KR100508274B1 - 다이오드 분할 고압 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 고압 권선(W2 내지 W5)이 상기 1차 권선(W1) 아래의 코일 권형(9)의 챔버(8)에 놓이고, 상기 코일 권형(9)과 상기 코어 사이의 전기장이 코로나 효과를 피하기 위해서 감소되는 수단을 포함하는, 특히 20㎸ 이상의 고압에 대해 소형이고 비용이 효과적인 다이오드 분할 고압 변압기를 상술한다. 예를 들어, 이러한 수단은 상기 코일 권형(9)의 상기 내부 공동(11)의 표면(15)의 전도성 코팅으로 상기 코팅은 콜로이드성 그래파이트를 바람직하게 포함한다. 상기 전도성 코팅은 또한 상기 코어와 상기 코일 권형(9) 사이에서 감겨지는 금속 플라스틱 막에 의해 실행될 수 있다. 선택적으로, 상기 코어와 상기 코일 권형(9) 사이의 상기 공동(11)은 상대 유전율 이 공기의 상대 유전율보다 명백하게 더 큰 물질로 채워질 것이다. 다수의 다이오드의 사용은 또한 상기 전기장을 감소하기 위한 수단으로서 가능하다.

상기 고압 권선(W2 내지 W5)은 상기 1차 권선(W1)에 의해 본질적으로 완전하게 덮혀서, 그 결과 상기 고압 권선에서 발생된 간섭 복사가 실질적으로 완전하게 차단된다.

본 발명은 특히 텔레비전과 컴퓨터 모니터에서 응용된다.

Description

다이오드 분할 고압 변압기{DIODE-SPLIT HIGH-VOLTAGE TRANSFORMER}

본 발명은 코어, 1차 권선 및 코일 권형의 챔버에 배열되는 고압 권선을 가지는 다이오드 분할 고압 변압기에 관한 것이다.

상기 형태의 다이오드 분할 고압 변압기는 예를 들어, 유럽 특허 제 0 529 418 B1호에 개시되어 있다. 이러한 변압기는 1차 권선과 또한 예비 권선을 수용하는 제 1 코일 권형과, 챔버 권선의 형태로 고압 권선이 배열되는 제 2 코일 권형을 포함한다. 2개의 코일 권형은 보통 개별적으로 제작되어 감겨진다. 최종적으로 조립하는 동안에, 상응하게 더 큰 내부 직경을 가진 고압 권선을 구비하는 코일 권형이 1차 권선을 구비하는 코일 권형 위로 착상된다. 상기 코일 권형은 그 결과로 플라스틱 하우징으로 둘러싸이게 되고, 부가적으로 코로나 효과와 고압 플래시오버를 억제하기 위하여 합성 수지 합성물로 채워진다. 이러한 형태의 실시예는 예를 들어, 텔레비전 세트와 24kV에서 30kV 이상까지의 연속적인 작동에서의 고압 전원에서 사용되어 진다.

독일 특허 제 38 22 284 A1 호는 복사기 기타 유사한 것에 대해 약 7kV 정도의 적은 치수를 갖는 고압 변압기를 개시한다. 이러한 변압기는 마찬가지로 2개의 코일 권형을 구비하는데, 1차 권선을 가지는 코일 권형은 상기 고압 권선을 가지는 코일 권형 위로 착상되고 거기에 고정된다. 상기 변압기는 다이오드 분할 고압 변압기로서 설계되지 않고 텔레비전 세트에서 요구된 것처럼 20kV 이상의 고압을 얻을 수 없다. 상기 변압기는 결합된 회로에서 개별적으로 배열되는 어떠한 정류기 다이오드(rectifier diode)도 포함하지 않는다. 챔버-형태의 코일 권형을 사용함으로써, 특별한 목적은 고압 권선과 코어 사이의 짧은 거리 때문에 여기에서 발생하는 고압 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 7kV의 상당히 낮은 전압에도 불구하고, 이러한 설계는 심지어 완전하게 채워짐에도 불구하고 지속된 작동에서 만족할 만한 고압 세기가 증명되지 않았고, 그러므로 제품화되지 않았다.

도 1 및 도 2는 각각 수상관에 고압을 발생시키기 위한 2개의 다이오드와 3개의 다이오드를 구비한 다이오드 분할 고압 변압기의 블록도.

도 3은 고압 변압기를 위해 2개의 다이오드와 권선을 구비한 코일 권형.

도 4 및 도 5는 고압 권선의 부분 권선과 고압 다이오드의 회로.

도 6은 권선을 구비한 코일 권형, 4개의 다이오드 및 고압 변압기를 위한 코어.

본 발명의 목적은 매우 소형으로 구성되고 저렴하고, 특히, 20kV 이상의 전압에서의 연속적인 작동 중에 적당한 고압 세기를 가지는 서문에서 언급한 형태의 다이오드 분할 고압 변압기를 열거하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에서 열거된 본 발명으로 얻어진다. 본 발명의 효과적인 개선은 종속항에서 열거된다.

