JP5367685B2 - 放熱機能が備えられたトランスフォーマー - Google Patents

Description

本発明は放熱機能が備えられたトランスフォーマーに関する。

一般的にトランスフォーマーは、一つの回路から交流電力の供給を受けて電子誘導作用によって他の回路に電力を供給する装置であり、変圧機または変成機とも呼ばれる。
トランスフォーマーにおいて、電圧は１次コイル及び２次コイルに巻かれる券線（Ｗｉｎｄｉｎｇ）比に比例し、電流は券線比に反比例する（Ｖ１：Ｖ２＝Ｎ１：Ｎ２＝１／Ｉ１：１／Ｉ２）。

理想的なトランスフォーマーの場合は入力電力と出力電力が同一である１００％のエネルギー変換効率が可能であるが、実質的にはトランスフォーマーで様々な損失が発生して、変換効率の低下が発生する。
このような損失はコアの厚さ及び材質によって発生され、ヒステリシス損と渦電流損がある。

これをより詳細に説明すると、ヒステリシス損はコアの磁化特性による磁界を方向が相異なる磁界に変換させる時発生する損失であり、コアの材質によって変化し、使用周波数に比例し、コアに通過する磁力線密度の１．６乗に比例する。

また、渦電流損は、トランスフォーマーのコアに交番磁束が流れるとコア自体に誘導電圧が誘起され、これによって交番磁束と直角方向に磁束の周りに回る渦電流が流れるようになり（フレミング右手の法則）、このような渦電流の大きさの二乗及びコアの電気抵抗に比例するジュール（Ｊｏｕｌｅ）熱の損失が発生される。
このようなトランスフォーマーで発生される損失によって熱が発生され、このように発生された熱によってトランスフォーマーが破損するという問題点があった。

本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、コイルに隣接するように放熱管を設けて、発生される熱を放出できるようにした放熱機能が備えられたトランスフォーマーを提供することを目的とする。

上述のような目的を果たすための本発明は、Ｅ形状からなり、互いに向かい合って接して中心柱と外周部を形成している一対のコア；前記一対のコアの中心柱に巻回されており、電圧を降下する変圧コイル部；及び前記変圧コイル部の内側に位置しており、筒状からなり、前記変圧コイル部から発生する熱を放熱する放熱管を含む。

また、本発明は、前記変圧コイル部に挿入されており、前記放熱管に熱を誘導する熱誘導管をさらに含む。
また、本発明は、前記放熱管にコーティングされており、前記変圧コイル部から発生された熱を前記放熱管に伝達する熱インターフェース物質層をさらに含む。

また、本発明の前記放熱管は、前記一対のコアの中心柱を貫通することを特徴とする。
また、本発明の前記放熱管は、前記コアの中心柱と前記コイル部との間に位置することを特徴とする。

また、本発明の前記変圧コイル部は、前記一対のコアの中心柱に巻回されており、電圧を降下する第１コイル部；及び前記第１コイル部に巻回されており、電圧を降下する第２コイル部を含む。
また、本発明は、筒状からなり、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に位置し、前記第１コイル部と第２コイル部から発生する熱を外部に放出する第２放熱管をさらに含む。

また、本発明は、前記第２放熱管にコーティングされており、前記変圧コイル部から発生された熱を前記第２放熱管に伝達する第２熱インターフェース物質層をさらに含む。
また、本発明の前記第１コイル部は、前記一対のコアの中心柱に巻回されており、電圧を降下する第１コイル；及び前記第１コイルをくるんでおり、絶縁物質からなった第１絶縁フィルムを含み、前記第２コイル部は、前記第１コイル部に巻回されており、電圧を降下する第２コイル；及び前記第２コイルをくるんでおり、絶縁物質からなった第２絶縁フィルムをさらに含む。

また、本発明は、前記一対のコアの中心柱と前記第１コイルの間に位置して筒状に形成されており、絶縁材質で形成されている内側ボビン；及び前記第１絶縁フィルムと第２コアとの間に位置して筒状に形成されており、絶縁材質で形成されている外側ボビンを含む。
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

上述のような本発明によると、コイルから発生される熱を効果的に放出することができることにより、コアの温度を一定温度に低めることができる。
これにより、所望の特性を得ることができるため、トランスフォーマーの製品信頼性を向上させることができる。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図であり、図２は本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図であり、図３は本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの断面図である。

