WO2018056708A1 - 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기 - Google Patents

다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기 Download PDF

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pattern forming
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주연숙
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Definitions

  • the present invention relates to an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detection element having a multilayer PCB core structure is applied. More particularly, the present invention applies a current detection element having a multilayer PCB core structure to an earth leakage circuit breaker, thereby providing a circuit breaker. It provides a function to automatically cut off the current flowing above the set value, and in particular, it provides an electronic circuit board including a PCB core circuit block and a trip coil, thereby greatly reducing the space occupied by the components of the conventional electronic circuit board.
  • the present invention relates to an earth leakage breaker to which an exit device is applied.
  • a configuration of a conventional current detecting element is input according to a load 20 operating according to an input power source and a power signal generated from a power supply source PS and receiving a control signal.
  • a voltage output control unit 10 for supplying power to the side 20, a coil CL wound around a voltage transfer copper line PP that transfers a current through the load 20 to the power supply PS;
  • an induced current amount detector 40A which is induced in the coil CL and detects a current flowing in the coil CL according to electromagnetic induction, and the induced current amount detector 40A.
  • It is composed of a voltage amount sending unit 40B for converting the amount of induced current output from the voltage amount to provide the voltage output control unit 10.
  • the current detection method configured as described above has the effect of solving the problems caused by the current detection method according to the above-described voltage detection, but the manufacturing process is complicated because the coil of a specific capacity must be wound on the circuit, Due to the problem that the electrical characteristics are not constant according to the spacing and direction, there is a problem of reducing the detection accuracy of the current detection device.
  • a direct measurement method in which the current meter is electrically connected directly to the lead wire, and an electric field generated by the current of the lead wire is detected by the current meter to detect the current in the lead wire.
  • an indirect measurement method of measuring There is an indirect measurement method of measuring.
  • the direct measurement method is difficult to connect the instrument, and the constraint is not possible to separate the circuit, etc.
  • the indirect measurement method to overcome the constraints of the direct measurement method has emerged.
  • An indirect measuring method is a method using a flux gate method as a representative example.
  • an alternating current is applied to two cores so that the direction of alternating magnetization is opposite to each other, and the change in electromotive force generated in the coils wound on the two cores is conducted. Detects direct magnetic flux caused by the current flowing through it.
  • the alternating current magnetic flux caused by the current in the conductive wire is detected by using a separate coil, and by applying a current corresponding to the detected direct current magnetic flux and the alternating magnetic flux, the electromagnetic field due to the current flowing in the conductive wire is canceled out.
  • the current flowing through the wire is measured by detecting the current.
  • the conventional technologies for measuring the current by the flux gate method include the Utility Model Registration No. 20-0283971, the Publication No. 10-2010-0001504, the Publication No. 10-2004-0001535, and the like. .
  • the distortion generated in the two cores by the influence of the electromagnetic field due to the measured current of the conductor in the state in which the two cores are magnetized in opposite directions by applying a current oscillated by a square wave or a sine wave DC component is detected by detecting the voltage signal, and AC component is detected by a separate core or a separate circuit configuration.
  • the magnetic flux was applied with a compensation current corresponding to the detected component to converge the compensation current so as to cancel the magnetic flux caused by the measured current, and the measured compensation current was measured to measure the current to be measured.
  • the flux gate type current measuring device has a configuration for generating an oscillation signal of a sine wave or a square wave separately from the coil wound on the core, and the oscillation signal of the configuration is wound coil of both cores. Simultaneous application.
  • the time constant varies according to the magnetic characteristics of the core, and as a result, an oscillation signal of a fixed frequency that does not reflect the magnetic characteristics of the core is applied, resulting in inaccurate magnetization of the core, thereby degrading the accuracy of current measurement. It became.
  • the oscillation signal should be generated according to the magnetic characteristics of the core.
  • the error rate of the core varies greatly in manufacturing the current meter, it is very difficult to fit the circuit element generating the oscillation signal to the core. It is also very cumbersome to fit every time, resulting in problems such as reduced productivity and poor performance.
  • the above-described conventional techniques connect both cores in series (parallel from the connection point for connecting the oscillation signal) in order to show opposite polarity, and then apply the oscillation signal to the series connection points of both coils to connect both cores. Since the magnetization was performed in opposite directions, even if a slight magnetization error occurred in both cores, there was a problem in that the measurement performance was largely varied.
  • both cores to be magnetized by the oscillation signal are magnetized by the measured current flowing through the conducting wire in the above-described conventional techniques, when the measured current is large, the core saturates at the initial stage of measurement and oscillates at a high frequency which is much larger than the frequency of the oscillation signal. Also, there has been a problem that it is impossible to detect a DC component using a flux gate method.
  • the switchgear is a mechanism for opening or closing an electric circuit, which can open and close the load current, and the breaker is used for the purpose of momentarily blocking the leakage current in case of an accident, while the load breaker simplifies the breaker.
  • the circuit breaker has the ability to open and close the load current or the current of about 5 to 10 times as much as it cuts the breaking capacity sufficiently to open / close the load current.
  • the conventional earth leakage breaker installed and operated on the electric line as shown in Figure 2, the knob knob 11 to turn on or off the application of the current from the earth leakage breaker to the load side artificially or in case of an accident, when the leakage current inflow
  • a trip coil 12 for turning off the knob knob 11 an image current transformer (not shown) for detecting the amount of leakage current, a bimetal 13 operated at an overheat temperature, and an electronic circuit board 14 and a power supply or load side.
  • Terminal 15 to be connected is installed on the body 10, which is a lower case is configured to automatically block the flow of current for leakage current or overheating temperature of more than a set value.
  • such a conventional circuit breaker is equipped with a control circuit of the trip coil 12, which is operated to cut off the power supply line when a short circuit occurs, is mounted on the electronic circuit board 14, the control circuit is composed of a plurality of parts
  • the trip coil 12, the electronic circuit board 14, and the image current transformer which operate the knob knob 11 on the body 10 cannot be mounted on a relatively small electronic circuit board.
  • an earth leakage breaker having an improved component arrangement structure is installed and used so that the trip coil 12 and the image current transformer may be mounted together on the electronic circuit board 14.
