KR100326600B1 - 트랜스용 적층철심의 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은,조립이 용이할 뿐만아니라 전기적 특성 및 결합 강도가 우수한 적층철심을 저렴한 가격에 제공할 수 있도록 하기위한 트랜스용 적층철심의 결합구조에 관한 것으로,

한쌍의 적층강판의 상호간의 접촉면을 결합하여 폐자로를 형성하는 트랜스용 적층철심의 결합구조에 있어서, 일측 적층철심에는 상기 접촉면의 외측 측벽에, 타측 적층철심에는 상기 접촉면의 내측 측벽에 상호 대응되는 형상의 압입 결합부가 형성되어, 압입시 양 결합부가 한쪽으로의 굽힘하중만을 받게 되며, 따라서, 적은 압입력으로 압입작업을 원할하게 할 수 있으며, 압입결합부 형성에 따른 적층철심의 강도저하를 최소화할 수 있으므로, 압입후에도 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

Description

트랜스용 적층철심의 결합구조{Structure for assembling Transformer}

본 발명은 트랜스용 적층철심의 결합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조립이 용이할 뿐만아니라 전기적 특성 및 결합 강도가 우수한 적층철심을 저렴한 가격에 제공할 수 있도록 하기위한 트랜스용 적층철심의 결합구조에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 트랜스는 일차 코일과 이차 코일간의 상호 유도작용을 이용하여 전압을 변경시키거나 전력을 전송하는 회로소자로서, 전력이 전달되는 과정에서 어느 정도 손실이 발생하는 데, 손실의 주된 내용은 철심안에서 발생하는 소용돌이 전류손과 권선의 저항에 의한 주울열 손실이며, 이러한 손실을 최소화하기 위해 얇은 규소강판을 적층하여 형성한 적층철심이 사용되고 있다.

규소강판은 자속이 잘 통과됨과 동시에 전기저항이 커서 전류는 통과하기 어려우며, 또한, 박판을 적층함으로서 가로발향의 소용돌이 전류는 흐르기 어렵게 되며, 수직 방향의 자속은 통과하기 쉽게 되는 것이다.

이와 같은 적충철심은 저손실, 저발열, 고효율, 저자속누설등의 전기적 특성향상과 함께 조립의 용이화가 일층 요구되고 있으며, 이러한 요구를 만족시키기 위해 다종다양한 구성이 고안되고 있다.

도 1은, 일반적으로 사용되고 있는 적층철심의 일례를 나타내는 도면으로, E형 철심을 복수매 적층하여 형성된 한쌍의 E형 적층철심(1, 1')을 권선(2)이 감겨있는 보빈(3)에 삽입한 후, 양 적층철심의 접합면 외측을 용접(3)함으로서, 폐자로를 형성한 것을 나타낸다. 접합면을 용접하는 대신 적층철심의 외주면을 절연테이프나 판금재로 감쌈으로서 적층 강판을 결합하는 경우도 있다.

그러나, 절연체 또는 판금재를 사용하여 적층강판을 결합하는 경우, 그 결합작업이 복잡하여 생산성이 저조하였으며, 절연테이프나 판금 고정재등 별도의 부품을 필요로 하기 때문에 생산 단가가 상승된다는 단점이 있었으며, 결합이 견고하지 못해 자기저항이 크고 자속이 누설되기 쉽다는 문제점이 있었다.

또, 용접에 의해 적층강판을 결합하는 경우에는, 그 작업을 위해 용접장치 또는 기구를 구비하지 않으면 안되며, 용접시 발생되는 열에 의해 적층철심 외측의 권선이 소손되어 신뢰성이 저하된다는 결점이 있었다.

한편, 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 일측 적층철심의 접촉면에 테이퍼상의 요홈부(5)를, 타측 적층철심의 접촉면에 상기 요홈(5)에 대응되는 테이퍼상의 돌기부(6)를 형성하여 요홈과 돌기를 압입함으로서 양 적층철심을 결합하는 형식의 트랜스가 고안되었다.

압입결합형 적층철심의 결합구조에 있어서는, 압입작업이 원할히 진행될 수 있어야 함과 동시에 압입후 양 적층철심이 확실하고 견고하게 결합되어야 하며, 결합부사이의 틈새를 최소화하여 자속의 누설을 최소화할 수 있어야 하나, 상기와 같은 종래의 압입결합형 적층철심의 결합구조에 의하면, 폭이 한정되어 있는 접촉면상에 결합용 요홈(5)을 형성하여야 하기 때문에, 요홈 양측부나 요홈에 대응되는 돌기부의 강도가 약했으며, 따라서, 압입시 적층되어 있는 박판사이가 벌어지는 등 압입작업이 원할히 이루어 지지 못했다.

