KR100298242B1 - 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자기기에 사용되는 비접촉형의 전원장치에 관한 것이며, 소형이고 저가격이고 또한, 보다 큰 전력전달을 가능하게 하는 것을 목적으로 하는 것이다.

그리고, 이 목적을 달성하기 위하여, 펄스전류를 공급받는 1차코일(11)과, 이 1차코일(11)과는 다른 하우징속에 실장된 2차코일(13)을 대향시키고, 1차코일(11)로부터, 2차코일(13)에 전력을 전달하는 비접촉형의 전원장치의 상기 1차코일(11)로부터, 2차코일(13)에 뻗도록 페라이트코어(12)를 설치함으로써, 1차코일(11)로부터 2차코일(13)에 효율좋게 전력전달할 수 있도록 한 것이다.

Description

[발명의 명칭]

전원장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은, 소형휴대기기, 예를 들면 코드리스전화, 휴대전화, PHS, 무비, 개인컴퓨터 등의 비접촉형의 전원장치에 관한 것이다.

[배경기술]

비접촉형의 전원장치는, 1차쪽으로부터 2차쪽으로 전력을 전달하는 것이며, 1차쪽회로와 2차쪽회로가 완전히 독립된 각각의 하우징속에 실장되어 있기 때문에, 전력을 효율좋게 전달하려면, 1차쪽트랜스와 2차쪽트랜스의 자기(磁氣)결합이 매우 중요하게 된다. 이 자기결합을 좋게하기 위한 수단으로서, E-E코어에 의한 구성이 유효하다고 생각되고 있다. 또, 1차코일과 2차코일과의 대향면적을 넓게하여, 자기결합을 좋게하는 것이 일반적이였다.

이하, 종래 기술을 제8도∼제10도에 의해 설명한다.

제8도는, 1차코어(1) 및 2차코어(5)로서 E형 코어를 사용한 구성이다. 1차 코어(E형코어)(1)의 홈부에는 1차코일(2)이 감기어, 1차쪽 트랜스(4)를 구성하고 있다. 또 마찬가지로, 2차코어(E형코어)(5)의 홈부에는 2차코일(6)이 감기어, 2차쪽 트랜스(8)를 구성하고 있다. 또한, (3)은 1차 보빈이며, (7)은 2차보빈이다.

다음에 동작에 대해서 설명하면, 동심원위에 감긴 1차코일(2)에 고주파전류를 흐르게하면, 1차코일(2) 및 1차코어(1)에 자속이 발생한다. 이 자속은, 2차코어(5) 및 2차코일(6)로 전달, 전력변환되어서 부하에 공급된다.

또, 제9도는 1차코일(2), 2차코일(6)과의 대향면적을 넓게하여 권선(券線)끼리의 자기결합을 좋게하려고 한 것이다.

또, 이 결합을 향상시키기 위하여 제10(a)도와 같이 2차코일(6)과 1차코일(2)을 동심원위에 배치하거나 하고 있었다.

또, 제10(b)도와 같이 1차코일로부터 전력의 공급을 받는 것이 2차코일인지 그 이외의 이물인지를 식별하여 이물에 대해서는 전력공급을 작게 해서 이물의 이상 발열을 방지할 필요도 있기 때문에, 기구스위치(8a)나 자기스위치(9a)를 병용하고, 2차쪽 하우징(5a)에 배설한 자기발생장치(10a)가 접근했을 경우는 자기스위치를 온하고, 2차쪽하우징(5a)이외의 것으로 1차쪽 하우징(4a)쪽의 기구스위치(8a)가 온되어도 1차코일에 통전되지 않도록 한 것등이 제공되고 있었다.

그러나, 제8도와 같은 구성에서는, 자기회로가 개방자로로 되어있기 때문에, 1카코어(E형코어)(1)의 가운데발(9)로부터 나온 자속이 바깥발(10)로 되돌려져, 자속은 단락상태가 되어, 2차쪽에 전달되는 자속이 감소하여, 효율이 오르지 않는 요인으로 되어 있었다.

또, 양코일의 대향면적을 넓게 한 제9도의 것은, 하우징을 포함하여, 1차쪽, 2차쪽 다같이 형상이 매우 커지고, 기기의 소형화에 대한 장해로 되어 있었다.

