KR100190566B1 - 가요성 트랜스포머의 2차 권선 구조 - Google Patents
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Abstract
본발명은 중심에 개구를 갖는 원형 절연시트를 적층하여 형성된 가요성 트랜스포머의 2차 권선구조에 관한 것으로, 이러한 2차 권선구조는 두 개의 적층된 가요성 트랜스포머 요소와 이 사이에 개재된 하나의 자성층으로 구성된다. 상기 가요성 트랜스포머 요소는 일면에 제1의 다수의 도선을 갖는 제1의 가요성 절연부재와, 일면에 제2의 다수의 도선을 갖는 제2의 가요성 절연부재와, 상기 제1 및 제2의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제1 및 제2의 가요성 절연부재에 각각 부착된 제1 및 제2 절연층으로 구성된다. 마주보는 상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 각 단부는 연결되어 상기 제1 절연층, 상기 자성층 및 상기 제2 절연층을 포위하는 패턴코일을 제공한다. 상기 제1 및 제2의 트랜스포머 요소에는 각각 제1 및 제2 관통홀쌍이 제공된다. 상기 제1 및 제2 관통홀쌍이 정렬됨으로써 상기 제1 및 제2의 트랜스포머 요소가 정렬되어 패턴코일로 형성된다.
Description
본 발명은 가요성 트랜스포머에 관한 것으로, 특히 중심에 개구를 갖는 원형 시트를 적층하여 형성한 가요성 트랜스포머의 2차 권선 구조에 관한 것이다.
일반적으로 트랜스포머는 광범위한 분야에서 사용되고 있는데, 이러한 트랜스포머는 교류의 전압을 증가 또는 감소시키는 장치인 것이다. 통상적으로, 트랜스포머는 큰 자기 코아 주위를 코일로 여러 번 감는 것에 의해 제작된다. 코아는 원통형일 수도 있으나 전형적으로 토로이달형 코아가 사용된다. 1차 권선이라 불리는 하나의 코일은 입력회로에 연결되고 이 입력회로의 전압은 변한다. 2차 권선이라 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 줄이는 것이 경제적이다.
그런데, 상기 트랜스포머는 그 크기를 줄이는 데는 실질적으로 한계가 있으며 또한,고주파분야에서 사용하기에 적당한 최소크기의 트랜스포머는 생산원가가 매우 비싸다는 단점이 있으며, 크기의 감소는 통상 생산재료의 필요량의 감소를 가져오고 이에 따라 생산원가가 감소되나, 크기가 감소됨에 따라 트랜스포머의 조립비용은 지수함수적으로 증가하게 된다. 그리고1995년 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.
그러면, 상기와같은 종래 트랜스포머는 도1에 도시된바와같이 요소(10)는 크게 3개의 시트로 구성되는데, 이 제1 절연시트(11)는 가요성 절연 재료로 제작된다. 그리고, 제1 절연시트(11) 상면에는 평행한 다수의 도선(14)이 배열된다. 또한, 제2 절연시트(13)는 제1 절연시트(11)와 동일한 두께 및 동일한 재료로 제작된다. 그리고 이 제2 절연시트(13) 상면에도 평행한 다수의 도선(16)이 배열된다. 도선(16)은 도1에서 점선으로 도시된다. 각각의 도선(14 및 16) 끝단부에는 구멍(15)이 형성되며, 구멍(15)을 통해 도선(14 및 16)은 전기적으로 연결된다. 연결된 도선은 제1 및 제2 절연시트(11 및 13) 사이에 제공된 자기시트(12)를 포위하도록 배열된 지그재그 패턴의 코일을 형성한다.
한편,상기 가요성 적층 트랜스포머의 요소(10)는 도2에 도시된 폐쇄링 배열 또는 도3에 도시된 나선 배열로 배열되어 2차 권선을 구성한다. 도2 및 도3에서, 가요성 적층 트랜스포머 요소(10)은 중앙 1차 실린더(20)와 외부 1차 실린더(22) 사이에서 제공된다. 부재번호 23으로 표시된 실선 각각은 자기시트(12)를 나타내며, 부재번호 24로 표시된 점선은 절연시트(11 및 12)를 나타낸다.
그러나, 상기와같은 가요성 적층 트랜스포머는 이 트랜스포머의 2차 코일을 제작할 경우, 폐쇄링배열 또는 나선배열로 배열된 가요성 적층 트랜스포머 요소(10)의 내부 및 외부간의 곡률차이로 인해, 요소(10)의 에지부가 끊어지거나 요소(10) 자체가 꺾이게되는 문제점이 있다.
