KR101130790B1 - 변압기 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회로기판에 실장되는 소형 변압기와 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 실시예로, 자성분말로 성형되는 본체의 내부에 1차코일과, 상기 1차코일과 동심 상이며 상기 1차코일을 감싸는 2차 권선코일을 내장하고 있고, 상기 1차코일에 연결되는 1차전극단자들과 상기 2차코일에 연결되는 2차전극단자들이 상기 본체의 외부로 돌출되어 있는 변압기와 이의 제조방법을 제시한다.
Description
본 발명은 회로기판에 실장되는 소형 변압기와 이의 제조방법에 관한 것이다.
변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이다. 기본적으로 널리 사용되는 변압기는 [특허문헌1]에서 제시하고 있는 바와 같이 E 형 철편이 적층된 부재에 각기 권선수를 달리하는 와이어를 감은 것이다. 1차측 와이어선에 전류를 인가하여 철심에 따라 형성되는 자기장의 변화에 따라 2차측 와이어선에서 가변된 전류나 전압을 얻을 수 있게 되는 것이다. 이러한 일반적인 구조의 변압기는 구조가 간단한 것으로 소형 가전 등에 널리 사용된다.
그러나 서로 이격되게 감기는 와이어선과 철심으로 인하여 일정 체적을 차지하는 것으로 회로기판 등에 실장하기에는 부적합하다. 특히 최근 추세에 따라 점차 소형 집적화되는 전자회로분야에서 변압기는 좀처럼 소형화되지 못하여 전자소자들이 실장되어 있는 회로기판 부재의 두께를 증대시키는 요소가 되고 있다.
한편, [특허문헌2]에서 제시하고 있는 바와 같이 동심상의 이중 금속패턴을 이용하는 변압기가 제시되고 있다. 이러한 모놀리식(monolithic) 변압기는 집적도를 좋게 하는 것이지만, 극소 용량에 제한되는 것이어서, 일반 회로기판에 널리 사용되기는 부적합한 것이다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 코일을 사용하면서도 집적도를 개선하여 하나의 실장용 소자로 변압기를 제시하고자 하는 것이다. 또한 결합손실을 최소화 하며, 노이즈 발생을 저감하여 성능을 개선하려는 것이다.
또한 회로기판에 실장 가능한 소형이면서도 집약도를 높인 변압기를 제조하는 제조방법을 제시하고자 하는 것이다. 또 간단히 제조할 수 있게 하여 생산성을 개선하고자 하는 것이다.
상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 자성분말로 성형되는 본체의 내부에 1차코일과, 상기 1차코일과 동심 상이며 상기 1차코일을 감싸는 2차코일을 내장하고 있고, 상기 1차코일에 연결되는 1차전극단자들과 상기 2차코일에 연결되는 2차전극단자들이 상기 본체의 외부로 돌출되어 있는 변압기를 제시한다.
여기서, 상기 본체를 통과하는 1차전극단자들과 상기 2차전극단자들에는 절연코팅이 이루어질 수 있다.
다른 실시예로 원형으로 말려진 1차코일, 상기 1차코일의 외주면 둘레에 감기는 2차코일 및 상기 1차코일과 상기 2차코일을 감싸고 있으며, 자성분말으로 성형되는 본체를 포함하고, 상기 1차코일에서 연장되는 양 와이어 및 상기 2차코일에서 연장되는 양 와이어는 상기 본체에서 돌출되어 있는 변압기를 제시한다.
여기서, 상기 본체의 외표면을 통과하는 1차코일의 중간부와 2차코일의 중간부에는 절연코팅이 이루어질 수 있다.
이들 절연코팅은 페릴렌 코팅, 에나멜 코팅 및 에폭시 절연체 코팅 중 어느 하나일 수 있다.
구체적으로 상기 1차코일과 상기 2차코일은 서로 이격되어 발열 성능을 개선할 수 있다. 또한 상기 1차코일과 상기 2차코일은 동일 방향으로 권선되어 있거나, 상기 1차코일과 상기 2차코일의 각 권선방향은 서로 다를 수 있다.
나아가, 상기 1차코일과 상기 2차코일의 와이어는 단면이 다각형을 가지는 플랫와이어로 이루어질 수 있다.
한편 와이어를 서로 다른 직경으로 권취하여 1차코일과 2차코일을 형성하는 단계, 상기 1차코일과 상기 2차코일을 동심상에 배치하는 단계 및 자성분말을 이용하여 상기 1차코일과 상기 2차코일을 내장하는 본체를 프레스 성형하는 단계를 포함하는 변압기의 제조방법을 제시한다.
여기서, 상기 1차코일과 상기 2차코일을 동심상에 배치하는 단계는, 전극단자가 형성된 전극판에 상기 1차코일과 상기 2차코일을 결합하는 단계를 포함한다.