  • the control circuit block (not shown) for controlling the trip coil 12 and the image current transformer is composed of a plurality of components constituting the control circuit on the electronic circuit board 14. It could not be installed together with the trip coil 12 and the image transformer.
  • the control circuit blocks up to now could not be structurally mounted on the electronic circuit board 14 including the trip coil 12 and the image current transformer in the form of a dip (DIP: Dual in-line package). While the trip coil 12 and the control circuit block are mounted on the circuit board 14, the image transformer is separately installed on the body 10, or the image transformer and the control circuit block are mounted on the electronic circuit board 14.
  • Trip coil 12 has to be installed separately on the body 10, as a result, the space utilization of the body 10 has been solved to some extent, but not only the assembly labor and assembly time of the components are reduced, but also the electronic circuit board (14, including the control circuit block) is separated into two, structurally difficult to remove the circuit noise due to the dip form, there was a problem that the product failure rate will be high.
  • An object of the present invention is to apply a current detecting device having a multilayer PCB core structure to an earth leakage breaker, so as to provide a function of automatically blocking a current exceeding a set value from a power supply line to a load side.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic circuit board including a PCB core circuit block and a trip coil to an earth leakage breaker so as to significantly reduce the space occupied by the components of the conventional electronic circuit board.
  • Another object of the present invention is to replace the coil of the conventional current detection device to make the electrical characteristics constant (uniform), to enable mass production, thereby reducing the manufacturing cost, and the affinity for making the finished product To increase it.
  • Another object of the present invention to provide a current detection device having a multilayer PCB core structure to have a flux gate type multilayer PCB core structure to provide a current detection device for detecting a direct current and alternating current to the earth leakage breaker. .
  • the earth leakage circuit breaker according to the embodiment of the present invention, a through-hole hole through which the wire passes and the coil pattern is formed around the through-hole, the current circuit applied to the coil pattern of the PCB circuit structure circuit block And a trip coil configured to measure a current flowing through the wire, and a trip coil operable to block the application of current to the load by the wire when the leakage current flows through the wire.
  • the top outer coil pattern forming layer includes a bottom outer coil pattern forming layer and at least one inner core part disposed between the top outer coil pattern forming layer and the bottom outer coil pattern forming layer.
  • An earth leakage breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to the present invention is applied,
  • a current detecting element having a multilayer PCB core structure By applying a current detecting element having a multilayer PCB core structure to an earth leakage breaker, it provides a function of automatically blocking a current exceeding a set value from a power supply line to a load side.
  • the space occupied by the components of the conventional electronic circuit board can be significantly reduced, thereby reducing the weight and height of the circuit breaker Can be greatly reduced.
  • the circuit breaker is provided with an electronic circuit board including a PCB core circuit block and a trip coil, thereby greatly reducing the space occupied by the components of the conventional electronic circuit board. At the same time, the weight and height of the circuit breaker will be greatly reduced.
  • a current gate detection circuit provides a current detection device capable of detecting direct current and alternating current in an earth leakage circuit breaker by having a multilayer gate core structure of a flux gate method. Flux gated devices can be replaced, and printing techniques enable mass production without uniform quality and mechanical error.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional current detection device.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional earth leakage breaker.
  • FIG. 3 is an exemplary view schematically showing a circuit of a conventional earth leakage circuit breaker
  • FIG. 4 is an exemplary view schematically showing a circuit of an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detection device having a multilayer PCB core structure according to the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an electronic circuit board including a PCB core structure circuit block and a trip coil of an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detection device having a multilayer PCB core structure according to the present invention is applied
  • FIG. 6 is a circuit breaker of FIG. Is a perspective view before assembly.
  • FIG. 7 is a perspective view showing that each layer of a PCB core structure circuit block of an earth leakage breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to the first embodiment of the present invention is applied is stacked. It is an exemplary view laminated.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating that each layer of a PCB core structure circuit block of an earth leakage breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to a second embodiment of the present invention is applied is stacked. It is an exemplary view laminated.
  • 11 to 12 are plan views after each layer of the PCB core circuit block according to the second embodiment of the present invention is stacked.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating that a PCB core structure circuit block configured in an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to a second exemplary embodiment of the present invention is applied. It is a perspective view which shows triangular shape.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating one region of a PCB core structure circuit block configured in an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is an exemplary view schematically showing a circuit of a conventional earth leakage circuit breaker
  • FIG. 4 is an exemplary view schematically showing a circuit of an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detection device having a multilayer PCB core structure according to the present invention is applied.
  • the components of the trip coil 10 and the control circuit for controlling the operation of the trip coil are complicatedly configured, but various components for detecting the amount of the leakage current are complicated.
  • the trip coil and the control circuit unit may be formed on the circuit board as shown in FIG. 4.
  • control circuit unit 3300 for operating the trip coil by detecting the current leakage current in the PCB circuit structure 3000 and the electronic circuit board 3500 including the trip coil 7 of the present invention. Since the operation principle of the control circuit unit is a general technology, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an electronic circuit board including a PCB core structure circuit block and a trip coil of an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detection device having a multilayer PCB core structure according to the present invention is applied
  • FIG. 6 is a circuit breaker of FIG. Is a perspective view before assembly.
  • the electronic circuit board 3500 of the present invention constitutes a PCB core structure circuit block 3000 that detects a short circuit current on either side.
  • the PCB core structure is shown.
  • a through hole 80 is formed in the center of the circuit block so that the wires 70 to detect the leakage current can pass therethrough.
  • a coil pattern is formed along the circumference of the through hole 80, and the wires 70 to detect the leakage current pass through the through hole 80 to detect the leak current generated in the wire 70.
  • the control circuit unit 3300 measures a current flowing through the wire 70 by detecting a distortion caused by the current flowing through the wire 70 as a voltage signal when applying a current to the coil pattern formed around the through hole 80. When the measured current exceeds the reference value, it may be determined that the leakage current flows through the wire 70.
  • the trip coil 7 is formed on one side of the PCB core structure circuit block to operate the knob knob 3 configured in the circuit breaker in the OFF state under the control of the control circuit part in case of leakage current.
  • the current is applied to the trip coil 7 by the control circuit unit 3300 to operate the trip coil 7, and the knob knob is operated by the trip coil 7. (3) is operated in the off state.