본 발명의 다이오드 분할 고압 변압기의 경우에서, 1차 권선은 고압 권선 위에 놓여있고 고압 변압기는 상기 코어와 코일 권형 사이의 전기장이 코로나 효과를 방지하기 위하여 감소되는 수단을 포함한다. 예를 들어, 상기 코일 권형의 내부 공동의 표면은, 작동하는 동안에 코어와 접촉하기 때문에 접지되고, 또는 코어와 동일한 포텐셜을 갖는 전도성 코팅이 제공된다. 그 결과로서, 전기장이 코어와 코일 권형 사이의 불가피한 본래의 공기 갭에서 차단될 수 있어서, 효과적으로 코로나 효과와 전압 플래시오버를 억제할 수 있다. 특히, 코로나 효과는 고전기장에 의해 대기에서 발생되는 오존에 의해서 발생된다. 전도성 코팅은 코일 권형의 전도성 코팅과 고압 권선 사이의 물질내에 전기장을 집중시키는데, 상기 전도성 코팅은 적당한 물질과 치수로서 장기간 고압 세기를 보증한다.

상기 사용된 전도성 코팅은 예를 들어 방사 방향으로 뿌리는 분사구에 의한 간단한 방법으로 적용될 수 있는, 콜로이드성 그래파이트(colloidal graphite)인 고 임피던스 층이 되어야 한다. 예를 들어 금속인 저 임피던스 층은 단락된 권수를 구성하고 손실을 초래한다.

본 발명의 대안으로서, 전도성 코팅 대신에, 코어와 코일 권형 사이의 잉여 공동(remaining cavity)은 물질로 가득 차게 되어서, 코로나 효과는 또한 이러한 방법으로 방지된다. 상기 물질은 예를 들어 2 및 3 또는 4인, 가능한 한 가장 높은 상대 유전율 을 구비하고, 또한 고압 변압기 그 자체의 몰딩(molding) 물질인, 예를 들어 점착성 반죽일 수 있다. 상기 물질은 또한 저 전도성을 구비할 수 있다. 낮은 상대 유전율 =1로 인해, 상기 함유물과 공기에서 축적되는 고 전기 전압이 여기에서 보편화되는 전압 상태 아래서 쉽게 이온화될 수 있기 때문에 공기 함유물은 채워지는 과정에서는 발생해선 안 된다.

1차 권선은 상기 고압 권선상에서 직접 절연층과 함께 지탱하기 때문에, 모든 장치는 매우 소형이 된다. 코일 권형의 챔버는 또한 1차 권선이 예를 들어, 0.3 내지 0.8mm의 전선 두께로 일정하게 되고 팽팽하게 감겨질 수 있는 충분히 부드러운 표면을 다중 시트 권선으로 제공한다.

코어 방향으로 고압 권선의 챔버 아래의 벽 두께는 고압이 챔버 밑에서 발생할 때 증가하도록 하기 위해 효과적으로 선택된다.

고압 다이오드는 코일 권형 상에서 고압 챔버에 대해 측면으로 배열될 수 있거나, 또는 선택적으로 고압 권선과 1차 권선 사이에서 구성될 수 있다. 매우 저비용의 실시예를 얻기 위해서, 고압 권선은 4개의 권선으로 나누어지는데, 다이오드는 제 1과 제 2 권선 사이 및 제 3 과 제 4 권선 사이에 각각 연결되고, 탭은 수상관의 초점 전압을 위해 제 2 권선과 제 3 권선 사이에서 매치된다.

코일 권형의 소형 구조는 고압 변압기의 하우징 뿐만 아니라 코어도 크기 상으로도 상당히 감소되게 할 수 있다. 이 같은 결과로서, 고압 변압기의 외부에는 어떠한 고압 포텐셜도 없기 때문에 몰딩 합성물은 또한 상당히 감소될 수 있다. 이것은 상당한 비용 감소를 이끌 뿐만 아니라 공간과 무게의 잇점을 제공한다. 그러므로, 3개의 다이오드를 가지는 다이오드 분할 고압 변압기와 비교되는 2개의 다이오드를 가지는 다이오드 분할 고압 변압기(DST: diode-split high-voltage transformer)는 동일한 전기적 특성이 주어졌을때, 25％의 무게 감소를 얻는 것이 가능하다. 부가적으로, 간섭 복사를 약하게 하기 위한 RLC 회로는 제거된다.

다른 예시적인 실시예에서, 상기 다이오드 분할 고압 변압기는 단지 하나의 코일 권형을 포함하는데, 고압 권선이 챔버에서 배열되고, 1차 권선은 고압 권선 상에 놓여지고 삽입된 슬리브나 시트 권선 상에서 감겨진다. 선택적으로, 1차 권선을 위한 간단한 코일 권형을 또한 사용하는 것이 가능한데, 코일 권형이 고압 권선을 구비한 코일 권형 위에 착상된다. 만약 슬리브가 사용된다면, 상기 권형은 또한 2개나 그 이상의 부분으로 구성되어 질 수 있다.

