KR20160016191A - 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조 - Google Patents

전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조 Download PDF

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KR20160016191A
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Abstract

본 발명은, 전류센서-전력전도체 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전력전도체에 포함되는 제 3 전도체와 제 4 전도체를 수직으로 일정 간격 이격되게 배치하고 상기 제 3 전도체 및 제 4 전도체가 형성한 자계를 전류센서가 감지하여 전류를 측정하게 함으로써, 주변 전기 장치에 자계간섭에 의한 혼선(crosstalk)를 저감하고 소형화/경향화할 수 있는 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조에 관한 것이다.
본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조의 일 실시 예는, 제 1 전도체; 제 2 전도체; 상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 3 전도체; 상기 제 3 전도체와 수직으로 일정 간격을 형성하고 상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 4 전도체; 상기 제 3 전도체와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 제 3 전도체가 형성하는 자계와 상기 제 4 전도체가 형성하는 자계를 감지하여 전류를 측정하는 전류센서; 상기 전류센서와 상기 제 3 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 1 회로 모듈; 및 상기 전류센서와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 2 회로 모듈; 을 포함할 수 있다.

Description

전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조{SIZE OPTIMIZATION STRUCTURE FOR ASSEMBLY OF CURRENT SENSOR AND POWER CONDUCTOR }
본 발명은, 전류센서-전력전도체 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전력전도체에 포함되는 제 3 전도체와 제 4 전도체를 수직으로 일정 간격 이격되게 배치하고 상기 제 3 전도체 및 제 4 전도체가 형성한 자계를 전류센서가 감지하여 전류를 측정하게 함으로써, 주변 전기 장치에 자계간섭에 의한 혼선(crosstalk)를 저감하고 소형화/경향화할 수 있는 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조에 관한 것이다.
도 1 은 종래 기술에 의한 턴형 전도체 구조를 보인 사시도이다.
도 1 을 참조하면, 기존의 환경차 전력시스템(배터리, 인버터, 컨버터, 모터)에서, 전력전달용 전도체(버스바 또는 케이블)의 구조(10)는 전원 또는 부하가 전력 스위치 모듈, 전력 변환 보드 및 배터리에 연결되는 구조였으며 전류센서(20)와 함께 조립되어 설계되었다.
기존의 특정 전류센서(20)는, 전류센서를 기준으로, 전류센서의 주변에 서로 반대방향의 자계(3)가 대칭적으로 형성될 때 최적의 전류센서 출력을 만들어낸다. 전류센서(20)가 최적의 센서 출력을 만들어 내기 위하여, 전도체(버스 바)(10)가 전류센서(20)의 양옆을 지나 되돌아오는 턴형 전도체(turn shape conductor)가 사용되고 있으며, 전류센서 양옆 전도체(버스 바)(10) 부분은 대칭으로 설계된다.
더욱 상세하게는, 전류센서(20) 왼쪽 측면과 오른쪽 측면에 대하여 종방향 전류(5)가 흐른다. 이러한 경우, 전도체에 흐르는 전류(5)에 의해 발생되는 전류센서 양쪽 자계(3)가 전류센서 중심을 향해서 방향(4)이 이루어지거나, 아니면 중심에서 나가는 방향(4)의 자계가 형성된다. 즉, 전류센서 양옆으로 전류(5)가 대칭적으로 흐름으로써 자계(3)가 대칭으로 형성된다. 이와 같은 경우, 전류센서(20)가 서로 다른 자계 방향(4)을 인식하여 최적성능을 발휘하게 된다.
도 2 는 종래 기술에 의한 턴형 전도체 구조의 사용 문제점을 보인 사시도이다.
도 2 를 참조하면, 연비 및 배터리 지속시간을 개선하고 객실과 짐칸의 공간을 확보하기 위하여 전력 변환 장치모듈을 소형화/경량화하는 경우, 전류센서모듈 내의 전도체(10)도 소형화 및 경량화하여야 한다. 그러나, 곡선형상의 전도체(10)를 사용하는 경우, 전류센서-전도체 어셈블리 전체(2) 크기가 커져서 전류센서모듈의 소형화 설계시 불리하다는 문제점이 있다.
