JP2024504329A - トランスフォーマー - Google Patents
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Abstract
本実施例によるトランスフォーマーは、コア部と、前記コア部内に少なくとも一部が収容される第1コイル部及び第2コイル部とを含み、第2コイル部は、複数の導電線が特定の領域で互いに交差して導電線間のインダクタンス偏差を減少させることができ、第1コイル部の第1コイルはターミナルボビンを介してターミナル端子を受けることができる。【選択図】 図2a
Description
本発明はトランスフォーマーに関するものである。
電子機器の電源供給装置には、トランスフォーマーまたはラインフィルターのような多様なコイル部品が搭載される。
トランスフォーマー(Transformer、変圧器)は多様な目的で電子機器に含まれることができる。例えば、トランスフォーマーは一回路から他の回路にエネルギーを伝達するエネルギー伝達の機能を果たすために使用することができる。また、トランスフォーマーは、電圧の大きさを変える昇圧または降圧の機能を果たすために使用することもできる。また、1次側及び2次側の巻線の間に誘導性結合(カップリング)のみなされるので、何のDC経路も直接形成されない特徴を有するトランスフォーマーは直流遮断及び交流通過のための目的で、または両回路間の絶縁分離のために使用することもできる。
図1は一般的なトランスフォーマーの構成の一例を示す分解斜視図である。
図1を参照すると、一般的なスリム型トランスフォーマー10は、上部コア11及び下部コア12を含むコア部と、上部及び下部コア11、12の間に設けられた2次側コイル13及び1次側コイル14とを含む。2次側コイル13は複数枚の導電性金属プレートから構成され、1次側コイル14は導電線が巻線された形態を有することが普通である。構成によっては、上部コア11と下部コア12との間にボビン(図示せず)が配置されることもある。
図1に示すトランスフォーマーにおいては、1次側コイルと2次側コイルとが垂直方向に重畳するが、2次側コイルに導電性金属プレートの代わりに導電線を適用する場合、1次側コイルと2次側コイルとは水平方向に互いに重畳するように配置できる。
ところが、2次側コイルに導電線を適用する場合、スリム化のために平面上で並んで配置されなければならないので、コア部の中足を中心にターンを形成するにあたり、中足に一番近い内側導電線は一番短くなり、一番遠い外側導電線は一番長くなるので、インダクタンス偏差が発生することになる。このようなインダクタンス偏差は電流の偏りを引き起こし、電流の偏りはまた激しい発熱の原因になる問題点がある。
本発明が達成しようとする技術的課題は、スリムでありながらも発熱を減少させることができ、導電線から構成されたコイルの長さ差によるインダクタンス偏差による発熱を防止することができるトランスフォーマーを提供することである。
本発明が達成しようとする他の技術的課題は、更なるスリム化が可能であり、漏れインダクタンスの確保が可能なスリム型トランスフォーマーを提供することである。
本発明で達成しようとする技術的課題は以上で言及した技術的課題に限定されず、言及しなかった他の技術的課題は以下の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。
一実施例によるトランスフォーマーは、上部コア及び下部コアを含むコア部と、前記コア部内に一部が配置されたコイル部と、前記コア部と前記コイル部との間に配置されたボビン部とを含み、前記コイル部は、第1コイルと、前記第1コイルの側面に少なくとも一部が配置された第2コイルとを含み、前記ボビン部は、前記第1コイルを収容する第1収容部が形成された第1ボビンと、前記第2コイルを収容する第2収容部が形成された第2ボビンとを含み、前記第1ボビンは、前記第1収容部から前記第2ボビンの方向に延びた第1延長部を含み、前記第2収容部は前記第1延長部上に配置される。
前記第1ボビンは、第1トップ部と、前記第1トップ部の下に配置される第1ボトム部と、前記第1トップ部と前記ボトム部との間に配置され、内側面によって第1貫通ホールを定義する第1中間部とを含み、前記第1延長部は前記第1ボトム部に配置できる。
前記第2ボビンは、中央部に第2貫通ホールが配置された第2トップ部と、前記第2トップ部の下に配置される第2ボトム部と、前記第2トップ部と前記第2ボトム部との間に配置される第2中間部とを含み、前記第1ボビンは、前記第2トップ部の下面及び前記第2中間部の内側面に定義されるリセスに少なくとも一部が収容できる。
前記第1延長部は前記第2ボトム部の下面と対向することができる。
前記第2トップ部は、前記第2貫通ホールを間に挟んで前記第2ボビンの長軸方向に対向する第1ガイド及び第2ガイドを含み、前記第1ガイド及び前記第2ガイドのそれぞれは、前記第2トップ部の上面から上方に突出し、前記第2ボビンの短軸方向に延びることができる。
前記上部コアは、前記第1ガイド及び前記第2ガイドの間に配置できる。
前記第2トップ部は、前記第2ガイドを間に挟んで前記長軸方向に前記第2貫通ホールと対向する第3貫通ホールをさらに含むことができる。
前記第1トップ部は、上面に配置されたコイル引出部をさらに含み、前記コイル引出部は前記第3貫通ホールを貫通して露出できる。
前記第2トップ部は、底面で前記第2ガイドの内部に向かって形成されたブラインドホールをさらに含み、前記第1トップ部は、前記コイル引出部と前記第1貫通ホールとの間に配置され、前記上面から上方に突出して前記ブラインドホールに挿入される突出ピンをさらに含むことができる。
前記下部コアの下面から前記第1コイルまでの最短距離と前記下部コアの下面から前記第2コイルまでの最短距離とは異なっても良い。
前記下部コアの下面から前記第1コイルまでの最短距離は前記下部コアの下面から前記第2コイルまでの最短距離より小さくてもよい。
前記第2ボビンは、前記第2収容部から前記第1ボビンの方向に延びた第2延長部を含み、前記第1収容部は前記第2延長部の下に配置できる。
前記第1コイル及び前記第2コイルの間に前記第2収容部の一部が配置できる。
前記コア部は、第1外足部と、第2外足部と、前記第1外足部と前記第2外足部との間に配置される中足部とを含み、前記第1コイルと前記第2コイルとの間の最短距離は、前記第1コイルの最外郭と前記第1外足部及び前記第2外足部のうち隣接した一外足部との間の最短距離の0.1倍~0.3倍であり得る。
前記コア部は、前記第1外足部と前記中足部との間に前記ボビン部の一部を収容するように形成された第1空間と、前記第2外足部と前記中足部との間に前記ボビン部のタブーを収容するように形成された第2空間とをさらに含むことができる。
前記第1空間及び前記第2空間外部で前記第1コイルと前記第2コイルとの間の最短距離である第1距離に対する前記第1空間または前記第2空間で前記第1コイルと前記第2コイルとの間の最短距離である第2距離の比は1~1.3であり得る。
前記下部コアの下面から前記第1コイルまでの最短距離は、前記下部コアの下面から前記第2コイルまでの最短距離の0.3~0.7倍であり得る。
他の実施例によるフラットパネルディスプレイ装置は、トランスフォーマーが配置されたパワー供給ユニットを含み、前記トランスフォーマーは、上部コア及び下部コアを含むコア部と、前記コア部内に一部が配置されたコイル部と、前記コア部と前記コイル部との間に配置されたボビン部とを含み、前記コイル部は、第1コイルと、前記第1コイルの側面に少なくとも一部が配置された第2コイルとを含み、前記ボビン部は、前記第1コイルを収容する第1収容部が形成された第1ボビンと、前記第2コイルを収容する第2収容部が形成された第2ボビンとを含み、前記第1ボビンは、前記第1収容部から前記第2ボビンの方向に延びた第1延長部を含み、前記第2収容部は前記第1延長部上に配置される。
さらに他の実施例によるトランスフォーマーは、上部コア及び下部コアを含むコア部と、前記上部コアと前記下部コアとの間に少なくとも一部が配置される第1コイル部及び第2コイル部と、第1方向に前記第2コイル部の一側に結合されたターミナルボビンとを含み、前記第1コイル部は、第1コイルと、前記コア部の中足が貫通する第1貫通ホールを有し、前記第1コイルを収容する第1ボビンとを含み、前記第2コイル部は、第2コイルと、前記第1コイル部の少なくとも一部を収容する第2貫通ホールを有し、前記第2コイルを収容する第2ボビンとを含み、前記ターミナルボビンは、前記第1方向の一側に、前記第1方向と交差する第2方向に互いに離隔した複数の第1ターミナル端子と、前記第1方向に前記一側と対向する他側に形成され、前記第2コイル部の前記一側が挿入された開口とを含み、前記第1コイルの両端部は前記第1ボビンから引き出され、前記ターミナルボビンの前記複数の第1ターミナル端子のうち互いに異なる第1ターミナル端子にそれぞれ連結される。
前記第1ボビンは、第1上部プレートと、前記上部プレートから前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に離隔した下部プレートと、前記上部プレートと前記下部プレートとの間に配置された第1側壁部とを含み、前記第1上部プレートは、前記第1上部プレート上に前記両端部の引き出しを許す引出溝を含むことができる。
前記ターミナルボビンは、前記第1方向に前記他側にリセスを含み、前記リセスは、前記引出溝と前記第3方向に重畳することができる。
前記ターミナルボビンは、前記リセスローから前記複数の第1ターミナル端子のそれぞれに向かって延びる複数の第1ワイヤガイドを含み、前記引出溝を通して引き出された前記第1コイルの両端部は、前記複数の第1ワイヤガイドのうち互いに異なる第1ワイヤガイドに沿って該当第1ターミナル端子に延びることができる。