이를 해소하기 위해 요홈과 돌기사이의 공차를 크게하면 압입작업은 용이하게 할 수 있으나, 결합이 견고하게 이루어 지지 않을 뿐만 아니라 결합부의 틈새를 통해 자속이 누설되는 등 트랜스 자체의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 조립이 용이할 뿐만아니라 전기적 특성 및 결합 강도가 우수한 트랜스용 적층철심을 저렴한 가격에 공급할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 적층철심의 일례를 나타내는 단면도.

도 2는 요홈과 돌기를 압입함으로서 양 적층철심을 결합하는 트랜스의 일례를

나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 적층철심의 결합전 상태를 나타내는 분해사시도.

도 4는 본 발명에 따른 적층철심의 결합후의 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 적층철심의 엠보싱부를 나타내는 종단면도.

도 6은 본 발명에 따른 적층철심의 압입 결합부 상세도.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

10 : 적층철심 11 : 박판 철심

13 : 압입 결합부 21 : 제1 만곡부

22 : 제1 평탄부 23 : 경사 직선부

24 : 제2 만곡부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스용 적층철심 결합 구조는, 한쌍의 적층강판의 상호간의 접촉면을 결합하여 폐자로를 형성하는 트랜스용 적층철심의 결합구조에 있어서, 일측 적층철심에는 상기 접촉면의 외측 측벽에, 타측 적층철심에는 상기 접촉면의 내측 측벽에 상호 대응되는 형상의 압입 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 적층철심 결합구조에 의하면, 압입 결합부가 접촉면의 측벽에 형성되어, 압입시 양 결합부가 한쪽으로의 굽힘하중만을 받게 되며, 따라서, 적은 압입력으로 압입작업을 원할하게 할 수 있으며, 압입결합부 형성에 따른 적층철심의 강도저하를 최소화할 수 있으므로, 압입후에도 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

압입결합부의 형상은 대략 S자 형상으로 형성하되, 수차례에 걸친 시험제작결과 단순 S자 형상으로는 만족할 만한 성과를 거둘수가 없었으며, 압입 결합부의 형상을, 소정의 곡률을 갖는 제1만곡부와, 상기 제1만곡부로부터 상기 측벽과 평행하게 연장되는 제1평탄부와, 상기 제1평탄부와 소정각도 경사지게 형성되는 경사직선부와, 상기 경사직선부로부터 상기 측벽과 평행하게 연장되는 제2평탄부와, 상기 제2평탄부로부터 연장되는 제2만곡부를 갖도록 형성하는 가장 바람직하다는 결론을 내릴 수 있었다.

상기한 바와 같이, 만곡부, 평탄부, 경사직선부를 양측 적층철심에 상호 대응되게 형성함으로서, 양 결합부의 강도저하를 최소화하면서도 최소의 압입력으로 압입작업을 진행할 수 있었으며, 압입후의 결합강도를 최대화할 수 있었다. 또한, 양 결합부의 결합 공차를 최소로 할 수 있어, 결합부 틈새로부터의 자속 누설을 최소화 할 수 있었다.

또한, 경사직선부의 경사각은 양 결합부에 대칭되게 45도로 하는 것이 바람직하며, 평탄부의 길이는 만곡부 곡률반경의 1 내지 1.5배일 때, 제1평탄부와 제2 평탄부간의 거리는 만곡부 곡률반경의 0.5 내지 1배일때 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.

이하, 본 발명에 따른 적층철심 결합구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 적층철심의 결합전 상태를 나타내는 분해사시도, 도 4는 결합후의 종단면도, 도5는 엠보싱부를 나타내는 종단면도, 도 6은 압입 결합부의 상세도를 각각 나타낸다.

적층철심(10, 10')은 규소강판을 프레스로 타발한 박판철심(11,11')을 다수매 적층하여 결합함으로서 형성된다.

박판철심은 상부 적층철심용(11)과 하부 적층철심용(11')으로 각각 타발되는데, 상부 적층철심용 박판철심(11)의 외곽 다리(12)의 선단부외측과 하부 적층철심용 박판철심(11')의 외곽 다리(12')의 선단부내측 각각에 대략 S자 형상의 압입 결합부(13, 13')가 서로 대응되게 형성되고, 타발된 박판철심 각각에는, 박판철심 적층시의 정렬 및 결합을 위한 요철홈 즉, 엠보싱부(14, 14')가 형성된다.