  • the earth leakage breaker installed and operated on an electric line (not shown in the drawing) is centered on the knob knob 3 which blocks the application of current from the earth leakage breaker to the load by the wire 70 at random or when a short circuit occurs.
  • Bimetals 4 which are operated at an overheating temperature are installed on both sides thereof, and the bimetals 4 are connected to the corresponding terminals 5 on one side of the body 1 to which an electric line is connected through a wire (not shown). In this case, the wire is wired through the through hole formed in the electronic circuit board 3500 to detect the amount of the leakage current.
  • control circuit unit is mounted on an electronic circuit board in the form of a chip on board (COB) in a wafer state.
  • COB chip on board
  • the controller of the trip coil is a chip-on-board in a wafer state rather than a dip (DIP) type, which is directly surface-mounted by wire bonding, and the control circuit part is configured on the electronic circuit board to structurally reduce noise.
  • DIP dip
  • control circuit unit is integrally formed together with the trip coil on one electronic circuit board, it is possible not only to save the wires to be wired but also to reduce the assembly labor and assembly time of the component parts.
  • the PCB core structure circuit block 3000 for detecting the leakage current has a multilayer PCB core structure, so that the size of the component can be drastically reduced. Because it is manufactured, it provides an advantage that can eliminate the failure rate accordingly.
  • FIG. 7 is a perspective view showing that each layer of a PCB core structure circuit block of an earth leakage breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to the first embodiment of the present invention is applied is stacked. It is an exemplary view laminated.
  • a PCB core structure circuit block having a multilayer PCB core structure includes an upper coil pattern forming layer 100 from above; Through layer 200; A central core layer 300 formed on the same horizontal line as the through layer; And a lower coil pattern forming layer 400.
  • the upper coil pattern forming layer 100 is formed of a nonmagnetic material, and a plurality of coil patterns 120 connected through the via holes 110 are alternately formed from the upper side to the lower side and the lower side to the upper side.
  • the through layer 200 is positioned below the upper coil pattern forming layer, and the two are formed horizontally on both sides with the central core layer interposed therebetween.
  • the central core layer 300 is disposed on the same plane as the through layer 200 between the through layers 200.
  • the central core layer 300 may be made of a ferrite material, or may be made of an alloy material made by combining materials such as iron, molybdenum, nickel, silicon, and aluminum.
  • the lower coil pattern forming layer 400 is positioned below the through layer and the central core layer, and is formed of a nonmagnetic material.
  • a plurality of coil patterns 420 connected to the plurality of via holes 410 are alternately formed from the upper side to the lower side and the lower side to the upper side.
  • the coil pattern of the upper coil pattern forming layer 100 is connected to the via hole formed in the through layer 200 and the via hole formed in the lower coil pattern forming layer 400 on the lower side, and the coil pattern formed on the lower part of the coil pattern is three-dimensional. It will provide a coil shape.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating that each layer of a PCB core structure circuit block of an earth leakage breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to a second embodiment of the present invention is applied is stacked. It is an exemplary view laminated.
  • 11 to 12 are plan views after each layer of the PCB core circuit block according to the second embodiment of the present invention is stacked.
  • the PCB core structure circuit block according to the second embodiment includes a top outer coil pattern forming layer 500, an upper coil pattern forming layer 100, and a through layer 200. And an inner core part 1000 including a central core layer 300, a lower coil pattern forming layer 400, and a lowermost outer coil pattern forming layer 600.
  • At least one inner core part 1000 is disposed between the uppermost outer coil pattern forming layer 500 and the lowermost outer coil pattern forming layer 600.
  • 9 and 10 illustrate an embodiment in which three inner core parts 1000 are stacked, the number of inner core parts 1000 may vary according to embodiments.
  • the uppermost outer coil pattern forming layer 500 is formed of a nonmagnetic material, and a plurality of outer coil patterns 520 are alternately connected from the upper side to the lower side and the lower side to the upper side through the outer via hole 510.
  • the lowermost outer coil pattern forming layer 600 is similarly formed of a nonmagnetic material, and is disposed below the at least one inner core part 100.
  • the outermost outer coil pattern forming layer 600 is formed with a plurality of outer coil patterns 620 connected through the outer via hole 610 from the upper side to the lower side and the lower side to the upper side.
  • the inner core part 1000 includes an upper coil pattern forming layer 100, a through layer 200, a central core layer 300, and a lower coil pattern forming layer 400.
  • the difference from the embodiment further includes an outer via hole 510 formed in the uppermost outer coil pattern forming layer 500 and an outer via hole corresponding to the outer via hole 610 formed in the lowermost outer coil pattern forming layer 600. to be.
  • the upper coil pattern forming layer 100 is formed with a plurality of coil patterns 120 are connected through the via hole 110 alternately from the upper side to the lower side, the lower side to the upper side, the upper outer coil pattern forming layer 500
  • a plurality of outer via holes 130 are formed at positions corresponding to the outer via holes 510 formed at the upper side.
  • the through layer 200 is disposed below the upper coil pattern forming layer 100 so as to have a central core layer 300 therebetween, and is formed horizontally on both sides thereof.
  • the via hole 110 and the outer via hole 130 are formed in a horizontal direction.
  • a plurality of via holes 210 and outer via holes 220 are formed at positions corresponding to the plurality of via holes.
  • the lower coil pattern forming layer 400 is positioned below the through layer 200 and the central core layer 300, and is formed of a nonmagnetic material, and has a plurality of via holes alternately from top to bottom and bottom to top.
  • a plurality of coil patterns 420 are formed to be connected through 410, and a plurality of outer via holes 430 are formed at positions corresponding to the outer via holes 130.
  • the PCB core structure circuit block 3000 having a multilayer PCB core structure may include at least two internal core units 1000 to perform a DC and AC detection function of a flux gate method.
  • the PCB core structure circuit block 3000 according to the second embodiment of the present invention may be formed through the outer via holes of the uppermost outer coil pattern forming layer 500, the inner core part 1000, and the lowermost outer coil pattern forming layer 600.
  • the first coil pattern connected to each other and the second coil pattern of each of the inner core parts 1000 connected through the via hole of the inner core part 1000 are provided.