도 2 (a)를 참조하면, 전도체의 변곡부(15)에서 흐르는 전류로 발생하는 자계 및 동일한 방향으로 흐르는 전류를 가진 다른 전도체(저전압 신호라인)에서 발생하는 자계가 서로 전자기 간섭(유도 커플링)하여, 주위의 다른 저전압 보드회로에 혼선(crosstalk)을 유발할 수 있다. 이때, 전자기 간섭(유도 커플링)이 발생하는 원인 중 하나는, 서로 간섭이 되는 전도체가 서로 가깝고 평행하기 때문인데, 만약 두 전도체(전도체 및 저전압 신호라인)가 직교하는 경우 상호 영향이 적지만, 직교하지 않을 경우나, 서로 가까이 위치할 경우 유도 기전력에 의하여 전압변동이 발생할 수 있는 것이다.
도 2 (b) 를 참조하면, 인버터-모터 출력용 단방향 전도체(10)를 설계하는 경우 곡선으로 되돌아오는 경로를 다시 먼 경로에 연결해야 하기 때문에 2군데 이상의 변곡부(15)가 발생하게 된다. 이로 인하여, 전도체(10)의 부피와 중량이 증가하고 전도체(10)의 형상이 비대칭이 되어 전류 및 자계가 비대칭으로 형성되므로, 전류센서(20)의 성능이 감쇠하게 된다. 상기 변곡부(15)가 2 군데 이상 발생되는 버스바 구조의 경우, 전도체(10)의 단면적을 비대칭으로 설계하여 전류밀도와 자계밀도를 대칭으로 형성하게 하는 방안이 있다. 그러나, 전도체(10)의 단면적을 늘리는 경우 전체 조립체(2)의 크기가 커지게 되고, 전도체(10)의 단면적을 줄이는 경우 정격전류와 온도상승을 고려한 단면적 제한에 걸리는 문제점이 있다. 또한, 비대칭 전도체(10)를 멀리 이격시킬 경우, 전체 전력전도체의 크기가 커지게 되고 비대칭 전도체 설계의 난이도가 높아지는 문제점이 있다.
KR 1997-0048488 A KR 1387411 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 전력용 전류경로의 자계분포의 특성을 이용하여 전도체간 자계간섭에 의한 혼선(croostalk)을 저감하여 전류센서의 출력 성능을 최적화하는 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전도체의 변곡부를 제거하고 버스바의 크기를 감소시켜 전도체를 소형화/경량화하고 전류센서-전력전도체 조립체의 제작상을 향상시킬 수 있는 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 턴형 전도체 구조에서 자계 간섭에 의한 혼선(crosstalk)를 저감하기 위한 차폐 조립체를 삭제할 수 있어 전도체 구조의 설계가 간이한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조의 일 실시 예는, 제 1 전도체; 제 2 전도체; 상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 3 전도체; 상기 제 3 전도체와 수직으로 일정 간격을 형성하고 상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 4 전도체; 상기 제 3 전도체와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 제 3 전도체가 형성하는 자계와 상기 제 4 전도체가 형성하는 자계를 감지하여 전류를 측정하는 전류센서; 상기 전류센서와 상기 제 3 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 1 회로 모듈; 및 상기 전류센서와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 2 회로 모듈; 을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 회로모듈은 절연체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 회로모듈은 절연체를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 전도체 또는 제 2 전도체 또는 제 3 전도체 또는 제 4 전도체는 절연체 또는 차폐물질을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조에 의하면,전도체 간 자계간섭에 의한 혼선(crosstalk)이 저감되므로 전력센서의 출력 성능 , 제품의 EMC 및 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조에 의하면, 기존의 복잡한 전도체 구조에 비해 변곡부 및 버스바 크기를 감소시켜 전도체의 구조를 간소화할 수 있으므로, 전도체를 소형화/경량화할 수 있으며 전류센서-전력전도체 조립체의 제작성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 크기 최적화 구조에 의하면, 별도의 차폐 조립체가 요구되지 아니하므로, 전류센서-전력전도체 조립체의 설계를 간이하게 할 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 의한 턴형 전도체 구조를 보인 사시도.
도 2 는 종래 기술에 의한 턴형 전도체 구조의 사용 문제점을 보인 사시도.
도 3 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 사시도.
도 4 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 정면도.
도 5 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 측면도.
도 6 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조 내 전류센서를 보인 상세도.
도 7 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조의 다양한 실시 예를 보인 개념도.
도 8 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바)의 형태를 보인 개념도.
도 9 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바)의 절단면을 보인 개념도.
도 10 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바) 사이 연결 각도를 보인 개념도.