이와 같이 프레스 타발된 박판철심(11,11')을, 도 5에 도시된 바와 같이, 소정매수 적층시켜 프레스로 가압하면, 각각의 박판에 형성되어 있는 엠보싱부(14,14')에 의해 정렬됨과 동시에 결합이 완료되어 적층철심이 형성된다.

이와 같이 형성된 상하부 적층철심(11, 11')을 코어가 권취되어 있는 보빈에 삽입하면, 보빈의 내측면이 안내 역활을 하여 양 적층 철심의 압입 결합부(13, 13')가 정위치에 대향하게 되며, 이 상태에서 상하부 적층철심(11, 11')을 프레스로 가압하여 압입 결합부를 견고히 결합시킴으로서, 적층철심의 결합이 완료된다.

압입결합부의 결합은, 프레스 가압시 압입 결합부의 탄성변형 및 복원에 의해 이루어지는 바, 압입작업시 최소의 압입력으로 결합되고, 압입후 양 적층 철심이 상호 분리되지 않도록 결합강도를 최대화하기 위해서는 압입결합부의 형상이나 상대치수가 대단히 중요하다.

본 발명자는, 수차례에 걸친 시험 제작 결과, 단순 S자 형상으로는 결합후 만족할 만큼의 결합강도를 얻을 수 없었으며, 결합강도를 증가시키기 위해 양 결합부의 결합 공차를 줄이게 되면, 압입력이 증대되어 변형에 의한 불량이 증가함을 알 수 있었다.

따라서, 압입 결합부(13,13')의 형상을, 소정의 곡률(R)을 갖는 제1만곡부 (21,21')와, 제1만곡부(21,21')로부터 다리(12,12')의 길이 방향으로 소정길이(L) 연장되는 제1평탄부(22,22')와, 제1평탄부(22,22')와 소정각도 경사지게 형성되는 경사직선부(23')와, 경사직선부(23')로부터 다리(12,12')의 길이 방향으로 소정길이(L) 연장되는 제2만곡부(24,24')를 갖도록 형성하는 것이 가장 바람직하다는 결론을 내릴 수 있었다.

상기한 바와 같이, 만곡부, 평탄부, 경사직선부를 양측 적층철심에 상호 대응되게 형성함으로서, 양 결합부의 강도저하를 최소화하면서도 최소의 압입력으로 압입작업을 진행할 수 있었으며, 압입후의 결합강도를 최대화할 수 있었다. 또한, 양 결합부의 결합 공차를 최소로 할 수 있어, 결합부 틈새로부터의 자속 누설을 최소화 할 수 있었다.

또한, 경사직선부의 경사각은 양 결합부에 대칭되게 45도로 하는 것이 바람직하며, 평탄부의 길이는 만곡부 곡률반경의 1 내지 1.5배일 때, 제1평탄부와 제2 평탄부간의 거리는 만곡부 곡률반경의 0.5 내지 1배일때 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 적층철심 결합구조에 의하면, 압입 결합부가 접촉면의 측벽에 형성되어, 압입시 양 결합부가 한쪽으로의 굽힘하중만을 받게 되며, 따라서, 적은 압입력으로 압입작업을 원할하게 할 수 있으며, 압입결합부 형성에 따른 적층철심의 강도저하를 최소화할 수 있으므로, 압입후에도 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에 의하여 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 한쌍의 적층강판의 상호간의 접촉면을 결합하여 폐자로를 형성하는 트랜스용 적층철심의 결합구조에 있어서, 일측 적층철심에는 상기 접촉면의 외측 측벽에, 타측 적층철심에는 상기 접촉면의 내측 측벽에 상호 대응되는 형상의 압입 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 트랜스용 적층철심의 결합구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압입결합부는, 대략S자형으로 형성되데, 소정의 곡률을 갖는 제1만곡부와, 상기 제1만곡부로부터 상기 측벽과 평행하게 연장되는 제1평탄부와, 상기 제1평탄부와 소정각도 경사지게 형성되는 경사직선부와, 상기 경사직선부로부터 상기 측벽과 평행하게 연장되는 제2평탄부와, 상기 제2평탄부로부터 연장되는 제2만곡부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스용 적층철심의 결합구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 경사직선부의 경사각은 45도인 것을 특징으로 하는 트랜스용 적층철심의 결합구조.
4. 제 2항에 있어서, 상기 평탄부의 길이는 만곡부 곡률반경의 1 내지 1.5배이며, 제1평탄부와 제2 평탄부간의 거리는 만곡부 곡률반경의 0.5 내지 1배인 것을 특징으로 하는 트랜스용 적층철심의 결합구조.