KR20230018466A - 센서, 회로 차단기, 충전 케이블 및 충전 스테이션 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래 기술에 비해 25.2 내지 32 mm 범위의 차폐부(50)의 관통 개구부 안치수를 통해 한편으로는 전기 차동 전류에 대해 더욱 높은 민감도를 지니며, 특히 전기 차동 전류를 모든 전류에 민감하게 측정하는 데 대해 더욱 높은 민감도를 지니며, 다른 한편으로는 모니터링되는 전기 회로 연결 시 한계 전류를 초과하는 것으로 추정되는 차동 전류를 잘못 감지할 가능성이 더 낮은 센서(100)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 회로 차단기, 충전 케이블 및 각각 이와 같은 센서를 포함하는 충전 스테이션에 관한 것이다.

Description

센서, 회로 차단기, 충전 케이블 및 충전 스테이션
본 발명은 센서, 회로 차단기, 충전 케이블 및 충전 스테이션에 관한 것이다.
차동 전류 측정을 위한 센서는 특히 차동 전류가 사람에게 위협이 되고 화재를 일으킬 수 있기 때문에 다양한 구조로 그리고 다양한 적용 사례에 대해 공지되었다.
차동 전류는, 전기 공급망, 특히 전기 공급망 내부의 회로에 결함이 있고 그로 인해 전기 공급망 내부에서 누설 전류가 접지로 흐를 수 있는 경우에 나타난다. 전기 공급망의 유형 및 구조에 따라 차동 전류는 교류 성분 및/또는 직류 성분을 가질 수 있다.
재생 에너지, 전기 이동성, 회전속도 가변적 전기 기계 등의 사용이 지속적으로 증가함으로써 AC 공급망과 DC 공급망을 상호 연결하는 전기 시스템 수가 증가하고 있다. 그로 인해 차동 전류의 직류 성분이 지속적으로 중요해지고 있다.
일반적으로 가정용 전기 설비에는 A 타입의 누전 차단기만을 설치하나, 이 누전 차단기는 주택 내부의 전기 공급망에서 교류 성분을 포함하는 차동 전류를 모니터링할 수 있을 뿐, 직류 결함은 감지할 수도 차단할 수도 없다. 그러나 가정용 전기 설비에서도 예컨대 전기차 충전 시 또는 태양광 시스템 작동을 통해 직류 소자의 사용이 증가하고 있다.
따라서 특히 충전 인프라 또는 태양열 인버터 등을 운전할 때에 차동 전류 센서를 포함하고, 센서가 파악한 측정값이 한계치를 초과할 때에 해당 인프라를 차단하는, 모든 전류에 민감한 차동 전류 모니터링이 필요하다.
충전 인프라 또는 태양광 인버터 등의 운전을 위해, 차동 전류의 직류 성분도 파악 및 모니터링할 수 있는 B 타입의 누전 차단기가 공지되어 있다. 그러한 B 타입의 누전 차단기는 비교적 특히 비싸다.
모든 전류에 민감한 차동 전류 센서는 위상과 중성 전도체를 흐르는 모든 전류를 동시에 모니터링하고 있을 수 있는 직류 및 교류 결함을 감지한다. 적용 분야에 따라 센서는 고장 시 스스로 시스템 차단을 제어할 수 있거나 스위칭 문턱값 초과를 상위 컨트롤 유닛에 알릴 수 있다. 허용 가능한 누설 전류가 매우 작으므로, 뛰어난 측정 정확도가 필요하다. 또한 인명 안전을 위해 특히 빠른 감지와 그에 이은 전체 시스템 차단이 요구된다.
공지된 차동 전류 센서들은 예컨대 마그넷 코어가 에어갭을 두고 모니터링되는 전도체 둘레에 배치되는 배치 구조를 기반으로 한다. 전류가 흐르면, 마그넷 코어를 통해 안내되는 자기장이 유도된다. 공지된 배치 구조에서 에어갭에는 홀 소자(Hall element)가 배치되고, 홀 소자는 자계 강도에 따라 출력 전압을 생성한다. 마그넷 코어에 배치되는 보상 권선은 측정 정확도를 높이기 위해 제공될 수 있다. 모니터링되는 전류를 통해 생성되는 자기장이 전기적으로 보상되고 홀 센서의 영점 위치가 조정됨으로써 측정 정확도가 높아진다. 이때 이러한 센서의 실질적인 출력 신호는 보상 권선에서 필요한 전류이다.
또한 전류 흐름을 통해 생성되는 자기장 측정을 위해 이른바 플럭스 게이트 센서를 사용하는 것이 공지되어 있다. 이 방법에서는 일차 코일이 마그넷 코어 둘레에 권선되고 교류 전류로 트리거된다. 차동 전류에 좌우되는 출력 신호는 이차 특수 코일에 의해 탭핑된다.
본 발명은 종래 기술에 개선 또는 대안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 이러한 목적은 전기 차동 전류의 측정을 위한 센서, 특히 모든 전류에 민감하게 전기 차동 전류를 측정하기 위한 센서에 의해 달성되는 바,
- 본 센서는 자기장 감응 소자, 제1 메인 권선, 테스트 권선 그리고 차폐부를 가지고,
- 자기장 감응 소자는 관통 개구부를 가지며, 자기장 감응 소자의 관통 개구부는 횡단면에서 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성되고,
- 제1 메인 권선과 테스트 권선은 각각 복수의 코일로 자기장 감응 소자를 둘러싸고,
- 차폐부는 수용 챔버를 가지며, 수용 챔버는 자기장 감응 소자, 제1 메인 권선 및 테스트 권선을 수용하도록 구성되고,
- 차폐부의 수용 챔버는 반경 방향으로 차폐 외벽부와 차폐 내벽부에 의해 획정되고,
- 차폐 내벽부는 차폐부의 관통 개구부를 한정하고, 차폐부의 관통 개구부는 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성되고,
- 차폐부는 차폐 내벽부 영역에서 원주방향 갭을 가지고,
- 센서는 적어도 두 개의 전기 전도체 둘레에 배치되도록 구성되고,
- 자기장 감응 소자의 관통 개구부는 대칭축을 따라 적어도 하나의 안치수를 가지고,
적어도 하나의 안치수가 25.2 내지 32 mm 범위이고, 바람직하게는 25.5 내지 29 mm 범위이고, 특히 바람직하게는 25.8 내지 27 mm 범위이다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
먼저 각 맥락에서 명시적으로 드러나지 않거나 또는 당업자가 보기에 "정확하게 하나의...", "정확하게 두 개의..." 등만 의미될 수 있다는 점이 명확하거나 또는 기술적으로 필수적이지 않다면, 본 특허 출원서에서 부정관사 및 "하나", "둘" 등의 수치 정보는 대체로 "적어도"라는 진술, 즉 "적어도 하나의..." "적어도 두 개의..." 등으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다.
본 특허 출원서의 범위에서 "특히"라는 표현은, 항상 이 표현으로 가장 적합하게 바람직한 특성이 유도되는 것으로 이해해야 한다. 이 표현은 "보다 정확히 말하면"이나 "즉"으로 이해하면 안 된다.
"센서" 또는 "검출기"는 특정 물리적 또는 화학적 특성 및/또는 주변의 물질 상태를 "측정 변수"로 정성적 또는 정량적으로 기록할 수 있는 기술 어셈블리이다. 이러한 변수는 물리적 효과 또는 화학적 효과를 통해 기록되고 아날로그 또는 디지털 전기 신호로 변환된다. 이러한 신호는 "센서 신호"로도 지칭된다.
바람직하게는 센서 신호는 소비 전류에 비례하고, 특히 테스트 권선 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선의 소비 전류에 비례한다. 바람직하게는 센서 신호, 특히 테스트 권선 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선의 센서 신호는 수학적 규칙을 사용하여 소비 전류로 변환될 수 있다.
"소비 전류"라 함은, 정의된 전압에서 회로를 통과하여 흐르는, 특히 테스트 권선 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선을 통과하여 흐르는 전류 강도를 말한다. 소비 전류 개념에는 전류 부호를 진술할 필요가 없다는 점을 명확하게 지적한다. 특히 소비 전류는 양의 전류에 해당할 수도 있고 음의 전류에 해당할 수도 있다.
바람직하게는 센서 신호는 제1 메인 권선의 소비 전류로 이해한다. 바람직하게는 제1 메인 권선의 소비 전류는 수학적 규칙을 이용하여 센서에 의해 지정된 방식으로 모니터링되는 회로의 차동 전류로 변환될 수 있다. 바람직하게는 이러한 수학적 규칙은 센서의 캘리브레이션 곡선을 통해 결정될 수 있다.
"전기 차동 전류"라 함은 센서 둘레에 배치되는 모든 전기 전도체 전류의 벡터 합계를 말한다.
전기 차동 전류는 교류 성분 및/또는 직류 성분을 가질 수 있다.
차동 전류의 "모든 전류에 민감한 측정"이라 함은 교류 성분뿐만 아니라 직류 성분도 측정 가능하도록 센서가 구성된다는 의미이다.
"자기장 감응 소자"라 함은, 소자의 적어도 하나의 상태 변수가 변하면서 자기장에 반응하는 소자를 말한다.
자기장 감응 소자란 자기 특성을 갖는 물질을 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.
자기장 감응 소자란 연자성 물질을 의미하는 것으로 이해하는 것이 특히 바람직하다.
"연자성 물질"이라 함은 자기장 내에서 쉽게 자화되는 물질을 말한다. 바람직하게는 연자성 물질은 1,000 A/m 이하의 보자력을 갖는다.
"보자력"이라 함은 앞서 포화 자속 밀도까지 충전된 자기장 감응 소자가 완전히 소자(demagnetize)되는 데 필요한 자계 강도를 말한다.
바람하게는 연자성 물질이라 함은 비정질 금속으로 제조되고 나노 결정 구조를 갖는 물질을 말한다.
특히 연자성 물질은 철, 니켈 및 코발트를 포함하는 합금을 포함한다.
"권선"이라 함은 고체 상태로, 특히 와이어 형태로 자기장 감응 소자를 감싸고 연장되는 전기 전도성 재료의 권선을 말한다.
"메인 권선"이라 함은 전류원에 의해 능동적으로 전류가 공급되도록 구성된 권선을 말한다. 대안으로 메인 권선이 전압원과도 연결될 수 있다. 메인 권선은 "제1 메인 권선"으로도 지칭될 수 있다.
바람직하게는 메인 권선, 특히 제1 메인 권선은, 센서 신호가 제공되도록, 특히 메인 권선의 소비 전류를 통해 간접적으로, 특히 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선의 소비 전류를 통해 간접적으로 센서 신호가 제공되도록 구성된다.
바람직하게는 메인 권선, 특히 제1 및/또는 제2 메인 권선의 소비 전류에서 수학적 규칙을 이용하여, 바람직하게는 센서 캘리브레이션으로부터 도출될 수 있는 수학적 규칙을 이용하여 지정된 방식으로 센서로 모니터링되는 회로의 차동 전류가 측정된다.
"테스트 권선"이라 함은, 자기장 감응 소자로 인한 유도 작용의 결과로 순수 수동 소자가 전류로 관류되도록 구성된 권선을 말한다. 테스트 권선은 바람직하게는 센서 캘리브레이션 범위에서 사용될 수 있는 테스트 권선 신호가 제공되도록 구성될 수 있다. 특히 바람직하게는 테스트 권선은 메인 권선과 비교하여 코일 수가 다르다.