도 11 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 적용한 시스템을 보인 개념도.
도 12 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 1 비교도.
도 13 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 2 비교도.
도 14 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 3 비교도.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적이거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경·균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 정면도이며, 도 5 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 보인 측면도이고, 도 6 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조 내 전류센서를 보인 상세도이다.
또한, 도 7 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조의 다양한 실시 예를 보인 개념도이고, 도 8 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바)의 형태를 보인 개념도이며, 도 9 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바)의 절단면을 보인 개념도이고, 도 10 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조에서 단위 전도체(버스 바) 사이 연결 각도를 보인 개념도이다.
도 3 내지 도 6 을 참조하면, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(100)의 일 실시 예는 전력전도체(100), 전류센서(200), 제 1 회로모듈(300) 및 제 2 회로모듈(400)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전력전도체(100)은 제 1 전도체(110), 제 2 전도체(120), 제 3 전도체(130) 및 제 4 전도체(140) 를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(100)의 일 실시 예는 제 1 전도체(110), 제 2 전도체(120), 제 3 전도체(130) 및 제 4 전도체(140), 전류센서(200), 제 1 회로모듈(300) 및 제 2 회로모듈(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전력전도체(100) 및 상기 전도체(110)(120)(130)(140)를 버스 바 라고 호칭할 수도 있다.
상기 제 1 전도체(110)는, 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)에 전류를 흐르게 한다. 더욱 상세하게는, 상기 제 1 전도체(110)는, 전원장치로부터 전류를 공급받는 경우 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)로 전류를 나누어 공급할 수 있다. 그러나, 상기 제 2 전도체(120)가, 전원장치로부터 전류를 공급받는 경우, 상기 제 1 전도체(110)는 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)로부터 흐르는 전류를 합하여 공급받을 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전도체(110)에는 고전압이 인가될 수 있다. 또한, 도 9 를 참조하면, 상기 제 1 전도체(110)는 절연체 또는 차폐물질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 전도체(120)는, 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)에 전류를 흐르게 한다. 더욱 상세하게는, 상기 제 2 전도체(120)는, 전원장치로부터 전류를 공급받는 경우 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)로 전류를 나누어 공급할 수 있다. 그러나, 상기 제 1 전도체(110)가, 전원장치로부터 전류를 공급받는 경우, 상기 제 2 전도체(120)는 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 제 4 전도체(140)로부터 흐르는 전류를 합하여 공급받을 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전도체(120)에는 고전압이 인가될 수 있다. 또한, 도 9 를 참조하면, 상기 제 2 전도체(120)는 절연체 또는 차폐물질을 포함할 수 있다.
상기 제 3 전도체(130)는, 상기 제 1 전도체(110)와 상기 제 2 전도체(120)를 연결한다. 더욱 상세하게는, 상기 제 3 전도체(130)는, 상기 제 4 전도체(140)와 수직으로 일정 간격을 형성하고 상기 제 1 전도체(110)와 상기 제 2 전도체(120)를 연결할 수 있다. 즉, 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140)는 상하로 일정 간격을 이루며 서로 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있는 것이다. 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140)가 서로 대칭으로 형성되는 경우 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140)의 위치 및 면적도 대칭을 형성할 수 있으므로, 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140)에 흐르는 전류는 상기 제 1 전도체(110)에 흐르는 전류의 1/2 일 수 있다. 여기서, 상기 일정 간격은 상기 전류센서(200) 등이 설치될 수 있는 간격일 수 있다.
도 7 을 참조하면, 상기 제 3 전도체(130)는, 상기 제 4 전도체(140)와 상하로 일정 간격을 이루며 다양한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 3 전도체(130)는, 상기 제 4 전도체(140)와 상하로 일정 간격만 형성한다면 상 방향으로 볼록하게 나오거나 오목하게 들어갈 수 있으며, 제 1 전도체(110) 및 제 2 전도체(120)와 동일평면 상에 수평으로 설치될 수도 있는 것이다. 상기 제 3 전도체(130)가 다양한 형태로 형성되더라도 상기 제 3 전도체(130), 상기 전류센서(150) 및 상기 제 4 전도체(140)의 간격이 일정 수준을 만족한다면 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
도 8 을 참조하면, 상기 제 3 전도체(130)는 정육면체 또는 직각으로 꺾이는 구조뿐만 아니라 임의의 다면체, 원통형, 유선형이 될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 상기 제 3 전도체(130)는 절연체 또는 차폐물질을 포함할 수 있다. 즉, 전도체의 차폐와 절연을 위하여 절연체와 차폐물질이 전도체를 감싸는 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 절연체는 방열 및 절연 역할을 수행하는 사출몰딩일 수 있다.