前記第2ボビンは、第2上部プレートと、前記第2上部プレートから前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に離隔した第2下部プレートと、前記第2上部プレートと前記第2下部プレートとの間に配置された第2側壁部とを含むことができる。
前記第2貫通ホールから前記第2ボビンの第1方向に一側に配置された第1部と、前記第2貫通ホールから前記第1部と対向する他側に配置された第2部とを含み、前記第2コイルは、前記第2貫通ホールの周辺に配置された複数の導電線を含み、前記複数の導電線の一側は前記第2部上に配置されるように延び、前記複数の導電線の他側は両端が前記第1部上に配置されるように延び、前記複数の導電線のうち第1導電線及び第2導電線は少なくとも一部が前記第2部上で重畳し、前記第2ボビンは、前記第2部で前記重畳が発生する領域と少なくとも一部が前記第3方向に重畳するリセスを有することができる。
前記リセスは、前記第2下部プレートに形成できる。
前記第2ボビンは、前記第1部で前記第2下部プレートに配置される複数の第2ターミナル端子をさらに含むことができる。
前記第1導電線及び前記第2導電線は前記第2貫通ホールを中心に前記第1方向に対称形状を有することができる。
前記複数の導電線は、平面上で前記第1導電線の外側にターンを形成する第3導電線と、平面上で前記第2導電線の外側にターンを形成する第4導電線とをさらに含むことができる。
前記第3導電線及び前記第1導電線は並列に配置されてターンを形成し、前記第4導電線及び前記第2導電線は並列に配置されてターンを形成することができる。
前記第2上部プレートは、前記第1方向に前記第1部側の縁部から前記第3方向に上方に突出し、前記第2方向に延びる第1隔壁部を含むことができる。
前記第2ボビンは、前記第2側壁部と前記複数の第2第2ターミナル端子との間で前記第1方向に延びる第2ワイヤガイドをさらに含むことができる。
前記第2ボビンは、前記第2貫通ホールと前記リセスとの間で前記第2下部プレートから前記第3方向に下方に突出し、前記第2方向に延びる第2隔壁部をさらに含むことができる。
前記第2ボビンは、前記第2隔壁部から前記第2貫通ホールに向かって前記第1方向に突出した第1支持部と、前記第2貫通ホールを間に挟んで前記第1支持部と対向する第2支持部とをさらに含み、前記第1支持部及び前記第2支持部は前記第1コイル部を支持することができる。
さらに他の実施例による回路基板は、基板と、前記基板に配置されるトランスフォーマーとを含み、前記トランスフォーマーは、上部コア及び下部コアを含むコア部と、前記上部コアと前記下部コアとの間に少なくとも一部が配置される第1コイル部及び第2コイル部と、第1方向に前記第2コイル部の一側に結合されたターミナルボビンとを含み、前記第1コイル部は、第1コイルと、前記コア部の中足が貫通する第1貫通ホールを有し、前記第1コイルを収容する第1ボビンとを含み、前記第2コイル部は、第2コイルと、前記第1コイル部の少なくとも一部を収容する第2貫通ホールを有し、前記第2コイルを収容する第2ボビンとを含み、前記ターミナルボビンは、前記第1方向の一側に、前記第1方向と交差する第2方向に互いに離隔した複数の第1ターミナル端子と、前記第1方向に前記一側と対向する他側に形成され、前記第2コイル部の前記一側が挿入された開口とを含み、前記第1コイルの両端部は前記第1ボビンから引き出され、前記ターミナルボビンの前記複数の第1ターミナル端子のうち互いに異なる第1ターミナル端子にそれぞれ連結されることができる。
実施例によるトランスフォーマーは、コイルを構成する複数の導電線が一領域で互いに交差するようにすることで、導電線の長さ差を最小化することができる。
また、ターミナルピンの短絡によって並列に同じターンを構成する導電線間のインダクタンス偏差を改善して発熱を減少させる。
また、導電線間の交差が発生する領域でボビンがオープニングを有することによりスリム化が可能である。
他の実施例によるトランスフォーマーは、第1コイル部と第2コイル部との間の離隔距離を制御することにより、漏れインダクタンスを確保する。
また、第1ボビンと第2ボビンとの結合構造によって1次コイルとコアとの間の絶縁距離を確保することで、漏れインダクタンスを確保することができる。
本発明で得られる効果は以上で言及した効果に限定されず、言及しなかった他の効果は以下の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。
本発明は多様な変更を加えることができ、さまざまな実施例を有することができるが、特定の実施例を図面に例示しながら説明しようとする。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解しなければならない。
「第2」、「第1」などのような序数を含む用語は多様な構成要素を説明するのに使えるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内で第2構成要素は第1構成要素と名付けることができ、同様に第1構成要素も第2構成要素と名付けることができる。及び/またはという用語は複数の関連した記載の項目の組合せまたは複数の関連した記載の項目のうちのいずれか項目を含む。
ある構成要素が他の構成要素に「連結」されているまたは「接続」されていると言及したときには、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることもできるが、中間にさらに他の構成要素が存在することもできると理解しなければならないであろう。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」されているか「直接接続」されていると言及したときには、中間にさらに他の構成要素が存在しないものと理解しなければならないであろう。
実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造が基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上(on)」にまたは「下(under)」に形成されるという記載は、直接(directly)または他の層を介在して形成されるものを全部含む。各層の上または下に対する基準は図面を基準に説明する。また、図面で各層(膜)、領域、パターンまたは構造物の厚さや大きさは説明の明確性及び便宜のために変形可能であるので、実際の大きさをそのまま反映するものではない。
本出願で使用する用語は単に特定の実施例を説明するために使用するものであり、本発明を限定しようとするものではない。単数の表現は、文脈上で明白に他に指示しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」又は「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
他に定義しない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで使う全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般的に理解しているものと同じ意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているもののような用語は関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈しなければならなく、本出願で明白に定義しない限り、理想的に又は過度に形式的な意味と解釈しない。
以下、添付図面を参照して本実施例によるトランスフォーマーを詳細に説明する。
図2aは一実施例によるトランスフォーマーの平面図であり、図2bは一実施例によるトランスフォーマーの背面図であり、図2cは一実施例によるトランスフォーマーを図2aのA-A’線に沿って切開した断面を示す断面図である。
図2a~図2cを一緒に参照すると、一実施例によるトランスフォーマー100は、コア部111、112、第1コイル部120、第2コイル部130、ターミナルボビン140、及びコア固定部150を含むことができる。以下、各構成要素を詳細に説明する。
コア部111、112は磁気回路の性格を有して磁束の通路の役割を果たすことができる。コア部111、112は、上側で結合される上部コア111と、下側で結合される下部コア112とを含むことができる。二つのコア111、112は互いに上下に対称の形状を有することもでき、非対称の形状を有することもできる。ただ、以下の記載では、説明の便宜のために、上下に対称の形状を有するものであると仮定する。
上部コア111及び下部コア112のそれぞれは、平板状のボディー部、及びボディー部から厚さ方向(すなわち、3軸方向)に突出し、所定の方向に延びた複数のレッグ部を含むことができる。複数のレッグ部は、平面上で一軸(ここでは、1軸)方向に延び、他軸(ここでは、2軸)方向に互いに離隔して配置された二つの外足と、二つの外足の間に配置された一つの中足CLとを含むことができる。
上部コア111と下部コア112とが上下に結合されるとき、上部コア111の外足及び中足のそれぞれは、下部コア112の対応する外足及び中足と対向するようになる。ここで、互いに対向する外足対及び中足対のうちの少なくとも一部の間には所定の距離(例えば、10~200μmであるが、必ずしもこれに限定されるものではない)のギャップ(gap)が形成できる。ギャップ(gap)の大きさは上部コア111と下部コア112との間の離隔によって形成される空間であり、ギャップ(gap)は空気で満たされることもでき(すなわち、エアギャップ)、接着剤成分で満たされることもできる。
また、コア部111、112は、磁性物質、例えば、鉄またはフェライトを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
