KR101069533B1 - Ｆ형 코어 및 이를 갖는 트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는, 코일이 권취되는 보빈과, 보빈에 결합되는 제 1 F형 코어와, 제 1 코어와 접하도록 보빈에 결합되는 제 2 F형 코어를 포함한다. 제 1 F형 코어는 제 1 기저부, 제 1 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 1 외족, 제 1 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 1 중족을 포함하고, 제 2 F형 코어는 제 2 기저부, 제 2 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 2 외족, 상기 제 2 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 2 중족을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는, 수축 시 두 F형 코어의 접촉부위에서 슬립이 발생하기 때문에, 수축 및 팽창을 반복하더라도 각 F형 코어가 상대 F형 코어를 길이방향으로 가압하지 않는다.
트랜스포머, F형 코어, 기저부, 외족, 중족

Description

Ｆ형 코어 및 이를 갖는 트랜스포머{F SHAPE CORE AND TRANSFORMER HAVING THE SAME}
본 발명은 코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열충격에 의한 파손 위험을 줄이기 위해 구조가 개선된 F형 코어 및 이를 갖는 트랜스포머에 관한 것이다.
일반적으로, 트랜스포머는 전압, 전류의 크기를 변환하거나 임피던스를 바꾸는데 사용되는 것으로, 복수의 코일, 복수의 코일이 권취되는 보빈 및 자로(磁路)를 형성하는 코어를 포함한다.
보빈은 중공부를 포함하고, 보빈에는 저압코일 및 고압코일이 권취된다. 코어는 보빈을 감싸도록 보빈에 결합되어 양측 코일에 흐르는 전류에 의해 자로가 형성된다. 자로 형성을 위해 트랜스포머에 사용되는 코어로는 보빈의 중공부에 삽입되는 내부 코어부와 보빈의 외부에 배치되는 외부 코어부가 일체로 이루어진 'E'형상의 E형 코어가 대표적이다. E형 코어 이외에, 보빈의 중공부에 완전히 삽입되는 'I'형상의 I코어 및 I코어가 삽입된 보빈의 외면에 배치되는 'U'형상의 U형 코어가 함께 사용되기도 한다.
도 1은 종래 E형 코어를 포함하는 트랜스포머의 일부분을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래 트랜스포머(10)는 한 쌍의 E형 코어(11), 한 쌍의 E형 코어(11)가 결합되는 보빈(16) 및 보빈(16)에 권취되는 코일(미도시)을 포함한다. E형 코어(11)는 기저부(12), 기저부(12)의 양쪽 단부에서 각각 수직으로 연장된 제 1 외족(13)과 제 2 외족(14), 제 1 외족(13)과 제 2 외족(14)의 중간부에 배치되도록 기저부(12)에서 수직으로 연장된 중족(15)을 포함한다. 한 쌍의 E형 코어(11)는 각 제 1 외족(13) 및 각 제 2 외족(14)의 끝단이 서로 접하도록 보빈(16)에 결합된다.
이러한 종래 트랜스포머(10)는 제조 시 제품의 신뢰성 확보를 위해 열가속 테스트를 거치게 된다. 열가속 테스트는 트랜스포머(10)를 일정 시간 초저온(예컨대, -40℃) 환경에 노출시켰다가 온도를 높여 일정 시간 고온(예컨대, 120℃) 환경에 노출시키는 동작을 반복하여 제품의 파손 여부를 확인하는 테스트이다.
도 2는 종래 트랜스포머(10)의 열가속 테스트 시, 초저온 환경에 노출된 트랜스포머(10)가 수축된 상태를 개략적으로 나타낸 것이다. 종래 트랜스포머(10)는 재질이 서로 다른 E형 코어(11)와 보빈(16)의 열팽창계수가 달라, E형 코어(11)에 비해 보빈(16)의 수축이 크게 발생한다. 따라서, 보빈(16)이 수축하면 각 E형 코어(11)가 상대 E형 코어(11) 쪽으로 가압된다.
그런데 종래 트랜스포머는 상온에서 두 E형 코어의 각 제 1 외족 및 제 2 외족의 끝단이 서로 맞닿아 있어서, 보빈이 수축하면 각 E형 코어가 상대 E형 코어로부터 가압력(F)을 받게 된다. 이러한 가압력(F)은 두 E형 코어가 상대편 쪽으로 움직인 거리(L)에 비례하여 증가하며, 각 E형 코어에 악영향을 준다.