  • the coil connected through the outer via hole 430 of the bottom side) and the outer via hole of the lowermost outer coil pattern forming layer 600 forms a first coil pattern.
  • the control circuit unit 3300 may measure a current flowing through the wire 70 by detecting a distortion that appears when an alternating current is applied to the first coil pattern and the second coil pattern, respectively, as a voltage signal. Alternating currents in opposite directions, that is, in opposite phases, may be applied to the first coil pattern and the second coil pattern. In addition, when a plurality of inner core parts 1000 are disposed, alternating currents in opposite directions, that is, in opposite phases, may be applied to each of the second coil patterns formed in the respective inner core parts 1000. have.
  • the PCB structure circuit block 3000 having the laminated structure of the present invention is any one of a circular, triangular, square, polygonal shape having a through hole through which an electric wire can pass It is characterized by having a shape.
  • the wire in order to perform the current detection operation may have a circular, triangular, square, polygonal shape in which a through hole through which the wire can pass.
  • the polygonal shape may be any shape, for example, if a through hole is formed in the center such as a lozenge, a hexagon, or an octagon, and may have any shape that allows the wire to pass through, and thus belongs to the scope of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating that a PCB core structure circuit block configured in an earth leakage circuit breaker to which an AC and DC leakage current detecting device having a multilayer PCB core structure according to a second exemplary embodiment of the present invention is applied. It is a perspective view which shows triangular shape.
  • Figures 7 to 11 is a view showing a cut portion of any one of Figure 13, the through hole is formed in the center portion to detect the current of the wire, as shown in Figure 13, Square shape, as shown in Figure 14, will have a triangular shape with a through hole formed.
  • the coil is wound using a winding machine, so the characteristics are inevitably changed due to gap imbalance and cross generation.
  • the pattern is formed while maintaining a constant interval, so that the overall shape of the pattern has a coil wound shape, it is possible to provide uniform characteristics during mass production.
  • the interval between coils may not be constant, and coils may be stuck together, and it may be difficult to maintain a constant interval even in a shape other than a circular shape.
  • the circle is not suitable.
  • the size can be miniaturized while providing uniform quality, and the synergistic effect of providing various types of detection elements can be obtained.
  • FIG. 15 a perspective view in which a region is cut in the rectangular detection device is illustrated, and a perspective view in which the cut perspective is again disassembled is illustrated in detail through FIGS. 7 to 12.
  • the AC-CT function and the DC-CT function are performed.
  • the combined measurement can provide an effect.
  • the current detecting element having a multilayer PCB core structure to the earth leakage breaker, it is possible to provide a function to automatically cut off when a current exceeding a set value from the power supply line to the load side.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

본 발명은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 누전차단기에 적용함으로써, 전원공급선로로부터 부하측으로 설정치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단하는 기능을 제공하게 되며, 특히 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하는 전자회로기판을 제공하여 종래의 전자회로기판에 구성되는 부품에 의해 차지하는 공간을 대폭적으로 축소할 수 있고, 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 관한 것이다.

Description

다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기
본 발명은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 누전차단기에 적용함으로써, 전원공급선로로부터 부하측으로 설정치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단하는 기능을 제공하게 되며, 특히 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하는 전자회로기판을 제공하여 종래의 전자회로기판에 구성되는 부품에 의해 차지하는 공간을 대폭적으로 축소할 수 있고, 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 관한 것이다.
종래의 전류 검출소자의 구성을 도 1을 참조하여 설명하자면, 입력되는 전원에 따라 동작하는 부하(20)와, 전력 공급원(PS)으로부터 발생되는 전원을 입력받고 입력되는 제어신호에 따라 상기 부하(20)측에 전원을 공급하는 전압출력제어부(10)와, 상기 부하(20)를 경유하는 전류를 상기 전력 공급원(PS)으로 전달하는 전압전달용 동선(PP)에 감겨있는 코일(CL)과, 상기 동선(PP)을 통해 전류가 흐를 경우 전자기 유도에 따라 상기 코일(CL)에 유도되어 상기 코일(CL)에 흐르는 전류를 검출하는 유도전류량 검출부(40A), 및 상기 유도전류량 검출부(40A)에서 출력되는 유도전류량을 전압량으로 변화하여 상기 전압출력 제어부(10)에 제공하는 전압량송출부(40B)로 구성되어 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 근래의 전류 검출 방식은 전술한 전압 검출에 따른 전류 검출 방식에서 발생되는 문제점을 해소하는 효과가 있으나, 특정 용량의 코일을 회로에 감아야 하므로 제조 공정이 복잡하고, 코일의 간격, 방향에 따른 전기적 특성이 일정하지 않은 문제점을 가지고 있어 전류 검출소자의 검출 정확성을 떨어뜨리는 문제점이 발생하였다.
한편, 도선에 흐르는 전류를 측정하는 방법으로는, 전류 계측기를 그 도선에 전기적으로 직접 연결하여 측정하는 직접 측정방법과 그 도선의 전류에 의해 주변에 발생하는 전자기장을 전류 계측기로 검출하여 도선의 전류를 측정하는 간접측정방법이 있다.
여기서, 직접측정 방법은 계측기를 연결하기에 번거롭고 어려우며 회로적으로 분리할 수도 없는 등의 제약조건이 뒤따라, 최근에는 이러한 직접측정방법의 제약조건을 탈피하기 위한 간접측정방법이 대두되고 있다.
간접측정방법은 대표적인 예로서, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용하는 방법이 있다.
이러한 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용한 전류 측정방법에 따르면 두개의 코어에 교류 자화 방향이 서로 반대가 되도록 교류전류를 인가하고, 두 개의 코어에 각각 권선한 코일에 발생하는 기전력 변화를 감지하여 도선에 흐르는 전류에 의한 직류 자속(Magnetic Flux)을 검출한다.
그리고, 도선의 전류에 의한 교류 자속은 별도의 코일을 이용하여 검출하고, 이와 같이 검출한 직류 자속 및 교류 자속에 대응되는 전류를 인가하여 도선에 흐르는 전류에 의한 전자기장을 상쇄하게 구성함으로써, 인가한 전류의 검출로 도선에 흐르는 전류를 측정한다.
