KR100335573B1

KR100335573B1 - 트랜스포머

Info

Publication number: KR100335573B1
Application number: KR1019990065631A
Authority: KR
Inventors: 이동화
Original assignee: 이동화
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2002-05-08
Also published as: KR20010065707A

Abstract

본 발명은 보빈(120)의 좌측 핀결합부(123) 및 우측 핀결합부(124)의 양단에 일체 구비되어 상부코어(131)와 하부코어(132)를 구획 안착시키면서 규격화된 공극(ℓ)을 제공하는 구획편(125)을 추가하여 코일(110)의 인덕턴스 오차를 최소화시킬 수 있으며 보다 안정된 성능을 유도할 수 있는 트랜스포머(100)에 관한 발명이다.

Description

트랜스포머{A TRANSFORMER}

본 발명은 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부코어에 폐자로를 구현하면서 결합되는 하부코어 사이에 전체적인 투자율을 작게 하여 자속의 포화현상을 억제시키는 공극을 규격화된 구획편에 의하여 구현될 수 있도록 하여 코일의 인덕턴스 변화를 최소화시켜 트랜스포머의 성능 및 조립성을 크게 개선시킨 트랜스포머에 관한 것이다.

일반적으로 원격지의 발전소에서 공급되는 전기 에너지를 원거리의 수요자에게 효율적으로 보내기 위해서는 고전압을 사용하여 송전선에 흐르는 전류는 작게 하면서 송전선의 저항에 의하여 손실되는 전력은 억제시켜야만 한다.

그리고, 송전선을 통해 각 발전소에서 공급되는 전력을 모아 원하는 곳으로 배분함과 동시에 전압을 적절한 값으로 유지·조정하기 위하여 필요할 경우 변전소를 설치하기도 한다.

이러한 전력계통을 경유하여 각 가정에 공급되는 전압은 비교적 안정한 100V ∼220V로 변환되어 활용되어지고, 텔레비전 또는 모니터 등과 같은 각종 가전제품에 사용될 경우 100∼220V의 전압은 다시 트랜스포머(變壓器)에 의해 저전압의 사용전압으로 바뀌어 활용되어진다.

이와 같이 100∼220V의 전압을 저전압의 사용전압으로 변압시키는 트랜스포머의 일 예를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 트랜스포머의 기능을 설명하기 위한 형광등의 결선상태를 나타내는 결선도로서 복수 개의 형광등, 예를 들어 제 1 램프(L1) 및 제 2 램프(L2)가 예시되어 있다.

이 제 1 램프(L1) 및 제 2 램프(L2)의 일단에는 트랜스포머(T)를 사이에 두고 복수 개의 커패시터(C1),(C2)가 접속된 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; F1,F2)가 연결되어 외부로부터 공급되는 전원전압을 스위칭할 수 있도록 하고, 그 타단에는 안정기 내의 역률개선을 위한 복수 개의 역률개선 커패시터(C3,C4)가 접속된다.

상기 트랜스포머(T)는 전계효과 트랜지스터(F1,F2)를 통하여 전달되는 전류를 저전류로 변화시켜 제 1 램프(L1) 및 제 2 램프(L2)의 안정된 동작을 기할 수 있도록 하며, 그 구체적인 구조는 도 2 및 도 3, 도 4에 도시된 바와 같다.

도 2는 일반적인 트랜스포머를 나타내는 사시도이고, 도 3은 일반적인 트랜스포머를 다른 각도에서 바라본 사시도이며, 도 4는 도 2의 a-a'선 단면도이다.

도 2 및 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 통상의 트랜스포머(T)는 외주연에 코일(10)이 다수 회 권회되고 중공부(21)가 형성된 보빈(20)이 준비되며, 이 보빈(20)의 중공부(21)에는 알파벳 이(E)자형의 코어(32)가 끼움 결합된다. 그리고, 알파벳 이(E)자형의 코어(32) 하단에는 공극(air gap; ℓ)을 구현하기 위하여 적층된 복수 개의 수지필름(40)을 사이에 두고 알파벳 아이(I)자형의 코어(31)가 접착제(50)에 의하여 부착된다.