또, 제10(a)도와 같이, 2차코일(6)과 1차코일(2)을 동심원 위에 배치하면 1차코일(2)과 2차코일(6)과의 결합이 향상하여, 보다 큰 전력전달이 가능하게 되나, 1차코일(2)의 직경분의 크기가 2차코일(6)의 내경으로되어 2차코일(6)의 형상이 크게되어 버리는 등의 문제가 있었다.

또, 제10(b)도와 같이 이물의 이상 발열을 방지하기 위하여 1차쪽 하우징(4a)에 기구스위치(8a)를 설치하면 비접촉형으로 생략할 수 있었던 전기적접점을 다시 사용하는 것으로 되어, 접점불량의 원인이 되거나, 직류전원장치를 밀폐구조나 방수구조로 하는 것이 곤란하게 된다. 또, 홀소자등의 자기스위치(9a)를 사용하면 2차쪽케이스(5a)이외의 발열물이 자성체등의 경우는 2차쪽 하우징(5a)으로 이루어진 2차쪽 트랜스와의 차이를 완전히 식별할 수 없게 되는 등의 문제를 가지고 있었다.

본 발명은 이상의 종래의 결점을 제거하여, 간단한 구성으로 전력전달률을 높이고, 소형화를 가능하게 하고, 염가이고 또한 신뢰성이 풍부한 전원장치를 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 전원장치는 전류를 공급받는 1차코일과, 이 1차코일과는 다른 하우징내에 상기 1차코일과 대향하도록 실장된 2차코일로 구성되고 상기 1차코일로부터 2차코일에 전력을 전달하는 비접촉형의 전원장치에 있어서, 상기 1차코일쪽에 상기 1차코일쪽으로부터 상기 2차코일쪽으로 뻗는 페라이트코어를 설치한 것이며, 이에 의해 전력전달을 향상해서 보다 큰 출력을 얻을 수 있는 전원장치를 실현한 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 전원장치의 일실시예의 요부인 트랜스의 구성도.

제2도는 동 다른 실시예의 요부인 트랜스의 구성도.

제3도는 동 다른 실시예의 요부인 트랜스부분의 구성도.

제4도는 동 다른 실시예의 요부인 트랜스의 분해사시도.

제5도는 동 단면도.

제6(a)도는 동 다른 실시예의 요부인 트랜스의 2차코일의 정면도.

제6(b)도는 동 1차코일, 2차코일의 구성도.

제7(a)도는 동 다른 실시예의 요부인 트랜스의 2차코일로서 사용하는 인쇄배선판의 상면도.

제7(b)도는 동 하면도.

제7(c)도는 동 측면도.

제8도는 종래의 전원장치의 요부인 트랜스의 1차코일, 2차코일의 구성도.

제9도는 동 다른 전원장치의 요부인 트랜스의 1차코일, 2차코일의 구성도.

제10(a)도는 동 다른 전원장치의 요부인 트랜스의 1차코일, 2차코일의 구성도.

제10(b)도는 동 다른 전원장치의 요부인 트랜스의 1차코일, 2차코일의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 1차코어 2 : 1차코일

3 : 1차보빈 4 : 1차쪽트랜스

4a : 1차쪽하우징 5 : 2차코어

5a : 2차쪽하우징 6 : 2차코일

7 : 2차보빈 8 : 2차쪽트랜스

8a : 기구스위치 9 : 가운데발

9a : 자기스위치 10 : 바깥발

10a : 자기발생장치 11 : 1차코일

12 : 페라이트코어 13 : 2차코일

14 : 1차쪽하우징 15 : 2차쪽하우징

21 : 1차코일 22 : 페라이트코어

23 : 2차코일 24 : 1차쪽하우징

25 : 2차쪽하우징 26 : 검지코일

27 : 콘덴서 30 : 1차보빈

31 : 1차코어 32 : 1차코일

33 : 1차쪽하우징 35 : 2차보빈

36 : 2차코어 37 : 2차코일

38 : 2차쪽하우징 40 : 2차쪽하우징

41 : 2차코어 42 : 2차코일

43 : 1차쪽하우징 44 : 1차코일

45 : 2차코일 46 : 인쇄배선판

47 : 코일패턴 48 : 관통구멍

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

[실시예 1]

이하, 본 발명의 일실시예를 제1도를 사용해서 설명한다.