第1コイル部120は、中央に第1貫通ホール(または第1中空)CH1を有する第1ボビンB1と、第1ボビンの収容空間内に第1貫通ホールCH1を中心に複数のターンを成すように巻線された第1コイルC1とを含むことができる。
第2コイル部130は、中央に第2貫通ホール(または第2中空、図4a参照)CH2を有する第2ボビンB2と、第2ボビンB2の収容空間内に第2貫通ホールCH2を中心にターンを形成するように配置された第2コイルC2とを含むことができる。ここで、第1コイル部120は第2貫通ホールCH2に少なくとも一部が配置できる。よって、第1コイル部120と第2コイル部130とは少なくとも一部が第1軸方向及び第2軸方向に重畳することができる。第1コイルC1及び第2コイルC2は、剛性金属、例えば銅導電線が螺旋形または平面螺旋形に数回巻かれた多重巻線(winding)であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、第1コイルC1は、繊維原糸で包まれたエナメルワイヤ(USTC wire)、リッツ(Litz)ワイヤ、三重絶縁ワイヤ(TIW:Triple Insulated Wire)などを適用することができる。
実施例によって、第1コイル部120はトランスフォーマー100の1次側コイルに相当することができ、第2コイル部130はトランスフォーマー100の2次側コイルに相当することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
また、第2コイルC2の直径は、第2ボビンB2の3軸方向の高さの0.7~0.9倍であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
第1コイル部120は図3a及び図3bに基づき、かつ第2コイル部130は図4a~図4cに基づき、より詳細に後述する。
ターミナルボビン140は、第1コイル部120と第2コイル部130とが結合された状態で1軸方向の一側に結合され、第1コイルC1が外部回路(図示せず)と電気的に連結されるためのターミナル端子を提供する。ターミナルボビン140の具体的な形態は図5a及び図5bを参照してより詳細に後述する。
コア固定部150は上部コア111及び下部コア112のより安定的な結合のためのものであり、高分子樹脂テープでコア部110の外表面を2軸及び3軸方向に1回以上巻いたものであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
図3aは一実施例による第1ボビンの斜視図であり、図3bは一実施例による第1ボビンの平面図である。
図3a及び図3bを参照すると、一実施例による第1ボビンB1は、第1上部プレートTP1、第1下部プレートBP1、及び第1上部プレートTP1と第1下部プレートBP1との間に配置される第1側壁部SW1を含むことができる。第1側壁部SW1は第1中空CH1を定義し、第1上部プレートTP1の底面及び第1下部プレートBP1の上面とともに、第1コイルC1が収容される収容空間を形成することができる。
第1上部プレートTP1において1軸方向にターミナルボビン140が結合される一側縁部には第1引出溝DH1及び第2引出溝DH2が配置できる。第1引出溝DH1を通して、第1コイルC1を構成する導電線の両端部のうちのいずれか一端部が上方に引き出され、第2引出溝DH2を通して第1コイルC1の他端部が上方に引き出されることができる。第1引出溝DH1及び第2引出溝DH2のそれぞれを通して引き出された第1コイルC1の両端部はそれぞれターミナルボビン140上に延びることができる。また、第1引出溝DH1及び第2引出溝DH2は後述するターミナルボビン140の第2リセスRC2と3軸方向に重畳することができる。
図4aは一実施例による第2ボビンの平面図であり、図4bは一実施例による第2ボビンの斜視図であり、図4cは一実施例による第2ボビンの背面斜視図である。
図4a~図4cを参照すると、一実施例による第2ボビンB2は、第2上部プレートTP2、第2下部プレートBP2、及び第2上部プレートTP2と第2下部プレートBP2との間に配置される第2側壁部SW2を含むことができる。第2側壁部SW2は第2中空CH2を定義し、第2上部プレートTP2の底面及び第2下部プレートBP2の上面とともに、第2コイルC2が収容される収容空間を形成することができる。
第2上部プレートTP2において1軸方向にターミナルボビン140が結合される一側には、3軸方向に上方に突出した第1突出部PT1及び第2突出部PT2が配置され、1軸方向に一側と対向する他側端には、3軸方向に上方に折り曲げられて延びる第1隔壁部PA1が配置できる。
第2下部プレートBPにおいて1軸方向に一側には、3軸方向に下方に突出した第3突出部PT3、第4突出部PT4、第2隔壁部PA2、第1支持部SP1、及び第1リセスRC1が配置できる。また、第2下部プレートBPにおいて1軸方向に一側と対向する他側には、複数の第2ターミナル端子TM2及び第2支持部SP2が配置できる。複数の第2ターミナル端子TM2は2軸方向に互いに離隔して並んで配置できる。
第1リセスRC1は、第2下部プレートBPの一側端から他側に向かって陥没した平面形状を有することができる。第1リセスRC1の2軸方向の幅は一側端から他側に行くほど段々小さくなることができる。例えば、第1リセスRC1は半円形または半楕円形の平面形状を有することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第1リセスRC1を通して第2コイルC2の一部が露出できる。これについては図7d~図7fを参照してより詳細に後述する。
第2隔壁部PA2は2軸方向に延びることができ、第1支持部SP1は第2隔壁部PA2から1軸方向に他側に、すなわち、第2中空CH2の中心方向に突出することができる。第2支持部SP2は1軸方向に一側に突出することができ、第1支持部SP1とともに第1コイル部120が第2中空CH2に3軸方向に上側から下側に挿入されるとき、第1コイル部120を支持することができる。
一方、平面上で第1隔壁部PA1と複数のターミナル端子TM2との間には第2ワイヤガイドWG2が配置できる。第2ワイヤガイドWG2は、中心部WG2_Cと、側部WG2_S1、WG2_S2とを含むことができる。中心部WG2_Cは第2側壁部SW2から第2ターミナル端子TM2に向かって突出することができ、2軸方向の幅は第2ターミナル端子TM2に向かって行くほど小さくなることができる。側部WG2_S1、WG2_S2は板状を有し、第1隔壁部PA1の下端と中心部WG2_Cとを連結するように配置できる。例えば、側部WG2_S1、WG2_S2のそれぞれは第1隔壁部PA1の下端と中心部WG2_Cとを連結する円弧形平面形状を有することができ、第2ワイヤガイドWG2は「T」字形平面形状を有することができる。
第2ワイヤガイドWG2は、第2コイルC2を構成する複数の導電線のうち最も内側に配置される導電線に対してガイドの役割を果たすことができる。また、第2コイルC2を構成する複数の導電線(図示せず)は第2上部プレートTP2と第2下部プレートBP2とが3軸方向に互いに重畳しない部分、すなわち、平面上で第1隔壁部PA1と第2ターミナル端子TM2との間で上方に露出される。よって、第2ワイヤガイドWG2の側部WG2_S1、WG2_S2は第1隔壁部PA1とともに、第2コイルC2と第1コイルC2との間及び第2コイルとコア部110との間の絶縁距離の確保に寄与することができる。
突出部PT1、PT2、PT3、PT4は後述するターミナルボビン140のそれぞれの溝H1、H2、H3、H4に挿入されることで、第2ボビンB2とターミナルボビン140とを互いに結合及び固定させることができる。
図5aは一実施例によるターミナルボビンの平面図であり、図5bは一実施例によるターミナルボビンの斜視図である。
図5a及び図5bを一緒に参照すると、ターミナルボビン140は、第3上部プレートTP3、第3下部プレートBP3、及び第3上部プレートTP3と第3下部プレートBP3との間に配置される第3側壁部SW3を含むことができる。
第3上部プレートTP3には第1ホールH1、第2ホールH2、及び第1ワイヤガイドWG1が配置され、第3下部プレートBP3には第3ホールH3及び第4ホールH4が配置できる。
ターミナルボビン140において1軸方向に第3側壁部SW3が配置されていない一側には、第2コイル部130が挿入できるように、開口OPが形成され、1軸方向に一側と対向する他側には複数の第1ターミナル端子TM1が配置される。開口OPを基準に3軸方向の上下には第2リセスRC2が第3上部プレートTP3及び第3下部プレートBP3のそれぞれに1軸方向に他側に陥没するように形成できる。ここで、第3上部プレートTP3に形成される第2リセスと第3下部プレートBP3に形成される第2リセスとは互いに異なる平面形状を有することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第2リセスRC2の平面形状は、第1コイル部120と第2コイル部130とが結合された状態でターミナルボビン140が結合されるとき、第1コイル部120を遮らないか(すなわち、3軸方向に重畳しないか)、最小限に遮る形状を有することが好ましい。これは、第1コイル部120に配置される第1コイルC1で発生する熱がターミナルボビン140によって閉じ込められることを防止するためである。