유익한 방법으로, 1차 권선은 고압 권선보다 다소 더 넓어지고 가능한 한 완벽하게 고압 권선을 덮는다. 고압 권선에서 발생된 더 높은 주파수 간섭 복사는 고압 변압기의 코어(보통 접지 포텐셜에서)가 상기 고압 변압기와 커버 내부 상에 위치해 있기 때문에 이러한 방법으로 실질적으로 완전히 차단되고, 팽팽하게 감겨진 1차 권선은 외부 상에 위치해 있고, 고압 권선의 외부 챔버는 상기 챔버가 기준 포텐셜이나 고압 연결부에 직접 연결되거나 또 다른 챔버를 통하여 연결되기 때문에, 설계에 따라 아예 없거나 매우 작은 펄스 전압만을 전달한다. 이러한 간섭 전압은 다이오드가 전도 위상에서 방해 위상(blocking phase)으로 변할 때 고압 변압기의 인덕턴스와 스트레이(stray) 정전용량 사이의 진동의 결과로 발생된다. 이러한 사실은 이미 예를 들어 유럽 특허(EP 0 735 552 A1)인 문헌에서 이미 포괄적으로 설명되어 졌으므로, 이 후에는 더 이상 상세하게 기술되지 않는다.

1차 권선은 유리하게 위치해 있어서 고압 권선 위에 고정되도록, 다이오드는 예를 들어 챔버 웹(WEB) 상이거나 챔버 위에서, 대응된 부분 권선 사이에 직접 배열될 수 없고, 오히려 외부에 놓여야만 한다. 상기 고압 챔버로의 다이오드 연결은 삽입된 고압 챔버를 통하여 루트되는 이러한 경우에서 존재한다. 게다가, 고압 권선과 1차 권선 사이의 매우 양호한 연결은 소형의 고압 변압기 장치에 의해 이루어진다.

회로 기판의 방향으로 놓여있는 코일 권형의 낮은 부분에 있는 챔버에 2개의 다이오드를 배열하는 것은 가능하다. 상기 코일 권형의 상부에서, 다이오드는 코일 권형의 연속으로 배열될 것이다. 특히, 하부 다이오드는 하부 코어 가지(limb)의 하부 부분에 평행하게 배열되고, 상부 다이오드는 상부 코어 가지의 상부 부분에 직각으로 배열되어, 그 결과로 이 경우에 상기 코어는 실질적으로 안전기(cutout)를 통해 코일 권형을 나와서 지나가게 될 수 있기 때문에, 1차 및 고압 권선의 길이보다 단지 약간 더 넓은 흠 없는(clear) 폭을 구비한 코어를 사용하는 것이 가능하다. 상부 다이오드는 고압 권선의 감기와 다이오드의 장착 및 연결 이후에 고압 권선에 정확히 맞는 단일-부분 슬리브가 다이오드와 고압 권선 위로 착상될 수 있는 방법으로 부가적으로 배열된다.

그러나, 고압 권선과 1차 권선 사이로 다이오드의 장착이 마찬가지로 가능하다. 이것은 예를 들어 코어에 평행인 고압 챔버 위에 코일 권형에 대해 축성(axially)으로 놓여 있고, 그 결과 고압 권선의 부분 권선 사이의 연결부는 동시에 설립되어진다. 따라서 1차 권선의 표면은 약간 더 커지고 또한 달걀 모양으로 된다.

더 많은 수의 다이오드의 사용은 또한 코로나 효과를 방지하기 위해서 전기장을 감소하는 수단으로서 가능하게 한다. 다른 발전에서는 놀랍게도 상기 형태의 고압 변압기가 심지어 전도성 코팅없이 확실하게 작동하는 것이 알려 졌다. 그러므로, 예를 들어, 32kV의 고압은 4개의 다이오드와의 지속된 작동에서 확실하게 발생될 수 있다. 3개의 다이오드로 약 28kV까지 얻을 수 있는 것이 여전히 가능하지만, 이것은 불확실한 상부 한계를 의미한다. 그러므로, 3개의 다이오드를 구비한 형태에서, 후자가 실질적으로 어떠한 추가적인 비용 없이 하나의 작업 작동에 적용될 수 있기 때문에 전도성 코팅은 권장할 만하다.

전도성 코팅없이 3개 이상의 다이오드를 구비하는 고압 변압기를 위해 충분한 고압 세기에 대한 설명은 외부 챔버가 실질적으로 어떠한 펄스 전압도 전하지 않고 내부 챔버에 전하고, 더 많은 수의 다이오드에 의하여, 펄스 전압이 고압 챔버와 코어 사이에서 코로나 효과를 이끄는 전압 값에 도달하지 않는 것이다.