동도면에 의하면, (11)은 1차코일, (12)는 1차코일(11)에 삽입된 2차코일(13)을 향해서 배치된 페라이트코어, 또, 2차코일(13)은 페라이트코어(12)를 중심으로하도록 감아져 있다. (14)는 1차코일(11)을 내부에 장착한 1차쪽하우징, (15)는 2차코일(13)을 내부에 장착한 2차쪽 하우징이다.

이상과 같이 구성된 비접촉형의 직류전원장치에 대해서, 그 동작을 설명한다. 1차코일(11)에 고주파전류를 흐르게함으로써 자속이 발생하나, 이 자속은 그 대부분이 1차코일(11)의 중심을 관통한 페라이트코어(12)의 속을 통과한다. 이 페라이트코어(12)를 2차코일(13)까지 뻗게함으로써, 1차코일(11)에서 발생한 자속을 효율좋게 2차코일(13)에 전달할 수 있게 된다.

여기서, 상기의 페라이트코어(12)는 막대코어이며 그 자기회로가 개방자로로 되어 있기 때문에, 코어의 자기포화현상이 극히 일어나기 어렵다. 이 때문에 페라이트코어(12)에는 가는 직경의 코어가 사용가능하게 된다. 이것은, 기기의 소형화에 대해서 큰 효과를 제공하는 것이다.

[실시예 2]

제2도는, 본 발명의 다른 실시예를 표시한다. 일반적으로 비접촉형의 직류전원장치에서는, 1차코일과 2차코일의 결합이 극히 나쁘기 때문에, 2차의 상태변화에 의해서 1차 코일이 받는 영향은 거의 없다. 이 때문에, 2차쪽에 정상의 2차코일이 장착되었는지, 혹은 그 이외의 이물이 놓였는지를 1차코일(1)쪽에서 검지하는 것은 매우 곤란하였으나, 제2도와 같이, 페라이트코어(22)의 위에서, 1차코일(21)의 영향을 받기 어렵고, 2차코일(23)의 영향을 받기쉬운 위치, 즉 1차코일(21)로부터 벗어나서, 2차코일(23)에 보다 가까운 위치에 검지코일(26)을 설치하면, 검지코일(26)에 발생하는 전압은, 1차코일(21)보다도 2차코일(23)쪽과 보다 긴밀하게 결합하게 되기 때문에 2차쪽의 상태변화가 검지코일(26)에 나타나게 된다. 이 때문에 검지코일의 전압을 모니터하면 직류전원장치에 장착되어 있는 것이 정류회로에 접속된 2차코일(23)인지, 쇼트링과 같은 저임피던스의 이물인지를 식별할 수 있게 된다.

이 검지코일(26)의 출력을 이용해서 1차코일(21)에 흐르게 하는 고주파전류를 작게하거나 간헐적으로 흐르게 함으로써, 이물의 온도상승을 방지할 수 있다.

또한, (24)는 1차쪽하우징, (25)는 2차쪽 하우징이다.

[실시예 3]

제3도도 본 발명의 다른 예를 표시한 것이며, 실시예 2의 구성의 검지코일(26)의 양단부에 공진용의 콘덴서(27)를 접속하고, 2차쪽의 상태변화를 증폭할 수 있도록 해서 이물검지를 매우 용이하게, 또 확실하게 할 수 있도록 한 것이다.

이상과 같이 제1도∼제3도의 실시예는, 가는 페라이트코어를 1차코일로부터 2차코일로 뻗도록 배치한다고하는 간단한 구성으로, 1차쪽으로부터 2차쪽으로 효율 좋은 전력전달이 가능한 비접촉형의 직류전원을 실현할 수 있는 것이다.

또, 그위에, 페라이트코어에 검지코일을 설치한 것에 있어서는, 기계적 스위치나, 자기스위치 등을 사용하지 않고 이물검지를 할 수 있다고 하는 극히 안전한 비접촉형의 직류전원장치를 실현할 수 있는 것이다.

[실시예 4]

제4도, 제5도도 본 발명의 다른 실시예이며, 동도면에 있어서, 1차보빈(30)의 중앙부에 I형 코어로 1차코어(31)를 형성하고, 또, I형의 1차코어(31)의 둘레에는 1차코일(32)을 감고, 1차쪽하우징(33)을 구성하고 있다. 또 마찬가지로, 2차보빈(35)의 중앙부에 E형 코어로 2차코어를 형성하고, 2차코어(36)의 가운데발과 바깥발의 사이에는 2차코일(37)을 감아서, 2차쪽하우징(38)을 구성하고 있다.