도 10 을 참조하면, 상기 제 3 전도체(130)가 상기 제 1 전도체(100)와 상기 제 2 전도체(120)를 연결하는 경우 임의의 각도로 연결될 수 있으며, 특히, 상기 전도체들(110)(120)(130)이 연결되어 전력전도체(100)가 유선형을 형성할 수도 있다.
상기 제 4 전도체(140)는, 상기 제 3 전도체(130)와 수직으로 일정 간격을 형성하고 상기 제 1 전도체(110)와 상기 제 2 전도체(120)를 연결한다. 더욱 상세하게는, 상기 제 4 전도체(140)과 상기 제 3 전도체(130)는 상하로 일정 간격을 이루며 서로 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있는 것이다. 상기 제 4 전도체(140)와 상기 제 3 전도체(130)가 서로 대칭으로 형성되는 경우 상기 제 4 전도체(140)와 상기 제 3 전도체(130)의 위치 및 면적도 대칭을 형성할 수 있으므로, 상기 제 4 전도체(140)과 상기 제 3 전도체(130)에 흐르는 전류는 상기 제 1 전도체(110)에 흐르는 전류의 1/2 일 수 있다. 여기서, 상기 일정 간격은 상기 전류센서(200) 등이 설치될 수 있는 간격일 수 있으며, 상기 제 4 전도체(140)는 절연체 또는 차폐물질을 포함할 수 있다.
도 7 을 참조하면, 상기 제 4 전도체(140)는, 상기 제 3 전도체(130)와 상하로 일정 간격을 이루며 다양한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 4 전도체(140)는, 상기 제 3 전도체(130)와 상하로 일정 간격만 형성한다면 상 방향으로 볼록하게 나오거나 오목하게 들어갈 수 있으며, 제 1 전도체(110) 및 제 2 전도체(120)와 동일평면 상에 수평으로 설치될 수도 있는 것이다. 상기 제 4 전도체(140)가 다양한 형태로 형성되더라도 상기 제 3 전도체(130), 상기 전류센서(150) 및 상기 제 4 전도체(140)의 간격이 일정 수준을 만족한다면 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
도 8 을 참조하면, 상기 제 4 전도체(140)는 정육면체 또는 직각으로 꺾이는 구조뿐만 아니라 임의의 다면체, 원통형, 유선형이 될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 상기 제 4 전도체(140)는 절연체 또는 차폐물질을 포함할 수 있다. 즉, 전도체의 차폐와 절연을 위하여 절연체와 차폐물질이 전도체를 감싸는 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 절연체는 방열 및 절연 역할을 수행하는 사출몰딩일 수 있다.
도 10 을 참조하면, 상기 제 4 전도체(140)가 상기 제 1 전도체(100)와 상기 제 2 전도체(120)를 연결하는 경우 임의의 각도로 연결될 수 있으며, 특히, 상기 전도체들(110)(120)(140)이 연결되어 전력전도체(100)가 유선형을 형성할 수도 있다.
상기 전류센서(200)는, 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치되고 상기 제 3 전도체(130)가 형성하는 자계와 상기 제 4 전도체(140)가 형성하는 자계를 감지하여 전류를 측정한다. 더욱 상세하게는, 상기 전류센서(200)는, 수직으로 일정 간격 이격되어 설치되는 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치되어 상기 제 3 전도체(130)가 형성하는 자계와 상기 제 4 전도체(140)가 형성하는 자계를 감지하여 전류를 측정할 수 있는 것이다. 여기서, 상기 전류센서(200)는 전류센서 집적회로 일 수 있다.