고압 변압기는 하나 뿐인 복잡한 플라스틱 요소, 즉, 고압 권선을 가지는 코일 권형을 가지기 때문에 비용이 효과적일 수 있다. 일반적으로 대략 0.05mm인, 고압 권선의 얇은 전선은 이러한 경우에서 처음으로 감겨지기 때문에, 이러한 감기 동작은 아주 잘 제어될 수 있다. 따라서, 슬리브나 시트 권선은 실질적으로 적용되고 1차 권선의 두꺼운 전선과 또 다른 예비 권선은 아무런 문제없이 슬리브나 시트 권선 상에서 감겨질 수 있다. 이러한 장치에서, 실질적으로 어떠한 고압 운반 부분, 특히 펄스 전압을 구비하는 어떠한 부분도 코일 권형의 외부 상에 놓여 있지 않아서 고압 변압기의 외부 가장자리 상에 있기 때문에, 권선을 가지는 코일 권형과 고압 변압기의 외부 플라스틱 하우징 사이의 합성 수지의 합성물의 두께는 3mm 에서 1mm 이하로 감소될 수 있어서, 그 결과 플라스틱 하우징은 크기에 있어서 상당히 감소될 수 있다.

이제 1차 권선은 외부 플라스틱 하우징 내에서 보다 오히려 고압 권선 외부에 놓이기 때문에, 특히 공기 갭 둘레에서 크게 표명된, 코어의 스트레이 영역으로부터 비교적으로 거리가 멀다. 간섭 진동은 1 MHz 이상의 더 높은 고조파(harmonics)를 포함하기 때문에, 알려진 손실은 1차 권선의 얇은 전선, 특히 값비싼 다중-표준 전선을 사용하여 꽤 좋은 레벨을 유지할 수 있는, 와상 전류(eddy current)와 표피 효과(skin effect)에 의해서 1차 권선에서 미리 발생한다. 새로운 장치는 표명된 표피 손실이 발생하지 않고도 예를 들어 0.475mm나 그 이상의 두께를 가지는 구리와 같은 두꺼운 전선을 사용하는 것이 가능하며, 그 결과 1차 권선에서 또한 저항의 손실이 감소하는 것이 가능하다. 그러나, 외부 상에 위치해 있는 1차 권선은 방사된 간섭 복사를 흡수해야 한다. 바람직한 예시적인 실시예에서, 1차 권선은 코어로부터 약 7mm의 거리에 놓여있는 반면에, 종래 기술에서의 상기 거리는 일반적으로 1.5mm이다.

고압 권선의 더 작은 표면은 권선의 정전용량이 상당히 낮다는 것을 의미한다. 이것은 권선 수가 증가되게 할 수 있고, 그 결과 페라이트 코어의 직경이 감소될 수 있다. 이것은 비용을 절감하고 공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 페라이트 코어에서의 손실이 감소된다.

과열(overheating)에 이를 수 있는 고압 권선에서 단락 회로의 경우에서, 고압 권선이 두꺼운 전선으로 팽팽하게 감겨진 1차 권선에 의해 아주 견고하게 둘러싸이기 때문에 변압기가 더 이상 파열될 수 없으므로 안전하게 작동하는 다른 장점을 갖는다. 게다가, 고압이 충분히 안정하기 때문에 RLC 회로가 1차 권선에 연결될 필요가 없다. 예를 들어, 4개의 다이오드를 구비한 설계는 무게가 200g인 기존의 30 또는 40W 변압기와 동일한 크기이고 20％이상의 비용 감소를 가지는 32㎸에서 고압 측면 상에서 고압 변압기가 60W 출력 전압을 갖도록 한다. 무게는 동일한 출력을 가지는 초기의 형태와 비교하여 전체적으로 30％만큼 감소될 수 있다. 게다가, 고압 변압기의 높이는 고압이 챔버 하부에서 루트될 수 있고 하부에서 상부까지의 하우징에서 플라스틱 슬리브를 통하여 연결부로 이동하기 때문에 매우 낮게 유지될 수 있다. 절연은 실질적으로 고압 변압기의 하우징에 놓여 있는 모든 약 4㎝의 튜브를 필요로 한다. 그러므로 본 고압 변압기는 섀시(chassis) 구조가 더 높은 집적 수준을 가지는 집적 회로의 결과로서 더욱 소형이 되기 때문에 최근의 텔레비전 세트나 모니터 섀시에 매우 적합하다. 간섭 복사가 튜너 회로를 간섭할 것을 더 이상 걱정할 필요가 없다.

본 발명은 개략도에 관한 예로서 아래에서 설명되어진다.

도 1은 1차 권선(W1)과 부분 권선(W2 내지 W5)으로 세분되는 고압 권선을 구비한 다이오드 분할 고압 변압기(Tr)를 도시한다. 1차 권선(W1)의 한쪽 끝은 동작 전압(UB)에 연결되고, 다른 쪽 끝은 구동 신호(1)에 의해 주기적으로 온 및 오프로 스위칭되는 스위칭 트랜지스터(2)에 연결된다. 상기 부분 권선(W2)의 한쪽 끝은 기준 포텐셜에 연결되고, 수상관(7)의 작동을 위해 연결부(UH)로 루트되는 고압은 권선(W5)의 한쪽 끝에 존재한다. 상기 고압(UH)은 여기서 정전용량(C)으로 표시된 연결 케이블의 케이블 정전용량과 수상관(7)에서의 정전용량에 의해 주로 원활하게 된다.