다음에 동작에 대해서 설명하면, 동심원형상으로 감긴 1차코일(32)에 고주파 전류를 흐르게하면, 1차코일(32) 및 그 중앙부에 형성된 1차코어(31)에 자속이 발생한다. 종래예에서는, 1차코일에 E형코어를 사용하고 있었기 때문에, E형코어의 가운데발과 바깥발사이에서 자속의 단락이 있었으나, 본 발명의 I형 코어를 1차코어(31)로서 사용하면 1차코어사이에서의 자속의 단락은 없어진다. 또, 1차코어(31)의 한쪽편단면에서부터 나온 자속은 큰루프를 그리고, 2차쪽 하우징(38)을 통과하여, 1차코어의 또한쪽의 단면으로 되돌아간다. 즉, I형코어를 1차코어(31)에 사용함으로써, 자속이 2차쪽 하우징(38)을 통과하기 쉽게 하고 있다. 또, 이 자속을 중앙부에 집중시켜서 방출시키기 위해서도, I형 코어를 1차코어(31)로서 사용하는 것이 매우 유효하다.

또, 자기회로는, 개방자로로 되어 있기 때문에, 1차쪽 하우징(33)으로부터는, 다방향으로 자속이 방출된다. 효율을 높이기 위해서는 보다 많은 자속을 수습할 필요가 있으며, 대향하는 2차쪽하우징(38)은, 광범위로 자기결합시키는 일이 중요하며, 이 수단으로서, 2차쪽 하우징(38)에는 E형 코어를 2차코어(36)로서 사용한 구성으로 하는 것이 유용하다.

이상과 같이, 본 발명은, 1차코일(32)의 중앙에 I형의 1차코어(31)를 형성하고, 2차코일(37)에 E형의 2차코어(36)를 형성함으로써, 간단한 구성으로 기기의 소형화를 가능하게 하고, 또한 효율이 좋고, 보다 큰 출력전력을 인출할 수 있는 신뢰성이 풍부한 비접촉형의 전원장치를 실현할 수 있는 것이다.

[실시예 5]

제6도도 본 발명의 다른 실시예를 표시한 것이며, 제6(a)도는 2차쪽하우징(40)의 구성도이다. 2차코어(41)로서 편평한 T형코어를 사용하고, 그 T형코어의 돌기의 주위에 2차코일(42)을 배치해서 구성하고 있다.

또한, 제6(b)도는 1차쪽하우징(43)과 2차쪽하우징(40)으로 이루어진 전원장치의 요부인 트랜스의 단면도이며, 1차코일(44)에 고주파전류를 공급받은 1차쪽하우징(43)은 2차쪽하우징(40)을 향해서 자속을 방출한다. 이때, 자속회로는 개방자로로 되어있기 때문에 1차쪽하우징(43)으로부터는, 다방향으로 자속이 방출된다. 전달효율을 높이기 위해서는, 1차쪽하우징(43)으로부터 방출되는 자속을 집중시키고, 또 2차쪽하우징(40)에 의해 보다 많은 자속을 수습할 필요가 있으나, 1차코어(31)에 I형 코어, 2차쪽하우징(40)의 2차코어(41)에 편평한 T형 코어를 사용해서, 1차쪽하우징(43)으로부터 방출되는 자속을 집중시켜, 2차코어(41)의 전체면에서 수습하는 구성하는 함으로써, 전달률이 매우 향상하고, 2차쪽하우징(40)의 박형화를 가능하게 하는 것이다.

여기서, 2차코어(41)로서 사용하는 편평한 측단면이 T형인 코어의 형상은, 상면이 둥근형, 타원형, 4각형 또는 다각형의 어느것이어도 되는 것이다.

[실시예 6]

제7도는 2차코일(45)를 인쇄배선판(46)에 의해 형성한 실시예 5에 관한 다른 실시예의 형태를 표시한 것이며, (a)도는 인쇄배선판(46)의 표면을 표시하고, (b)도는 이면을, (c)도는 측단면을 표시하고 있다.

동도면에 의하면, 인쇄배선판(46)의 표면과 이면에 동심원위에 코일패턴(47)을 형성하고, 안쪽부분에서 표면과 이면의 각 패턴(47)을 관통구멍(48)에 의해 접속한다. 이에 의해, 일반적으로 사용되는 2차코일과 동등하게, 1차쪽하우징으로부터 방출된 자속을 받을 수 있는 것으로되어, 더욱더 2차쪽하우징의 박형화를 가능하게 하는 것이다.