바람직하게는 센서 캘리브레이션은 실제 측정 작동을 시작하기 전에 측정 작동 개시 시에 매번 실시된다.
"차폐부"라 함은 자기장 감응 소자의 전기장 및/또는 자기장을 막고 그리고/또는 센서 주변을 센서로 인한 전기장 및/또는 자기장으로부터 보호하도록 구성된 소자를 말한다.
바람직하게는 차폐부는 니켈 20 중량% 이상을 포함하는 합금, 바람직하게는 니켈 30 중량% 이상, 특히 바람직하게는 니켈 50 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다. 더욱 바람직하게는 차폐부는 니켈 60 중량% 이상을 포함하는 합금, 더욱 바람직하게는 니켈 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 니켈 80 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다.
바람직하게는 차폐부는 몰리브덴 0.5 중량% 이상을 포함하는 합금, 바람직하게는 몰리브덴 1 중량% 이상, 특히 바람직하게는 몰리브덴 3 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다. 더욱 바람직하게는 차폐부는 몰리브덴 4 중량% 이상을 포함하는 합금, 더욱 바람직하게는 몰리브덴 5 중량% 이상, 특히 바람직하게는 몰리브덴 5.5 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다.
바람직하게는 차폐부는 철 10 중량% 이상을 포함하는 합금, 바람직하게는 철 20 중량% 이상, 특히 바람직하게는 철 30 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다. 더욱 바람직하게는 차폐부는 철 40 중량% 이상을 포함하는 합금, 더욱 바람직하게는 철 50 중량% 이상, 특히 바람직하게는 철 55 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다.
차폐부 합금 조성에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 차폐부 합금 조성의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 차폐부는 다수의 부재로, 특히 두 개의 부재로 형성된다.
특히 바람직하게는 두 개의 부재로 형성되는 차폐부는 두 개의 차폐 부재가 차폐 외벽부에서 중첩되거나 적어도 부분적으로 중첩되도록 형성된다.
더욱 바람직하게는 두 개의 부재로 형성되는 차폐부는, 두 개의 차폐 부재가 차폐 내벽부에 접촉하지 않도록 형성되고, 이때 두 개의 부재로 구성되는 차폐부의 두 차폐 부재는 더욱 바람직하게는 차폐 내벽부에서 갭을 형성한다.
"관통 개구부"라 함은 자기장 감응 소자의 내부 영역에 형성되는 자유 횡단면을 말한다.
특히 바람직하게는 자기장 감응 소자의 외부 윤곽은 타원형으로 형성되고, 자기장 감응 소자의 내부 윤곽 역시 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성된다.
자기장 감응 소자의 내부 윤곽은 자기장 감응 소자의 관통 개구부를 형성한다.
바람직하게는 자기장 감응 소자의 재료 두께는 대체로 일정하거나, 또는 일정하다. 자기장 감응 소자의 횡단면이 원형으로 형성되고 자기장 감응 소자의 재료 두께가 일정한 특수한 경우, 자기장 감응 소자의 횡단면이 원형 고리 형상을 갖는다.
"타원형"은 매끄럽게 볼록한 둥그스름한 형태이다. 타원형은 특수한 경우로 원과 타원을 포함하며, 이때 이 타원형과 대조적으로 임의의 타원형은 "대칭축"을 가질 필요가 없다. 특히 타원형은 항상 두 번으로 구분 가능한, 평면 상에 폐쇄된 볼록한 곡선이다.
타원형의 곡선이 가상선의 양쪽에 거울상으로 배치되는 경우, 타원은 하나의 대칭축을 갖는다. 타원형의 곡선이 일치하지 않는 두 가상선의 양쪽에 거울상으로 배치되는 경우, 타원은 "두 개의 대칭축"을 갖는다. 특히 원과 타원은 각각 두 개의 대칭축을 갖는 타원형이다.
"코일"이라 함은 자기장 감응 소자를 감싸는 권선의 회전부를 말한다.
"수용 챔버"라 함은 차폐부 내부에 차폐부에 의해 형성되고, 추가의 소자, 특히 자기장 감응 소자, 제1 메인 권선 및 테스트 권선 그리고 바람직하게는 제2 메인 권선과 절연체와 스페이서 링도 수용하도록 구성되는 공간을 말한다.
"반경 방향"이라 함은 관통 개구부의 최소 가능한 횡단면에 대해 수직을 이루며 연장되는 센서의 중심축으로부터 일직선으로 중심축에 대해 반경 방향으로 연장되는 방향을 말한다.
"차폐 외벽부"라 함은 반경 방향으로 보아, 차폐부, 특히 연결된 두 개의 부재로 구성되는 차폐부에 의해 형성되는 외부 면을 말한다.
"차폐 내벽부"라 함은 반경 방향으로 보아, 차폐부에 의해 형성되는, 특히 내부에 있는 차폐부와 원주방향 갭의 소정의 부분 면을 갖는 돌출된 면에 의해 형성되는 내부 면을 말한다.
"원주방향 갭"이라 함은 차폐 내벽부에서 차폐부에 의해 형성되는 차폐 내벽부의 부분면들 사이에서 원주방향 갭을 말한다. 반경 방향으로 그리고 중심축에서 볼 때 원주방향 갭은 차폐부의 수용 챔버 방향으로 차폐부를 개방한다.
"전기 전도체"라 함은 이동성 전하 운반체를 지니고 있어서 전하를 운반할 수 있는 각각의 매체를 말한다. 바람직하게는 전기 전도체라 함은 전자가 이동할 수 있는 전도체로서 구리 케이블 및/또는 알루미늄 케이블을 말한다.
관통 개구부의 대칭축을 따르는 "안치수"라 함은 견망되는 대칭축 방향으로 그리고 견망되는 대칭축 높이에서 관통 개구부의 연장을 말한다.
자기장 감응 소자의 관통 개구부를 횡단면에서 형성하는 타원형이 대칭축들을 따라 각기 다른 연장부를 갖는 두 개의 대칭축을 갖는 경우, 제1 대칭축을 따라 제1 안치수가 형성되고, 제2 대칭축을 따라 제2 안치수가 형성된다.
본 설명에서 오로지 하나의 안치수만 언급되는 한, 이는 바람직하게는 보다 큰 연장부를 갖는 대칭축을 따른 안치수를 의미한다.
"한계 전류"라 함은, 회로 차단기의 한계 전류에 적어도 도달하거나 또는 초과하는 차동 전류가 센서에 의해 감지되는 즉시, 회로 차단기가 센서에 의해 모니터링되는 회로의 전압을 차단할 수 있도록, 센서가 충분한 정확도와 충분한 속도로 감지할 수 있는 차동 전류를 말한다.
회로 차단기의 한계 전류가 낮을수록, 따라서 센서가 즉각적으로 경미한 차동 전류를 측정하기에 적합할수록 그리고 센서에 의해 한계 전류가 확실하게 더 빠르게 감지될수록, 발생하는 차동 전류에서 기인할 수 있는 위험이 낮아진다.
종래 기술에는 본원에서 제안되는 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수보다 더 작은 안치수를 갖는 센서가 공지된다.
특히 종래의 목적은 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수를 줄이는 것이다.
이러한 목적의 동기는 더 낮은 차동 전류를 더 빠르게 감지할 수 있어야 한다는 요구로 인해, 자기장 감응 소자가 모니터링되는 회로의 전류 전달 전기 전도체에 가능한 한 밀접하게 배치되어야 한다는 점에 있다.
전류 전달 전기 전도체로 인한 자계 강도는 전류 전달 전기 전도체에 대한 거리에 반비례한다. 그에 따라 자기장 감응 소자가 모니터링되는 회로의 전류 전달 전기 전도체에서 멀리 이격될수록, 자기장 감응 소자에서 전류 전달 전기 전도체를 둘러싸고 자계 강도에 의해 초래되는 자속 밀도가 자기장 감응 소자에서 낮아진다.
여기에 더하여 차동 전류 모니터링을 위해 자기장 감응 소자의 관통 개구부를 통해 안내되어야 하고, 역방향 전류 흐름 방향을 갖는, 모니터링되는 회로의 적어도 두 개의 전류 전달 전기 전도체의 자계 강도는 중첩되고, 모니터링되는 회로에서 차동 전류가 발생하지 않는 한 이상적인 고찰에서는 적어도 두 개의 전류 전달 전기 전도체의 자계 강도는 상호 상쇄된다.
이로 인해 자기장 감응 소자에 작용하는 자계 강도는 특히 모니터링되어야 하는 회로의 자동 전류가 낮을 때에 특히 근소하고, 따라서 자기장 감응 소자에서 특히 낮은 자속 밀도가 초래된다.
자기장 감응 소자의 자속 밀도가 낮을수록 자기장 감응 소자의 자속 밀도가 테스트 권선 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선에서 초래하는 전류도 낮다.
즉, 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수가 클수록, 모니터링되어야 하는 회로의 전기 전도체와 자기장 감응 소자 간의 거리가 커지고, 그로 인해 낮은 차동 전류는 전혀 감지될 수 없거나, 감지하기가 어렵다.
이런 이유로 감지 가능한 보다 낮은 차동 전류에 대한 요청으로 인해 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수를 가능한 한 작게 하려는 기술적 목적이 대두된다.
자기장 감응 소자가 가능한 한 작으면 센서 무게, 재료 수요 및 비용이 줄어들고 필요한 설치 공간도 줄어든다.
따라서 여러 요소들이 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 보다 작은 안치수를 옹호한다.
종래 기술에서는 차동 전류가 매우 낮은 회로 차단기는 모니터링되는 회로가 켜졌을 때에 작동 결함 경향이 있음이 공지된다.
이에 대한 원인은, 종래 기술에서 공지되는 센서는 회로가 켜졌을 때에, 모니터링되는 회로에 차동 전류가 있을 필요가 없음에도 불구하고 차동 전류로 해석될 수 있는 센서 신호를 형성하는 데 있다. 보다 낮은 차동 전류에 대한 요구로 인해, 회로 차단기의 오작동 수가 증가하였다.
실험실 테스트에서 종래의 견해와 달리 완전히 예상을 빗나가서, 최대한 작은 차동 전류가 충분한 시간동안 감지될 수 있고 동시에 센서와 연결된 회로 차단기의 오작동 확률이 크게 낮아질 수 있는, 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수의 최적의 범위가 있다는 점이 드러났으며, 이때 발견된 범위는 지금까지 종래 기술에서 공지된 안치수보다 더 큰, 자기장 감응 소자의 관통 개구부 안치수를 요구한다.
즉, 센서로 모니터링되는 회로를 켰을 때에 요구되는 한계 전류를 초과하여 차동 전류로 해석될 수 있는 센서 신호가 나타나지 않거나 거의 나타나지 않도록, 최대한 작은 차동 전류를 확고하게 측정할 수 있는, 관통 개구부의 안치수 범위가 밝혀졌다.
확고하게 센서로 측정 가능한, 모니터링되는 회로의 최소 한계 전류에 도달되도록, 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수가 25.2 내지 32 mm 범위인 것이 제공된다.
바람직하게는 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수는 25.5 내지 29 mm 범위인 것이 제공된다.
더욱 바람직하게는 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수는 25.8 내지 27 mm 범위인 것이 제공된다.
자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
안치수에 대해 제시된 범위 한계는 임의로 상호 조합될 수도 있다는 것은 자명하다.