고압 권선은 4개의 권선(W2, W3, W4 및 W5)으로 세분되며, 정류를 위해서 각 고압 다이오드(3 및 5)는 제 1과 제2 권선 사이, 제 3 및 제 4 권선 사이에서 연결된다. 수상관(7)의 초점 전극을 위한 고압을 제공하는 탭(A)은 제 2와 제 3 고압 권선(W3, W4) 사이에서 루트된다.

스위칭 트랜지스터는 수평선 플라이백(flyback)의 짧은 시간에 오프된다. 이것은 고압 변압기(Tr)를 위한 고 펄스 부하(loading)의 원인이고, 이러한 부하는 상기 변압기의 설계에서 고려되어야 한다. 정류 다이오드(rectifying diode)는 도 1의 배열에서 고압 변압기의 권선 사이에서 집적되기 때문에, 고압 권선의 외부 끝은 교류 전압(alternating current(AC) voltage)이 없다는 것이 명백하다. 그러므로, 펄스된 부하는 본질적으로 다이오드(3, 5) 및 상기 다이오드에 인접한 권선 끝에서만 적용된다.

도 1과의 차이점으로, 3개의 다이오드를 구비한 다이오드 분할 변압기는 도 2의 회로에서 도시되어 진다. 도 4에 대해 아래에서 설명되어진 바와 같이, 각 다이오드(3, 4, 5)는 부분 권선(W2 내지 W5) 사이에서 배열되어지고, 초점 전극에 대한 탭(A)은 부분 권선(W3)에서 루트가 정해지는 경우에 있다. 양 도면에서, 또한 나중의 도면에서, 동일한 개념은 동일한 참조 부호로 제공되어진다.

이러한 형태의 회로는 보통 이로써 만들어지는 참조인, 텔레비전과 컴퓨터 모니터에서 사용되어진다. 도 1 및 도 2에서 도시되어진 다이오드 분할 고압 변압기의 상기 실시예는 예로서만 존재한다; 특히 고압 권선은 또한 4개의 부분 권선(W2 내지 W5) 이상으로 세분될 수 있다.

도 3은 단면도에서, 1차 권선(W1)과 개개의 권선(W2 내지 W5)으로 세분되는 고압 권선 모두를 수용하는 코일 권형(9)을 도시하는데, 권선(W2 내지 W5)은 1차 권선(W1) 아래에 놓인다. 코일 권형(9)은 페라이트 코어(도시되지 않음)를 수용하는 축의 공동(11)을 포함한다. 코일 권형(9)은 고압 권선의 개개의 권선(W2 내지 W5)이 감겨지는 다수의 챔버(8)를 포함하되, 상기 챔버의 하부는 공동 방향으로 대략 1mm의 두께를 가진다. 코일 권형(9)은 유리하게 권선(W2 내지 W5) 중의 하나가 각 경우에서 이러한 챔버(8) 중 3개에 배열되는, 12개의 챔버(8)를 포함한다. 공동(11)의 방향에서 상기 챔버(8)의 하부 두께는 예를 들어 유럽 특허(EP 0 028 383 B1)에서 개시된 것처럼, DC와 AC 전압의 형태에서 고압 부하에 따라 변경될 수 있다.

이러한 예시적인 실시예에서 시트 권선의 다수의 층을 구성하는 절연층(10)은 상기 챔버(8) 위에 놓여진다. 1차 권선(W1)은 이러한 절연층(10) 상에 직접 하나 이상의 팽팽하게 감겨진 층으로 감겨진다. 부가적으로, 예비 권선(WH)은 예비 권선이 작업 동작 중에 1차 권선(W1)의 두께와 동일한 두께로 유리하게 감겨질 수 있는 1차 권선(W1)에 제공되어진다. 실용적인 전선 두께의 예는 1차 권선(W1)용은 0.335mm나 그 이상이고, 고압 권선용은 0.05mm의 에나멜 구리선이다. 마찬가지로, 다이오드(5)는 또한 다이오드(3)에 상반되는 더 낮은 챔버(14)에 놓여질 수 있다.

상기 챔버 끝에서, 코일 권형(9)은 시트 권선(10)과 1차 권선(W1)을 수용하기 위한 측면 에지(13)를 구비한다. 이러한 높인 부분은 2개의 고압 다이오드(3, 5)를 수용하도록 하여 외부를 향해서, 2개의 또 다른 챔버(14, 16)로 뒤를 잇는다. 다이오드(3, 5)는 고압 권선의 권선(W2 내지 W5)에 연결된다.

이러한 설계의 결과로서, 고압 권선을 구비한 챔버(8)는 시트 권선(10)과 1차 권선(W1)으로 완벽하게 덮혀지고, 그 결과 저 임피던스 1차 권선(W1)은 변압비에 의해 상승되는 강한 간섭 복사인, 고주파수의 효과적인 차단을 충족시킨다.