또한, 2차코일(45)의 형상에서는, 실시예 5에 관한 것이라고 설명하였으나, 둥근형, 타원형, 4각형 또는 다각형의 어느 것이라도 되는 것이며, 또, 인쇄배선판(46)은 양면기판, 편면기판 또는 다층기판의 어느것이라도 되는 것이다.

이상과 같이 제6도, 제7도의 실시예는, 2차코어로서 편평한 T형코어를 형성함으로써, 간단한 구성으로 박형의 2차코일을 실현할 수 있어, 기기의 소형화를 가능하게하고, 효율이 좋고, 신뢰성에 풍부한 비접촉형의 전원장치를 실현할 수 있는 것이며, 또, 종래의 E형 코어와 비교하여, E형코어의 바깥발부분의 코어재를 저감할 수 있기 때문에 코스트의 저감이 가능하며, 공업적가치가 큰 것이다.

[산업상의 이용가능성]

이상과 같이 본 발명의 전원장치는, 간단한 구성으로 전력전달률을 높이고, 소형화를 가능하게 하고, 염가이고 또한 신뢰성에 풍부한 전원장치를 제공할 수 있는 것이다.

특히 1차코일에 삽입되고, 2차코일을 향해서 뻗은 페라이트코어를 설치한 것은, 1차코일에서 발생한 자속을 효율좋게 2차코일에 전달할 수 있는 것이다.

또, 페라이트코어의 1차코일이 삽입되어 있지 않는 부분에, 제 3의 코일을 형성한 것은, 이 제 3의 코일에 의해서 이물검지를 신뢰성좋게 행할 수 있는 것이다.

또, 제 3의 코일의 양단부에 검지코일을 배설하고, 그 양단부에 콘덴서를 배설한 것에 있어서는, 2차쪽의 상태변화를 증폭할 수 있어서 이물검지를 보다 더 확실하게 행할 수 있는 것이다.

또, 1차코일에 I형의 1차코어를 설치하고, 2차코일에 E형의 2차코어를 설치한 것은 전원장치의 소형화와 큰 출력전력을 인출할 수 있는 것이다.

또, 1차코일에 I형의 1차코어를 설치하고, 2차코일에 T형 코어를 사용한 것은, 보다 더 소형화할 수 있는 동시에, E형 코어의 바깥발부분의 코어재를 저감해서 코스트의 저감을 가능하게 하는 것이다.

Claims (5)

1. 고주파전류를 공급받게되는 1차코일과, 이 1차코일과는 다른 하우징의 속에 실장된 2차코일을 대향시키고, 상기 1차코일로부터 상기 2차코일에 전력을 전달하는 비접촉형의 전원장치에 있어서, 상기 1차코일로부터, 상기 2차코일에 뻗는 페라이트코어를 설치한 것을 특징으로 하는 전원장치.
2. 제1항에 있어서, 페라이트코어의 1차코일이 삽입되어 있지않는 부분에, 제3의 코일을 배설한 것을 특징으로 하는 전원장치.
3. 제2항에 있어서, 제 3의 코일의 양단부에 콘덴서를 접속한 것을 특징으로하는 전원장치.
4. 적어도 고주파전류를 공급받는 1차코일과, 상기 1차코일과는 다른 하우징의속에 실장된 2차코일을 대향시키고, 상기 1차코일로부터 상기 2차코일에 전력을 전달하는 비접촉형의 전원장치에 있어서, 상기 1차코일과 상기 2차코일이 대향하는 면을 평탄하게 하고, 상기 1차코일의 중앙에 I형의 1차코어를 설치하고, 상기 2차 코일에 E형의 2차코어를 설치한 것을 특징으로 하는 전원장치.
5. 전류를 공급받는 1차코일과, 상기 1차코일과는 다른 하우징속에 실장된 2차코일을 대향시키고, 상기 1차코일로부터 상기 2차코일에 전력을 전달하는 비접촉형의 전원장치에 있어서, 상기 1차코일을 I형코어의 주위에 1차코일을 구비한 구성으로 하고, 상기 2차코일은 편평한 T형코어를 사용하고, 상기 T형 코어의 돌기의 주위에 2차코일 또는 코일패턴을 가진 인쇄배선판을 구비한 것을 특징으로 하는 전원장치.

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