KR101089976B1 - 평면형 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 보빈 구조를 갖는 평면형 트랜스포머에 관한 것으로, 전자기 결합하는 한 쌍의 코어를 구비하는 코어부와, 일정 부피를 갖는 보빈 몸체를 갖고, 상기 보빈 몸체에 상기 코어가 삽입되는 관통공 가지며, 상기 보빈 몸체의 외주면에 권선되는 제1 권선을 갖는 내부 보빈부와, 일정 면적을 갖는 기판 몸체를 갖고, 상기 기판 몸체에 내부 보빈부와 상기 코어가 삽입되는 관통공을 가지며, 상기 기판 몸체의 적어도 일면에 상기 제1 권선과 전자기 작용하는 제2 권선이 형성된 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부를 구비하는 보빈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머를 제공한다.

평면형 트랜스포머(Planar Transformer), 슬림(Slim), 기판(Board)

Description

평면형 트랜스포머{PLANAR TRANSFORMER}

본 발명은 평면형 트랜스포머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중 보빈 구조를 갖는 평면형 트랜스포머에 관한 것이다.

최근 들어, 각종 전자 기기의 슬림화 추세에 따라 전원 공급 장치 또한 슬림화가 요구되고 있다.

전원 공급 장치는 기본적으로 전력단을 높은 주파수로 구동함으로써 슬림화를 이룰 수 있으나, 자기 소자 및 커패시터에 의하여 슬림화가 제한되는 경우가 많다.

이에 따라, 최근에는 슬림화된 전원 공급 장치에 적합한 낮은 높이 또는 작은 지름을 갖는 커패시터의 개발로 인하여 슬림화에 점점 다가서고 있으나 자기 소자의 슬림화는 큰 진전을 보이지 않고 있다.

특히, 자기소자의 대표적인 소자인 인덕터 및 트랜스포머의 경우 일반적으로 회로가 인쇄된 다층 기판을 적층하여 자기 소자의 권선을 구현함으로써 자기 소자의 슬림화를 이룰 수 있으나, 이는 다층 기판의 비용으로 인해 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 권선수가 많은 경우 이를 구현하기 위해 다층 기판의 두께가 두꺼워져 슬림화가 달성되지 않는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 이중 보빈 구조를 갖는 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 전자기 결합하는 한 쌍의 코어를 구비하는 코어부와, 일정 부피를 갖는 보빈 몸체를 갖고, 상기 보빈 몸체에 상기 코어가 삽입되는 관통공 가지며, 상기 보빈 몸체의 외주면에 권선되는 제1 권선을 갖는 내부 보빈부와, 일정 면적을 갖는 기판 몸체를 갖고, 상기 기판 몸체에 내부 보빈부와 상기 코어가 삽입되는 관통공을 가지며, 상기 기판 몸체의 적어도 일면에 상기 제1 권선과 전자기 작용하는 제2 권선이 형성된 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부를 구비하는 보빈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 기판부는 적층되는 복수의 기판을 가질 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 권선은 상기 제2 권선 보다 권선수가 많을 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 한쌍의 코어는 전자기 결합되는 제1 내지 제3 레그를 가질 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 기판은 둘의 사이드 관통공을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 레그는 상기 내부 보빈부의 관통공과 상기 기판의 관통공에 삽입되고, 상기 제2 및 제3 레그 각각은 상기 사이드 관통공에 삽입될 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 전자기 결합하는 한 쌍의 코어를 구비하는 코어부와, 일정 부피를 갖는 보빈 몸체를 갖고 상기 보빈 몸체에 상기 코어가 삽입되는 관통공 가지며 상기 보빈 몸체의 외주면에 권선되는 제1 권선을 갖는 내부 보빈부와, 일정 면적을 갖는 기판 몸체를 갖고 상기 기판 몸체에 상기 코어가 삽입되는 관통공을 가지며,상기 기판 몸체의 적어도 일면에 상기 제1 권선과 전자기 작용하는 제2 권선이 형성되는 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부를 구비하고, 상기 기판부와 상기 내부 보빈부는 서로 적층되는 보빈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 기판은 상기 내부 보빈부 상에 적층되거나, 상기 내부 보빈부는 상기 복수의 기판 사이에 적층될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본원 발명의 평면형 트랜스포머가 이중 보빈 구조를 구비하여 권선수가 많이 필요한 일차측은 내부 코어의 외주면에 권선하고, 권선수가 적은 이차측은 기판에 인쇄함으로써, 저가의 제조 비용으로 슬림화를 달성하며 생산 공정이 수월할 수 있으며, 또한 트랜스포머의 일차측과 이차측간의 절연 거리 확보가 용이하고 누설 인덕턴스의 균일화가 수월한 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(100)는 코어부(110)와 보빈부(120)를 포함한다.