결과를 야기시키는 고압 권선(W2 내지 W5)의 짧은 권수 길이(챔버 하부에서 코일 권형의 둘레)와 고압 권선의 더 작은 자기 정전용량 때문에, 단지 2개의 고압 다이오드(3, 5)로 고압이 3개의 다이오드를 구비한 다이오드 분할 고압 변압기로 이미 공지된 경우보다도 더 나은 안정성을 가지는 충분히 안정한 고압을 얻는 것이 가능하다. 고압 안정성이 또한 더욱 더 나아지거나, 더 높은 출력 전원을 가능케 함으로써 3개 또는 그 이상의 다이오드를 사용하는 것이 또한 가능하다.

이러한 예시적인 실시예에서, 코일 권형(9)의 내부 공동(11)은 전체 표면(15) 상에 전도성 코팅이 제공되는데, 전도성 코팅은 예를 들어 페라이트 코어(도시되지 않음)와 접촉함으로써 접지될 수 있다. 상기 사용된 전도성 코팅은 유리하게 분사 과정에서 적용될 수 있고 고 임피던스 전도성을 가지는 콜로이드성 그래파이트층이 될 수 있다. 이러한 방법에서, 페라이트 코어와 코일 권형(9) 사이의 고유의 피할 수 없는 공기로 가득 찬 사이의 공간은 고압에 반하여 차단되며, 그 결과 코로나 형성은 이 같은 방법으로 완전히 차단된다. 코팅의 전도성은 선택되어서 상기 코팅의 모든 전류, 즉 용량성 전류와 와상 전류를 피하게 된다.

콜로이드성 그래파이트가 있는 층은 부가적으로 점착력을 증가하기 위해서 솔벤트에서 콜로이드성 그래파이트과 접착제를 포함하고 코일 권형(9)의 플라스틱을 약간 용해하는 액체 스프레이로 적용될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 스프레이는 예를 들어, 방사 방향으로 뿌리는 분사구(nozzle)를 사용하는 간단한 방법으로 적용될 수 있고 코일 권형(9)의 공동(11)을 통하게 될 수 있다.

그것의 하부에서, 코일 권형(9)은 고압 변압기가 회로 기판에 직접 고정됨으로써 전기적 연결부(12)를 포함한다. 그것은 부가적으로 하부에서 열려진 플라스틱 하우징(도시되지 않음)으로 둘러싸이고, 합성 수지 합성물로서 후자에 모두 완전히 몰딩될 것이다.

다중 시트 권선에 선택적으로, 플라스틱 슬리브는 고압 권선(W2 내지 W5)으로 코일 권형(9) 상에서 아래 방향으로 압력이 가해질 수 있는, 1차 권선과 고압 권선 사이의 절연층으로 또한 가능하다. 1차 권선은 그러고 나서 플라스틱 슬리브에 직접 예비 권선과 같이 감겨질 수 있다. 다이오드(3, 5) 양쪽 모두 연결부(12)의 방향으로 고압 변압기의 베이스에 놓인 챔버(14)에서 배열된다면, 그 다음에 전체 코일 권형은 심지어 슬리브가 사용될 때에도 매우 소형을 유지할 수 있다. 그러고 나서 슬리브는 고압 권선(W2 내지 W5)의 챔버(8)에 전적으로 고착되는 방법으로 놓이고 완전히 후자를 덮는다.

도 2의 고압 권선(W2 내지 W5)은 도 4를 참조하여 더 상세히 설명되어진다. 고압 권선은 12개의 챔버(K1 내지 K12)를 구비하는 챔버 형태로서 설계되는데, 부분 권선(W2)이 2개의 챔버 사이에서 분배되고, 부분 권선(W3)이 4개의 챔버 사이에서, 그리고 부분 권선(W4 및 W5) 각각의 경우에 각 3개의 챔버 사이에 분배된다. 상기 부분 권선(W2 내지 W5)은 더 높은 고조파에 알맞은 동조(tuning)를 얻기 위해서 권선 감김 방향(sense)의 측면에서 각각 교류하여, 그 결과 고압 변압기의 내부 저항은 감소된다. 그러므로, 권선 감김 방향을 고려하기 위해서, 기준 포텐셜은 제 2 챔버 권선에 연결되고 고압 출력(UH)은 제 12 챔버(K12)에 연결된다. 이러한 고압 변압기에서, 다이오드(3, 5)는 도 5를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어 하부의 다이오드(3)와 상부의 다이오드(4 및 5)에 대해 부분 권선(W2 내지 W5) 사이에서 공간적으로 놓이지 않고 외부에 놓인다.

상기 챔버는 유리하게 다음과 같이 감겨진다: 우선 챔버(K1)와 그 다음에 제 2 챔버(K2)가 감겨지고 나중에는 기준 포텐셜을 위한 연결부의 전선이 루트된다. 챔버(K3 내지 K6)는 그 후에 감겨진다. 감기(winding)는 그러고 나서 챔버(K12)를 시작으로 다이오드(5)에 연결되는 제 10 챔버까지 계속된다. 제 9, 제 8 및 제 7 챔버는 그 후에 감겨질 수 있다.