모니터링되는 회로에서 파워 서플라이가 켜졌을 때에, 전기 전도체를 중심으로 확산되는 자기장 그리고 이 자기장과 상호 작용하는 자속 밀도 사이에 물리적 상호 작용 연결이 형성된다.
이로 인해 전원을 켤 때 자기장 감응 소자에서 일시적으로 그리고 위치에 따른 자속의 단기 시간 변화 맥동이 초래된다.
이는 자기장 감응 소자에서 자속의 진동 거동을 일시적으로 초래한다.
자기장 감응 소자 내의 이러한 일시적인 진동 거동으로 인해, 일시적으로 테스트 권선 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선 내에서도 맥동 전류 흐름이 발생하고, 이 전류 흐름은 유도에 의해 자기장 감응 소자와 상호 작용 연결된다.
실험실 테스트에서 이를 통해 회로 차단기의 센서의 지정된 작동에서 사전 정의된 한계 전류를 초과할 수 있는, 차동 전류로 해석될 수 있는 센서 신호가 일시적으로 나타날 수 있다는 점이 드러났다. 이로 인해 모니터링되는 회로에 대한 파워 서플라이가 켜질 때에 회로 차단기가 차단될 수 있다.
수많은 다양한 요소들이 이러한 일시적인 진동 거동을 감쇠하는 작용을 한다. 이러한 요소 중 일부는 설계 조치를 통해 영향을 받지 않는다.
실험실 테스트에서, 이러한 요소들 중에 하나가 본원에서 제공되는 센서를 통해 모니터링되어야 하는 전기 전도체 상호 간의 거리를 통해 결정된다는 점이 드러났다. 앞서 설명한 거리 또는 앞서 설명한 거리들이 멀수록, 파워 서플라이가 켜질 때에 전기 전도체와 센서 신호 간의 동적인 상호 작용 연결이 강해진다.
자기장 감응 소자의 관통 개구부의 횡단면에서 전기 전도체의 거리에 대해서는, 기존의 안전 문제로 인해 전기 전도체 간의 단락을 방지하기 위해 항상 보다 먼 거리가 요구된다. 이로 인해 이 요소가 증폭되고 회로를 켤 때에 바람직하지 않은 센서 신호의 경향이 증가된다.
역시 실험실 테스트에서 확인된 또다른 요소는, 자기장 감응 소자의 한 지점에서 제1 전기 전도체와 다른 전기 전도체 간의 거리 비율과 관련이 있다. 설명된 비율이 숫자 1에서 벗어날수록, 자기장 감응 소자 내에서 일시적으로 나타나는 자속 밀도의 국부적 편차가 커진다. 이러한 국부적 편차가 클수록, 회로를 켤 때에 센서의 동적 시동 거동이 더욱 강하게 유발된다.
자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수의 확장을 통해, 자기장 감응 소자의 한 지점에서 제1 전기 전도체와 다른 전기 전도체 간의 거리 비율이 수치 값 1에 가까워질 수 있고, 이를 통해 센서 거동의 감쇠 효과가 위에 설명된 스위치온 효과를 통해 바람직하게 달성될 수 있다.
자기장 감응 소자의 안치수 확장은 특히 낮은 차동 전류에 대한 민감도도 낮추므로, 본원에서는 자기장 감응 소자의 관통 개구부의 안치수에 대한 최적의 범위, 즉 한편으로는 최소의 차동 전류가 센서의 정상 작동 시에 충분한 시간동안 감지될 수 있고, 다른 한편으로는 센서로 모니터링되는 전력망을 켤 때에 존재하지 않는 차동 전류의 오검출을 알리는 센서 신호가 나타나지 않도록, 두 가지 물리적 효과를 고려하는 범위가 개시된다.
구체적으로 본원에서는, 정상 작동 시에 전류 흐름을 모니터링되는 회로로 유도하는 회로의 모든 전도체 둘레에 센서가 배치될 수 있도록 센서가 형성되는 것도 개시된다. 특히 본원에서 개시되는 센서는 보호 도체 둘레에 배치되지 않아야 한다.
특히 본원에서 개시되는 센서는 지정된 용도에서 단상 전력망일 때 외부 전도체와 중성 전도체 둘레에 배치된다. 그에 따라 센서는 단상 전력망에서 두 개의 전기 전도체 둘레에 배치된다.
또한 지정된 용도에서 단상 전력망일 때 센서는 세 개의 외부 전도체와 중성 전도체 둘레에 배치되는 것이 개시된다. 따라서 센서는 삼상 전력망에서 총 네 개의 전기 전도체 둘레에 배치된다.
바람직하게는 자기장 감응 소자의 관통 개구부는 횡단면에서 원형이고, 즉 동일한 길이의 반경을 갖는 타원형이 개시된다.
또한 바람직하게는 자기장 감응 소자의 관통 개구부는 횡단면에서 타원이고, 즉 길이가 다른 반경을 갖는 타원형이 개시된다.
자기장 감응 소자의 관통 개구부는 횡단면에서 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성된다는 특성은 본 발명에 따른 의미에서는 본질적이지 않다는 점을 명확하게 지적한다.
오히려 본원에서 앞서 설명한 물리적 효과와 관련하여 적합한 타협을 허용하는, 자기장 감응 소자의 다른 형상도 구체적으로 생각할 수 있다. 바람직하게는 이러한 형상도 타원형 단면을 기반으로 한다.
자기장 감응 소자의 형상에 따라 차폐부의 형상도 적합하게 구성되는 것이 개시된다.
구체적으로 본원에서는 자기장 감응 소자가 고투자율을 갖는 것도 개시된다.
자기장 감응 소자의 "투자율"이라 함은 외부 자기장에서 물질의 자화를 말한다. 자기장 감응 소자의 투자율이 높을수록, 자기장 감응 소자의 자속 밀도와 자기장 감응 소자에 작용하는 자계 강도 간 비율이 더 높다.
따라서 자기장 감응 소자의 투자율이 높은 경우, 자계 강도가 낮아도 자기장 감응 소자에서 비교적 높은 자속 밀도가 존재하게 된다. 따라서 자기장 감응 소자의 고투자율은 센서의 감도를 높이고, 근소한 차동 전류도 센서에 의해 감지될 수 있도록 지원한다.
바람직하게 자기장 감응 소자는 35,000 H/m(Henry per meter) 이상의 투자율을 갖는 것, 바람직하게 자기장 감응 소자는 45,000 H/m 이상의 투자율을 갖는 것, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 50,000 H/m 이상의 투자율을 갖는 것이 개시된다. 또한 바람직하게 자기장 감응 소자는 60,000 H/m 이상의 투자율, 바람직하게 자기장 감응 소자는 70,000 H/m 이상의 투자율, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 80,000 H/m 이상의 투자율을 갖는다. 역시 또한 바람직하게 자기장 감응 소자는 90,000 H/m 이상의 투자율, 바람직하게 자기장 감응 소자는 100,000 H/m 이상의 투자율, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 110,000 H/m 이상의 투자율을 갖는다. 또한 바람직하게 자기장 감응 소자는 120,000 H/m 이상의 투자율, 바람직하게 자기장 감응 소자는 130,000 H/m 이상의 투자율, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 140,000 H/m 이상의 투자율을 갖는다. 바람직하게 자기장 감응 소자의 투자율은 150,000 H/m 이상이다.
위에 언급한 투자율에 대한 값은 50 Hz로 진동하는 자기장에 적용된다.
자기장 감응 소자의 투자율에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 투자율의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게 자기장 감응 소자는 1 T 이상의 포화 자속 밀도를 갖고, 바람직하게 자기장 감응 소자는 1.1 T 이상의 포화 자속 밀도를 갖고, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 1.2 T 이상의 포화 자속 밀도를 갖는다. 바람직하게 자기장 감응 소자는 1.3 T 이상의 포화 자속 밀도를 갖는다.
자기장 감응 소자의 포화 자속 밀도에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 포화 자속 밀도의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 본원에서 자기장 감응 소자는 투자율과 관련하여 높은 수준의 선형성, 특히 투자율과 관련하여 페라이트계 재료보다 더욱 높은 선형성을 갖는 것이 개시된다. 즉 바람직하게는 자기장 감응 소자에 대해 페라이트계 재료가 사용되지 않는 것이 개시된다.
자기장 감응 소자의 투자율과 관련하여 선형성이 높을수록, 센서의 도달 가능한 측정 정확도가 높아진다.
바람직하게 자기장 감응 소자는 30 mA/cm 이하의 보자력, 바람직하게 자기장 감응 소자는 20 mA/cm 이하의 보자력, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 15 mA/cm 이하의 보자력을 갖는다. 또한 바람직하게 자기장 감응 소자는 10 mA/cm 이하의 보자력, 바람직하게 자기장 감응 소자는 5 mA/cm 이하의 보자력, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 2 mA/cm 이하의 보자력을 갖는다. 또한 바람직하게 자기장 감응 소자는 1 mA/cm 이하의 보자력, 바람직하게 자기장 감응 소자는 0.5 mA/cm 이하의 보자력, 특히 바람직하게 자기장 감응 소자는 0.2 mA/cm 이하의 보자력을 갖는다. 바람직하게 자기장 감응 소자는 0.1 mA/cm 이하의 보자력을 갖는다.
위에 언급한 보자력에 대한 값은 50 Hz로 진동하는 자기장에 적용된다.
자기장 감응 소자의 근소한 보자력으로 인해 특히 자기장의 자계 강도가 변할 때에 특히 높은 측정 정확도가 달성될 수 있다. 자기장 감응 소자의 보자력이 낮을수록, 센서의 측정 정확도는 높아진다.
자기장 감응 소자의 보자력에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 보자력 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 연자성 물질로 구성된 자기장 감응 소자가 선택되거나 제조되는 것이 개시된다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 철 70 중량% 이상을 포함하는 합금, 바람직하게는 철 71.5 중량% 이상, 특히 바람직하게는 철 73 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다. 바람직하게는 자기장 감응 소자는 철 73.5 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 0.75 내지 1.25 중량% 범위의 구리를 포함하는 합금, 바람직하게는 0.85 내지 1.15 중량% 범위의 구리를 포함하는 합금, 특히 바람직하게는 0.95 내지 1.05 중량% 범위의 구리를 포함하는 합금으로 구성된다. 바람직하게는 자기장 감응 소자의 합금은 1 중량% 비율의 구리를 포함한다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 2 내지 4 중량% 범위의 니오븀을 포함하는 합금, 바람직하게는 2.5 내지 3.5 중량% 범위의 니오븀을 포함하는 합금, 특히 바람직하게는 2.8 내지 3.2 중량% 범위의 니오븀을 포함하는 합금으로 구성된다. 바람직하게는 자기장 감응 소자의 합금은 3 중량% 비율의 니오븀을 포함한다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 5 내지 9 중량% 범위의 붕소를 포함하는 합금, 바람직하게는 6 내지 8 중량% 범위의 붕소를 포함하는 합금, 특히 바람직하게는 6.5 내지 7.5 중량% 범위의 붕소를 포함하는 합금으로 구성된다. 바람직하게는 자기장 감응 소자의 합금은 7 중량% 비율의 붕소를 포함한다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 14 내지 17 중량% 범위의 실리콘을 포함하는 합금, 바람직하게는 15 내지 16 중량% 범위의 실리콘을 포함하는 합금, 특히 바람직하게는 15.4 내지 15.6 중량% 범위의 실리콘을 포함하는 합금으로 구성된다. 바람직하게는 자기장 감응 소자의 합금은 15.5 중량% 비율의 실리콘을 포함한다.