이와 같이, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식으로 전류를 계측하는 종래기술들로서, 등록실용신안 제20-0283971호, 공개특허 제10-2010-0001504호, 공개특허 제10-2004-0001535호 등이 있었다.
상기 종래기술들에 따르면, 구형파 또는 정현파로 발진한 전류를 인가하여 서로 반대되는 방향으로 두 개의 코어를 자화시킨 상태에서 도선의 피측정 전류로 인한 전자기장의 영향에 의해 두 개의 코어에 발생하는 왜곡을 전압 신호로 감지하여 직류 성분을 검출하고, 교류 성분은 별도의 코어 또는 별도의 회로구성으로 검출한다.
그리고, 검출한 성분에 상응하는 보상전류로 자속을 가하여 피측정 전류에 의한 자속을 상쇄하도록 보상 전류를 수렴시키고, 그 수렴한 보상 전류를 측정하여 피측정 전류를 계측하였다.
하지만, 상기한 종래기술들에 따른 플럭스 게이트 방식의 전류 계측기는, 사인파 또는 구형파의 발진신호를 생성하는 구성을 코어에 권선한 코일과는 별도로 마련하여 그 구성에 의한 발진신호를 양 코어의 권선 코일에 동시 인가하였다.
이에 따라, 코어의 자성 특성에 따라 시정수가 달라지게 되고, 결국 코어의 자성 특성을 반영하지 아니한 고정된 주파수의 발진신호를 인가함에 따라 코어를 불완전하게 자화시켜 전류 계측의 정확도를 저하시키는 요인으로 나타나게 되었다.
이러한 요인을 제거하기 위해서는, 코어의 자성 특성에 맞는 발진신호를 생성하여야 하지만, 전류 계측기의 제작상 코어의 오차율 편차가 심하므로 발진신호를 생성하는 회로요소를 코어에 맞추기란 매우 어렵고, 생산하는 계측기마다 일일이 맞추는 것도 매우 번거로워서 생산성의 저하 및 성능 저하라는 문제점을 갖게 되었다.
더욱이, 상기한 종래기술들은 양측 코어를 반대 극성이 나타나도록 코일을 직렬(발진신호의 입력을 위해 연결하는 접속점에서 보면 병렬)로 연결한 후에 발진신호를 양 코일의 직렬 접속점에 인가하여 양측 코어를 서로 반대 방향으로 자화시키고 있어서, 양측 코어에 약간의 자화 오차가 발생하더라도 계측 성능에는 큰 편차로 나타나는 문제점이 있었다.
한편, 상기한 종래기술들에서 발진신호로 자화하려는 양측 코어가 도선에 흐르는 피측정 전류에 의해서도 자화되므로, 피측정 전류가 크면 계측 초기에 코어가 포화되어 발진신호의 주파수보다 매우 큰 고주파로 발진하므로, 플럭스 게이트 방식을 이용한 직류 성분의 검출이 불가능하게 되는 문제점도 있었다.
그리고, 일반적으로 개폐제어기기에 있어서, 개폐기는 전기회로를 개폐하거나 절환하는 기구로써 부하전류까지 개폐할 수 있으며, 차단기는 사고시의 누설 전류를 순간 차단할 목적으로 사용되는 한편, 부하개폐기는 차단기를 간소화하여 차단능력을 부하전류개폐에 충분하게 저감시킨 것으로써 상시의 부하전류나 그의 5 ~ 10 배 정도의 전류까지도 개폐할 수 있는 능력을 가진 차단기이다.
즉, 전기선로상에서 설치되어 작동되는 종래의 누전차단기는 도 2에 도시된 바와 같이, 인위적으로 또는 사고시에 누전차단기로부터 부하측으로의 전류인가를 온오프시키는 손잡이노브(11), 누설 전류 유입시 상기 손잡이노브(11)를 오프시키는 트립코일(12), 누전전류량을 검출하는 영상변류기(도면부호 생략), 과열 온도시 작동되는 바이메탈(13), 그리고 전자회로기판(14) 및 전원공급원 혹은 부하측과 연결되는 터미널(15) 등이 하부케이스인 몸체(10)상에 설치되어 설정치 이상의 누설전류나 과열 온도에 대해 전류의 흐름을 자동으로 차단할 수 있도록 이루어져 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 누전차단기는 누전발생시 전원공급선로를 차단시키도록 작동되는 트립코일(12)의 제어회로가 전자회로기판(14)에 장착되어지는데, 상기 제어회로는 다수의 부품으로 구성되는 관계로, 몸체(10)상의 손잡이노브(11)를 작동시키는 트립코일(12)과 전자회로기판(14) 및 영상변류기가 비교적 소형인 하나의 전자회로기판상에 장착되지 못하고 분리설치된다.
따라서, 구성부품의 조립작업시에 상기 손잡이노브(11) 및 바이메탈(13)을 중심으로 제한된 몸체(10)의 공간상에서 해당 부품들을 설치 조립하기가 대단히 번거롭고 어려울 뿐만 아니라, 복잡한 조립공정과 함께 작업시간이 늘어나면서 구조적으로도 불량품의 발생률이 높다는 문제점이 있었다.
이를 해소하기 위해, 종래의 다른 실시예에서는 트립코일(12)과 영상변류기를 전자회로기판(14)에 함께 장착시킬 수 있도록 부품배치구조를 개선한 누전차단기가 개발사용되어 몸체(10)의 공간활용이 개선되기는 하였으나, 이 또한 제어회로를 구성하는 부품이 다수개로 이루어져 상기 트립코일(12)과 영상변류기를 제어할 수 있는 제어회로블럭(도면도시 생략)을 상기 전자회로기판(14)상에 트립코일(12) 및 영상변류기와 함께 설치 구성할 수가 없었다.