초점 연결부(A)는 이러한 예시적인 실시예에서 다이오드 (3 및 4)에 대해, 2개의 다이오드에 관해 대칭적인 부분 권선(W3)의 챔버(K5)의 경우에 있어서, 챔버의 권선에서 루트되어서, 초점 전압은 실질적으로 AC 전압이 없다. 부분 권선(W3)과 또 다른 부분 권선(W2, W4, W5)은 초점에 대해 요구된 전압 값이 초점 연결부(F)에서 대체로 이용할 수 있음으로써 구성된다.

도 5는 5개의 부분 권선(W2, W3a, W3b, W4 및 W5)을 구비하고 4개의 다이오드(3 내지 6)를 구비하는 고압 권선을 도시한다. 부분 권선(W2 내지 W5)은 마찬가지로 기준 포테셜이 가장 낮은 챔버(K1)에 연결되고 고압 연결부(UH)가 가장 높은 챔버(K12)에 연결되는 이러한 경우에서 교류한다. 이러한 예시적인 실시예는 도 4의 예시적인 실시예가 28㎸의 고압에서 1.5㎃의 최대 빔 전류를 가능하게 할 동안, 32㎸의 고압에서 2㎃의 빔 전류를 가능하게 한다. 상기 챔버의 공간적 차원에서 보면, 양 형태는 동일하다; 본질적인 차이는 도 4의 부분 권선(W3)이 2개의 부분 권선(W3a 및 W3b)으로 도 5에서 세분되어고 그 사이에 제 4 다이오드(4)가 연결된다는 것이다. 대체로, 상기 챔버(K1 내지 K12)는 도 4의 챔버와 동일한 방법으로 감겨질 수 있다. 도 5의 예시적인 실시예에서, 다이오드(3 및 4)는 챔버(K1) 아래에 놓이고 다이오드(5 및 6)는 챔버(K12) 위에 놓이고 상기 다이오드와 챔버 사이의 연결 전선은 대응하는 챔버를 되돌리는 각 경우에서 존재한다.

도 6은 코일 권형(9)과 이등분되는 2개의 코어(17a 및 17b)를 포함하는 페라이트 코어를 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 부분 권선(W2 내지 W5)은 도 4와 도 5를 참조하여 이미 설명되어진 것처럼, 코일 권형(9)의 12개의 챔버(8)에서 배열되어진다. 개개의 챔버 내의 펄스 전압의 레벨에 의존하여, 이등분되는 2개의 코어(13a 및 13b)가 소개되는 코일 권형(9)의 내부 공동(11)을 향한 챔버 하부의 두께는 약 1mm 내지 2mm이다

챔버 형태의 코일 권형(9)은 고압 변압기가 회로기판에 고착되는 것에 의해 연결핀(12)을 포함한다. 도면의 좌측에서, 고압 권선을 가지는 챔버(8) 하부에 위치된 것은 2개의 다이오드(3 및 4)가 배열된 또 다른 챔버(14)이다. 2개의 또 다른 다이오드(5, 6)는 코일 권형(9)의 연장 부분(16) 상에 배열되어진다. 다이오드(3 내지 6)와 고압 챔버(8)는 도 5의 예시적인 실시예에 따라 배선된다.

이러한 예시적인 실시예에서, 1차 권선(W1)은 시트 권선 대신에, 고압 권선(W2 내지 W5)을 완전히 덮는 슬리브(10) 상에서 감긴다. 상기 슬리브(10)는 챔버(8) 상에서 전적으로 고착하는 방법으로 가능한 한 팽팽하게 놓인다. 다이오드(5 및 6)는 상기 슬리브(10)가 어떠한 방해물 없이 상기 다이오드 위로 착상될 수 있는 방법으로 연장 부분(16) 상에서 배열된다. 이러한 방법에 의해, 이러한 다이오드를 피하기 위해서, 2개 부분이고, 세로인 분할 슬리브, 또는 시트 권선일 필요는 없다. 동일한 전선 두께를 가지는 부가적인 예비 권선(WH)은 더 나은 권선 작동에서 1차 권선(W1)에 적용된다.

권선(W2 내지 W5)을 가지는 챔버(8)는 외부를 향해서 1차 권선(W1)으로 둘러싸이고 내부를 향해서 접지 포텐셜을 갖는 2개의 이등분 된 코어(17a, 17b)에 의해서 둘러싸인다. 도 4 및 도 5를 참조하여 이미 설명된 것처럼, 외부 챔버(8)는 DC 전압 포텐셜을 갖는다. 이러한 장치에 의하여, 고압 권선의 펄스 운반 내부 챔버는 DC 전압 운반 구성요소나 내부 저 저항을 구비한 전도체에 의해 실질적으로 완전하게 둘러싸이며, 그 결과 이러한 챔버는 매우 효과적으로 차단된다. 도 4에서 설명되어진 것처럼, 심지어 외부 챔버 중 하나가 교류 권선 감김 방향 때문에, DC 전압 포텐셜에 직접 연결되지 않을 때, 차단은 여전히 90％를 초과한다.