複数の第1ワイヤガイドWG2のそれぞれは第2リセスRC2から互いに異なる第1ターミナル端子TM1に向かって延びることができる。第1ターミナル端子TM1の個数と第1ワイヤガイドWG1の個数とは互いに対応することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第1ボビンB1の引出溝DH1、DH2のうちのいずれか一つを通して引き出された第1コイルC1の一端は第3上部プレートTP3に形成された第2リセスRC2を通して上方に露出できる。露出された第1コイルC1の一端は第1ワイヤガイドWG1に沿って第1ターミナル端子TM1側に延びた後、第1ターミナル端子TM1と電気的に連結できる。
複数の第1ターミナル端子TM1のそれぞれは1軸方向に延びてから3軸方向に折り曲げられた形態のターミナルピンTPから構成できる。ターミナルピンTPにおいて1軸方向に延びる部分は第1コイルC1の一端部とソルダリングなどによって電気的に連結及び固定でき、3軸方向に延びる部分はターミナルボビン140を3軸方向に下方に貫通してターミナルボビン140の下方に露出できる。ターミナルボビン140の下側に露出された部分は回路基板と電気的に連結及び固定できる。このようなターミナルピンTPを用いる構成は、第1ターミナル端子TM1と同様に、第2ターミナル端子TM2にも適用することができる。
実施例によるトランスフォーマー100は、前述したコア固定部150の他に、より高い信頼性を維持するために、複数の接着部を含むことができる。これを図6に基づいて説明する。
図6は一実施例によるトランスフォーマーの接着部の配置形態の一例を示す。
図6を参照すると、第1コイル部120の第1ボビンB1の第1上部プレートTP1とコア部110において開口を有する面との間に第1~第3接着部AD1、AD2、AD3が配置されることで、コア部110と第1コイル部120とがより強く結合できる。
また、ターミナルボビン140の第2リセスRC2と第1上部プレートTP1との間に第4接着部AD4が配置できる。
また、1軸方向に第1コイル部120と第2コイル部130とが接するラインに沿って第5接着部AD5及び第6接着部AD6が配置できる。第5接着部AD5及び第6接着部AD6は第1コイル部120と第2コイル部130とが接するラインとともに、上部コア111のボディー部の底面または下部コア112のボディー部の上面にも接することができるというのは言うまでもない。
それぞれの接着部は樹脂系接着剤であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、図示されてはいないが、第1~第4突出部PT1、PT2、PT3、PT4と第1~第4溝H1、H2、H3、H4とが結合される部分にも接着部が形成できる。
以下では、図7a~図7gを参照して実施例による第2コイルC2の配置をより詳細に説明する。
図7aは一実施例による第2コイル部のコイル配置形態の一例を示す。
図7aでは、説明の便宜のために、第2コイルC2を第2ボビンB2上に配置された形態として示すが、実際に第2コイルC2は第2ボビンB2の第2上部プレートTP2と第2下部プレートBP2との間に配置されることに気をつけなければならない。
図7aを参照すると、第2ボビンB2は、中央部CP、中央部CPまたは第2貫通ホールCH2から1軸方向に一側に位置する第1部1P、及び中央部CPまたは第2貫通ホールCH2から1軸方向に第1部1Pと対向する他側に位置する第2部2Pを含むことができる。
中央部CPには第2貫通ホールCH2が配置されることができ、第1部1Pには、2軸方向に第2ターミナル端子TM2を構成する複数のターミナルピンT1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8が並んで配置できる。
第2コイルC2は複数の導電線L1、L2、L3、L4を含むことができる。
複数の導電線L1、L2、L3、L4の両端は複数のターミナルピンT1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8のうち互いに異なるものにそれぞれ電気的に連結され、第2貫通ホールCH2を中心にそれぞれ一ターンを形成することができる。
例えば、第1導電線L1の両端は第2ターミナルピンT2と第5ターミナルピンT5とに連結され、第3導電線L3の両端は第1ターミナルピンT1と第6ターミナルピンT6とにそれぞれ連結される。また、第2導電線L2の両端は第4ターミナルピンT4と第7ターミナルピンT7とにそれぞれ連結され、第4導電線L4の両端は第3ターミナルピンT3と第8ターミナルピンT8とにそれぞれ連結できる。
一方、第1導電線L1及び第3導電線L3は、少なくとも一部が第2部2Pで第2導電線L2及び第4導電線L4と3軸方向に重畳するように交差することができる。また、複数の導電線L1、L2、L3、L4は中央部CPでは2軸方向に互いに並んで配置され、1軸方向に延びることができる。図7aでは複数の導電線L1、L2、L3、L4が中央部CPで互いに3軸方向に重畳しないものとして示したが、第2部2Pに隣接した領域では3軸方向に一部の重畳が発生することもある。すなわち、複数の導電線L1、L2、L3、L4のそれぞれの一側は第2部2P上に配置されるように延び、他側は両端が第1部1P上に配置されるように延びることができる。
上述した第2コイル部130の構成により、第2部2Pなどで第2コイルC2を構成する導電線間の重畳が発生する部分があるようになるが、個別導電線の観点では1ターンのみを成すので、第2コイルC2は1層に巻線されるものと見なすことができる。
このようなターミナルピン連結状態と第2部2Pでの交差は、回路の観点で同一ターンを成す部分間のインダクタンスマッチングのためである。
これを図7b及び図7cを参照して説明する。
図7bは一実施例による第2コイル部のピンマップを示し、図7cは一実施例によるトランスフォーマーの回路図である。
図7b及び図7cを参照すると、第1導電線L1と第3導電線L3とは並列に連結されてトランスフォーマーの第2コイル部の第1シグナルに対する第1ターン部NS2を構成し、第2導電線L2と第4導電線L4とは第2コイル部の第2シグナルに対する第2ターン部NS3を構成する。このような場合、第1ターミナルピンT1及び第2ターミナルピンT2は第1シグナルに対する入力端に相当し、第5ターミナルピンT5及び第6ターミナルピンT6は第1シグナルに対するグラウンド(Ground)に相当する。また、第7ターミナルピンT7及び第8ターミナルピンT8は第2シグナルに対する入力端に相当し、第4ターミナルピンT4及び第5ターミナルピンT5は第2シグナルに対するグラウンドに相当する。ここで、それぞれのシグナルのグラウンドは互いに電気的に連結されて、いわゆるセンタータップ(Center Tap)CTの構造を成すことができる。
また、図7aに戻り、前述した導電線とターミナルピンとの間の連結によって、並列に第1ターン部NS2を構成する第1導電線L1及び第3導電線L3は、並列に第2ターン部NS3を構成する第2導電線L2及び第4導電線L4と、第2貫通ホールCH2を基準に1軸方向に、平面上でミラーイメージ(対称)形態になる。したがって、第1ターン部NS2と第2ターン部NS3とは実質的に同じ導電線の構成を有するので、導電線の長さ差によるインダクタンス偏差が最小化し、これにより電流の偏りによる発熱が減少することができる。
一方、第2ボビンB2の第2部2Pで導電線間の交差が発生することにより、3軸方向に導電線間の重畳が発生するから、第2ボビンB2の第2側壁部SW2の高さが導電線の厚さの2倍以上になる場合にのみ第2部2Pで第2ボビンB2の変形を防止することができる。しかし、このような第2側壁部SW2の高さ確保によって第2ボビンB2が全体的に厚くなり、これはトランスフォーマーの全厚を増加させることができる。これを図7dに基づいて説明する。
図7dは一実施例による第2コイル部の第2部で導電線間の重畳が発生する形態を説明するための図である。図7dでは、理解を手伝うために、導電線L1、L2、L3、L4を重畳に関係なく実線で表示した。
図7dを参照すると、第2コイル部の第2部2Pで、複数の導電線間の重畳組合せ対によって複数の重畳領域を有する。例えば、第2部2Pでは、第3導電線L3と第4導電線とが平面上で重畳する第1領域A1、第1導電線L1と第4導電線L4とが平面上で重畳する第2領域A2、第2導電線L2と第3導電線L3とが平面上で重畳する第3領域A3、及び第1導電線と第2導電線とが平面上で重畳する第4領域A4が発生する。
このような領域A1、A2、A3、A4では、3軸方向に残りの領域よりも大きい収容空間が要求される。
したがって、第2ボビンB2に第1リセスRC1が形成されることにより、第2ボビンB2の厚さ増加を防止することができる。
図7eは一実施例による第2コイル部の背面図を示し、図7fは図7eに示す第2コイル部を図7eの上端の矢印方向に見た側面図をそれぞれ示す。
図7e及び図7fを一緒に参照すると、第2コイル部130の第2下部プレートBP2のそれぞれに半円形平面形状を有する第1リセスRC1が形成される。第1リセスRC1を有することにより、図7fに示すように、収容空間の高さh2(すなわち、第2側壁部SW2の高さ)が導電線の直径Dの2倍より小さくても、ボビンの変形なしに導電線の交差空間を確保することができる。よって、第2ボビンB2の厚さ増加を防止することができる。
一方、1軸方向に第1リセスRC1の最大長h1は、図7dに示すように、それぞれの導電線の直径の2倍(2*D)よりは大きいことが好ましい。また、第1リセスRC1の位置は、図7dの導電線間の重畳が発生する4領域A1、A2、A3、A4のそれぞれを少なくとも一部でも含むことが好ましい。また、第1リセスRC1の平面積は導電線間の重畳が発生する4領域A1、A2、A3、A4の面積和の50%~90%であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
また、第1リセスRC1の平面形状は図11aでは半円形として示されているが、これは例示的なものであり、導電線間の重畳が発生する4領域A1、A2、A3、A4のそれぞれを少なくとも一部でも含ませることができれば、円形、トラック形、多角形などの形状に限定されない。