자기장 감응 소자의 합금 조성에 관한 위의 값들은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 합금 조성의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 대표적인 입자 크기가 5 내지 30 μm 범위인 나노 결정 연자성 물질로 구성되고, 대표적인 입자 크기가 7 내지 20 μm 범위인 나노 결정 연자성 물질로 구성되고, 특히 바람직하게는 대표적인 입자 크기가 8 내지 15 μm 범위인 나노 결정 연자성 물질로 구성된다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 스트립 두께가 특히 얇은 스트립으로 제조되는 바, 맥스웰 방정식에 따라 이런 방식으로 자기장 감응 소자에서 와전류 손실이 낮게 유지될 수 있기 때문이다.
바람직하게는 자기장 감응 소자는 5 내지 50 μm 범위의 스트립 두께를 갖는다. 바람직하게는 자기장 감응 소자의 스트립 두께는 7.5 내지 40 μm 범위이고, 특히 바람직하게는 10 내지 30 μm 범위이다.
자기장 감응 소자의 스트립 두께에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 스트립 두께의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 자기장 감응 소자의 철 단면적은 0.03 내지 0.15cm2 범위이다. 또한 바람직하게는 자기장 감응 소자의 철 단면적은 0.04 내지 0.12 cm2 범위이다. 특히 바람직하게는 자기장 감응 소자의 철 단면적은 0.05 내지 0.1 cm2 범위이다.
바람직하게는 자기장 감응 소자의 높이는 3 내지 7 mm이고, 바람직하게는 자기장 감응 소자의 높이는 3.4 내지 6.6 mm이고, 특히 바람직하게는 자기장 감응 소자의 높이는 3.8 내지 6.2 mm이다.
자기장 감응 소자의 철 단면적 및 높이에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 자기장 감응 소자의 철 단면적 및 높이의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 센서는 지자계(Fluxgate Magnetometer)의 작용 원리에 따라 차동 전류를 측정하는 것이 개시된다.
바람직하게는 제1 메인 권선의 다수의 권선들은 자기장 감응 소자의 전체 회전부 상에 등거리로 분포된다.
바람직하게는 제1 메인 권선의 코일 수는 25 내지 150 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 35 내지 135 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 40 내지 130 권선이다. 또한 바람직하게는 제1 메인 권선의 코일 수는 45 내지 125 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 50 내지 120 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 60 내지 110 권선이다.
바람직하게는 본원에 개시되는 제1 메인 권선의 코일 수로, 자기장 감응 소자가 개별 권선들 사이에서 가능한 한 등거리 간격으로 권취되어, 제1 메인 권선에 전류가 공급될 때에 가능한한 국부적으로 균질한 자속 밀도가 자기장 감응 소자에 나타날 수 있다.
제1 메인 권선의 코일 수에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 측면을 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 제1 메인 권선의 코일 수의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 테스트 권선의 다수의 권선들이 자기장 감응 소자의 전체 회전부 상에 등거리로 분포된다.
바람직하게는 테스트 권선의 코일 수는 3 내지 40 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 4 내지 35 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 5 내지 30 권선이다. 또한 바람직하게는 테스트 권선의 코일 수는 6 내지 25 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 8 내지 22 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 10 내지 18 권선이다.
바람직하게는 본원에 개시되는 테스트 권선의 코일 수로, 테스트 권선에서 초래되는 유도 작용을 통한 자기장 감응 소자의 자속 밀도가 특히 정확하게 결정될 수 있는 바, 이는 특히 테스트 권선이 인접한 코일들 사이에서 등거리 간격으로 균일하게 자기장 감응 소자 상에 분포될 수 있기 때문이다.
테스트 권선의 코일 수에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 테스트 권선의 코일 수의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
본원에 개시되는 자기장 감응 소자의 관통 개구부 범위로 인해 차폐부가 이상적 기능으로 실현되는 경우, 차폐 관통 개구부의 안치수는 18.2 내지 30 mm 범위가 되고, 바람직하게는 차폐 관통 개구부의 안치수는 19.5 내지 27.5 mm 범위가 되고, 특히 바람직하게는 차폐 관통 개구부의 안치수는 20.5 내지 24.2 mm 범위가 된다. 특히 바람직하게는 차폐 관통 개구부의 안치수는 20.8 내지 22.2 mm 범위이다.
차폐 관통 개구부의 안치수 범위에 관한 위의 값들은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 차폐 관통 개구부의 안치수 범위의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
안치수에 대해 제시된 범위 한계는 임의로 상호 조합될 수도 있다는 것은 자명하다.
바람직한 실시예에 따라 자기장 감응 소자는 절연체에 의해 둘러싸이고, 이때 절연체는 자기장 감응 소자와 제1 메인 권선 사이에, 그리고 자기장 감응 소자와 테스트 권선 사이에 개재된다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"절연체"라 함은 전기 전도성이 특히 작아서, 자신을 둘러싸는 물질에 비해 전류에 대해 극도로 근소하게 전도되는 물질로 구성되는 소자를 말한다.
특히 절연체는 두 개의 부재로 형성되어, 자기장 감응 소자의 수용을 위해 개방될 수 있고 이어서 다시 폐쇄될 수 있다.
바람직하게는 두 개의 부재로 구성되는 절연체는 절연체의 두 부재 사이에서 형상 결합 및/또는 힘 결합을 가져서, 절연체가 자기장 감응 소재를 바람직하게는 확실하게 감쌀 수 있고, 의도치 않게 열리지 않고 그리고/또는 자기장 감응 소자를 다시 해제한다.
바람직하게는 절연체는 권선 물질에 비해 경도가 더 낮고, 그로 인해 절연체와 권선 간의 어떠한 마찰이 바람직하게 권선보다는 오히려 절연체를 손상시킨다.
절연체는 통해 바람직하게는 자기장 감응 소자가 제1 메인 권선 및 테스트 권선과 국부적으로 분리되고 경우에 따라 제1 메인 권선과도 국부적으로 분리되며, 그로 인해 경우에 따라 나타나는 권선 손상이 감소될 수 있다.
절연체가 제1 메인 권선 및 테스트 권선 그리고 경우에 따라 제2 메인 권선의 권선 재료보다 낮은 강도 및/또는 낮은 변형 계수를 갖는 한, 바이어스 힘이 있는 권선이 배치되되, 권선이 절연체의 탄성 변형 및 그와 함께 절연체와 권선 사이의 형태 결합을 초래하고, 권선들이 서로에 대해 상대적으로 개선된 위치 안정성을 획득하고, 이를 통해 센서의 신뢰성이 바람직하게 증가될 수 있도록 배치될 수 있다.
또한 절연체를 통해 권선과 자기장 감응 소자 사이에서 지속적으로 일정한 거리가 달성되는 것이 가능하다. 이를 통해 바람직하게는 권선과 자기장 감응 소자 사이에서 물리적 상호 작용 연결이 지속적으로 유지되는 것이 달성될 수 있다. 따라서 센서 신호 측정의 정밀도가 바람직하게 영구적으로 유지될 수 있다.
바람직하게는 센서는 제2 메인 권선을 가지며, 이때 제2 메인 권선은 자기장 감응 소자 및/또는 절연체를 복수의 코일로 감싼다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"제2 메인 권선"이라 함은 제1 메인 권선 외에 자기장 감응 소자를 감싸는 메인 권선을 말한다.
바람직하게는 제2 메인 권선은 제1 메인 권선의 권선 방향과 구분되는 권선 방향을 갖는다.
제1 메인 권선은 포함하고 제1 메인 권선은 없이 본 발명의 제1 양태에 따른 센서의 지정된 작동 시, 제1 메인 권선에 교류 전압이 공급되어, 제1 메인 권선의 전류 흐름은 공급 전압의 부호가 바뀔 때마다 부호도 반전시킨다.
대안으로 제1 메인 권선은, 전류 방향을 교호적으로 반전시키는 전류원으로 전류를 공급받는다. 전류원 사용을 통해 바람직하게는 센서의 더 높은 측정 정확성이 달성될 수 있다.
즉, 제1 메인 권선은 센서의 지정된 작동 시 주기적으로 다른 전류 흐름 방향을 갖는다.
지정된 센서 작동 시 전류 흐름의 시간 곡선은 정현파 또는 구형파의 파형을 가질 수 있고 또는 다른 파형을 가질 수 있다.
제1 메인 권선의 진동하는 전류 흐름은 자기장 감응 소자에서 역시 진동하는 자속 밀도를 유도하도록 구성된다.
본원에 개시되는 센서는 두 개의 메인 권선, 즉 제1 메인 권선과 제2 메인 권선을 갖는다.
바람직하게는 제2 메인 권선의 권선 수는 제1 메인 권선의 권선 수와 동일하다.
이를 통해 센서를 지정된 방식으로 작동하기 위해 개별 메인 권선이 전류 흐름 방향으로 부호 변경을 갖지 않아도 된다. 오히려 두 메인 권선은 각각 펄스 방식으로 작동될 수 있으므로, 두 메인 권선은 교호적으로 전류 흐름을 가지거나 가지지 않을 수도 있다.
두 메인 권선이 자기장 감응 소자 둘레를 다른 회전 방향으로 감싸는 경우, 두 메인 권선이 교호적으로 동일한 전압원 또는 전류원에 연결됨으로써 자기장 감응 소자에서 교번 자속 밀도가 유도될 수 있고, 전압원 또는 전류원은 지속적으로 일정한 출력값을 가질 수 있다. 이를 통해 바람직하게는 지정된 센서 작동에 대해 보다 유리한 작동 회로가 구성될 수 있다. 추가의 메인 권선이 필요한 경우에도, 결과적으로 센서 및 작동 회로에 대한 공통 비용이 감소될 수 있다.
바람직하게는 제2 메인 권선의 다수의 권선들은 자기장 감응 소자의 전체 회전부 상에 등거리로 분포된다.
바람직하게는 제2 메인 권선의 코일 수는 25 내지 150 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 35 내지 135 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 40 내지 130 권선이다. 또한 바람직하게는 제2 메인 권선의 코일 수는 45 내지 125 권선이고, 바람직하게는 코일 수는 50 내지 120 권선이고, 특히 바람직하게는 코일 수는 60 내지 110 권선이다.
바람직하게는 본원에 개시되는 제2 메인 권선의 코일 수로, 자기장 감응 소자가 개별 권선들 사이에서 가능한 한 등거리 간격으로 권취되어, 제2 메인 권선에 전류가 공급될 때에 가능한한 국부적으로 균질한 자속 밀도가 자기장 감응 소자에 나타날 수 있다.
제2 메인 권선의 코일 수에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 측면을 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 제2 메인 권선의 코일 수의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
특히 목적에 부합하는 실시예에 따라 센서는 스페이서 링을 가지며, 이때 스페이서 링은 차폐 내벽부와 제1 메인 권선 사이에 개재된다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"스페이서 링"이라 함은 차폐 내벽부와 센서의 제1 메인 권선 사이에 개재되도록 구성되는 링 형태 소자를 말한다.
바람직하게는 스페이서 링은 차폐 내벽부와 메인 권선 사이에서 수용 챔버의 반경방향 갭을 줄이거나 메우도록 구성된다.
바람직하게는 스페이서 링은, 두 개의 차폐 부재가 각각 스페이서 링에 인접하도록 배열되는 즉시, 제1 차폐 부재와 제2 차폐 부재 사이의 축방향 갭을 메워 스페이서 링이 원주방향 갭의 너비를 한정할 수 있도록 구성된다.
