KR0175815B1 - 가요성 트랜스포머의 1차도선 연결장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 가요성 트랜스포머의 1차도선 연결장치 및 방법에 관한것으로, 1차측 도선들을 확실하고 간편하게 연결할 수 있는 가요성 트랜스포머의 1차도선 연결장치가 개시된다. 연결장치는 중심에 홀을 가진 원판형의 강성(rigid) 지지플레이트와, 일면에는 상기 지지플레이트가 부착되며 타면에는 방사형상으로 배설된 다수의 도선을 갖는 가요성 절연시트의 연결부재를 포함한다. 상기 연결부재는 중심에 홀을 가지며, 그 주변에지의 도선이 형성되지 않은 부분은 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거되어 상기 연결부재는 다수의 돌출부를 가진다. 상기 돌출부는 구부려져 1차측 내부 및 외부 구조체상의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되어, 2차권선의 주위에 설치된 1차권선이 형성되게 된다.

Description

가요성 트랜스포머의 1차도선 연결장치 및 방법

본 발명은 가요성 트랜스포머의 1차도선의 연결에 관한 것이며, 더욱 상세히는 내부 및 외부의 원통형 1차도선 구조 사이를 전기적으로 연결하는 가요성 트랜스포머의 1차도선 연결장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 트랜스포머는 광범위한 분야에서 사용된다. 트랜스포머는 교류의 전압을 증가 또는 감소하는 것이다. 일반적으로, 트랜스포머는 큰 자기 코아 주위를 코일로 여러 번 감는 것에 의해 제작된다. 코아는 원통형일 수도 있으나 전형적으로 토로이달형 코아가 사용된다. 1차권선이라 불리는 하나의 코일은 입력회로에 연결되고 이 입력회로의 전압은 변한다. 2차권선이라 불리는 다른 코일은 출력회로에 연결되며 이 출력회로에서 증가 또는 감소된 전압을 갖는 전기에너지가 사용된다.

코일을 감는 작업은 매우 길고 지루한 공정이기 때문에 상용 트랜스포머의 설계는 기본적으로 비용에 의해 좌우된다. 환언하면, 제조자는 코아 크기 및 코일 길이를 줄이려고 노력한다. 그러나 트랜스포머의 크기를 줄이는 데는 실질적으로 한계가 있으며 고주파분야에서 사용하기 적당한 최소크기의 트랜스포머는 생산원가가 매우 비싸다. 크기의 감소는 통상 생산재료의 필요량의 감소를 가져오고 이에 따라 생산원가가 감소되나, 크기가 감소됨에 따라 트랜스포머의 조립비용은 지수함수적으로 증가하게 된다.

1995년 2월 21일에 발행된 FLEXIBLE TRANSFORMER APPARATUS PARTICULARLY ADAPTED FOR HIGH VOLTAGE OPERATION 의 명칭을 갖는 창(Chang)의 미합중국 특허 5,392,020에는 적층의 가요성 트랜스포머 요소를 사용한 트랜스포머 장치가 개시된다.

도 1는 내부 및 외부의 1차도선 구조 사이의 연결을 도시한 창의 트랜스포머 장치의 평면도이다. 1차측 내부 실린더(10)와 1차측 외부 실린더(12)가 도시되며 그 사이에 동심원적으로 위치된 점선으로 표시된 2차측 구조가 포함된다. 1차측 내부 실린더(10)의 내벽 상에는 다수의 평행도선(14)이 형성된다. 또한 1차측 외부 실린더(12)의 외벽 상에도 다수의 평행 광폭 도선(16)이 형성된다. 1차측 외부 실린더(12) 상의 도선(16)의 수는 1차측 내부 실린더(10) 상의 도선(14)의 수와 같다. 1차측 내부 실린더(10)와 1차측 외부 실린더(12)는 적절한 수단으로 서로 전기적으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 1차측 내부 및 외부 실린더(10 및 12)는 도전 와이어(18)에 의해 전기적으로 연결된다.

그러나, 이격된 다수의 도선을 와이어로 연결하는 공정은 번거롭고 지루한 공정으로 이에 따라 제조비용의 상승이 유발된다.

한편, 창의 특허에는 1차측 구조를 연결하기 위한 캡구조를 개시한다. 그러나 개시된 캡구조는 전기적 연결을 위해 여전히 와이어를 사용하고 있으며, 캡구조를 사용한 경우의 연결방법이 구체적으로 개시되어 있지 않아, 캡구조와 1차측 내부 및 외부 실린더(10 및 12)상에 피착된 도선(14 및 16)과의 확실한 연결을 보장할 수 없다는 문제점을 가진다.