이때, 상기 이(E)자형의 코어(32)와 아이(I)자형의 코어(31)가 상호 결합될경우 자연스럽게 폐자로(M)가 형성되며, 이 폐자로(M)에는 코일(10)이 권회되어 있기 때문에 전원인가시 고밀도의 자속이 발생하게 된다. 그리고, 공극(ℓ)을 구현하기 위하여 적층된 복수 개의 수지필름(40)은 트랜스포머(T)의 폐자로(M)가 고자속 밀도로 활용될 경우 코일(10)에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 자계의 강도가 작더라도 자속이 포화되는 현상을 방지하기 위하여 비자성 재료를 사용하게 된다.

자속이 포화되면 트랜스포머(T)의 변압성능이 크게 떨어지므로 공극(ℓ)의 역할은 대단히 중요하다 할 수 있다. 즉, 비자성 재료의 수지필름(40)에 의하여 구현된 공극(ℓ)은 폐자로(M)의 자속 포화현상을 방지하는 작용을 하여 트랜스포머(T)에서는 매우 중요한 구조라 할 수 있는 것이다. 그리고, 알파벳 이(E)자형의 코어(32)가 아닌 알파벳 유(U)자형의 코어를 이용한 폐자로(M)를 제공한 경우나 단일 코일(10)이 아닌 1차 권선 또는 2차 권선으로 나뉘어진 코일(10)일 경우라도 필수적인 구조임은 물론이다.

즉, 종래 기술에 따른 트랜스포머(T)는 폐자로(M)에 공극(ℓ)이 형성되면 전체적인 투자율이 작아지기 때문에 자속은 잘 포화되지 않게 되고, 더불어 코일(10)에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 자계의 강도가 커질 때까지 자속이 포화되지 않는 원리를 이용하여 공극(ℓ)을 구현하기 위한 비자성 재료인 수지필름(40)을 이용하고 있는 것이다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 트랜스포머(T)는 자속이 잘 포화되지 않도록 폐자로(M)의 전체적인 투자율을 작게 하기 위한 공극(ℓ)을 비자성 재료인 수지필름(40)의 두께를 이용하여 결정하므로 인하여 접착제(50)의 중복에의한 두께오차를 초래하여, 결국 코일(10)의 인덕턴스를 크게 변화시켜 트랜스포머(T)의 성능을 떨어뜨리는 단점을 가지고 있었다.

그리고, 종래 기술에 따른 트랜스포머(T)는 적층된 수지필름(40)의 두께오차에 접착제(50)의 중복에 의한 이중적인 두께오차가 가중되어, 결국 코일(10)의 인덕턴스 오차를 초래하여 트랜스포머(T)의 성능을 크게 떨어뜨릴 수밖에 없으며, 더불어 수지필름(40)을 별도 구비하여야만 하고 이러한 수지필름(40)을 부착시키기 위한 공정이 추가로 필요하게 되어 생산성 및 조립성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 보빈의 좌측 핀결합부 및 우측 핀결합부의 양단에 일체 구비되어 상부코어와 하부코어를 구획 안착시키면서 규격화된 공극을 제공하는 구획편을 추가하여 코일의 인덕턴스 오차를 최소화시킬 수 있으며 보다 안정된 성능을 유도할 수 있는 트랜스포머를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 트랜스포머의 기능을 설명하기 위한 형광등의 결선상태를 나타내는 결선도.

도 2는 일반적인 트랜스포머를 나타내는 사시도.

도 3은 일반적인 트랜스포머를 다른 각도에서 바라본 사시도.

도 4는 도 2의 a-a'선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 트랜스포머를 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 트랜스포머를 다른 각도에서 바라본 사시도.

도 7은 도 6의 A-A'선 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 트랜스포머에 적용된 공극의 가변에 의한 코일의 인덕턴스 변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 트랜스포머 110 : 코일

120 : 보빈 121 : 중공부

122 : 안착홈 123 : 좌측 핀결합부

124 : 우측 핀결합부 125 : 구획편

131 : 상부코어 132 : 하부코어

ℓ : 공극 ℓ' : 두께

M : 폐자로 P : 단자핀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 상부코어가 안착되는 안착홈에 의하여 양분되어 복수 개의 단자핀이 끼워지는 좌우측 핀결합부가 구비됨과 동시에 중공부가 형성된 보빈과, 이 보빈의 중공부에 끼움 결합되어 상기 상부코어에 공극을 유지하며 폐자로를 구현하는 하부코어를 포함하여 이루어진 트랜스포머에있어서, 상기 좌측 핀결합부 및 우측 핀결합부의 양단에 일체 구비되어 상기 상부코어와 하부코어를 구획 안착시켜 공극을 제공하는 구획편을 더 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 트랜스포머의 바람직한 실시예를 도 5 및 도 6, 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 트랜스포머를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 트랜스포머를 다른 각도에서 바라본 사시도이며, 도 7은 도 6의 A-A'선 단면도이다.