바람직하게는 스페이서 링은 플라스틱으로 구성되거나 또는 비교적 낮은 비전도도(specific conductivity)를 갖는 다른 재료로로 구성될 수 있다.
바람직하게는 스페이서 링을 통해 메인 권선 및/또는 테스트 권선의 와이어가 센서 조립 시 보호될 수 있다. 예컨대 스페이서 링은 메인 권선 또는 메인 권선과 테스트 권선으로 이미 감긴 자기장 감응 소자와 함께 특히 차폐부 제1 부재에, 특히 바람직하게는 차폐부의 다른 부재에 의해 자신의 외부면에서 적어도 부분적으로 지정된 방식으로 중첩되는 차폐부의 부재에 삽입될 수 있다. 예컨대 자기장 감응 소자는 광학적 제어 조건에서 조심스럽게 차폐부 제1 부재에 삽입될 수 있고, 이때 자기장 감응 소자는 자신의 내부면에서 스페이서 링에 의해 기계적 부하로부터 보호되고, 특히 자기장 감응 소자 둘레에 배치되는 권선이 내부면에 있는 스페이서 링에 의해 기계적 부하로부터 보호된다. 이어서 차폐부 제2 부재는, 권선이 스페이서 링과 중첩되는 차폐부 제1 부재에 의해 이미 기계적 부하로부터 보호되는 방식으로 삽입될 수 있다. 이와 관련하여 차폐부 제2 부재 조립 시 특히 민감한 소자의 광학적 접근성이 부족한 경우에도 민감한 소자의 기계적 보호가 이미 스페이서 링을 통해 바람직하게 개선될 수 있다.
바람직하게는 본원에서, 자신의 기본 재료 내부에서 비교적 고투자율의 재료, 특히 본질적으로 차폐부의 투자율에 상응하는 투자율의 재료로 구성되는 인서트를 갖는 스페이서 링이 개시된다. 바람직하게는 이 인서트는 스페이서 링의 기본 재료로 완전히 감싸여서, 인서트는 비교적 낮은 전기 전도성을 갖는 기본 재료로 절연된다.
이를 통해 바람직하게는 스페이서 링의 더 높은 투자율의 결과로, 센서의 지정된 작동 동안 자기장 감응 소자로부터 출발하는 자기장의 원주 방향 갭에서의 누설이 감소될 수 있고, 이를 통해 센서 측정 정확성이 바람직하게 증가될 수 있고 또한 센서 에너지 소비는 감소될 수 있다.
옵션으로 차폐부는 코팅, 특히 전기 절연 코팅을 갖는다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"코팅"이라 함은, 차폐부의 표면에 점착되는, 비정질 재료로 이루어진 층을 말한다.
바람직하게는 코팅은 전류에 대해 특히 잘 전도되지 않도록 구성된다. 즉 코팅은 바람직하게는 특히 낮은 전기 전도성을 갖는다.
바람직하게는 코팅은 에폭시 수지로 구성된다.
바람직하게는 코팅은 지정된 방식으로 인쇄 회로 기판 근처에 배치되는 외부 차폐면의 적어도 일부 면을 덮도록 차폐부에 제공된다.
바람직하게는 그런 방식으로 차폐부의 절연이 지정된 인쇄 회로 기판에 대해 달성될 수 있어서, 차폐부와 지정된 인쇄 회로 기판 사이의 단락이 바람직하게 저지될 수 있다.
목적에 부합하는 실시예에 따라 차폐부의 재료 두께는 0.25 mm 내지 0.45 mm 범위이고, 바람직하게는 0.3 mm 내지 0.4 mm 범위이고, 특히 바람직하게는 0.32 mm 내지 0.38 mm 범위이다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"재료 두께"라 함은 몸체의 표면 법선 방향으로의 확장부를 말한다.
"와전류"라 함은 팽창된 전기 전도체에서 시간에 따라 변하는 자기장으로 유도되거나 그리고/또는 이동 전도체에서 시간에 따라 일정하고 공간적으로 비균질인 자기장으로 유도되는 전류를 의미한다. 전도체가 유한한 저항을 갖는 경우, 전도체는 와전류의 결과로 가열된다. 열로 변환되는 이 에너지량을 "와전류 손실"이라고 칭한다.
본원에서 자기장 감응 소자의 차폐부 재료 두께가 자기장 감응 소자를 감싸는 적어도 하나의 메인 권선 및 테스트 권선과 함께 축소되는 것이 개시된다.
차폐부 영역에서 재료 두께가 축소될 수 있는 것은 차폐부 제조 영역의 혁신에 기반한다.
바람직하게는 차폐부는 딥드로잉되거나 사출 성형된다.
이를 통해 바람직하게는 보다 두꺼운 차폐부 재료 두께에 비해 비용 절감이 달성될 수 있다.
센서의 지정된 작동 시 자기장 감응 소자는 진동하는 자속 밀도를 갖는다. 차폐부 또한 전기적으로 전도성이 우수한 재료로 구성되므로, 차폐부는 자기장 감응 소자의 자속 밀도 변화에 따른 유도 작용을 겪는다. 이를 통해 와전류 손실이 발생하므로, 이러한 유도 작용은 바람직하지 않다.
차폐부 재료 두께를 축소함으로써 센서의 지정된 작동 시 발생하는 와전류 손실이 바람직하게 축소될 수 있다.
이를 통해 센서의 에너지 수요가 바람직하게 축소되고 센서 측정 정확성이 제고될 수 있다.
차폐부의 재료 두께에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 차폐부 재료 두께의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 원주방향 갭의 갭 너비는 0.1 mm 내지 2.0 mm 범위이고, 바람직하게는 0.3 mm 내지 1.7 mm 범위이고, 특히 바람직하게는 0.6 mm 내지 1.3 mm 범위이다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"갭 너비"라 함은 갭의 너비를 말한다. 바람직하게는 갭의 너비는 차폐부의 차폐 내벽부 상에서의 원주방향 갭의 너비를 말한다.
차폐부에서 원주방향 갭은 특히 유용한 바, 그렇지 않은 경우 차폐부가 자기장 감응 소자를 감싸는 전기적으로 전도성이 우수한 재료로 구성되는 권선이 될 것이며, 이러한 권선은 자기장 감응 소자 내에서 자속 밀도가 진동하는 센서의 지정된 작동 중에 보다 강한 유도 작용을 겪을 것이기 때문이다. 이를 통해 차폐부와 관련하여 와전류 손실이 높아질 것이고, 이는 센서의 에너지 수요를 높이고 센서의 측정 정확성을 낮출 수 있다.
그러나 센서 차폐부의 원주방향 갭은 자기장 감응 소자 둘레의 자기장에서 싱크(sink)를 초래하는 바, 특히 원주방향 갭에서 공기 투자율이 차폐부 투자율보다 크게 낮기 때문이다.
따라서 원주방향 갭의 너무 큰 너비도, 역시 센서의 에너지 수요와 센서의 측정 정확성에 부정적으로 작용하는 다른 물리적 효과를 초래한다.
본원에서 원주방향 갭의 갭 너비에 대해 일정 범위가 개시되며, 이를 통해 바람직하게는 센서의 가장 적합한 민감한 측정 정확성을 동반하는 다양한 물리적 효과를 기반으로 너무 작은 원주방향 갭 너비와 너무 큰 원주방향 갭 너비 사이에서 최적의 너비가 달성될 수 있다.
또한 본원에 개시되는 원주방향 갭 너비로 인해, 센서 작동에 대한 에너지 수요가 바람직하게 최소화될 수 있다.
원주방향 갭의 갭 너비에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에 개시되는 원주방향 갭의 갭 너비의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
목적에 부합하는 실시예에 따라 센서는 전기 커넥터를 가지며, 이때 전기 커넥터는 지지 플레이트, 커넥터 넥 그리고 복수의 전기 접점을 가지고,
- 전기 커넥터는 적어도 각 권선에 대해 두 개의 전기 접점을 가지고,
- 전기 접점은 반경 방향으로 차폐 외벽부 바깥에 배치되고,
- 지지 플레이트는 차폐 외벽부와 제1 메인 권선 사이에 개재되고,
- 커넥터 넥은 차폐 외벽부에 있는 개구부를 통과하여 연장되고, 지지 플레이트와 전기 접점을 서로 연결하고,
- 지지 플레이트와 커넥터 넥은 각각 대응하는 리세스부를 가지며, 리세스부는 각 권선과 상호 작용 연결되고 수용 챔버에서 나오는 두 개의 전선을 수용하고, 수용 챔버에서 나와서 차폐 외벽부의 개구부를 통과하여 전기 접점으로 안내되도록 구성되고,
- 리세스부는 차폐 외벽부와 평행을 이루는 방향으로 노치를 가지며, 노치를 통과하여 전선이 리세스부의 중앙 영역에 삽입될 수 있다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"전기 커넥터"라 함은, 센서에 고정하기 위해 구성되고 적어도 필요한 수의 접근 가능한 전기 접점을 갖는 소자를 말한다.
바람직하게는 커넥터를 통해, 센서의 전기 소자 및/또는 전자 소자가 커넥터의 전기 접점과 전기적으로 연결될 수 있고, 커넥터의 전기 접점은 비교적 우수한 접근성을 갖는다.
바람직하게는 커넥터를 통해 적어도 간접적으로, 전기 접점이 센서에 대해 상대적으로 위치 고정적으로 배치될 수 있다.
따라서 전체적으로 커넥터를 통해 바람직하게 그리고 유리하게, 센서가 자기장 감응 소자와 전기 접점 사이에서 지정된 상대적 배치 구조로 사용될 수 있고, 센서의 전기 소자 및/또는 전자 소자는 센서 제조 시에 이미 전기 접점과 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서 센서는 직접적으로 납땜을 통해 또는 간접적으로 기타 접촉 소자를 통해, 특히 플러그를 통해 전기 커넥터의 전기 접점을 이용하여 바람직하게 인쇄 회로 기판에 연결될 수 있고, 특히 인쇄 회로 기판에 대해 상대적인 자기장 감응 소자의 위치가 적어도 간접적으로 전기 커넥터를 통해 가능해지는 연결에 의해 결정될 수 있다.
바람직하게는 전기 커넥터는 기본 재료로서 플라스틱을 포함하고, 특히 비교적 전기 전도성이 낮은 플라스틱을 포함한다.
바람직하게는 전기 커넥터의 전기 접점은 커넥터의 기본 재료에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 따라서 기본 재료와 전기 접점 사이에 힘 결합 및/또는 형태 결합 연결부가 형성된다. 또한 바람직하게는 전기 접점은 전기 커넥터의 기본 재료에 의해 공간적으로 서로 분리되어 배치되고, 이를 통해 바람직하게는 두 개의 전기 접점 사이에 직접적인 전기 접촉이 형성되지 않아 센서의 개별 전기 소자 및/또는 전자 소자 간 단락이 저지될 수 있다.
"지지 플레이트"라 함은 자기장 감응 소자와 전기 커넥터 사이에서 적어도 간접적인 형태 결합 및/또는 힘 결합 연결을 위해 구성되는, 전기 커넥터의 영역을 말한다.
바람직하게는 지지 플레이트는 차폐부의 수용 챔버 내부에, 특히 차폐부와 메인 권선 사이에, 바람직하게는 메인 권선과 차폐부의 차폐 외벽부 사이에 수용된다.