본 발명은 상술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1목적은 1차측 도선들을 확실하고 간편하게 연결할 수 있는 트랜스포머의 1차도선 연결장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 1차측 도선들을 확실하고 간편하게 연결할 수 있는 트랜스포머의 1차도선 연결방법을 제공하는 것이다.

상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스포머의 1차도선 연결장치는,

중심에 홀을 가진 원판형의 강성(rigid) 지지플레이트; 그리고

일면에는 상기 지지플레이트가 부착되며 타면에는 방사형상으로 배설된 다수의 도선을 갖는 가요성 절연 시트의 연결부재로 구성되며,

상기 연결부재는 중심에 홀을 가지며, 그 주변에지의 도선이 형성되지 않은 부분은 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거되고 그 주변에지의 도선이 형성된 부분은 돌출되어 상기 연결부재는 다수의 돌출부를 가지며,

상기 연결부재의 내부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 1차측 내부구조체상의 제1의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되며, 상기 연결부재의 외부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 1차측 외부구조체상의 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되어, 상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부와 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부는 연결되어 2차권선의 주위에 설치된 1차권선을 형성한다.

상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스포머의 1차도선 연결방법은,

중앙에 홀을 갖는 원판형의 가요성 절연시트의 연결부재의 일면에 구리층을 피착하는 단계;

방사형상으로 배설된 다수의 도선이 형성되도록 상기 구리층의 일부를 제거하는 단계;

상기 구리층이 제거된 상기 연결부재의 주변에지부를 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거하여 상기 연결부재의 상기 주변에지부에 다수의 돌출부를 제공하는 단계;

상기 돌출부와 연결되는 1차측 내부 및 외부구조체상의 제1 및 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부에 솔더를 제공하는 단계;

상기 연결부재의 상기 구리층이 피착되지 않은 면이 노출되도록 상기 연결부재를 상기 트랜스포머의 일측에 재치하는 단계; 그리고

상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부와 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부가 연결되어 2차권선의 주위에 1차권선이 형성되도록 상기 돌출부를 구부려 상기 연결부재의 상기 도선의 단부와 상기 솔더를 솔더링하는 단계로 구성된다.

도 1는 내부 및 외부의 1차도선 구조 사이의 연결을 도시한 종래의 트랜스포머 장치의 평면도이고;

도 2는 내부 원통형 1차도선 구조로서 사용되는 본 발명에 따른 1차평면 시트를 도시한 사시도이고;

도 3는 외부 원통형 1차도선 구조로서 사용되는 본 발명에 따른 1차평면 시트를 도시한 사시도이고;

도 4A는 본 발명에 따른 1차측 도선을 전기적으로 연결하는 연결부재의 평면도이고;

도 4B는 본 발명에 따른 지지플레이트의 평면도이고; 그리고

도 5는 본 발명에 따른 연결장치가 취부된 트랜스포머 장치를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 1차측 평면 시트 14 : 평행도선

20 : 랜드에리어 22 : 연결부재

24 : 도선 26 : 지지플레이트

이하에 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 도 1에서 1차측 내부실린더(10)로 도시된 내부 원통형 1차도선 구조로서 사용되는 1차측 평면 시트(10)를 도시한다. 1차측 평면 시트(10)는 폴리이미드 및 폴리에스테르와 같은 가요성 절연 필름으로 형성된다. 1차측 평면 시트(10)는 그 표면 위에 피착된 다수의 평행도선(14)을 갖는다.

다수의 평행도선(14)은 다음과 같이 공정에 따라 형성된다. 폴리이미드 등으로 구성된 가요성 절연 필름 상에 구리층을 형성시킨다. 구리층은 스퍼터링에 의해 형성하는 것이 바람직하나, 공지의 다른 방법을 사용할 수도 있다. 피착된 구리층은 패터닝 후 에칭되어, 다수의 평행도선(14)이 형성된다.

평행도선(14)의 양단에는 솔더로 구성된 랜드에리어(20)가 제공된다. 솔더는 크림타입일 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다. 크림타입솔더가 사용되는 경우, 랜드에리어(20)는 스크린 프린팅 등으로 제공된다. 일반적인 솔더가 사용되는 경우, 랜드에리어(20)는 딥핑에 의해 제공될 수 있다. 또한 솔더 플레이팅에 의해 랜드에리어(20)가 제공될 수 있다.

도 3는 제1도에서 1차측 외부실린더(12)로 도시된 외부 원통형 1차도선 구조로서 사용되는 1차측 평면 시트(12)를 도시한다.