즉, 지금까지의 제어회로블럭은 딥(DIP : Dual in-line package) 형태로써 구조적으로 트립코일(12) 및 영상변류기를 포함하여 전자회로기판(14)에 장착될 수가 없었으며, 따라서 상기 전자회로기판(14)에 트립코일(12)과 제어회로블럭을 장착시키면서 영상변류기는 몸체(10)상에 별도로 설치 구성하거나, 또는 상기 전자회로기판(14)에 영상변류기와 제어회로블럭을 장착시키면서 트립코일(12)은 몸체(10)상에 별도로 설치구성시킬 수밖에 없어, 결과적으로 몸체(10)의 공간활용은 어느 정도 해결되었으나 구성부품의 조립공수 및 조립시간이 줄어들지 않았을 뿐만 아니라, 전자회로기판(14, 제어회로블럭 포함)이 2개로 분리구성되면서 구조적으로도 딥 형태에 의한 회로잡음이 제거되기 어려워 제품 불량률이 높아질 수밖에 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 누전차단기에 적용함으로써, 전원공급선로로부터 부하측으로 설정치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단하는 기능을 제공하도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하는 전자회로기판을 누전차단기에 제공하여 종래의 전자회로기판에 구성되는 부품에 의해 차지하는 공간을 대폭적으로 축소할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 누전차단기에 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기는, 전선이 통과하는 통공홀이 형성되고 상기 통공홀의 둘레에 코일 패턴이 형성되는 피시비코어구조형회로블럭, 상기 피시비코어구조형회로블럭의 코일 패턴에 전류를 인가하여 상기 전선에 흐르는 전류를 측정하는 제어회로부, 상기 전선에 누설 전류가 흐르면 상기 제어회로부에 의해서 상기 전선에 의한 부하로의 전류 인가를 차단하도록 작동하는 트립 코일을 포함하고, 상기 피시비코어구조형회로블럭은 최상부외측용코일패턴형성층, 최하부외측용코일패턴형성층 및 상기 최상부외측용코일패턴형성층과 상기 최하부외측용코일패턴형성층 사이에 배치되는 적어도 하나의 내부코어부를 포함한다.
본 발명에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기는,
다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 누전차단기에 적용함으로써, 전원공급선로로부터 부하측으로 설정치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단하는 기능을 제공하게 된다.
또한, 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하는 전자회로기판을 누전차단기에 제공하여 종래의 전자회로기판에 구성되는 부품에 의해 차지하는 공간을 대폭적으로 축소할 수 있도록 함으로써, 누전차단기의 무게와 높이를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 된다.
즉, 종래에는 구성부품의 조립작업시에 손잡이 노브 및 바이메탈을 중심으로 제한된 몸체의 공간상에서 해당 부품들을 설치 조립하기가 대단히 번거롭고 어려울 뿐만 아니라, 복잡한 조립공정과 함께 작업시간이 늘어나면서 구조적으로도 불량품의 발생율이 높다는 문제점이 있었으나, 상기한 바와 같이, 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하는 전자회로기판을 누전차단기에 제공하여 종래의 전자회로기판에 구성되는 부품에 의해 차지하는 공간을 대폭적으로 축소할 수 있으며, 동시에 누전차단기의 무게와 높이를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 장점을 제공하게 되는 것이다.
또한, 종래의 전류 검출소자의 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있게 된다.
또한, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 누전차단기에 제공하게 되어 종래의 코일 방식의 플럭스 게이트 방식의 소자를 대체할 수 있으며, 인쇄 기법을 이용하여 균일한 품질과 기계적 에러 없이 대량 생산을 가능하게 한다.
도 1은 종래의 전류 검출소자의 구성도이다.
도 2는 종래의 누전차단기 구성도이다.
도 3은 종래의 누전차단기의 회로를 개략적으로 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 회로를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하여 구성되는 전자회로기판을 나타낸 사시도이며, 도 6은 누전차단기에 조립되기 전 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 8은 적층된 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 10은 적층된 예시도이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 14는 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭의 어느 한 영역을 절단한 도면 예시도이다.
이하, 본 발명에 의한 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류(AC) 및 직류(DC) 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 종래의 누전차단기의 회로를 개략적으로 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 회로를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 트립코일(10)과 트립코일의 작동을 제어하는 제어회로부를 기본으로, 누전전류량을 검출하기 위한 각종 부품들이 복잡하게 구성되어 있었지만, 본 발명의 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출소자를 도입하게 되면 도 4에 도시한 바와 같이, 트립코일과 제어회로부를 회로기판에 구성하면 되는 것이다.
따라서, 각종 부품들이 차지하는 공간이 대폭적으로 줄어들 것이며, 각종 부품들을 구성하기 위한 조립 작업 시간이 제거되어 제조 시간을 대폭적으로 감축시킬 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명의 피시비코어구조형회로블럭(3000)과, 트립코일(7)을 포함하여 구성되는 전자회로기판(3500)에 상기한 누전 전류를 검출하여 트립코일을 작동시키기 위한 제어회로부(3300)를 구성하게 되는데, 상기 제어회로부의 동작 원리는 일반적인 기술이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
도 5는 본 발명의 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭과 트립코일을 포함하여 구성되는 전자회로기판을 나타낸 사시도이며, 도 6은 누전차단기에 조립되기 전 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자회로기판(3500)은 어느 일측에 누전 전류를 검출하는 피시비코어구조형회로블럭(3000)을 구성하게 되는데, 도면에 도시한 바와 같이, 상기 피시비코어구조형회로블럭의 중앙부위에는 누선 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들이 관통할 수 있도록 통공홀(80)이 형성된다. 통공홀(80)의 둘레를 따라 코일 패턴이 형성되고, 누설 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들이 통공홀(80)을 관통하게 되어 전선(70)에서 발생되는 누설 전류를 검출할 수 있다.
제어회로부(3300)는 통공홀(80)의 둘레에 형성된 코일 패턴에 전류를 인가할 때 전선(70)에 흐르는 전류로 인해서 나타나는 왜곡을 전압 신호로 감지하여 전선(70)에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류가 기준값을 초과하면 전선(70)에 누설 전류가 흐르는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 트립코일(7)을 상기 피시비코어구조형회로블럭의 일측에 형성시켜 누설 전류시 제어회로부의 제어에 따라 차단기에 구성된 손잡이노브(3)를 오프 상태로 작동시키게 된다. 전선(70)에 누설 전류가 발생한 것이 감지되면 제어회로부(3300)에 의해서 트립코일(7)에 전류가 인가되어 트립코일(7)이 작동하게 되고, 트립코일(7)의 작동에 의해서 손잡이노브(3)가 오프 상태로 작동된다.