바람직하게는 지지 플레이트는 자기장 감응 소자 및 자기장 감응 소자를 둘러싸는 권선과 함께 차폐부에 도입되도록 구성된다. 이를 통해 바람직하게는 차폐부에 장착 시 지지 플레이트에 의해 권선이 기계적 부하로부터 추가로 보호되는 것이 달성될 수 있다.
"커넥터 넥"이라 함은 지지 플레이트와 전기 접점이 서로 연결되도록 구성되는 전기 커넥터의 영역을 말한다.
"전기 접점"이라 함은 센서의 전기 소자 및/또는 전자 소자 간 접촉을 위해 구성되는, 전기 커넥터의 소자를 말한다.
바람직하게는 전기 접점은 전기 커넥터의 기본 재료로부터 두 방향으로 돌출되도록 형성된다. 이때 특히 전기 접점의 일측 돌출 단부에서 센서의 전기 소자 및/또는 전자 소자와 전기 접점 사이에서 접촉이 수행될 수 있는 점이 고려된다. 또한 전기 접점의 타측 돌출 단부에서는 센서에 대한 작동 회로와의 접촉이 수행될 수 있되, 특히 납땜을 이용하여 또는 전기 접점 또는 복수의 전기 접점과 대응하는 플러그 커넥터를 이용하여 접촉이 수행될 수 있는 점이 고려된다.
바람직하게는 전기 접점은 17 내지 19 중량% 범위의 니켈을 포함하는 합금, 바람직하게는 17.5 내지 18.5 중량% 범위의 니켈을 포함하는 합금 및 특히 바람직하게는 18 중량%의 니켈을 포함하는 합금으로 구성된다.
바람직하게는 전기 접점은 18 내지 22 중량% 범위의 아연을 포함하는 합금, 바람직하게는 19 내지 21 중량% 범위의 아연을 포함하는 합금 및 특히 바람직하게는 20 중량%의 아연을 포함하는 합금으로 구성된다.
바람직하게는 전기 접점은 구리 58 중량% 이상을 포함하는 합금, 바람직하게는 구리 60 중량% 이상, 특히 바람직하게는 철 61 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다. 더욱 바람직하게는 차폐부는 구리 62 중량% 이상을 포함하는 합금, 더욱 바람직하게는 구리 63 중량% 이상, 특히 바람직하게는 구리 64 중량% 이상을 포함하는 합금으로 구성된다.
위에서 설명한 전기 접점의 합금 조성은 바람직하게는 매우 우수한 전기 전도성과 동시에 비교적 높은 탄성 계수를 가능하게 하고 매우 우수한 주석 도금 특성과 납땜 특성을 가능하게 한다.
전기 접점의 합금 조성에 관한 위의 값은 엄격한 제한으로 이해할 것이 아니라, 본 발명의 설명된 양태를 벗어나는 일 없이 오히려 공학적 기준에서 초과하거나 미달될 수 있는 값으로 이해해야 한다는 점을 명시적으로 지적한다. 간단히 말해 위의 값은 본원에서 개시되는 전기 접점 합금 조성의 크기에 대한 기준을 제공하기 위함이다.
바람직하게는 전기 접점은 금 코팅을 가지며, 이를 통해 바람직하게는 전기 접점의 전기 전도성이 개선될 수 있다.
"개구부"라 함은, 지지 플레이트와 전기 접점을 서로 연결하는 전기 커넥터의 커넥터 넥이 통과하여 차폐부 내부의 수용 챔버에서 차폐부 외부의 영역으로 연장될 수 있고, 따라서 전기 커넥터의 전기 접점이 차폐부 외부에 배치될 수 있는 차폐부의 영역을 말한다. 이를 위해 차폐부는 바람직하게는 커넥터 넥에 대응하는 개구부를 갖는다.
두 개의 부재로 구성되는 차폐부의 경우, 차폐부의 하나 또는 두 개의 부재가, 차폐 부재 접합 후 개구부를 형성하는 리세스부를 갖는 것이 고려된다.
바람직하게는 개구부는 차폐 외벽부 영역에 위치한다.
"리세스부"라 함은 소자의 기본 재료로 형성되지 않고 따라서 소자가 손상되어야 할 필요없이 다른 몸체에 의해 관통될 수 있는, 소자 단면의 영역을 말한다.
바람직하게는 리세스부는 소자의 기본 재료를 통과하는 채널이다.
더욱 바람직하게는 리세스부는 소자의 기본 재료에 싱크 형태로 형성되어, 다른 몸체가 싱크의 개구부를 통과하여 리세스부에 삽입될 수 있다.
커넥터 넥 및 지지 플레이트의 "대응 리세스부"라 함은, 리세스부가 본질적으로 일정한 경로로 리세스부의 메인 연장 방향으로 지지 플레이트뿐만 아니라 커넥터 넥도 통과하여 연장되는 것을 말한다.
"전선"이라 함은 자신의 종방향 연장부에 대해 가늘고 잘 구부러지는 금속을 말한다. 바람직하게는 전선은 원형의 횡단면을 갖는다. 바람직하게는 전선은 복수의 리츠 와이어를 갖는다. 바람직하게는 와이어는 높은 구리 비율을 갖는다.
"노치"라 함은 끝이 뾰족한 또는 쐐기 형태의 절개부를 말한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 센서는 복수의 전기 소자 및/또는 전자 소자를 갖는다. 센서의 지정된 작동 동안 전류가 전기 소자 및/또는 전자 소자에서 발생하거나 또는 능동적으로 소자에 공급된다.
센서의 이러한 전기 소자 및/또는 전자 소자는 지정된 방식으로 차폐부의 수용 챔버에 배치되고, 차폐부 외부에서 전기적으로 접촉되어야 한다.
전기 접촉의 가장 단순한 형태는, 전기 소자 및/또는 전자 소자와 연결되는 전선이 차폐부를 통과하여 바깥쪽으로 안내되고, 외부에서 센서에 대한 작동 회로를 갖는 인쇄 회로 기판과 납땜되는 것에 기반한다.
이러한 해법에서는 전선 및 따라서 센서 전체에 대해서도 다양한 손상 원인이 다수 존재하고, 이는 센서 고장을 초래할 수 있다. 한편으로는, 대부분 전도체 횡단면이 매우 작은 전선은 기계적 부하로 인해 쉽게 파손될 수 있고, 특히 차폐부 영역에서의 전단 하중에 의해 또는 전선과 인쇄 회로 기판의 연결부와 권선 사이의 인장 하중으로 인해 쉽게 파손될 수 있다. 이러한 인장 하중은 센서 조립 중에 나타날 수 있고 또는 전선과 인쇄 회로 기판의 접촉부와 자기장 감응 소자 사이에서 상대 운동이 일어나는 경우, 센서 작동 중에도 나타날 수 있다.
본원에서는 센서의 전선이 기계적으로도 그리고 전기적으로도 전기 커넥터를 이용하여 연결될 수 있게 만들고, 결과적으로 센서의 견고성과 가용성이 바람직하게 제고되는 것이 개시된다.
본원에 개시되는 전기 커넥터는 차폐부의 수용 챔버의 내부에 배치되는 지지 플레이트를 갖는다. 지지 플레이트에서 출발하여 전기 커넥터의 제2 영역으로서 커넥터 넥이 연장된다. 커넥터 넥은 특히 차폐부를 통과하여, 특히 차폐 외벽부 영역에서 연장된다. 커넥터 넥에는 복수의 전기 접점이 연결되고, 전기 접점은 센서의 전기 소자 및/또는 전자 소자와의 전기적 접촉을 위해 구성된다.
지지 플레이트를 통해 전기 커넥터와 센서, 특히 전기 커넥터와 센서 차폐부의 힘 결합 및/또는 형태 결합 연결이 가능하다.
커넥터 넥은 전선을 수용하고 따라서 특히 차폐부 영역에서 기계적 부하로부터 보호되도록 구성된다. 이를 위해 커넥터 넥과 지지 플레이트는 대응 리세스부를 가지며, 대응 리세스부에는 전선이 도입될 수 있고, 대응 리세스부는 전선을 외부의 기계적 부하로부터 보호한다.
더욱이 커넥터 넥은 센서의 자기장 감응 소자와 전기 접촉을 위해 구성되는 전기 접점 사이에서 상대 위치를 결정한다. 전선은 커넥터 넥과 지지 플레이트에 있는 대응 리세스부를 통과하여 전기 접점까지 안내될 수 있고, 그 곳에서 접촉을 위해 전기 접점과 연결된다.
커넥터 넥과 지지 플레이트에 있는 대응 리세스부는 함몰부 형태로 형성되고, 함몰부는 대응 리세스부의 종방향 연장 방향에 대해 횡방향으로 개방되고 따라서 전선이 종방향으로 그리고 종방향에 대해 횡방향으로도 리세스부에 도입될 수 있다. 이러한 구조 형태는 센서 조립 시 이점을 제공하는 바, 전선이 차례대로 개별적으로도 그리고 다발로도 종방향으로 그리고 종방향에 대한 횡방향으로도 리세스부에 도입될 수 있고, 결과적으로 전선을 리세스부에 설치하는 것이 크게 용이해지기 때문이다.
커넥터 넥과 지지 플레이트에 있는 대응 리세스부는 노치를 가지며, 노치는 대응 리세스부의 종축에 대해 횡방향으로 연장되고 이때 노치의 첨두부는 리세스부 방향을 가리킨다. 노치를 이용하여 전선이 개별적으로 또는 다발로 간단하게 횡방향으로 리세스부에 삽입될 수 있고, 이때 노치의 협소 지점을 개별 전선 각각이 통과해야 한다. 노치의 협소 지점은, 전선이 일단 리세스부에 삽입되면, 다소 힘을 들여야만 리세스부의 길이 방향에 대해 횡방향으로 다시 리세스부를 떠날 수 있고 따라서 지정된 방식으로 리세스부의 보호 영역 내에 유지되도록 구성된다. 이를 통해 전선의 순차적 조립이 간소화될 수 있고, 전선이 리세스부에 삽입된 후에는 모든 측면에서 기계적 부하로부터 보호되는 것이 보장된다.
본 발명의 제2 양태에 따라 본 발명의 목적은 한계치를 초과하는 차동 전류가 회로에 있는 경우 회로를 차단하기 위한 회로 차단기로서, 본 발명의 제1 양태를 따른 센서, 작동 회로, 전자 데이터 처리 및 평가 유닛 그리고 스위칭 장치를 포함하는 회로 차단기를 통해 달성되고,
- 센서는 회로를 형성하는 적어도 두 개의 전기 전도체 둘레에 배치되고,
- 스위칭 장치는 회로를 차단하도록 구성되고,
- 작동 회로는 센서 작동을 위해 구성되고,
- 전자 데이터 처리 및 평가 유닛은 센서의 센서 신호 평가를 위해 구성되고,
- 전자 데이터 처리 및 평가 유닛은, 한계치보다 큰 전류 강도를 갖는, 특히 조정 가능한 한계치보다 큰 전류 강도를 갖는 차동 전류 감지 시, 특히 모든 전류에 민감하게 차동 전류 감지 시, 스위칭 장치가 회로를 차단하도록 스위칭 장치가 트리거되게 설정된다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"회로 차단기"라 함은, 회로 차단기로 모니터링되는 회로에서 정의된 차동 전류가 초과되는 경우, 특히 조정 가능한 차동 전류가 초과되는 경우, 모니터링되는 회로의 전압이 차단되도록 구성되는 장치를 말한다. 이런 방식으로 바람직하게는 사람과 인프라에 대한 차동 전류의 위험이 축소될 수 있다.