나아가, 상기 본체를 성형하는 단계는, 상기 본체와 접하는 전극단자 또는 와이어에 절연코팅을 한 후에, 상기 자성분말을 이용하여 상기 본체를 성형할 수 있다.
구체적으로 상기 본체를 성형하는 단계는, 인산 또는 소듐 시리케이트, 포타슘 실리게이트 및 이산화규소를 포함하는 무기계 코팅제로 자성분말에 1차 절연막을 형성하는 1차절연처리단계, 열경화성 바인더로 상기 1차 절연막에 2차 절연막을 형성하는 2차절연처리단계, 본체의 측면과 접하게 되는 상기 전극단자의 측면부에 절연코팅을 하는 단자절연처리단계, 프레스 금형에 상기 1차코일과 상기 2차코일이 설치된 전극판과 상기 2차 절연막이 형성된 자성분말을 투입하고, 프레스 성형하는 프레싱성형가공단계 및 성형된 본체를 열처리하는 열처리단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 결합손실이 최소화되며 종래의 기술에 비하여 조립오차를 줄이고, 우수한 포화자속능력과 개선된 주파수 특성을 얻을 수 있게 된다. 또한 일정 성능을 발휘하면서도 소형으로 제작 가능하며, 유닛화되어 회로기판의 회로 집약성을 개선한다. 또한 절연성을 개선하여 노이즈 발생을 저감하고 그에 따른 작동의 신뢰성이 향상되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 것으로,
(a)는 제1실시예의 사시도이고,
(b)는 제2실시예의 사시도.
도 2는 제1실시예의 내부를 간략히 나타낸 사시도.
도 3은 제1실시예에 따른 1차코일과 2차코일의 배치관계를 나타낸 평면도.
도 4는 1차코일과 2차코일의 권취방향을 나타낸 것으로,
(a)는 1차코일과 2차코일이 동일 방향의 권선됨을 나타내는 도면이고,
(b)는 1차코일과 2차코일이 서로 다른 방향의 권선됨을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 제조방법을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 채용된 코팅된 자성분말을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 사용되는 전극판을 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명의 본체 성형 직전을 나타낸 사시도.
도 9는 제1실시예에 따른 변압기의 개략적인 단면도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 변압기에 채용된 1,2차코일의 사시도.
도 11은 도 10에 도시된 제3실시예의 정면도.
(a)는 제1실시예의 사시도이고,
(b)는 제2실시예의 사시도.
도 2는 제1실시예의 내부를 간략히 나타낸 사시도.
도 3은 제1실시예에 따른 1차코일과 2차코일의 배치관계를 나타낸 평면도.
도 4는 1차코일과 2차코일의 권취방향을 나타낸 것으로,
(a)는 1차코일과 2차코일이 동일 방향의 권선됨을 나타내는 도면이고,
(b)는 1차코일과 2차코일이 서로 다른 방향의 권선됨을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 제조방법을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 채용된 코팅된 자성분말을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 사용되는 전극판을 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명의 본체 성형 직전을 나타낸 사시도.
도 9는 제1실시예에 따른 변압기의 개략적인 단면도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 변압기에 채용된 1,2차코일의 사시도.
도 11은 도 10에 도시된 제3실시예의 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른, 변압기 및 그 제조방법의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 실시예들에서 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용한다.
먼저 제1실시예에 따른 변압기와 이를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1의 (a)와 도 2에는 제1실시예에 따른 변압기(10)가 도시되어 있다. 도면에서 본체(3)의 윗면은 회로기판에 노출된 전극면에 실장되는 면이다. 변압기(10)의 외관을 이루는 본체(3)는 자성분말에 의하여 성형되는 것으로, 대략 육면체의 형상이다. 본체(3)의 내부에는 1차코일(1)과 2차코일(2)이 구비되어 있으며, 바디에서 노출되는 1차전극단자들(11)과 2차전극단자들(21)에는 1,2차코일이 전기적으로 연결되어 있다.
1차코일(1)과 2차코일(2)은 통전 가능한 재질로 이루어진 와이어가 원통형상으로 감긴 것이다. 여기서 와이어는 에나멜 등으로 절연 코팅된 것이다.
1차코일(1)은 와이어가 단층 또는 복층으로 감겨 형성된다. 복층으로 감김에 따라 1차코일(1)의 직경이 증대된다. 또한 하나의 층에서 와이어가 권취된 횟수에 따라 1차코일(1)의 높이가 결정된다.
와이어가 권취되어 형성되는 1차코일의 구조는 2차코일도 동일한 것이다. 다만 2차코일(2)은 1차코일(1)에 비하여 직경이 크게 형성되며, 요구되는 변압 성능에 따라 와이어의 권취 횟수와 층수가 1차코일(1)과 달라지거나 동일하게 된다.