즉, 전기선로 (도면도시 생략)상에 설치되어 작동되는 누전차단기는 임의적으로 또는 누전발생시에 누전차단기로부터 상기 전선(70)에 의한 부하로의 전류인가를 차단시키는 손잡이노브(3)를 중심으로 그 양쪽에 과열 온도시 작동되는 바이메탈(4)이 설치되고, 상기 바이메탈(4)은 전선(도면도시 생략)을 매개로 전기선로가 연결되는 몸체(1) 일측의 해당 터미널(5)과 연결되며, 이때 상기 전선은 상기 전자회로기판(3500)에 형성된 통공을 관통하여 배선되어 누전전류량을 검출하게 된다.
또한, 상기 제어회로부는 웨이퍼상태의 칩온보드(COB : Chip on board)형태로써 전자회로기판상에 장착된다.
즉, 트립코일의 콘트롤러가 딥(DIP) 형태가 아닌 웨이퍼상태의 칩온보드형태로써 와이어본딩으로 직접 표면 실장되고 상기 제어회로부가 전자회로기판에 구성되어 노이즈를 구조적으로 줄일 수 있다.
또한, 1개의 전자회로기판상에 트립코일과 함께 제어회로부가 일체 구조로 구성됨으로써 배선되는 전선의 절약은 물론 구성부품의 조립공수 및 조립시간을 줄일 수 있다.
상기와 같이, 누전 전류를 검출하는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 다층 피시비 코어 구조를 가지고 있어 협소한 공간만이 필요하게 되므로 부품의 크기를 대폭적으로 축소시킬 수가 있게 되며, 대량 생산 공정을 통해 제조되기 때문에 이에 따른 불량률을 제거할 수 있는 장점을 제공한다.
상기한 피시비코어구조형회로블럭에 대한 구성 및 동작을 도 7 내지 도 15를 참조하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 8은 적층된 예시도이다.
도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭은, 상측부터, 상부코일패턴형성층(100)과; 통공층(200)과; 통공층과 동일 수평선상에 구성되는 중앙코어층(300)과; 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성하게 된다.
상기 상부코일패턴형성층(100)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되게 된다.
그리고, 상기 상부코일패턴형성층의 하측에 통공층(200)을 위치시키되, 두 개를 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성하게 된다.
이때, 상기 비아홀(110)의 위치와 수직으로 보았을 때, 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되게 된다.
이때, 상기 통공층(200) 사이에는 통공층(200)과 동일 평면 상에 중앙코어층(300)이 배치된다. 중앙코어층(300)은 페라이트 재질로 이루어지거나,철, 몰리브덴, 니켈, 규소, 알루미늄과 같은 소재를 조합하여 만들어진 합금 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 하부코일패턴형성층(400)을 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치시키며, 비자성체로 형성시키게 된다.
그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 상부코일패턴형성층(100)의 코일 패턴은 통공층(200)에 형성된 비아홀과 하측의 하부코일패턴형성층(400)에 형성된 비아홀과 연결되어 하부에 형성된 코일 패턴과 3차원적 코일 형상을 제공하게 되는 것이다.
상기한 제 1실시예의 경우에는 AC 검출시 사용되며, 이는 원가 절감(경제성) 효과도 부수적으로 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기의 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 10은 적층된 예시도이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.
도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭은, 최상부외측용코일패턴형성층(500)과, 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와, 최하부외측용코일패턴형성층(600)을 포함한다.
상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)과 최하부외측용코일패턴형성층(600)의 사이에는 적어도 하나의 내부코어부(1000)가 배치된다. 도 9 및 도 10에는 3개의 내부코어부(1000)가 적층된 실시예가 도시되어 있으나, 내부코어부(1000)의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성된다.
또한, 상기 최하부외측용코일패턴형성층(600)도 마찬가지로 비자성체로 형성되며, 상기 적어도 하나의 내부코어부(100)의 하측에 배치된다. 상기 최하부외측용코일패턴형성층(600)에는 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성된다.
내부코어부(1000)는 제 1실시예와 마찬가지로 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는데, 제 1실시예와의 차이점은 상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)에 형성된 외측비아홀(510) 및 최하부외측용코일패턴형성층(600)에 형성된 외측비아홀(610)과 대응되는 외측비아홀을 더 포함한다는 점이다.
구체적으로, 상기 상부코일패턴형성층(100)은 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)에 형성된 외측비아홀(510)과 대응되는 위치에 외측비아홀(130)이 다수 형성된다.
또한, 상기 통공층(200)은 상부코일패턴형성층(100)의 하측에 위치하여 중앙코어층(300)을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)과 각각 대응되는 위치에 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성된다.
또한, 상기 하부코일패턴형성층(400)은 상기 통공층(200)과 중앙코어층(300)의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)과 대응되는 위치에 외측비아홀(430)이 다수 형성된다.
이때, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류 검출 기능을 수행하기 위하여 적어도 두 개의 내부코어부(1000)를 포함할 수 있다.
결국 본 발명의 제2 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 최상부외측용코일패턴형성층(500), 내부코어부(1000), 최하부외측용코일패턴형성층(600)의 외측비아홀을 통해서 연결되는 제1 코일 패턴과, 내부코어부(1000)의 비아홀을 통해서 연결되는 내부코어부(1000) 각각의 제2 코일 패턴을 갖게 된다.
즉, 최상부외측용코일패턴형성층(500)의 외측비아홀(510), 상부코일패턴형성층(100)의 외측비아홀(130), 통공층(200)의 외측비아홀(220), 하부코일패턴형성층(400)의 외측비아홀(430), 최하부외측용코일패턴형성층(600)의 외측비아홀을 통해서 연결되는 코일이 제1 코일 패턴을 형성한다.
또한 각각의 내부코어부(1000)의 상부코일패턴형성층(100)의 비아홀(110), 통공층(200)의 비아홀(210), 하부코일패턴형성층(400)의 (410)을 통해서 연결되는 코일이 제2 코일 패턴을 형성한다.
제어회로부(3300)는 이와 같은 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴에 각각 교류 전류를 인가할 때 나타나는 왜곡을 전압 신호로 감지하여 전선(70)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴에는 서로 반대 방향의, 다시 말해서 위상이 서로 반대인 교류 전류가 인가될 수 있다. 또한 복수의 내부코어부(1000)가 배치될 경우, 각각의 내부코어부(1000)에 형성되는 각각의 제2 코일 패턴에는 서로 반대 방향의, 다시 말해서 위상이 서로 반대인 교류 전류가 인가될 수 있다.