図7gは他の実施例による第2ボビンの構成の一例を示す平面図である。
図7gに示す他の実施例による第2ボビンB2の構成は短絡部SP1、SPC、SP2を除けば、図4aを参照して前述した第2ボビンB2の構成と同一であるので、重複説明は省略する。
図7gを参照すると、第1シグナルの入力端に相当する第1ターミナルピンT1と第2ターミナルピンT2とは第1短絡部SP1を介して短絡することができる。また、第2シグナルの入力端に相当する第7ターミナルピンT7と第8ターミナルピンT8とは第2短絡部SP2を介して短絡することができる。また、センタータップ構成のグラウンドに相当する第3~第6ターミナルピンT3、T4、T5、T6はセンター短絡部SPCを介して短絡することができる。
ここで、それぞれの短絡部SP1、SP2、SPCはソルダリングによって具現できるが、これは例示的なものであり、必ずしもこれに限定されるものではなく、ターミナルピン間の短絡ができれば、何の方式にも限定されない。例えば、それぞれの短絡部SP1、SP2、SPCは、導体クリップ、導体ピンまたはこれらとソルダリングの組合せによって具現することもできる。
図7gではセンター短絡部SPCが一体型に構成されて第3~第6ターミナルピンT3、T4、T5、T6の全部を短絡させるものとして示されているが、他の態様によれば、センター短絡部SPCは、第3ターミナルピンT3と第4ターミナルピンT4とを短絡させる第1センター短絡部(図示せず)と、第5ターミナルピンT5と第6ターミナルピンT6とを短絡させる第2センター短絡部(図示せず)とから構成されることもできる。このような場合、第1センター短絡部(図示せず)と第2センター短絡部(図示せず)とはトランスフォーマー内で電気的に連結されなくてもよい。
一方、前述したように、実施例によるトランスフォーマー100は、他の磁性素子(例えば、インダクタ)とともにパワー供給装置(PSU)などを構成する回路基板(図示せず)を構成することができる。
図8aはさらに他の実施例によるトランスフォーマーの斜視図を示し、図8bはさらに他の実施例によるトランスフォーマーの平面図を示す。また、図9はさらに他の実施例によるトランスフォーマーの分解斜視図であり、図10はさらに他の実施例による第1ボビンの斜視図である。また、図11はさらに他の実施例によるボビン部の分解斜視図である。
図8a~図11を一緒に参照すると、さらに他の実施例によるトランスフォーマー101は、コア部110、ボビン部B1、B2、及びターミナル端子TM1、TM2を含むことができる。以下、それぞれの構成要素を詳細に説明する。
コア部111、112は磁気回路の特性を持って磁束通路の役割を果たすことができる。コア部111、112は、上側で結合される上部コア111と、下側で結合される下部コア112とを含むことができる。二つのコア111、112は互いに上下に対称状であってもよく、非対称状であってもよい。ただ、以下の開示では、説明の便宜のために、上下に対称状であるものと仮定する。
上部コア111及び下部コア112のそれぞれは、平板状のボディー部、及びボディー部から厚さ方向(すなわち、Z軸方向)に突出し、所定の方向に延びた複数のレッグ部OL1-1、OL1-2、OL2-1、OL2-2、CL1、CL2を含むことができる。例えば、上部コア111の複数のレッグ部OL1-1、OL1-2、CL1は、平面上で一軸(ここでは、Y軸)方向に延び、他軸(ここでは、X軸)方向に互いに離隔して配置された二つの外足OL1-1、OL1-2と、二つの外足OL1-1、OL1-2の間に配置された一つの中足CL1を含むことができる。
上部コア111と下部コア112とが上下に結合するとき、上部コア111の外足OL1-1、OL1-2及び中足CL1のそれぞれは、下部コア112の対応する外足OL2-1、OL2-2及び中足CL2と対向するようになる。互いに対向する一側の外足対OL1-1、OL2-1は第1外足部と、他側の外足対OL1-2、OL2-2は第2外足部と、中足対CL1、CL2は中足部とそれぞれ言える。
互いに対向する外足対及び中足対のうちの少なくとも一部の間には所定の距離(例えば、10~200μmであるが、必ずしもこれに限定されるものではない)のギャップ(gap)が形成できる。一つの中足対及び二つの外足対のそれぞれのギャップの大きさを調節することによってコア部110のインダクタンスを制御することができ、ギャップの個数によって発熱を制御することができる。
また、コア部110は、磁性物質、例えば、鉄またはフェライトを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
コア部110はボビン部120、130の外側一部を取り囲むので、ボビン部120、130に収容される第1コイル部(図示せず)及び第2コイル部(図示せず)の一部がコア部110内に配置されるものと見なすことができる。
ボビン部120、130は、第1ボビンB1と第2ボビンB2とを含むことができる。
第1ボビンB1及び第2ボビンB2のそれぞれは第1貫通ホールTH1及び第2貫通ホールTH2を有し、コア部110の中足部CL1、CL2が第1貫通ホールTH1及び第2貫通ホールTH2を貫通するように整列できる。
第1ボビンB1は第2ボビンB2内に少なくとも一部が収容でき、第1トップ部121、第1中間部123、及び第1ボトム部122を含むことができる。
第1トップ部121及び第1ボトム部122のそれぞれは角部が丸い四角平面形状を有することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、第1ボトム部122は第1トップ部121よりレッグ部の離隔方向(すなわち、X軸方向)に外側に延びた平面形状を有することができる。
第1中間部123は垂直方向に第1トップ部121と第1ボトム部122との間に配置され、第1コイル部を構成する導電線(図示せず)と中足部との間を絶縁させることができる。第1中間部123の内側面は第1貫通ホールTH1を定義することができる。また、第1トップ部121の下面、第1中間部122の外側面、及び第1ボトム部の上面の一部によって定義される空間は第1コイル部を構成する導電線を収容する収容空間として機能することができる。
第2ボビンB2は、第2トップ部131、第2中間部133、第2ボトム部132、及び基板支持部CBS1、CBS2を含むことができる。
第2中間部133は垂直方向に第2トップ部131と第2ボトム部132との間に配置され、第2コイル部を構成する導電線(図示せず)と第1コイル部を構成する導電線(図示せず)との間を絶縁させることができる。また、第2トップ部131の下面の一部、第2中間部132の外側面、及び第2ボトム部の上面の一部によって定義される空間は第2コイル部を構成する導電線を収容する収容空間として機能することができる。
また、第2ボトム部132の長軸方向に互いに離隔した基板支持部CBS1、CBS2は、PSUのような装置の回路基板(図示せず)上に実装されるとき、トランスフォーマー101を支持する機能を果たすことができる。基板支持部のうち、第2ターミナル端子TM2側に位置する第2基板支持部CBS2の周辺には、下方に突出し、y軸方向に互いに離隔して並んで配置された複数の突出部136が形成できる。突出部136は第2基板支持部CBS2とともに基板上でトランスフォーマー101を支持するとともに、第2トップ部131と第2ボトム部132との間から引き出され、第2コイル部を構成する導電線の端部が第2ターミナル端子TM2に延びるようにするのにワイヤガイドの役割を果たすこともできる。
第2トップ部131の中央部には第2貫通ホールTHが配置され、長軸方向の両端にはターミナル端子TM1、TM2が配置できる。ターミナル端子TM1、TM2はトランスフォーマー101をパワー供給ユニット(PSU)の基板(図示せず)に固定させる機能及びトランスフォーマー101の第1コイル部及び第2コイル部(図示せず)とパワー供給ユニット(PSU)の基板(図示せず)との電気的連結通路の機能を果たすことができる。
より詳細には、第1ターミナル端子TM1は互いに離隔した複数のピンを含むことができ、複数のピンのうちの少なくとも一部には第1コイル部を構成する導電線の両端のうちのいずれか一つが電気的に連結できる。例えば、第1ターミナル端子TM1を構成する複数のピンのうちの一部と他部とx軸方向に互いに対向することができ、一部及び他部のそれぞれはy軸に沿って並んで配置できる。
第2ターミナル端子TM2は、x軸に沿って並んで配置されるとともに互いに離隔した複数のピンを含むことができ、複数のピンのうちの少なくとも一部には、第2コイル部を構成する導電線の両端のうちのいずれか一つが電気的に連結できる。
第2トップ部131の上面には、第2貫通ホールTH2を間に挟んで第2ボビンB2の長軸方向(すなわち、Y軸方向)に互いに対向し、短軸方向(すなわち、X軸方向)にそれぞれ延びる第1ガイド134及び第2ガイド135が配置される。ここで、第1ガイド134は第2ターミナル端子TM2側に配置され、第2ガイドは第1ターミナル端子TM1側に配置できる。第1ガイド134と第2ガイド135との間には上部コア111が位置することで、上部コア111の位置を固定させるとともに上部コア111とターミナル端子TM1、TM2との間の絶縁距離を増大させる役割も果たすことができる。
また、第2トップ部131の上面で第2ターミナル端子TM2と第1ガイド134との間には補強パターン部136が配置できる。例えば、補強パターン部136は、「F」字形の平面形状を有するパターンがX軸方向に互いに対向する形状に配置できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。補強パターン部136によって第2トップ部131の剛性が向上して変形を防止することができ、補強パターン部136と第2トップ部131との間の高低差によってX軸方向に延びる複数の溝H1、H2が形成されるとともに上部コア111と第2ターミナル端子TM2との間の絶縁距離を増大させる役割も果たすことができる。