図１から図３を参照すると、本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、放熱管１０、変圧コイル部１１及び一対のコア１８、１８’からなっている。
そして、前記変圧コイル部１１は、内側ボビン１２、１次コイル１３及び１次絶縁フィルム１４からなった第１コイル部１１−１と、外側ボビン１５、２次コイル１６及び２次絶縁フィルム１７からなった第２コイル部１１−２からなっている。

ここで、放熱管１０は内部が空いている円筒状に形成されており、一対のコア１８、１８’の中心柱１８−１、１８−１’を貫通するように形成され、１次コイル１３と２次コイル１６から発生する熱を外部に放出する。
前記放熱管１０は円筒状に形成したが、他の実施例として四角形、五角形などの様々な形態が可能であり、１次コイル１３と２次コイル１６から発生される熱を効率よく放出することができるように金属材料で形成することが好ましい。

このような放熱管１０には、図３に図示されているように、１次コイル１３と２次コイル１６から発生された熱が効率よく伝達されることができるように熱インターフェース物質層（ＴＩＭ；Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）１０−１がコーティングされている。

前記熱インターフェース物質層１０−１は、好ましくはシリコーンやエポキシなどであることができる。
次に、内側ボビン１２は円筒状に形成されており、絶縁材質で形成されて電気的絶縁を提供する。

そして、１次コイル１３は前記内側ボビン１２の外周面に巻回されており、２次コイル１６と相互作用して入力される電圧を変化させる。
そして、１次絶縁フィルム１４は、前記内側ボビン１２に巻回された１次コイル１３の外部に巻かれており、１次コイル１３と２次コイル１６の電気的絶縁を提供する。
次に、外側ボビン１５は円筒状に形成されており、絶縁材質で形成されて電気的絶縁を提供する。

そして、２次コイル１６は前記外側ボビン１５の外周面に巻回されており、１次コイル１３と相互作用して入力される電圧を変化させる。
前記２次絶縁フィルム１７は、前記外側ボビン１５に巻回された２次コイル１６の外部に巻かれており、１次コイル１３と２次コイル１６の電気的絶縁を提供する。
一方、一対のコア１８、１８’はＥ形状からなり、内側ボビン１２に上下に挿入されて構成されることにより、内側ボビン１２の内側にかつ中心に形成された中心柱１８−１、１８−１’と外側ボビン１５の外側にかつ外部に形成された外周部１８−２、１８−２’を形成する。

このような構成において１次コイル１３と２次コイル１６の絶縁は、１次絶縁フィルム１４が１次絶縁させ、２次コイル１６が巻かれる外側ボビン１５が２次絶縁させ、２次コイル１６の外部は２次絶縁フィルム１７が二重絶縁させる。
そして、上述のような本発明によると、１次コイル１３と２次コイル１６から発生される熱は熱インターフェース物質層１０−１を介して放熱管１０に伝達され、放熱管１０に伝達された熱が外部に放出されることにより、トランスフォーマーの温度を低めることができる。

このように１次及び２次コイル１３、１６から発生される熱を効果的に放出することにより、コアの温度を一定温度に低めることができ、これによって所望の特性を得ることができて、トランスフォーマーの製品信頼性を向上させることができる。
図４は本発明の好ましい第２実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの断面図である。

図４に図示されたように、本発明の好ましい第２実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、１次コイル１３と２次コイル１６から発生された熱を放熱管１０に容易に伝達するために、前記放熱管から分枝されて１次コイル１３と２次コイル１６に挿入されている多数の熱誘導管１０−２を備えている。

前記熱誘導管１０−２は、放熱管１０と同様に金属材質で形成され、１次コイル１３と２次コイル１６から発生された熱を放熱管１０に誘導して、容易に放出されることができるようにする。
その他の構成要素は本発明の第１実施例と同一であるため、具体的な説明は省略する。

図５は本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図であり、図６は本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。
図５及び図６を参照すると、本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、放熱管１０が一対のコア１８、１８’の中心柱と変圧コイル部１１との間に位置している点において第１実施例と差異があり、その他の点においては同一である。また、本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、図４に図示されたように、変圧コイル部１１から発生された熱を誘導する熱誘導管をさらに含むことができる。その他の点においては第１実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図７は本発明の好ましい第４実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図であり、図８は本発明の好ましい第４実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。
図７と図８を参照すると、本発明の好ましい第４実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、放熱管１０が内側ボビンの役割を兼ねている点において差異があり、その他の点においては第３実施例と同一である。第３実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。