즉, 보빈이 수축과 팽창을 반복하면 E형 코어의 약한 부분에 크랙(Crack, C)이 발생하게 된다. 이러한 크랙(C)은 트랜스포머의 성능을 저하시켜, 제품의 품질을 떨어뜨리게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 코어의 구조를 개선하여 열충격에 의한 파손 위험을 줄일 수 있는 F형 코어 및 이를 갖는 트랜스포머를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는, 코일이 권취되는 보빈과, 상기 보빈에 결합되는 제 1 F형 코어와, 상기 제 1 F형 코어와 접하도록 상기 보빈에 결합되는 제 2 F형 코어를 포함한다. 상기 제 1 F형 코어는 제 1 기저부, 상기 제 1 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 1 외족, 상기 제 1 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 1 중족을 포함하고, 상기 제 2 F형 코어는 제 2 기저부, 상기 제 2 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 2 외족, 상기 제 2 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 2 중족을 포함한다.
상기 제 1 중족 및 상기 제 2 중족은 동일 선 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 기저부의 끝단은 상기 제 2 외족의 내측면에 접하고, 상기 제 2 기저부의 끝단은 상기 제 1 외족의 내측면에 접할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 F형 코어는, 기저부와, 상기 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 외족과, 상기 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 중족을 포함한다.
상기 외족의 길이는 상기 중족의 길이 보다 두 배 이상 길 수 있다.
상기 중족에서 상기 외족의 내측면까지의 거리와 상기 중족에서 상기 기저부의 끝단까지의 거리는 같을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는, 수축 시 두 F형 코어의 접촉부위에서 슬립이 발생하여, 수축 및 팽창을 반복하더라도 각 F형 코어가 상대 F형 코어를 길이방향으로 가압하지 않는다. 따라서, E형 코어를 사용하는 종래 트랜스포머 에 비해 열충격에 의한 크랙 등의 파손 위험이 적고, 장시간 사용에 따른 제품의 성능 저하의 위험이 감소된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 코어 및 이를 갖는 트랜스포머에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머의 제 1 F형 코어 및 제 2 F형 코어의 배치 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머(100)는 한 쌍의 F형 코어(110)(120), 한 쌍의 F형 코어(110)(120)가 결합되는 보빈(130) 및 보빈(130)에 권취되는 코일(140)을 포함한다. 보빈(130)은 한 쌍의 F형 코어(110)(120)를 지지하는 지지부(131)와 지지부(131)의 상면에 돌출되도록 마련된 코일 권취부(132)를 포함한다. 코일 권취부(132)에는 후술할 두 F형 코어(110)(120)의 각 중족(113)(123)이 위치하는 중공부(133)가 마련된다.
코일(140)은 한 쌍의 F형 코어(110)(120)와 직접 접하지 않도록 코일 권취부(132)에 권취된다. 보빈(130), 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)의 각 겉면에는 경화 접착층(150)이 적층된다. 경화 접착층(150)은 보빈(130), 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)를 서로 결합시키기 위해 보빈(130), 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)의 각 겉면에 도포된 경화 접착제가 경화되어 이루어진 것이다.
보빈(130)에 결합되는 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)는 동일한 구조로 이루어진다. 제 1 F형 코어(110)는 제 1 기저부(111), 제 1 기저부(111)의 일측 단부에 제 1 기저부(111)와 수직으로 배치된 제 1 외족(112) 및 제 1 기저부(111)의 중간부에 제 1 기저부(111)와 수직으로 배치된 제 1 중족(113)을 포함한다. 제 1 외족(112)과 제 1 중족(113)은 제 1 기저부(111)로부터 동일한 방향으로 평행하게 뻗어있다.
제 1 외족(112)은 제 1 중족(113) 보다 길어서, 제 1 F형 코어(110)는 'F' 형상으로 이루어진다. 이러한 제 1 F형 코어(110)는 제 1 기저부(111), 제 1 외족(112) 및 제 2 외족(122)이 일체로 제조될 수도 있고, 각 부분이 별도로 만들어진 후 결합될 수도 있다.
제 1 외족(112)의 길이(L1)는 제 1 중족(113)의 길이(L2) 보다 두 배 이상 길어야 한다. 또한, 제 1 중족(113)에서 제 1 외족(112)의 내측면(112a)까지의 거리(D1)와 제 1 중족(113)에서 제 1 기저부(111)의 타측 단부의 끝단(111a) 까지의 거리(D2)는 같아야 한다. 이것은 동일한 구조의 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)가 보빈(130)에 결합될 때, 두 F형 코어(110)(120)의 각 중족(113)(123)이 서로 접하지 않고 동일 선 상에 위치하기 위한 조건이 된다.