トランスフォーマー101を構成するとき、第1ボビンB1の少なくとも一部は、第2ボビンB2の第2トップ部131の下面及び第2中間部133の内側面によって定義されるリセスRCに収容できる。
また、第1ボビンB1と第2ボビンB2とが結合した状態で、第1トップ部121の上面は第2トップ部131の下面と対向するようになり、第1ボトム部122の上面のうち垂直方向に第1トップ部121と重畳しない部分(すなわち、外側に延びた部分)は第2ボトム部132の下面と対向するようになる。
また、第1トップ部121のコイル引出部124は結合状態で第2トップ部131の第3貫通ホールTH3を貫通して上方に露出できる。コイル引出部124は、第1コイル部を構成する導電線の両端が第2トップ部131の上面から容易に引き出されて固定されるようにし、すぐ第1ターミナル端子TM1に連結できるようにする。
また、第1ボビンB1の第1トップ部131の上面で第1貫通ホールTH1とコイル引出部124との間には、上方に突出してX軸方向に延びる突出ピン125が配置される。突出ピン125は、第1ボビンB1と第2ボビンB2とが結合するとき、第2トップ部131の底面で第2ガイド135の内側に形成されたブラインドホールBHに挿入できる。これにより、第1ボビンB1及び第2ボビンB2はより強く安定的な結合状態を維持することができ、結合した状態の断面は図6aに示されている。
一方、ボビン部B1、B2とコア部110との間にも、より堅固な結合のために、接着を考慮することができる。例えば、図1bに示すように、コア部110の外足とコア部110の内部収容孔からY軸方向に延びて露出されたボビン部B1、B2との間のそれぞれには第1接着グループAD1、AD2、AD3、AD4がサイドボンディング形態に配置できる。例えば、第1接着グループAD1、AD2、AD3、AD4はボビン部B1、B2と接触することもでき、接触しないこともできるが、少なくとも上部コア111及び下部コア112のそれぞれには全部接触して上部コア111と下部コア112との間を固定することができるように配置されることが好ましい。
また、上部コア111の中足と外足との間の底面と第2ボビンB2の上面との間にも第2接着グループAD5、AD6が配置できる。上述した接着部AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6により、ボビン部B1、B2とコア部110との間の空隙による振動を防止することができる。ここで、第1接着グループAD1、AD2、AD3、AD4及び第2接着グループAD5、AD6には同じ成分の接着剤を適用することもでき、相異なる成分の接着剤を適用することもできる。ただ、第2接着グループAD5、AD6は樹脂系接着剤(Adhesive Resin)を適用することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
上述したボビン部B1、B2の結合構造による第1コイル部及び第2コイル部のそれぞれの収容状態を図5を参照して説明する。
図12は一実施例によるトランスフォーマーを図8bのB-B’線に沿って切開した断面図である。
図12を参照すると、コア部110とコイル部120、130との間にボビン部B1、B2が配置される。より詳細には、コイル部120、130及びボビン部B1、B2はコア部110内の第1空間SB1及び第2空間SB2にわたって一部が配置される。第1空間SB1及び第2空間SB2のそれぞれは、中足部CL1、CL2を間に挟んでレッグ部が互いに離隔する方向(すなわち、X軸方向)に離隔し、方形断面がY軸方向に延びる形態を有することができる。また、第1空間SB1はコア部110の中足部CL1、CL2と一側外足部OL1-1、OL2-1との間に位置し、第2空間SB2は中足部CL1、CL2と他側外足部OL1-2、OL2-2との間に位置することができる。
第1ボビンB1は、第1コイル部140を収容する第1収容部RP1と、第1収容部RP1から第2ボビン130の方向に延びた第1延長部EP1とを有することができる。すなわち、第1収容部RP1は、第1トップ部121、第1中間部123、及び第1ボトム部122から第1延長部EP1を除いた部分に相当することができる。
第2ボビン130は、第2コイル部130を収容する第2収容部RP2と、第2収容部RP2から第1ボビンB1の方向に延びた第2延長部EP2とを有することができる。すなわち、第2収容部RP2は、第2トップ部131から第2延長部EP2を除いた部分、第2中間部133、及び第2ボトム部132を含むことができる。
また、第2収容部RP2は第1延長部EP1上に配置され、第1収容部RP1は第2延長部EP2の下に配置される。これにより、下部コア112の下面から第1コイル部120までの最短距離h1は下部コア112の下面から第2コイル部130までの最短距離h2とは異なるようになる。すなわち、下部コア112の下面から第1コイル部120までの最短距離h1は下部コア112の下面から第2コイル部130までの最短距離h2より小さくなる。例えば、下部コア112の下面から第1コイル部120までの最短距離h1は下部コア112の下面から第2コイル部130までの最短距離h2の0.3倍~0.7倍であり得る。
さらに、上述したボビン部B1、B2の結合構造により、第1コイル部120及び第2コイル部130は一側外足部から他側外足部の方向に一部のみ重畳し、残りの一部は重畳しなくなる。垂直方向に、第1コイル部120と第2コイル部130とは互いに重畳しなくてもよい。
第1コイル部120の側面には第2コイル部130の少なくとも一部が配置され、水平方向に第1コイル部120と第2コイル部130との間には第2収容部RP2の一部、すなわち、第2中間部133が配置される。
第1コイル部120及び第2コイル部130のそれぞれは剛性金属導体、例えば銅導電線が数回巻かれた多重巻線(winding)であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、第2コイル部130を構成する導電線の厚さは第1コイル部120を構成する導電線の厚さの50%~150%であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
一方、ボビン部B1、B2と両側外足との間には絶縁部161、162がそれぞれ配置できる。絶縁部161、162は第2収容部RP2の上面で外側に延びてから折り曲げられ、さらに第2収容部RP2及び第1延長部EP1の外側を取り囲むように延び、さらに第1延長部EP1の下面に折り曲げられて延びることができる。これにより、第2コイル部130及び第1コイル部120が共にコア部110の外足部から絶縁できる。絶縁部161、162は絶縁性に優れたケトン、ポリイミドなどの成分を含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
上述した構造を有することにより、第1コイル部120のコア部110に対する絶縁距離が大きく増加することができる。例えば、第1コイル部120の上方への第1絶縁距離PATH1は、第2延長部EP2がなければ上部ボビンの下面に直ちに到逹するが、第2延長部EP2の存在により、少なくとも第2延長部のx軸方向の長さだけ延びる。また、第1コイル部120の下方への第2絶縁距離PATH2は第1延長部EP1のx軸方向の長さ及び同じ方向への絶縁部161、162の長さだけ延びる効果が得られる。
また、単純に第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離βによる漏れインダクタンスとともに、第1収容部RP1と第2収容部RP2とが水平方向にずれることにより追加の漏れインダクタンスを確保することができる。
以下では、図13a及び図13bを参照して、コア部110によって取り囲まれない部分の断面を調べる。
図13aは他の実施例によるトランスフォーマーを図8bのA-A’線に沿って切開した断面図であり、図13bは図13aの「C」部分を拡大した図である。
図13a及び図13bを一緒に参照すると、ボビン部B1、B2がコア部110によって取り囲まれない部分には、第1ボビンB1で第1延長部EP1が配置されなくてもよい。また、ボビン部B1、B2がコア部110によって取り囲まれない部分、すなわち、第1空間SB1及び第2空間SB2の外部で第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離αは、ボビン部B1、B2がコア部110によって取り囲まれる部分で第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離βと同一であってもよく、異なってもよい。
好ましくは、最短距離の比(β/α)は1~1.3であり得る。最短距離の比(β/α)が1未満の場合、全体的なトランスフォーマー101のサイズ増大を引き起こし、漏れインダクタンスの変化は大きくない。反対に、最短距離の比(β/α)が1.3を超える場合、トランスフォーマー101のエネルギー変換効率が低下する。ただ、このような範囲は図8bのA-A’切開線とB-B’切開線とが平面上で中足部の中央で交差するときに相当するものであり、最短距離の比(β/α)は第1中間部123及び第2中間部133の巻線方向の曲率半径によって異なることができる。
以下では、図14を参照して実施例によるトランスフォーマー101をトランスフォーマー101が実装できる回路構成とともに説明する。
図14は電子製品の電源部回路構成の一例を示す。