이에 본발명은 상기와같은 제반문제점을 해결하기위해 발명된것으로, 높은 승압비를 가질 수 있으며, 제작이 용이한 가요성 트랜스포머의 2차 권선 구조를 제공하는데 그목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,일면에 제1의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1의 가요성 절연부재와, 상기 제1의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제1의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1 절연층으로 구성된 제1의 가요성 트랜스포머 요소;일면에 제2의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2의 가요성 절연부재와, 상기 제2의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제2의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2 절연층으로 구성되며, 상기 제1및 제2의 다수의 도선이 제공된 면이 서로 마주보도록 상기 제1의 가요성 트랜스포머 요소 상에 재치된 제2의 가요성 트랜스포머 요소;상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 각각의 양단부가 접촉되도록 상기 적층된 가요성 트랜스포머 요소 사이에 개재되는 중심에 개구를 갖는 원판형상의 자성부재; 그리고 상기 제1 및 제2의 다수의 도선 각각의 양단부에 제공되어 상기 제1 및 제2의 다수의 도선을 전기적으로 연결하여 상기 제1 절연층, 상기 자성부재 및 상기 제2 절연층을 포위하는 패턴코일을 제공하는 연결부재로 구성된다.
상기 제1의 다수의 도선은 하나의 도선이 생략된 제1의 방사배열로 배열되며, 상기 제2의 다수의 도선은 패턴코일을 형성하기 위해 상기 제1의 다수의 도선의 양단과 접촉되도록 위치된 양단을 가진 하나의 도선이 생략된 제2의 방사배열로 배열된다.
따라서,상기 제1의 트랜스포머 요소에는 제1의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제1의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제1의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제1의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제2의 트랜스포머 요소에는 제2의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제2의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제2의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제2의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2의 관통홀쌍을 정렬시킴으로써 상기 제1 및 제2의 트랜스포머 요소가 정렬되어 하나의 패턴코일을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도1는 종래기술의 가요성 적층 트랜스포머 요소의 사시도이고;
도2는 종래기술에 따른 트랜스포머의 폐쇄링 배열을 도시하는 평면도이고: 도3은 종래기술에 따른 트랜스포머의 나선 배열을 도시하는 평면도이고;
도4A는 본 발명에 따른 제1의 가요성 트랜스포머 요소의 평면도이고;
도4B도는 본 발명에 따른 제2의 가요성 트랜스포머 요소의 평면도이고;
도5도는 절연층이 부착되고 자성층이 재치된 본 발명에 따른 제1의 가요성 트랜스포머 요소의 평면도이고;
도6도는 본 발명에 따른 가요성 트랜스포머 요소를 사용하여 구성된 트랜스포머의 2차 코일의 조립도이고;
도7은 본 발명에 따라 완성된 2차 코일을 사용하여 구성된 트랜스포머의 2차 권선의 조립도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
50A : 요소 52 : 절연시트
54 : 도선 55 : 솔더층
58 : 제1관통홀 60 : 제2관통홀
이하, 본발명을 첨부된 예시도면에의거 상세히 설명한다.
도4A 및 도4B는 본 발명에 따른 가요성 트랜스포머 요소(50A 및 50B)를 도시한다. 요소(50A)는 절연시트(52)와 절연시트(52)의 일면에 제공된 방사형상의 다수개의 도선(54)으로 구성된다. 절연시트(52)는 중심에 개구를 갖는 원형 디스크의 형상을 가지며, 폴리이미드 및 폴리에스테르 같은 가요성 절연 필름으로 형성된다. 각각의 도선(54)의 양단에는 솔더층(55)이 예컨대 솔더 플레이팅에 의해 제공된다. 요소(50B)는 절연시트(53)와 절연시트(53)의 일면에 제공된 방사형상의 다수개의 도선(56)으로 구성된다. 도선(56)은 요소(50A)가 요소(50B) 상에 재치될 경우, 요소(50B)상에 형성된 도선(56) 각각의 끝부분이 요소(50A)상에 형성된 도선(54) 각각의 끝부분과 중첩되어 코일을 형성하도록 배열된다. 각각의 도선(56)의 양단에도 솔더층(55)이 예컨대 솔더 플레이팅에 의해 제공된다. 요소(50B)는 도선(56)의 배열을 제외하고 재질 및 형상에 있어서, 요소(50A)와 동일하다.
또한, 상기 절연시트(52 및 53)상에 제공된 도선(54 및 56)은 동박을 절연시트(52 및 53)에 접착제를 사용하여 부착하거나 스퍼터링에 의해 피착하고 사진석판술(photolithography)로 패터닝하여 형성될 수 있다.