코어부(110)는 한쌍의 코어(111,112)를 포함할 수 있고, 한쌍의 코어(111,112)는 제1 내지 제3 레그(111a,111b,111c)를 가지며, 제1 내지 제3 레그(111a,111b,111c)를 통해 전자기 결합된다. 또한, 한쌍의 코어(111,112)는 제1 내지 제3 레그(111a,111b,111c)를 갖는 EI코어 또는 EE코어일 수 있다. 도 1에는 EI코어만이 도시되어 있으나, 코어가 결합된 모양은 EI코어와 EE코어가 동일하므로 별도의 EE코어에 관한 도시가 없어도 EE코어는 EI코어로부터 당연히 유추가능한 코어 형태임을 알 수 있다. 또한, 이와 유사한 EER,PQ 및 DS코어 등 다양한 형태의 코어일 수도 있다.

보빈부(120)는 내부 보빈부(121)와 적어도 하나의 기판(122)를 갖는 기판부를 포함할 수 있다.

내부 보빈부(121)는 일정 부피의 보빈 몸체를 구비하고, 상기 보빈 몸체에는 코어부(110)의 제1 레그(111a)가 삽입되는 관통공(121b)이 형성될 수 있다. 상기 보빈 몸체의 외주면에는 제1 권선(121a)이 권선된다. 이에 따라, 제1 권선(121a)은 상기 보빈 몸체를 통해 제1 레그(111a)의 길이 방향에 수직하여 권선될 수 있다.

상기 기판부는 적어도 하나의 기판(122)를 구비할 수 있으며, 기판(122)은 단층 또는 다층의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Boaed;PCB)일 수 있다. 기판(122)의 관통공(122b)은 코어부(110)의 제1 레그(111a)와 함께 내부 보빈부(121)가 삽입될 수 있다. 더하여, 기판(122)은 사이드 관통공(122c)를 더 포함할 수 있으며, 사이드 관통공(122c)에는 제2 및 제3 레그(111b,111c)가 삽입될 수 있다.

기판(122)의 일면에는 기판(122)의 둘레를 따라 제2 권선(122a)이 인쇄될 수 있다. 제2 권선(122a)은 관통공(122b)의 주위에 형성될 수 있으며, 도전성 패턴의 형태로 인쇄될 수 있다. 제2 권선(122a)은 제1 권선(121a)과 전자기 작용하여 트랜스포머의 전압 변환 기능을 수행할 수 있다. 제1 권선(121a)과 제2 권선(122a)은 각각 사전에 설정된 권선수를 가질 수 있으며, 트랜스포머의 높이를 고려하면 바람직하게는 제1 권선(121a)의 권선수가 제2 권선(122a)의 권선수보다 많을 수 있다.

예를 들어, 제1 권선(121a)이 전력 변환의 일차 권선이고 제2 권선(122a)이 이차 권선일 경우, 통상적으로 일차 권선의 권선수가 이차 권선의 권선수보다 많은 것으로 고려하면, 권선 영역이 넓은 내부 보빈부(121)의 외주면에 제1 권선(121a) 이 권선되는 것이 바람직하고, 이차 권선에 흐르는 전류가 일차 권선에 흐르는 전류보다 레벨이 높은 것을 고려하면, 권선수는 적으나 높은 전류 레벨이 흐를 수 있도록 두께 또는 폭이 넓은 권선이 이차 권선에 적합하므로 넓은 면적을 갖는 기판에 제2 권선(122a)이 인쇄되는 것이 바람직하다.