이에 따라서, 전술한 바와 같은 플럭스 게이트 방식에 의한 직류 및 교류 성분의 검출이 모두 가능하다.
한편, 부가적인 양상에 따라 상기 본 발명의 적층 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 중앙에 전선이 통과할 수 있는 통공홀이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 실시예에서는 사각형을 구성하였다.
즉, 전류 검출 동작을 수행하기 위하여 전선을 통과시키기 위한 형상을 가지고 있어야 하므로 중앙에 전선이 통과할 수 있는 통공홀이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상을 가질 수도 있다.
상기 다각형 형상은 예를 들어, 마름모꼴, 육각형, 팔각형 등 중앙에 통공홀이 형성되어 있으면 어느 형상이라도 상관없을 것이며, 전선을 통과시킬 수 있는 어느 형상을 가지고 있더라도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 가지는 교류 및 직류 누설전류 검출소자가 적용된 누전차단기에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 14는 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.
도 7 내지 도 11의 경우에는 도 13의 어느 일면의 일부를 절단한 도면을 나타낸 것으로서, 전선의 전류를 검출하기 위하여 중앙 부위에 통공홀이 형성되어 있게 되며, 도 13과 같이, 통공홀이 형성된 사각형상, 도 14와 같이, 통공홀이 형성된 삼각형상을 가지게 되는 것이다.
종래의 코일 방식의 전류 검출의 경우에는 권선기를 사용하여 코일을 감게 되므로 간격 불균형, 크로스 발생 등으로 인하여 특성이 변화할 수밖에 없었다.
그러나, 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우에는 일정한 간격을 유지하면서 패턴이 형성되게 되므로 패턴들의 전체적인 형상이 코일을 감은 형상을 가지고 있게 되므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 된다.
즉, 권선기나 수작업으로 코일을 감게 되면, 코일간의 간격이 일정하기 않을 수 있으며, 코일들이 뭉쳐있는 경우도 발생할 수 있으며, 특히 원형 이외의 형상에서도는 일정 간격을 유지하기가 힘들어지게 된다.
예를 들어, 권선기를 사용할 경우에는 원형 형태의 검출소자만 가능하지만, 타원형, 각진 모서리가 있는 사각형, 삼각형 등의 형태에서는 간격이 불균형할 수밖에 없어서 균일한 특성을 제공할 수가 없다.
또한, 산업 구조가 나날이 발전하면서 산업기계들의 구조가 다양한 형태로 변경되고 있다.
예를 들어, 태양광 인버터 내에 구성되는 전류 검출소자의 경우에는 원형이 부적합하다.
그러나, 본 발명의 경우에는 어떠한 산업 기계 구조에도 다양한 형상 적용이 가능하되, 제조 원가는 상승하지 않으면서 기존 산업 기계 구조와의 접목력이 탁월해지는 효과를 발휘한다.
즉, 사람의 개입이 없으며, 기계적 에러가 없으므로 균일한 품질을 제공하면서도 사이즈도 초소형화가 가능하며, 다양한 형태의 검출 소자를 제공할 수 있다는 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.
한편, 도 15의 경우에는 사각형 형상의 검출소자에서 어느 한 영역을 절단한 사시도이며, 절단한 사시도를 다시 분해한 사시도를 나타낸 것으로서, 도 7 내지 도 12를 통해 구체적으로 도시하였다.
지금까지 설명한 상기 제 2실시예의 경우에는 AC-CT 기능 및 DC-CT의 기능을 수행하게 된다.
즉, 복합 측정이 가능한 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 누전차단기에 적용함으로써, 전원공급선로로부터 부하측으로 설정치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 차단하는 기능을 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 전선이 통과하는 통공홀이 형성되고 상기 통공홀의 둘레에 코일 패턴이 형성되는 피시비코어구조형회로블럭;
    상기 피시비코어구조형회로블럭의 코일 패턴에 전류를 인가하여 상기 전선에 흐르는 전류를 측정하는 제어회로부;
    상기 전선에 누설 전류가 흐르면 상기 제어회로부에 의해서 상기 전선에 의한 부하로의 전류 인가를 차단하도록 작동하는 트립 코일을 포함하고,
    상기 피시비코어구조형회로블럭은
    최상부외측용코일패턴형성층;
    최하부외측용코일패턴형성층; 및
    상기 최상부외측용코일패턴형성층과 상기 최하부외측용코일패턴형성층 사이에 배치되는 적어도 하나의 내부코어부를 포함하는
    누전차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최상부외측용코일패턴형성층 및 상기 최하부외측용코일패턴형성층에 의해서 형성되는 제1 코일 패턴; 및
    상기 내부코어부에 의해서 형성되는 제2 코일 패턴을 포함하는
    누전차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 코일 패턴과 상기 제2 코일 패턴에는 서로 반대 방향의 교류 전류가 인가되는
    누전차단기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최상부외측용코일패턴형성층 및 상기 최하부외측용코일패턴형성층에는 각각 외측비아홀을 통해서 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴이 형성되는
    누전차단기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부코어부는
    비아홀을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴을 갖는 상부코일패턴형성층;
    상기 상부코일패턴형성층의 하측에 배치되며 상기 상부코일패턴형성층의 비아홀과 대응되는 다수의 비아홀을 갖는 두 개의 통공층;
    상기 두 개의 통공층 사이에 배치되며 상기 두 개의 통공층과 동일 평면에 배치되는 중앙코어층;
    상기 두 개의 통공층 및 상기 중앙코어층의 하측에 배치되며 비아홀을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴을 갖는 하부코일패턴형성층을 포함하는
    누전차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부코일패턴형성층, 상기 통공층, 상기 하부코일패턴형성층에는 상기 최상부외측용코일패턴형성층 및 상기 최하부외측용코일패턴형성층의 외측비아홀과 대응되는 다수의 외측비아홀이 형성되는
    누전차단기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어회로부는
    상기 전선에 흐르는 직류 성분의 전류 및 교류 성분의 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있는
    누전차단기.
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