최종적인 조립 동안에 코일 권형(9)은 상부에서, 코일 권형(9)의 연장 부분(16)을 수용하는 박스 부착물을 구비한 플라스틱 하우징(도시되지 않음)에 의해 부가적으로 둘러싸인다. 다이오드(5 및 6)는 이 경우에 상부 코어 부분(13b)에 수직이며, 그 결과 상기 코어는 권선(W1 내지 W5)과 1차 권선(W1) 상에 직접 측면으로 끌어넣어질 수 있다. 코일 권형(9)의 하부의 부분에서, 다이오드(3, 4)는 하부의 코어 부분(13a)에 평행하게 배열되어서, 하부의 코어 반쪽(13a)이 끌어넣어지는 것을 통하여 코일 권형(9)에서 차단(cutout)되게 한다. 이러한 소형의 장치는 동일한 출력 전원을 가지는 초기 형태와 비교하여, 133g에서 단지 80g으로 상기 코어의 무게를 감소하는 것을 가능하게 한다. 더 높은 투자율(permeabillty)을 가지는 코어 물질을 사용함으로써 더욱 더 코어 직경을 감소할 수 있었다.

다이오드의 연결 전선을 제외하고, 코일 권형의 외부 상에서 어떠한 고압 운반 부분도 존재하지 않는다는 것은 이러한 장치에서 명백하다. 그러므로 상당한 무게와 공간 절약을 가능하게 하고, 코일 권형(9)과 외부 하우징 사이의 합성 수지층을 3mm로부터 1mm보다 적게 감소할 수 있었다.

4개 이상의 다이오드를 구비한 또 다른 실시예가 마찬가지로 가능하다. 4개 이상의 다이오드를 구비한 실시예에서, 코일 권형(9)의 내부 공동(11)의 표면(15) 상의 전도성 코팅은 상기 전도성 코팅이 매우 필요한 2개의 다이오드를 구비하는 형태와 다르게, 더 이상 요구되지 않는다. 4개나 그 이상의 다이오드를 가지는 형태에 대한 날짜 테스트는 심지어 높여진 부하와 지속된 작동에서조차, 어떠한 코로나 효과나 프래시오버(flashover)도 챔버(8)와 이등분된 2개의 코어(17a, 17b)에서 배열된 고압 권선 사이에서 발생하지 않는 것을 보여준다. 전도성 코팅은 내부 공동(11)의 표면(15) 상에서 어떠한 큰 노력과 상당한 비용도 인가되지 않기 때문에, 28㎸에서 이러한 설계가 대략 전압 부하 정전용량의 제한에 있고, 고압 변압기의 장기간 안전을 맡아야 하기 때문에 설계에 의존하며, 예를 들어 3개의 다이오드를 구비한 형태에 부가적으로 적용될 수 있다. 29.5㎸의 3개의 다이오드 형태에 대해서 코팅은 절대적으로 필요하다. 제 4 다이오드 형태에 대해서 고압 펄스는 2㎸ 내지 3㎸의 영역에 존재하거나 어떠한 코로나도 발생하지 않는 아래에 존재한다. 그러나 이러한 형태에 대해 32㎸ 또는 그 이상에서 코팅이 또한 제안된다. 코로나 효과는 매우 적은 코로나 효과까지도 장기간의 동작 후에 고압 변압기를 피해를 입힐 수 있기 때문에 전적으로 피하게 되어야 한다.

Claims (15)

1. 코어(17a,17b), 1차 권선(W1) 및 코일 권형(9)의 챔버(8)에 배열되는 고전압 권선(W2-W5)을 포함하는, 다이오드 분할 고전압 변압기에 있어서, 상기 1차 권선(W1)은 상기 고전압 권선(W2-W5)상에 놓여지고, 상기 코일 권형(9)의 내부 공동(11)의 표면(15)에는 전도성 코팅이 제공되는데, 상기 전도성 코팅에 의해 상기 코일 권형(9) 및 상기 코어(17a,17b)사이의 전계가 감소되어 코로나 효과를 피할 수 있는 것을 특징으로 하는, 변압기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 코팅은 콜로이드성 그래파이트(colloidal graphite)를 함유하는, 변압기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기는 2개의 다이오드(3,5)를 가지고, 상기 고전압 권선(W2-W5)은 4개의 부분 권선(W2-W5)으로 하위분할되고, 하나의 다이오드(3,5)는 각각 상기 제 1 권선(W2)과 제 2 권선(W3)사이에, 그리고 제 3 권선(W4)과 제 4 권선(W5)사이에 각각 연결되는, 변압기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고전압 변압기는 적어도 3개 또는 4개의 다이오드를 포함하는, 변압기.
5. 제 1 항에 있어서, 절연층(10)이 상기 1차 권선(W1)과 상기 고전압 권선(W2-W5)사이에 배치되고, 상기 절연층은 다중층 권선(multiple sheet winding)(10), 단일한 코일 권형 또는 슬리브(sleeve)중 어느하나로 구성되는, 변압기.
6. 제 5 항에 있어서, 1차 권선(W1)은 상기 절연층(10)상에 팽팽히 감긴 하나이상의 층에 배치되고, 간섭 방사(interference radiation)를 차폐하기 위해 상기 고전압 권선을 본질적으로 덮는, 변압기.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제