도 5 및 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 트랜스포머(100)는 외주연에 코일(110)이 다수 회 권회되고 중공부(121)가 형성된 보빈(120)과, 상호 공극(ℓ)을 유지하며 결합되어 폐자로(M)를 구현하는 상부코어(131) 및 하부코어(132)를 기본으로 한다.

상기 상부코어(131)는 예를 들면 아이(I)자형 코어일 수 있고, 이 아이(I)자형 코어에 공극(ℓ)을 유지하며 결합되는 하부코어(132)는 이(E)자형 또는 유(U)자형 코어가 적용될 수 있다. 본 발명에서는 상호 공극(ℓ)을 유지하며 폐자로(M)를 구현할 수 있는 형상이라면 어느 것이라도 제한하지 않는다.

그리고, 상기 보빈(120)은 상부코어(131)가 안착되는 안착홈(122)에 의하여 양분되어 복수 개의 단자핀(P)이 끼워지는 좌우측 핀결합부(123,124)가 구비됨과 동시에 중공부(121)가 형성되어 하부코어(132)가 끼움 결합될 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 상부코어(131)에 폐자로(M)를 구현하면서 결합되는 하부코어(132) 사이에는 전체적인 투자율을 작게 하면서 자속의 포화현상을 억제시켜 궁극적으로 코일(110)의 인덕턴스 변화를 최소화시키는 공극(ℓ)이 구비되는 데, 이 공극(ℓ)은 좌측 핀결합부(123) 및 우측 핀결합부(124)의 양단에 일체 구비되어 상부코어(131)와 하부코어(132)를 구획 안착시키는 구획편(125)에 의하여 달성된다.

상기 구획편(125)은 예를 들어 상부코어(131) 및 하부코어(132)가 동일형상 또는 대칭형상으로 성형되어 보빈(120)의 중심에서 공극(ℓ)을 구현하고자 할 경우에는 상부코어(131) 및 하부코어(132)가 실제적으로 상호 접촉되는 위치의 보빈(120)의 내부에 구비된 중공부(121)의 내주연에 돌출 성형할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 구획편(125)을 공극(ℓ)이 필요한 위치의 보빈(120)의 어느 쪽이라도 함께 일체화된 형상으로 미리 성형하는 것을 그 기술적 구성상의 주요 특징으로 제안하고 있는 것이다.

상술한 바와 같은 구획편(125)은 몰딩공정에 의하여 보빈(120)에 일체 성형할 수 있고, 이렇게 보빈(120)에 일체 성형된 구획편(125)의 두께(ℓ')는 규격화된 공극(ℓ)을 제공하여, 결국 코일(110)의 인덕턴스 오차를 최소화시킬 수 있으며 보다 안정된 트랜스포머(100)의 성능을 유도하게 된다.

즉, 구획편(125)의 두께(ℓ')를 통하여 규격화된 공극(ℓ)을 제공할 수 있게 되어 코일(110)의 인덕턴스 변화를 최소화시킬 수 있게 되므로써 보빈(120)의 외주연에 감겨지는 코일(110)을 정해진 회전수로 자동 권회시킬 수 있게 되고, 이로서트랜스포머(100) 자체의 성능 신뢰성 및 제품 제작시의 신속 정확성이 한층 좋아질 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 구획편(125)의 두께(ℓ')는 공극(ℓ)과 일치하며 대략 0.1∼3㎜인 것이 바람직하다. 공극(ℓ)의 가변은 코일(110)의 인덕턴스를 변화시키게 되는 데 그 예는 도 8에 잘 나타나 있다.

도 8은 본 발명에 따른 트랜스포머에 적용된 공극의 가변에 의한 코일의 인덕턴스 변화를 나타내는 그래프이다.

도 8에 도시된 바와 같이 공극(ℓ)이 커지면 인덕턴스는 작아지고, 공극(ℓ)이 작아지면 그에 따라 코일(110)의 인덕턴스는 커짐을 알 수 있는 데, 이 공극(ℓ)은 구획편(125)의 두께(ℓ')에 의하여 결정된다.