このように放熱管１０が内側ボビンの役割を兼ねるようにすると、スリムなトランスフォーマーを具現することができる。
図９は本発明の好ましい第５実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図であり、図１０は本発明の好ましい第５実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。

図９及び図１０を参照すると、本発明の好ましい第５実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、第１コイル部と第２コイル部との間に第２放熱管１０’をさらに含み、前記第２放熱管１０’にコーティングされており、前記第２コイル部から発生された熱を前記第２放熱管に伝達する第２熱インターフェース物質層（未図示）をさらに含む点において、第３実施例と差異があり、その他の点においては同一である。
このように第１コイル部１１−１と第２コイル部１１−２との間に第２放熱管１０’をさらに備えると、第１コイル部１１−１と第２コイル部１１−２から発生される熱をさらに効率よく放出することができる。

図１１は本発明の好ましい第６実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図であり、図１２は本発明の好ましい第６実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。
図１１と図１２を参照すると、本発明の好ましい第６実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーは、放熱管１０が内側ボビンの役割を兼ねており、第２放熱管１０’が外側ボビンの役割を兼ねている点において差異があり、その他の点においては第５実施例と同一である。第５実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。

このように放熱管１０が内側ボビンの役割を兼ねて、第２放熱管１０’が外側ボビンの役割を兼ねるようにすると、スリムなトランスフォーマーを具現することができる。
以上、本発明の好ましい実施例に対して図示及び説明したが、本発明は上述の特定実施例に限定されず、請求範囲にて請求する本発明の旨を外れずに、当該発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能であることは勿論、このような変形実施は本発明の技術的思想から個別的に理解されてはならないであろう。

本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図である。 本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。 本発明の好ましい第１実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの断面図である。 本発明の好ましい第２実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの断面図である。 本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図である。 本発明の好ましい第３実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。 本発明の好ましい第４実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図である。 本発明の好ましい第４実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。 本発明の好ましい第５実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図である。 本発明の好ましい第５実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。 本発明の好ましい第６実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの斜視図である。 本発明の好ましい第６実施例による放熱機能が備えられたトランスフォーマーの分解斜視図である。

１０、１０' 放熱管
１０−１ 熱インターフェース物質層
１０−２ 熱誘導管
１１ 変圧コイル部
１２、１５ ボビン
１３、１６ コイル
１４、１７ 絶縁フィルム
１８、１８' コア

Claims (7)

1. Ｅ形状からなり、互いに向かい合って接して中心柱と外周部を形成している一対のコア；
   前記一対のコアの中心柱の外側に位置しており、電圧を変化させる変圧コイル部であって、前記一対のコアの中心柱の外側に位置しており、電圧を変化させる第１コイル部、及び、前記第１コイル部の外側に位置しており、電圧を変化させる第２コイル部を含む変圧コイル部；
   前記変圧コイル部の内側に位置しており、筒状からなり、前記変圧コイル部から発生する熱を放熱する放熱管；及び
   筒状からなり、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に位置し、前記第１コイル部と第２コイル部から発生する熱を外部に放出する第２放熱管を含む放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
2. 前記放熱管にコーティングされており、前記変圧コイル部から発生された熱を前記放熱管に伝達する熱インターフェース物質層をさらに含む請求項１に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
3. 前記放熱管は、前記一対のコアの中心柱を貫通することを特徴とする請求項１に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
4. 前記放熱管は、前記コアの中心柱と前記コイル部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
5. 前記第２放熱管にコーティングされており、前記変圧コイル部から発生された熱を前記第２放熱管に伝達する第２熱インターフェース物質層をさらに含む請求項１に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
6. 前記第１コイル部は、前記一対のコアの中心柱の外側に位置しており、電圧を降下する第１コイル；及び
   前記第１コイルをくるんでおり、絶縁物質からなった第１絶縁フィルムを含み、
   前記第２コイル部は、前記第１コイル部の外側に位置しており、電圧を降下する第２コイル；及び
   前記第２コイルをくるんでおり、絶縁物質からなった第２絶縁フィルムをさらに含む請求項１に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。
7. 前記一対のコアの中心柱と前記第１コイルの間に位置して筒状に形成されており、絶縁材質で形成されている内側ボビン；及び
   前記第１絶縁フィルムと第２コアとの間に位置して筒状に形成されており、絶縁材質で形成されている外側ボビンを含む請求項６に記載の放熱機能が備えられたトランスフォーマー。

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