그리고,상기절연시트(52)의 외주부 근방에는 제1 및 제2 관통홀(58 및 60)이 제공된다. 제1 관통홀(58)은 도선(54) 중 하나의 도선(54a)의 외향단을 관통하여 형성되며, 제2 관통홀(60)은 제1 관통홀(58)이 형성된 도선(54a)에 인접하여 도선(54)이 형성되어있지 않은 부분에 형성된다. 절연시트(53)의 외주부 근방에도 제1 및 제2 관통홀(58 및 60)이 제공된다. 제1 관통홀(58)은 도선(56)이 형성되어있지 않은 부분에 형성되며, 제2 관통홀(60)은 제1 관통홀(58)과 인접하여 도선(56) 중 하나의 도선(56a)의 외향단을 관통하여 형성된다.
여기서,다수의 도선(54)이 제공된 절연시트(52) 일면에는 도5에 도시된바와같이 도선(54) 각각의 양단이 노출되는 크기를 갖는 중심에 개구를 갖는 원형 디스크 형상의 절연층(62)이 부착된다. 도시되지 않지만, 다수의 도선(56)이 제공된 절연시트(53)의 일면에도 동일한 크기 및 형상을 갖는 절연층이 부착된다. 제5도는 절연층(62)이 부착되고 그 위에 자성층(65)이 재치된 상태의 가요성 트랜스포머 요소(50A)를 도시한다. 절연층(62)은 절연시트(52)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 자성층(65)은 사실상 절연층(62) 보다 약간 작은 크기를 갖는 것이 좋다.
또한,도6도은 트랜스포머의 2차 코일을 형성하기 위한 본 발명의 가요성 트랜스포머 요소의 결합관계를 도시한 도면이다. 절연시트(52) 상에는 절연층(62)이 부착되며 이 위에 자성층(65)이 재치되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 절연시트(53)의 일면에는 제4B도에 도시된 다수의 도선(56)이 제공되며 그 위에도 제4A도에 도시된 절연층(62)과 동일한 형상을 갖는 절연층이 부착되어 있다. 절연시트(52 및 53)에는 각각 제1 관통홀(58) 및 제2 관통홀(60)이 형성되어 있다. 절연시트(52)의 제1 및 제2 관통홀(58 및 59)과 절연시트(53)의 제1 및 제2 관통홀(58 및 60)이 각각 정렬되도록 절연시트(52) 상에 절연시트(53)가 재치된다. 절연시트(52) 상의 다수의 도선(54)은 절연시트(53) 일면에 제공된 다수의 도선(56 : 제4B도)과 가열압착이나 리플로우 솔더링(reflow soldering)에 의해 전기적으로 연결된다. 연결된 도선은 절연시트(52 및 53) 사이에 제공된 자성층(65)을 포위하도록 배열된 지그재그 패턴의 코일을 형성한다. 이에 따라, 하나의 2차 코일의 제작이 완성된다.
그리고,도7은 본 발명에 따라 완성된 트랜스포머의 2차 권선을 도시한다. 도시된 2차 권선은 3개의 2차 코일로 구성되나 2차 코일의 수는 특별히 한정되지 않는다. 제1 내지 제3의 2차 코일(70, 70' 및 70)은 각각 제1 및 제2의 관통홀(58 및 60, 58' 및 60', 58 및 60)을 가진다. 제1 및 제2의 2차 코일(70 및 70')의 전기적 연결은, 제1의 2차 코일(70)의 제1 관통홀(58)과 제2의 2차 코일(70')의 제2 관통홀(60')을 정렬한 후, 솔더링함으로써 달성된다. 제2 및 제3의 2차 코일(70' 및 70)의 전기적 연결은, 제2의 2차 코일(70')의 제1 관통홀(58')과 제3의 2차 코일(70)의 제2 관통홀(60)을 정렬한 후, 예컨대 솔더플레이팅에 의해 솔더링함으로써 달성된다. 그러나 각각의 2차 코일(70, 70' 및 70)로 부터 리드선을 인출하여 이 리드선을 연결함으로써 2차 코일(70, 70' 및 70)간의 전기적 연결이 달성될 수도 있다.
여기서, 본 발명의 트랜스포머의 2차 권선을 외부기기와 전기적으로 연결하기 위한 리드선은 제1의 2차 코일(70)의 제2 관통홀(60)및 제3의 2차 코일(70)의 제1 관통홀(58)으로부터 인출된다.
이상설명에서와같이 본발명은 완성된 2차 권선에는 창의 특허에 개시된 1차권선구조를 사용하여도 좋고 와이어를 감는 형식의 기존의 1차권선을 사용하여도 우수한 효과를 나타내게된다.