상기 제 1 회로모듈(300)은, 상기 전류센서(200)와 상기 제 3 전도체(130) 사이에 설치되고 상기 전류센서(200)와 연결된다. 즉, 상기 제 1 회로모듈(300)은, 수직으로 일정 간격 이격되어 설치되는 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치된 상기 전류센서(200)와 상기 제 3 전도체(130) 사이에 설치되어 상기 전류센서(200)와 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
또한, 상기 제 1 회로모듈(300)는, 상기 제 3 전도체(130)과의 절연을 위하여 절연체를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 회로모듈(300)은 절연체를 포함하여 상기 제 3 전도체(130) 및 상기 전류센서(200) 등으로부터 절연된 절연구조를 형성할 수 있는 것이다. 또한, 상기 제 3 전도체(130)로부터 상기 전류센서(200) 등을 절연시키기 위하여, 상기 제 3 전도체(130)와 상기 제 1 회로모듈(300) 사이에 절연체(500)가 추가되거나 상기 제 1 회로모듈(300)이 상기 절연체(500) 또는 공극(air gap)으로 대체될 수도 있다. 여기서, 상기 제 1 회로모듈(300)는, 전류센서 PCB 일 수 있다. 추가적으로, 상기 제 1 회로모듈(300)는, 본 발명의 필수 구성요소는 아니므로 삭제될 수 있다.
상기 제 2 회로모듈(400)은, 상기 전류센서(200)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치되고 상기 전류센서(200)와 연결된다. 즉, 상기 제 2 회로모듈(400)은, 수직으로 일정 간격 이격되어 설치되는 제 3 전도체(130)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치된 상기 전류센서(200)와 상기 제 4 전도체(140) 사이에 설치되어 상기 전류센서(200)와 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
또한, 상기 제 2 회로모듈(400)는, 상기 제 4 전도체(140)과의 절연을 위하여 절연체를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 2 회로모듈(400)은 절연체를 포함하여 상기 제 4 전도체(140) 및 상기 전류센서(200) 등으로부터 절연된 절연구조를 형성할 수 있는 것이다. 또한, 상기 제 4 전도체(140)로부터 상기 전류센서(200) 등을 절연시키기 위하여, 상기 제 4 전도체(140)와 상기 제 2 회로모듈(400) 사이에 절연체(500)가 추가되거나 상기 제 2 회로모듈(200)이 상기 절연체(500) 또는 공극(air gap)으로 대체될 수도 있다. 여기서, 상기 제 2 회로모듈(200)는, 전류센서 PCB 일 수 있다. 추가적으로, 상기 제 2 회로모듈(200)는, 본 발명의 필수 구성요소는 아니므로 삭제될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 효과를 보다 상세하게 설명한다.
도 11 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조를 적용한 시스템을 보인 개념도이고, 도 12 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 1 비교도이며, 도 13 은 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 2 비교도이고, 도 14 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체의 구조와 종래의 기술을 비교한 제 3 비교도이다.
도 11 을 참조하면, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체는 환경차 전력시스템과 시스템 사이를 연결할 수 있다. 예를 들면, 인버터 시스템(System A)(700)과 모터 시스템(800) 사이 7 개의 연결 경로가 있다고 가정하면, 3 개의 연결경로(710)(720)(730)은 전류센서가 없는 전력전도체 조립체이고 나머지 4 개의 연결경로(740)(750)(760)(770)은 전류센서가 있는 전류센서-전력전도체 조립체가 될 수 있다. 여기서, 인버터 시스템(700)이 System A 이라고 가정하면, 모터 시스템(800)은 System B 가 될 수 있고, System C 는 컨버터가 될 수도 있다.
도 12 를 참조하면, 도 12 (a)는 종래 기술에 의한 전도체(2)이고, 도 12 (b) 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)를 나타낸다. 상기 도 12 (a)와 도 12 (b)를 비교하면, 전도체에 흐르는 전류(5)에 의한 자계의 방향(4)이 동일하다는 것을 알 수 있다. 더욱 상세하게는, 종래 기술에 의한 전도체(2)에 흐르는 전류방향(5)이 종 방향으로 서로 반대이며 전류센서에 대해 같은 z축 높이를 기준으로 형성되어 있다. 이로 인하여, 서로 반대 방향의 자계(4)가 전류센서에 대해 같은 z축 높이를 기준으로 형성되어 있다.
그러나, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)에 의해서는 전류방향(5)이 종 방향으로 동일한 방향이지만, 전류 경로가 같은 z축 높이가 아니라, 제 3 전도체(130)의 전류 경로는 전류센서(200) 상부에, 제 4 전도체(140)의 전류 경로는 전류센서(200) 하부에 위치한다. 전류 근처의 자계(3)는 전류 경로를 기준으로 자속 루프(loop)를 형성하므로, 제 3 전도체(130)의 아래쪽에서는 우측으로 자계의 방향(4)이 형성되고 제 4 전도체(140)의 위쪽에서는 좌측으로 자계의 방향(3)이 형성된다. 따라서, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)에 의해 형성되는 자계 방향(4)은, 종래 기술에 의한 전도체(2)의 자계 방향(4)과 동일한 방향을 가진 자계를 전류센서(200) 높이에서 동일하게 구현할 수 있는 것이다.