1차측 평면 시트(12)는 폴리이미드 및 폴리에스테르와 같은 가요성 절연 필름으로 형성된다. 1차측 평면 시트(12)는 그 표면 위에 피착된 다수의 평행도선(16)을 갖는다. 이 평행도선(16)의 폭이 다른 1차측 평면 시트(10) 상에 형성된 평행도선(14) 보다 더 넓으며, 그 형성방법은 평면 시트(10) 상에 평행도선(14)을 형성하는 방법과 같다.

평행도선(16)의 양단에는 솔더로 구성된 랜드에리어(20)가 제공된다. 사용되는 솔더의 종류 및 랜드에리어 형성방법은 상술한 바와 같다.

도 4A는 연결부재(22)를 도시한다. 연결부재(22)는 폴리이미드 및 폴리에스테르 등의 가요성 절연시트로 구성되며, 방사형상의 다수의 도선(24)을 가진다. 연결부재(22)는 중심에 홀을 가진 원판형이다. 다수의 도선(24) 각각은 반지름 외부 방향으로 갈수록 그 폭이 넓어지는 형상을 가진다. 도선(24)은 폴리이미드 및 폴리에스테르 등의 가요성 절연 시트 상에 구리층을 스퍼터링으로 피착하거나 구리 필름을 라미네이션한 후, 패터닝하고 에칭하여 형성된다. 에칭완료 후, 구리층이 제거된 절연시트의 내부 및 외부에지는 도선(24)의 일부가 방사방향으로 돌출되도록 절단제거된다.

도 4B는 도 4A에 도시된 연결부재(22)를 지지하기 위한 지지플레이트(26)를 도시한다. 지지플레이트(26)는 중심에 홀을 가진 원판형이며 FRP 수지 등과 같은 강직한(rigid)한 수지재료로 구성된다. 지지플레이트(26)는 사실상 연결부재(22)와 동일한 크기를 가진다. 지지플레이트(26) 는 도선(24)이 형성되지 않는 연결부재(22)의 일면과 접합되며, 이 경우, 도선(24)의 일부는 지지플레이트(26)의 내부 및 외부 에지로부터 돌출되게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 연결장치가 취부된 트랜스포머 장치를 도시한다. 지지플레이트(26) 아래에는 연결부재(22)가 도선(24)이 아래로 향하도록 부착된다. 연결부재(22)는 돌출된 도선(24)의 양단이 1차측 내부 실린더(10)의 내벽 상에 피착된 다수의 평행도선(14) 및 1차측 외부 실린더(12)의 외벽 상에 피착된 다수의 평행 광폭 도선(16)과 정합되도록 위치된다. 도선(24)의 돌출부분은 아래로 구부려져 랜드에리어(20) 상에 위치된다. 도선(24)과 랜드에리어(20)는 가열압착이나 리플로우 솔더링(reflow soldering)에 의해 솔더링되어 1차측 도선이 전기적으로 연결되게 된다.

이상설명에서와같이 본 발명의 연결장치 및 연결방법을 사용하여 트랜스포머의 1차측 도선을 연결하는 경우, 캡구조와 1차측 내부 및 외부 실린더(10 및 12)상에 피착된 도선(14 및 16)과의 확실하며 신속한 연결을 보장할 수 있다. 따라서, 조립비용이 낮아 생산원가가 현저히 감소된다.

본 발명은 바람직한 실시예의 형태로 기술되었지만, 첨부의 청구범위에 의해 정의되는 영역 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것으로 이해되야 할 것이다.

Claims (10)

1. 표면상에 배설된 제1의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 제1의 1차실린더를 형성하도록 구부려진 제1의 가요성 시트로 이루어진 1차측 내부구조체, 상기 1차측 내부실린더 주위를 원형배열로 배설된 가요성 적층부재로 이루어진 적어도 하나의 2차권선, 및 표면상에 배설된 제2의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 상기 2차권선을 동심원적으로 포위하는 제2의 가요성 시트로 이루어진 1차측 외부구조체로 구성된 트랜스포머의 1차측 내부 및 외부구조체를 연결하는 장치에 있어서,

   중심에 홀을 가진 원판형의 강성(rigid) 지지플레이트; 그리고

   일면에는 상기 지지플레이트가 부착되며 타면에는 방사형상으로 배설된 다수의 도선을 갖는 가요성 절연시트의 연결부재로 구성되며,

   상기 연결부재는 중심에 홀을 가지며, 그 주변에지의 도선이 형성되지 않은 부분은 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거되고 그 주변에지의 도선이 형성된 부분은 돌출되어 상기 연결부재는 다수의 돌출부를 가지며,