상술한 내부 보빈부(121)는 기판(122)의 관통공(122b)에 삽입되어 트랜스포머의 부피가 저감할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 aa`방향 단면도이다.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 코어부(110)의 한쌍의 코어(111,112)는 제1 내지 제3 레그(111a,111b,111c)를 통해 전자기 결합되어 있고, 한쌍의 코어 사이에는 내부 보빈부(121)와 기판(122)이 배치되는데, 내부 보빈부(121)의 관통공(121b)에는 제1 레그(111a)가 삽입되고, 내부 보빈부(121)는 기판(122)의 관통공(122b)에 삽입되며, 기판(122)의 사이드 관통공(122c)에는 제2 및 제3 레그(111b,111c)가 삽입된다.

이에 따라, 권선수가 많은 제1 권선(121a)이 권선된 내부 보빈부(121)가 기판(122)의 관통공(122b)에 삽입되어 트랜스포머의 높이가 감소하므로 부피가 슬림할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(200)는 도 1에 도시된 평면형 트랜스포머(100)에 대비하여 내부 보빈부(221)와 기판(222)이 적층된다.

즉, 도 3에 도시된 평면형 트래스포머(200)는 도 1에 도시된 평면형 트랜스포머(100)와 유사하게 제1 내지 제3 레그(211a,211b,211c)를 갖는 한쌍의 코어(211,212)를 구비한 코어부(210)와, 관통공(221a)을 갖는 내부 보빈부(221)와 관통공(222b) 및 사이드 관통공(222c)이 형성된 적어도 하나의 기판(222)을 갖는 기판부를 구비한 보빈부(220)를 포함한다. 마찬가지로, 제1 권선(221a)은 내부 보빈부(221)의 보빈 몸체의 외주면에 권선되고, 제2 권선(222a)은 기판(222)의 일면에 인쇄된다. 이때, 제2 권선(222a)은 필요한 전기적 성질을 갖기 위해 도 1에 도시된 평면형 트랜스포머(100)의 제2 권선(122a)보다 권선수가 많을 수 있으며, 이에 따라 권선에 필요한 면적을 확보하기 위해 관통공(222b)의 사이즈가 작아져 내부 보빈부(221) 상에 적층될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 aa`방향 단면도이다.

도 3과 함께 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 기판(222)은 내부 보빈부(221) 상에 적층될 수 있다.

이에 따라, 제2 권선(222a)의 권선 영역이 넓게 필요한 경우 기판(222)의 관통공(222b)의 크기를 줄여 제2 권선(222a)의 권선수를 늘리고, 기판(222)을 내부 보빈부(221)에 적층할 수 있다. 다만, 도 1 및 도 2에 도시된 평면형 트랜스포머(100)에 대비하여 부피가 다소 증가할 수 있으나, 기판만을 적층하여 제1 권선과 제2 권선의 권선수를 충족시키는 경우 다수의 기판을 적층하여야 하므로, 다수의 기판이 적층되는 종래의 경우와 비교하면 본 발명의 제2 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(200)는 높이가 감소하여 부피가 슬림할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시형태의 분해 사시도이다.

도 5를 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(100)는 복수의 기판을 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(300)는 도 1에 도시된 평면형 트랜스포머(100)와 유사하게, 제1 내지 제3 레그(311a,311b,311c)를 갖는 한쌍의 코어(311,312)를 구비한 코어부(310)와, 관통공(321a)을 갖는 내부 보빈부(321)와 관통공(322b) 및 사이드 관통공(322c)이 형성된 기판(322)을 갖는 기판부를 구비한 보빈부(320)를 포함한다. 마찬가지로, 제1 권선(321a)은 내부 보빈부(321)의 보빈 몸체의 외주면에 권선되고, 제2 권선(322a)은 기판(322)의 일면에 인쇄된다.