"작동 회로"라 함은 센서의 능동 작동 또는 수동 작동을 위한 회로를 말한다. 바람직하게는 작동 회로는 센서의 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선이 전압을 공급받도록 구성된다.
나아가 작동 회로는 바람직하게는 센서의 테스트 권선에서 전압을 탭핑한 후 신호로 데이터 기록 및 평가 유닛으로 전달하도록 설치된다.
또한 작동 회로는 바람직하게는, 센서의 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선에서 전압을 탭핑한 후 신호 데이터 기록 및 평가 유닛으로 전달하도록 설치된다.
바람직하게는, 작동 회로가 테스트 권선 및;또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선의 소비 전류를 평가하도록 설치되는 소비 전류 측정 장치를 갖는 것도 고려된다.
"전기 데이터 처리 및 평가 유닛"이라 함은 조직적으로 데이터를 취급하고 이때 데이터에 대한 정보를 획득하거나 이러한 데이터를 변경할 목적을 추구하는 전자 유닛을 말한다. 이때 데이터는 데이터세트로 기록되고, 지정된 프로세스에 따라 인간 또는 기계를 통해 처리된 후 결과로서 출력된다.
"데이터"라 함은 특히 센서 신호 또는 다른 물리적 또는 화학적 측정 변수의 값 또는 크기를 말한다.
"스위칭 장치"라 함은 회로, 특히 회로 차단기로 모니터링되는 회로에 대한 전압 공급을 차단하도록 구성되는 장치를 말한다.
"회로"라 함은 폐쇄 경로를 이루는 전도체들의 시스템으로 구성되는 전기 회로를 말한다.
"센서 신호"라 함은 센서에 의해 제공되는 상태 변수를 말한다. 특히 센서 신호는 센서 신호로부터 물리적 및/또는 화학적 종속성을 이용하여 센서로 모니터링되는 회로의 차동 전류가 추론될 수 있도록 구성된다. 바람직하게는 센서로 모니터링되는 회로의 차동 전류는 직접 센서 신호로부터 계산될 수 있다. 바람직하게는 센서 신호는 결정 가능한 전류 강도 및/또는 결정 가능한 전압이다.
"전류 강도"라 함은 물리적 변수의 형태로 전류, 특히 전기 회로의 전류를 측정하는 전류의 세기를 말한다. 이때 전류 강도는 적합하게 정렬된 면, 특히 전기 전도체의 횡단면을 기준으로 한다. 이 경우 전류 강도는 횡단면을 통과하여 흐르고 관찰되는 시간을 기준으로 하는 전하량이다.
바람직하게는 센서 신호라 함은, 수학적 규칙을 이용하여 차동 전류로 변환될 수 있는, 제1 메인 권선의 소비 전류를 말한다.
"한계치"라 함은 특히 차동 변수의 상태 변수의 정의된 값을 말하며, 회로 차단기로 모니터링되는 회로 내에서 늦어도 이 값을 초과하는 시점부터는, 스위칭 장치가 회로 차단기로 모니터링되는 회로의 전압 공급을 차단해야 한다. 바람직하게는 회로 차단기의 한계치는 조정될 수 있다.
본원에서 구체적으로 회로 차단기가 개시되되, 본 발명의 제1 양태를 따르는 센서를 회로 모니터링에 사용하는 회로 차단기가 개시된다.
자명하게 본 발명의 제1 양태를 따라 차동 전류를 결정하기 위한 센서의 이점은 위에 설명된 바와 같이 직접적으로 본 발명의 제1 양태를 따르는 회로 차단기를 갖는 회로 차단기로 연장된다.
특히 이를 통해 바람직하게는 차동 전류에 대해 민감성이 더 높은 회로 차단기가 달성될 수 있어서, 모니터링되는 회로 내 차동 전류가 경미한 경우에도 이미 회로 차단기가 회로를 차단시킬 수 있다. 더욱이 이때 회로 차단기가, 모니터링되는 회로를 켤 때에 한계 전류를 초과하는 것으로 추정되는 차동 전류를 잘못 감지할 가능성이 특히 낮아질 수 있다.
제2 양태의 대상은 위에서 언급한 본 발명의 양태의 대상과 바람직하게 조합될 수 있고, 보다 정확하게 말하자면 개별적으로 또는 누적적으로 임의의 조합으로 결합될 수 있음을 명시적으로 지적한다.
본 발명의 제3 양태에 따라 본 발명의 목적은 전기차 충전용 충전 케이블을 통해 달성되고, 이때 충전 케이블은 본 발명의 제1 양태에 따른 센서 및/또는 본 발명의 제2 양태에 따른 회로 차단기를 포함한다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"충전 케이블"이라 함은 전기차를 전원에 연결하도록 설정된 전기 연결부를 말하며, 이때 충전 케이블은 전기차의 트랙션 배터리를 충전하도록 구성된다. 바람직하게는 충전 케이블은 있을 수 있는 차동 전류에 대한 모니터링 장치를 포함한다.
"전기차"라 함은 적어도 부분적으로 전기 모터를 통해 구동되는 차량을 말한다. 바람직하게는 전기차는 레일에 연결되지 않고 또는 적어도 영구적으로 트랙에 연결되어 있지 않다.
본원에서 전기차 배터리 충전용 충전 케이블이 개시되고, 이 충전 케이블은 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기 및/또는 본 발명의 제1 양태를 따르는 센서를 포함한다.
자명하게, 본 발명의 제1 양태를 따르는 차동 전류 결정용 센서의 이점 및/또는 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기로서 회로에 한계치를 초과하는 차동 전류가 있는 경우 회로를 차단하는 회로 차단기의 이점은 위에서 설명된 바와 같이 직접적으로 전기차 충전용 충전 케이블로 연장되고, 이때 충전 케이블은 본 발명의 제1 양태를 따르는 센서 및/또는 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기를 포함한다.
제3 양태의 대상은 위에서 언급한 본 발명의 양태의 대상과 바람직하게 조합될 수 있고, 보다 정확하게 말하자면 개별적으로 또는 누적적으로 임의의 조합으로 결합될 수 있음을 명시적으로 지적한다.
본 발명의 제4 양태에 따라 본 발명의 목적은 전기차 충전용 충전 스테이션을 통해 달성되고, 이때 충전 스테이션은 본 발명의 제1 양태에 따른 센서 및/또는 본 발명의 제2 양태에 따른 회로 차단기를 포함한다.
이하에서는 이에 대해 개념적으로 설명된다.
"충전 스테이션" 또는 "벽걸이형 충전 스테이션"이라 함은 전기차 충전용 충전 장치를 말한다. 벽걸이형 충전 스테이션의 경우, 충전 스테이션은 특히 벽에 고정되도록 구성된다. 바람직하게는 충전 스테이션은 이동식 장치로, 다양한 위치에 가변적으로 설치될 수 있다. 바람직하게는 충전 스테이션 또는 벽걸이형 충전 스테이션은 충전 스테이션을 전기차와 연결하기 위한 충전 케이블용 플러그 연결부 그리고 전기 공급망에 대한 연결부 외에 다른 기능, 특히 있을 수 있는 차동 전류에 대한 모니터링 장치를 제공한다.
본원에서 전기차 배터리 충전용 충전 스테이션이 개시되고, 이 충전 스테이션은 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기 및/또는 본 발명의 제1 양태를 따르는 센서를 포함한다.
자명하게, 본 발명의 제1 양태를 따르는 차동 전류 결정용 센서의 이점 및/또는 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기로서 회로에 한계치를 초과하는 차동 전류가 있는 경우 회로를 차단하는 회로 차단기의 이점은 위에서 설명된 바와 같이 직접적으로 전기차 충전용 충전 스테이션으로 연장되고, 이때 충전 스테이션은 본 발명의 제1 양태를 따르는 센서 및/또는 본 발명의 제2 양태를 따르는 회로 차단기를 포함한다.
제4 양태의 대상은 위에서 언급한 본 발명의 양태의 대상과 바람직하게 조합될 수 있고, 보다 정확하게 말하자면 개별적으로 또는 누적적으로 임의의 조합으로 결합될 수 있음을 명시적으로 지적한다.
본 발명의 추가의 이점, 세부 사항 및 특징은 아래 설명된 실시예들을 통해 드러난다.
도 1은 회로 내에서 본 발명에 따른 센서의 배치 구조를 도시하는 개략도이다;
도 2는 회로 연결 시 물리적 상호 작용 연결을 도시하는 개략도이다;
도 3은 자기장 감응 소자의 예시적 위치에서 회로 연결 시 시간에 따른 자속 밀도의 동적 전개를 도시하는 개략도이다;
도 4는 자기장 감응 소자의 안치수, 안치수에 따른 센서의 오작동 경향 곡선 그리고 안치수에 따라 측정 가능한 최소 차동 전류 곡선 간의 물리적 상관 관계를 도시하는 개략도이다;
도 5는 본 발명에 따른 센서를 횡방향으로 절단하여 도시하는 개략도이다;
도 6은 전기 커넥터를 다양한 도로 개략적으로 도시한다.
이하 설명에서 동일한 도면 부호는 동일한 소자 또는 동일한 특성을 칭하며, 따라서 도를 기준으로 실시되는 소자 관련 설명은 다른 도에도 적용되며, 반복 설명을 피한다. 또한 실시예와 관련하여 설명된 개별 특성은 별도로 다른 실시예에도 사용될 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시되는 센서(100)는 전기 전도체(110, 120) 둘레에 배치되고, 전기 전도체를 통해서는 신호화된 전류(112, 114)가 센서(100)에 의해 모니터링되는 회로(미도시)로 흘러 들어가고 다시 흘러나온다.
이때 전류(112)는 외부 전도체(110)를 통해 센서(100)에 의해 모니터링되는 회로(미도시)로 흘러 들어가고, 중성 전도체(120)을 통해 다시 흘러나온다.
회로(미도시)에서 파워 서플라이(미도시)가 켜지는 경우, 도 2의 동적인 물리적 상호 작용 연결이 전기 전도체(110, 120) 둘레에 생성되는 자기장(114, 124)과 자기장 감응 소자(10)의 국부적 자속 밀도(116, 118) 사이에서 나타난다.
전기 전도체(110, 120)로부터 발산되는 자기장(114, 124)는 파워 서플라이(미도시)가 켜질 때 자기장 감응 소자(10)에 국부적으로 그리고 시간적으로 제한되게 다양한 방식으로 영향을 미치고, 따라서 일시적으로 국부적 역방향 자속 밀도(116, 126)가 자기장 감응 소자(10)에 생성된다.
자기장 감응 소자(10)의 일시적인 국부적 역방향 자속 밀도(116, 126)는, 도 3에 도시되는 자속 밀도의 보상 프로세스 동안 자기장 감응 소자(10)의 예시적 위치(미도시)에서 시간(130)에 걸쳐 관찰될 때, 자속 밀도(132)의 진동 형태로 자속 밀도의 동적 거동을 초래한다.
고려되는 회로(미도시)의 파워 서플라이(미도시)가 켜진 결과로서 자속 밀도(132)의 이러한 진동은 진행되면서 감쇠되고, 점근선(132, 134)을 따라 그들의 시간적 한계치에 근접한다.