제 1 F형 코어(110)와 마찬가지로, 제 2 F형 코어(120)는, 제 2 기저부(112), 제 2 외족(122) 및 제 2 중족(123)을 포함한다. 제 2 F형 코어(120)의 구체적인 구성은 제 1 F형 코어(110)와 같으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 동일한 구조의 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)는 각 기저부(111)(121)의 끝단(111a)(121a)이 상대 F형 코어(110)(120)의 각 외족(112)(122) 내측면(112a)(122a)에 접하도록 보빈(130)에 결합된다. 즉, 제 1 기저부(111)의 타측 단부의 끝단(111a)은 제 2 외족(122)의 내측면(122a)에 접하고, 제 2 기저부(112)의 타측 단부의 끝단(112a)은 제 1 외족(112)의 내측면(112a)에 접한다.
또한, 제 1 외족(112)의 끝단(112b)은 제 2 기저부(121)의 외측면(121b)으로부터 돌출되지 않고 제 2 기저부(121)의 외측면(121b)과 동일 선 상에 위치한다. 그리고 제 2 외족(122)의 끝단(122b)은 제 1 기저부(111)의 외측면(111b)으로부터 돌출되지 않고 제 1 기저부(111)의 외측면(111b)과 동일 선 상에 위치한다.
이러한 배치로 보빈(130)에 결합된 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)는 경화 접착제에 의해 보빈(130)에 고정된다. 경화 접착제는 보빈(130)의 겉면과 제 1 F형 코어(110)의 겉면 및 제 2 F형 코어(120)의 겉면을 덮도록 도포된 후 경화되어 경화 접착층(150)을 형성하며, 이 경화 접착층(150)에 의해 보 빈(130), 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)의 결합이 유지된다.
물론, 본 발명에 있어서, 보빈(130), 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)의 결합은 경화 접착제에 의한 결합 이외에, 다양한 다른 결합 방법에 의해 결합될 수 있다.
이러한 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는 저온 환경에서 수축될 때, 상대적으로 열팽창계수가 큰 보빈(130)이 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120) 보다 더 수축되더라도 각 F형 코어(110)(120)가 상대 F형 코어(110)(120)로부터 가압력을 크게 받지 않는다. 즉, 보빈(130)과 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)가 각 중족(113)(123)과 평행한 길이 방향으로 수축할 때, 제 1 외족(112)과 제 2 기저부(112)의 끝단(121a) 사이 및 제 2 외족(122)과 제 1 기저부(111)의 끝단(111a) 사이에서 슬립(Slip)이 발생한다. 따라서, 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120) 각각은 상대 F형 코어(110)(120)로부터 길이 방향으로 가압력을 받지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머는 한 쌍의 F형 코어(110)(120)가 각 접촉면에서 슬립이 발생하는 구조로 보빈(130)에 결합되므로, 팽창 및 수축에 의한 파손의 위험이 적다. 즉, 보빈(130)이 온도 변화에 의해 제 1 F형 코어(110) 및 제 2 F형 코어(120)에 비해 더 수축하거나 더 팽창할 때 두 코어(110)(120)의 접촉면에서 슬립이 발생함으로써, 각 F형 코어(110)(120)는 상대 F형 코어(110)(120)로부터 길이 방향의 가압력을 받지 않는다. 따라서, 한 쌍의 E형 코어를 사용하여 수축 시 상대 E형 코어로부터 가압력을 받는 종래 트랜스포머에 비해 크랙 발생의 위험이 적다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 종래 E형 코어를 포함하는 트랜스포머의 일부분을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 열가속 테스트 시, 초저온 환경에 노출된 종래 트랜스포머가 수축된 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 트랜스포머의 한 쌍의 F형 코어의 배치 구조를 나타낸 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 트랜스포머 110, 120 : 제 1, 2 F형 코어
111, 121 : 제 1, 2 기저부 112, 122 : 제 1, 2 외족
113, 123 : 제 1, 2 중족 130 : 보빈
131 : 지지부 132 : 코일 권취부
133 : 중공부 140 : 코일
150 : 경화 접착층

Claims (6)

  1. 코일이 권취되는 보빈과;
    상기 보빈에 결합되고, 제 1 기저부, 상기 제 1 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 1 외족, 상기 제 1 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 1 중족이 마련되는 제 1 F형 코어와;
    상기 제 1 코어와 접하도록 상기 보빈에 결합되고, 제 2 기저부, 상기 제 2 기저부의 일측 단부에 수직으로 배치되는 제 2 외족, 상기 제 2 기저부의 중간부에 수직으로 배치되는 제 2 중족이 마련되는 제 2 F형 코어;를 포함하며,
    상기 제 1 중족 및 상기 제 2 중족은 동일 선 상에 배치되는 트랜스포머.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기저부의 끝단은 상기 제 2 외족의 내측면에 접하고, 상기 제 2 기저부의 끝단은 상기 제 1 외족의 내측면에 접하는 트랜스포머.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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