도 13 을 참조하면, 도 13 (a)는 종래 기술에 의한 전도체(2)이고, 도 13 (b) 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)를 나타낸다. 상기 도 13 (a)와 도 13 (b)를 비교하면, 종래 기술에 의한 전도체(2)의 경우 턴 부위 양 옆으로 제 1 전도체(11) 및 제 2 전도체(12)가 형성되어 있으므로, 전도체의 사이즈가 커지게 된다. 그러나, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)는 턴 부위도 존재하지 아니하고 턴 부위 양옆의 전도체도 형성되지 아니하므로, 전도체의 사이즈가 작게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)에서 제 3 전도체(130) 및 제 4 전도체(140)을 대칭 설계하는 경우, 분할되는 전류가 절반으로 줄어들기 때문에 전류가 줄어든 만큼 버스바 폭을 더 줄일 수가 있으므로, 종래 기술에 의한 전도체(2)와 대비하여 전도체의 크기를 더 줄일 수 있다.
도 14 를 참조하면, 도 14 (a)는 종래 기술에 의한 전도체(2)이고, 도 14 (b) 는 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)를 나타낸다. 상기 도 13 (a)와 도 13 (b)를 비교하면, 종래 기술에 의한 전도체(2)의 경우 횡방향 전류 경로(5)가 주로 형성되므로, 종방향 자계(4)가 형셩되어 주변 저전압 전기장치에 간섭(crosstalk)을 일으키고 노이즈(noise)를 발생시킨다. 그러나, 본 발명에 의한 전류센서-전력전도체 조립체(1)의 경우 종방향 전류 경로(5)가 주로 형성되므로, 종방향 자계(4)가 형성되어 주변 저전압 전기장치에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 다른 많은 변형이 가능하고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
1 : 본 발명에 의한 전류센서-전도체 조립체(어셈블리)
2 : 종래 기술에 의한 전도체 조립체
3 : 전도체(버스 바) 주위에 형성되는 자계
4 : 전도체(버스 바) 주위에 형성되는 자계의 방향
5 : 전도체(버스 바)를 따라 흐르는 전류 또는 전류의 방향
10 : 전도체(버스 바)
11 : 종래 기술에 의한 제 1 전도체 12 : 종래 기술에 의한 제 2 전도체
15 : 전도체(버스 바)의 변곡부 20 : 전류센서
100 : 전력전도체
110 : 제 1 전도체 120 : 제 2 전도체
130 : 제 3 전도체 140 : 제 4 전도체
200 : 전류센서
300 : 제 1 회로모듈 400 : 제 2 회로모듈
500 : 전류센서와 제 3 전도체 사이의 절연체
600 : 전류센서와 제 4 전도체 사이의 절연체
700 : 인버터 시스템
710, 720, 730 : 전류센서가 없는 연결경로
740, 750, 760, 770 : 전류센서가 있는 연결경로
800 : 모터 시스템

Claims (8)

  1. 전류센서-전력전도체 조립체에 있어서,
    제 1 전도체;
    제 2 전도체;
    상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 3 전도체;
    상기 제 3 전도체와 수직으로 일정 간격을 형성하고 상기 제 1 전도체와 상기 제 2 전도체를 연결하는 제 4 전도체; 및
    상기 제 3 전도체와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 제 3 전도체가 형성하는 자계와 상기 제 4 전도체가 형성하는 자계를 감지하여 전류를 측정하는 전류센서;
    를 포함하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류센서와 상기 제 3 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 1 회로 모듈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회로모듈은 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류센서와 상기 제 3 전도체 사이에 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  5. 1 항에 있어서,
    상기 전류센서와 상기 제 4 전도체 사이에 설치되고 상기 전류센서와 연결되는 제 2 회로 모듈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 회로모듈은 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류센서와 상기 제 4 전도체 사이에 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 전도체 또는 제 2 전도체 또는 제 3 전도체 또는 제 4 전도체는 절연체 또는 차폐물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서-전력전도체 조립체.
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