이때 자속 밀도(132)의 일시적 진동은 테스트 권선(미도시) 및/또는 제1 메인 권선 및/또는 제2 메인 권선과 물리적 상호 작용(미도시)을 유도하고, 이를 통해 센서 신호(미도시)가 형성되며, 센서 신호는 정의된 한계치(미도시)를 초과하는 차동 전류(미도시)로 해석될 수 있다. 이는 전원 연결 오류로도 설명될 수 있다.
도 4에 도시되는, 자기장 감응 소자(10)의 관통 개구부(미도시)의 안치수(12), 센서(100) 지정 사용 회로 차단기(미도시)의 오작동(140) 경향 그리고 센서(100)로 측정 가능한 최소 차동 전류(150) 사이의 상관 관계는, 측정 가능한 최소 차동 전류(150)와 오작동 경향(140) 사이에서 만족할 만하게 타협되는, 자기장 감응 소자(10)의 관통 개구부(미도시)의 안치수(12)에 대한 최적의 값(160)이 있음을 보여준다.
이러한 최적값(160)은 본 개략도에서 곡선(142, 152)의 교차점에 위치한다.
또한 자기장 감응 소자(10)의 관통 개구부(미도시)의 안치수(12)에 대한 최적 범위(165)가 성립되고, 이 최적 범위는 최적값(160)을 중심으로 배열된다.
도 5의 센서(100)는 자기장 감응 소자(10), 자기장 감응 소자(10)를 둘러싸는 절연체(20), 메인 권선(30), 테스트 권선(미도시), 스페이서 링(40), 차폐부(50), 전기 커넥터(60) 그리고 복수의 전기 접점(70)으로 본질적으로 구성된다.
절연체(20)는 두 개의 부재로 형성되며, 이때 절연체(20)의 개별 부재들(미도시)은 형상 결합 방식으로 상호 연결된다.
메인 권선(30)은 전선(75)을 이용하여 전기 접점(70)에 연결되고, 전기 접점은 전기 커넥터(60)에 지지된다.
차폐부(50)는 두 개의 부재로 형성되며, 차폐 내벽부(58) 상에서 원주방향 갭(55)을 형성한다.
도 6의 전기 커넥터(60)는 지지 플레이트(80), 커넥터 넥(90), 및 복수의 전기 접점(70)으로 본질적으로 구성된다.
도 6의 b)에는 전기 커넥터(60)가 입체도로 도시된다.
도 6의 a)에는 전기 커넥터(60)의 정면도가 도시되며, 이 정면도는 지정된 센서를 기준으로 바깥 쪽에서 보는 방향으로 도시된 것이다.
도 6의 c)에는 전기 커넥터(60)가 평면도로 도시된다. 또한 절단선 A-A 및 B-B가 도시된다.
d)에는 전기 커넥터(60)를 관통한 단면 A-A가 도시된다.
e)에는 전기 커넥터(60)를 관통한 단면 B-B가 도시된다.
도 6의 f)에는 전기 커넥터(60)의 정면도가 도시되며, 이 정면도는 지정된 센서를 기준으로 안쪽에서 보는 방향으로 도시된 것이다.
도 6의 g)에는 전기 커넥터(60)가 측면도로 도시된다.
지지 플레이트(80)는 차폐부(미도시)의 수용 챔버(미도시)에 수용되도록 구성된다.
커넥터 넥(90)은 복수의 전기 접점(70)을 지지 플레이트(80)와 연결한다.
커넥터 넥(90)은 리세스부(92)를 가지며, 이 리세스부는 각 권선(미도시)과 상호 작용 연결되고 수용 챔버(미도시)에서 나오는 두 개의 전선(미도시)을 수용하도록 그리고 수용 챔버(미도시)에서 나와서 차폐 외벽부에 있는 개구부(미도시)를 통과하여 전기 접점(70)으로 안내하도록 구성된다.
또한 리세스부(92)는 차폐 외벽부(미도시)와 평행을 이루는 방향으로 노치(94)를 가지며, 전선(미도시)은 이 노치를 통과하여 리세스부(92)의 중앙 영역(미도시)에 삽입될 수 있다.
노치(94)는 전선(미도시)을 리세스부(92)에 개별적으로 또는 다발로 횡방향으로 간단히 삽입할 수 있게 하고, 이때 개별 전선(미도시) 각각을 노치(94)의 협소 지점(미도시)을 통과하게 해야 한다. 노치(94)의 협소 지점(미도시)은, 전선(미도시)이 일단 리세스부(92)에 삽입되면 리세스부(92)의 길이 방향(미도시)에 대해 횡방향으로 다소 힘을 주어야만 다시 리세스부(92)를 떠날 수 있도록 함으로써 리세스부(92)의 보호 영역(미도시) 내에 지정된 방식으로 유지되도록, 설계된다.
10 자기장 감응 소자
12 안치수
20 절연체
30 메인 권선
40 스페이서 링
50 차폐부
55 원주 방향 갭
58 차폐 내벽부
60 전기 커넥터
70 전기 접점
75 전선
80 지지 플레이트
90 커넥터 넥
92 리세스부
94 노치
100 센서
110 전기 전도체/외부 전도체
112 전류 방향
114 자기장
116 자속 밀도
120 전기 전도체/중성 전도체
122 전류 방향
124 자기장
126 자속 밀도
130 시간축
132 자속 밀도 진동
134 점근선
136 점근선
140 오작동 경향
142 오작동 경향 곡선
150 최소 측정 가능 차동 전류
152 최소 측정 가능 차동 전류 곡선
160 최적값
165 최적 범위

Claims (11)

  1. 차동 전류를 측정하기 위한 센서, 특히 모든 전류에 민감하게 차동 전류를 측정하기 위한 센서(100)로서,
    - 상기 센서(100)는 자기장 감응 소자(10), 제1 메인 권선(30), 테스트 권선, 및 차폐부(50)를 가지고,
    - 상기 자기장 감응 소자(10)는 관통 개구부를 가지며, 상기 자기장 감응 소자(10)의 상기 관통 개구부는 횡단면에서 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성되고,
    - 상기 제1 메인 권선(30)과 상기 테스트 권선은 각각 복수의 코일로 상기 자기장 감응 소자(10)를 둘러싸고,
    - 상기 차폐부(50)는 수용 챔버를 가지며, 수용 챔버는 상기 자기장 감응 소자(10), 상기 제1 메인 권선(30), 및 상기 테스트 권선을 수용하도록 구성되고,
    - 상기 차폐부(50)의 상기 수용 챔버는 반경 방향으로 차폐 외벽부와 차폐 내벽부(58)에 의해 획정되고,
    - 상기 차폐 내벽부(58)는 상기 차폐부(50)의 관통 개구부를 한정하고, 상기 차폐부(50)의 상기 관통 개구부는 두 개의 대칭축을 갖는 타원형으로 형성되고,
    - 상기 차폐부(50)는 상기 차폐 내벽부(58) 영역에서 원주방향 갭(55)을 가지고,
    - 상기 센서(100)는 적어도 두 개의 전기 전도체(110, 120) 둘레에 배치되도록 구성되고,
    - 상기 자기장 감응 소자(10)의 상기 관통 개구부는 대칭축을 따라 적어도 하나의 안치수를 갖는 센서에 있어서,
    적어도 하나의 안치수가 25.2 내지 32 mm 범위이고, 바람직하게는 25.5 내지 29 mm 범위이고 특히 바람직하게는 25.8 내지 27 mm 범위인 것을 특징으로 하는 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기장 감응 소자(10)는 절연체(20)에 의해 둘러싸이고, 상기 절연체(20)는 상기 자기장 감응 소자(10)와 상기 제1 메인 권선(30) 사이에 그리고 상기 자기장 감응 소자(10)와 상기 테스트 권선 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 센서(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서(100)는 제2 메인 권선(30)을 가지며, 상기 제2 메인 권선(30)은 상기 자기장 감응 소자(10) 및/또는 상기 절연체(20)를 복수의 코일로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 센서(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(100)는 스페이서 링(40)을 가지며, 상기 스페이서 링(40)은 상기 차폐 내벽부와 상기 제1 메인 권선(30) 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 센서(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐부(50)는 코팅, 특히 전기 절연 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 센서(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐부(50)의 재료 두께는 0.25 mm 내지 0.45 mm 범위이고, 바람직하게는 0.3 mm 내지 0.4 mm 범위이고, 특히 바람직하게는 0.32 mm 내지 0.38 mm 범위인 것을 특징으로 하는 센서(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원주 방향 갭(55)의 갭 너비는 0.1 mm 내지 2.0 mm 범위이고, 바람직하게는 0.3 mm 내지 1.7 mm 범위이고, 특히 바람직하게는 0.6 mm 내지 1.3 mm 범위인 것을 특징으로 하는 센서(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(100)는 전기 커넥터(60)를 가지며, 상기 전기 커넥터(60)는 지지 플레이트(80), 커넥터 넥(90), 및 복수의 전기 접점(70)을 가지고,
    - 상기 전기 커넥터(60)는 적어도 각 권선에 대해 두 개의 전기 접점(70)을 가지고,
    - 상기 전기 접점(70)은 반경 방향으로 차폐 외벽부 바깥에 배치되고,
    - 상기 지지 플레이트(80)는 상기 차폐 외벽부와 상기 제1 메인 권선(30) 사이에 개재되고,
    - 상기 커넥터 넥(90)은 상기 차폐 외벽부에 있는 개구부를 통과하여 연장되고, 상기 지지 플레이트(80)와 상기 전기 접점(70)을 서로 연결하고,
    - 상기 지지 플레이트(80)와 상기 커넥터 넥(90)은 각각 대응하는 리세스부(92)를 가지며, 상기 리세스부(92)는 각 권선과 상호 작용 연결되고 수용 챔버에서 나오는 두 개의 전선(75)을 수용하고 상기 수용 챔버에서 나와서 상기 차폐 외벽부의 상기 개구부를 통과하여 상기 전기 접점(70)으로 안내되도록 구성되고,
    - 상기 리세스부(92)는 상기 차폐 외벽부와 평행을 이루는 방향으로 노치(94)를 가지며, 상기 노치를 통과하여 상기 전선(75)이 상기 리세스부(92)의 중앙 영역으로 삽입될 수 있는 센서(100).
  9. 한계치를 초과하는 차동 전류가 회로에 있는 경우 회로를 차단하기 위한 회로 차단기로서, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 센서(100), 작동 회로, 전자 데이터 처리 및 평가 유닛, 및 스위칭 장치를 포함하고,
    - 상기 센서(100)는 상기 회로를 형성하는 적어도 두 개의 전기 전도체(110, 120) 둘레에 배치되고,
    - 상기 스위칭 장치는 상기 회로를 차단하도록 구성되고,
    - 상기 작동 회로는 상기 센서(100)를 작동하도록 구성되고,
    - 상기 전자 데이터 처리 및 평가 유닛은 상기 센서(100)의 센서 신호 평가를 위해 구성되고,
    - 상기 전자 데이터 처리 및 평가 유닛은, 한계치보다 큰 전류 강도를 갖는, 특히 조정 가능한 한계치보다 큰 전류 강도를 갖는 차동 전류 감지 시, 특히 모든 전류에 민감하게 차동 전류 감지 시, 상기 스위칭 장치가 상기 회로를 차단하도록 스위칭 장치가 트리거되게 구성되는 회로 차단기.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 센서(100) 및/또는 제9항에 따른 회로 차단기를 갖는, 전기차 충전용 충전 케이블.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 센서(100) 및/또는 제9항에 따른 회로 차단기를 갖는, 전기차 충전용 충전 스테이션.
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