Claims (7)
- 일면에 제1의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1의 가요성 절연부재와, 상기 제1의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제1의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1 절연층으로 구성된 제1의 가요성 트랜스포머 요소;일면에 제2의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2의 가요성 절연부재와, 상기 제2의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제2의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2 절연층으로 구성되며, 상기 제1및 제2의 다수의 도선이 제공된 면이 서로 마주보도록 상기 제1의 가요성 트랜스포머 요소 상에 재치된 제2의 가요성 트랜스포머 요소;상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 각각의 양단부가 접촉되도록 상기 적층된 가요성 트랜스포머 요소 사이에 개재되는 중심에 개구를 갖는 원판형상의 자성부재; 그리고상기 제1 및 제2의 다수의 도선 각각의 양단부에 제공되어 상기 제1 및 제2의 다수의 도선을 전기적으로 연결하여 상기 제1 절연층, 상기 자성부재 및 상기 제2 절연층을 포위하는 패턴코일을 제공하는 연결부재로 구성되며,상기 제1의 다수의 도선은 하나의 도선이 생략된 제1의 방사배열로 배열되며, 상기 제2의 다수의 도선은 패턴코일을 형성하기 위해 상기 제1의 다수의 도선의 양단과 접촉되도록 위치된 양단을 가진 하나의 도선이 생략된 제2의 방사배열로 배열되는 것을 특징으로 하는 가요성 트랜스포머의 2차 권선 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1의 트랜스포머 요소에는 제1의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제1의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제1의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제1의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제2의 트랜스포머 요소에는 제2의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제2의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제2의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제2의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2의 관통홀쌍을 정렬시킴으로써 상기 제1 및 제2의 트랜스포머 요소가 정렬되어 하나의 패턴코일을 형성하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 가요성 절연부재는 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작된 절연필름인 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 절연층은 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작된 절연필름인 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
- 제1항에 있어서, 상기 연결부재는 상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 양단부에 제공된 솔더층인 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 다수의 도선은 상기 제1 및 제2의 가요성 절연부재 상에 피착된 구리층인 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
- 일면에 제1의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1의 가요성 절연부재와, 상기 제1의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제1의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제1 절연층으로 구성된 제1의 가요성 트랜스포머 요소;일면에 제2의 다수의 도선을 가지며, 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2의 가요성 절연부재와, 상기 제2의 다수의 도선 각각의 양단부가 노출되도록 상기 제2의 가요성 절연부재에 부착된 중심에 개구를 갖는 원판형상의 제2 절연층으로 구성되며, 상기 제1및 제2의 다수의 도선이 제공된 면이 서로 마주보도록 상기 제1의 가요성 트랜스포머 요소 상에 재치된 제2의 가요성 트랜스포머 요소;상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 각각의 양단부가 접촉되도록 상기 적층된 가요성 트랜스포머 요소 사이에 개재되는 중심에 개구를 갖는 원판형상의 자성부재; 그리고상기 제1 및 제2의 다수의 도선 각각의 양단부에 제공되어 상기 제1 및 제2의 다수의 도선을 전기적으로 연결하여 상기 제1 절연층, 상기 자성부재 및 상기 제2 절연층을 포위하는 패턴코일을 제공하는 연결부재로 구성되며,상기 제1의 다수의 도선은 하나의 도선이 생략된 제1의 방사배열로 배열되며, 상기 제2의 다수의 도선은 패턴코일을 형성하기 위해 상기 제1의 다수의 도선의 양단과 접촉되도록 위치된 양단을 가진 하나의 도선이 생략된 제2의 방사배열로 배열되며,상기 제1의 트랜스포머 요소에는 제1의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제1의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제1의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제1의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제2의 트랜스포머 요소에는 제2의 관통홀쌍이 외주 근방에 서로 인접하여 제공되며 상기 제2의 관통홀쌍 중 하나는 상기 제2의 다수의 도선에서 도선이 생략된 지점에 형성되며 다른 하나는 상기 지점에 인접한 상기 제2의 다수의 도선 중 하나의 도선의 외향단을 관통하여 형성되며, 상기 제1 및 제2의 관통홀쌍을 정렬시킴으로써 상기 제1 및 제2의 트랜스포머 요소가 정렬되어 하나의 패턴코일을 형성하며,상기 제1 및 제2의 가요성 절연부재는 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작된 절연필름이며,상기 제1 및 제2 절연층은 폴리이미드 및 폴리에스테르 중 하나로 제작된 절연필름이며,상기 연결부재는 상기 제1 및 제2의 다수의 도선의 양단부에 제공된 솔더층이며,상기 제1 및 제2의 다수의 도선은 상기 제1 및 제2의 가요성 절연부재 상에 피착된 구리층인 것을 특징으로 하는 트랜스포머의 2차 권선구조.
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