図14を参照すると、矩形波発生部210、共振部220、及び整流部230を含む電子製品、例えば、フラットパネルTVの電源部(すなわち、PSU)の回路構成が示されている。フラットパネルTVは、一般的にノーマルモードの他に、低電力モードなどの他の動作モードを支援し、動作モードごとに高効率が要求されるので、LLC共振コンバータ形態に共振部220が具現される。LLC共振コンバータは、第1インダクタLr、221、第2インダクタLm、222、及びキャパシタCr、223を含み、第2インダクタ222のインダクタンスLmを回路を動作させるインダクタンスと見なすことができる。PSUの動作周波数によって共振周波数が変わり、動作周波数を決定する要因としては、第1インダクタ221のインダクタンスLr及びキャパシタ223のキャパシタンスCrを挙げることができる。第1インダクタ221のインダクタンスLr及びキャパシタ223のキャパシタンスCrが適切な値にマッチングしない場合、全体回路の効率が低下するか、または正常動作ができない状況が発生する。
実施例によるトランスフォーマー101のような漏れインダクタンス一体型トランスフォーマーのインダクタンスLの値は共振部220においてLmに相当し、漏れインダクタンスLkの値はLrに相当する。
一般的なフラットパネルTVのPSUで要求されるLk/Lmの比は10%~20%程度であるが、従来のトランスフォーマーはLk値があまりにも低くてこれを満たしにくかった。
より詳細には、トランスフォーマーの漏れインダクタンスは下記の式1のように求めることができる。
式1で、Lkは漏れインダクタンス、kは結合係数、Lmはトランスフォーマーのインダクタンスをそれぞれ示す。ここで、結合係数(k)は実験によって求めることができる。一例として、下記の式2のように求めることができる。
式2で、Xは巻線離隔比であり、第2コイル部が巻線できる空間(以下、便宜上、「巻線空間」という)を定義する第1コイル部の最外郭とこれに隣接した外足部との間の最短距離に対する第1コイル部と第2コイル部との間の離隔距離を意味する。
より詳細には、第1ボビンB1及び第2ボビンB2が共に存在するとき、第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離(すなわち、図5のβ)は第1コイル部120の最外郭と第2コイル部130の最内郭との間の距離に相当する。また、第1ボビンB1のみ存在すると仮定するとき、第2コイル部130が存在することができる巻線空間内で第1コイル部120に対して成すことができる距離の最大値は、第1コイル部120の最外郭から隣接した外足部までの最短距離(すなわち、図12のd1)になる。
トランスフォーマーの漏れインダクタンスは結合係数によって変化し、結合係数は特にコア部110の内部で第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離に影響される。
ところが、第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離βは、第2コイル部130の最内郭が巻線空間内のどこに位置するかによって決定され、最短距離βの増大のみを考慮すれば、巻線空間が固定されるとき、第2コイル部130のターン数が制限され、巻線空間が大きくなるためにはコア部110の大きさが大きくならなければならないので、巻線空間の拡張の観点で近付くことも難しい。
したがって、本実施例は、第1コイル部120の最外郭から隣接した外足部までの最短距離d2に対する第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離βの比、すなわち、巻線離隔比(gap ratio)を制御して漏れインダクタンスを確保することができる。
例えば、第1コイル部120と第2コイル部130との間の最短距離βは、d1の0.1倍~0.3倍であることが好ましい。これは、比が0.1倍未満であると、トランスフォーマーが実装される回路(例えば、PSU)ボードのLLCマッチングがずれて動作周波数が上昇することによってボードの制御ができない問題を引き起こすことがあり、0.3倍を超えると、トランスフォーマー101の効率が低下し、ボード上で発振を引き起こすことがあるからである。ただ、これは一般的なPSUを仮定した例示的なものであり、実装回路によっては必ずしもこれに限定されるものではない。
結局、式1及び式2を参照すると、漏れインダクタンスは結合係数(k)の影響を受け、結合係数は第1コイル部と第2コイル部との間の距離及び重畳面積の影響を受ける。実施例によるトランスフォーマー101は、漏れインダクタンスの増大のために、第1コイル部と第2コイル部との間の離隔距離を制御して結合係数を低め、第1コイル部の収容空間と第2コイル部の収容空間とが水平方向にずれるようにすることで、漏れインダクタンスを追加に確保した。
したがって、実施例によるトランスフォーマーは、前述したボビン部結合構造によってスリムでありながらも高いLk値を確保することができるので、フラットパネルTVの電源部を構成するのに適する。
今まで説明した一実施例によるトランスフォーマー101は、ボビン部B1、B2の結合構造によって、少なくともコア部110によって取り囲まれる部分では第2収容部RP2が第1延長部EP1上に配置され、第1収容部RP1が第2延長部EP2の下に配置されることで、第1収容部RP1と第2収容部RP2とが水平方向に少なくとも一部で重畳しなかった。しかし、他の実施例によれば、第1コイル部120を収容する空間と第2コイル部130を収容する空間とが平行であることもできる。
以上で実施例に基づいて説明したが、これはただ例示のものであるだけで、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的特性を外れない範囲内で以上で例示しなかったさまざまな変形及び応用が可能であることが分かるであろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形及び応用に関連した相違点は添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
発明の実施のための形態は前述した「発明を実施するための形態」で充分に説明された。
前記第1ボビンは、第1トップ部と、前記第1トップ部の下に配置される第1ボトム部と、前記第1トップ部と前記第1ボトム部との間に配置され、内側面によって第1貫通ホールを定義する第1中間部とを含み、前記第1延長部は前記第1ボトム部に配置できる。
前記第1ボビンは、第1上部プレートと、前記上部プレートから前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に離隔した第1下部プレートと、前記第1上部プレートと前記第1下部プレートとの間に配置された第1側壁部とを含み、前記第1上部プレートは、前記第1上部プレート上に前記両端部の引き出しを許す引出溝を含むことができる。
前記ターミナルボビンは、前記リセスから前記複数の第1ターミナル端子のそれぞれに向かって延びる複数の第1ワイヤガイドを含み、前記引出溝を通して引き出された前記第1コイルの両端部は、前記複数の第1ワイヤガイドのうち互いに異なる第1ワイヤガイドに沿って該当第1ターミナル端子に延びることができる。
前記第2ボビンは、前記第2側壁部と前記複数の第2ターミナル端子との間で前記第1方向に延びる第2ワイヤガイドをさらに含むことができる。
上部コア111と下部コア112とが上下に結合されるとき、上部コア111の外足及び中足のそれぞれは、下部コア112の対応する外足及び中足と対向するようになる。ここで、互いに対向する外足対及び中足対のうちの少なくとも一部の間には所定の距離(例えば、10~200μmであるが、必ずしもこれに限定されるものではない)のギャップ(gap)が形成できる。ギャップ(gap)は上部コア111と下部コア112との間の離隔によって形成される空間であり、ギャップ(gap)は空気で満たされることもでき(すなわち、エアギャップ)、接着剤成分で満たされることもできる。
第2下部プレートBP2において1軸方向に一側には、3軸方向に下方に突出した第3突出部PT3、第4突出部PT4、第2隔壁部PA2、第1支持部SP1、及び第1リセスRC1が配置できる。また、第2下部プレートBP2において1軸方向に一側と対向する他側には、複数の第2ターミナル端子TM2及び第2支持部SP2が配置できる。複数の第2ターミナル端子TM2は2軸方向に互いに離隔して並んで配置できる。
第1リセスRC1は、第2下部プレートBP2の一側端から他側に向かって陥没した平面形状を有することができる。第1リセスRC1の2軸方向の幅は一側端から他側に行くほど段々小さくなることができる。例えば、第1リセスRC1は半円形または半楕円形の平面形状を有することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第1リセスRC1を通して第2コイルC2の一部が露出できる。これについては図7d~図7fを参照してより詳細に後述する。
第2ワイヤガイドWG2は、第2コイルC2を構成する複数の導電線のうち最も内側に配置される導電線に対してガイドの役割を果たすことができる。また、第2コイルC2を構成する複数の導電線(図示せず)は第2上部プレートTP2と第2下部プレートBP2とが3軸方向に互いに重畳しない部分、すなわち、平面上で第1隔壁部PA1と第2ターミナル端子TM2との間で上方に露出される。よって、第2ワイヤガイドWG2の側部WG2_S1、WG2_S2は第1隔壁部PA1とともに、第2コイルC2と第1コイルC1との間及び第2コイルとコア部110との間の絶縁距離の確保に寄与することができる。
