대해서는 이를 커버할 수 없는 부분이 있다. 따라서 이하 수직 방향 진동 방지를 위한 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)의 설계를 설명한다.
원칙적으로, 커넥터 삽입홈(4)의 구경과 삽입부(240)의 구경은 동일하여야 한다. 양 구경이 동일한 경우에 삽입부(240)가 커넥터 삽입홈(4)에 삽입될 수 있으며, 삽입된 후에도 밀착되어 전기 커넥터(200)가 분리되는 상황을 방지할 수 있기 때문이다.
그러나, 커넥터 삽입홈(4)의 구경과 삽입부(240)의 구경을 완전히 동일하게 형성하는 경우에는 전기 커넥터(200)를 정확하게 삽입하였더라도 진동이 발생하는 경우에 전기 자동차와 전기 커넥터간 분리가 일어날 수 있다. 따라서, 본 고안은 커넥터 삽입홈(4)보다 삽입부(240)의 구경을 좀 더 크게 형성하여 수직 방향 진동으로부터 전기 커넥터(200)의 분리를 방지한다.
구체적으로, 삽입부(240)의 구경을 사람의 힘으로 삽입 가능한 정도로 커넥터 삽입홈(4)에 비해 크게 제작할 수 있다. 이 경우, 삽입부(240)가 커넥터 삽입홈(4)에 비해 큰 구경을 갖는 바 억지 끼움으로 수직 방향 진동을 견딜 수 있다. 삽입부(240)의 구경이 커넥터 삽입홈(4)에 비해 커지면 삽입했을 때 커넥터 삽입홈(4)의 상하에서 삽입부(240)를 압박하기 때문이다.
끼워 맞춤이란 한계 게이지에 있어서 서로 끼워 맞추어지는 관계를 말한다. 구체적으로, 구멍과 축 사이에 틈새가 있는 것을 헐거운 끼워 맞춤, 구멍과 축 사이에 체결 여유가 있는 것을 억지 끼워 맞춤, 공차에 의해서 헐거운 끼워 맞춤과 억지 끼워 맞춤을 할 수 있는 것을 중간 끼워 맞춤이라 한다.
커넥터 삽입홈(4)에 비해 삽입부(240)를 크게 제작하는 정도를 '끼워 맞춤 공차'라고 한다. 구체적인 수치는 설계 분야에서 활용되는 공차 기준표를 참고할 수 있다. 본 고안에서는 억지 끼워 맞춤에 해당하는 공차 값을 이용할 수 있다.
한편, 실링(230)의 경우 종래에는 볼트에 의해 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)사이에 압착될 수 있었으나, 본 고안에서는 볼트에 의한 고정이 없는 바, 실링(230)의 본연의 기능인 방수, 방진 기능 수행을 위한 장치 또한 필요한 면이 있다.
상술한 바와 같이, 원칙적으로 실링(230)은 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)사이에 위치하나, 본 고안에서는 도 5에 도시된 바와 같이 삽입부(240) 축에 원주 방향으로 배치되어 있다. 따라서, 커넥터 삽입홈(4)에 삽입부(240)를 삽입하면 축에 원주방향으로 배치된 실링(230)이 사이 공간에 맞추어 압착된다.
구체적으로, 원형의 변형 가능한 실링(230)이 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)사이의 공간의 형태로 변형되면서 자연스럽게 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)간의 틈을 메운다.
다시 말해서, 상술한 끼워 맞춤 공차를 적용한 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)간에 억지 끼움으로 발생한 압력이 실링(230)을 압박하면서 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)간의 틈을 실링(230)이 메우게 되는 것이다. 결과적으로, 볼트에 의한 고정 없이도 실링(230)을 커넥터 삽입홈(4)과 삽입부(240)사이에 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 설명된 이동 단말기는 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 커넥터 바디;
    상기 커넥터 바디에 마련되고 전기 기기와 전력 장치를 전기적으로 연결하는 연결바;
    상기 커넥터 바디에 마련되고 상기 전기 기기에 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부의 축에 원주 방향으로 배치되는 실링을 포함하며,
    상기 삽입부의 축의 구경은
    상기 전기기기의 삽입홈의 구경보다 특정 수치 큰
    전기 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입부는 구경의 크기를 달리하는 제1축과 제2축을 포함하는
    전기 커넥터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 삽입부는 원형의 형상 또는 둥근 모서리를 갖는 사각 형상 중 어느 하나인
    전기 커넥터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원형의 형상을 갖는 삽입부를 포함하는 전기 커넥터는
    상기 연결바의 상단에 회전 방지용 돌출부를 포함하는
    전기 커넥터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 특정 수치는 억지 끼워 맞춤에 따른 공차 값인
    전기 커넥터
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결바의 일단에 형성되는 하우징 결선부; 및
    상기 연결바의 또 다른 일단에 형성되는 전력장치 결선부를 더 포함하는
    전기 커넥터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전력장치 결선부는 너트 형상 또는 스터드 형상 중 어느 하나인
    전기 커넥터.
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