   상기 연결부재의 내부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 상기 1차측 내부구조체 상의 상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되며, 상기 연결부재의 외부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 상기 1차측 외부구조체상의 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되어, 상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부와 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부는 연결되어 상기 2차권선의 주위에 설치된 1차권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 연결장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결부재는 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결부재에 배설된 상기 다수의 도선은 외부에지에서의 폭은 넓고 내부에지에서의 폭은 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 돌출부와 연결되는 상기 제1 및 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부에는 솔더가 제공되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 지지플레이트는 FRP로 제작되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
6. 표면상에 배설된 제1의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 제1의 1차실린더를 형성하도록 구부려진 제1의 가요성 시트로 이루어진 1차측 내부구조체, 상기 1차측 내부실린더 주위를 원형배열로 배설된 가요성 적층부재로 이루어진 적어도 하나의 2차권선, 및 표면상에 배설된 제2의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 상기 2차권선을 동심원적으로 포위하는 제2의 가요성 시트로 이루어진 1차측 외부구조체로 구성된 트랜스포머의 1차측 내부 및 외부구조체를 연결하는 장치에 있어서,

   중심에 홀을 가진 원판형의 강성(rigid) 지지플레이트; 그리고

   일면에는 상기 지지플레이트가 부착되며 타면에는 방사형상으로 배설된 다수의 도선을 갖는 가요성 절연시트의 연결부재로 구성되며,

   상기 연결부재는 중심에 홀을 가지며, 그 주변에지의 도선이 형성되지 않은 부분은 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거되고 그 주변에지의 도선이 형성된 부분은 돌출되어 상기 연결부재는 다수의 돌출부를 가지며,

   상기 연결부재의 내부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 상기 1차측 내부구조체 상의 상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되며, 상기 연결부재의 외부주변 에지에 위치된 상기 돌출부는 구부려져 상기 1차측 외부구조체상의 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부와 연결되어, 상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부와 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부는 연결되어 상기 2차권선의 주위에 설치된 1차권선을 형성하며,

   상기 연결부재는 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작되며,

   상기 연결부재에 배설된 상기 다수의 도선은 외부에지에서의 폭은 넓고 내부에지에서의 폭은 좁게 형성되며,

   상기 돌출부와 연결되는 상기 제1 및 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부에는 솔더가 제공되며,

   상기 지지플레이트는 FRP로 제작되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
7. 표면상에 배설된 제1의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 제1의 1차실린더를 형성하도록 구부려진 제1의 가요성 시트로 이루어진 1차측 내부구조체, 상기 1차측 내부실린더 주위를 원형배열로 배설된 가요성 적층부재로 이루어진 적어도 하나의 2차권선, 및 표면상에 배설된 제2의 다수의 평행 1차 도선을 가지며 상기 2차권선을 동심원적으로 포위하는 제2의 가요성 시트로 이루어진 1차측 외부구조체로 구성된 트랜스포머의 1차측 내부 및 외부구조체를 연결하는 방법에 있어서,

   중앙에 홀을 갖는 원판형의 가요성 절연시트의 연결부재의 일면에 구리층을 피착하는 단계;

   방사형상으로 배설된 다수의 도선이 형성되도록 상기 구리층의 일부를 제거하는 단계;

   상기 구리층이 제거된 상기 연결부재의 주변에지부를 반지름 방향으로 소정길이만큼 제거하여 상기 연결부재의 상기 주변에지부에 다수의 돌출부를 제공하는 단계;

   상기 돌출부와 연결되는 상기 제1 및 제2의 다수의 평행 1차도선의 단부에 솔더를 제공하는 단계;

   상기 연결부재의 상기 구리층이 피착되지 않은 면이 노출되도록 상기 연결부재를 상기 트랜스포머의 일측에 재치하는 단계; 그리고

   상기 제1의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부와 상기 제2의 다수의 평행 1차도선의 선택된 단부가 연결되어 상기 2차권선의 주위에 1차권선이 형성되도록 상기 돌출부를 구부려 상기 연결부재의 상기 도선의 단부와 상기 솔더를 솔더링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 연결방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 돌출부 제공단계 이후에 중앙에 홀을 갖는 원판형의 강성 지지플레이트를 상기 연결부재의 도선이 형성되지 않은 일면에 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 구리층 피착단계에서 상기 구리층은 스퍼터링에 의해 상기 연결부재의 일면 상에 피착되는 것을 특징으로 하는 연결방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 구리층을 제거하는 단계에서 상기 구리층은 에칭에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 연결방법.