더하여, 상기 제2 권선의 권선수가 하나의 기판에 형성될 수 없을 정도로 권선수가 많이 형성될 필요가 있거나, 또는 복수의 제2 권선이 형성되어 각각 제1 권선과의 전자기 작용에 의해 전압 레벨이 다른 출력을 출력하고자 하는 경우, 상기 기판부는 복수의 기판(322,32N)을 가질 수 있고, 복수의 기판(322,32N)은 적층될 수 있다. 각 복수의 기판(322,32N)에는 제2 권선(322a,32Na)이 인쇄될 수 있고, 각 복수의 기판(322,32N)의 관통공(322b,32Nb)에는 내부 보빈부(321)가 삽입되어 제1 레그(311a)를 통해 한쌍의 코어(311,312)가 전자기 결합될 수 있다. 마찬가지로, 각 복수의 기판(322,32N)의 사이드 관통공(322c,32Nc)에는 제2 및 제3 레그(311b,311c)가 삽입되어 한쌍의 코어(311,312)가 전자기 결합될 수 있다. 이때, 각 복수의 기판(322,32N)에는 제2 권선(322a,32Na)은 각각 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 출력 전원을 출력할 수 있고, 또한 전기적으로 연결되어 하나의 출력 전원을 출력할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따르면 제2 권선의 권선수가 많이 필요한 경우나, 복수의 출력이 필요한 경우 복수의 기판을 적층하여도 관통공에 제1 권선이 권선된 내부 보빈부를 삽입하여 트랜스포머의 높이가 감소되므로 부피가 슬림할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시형태의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(200)는 복수의 기판을 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(400)는 도 2에 도시된 평면형 트랜스포머(200)와 유사하게, 제1 내지 제3 레그(411a,411b,411c)를 갖는 한쌍의 코어(411,412)를 구비한 코어부(410)와, 관통공(421a)을 갖는 내부 보빈부(421)와 관통공(422b) 및 사이드 관통공(422c)이 형성된 기판(422)을 갖는 기판부를 구비한 보빈부(420)를 포함한다. 마찬가지로, 제1 권선(421a)은 내부 보빈부(421)의 보빈 몸체의 외주면에 권선되고, 제2 권선(422a)은 기판(422)의 일면에 인쇄된다.

더하여, 상기 제2 권선의 권선수가 하나의 기판에 형성될 수 없을 정도로 권선수가 많이 형성될 필요가 있거나, 또는 복수의 제2 권선이 형성되어 각각 제1 권선과의 전자기 작용에 의해 전압 레벨이 다른 출력을 출력하고자 하는 경우, 상기 기판부는 복수의 기판(422,42N)을 가질 수 있고, 복수의 기판(422,42N)은 적층될 수 있다. 각 복수의 기판(422,42N)에는 제2 권선(422a,42Na)이 인쇄될 수 있고, 각 복수의 기판(422,42N)의 관통공(422b,42Nb)에는 제1 레그(411a)가 삽입되어 한쌍의 코어(411,412)가 전자기 결합될 수 있다. 마찬가지로, 각 복수의 기판(422,42N)의 사이드 관통공(422c,42Nc)에는 제2 및 제3 레그(411b,411c)가 삽입되어 한쌍의 코어(411,412)가 전자기 결합될 수 있다. 이때, 각 복수의 기판(3422,42N)에는 제2 권선(422a,42Na)은 각각 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 출력 전원을 출력할 수 있고, 또한 전기적으로 연결되어 하나의 출력 전원을 출력할 수도 있다. 복수의 기판(422,42N)은 내부 보빈부(421) 상에 적층될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시형태의 분해 사시도이고, 도 8은 제5 실시형태의 aa`방향 단면도이다.

도 6에 도시된 본 발명의 제4 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(400)는 복수의 기판과 내부 보빈부의 적층 순서를 다양하게 실시할 수 있다.

즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(500)는 도 4에 도시된 평면형 트랜스포머(400)와 유사하게, 제1 내 지 제3 레그(511a,511b,511c)를 갖는 한쌍의 코어(511,512)를 구비한 코어부(510)와, 관통공(521a)을 갖는 내부 보빈부(521)와 관통공(522b) 및 사이드 관통공(522c)이 형성된 기판(522)을 갖는 기판부를 구비한 보빈부(520)를 포함한다. 마찬가지로, 제1 권선(521a)은 내부 보빈부(521)의 보빈 몸체의 외주면에 권선되고, 제2 권선(522a)은 기판(522)의 일면에 인쇄된다.

더하여, 상기 기판부는 적층된 복수의 기판(522,52N)을 구비할 수 있고, 내부 보빈부(521)은 복수의 기판(522,52N) 사이에 적층될 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 기판부가 둘의 기판(522,52N)을 구비하는 것으로 개시되어 있으며, 상기 기판부가 셋 이상의 기판을 구비할 수 있으며, 내부 보빈부(521)가 그 사이에 적층될 수 있음이 당연하다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따르면 제2 권선의 권선수가 많이 필요한 경우나, 복수의 출력이 필요한 경우 복수의 기판을 적층하고, 내부 보빈부(421)상에 적층하거나, 적층된 복수의 기판 사이에 내부 보빈부(521)가 적층될 수 있다. 다만, 도 5에 도시된 평면형 트랜스포머(300)에 대비하여 부피가 다소 증가할 수 있으나, 기판만을 적층하여 제1 권선과 제2 권선의 권선수를 충족시키는 경우 다수의 기판을 적층하여야 하므로, 다수의 기판이 적층되는 종래의 경우와 비교하면 본 발명의 제4 및 제5 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(400,500)는 높이가 감소하여 부피가 슬림할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 aa`방향 단면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 aa`방향 단면도.

도 5는 본 발명의 제3 실시형태의 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 제4 실시형태의 분해 사시도.

도 7은 본 발명의 제5 실시형태의 분해 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 제5 실시형태의 aa` 방향 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

100,200,300,400,500...평면형 트랜스포머

110,210,310,410,510...코어부

111,211,311,411,511...E코어

111a,211a,311a,411a,511a...제1 레그

111b,211b,311b,411b,511b...제2 레그

111c,211c,311c,411c,511c...제3 레그

112,212,312,412,512...I코어

120,220,320,420,520...보빈부

121,221,321,421,521...내부 보빈부

121a,221a,321a,421a...제1 권선

121b,221b,321b,421b,521b...관통공

122,222,322,422,522...기판

122a,222a,322a,422a,522a...제2 권선

122b,222b,322b,422b,522b...관통공

122c,222c,322c,422c,522c...사이드 관통공

Claims (12)

1. 전자기 결합하는 한 쌍의 코어를 구비하는 코어부; 및

   일정 부피를 갖는 보빈 몸체를 갖고 상기 보빈 몸체에 상기 코어가 삽입되는 관통공 가지며 상기 보빈 몸체의 외주면에 권선되는 제1 권선을 갖는 내부 보빈부와, 일정 면적을 갖는 기판 몸체를 갖고 상기 기판 몸체에 내부 보빈부와 상기 코어가 삽입되는 관통공을 가지며 상기 기판 몸체의 적어도 일면에 상기 제1 권선과 전자기 작용하는 제2 권선이 형성된 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부를 구비하는 보빈부를 포함하고,

   상기 내부 보빈부는 상기 기판부의 관통공에 삽입되는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판부는 적층되는 복수의 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 권선은 상기 제2 권선 보다 권선수가 많은 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
4. 제1항에 있어서,

   상기 한쌍의 코어는 전자기 결합되는 제1 내지 제3 레그를 갖는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기판은 둘의 사이드 관통공을 더 포함하고,

   상기 제1 레그는 상기 내부 보빈부의 관통공과 상기 기판의 관통공에 삽입되고, 상기 제2 및 제3 레그 각각은 상기 사이드 관통공에 삽입되는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

Images