1차코일(1)은 2차코일(2)의 동심상에 위치된다. 이때, 1차코일(1)의 외경은 2차코일(2)의 내경과 동일하거나 작게 형성되어, 원통형상의 2차코일(2)의 중심부에 1차코일(1)이 놓이게 된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 1차코일(1)의 외경이 2차코일(2)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 그에 따라 1차코일(1)의 외주면과 2차코일(2)의 내주면 사이에는 간격(S)이 존재하게 된다. 이 간격(S)에는 자성분말이 채워진다. 이와 같이 1,2차코일 사이에 간격이 존재하는 경우, 1차코일 또는 2차코일의 발열을 효과적으로 방열하는데 주요하다. 변압기가 과열됨에 따라 변압 성능이 변화되는 문제를 저감할 수 있다.
제1실시예에서 1차코일(1)과 2차코일(2) 각각은 1차전극단자들(11)과 2차전극단자들(21)에 전기적으로 연결되어 있다. 1차전극단자들(11)은 1차코일(1)에 저항용접, 초음파용접 또는 레이저용접 등에 의하여 결합된다. 이와 같은 용접에 의하여 2차코일(2)과 2차전극단자들(21)도 통전 가능하게 연결된다.
1,2차전극단자들은 본체의 외부로 노출되어 회로기판에 노출된 전극면에 전기적 연결된다. 제시한 도면들에서 1차전극단자들(11)과 2차전극단자들(21)은 본체(3)의 대향하는 각 측면에서 돌출되며, 본체(3)의 바닥면을 향하여 절곡된 형상을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 전극단자는 일반적으로 널리 사용되는 다른 형상을 가질 수도 있다.
도 4에는 1차코일(1)과 2차코일(2)의 권선 방향의 예시를 도시하고 있다. 도 4는 위에서 변압기를 바라보았을 때에 와이어가 권선되는 방향을 화살표로 간략히 표시한 것이다.
도 4의 (a)에서 1차코일(1)은 반시계 방향으로 감겨져 있고, 2차코일(2)도 반시계 방향으로 감겨져 있다. 즉, 도 4의 (a)는 1차코일(1)과 2차코일(2)이 동일한 방향으로 감겨진 형상이다.
한편, 도 4의 (b)에서 1차코일(1)은 반시계 방향으로 감겨져 있는 반면에, 2차코일(2)은 시계방향으로 감겨져 있다. 즉, 도 4의 (b)에서는 1차코일(1)과 2차코일(2)이 서로 반대 방향으로 감겨져 있다. 이러한 1차코일과 2차코일의 동일방향 또는 반대방향의 권선 방식은 사용자가 변압기의 요구 특성에 따라 선택적으로 취할 수 있다.
본체(3)는 자성분말을 이용하여 성형한 것으로 1,2차코일 및 1,2차전극단자의 위치를 고정시키고, 변압기를 유닛화시키는 것이다.
여기서 자성분말은 카보니철(Carbonyl Iron) 또는 실리콘철(Fe-Si Iron)을 주원료로 하는 것이다. 이러한 자성분말에 절연코팅하여 절연막과 바인더를 코팅한 후에 프레스를 이용하여 일체화시키는 것이다. 이에 대해서는 추후 제조방법에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
본 발명의 특징 중 하나는 동심상에 배치되는 1차코일과 2차코일을 자성분말로부터 성형되는 본체가 감싸는 구조에 있다. 자성분말에 의하여 1,2차코일의 주변이 빈틈 없이 매워지므로 본 발명이 제안하는 변압기는 결합손실이 최소화되는 장점을 가지게 된다. 또한 1,2차코일의 배치관계가 확정적이므로 조립오차에 의한 성능의 변화가 거의 없게 된다. 또 변압기의 사이즈를 축소할 수 있어 변압기 소자의 소형화에 기여하며, 유닛화된 변압기를 제공할 수 있다. 종래의 기술과 같이 자심으로 사용되는 페라이트 코어나 철편을 적층한 코어가 적용된 변압기에 비하여, 포화자속능력이 우수하고 주파수 특성이 개선된 효과를 발휘한다. 즉, 노이즈를 저감할 수 있어 안정된 출력을 얻을 수 있게 된다.
도 9를 참고하면, 1차전극단자들(11) 및 2차전극단자들(21)이 본체(3)를 관통하여 돌출되는 부분에는 절연코팅(31)이 이루어진다.