예를 들어 코일(110)의 인덕턴스 값을 2.5mH로 설정해야 할 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 공극(ℓ)을 1㎜이상으로 성형하고, 코일(110)의 인덕턴스 값을 2mH 정도로 할 경우에는 공극(ℓ)을 3㎜정도로 성형하면 좋다. 물론, 코일(110)의 인덕턴스 값을 2mH정도로 하기 위하여 공극(ℓ)을 3㎜이상으로도 할 수 있으나 이러할 경우 불필요하게 보빈(120)의 무께가 무거워지므로 바람직하지 않는다.

따라서, 코일(110)의 인덕턴스 값을 2.0∼2.5mH정도를 유지하기 위하여 구획판의 두께(ℓ')를 0.1∼3㎜정도로 제공하는 것이 좋고, 이렇게 규격화된 구획판의 두께(ℓ')에 의하여 보다 안정된 트랜스포머(100)의 성능을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 트랜스포머(100)에 의하면, 보빈(120)의 좌측 핀결합부(123) 및 우측 핀결합부(124)의 양단에 일체 구비되어 상부코어(131)와 하부코어(132)를 구획 안착시키면서 규격화된 공극(ℓ)을 제공하는 구획편(125)을 추가하므로써, 코일(110)의 인덕턴스 오차를 최소화시킬 수 있으며 보다 안정된 트랜스포머(100)의 성능을 유도할 수 있게 되어 제품의 신뢰성이 크게 향상되는 탁월한 효과가 있다.

또한, 상부코어(131)에 폐자로(M)를 구현하면서 결합되는 하부코어(132) 사이에 전체적인 투자율을 작게 하며 자속의 포화현상을 억제시키는 공극(ℓ)을 규격화된 구획편(125)의 두께(ℓ')에 의하여 달성될 수 있도록 하므로써, 코일(110)의 인덕턴스 변화를 최소화시킬 수 있게 되어 보빈(120)의 외주연에 감겨지는 코일(110)을 정해진 회전수로 자동 권회시킬 수 있으며 트랜스포머(100) 자체의 성능 신뢰성 및 제품 제작시의 신속 정확성을 한층 좋게 할 수 있는 유익한 효과가 있다.

더불어, 공극(ℓ)과 일치하며 상부코어(131)와 하부코어(132) 사이를 이격시켜 주는 구획편(125)의 두께(ℓ')를 0.1∼3㎜범위로 유지될 수 있도록 보빈(120)의 성형시에 미리 결정하므로써, 코일(110)의 인덕턴스를 2.0∼2.5mH범위로 한정할 수 있게 되어, 코일(110)의 인덕턴스 변화를 최소화시키기 위하여 종래에 동원되던 수지필름(40)과 같은 별도의 구성이 필요하지 않고, 제품조립을 더욱 간소화시킬 수 있게 되어 트랜스포머(100)의 조립성 및 생산성이 크게 향상되는 탁월한 효과가 있다.

그리고, 상부코어(131) 및 하부코어(132)가 동일형상 또는 대칭형상으로 성형되어 보빈(120)의 중심에서 공극(ℓ)을 구현하고자 할 경우라 하더라도 구획편(125)을 상부코어(131) 및 하부코어(132)가 실제적으로 상호 접촉되는 위치의 보빈(120)의 내부에 구비된 중공부(121)의 내주연에 돌출 성형하므로써 규격화된 공극(ℓ)을 능동적으로 제공할 수 있게 되어 코일(110)의 인덕턴스 오차를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

적어도 상부코어(131)가 안착되는 안착홈(122)에 의하여 양분되어 복수 개의 단자핀(P)이 끼워지는 좌우측 핀결합부(123,124)가 구비됨과 동시에 중공부(121)가 형성된 보빈(120)과, 이 보빈(120)의 중공부(121)에 끼움 결합되어 상기 상부코어(131)에 공극(ℓ)을 유지하며 폐자로(M)를 구현하는 하부코어(132)를 포함하여 이루어진 트랜스포머(100)에 있어서,

상기 좌측 핀결합부(123) 및 우측 핀결합부(124)의 양단에 일체 구비되어 상기 상부코어(131)와 하부코어(132)를 구획 안착시켜 공극(ℓ)을 제공하는 구획편(125)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랜스포머(100).
제 1 항에 있어서,

상기 구획편(125)은 상기 상부코어(131) 및 하부코어(132)의 결합시 상호 접촉되는 위치의 보빈(120)의 내부에 구비된 중공부(121)의 내주연에 돌출 성형되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머(100).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 구획편(125)의 두께(ℓ')는 0.1∼3㎜인 것을 특징으로 하는 트랜스포머(100).