複数の第1ワイヤガイドWG1のそれぞれは第2リセスRC2から互いに異なる第1ターミナル端子TM1に向かって延びることができる。第1ターミナル端子TM1の個数と第1ワイヤガイドWG1の個数とは互いに対応することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第1ボビンB1の引出溝DH1、DH2のうちのいずれか一つを通して引き出された第1コイルC1の一端は第3上部プレートTP3に形成された第2リセスRC2を通して上方に露出できる。露出された第1コイルC1の一端は第1ワイヤガイドWG1に沿って第1ターミナル端子TM1側に延びた後、第1ターミナル端子TM1と電気的に連結できる。
図7b及び図7cを参照すると、第1導電線L1と第3導電線L3とは並列に連結されてトランスフォーマーの第2コイル部の第1シグナルに対する第1ターン部NS2を構成し、第2導電線L2と第4導電線L4とは第2コイル部の第2シグナルに対する第2ターン部NS3を構成する。このような場合、第1ターミナルピンT1及び第2ターミナルピンT2は第1シグナルに対する入力端に相当し、第5ターミナルピンT5及び第6ターミナルピンT6は第1シグナルに対するグラウンド(Ground)に相当する。また、第7ターミナルピンT7及び第8ターミナルピンT8は第2シグナルに対する入力端に相当し、第4ターミナルピンT4及び第3ターミナルピンT3は第2シグナルに対するグラウンドに相当する。ここで、それぞれのシグナルのグラウンドは互いに電気的に連結されて、いわゆるセンタータップ(Center Tap)CTの構造を成すことができる。
また、第1リセスRC1の平面形状は図7eでは半円形として示されているが、これは例示的なものであり、導電線間の重畳が発生する4領域A1、A2、A3、A4のそれぞれを少なくとも一部でも含ませることができれば、円形、トラック形、多角形などの形状に限定されない。
コア部110はボビン部B1、B2の外側一部を取り囲むので、ボビン部B1、B2に収容される第1コイル部(図示せず)及び第2コイル部(図示せず)の一部がコア部110内に配置されるものと見なすことができる。
ボビン部B1、B2は、第1ボビンB1と第2ボビンB2とを含むことができる。
第2中間部133は垂直方向に第2トップ部131と第2ボトム部132との間に配置され、第2コイル部を構成する導電線(図示せず)と第1コイル部を構成する導電線(図示せず)との間を絶縁させることができる。また、第2トップ部131の下面の一部、第2中間部133の外側面、及び第2ボトム部の上面の一部によって定義される空間は第2コイル部を構成する導電線を収容する収容空間として機能することができる。
第2トップ部131の中央部には第2貫通ホールTH2が配置され、長軸方向の両端にはターミナル端子TM1、TM2が配置できる。ターミナル端子TM1、TM2はトランスフォーマー101をパワー供給ユニット(PSU)の基板(図示せず)に固定させる機能及びトランスフォーマー101の第1コイル部及び第2コイル部(図示せず)とパワー供給ユニット(PSU)の基板(図示せず)との電気的連結通路の機能を果たすことができる。
また、第1ボビンB1の第1トップ部121の上面で第1貫通ホールTH1とコイル引出部124との間には、上方に突出してX軸方向に延びる突出ピン125が配置される。突出ピン125は、第1ボビンB1と第2ボビンB2とが結合するとき、第2トップ部131の底面で第2ガイド135の内側に形成されたブラインドホールBHに挿入できる。これにより、第1ボビンB1及び第2ボビンB2はより強く安定的な結合状態を維持することができ、結合した状態の断面は図6aに示されている。
一方、ボビン部B1、B2とコア部110との間にも、より堅固な結合のために、接着を考慮することができる。例えば、図8bに示すように、コア部110の外足とコア部110の内部収容孔からY軸方向に延びて露出されたボビン部B1、B2との間のそれぞれには第1接着グループAD1、AD2、AD3、AD4がサイドボンディング形態に配置できる。例えば、第1接着グループAD1、AD2、AD3、AD4はボビン部B1、B2と接触することもでき、接触しないこともできるが、少なくとも上部コア111及び下部コア112のそれぞれには全部接触して上部コア111と下部コア112との間を固定することができるように配置されることが好ましい。
上述したボビン部B1、B2の結合構造による第1コイル部及び第2コイル部のそれぞれの収容状態を図12を参照して説明する。
第1ボビンB1は、第1コイル部120を収容する第1収容部RP1と、第1収容部RP1から第2ボビンB2の方向に延びた第1延長部EP1とを有することができる。すなわち、第1収容部RP1は、第1トップ部121、第1中間部123、及び第1ボトム部122から第1延長部EP1を除いた部分に相当することができる。
第2ボビンB2は、第2コイル部130を収容する第2収容部RP2と、第2収容部RP2から第1ボビンB1の方向に延びた第2延長部EP2とを有することができる。すなわち、第2収容部RP2は、第2トップ部131から第2延長部EP2を除いた部分、第2中間部133、及び第2ボトム部132を含むことができる。
Claims (10)
- 上部コア及び下部コアを含むコア部と、
前記上部コアと前記下部コアとの間に少なくとも一部が配置される第1コイル部及び第2コイル部と、
第1方向に前記第2コイル部の一側に結合されたターミナルボビンと、を含み、
前記第1コイル部は、第1コイルと、前記コア部の中足が貫通する第1貫通ホールを有し、前記第1コイルを収容する第1ボビンと、を含み、
前記第2コイル部は、第2コイルと、前記第1コイル部の少なくとも一部を収容する第2貫通ホールを有し、前記第2コイルを収容する第2ボビンと、を含み、
前記ターミナルボビンは、前記第1方向の一側に、前記第1方向と交差する第2方向に互いに離隔した複数の第1ターミナル端子と、前記第1方向に前記一側と対向する他側に形成され、前記第2コイル部の前記一側が挿入された開口と、を含み、
前記第1コイルの両端部は前記第1ボビンから引き出され、前記ターミナルボビンの前記複数の第1ターミナル端子のうち互いに異なる第1ターミナル端子にそれぞれ連結される、トランスフォーマー。 - 前記第1ボビンは、
第1上部プレートと、前記第1上部プレートから前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に離隔した下部プレートと、前記上部プレートと前記下部プレートとの間に配置された第1側壁部と、を含み、
前記第1上部プレートは、
前記第1上部プレート上に前記両端部の引き出しを許す引出溝を含む、請求項1に記載のトランスフォーマー。 - 前記第2ボビンは、
第2上部プレートと、前記第2上部プレートから前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に離隔した第2下部プレートと、前記第2上部プレートと前記第2下部プレートとの間に配置された第2側壁部と、を含む、請求項1に記載のトランスフォーマー。 - 前記第2貫通ホールから前記第2ボビンの第1方向に一側に配置された第1部と、
前記第2貫通ホールから前記第1部と対向する他側に配置された第2部と、を含み、
前記第2コイルは、前記第2貫通ホールの周辺に配置された複数の導電線を含み、
前記複数の導電線の一側は、前記第2部上に配置されるように延び、
前記複数の導電線の他側は、両端が前記第1部上に配置されるように延び、
前記複数の導電線のうち第1導電線及び第2導電線は少なくとも一部が前記第2部上で重畳し、
前記第2ボビンは、
前記第2部で前記重畳が発生する領域と少なくとも一部が前記第3方向に重畳するリセスを有する、請求項3に記載のトランスフォーマー。 - 前記第2ボビンは、
前記第2貫通ホールと前記リセスとの間で前記第2下部プレートから前記第3方向に下方に突出し、前記第2方向に延びる第2隔壁部をさらに含む、請求項4に記載のトランスフォーマー。 - 上部コア及び下部コアを含むコア部と、
前記コア部内に一部が配置されたコイル部と、
前記コア部と前記コイル部との間に配置されたボビン部と、を含み、
前記コイル部は、
第1コイルと、前記第1コイルの側面に少なくとも一部が配置された第2コイルとを含み、
前記ボビン部は、
前記第1コイルを収容する第1収容部が形成された第1ボビンと、
前記第2コイルを収容する第2収容部が形成された第2ボビンと、を含み、
前記第1ボビンは、前記第1収容部から前記第2ボビンの方向に延びた第1延長部を含み、
前記第2収容部は前記第1延長部上に配置された、トランスフォーマー。 - 前記第1ボビンは、
第1トップ部と、
前記第1トップ部の下に配置される第1ボトム部と、
前記第1トップ部と前記ボトム部との間に配置され、内側面によって第1貫通ホールを定義する第1中間部と、を含み、
前記第1延長部は前記第1ボトム部に配置された、請求項6に記載のトランスフォーマー。 - 前記第2ボビンは、
中央部に第2貫通ホールが配置された第2トップ部と、
前記第2トップ部の下に配置される第2ボトム部と、
前記第2トップ部と前記第2ボトム部との間に配置される第2中間部と、を含み、
前記第1ボビンは、
前記第2トップ部の下面及び前記第2中間部の内側面によって定義されるリセスに少なくとも一部が収容される、請求項6に記載のトランスフォーマー。 - 前記下部コアの下面から前記第1コイルまでの最短距離と前記下部コアの下面から前記第2コイルまでの最短距離とは異なる、請求項6に記載のトランスフォーマー。
- 前記コア部は、
第1外足部と、第2外足部と、前記第1外足部と前記第2外足部との間に配置される中足部とを含み、
前記第1コイルと前記第2コイルとの間の最短距離は、
前記第1コイルの最外郭から前記第1外足部及び前記第2外足部のうち隣接した一外足部までの最短距離の0.1倍~0.3倍である、請求項6に記載のトランスフォーマー。
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