절연막을 형성한 자성분말을 프레싱하여 본체를 형성하는 과정 중에 자성분말의 절연막이 손상됨에 따라 본체(3)의 측면의 절연 성능이 낮아지더라도 전극단자(11,21)와 본체(3)의 측면간에 전류가 누설되는 것을 방지하는 것이다. 만일, 전극단자(11,21)에 절연코팅(31)이 이루어지지 아니하는 경우에는, 어느 한 전극단자에 흐르는 전류가 본체의 측면을 타고 다른 전극단자로 흘러 전류가 누설되는 문제가 있게 된다. 이러한 전류의 누설은 발열의 원인이 되며, 노이즈 발생의 원인이 되는 것이다.
1차전극단자(11) 및 2차전극단자(21)에 대한 절연코팅(31)은 본체(3)의 측면을 관통하는 부분, 즉 본체(3)에 삽입되는 일부분을 포함하여 본체(3)의 측면에 따라 접하는 부분에 걸쳐 이루어지는 것이다. 여기서, 절연코팅(31)은 페릴렌 코팅, 에나멜 코팅 및 에폭시 절연체 코팅 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 도 1의 (b)는 제2실시예에 따른 변압기(10)가 도시되어 있다. 제2실시예에 따른 변압기(10)에는 1차코일(1)과 2차코일(2)이 구비된다. 이때 1차코일(1)과 2차코일(2)의 구성은 전술된 제1실시예와 동일한 것으로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제2실시예에 따른 변압기(10)에는 전극단자(11,21)를 대신하여 회로기판에 꽂을 수 있는 핀(P)이 돌출되어 있다. 여기서 핀들(P)은 1차코일(1)을 형성하는 과정 중에 여분의 길이로 남은 양 와이어와, 마찬가지로 2차코일(2)을 형성하는 과정 중에서 남는 여분의 와이어일 수 있다. 즉, 1,2차코일을 형성하는 와이어의 시작부분과 끝부분을 길게 남겨두고, 이를 절곡하여 핀(P)으로 형성할 수 있다. 이때, 회로기판에 솔더링하기 위하여 본체에서 노출되는 핀(P)의 에나멜 코팅은 제거한다.
도시하지 아니하였으나 이와 달리 핀은 1차코일이나 2차코일을 형성하는 와이어와 다른 별도의 금속핀들로 대체할 수 있다. 이 경우, 금속단자들은 1차코일과 2차코일에 용접 등으로 전기적으로 연결되는 것이다.
본체(3)에서 연장되는 핀(P) 또한 본체(3)의 외표면을 관통하는 중간부에 절연코팅이 이루어질 수 있다. 1,2차코일을 형성하는 와이어 자체에 절연을 위한 에나멜 코팅이 이루어져 있으나, 부가적으로 행해진 절연코팅에 의하여 본체(3)의 외표면과 핀(P)과의 절연 성능을 확실히 할 수 있다. 이때, 절연코팅은 본체의 외표면을 기준으로 본체에 삽입되는 일부분에 걸쳐 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 10과 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 변압기에 사용되는 1차코일(1)과 2차코일(2)이 도시되어 있다. 제3실시예에 따른 변압기는 1차코일(1), 2차코일(2) 및 도시를 생략한 본체를 포함한다. 이하에서 설명되는 바와 저촉되지 아니하는 범위에서, 제3실시예에 따른 변압기는 전술된 실시예들의 기술적 특징을 포함할 수 있다.
제3실시예에 따른 변압기에 채용된 1차코일(1)과 2차코일(2)의 와이어는 다각형 단면을 갖는 플랫와이어(flat wire, 평각 와이어)이다. 도면에서 1차코일과 2차코일을 이루는 플랫와이어는 사각형 단면을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 그 단면은 육각형, 팔각형 등 다양한 다각형으로 변경될 수 있다.
플랫와이어는 전도성 금속의 심재와, 그 둘레에 절연을 위한 코팅이 이루어진 것이다. 1차코일(1)이나 2차코일(2)을 형성하는 플랫와이어는 원통형상으로 권취되는 것이다.
이때, 1차코일(1)이나 2차코일(2)은 그 상단과 하단에서 플랫와이어의 평탄면(12 또는 22)이 노출되도록 권취된다. 그에 따라, 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 2차코일(2)의 상단부에 형성된 평탄면(22) 위에 1차코일(1)에서 연장되는 와이어의 하단 평탄면(12)이 접하게 된다. 즉, 1차코일(1)에서 연장되는 와이어와 2차코일(2)은 면 접촉하게 되는 것이다.
이러한 면 접촉은 자성분말을 프레싱하여 본체를 형성하는 과정 중에 1차코일(1)에서 연장된 와이어와 접하는 2차코일(2)의 상단과의 압력을 분산시키는 것이다. 분산된 압력에 따라 1차코일(1)에서 연장된 와이어나 2차코일(2)을 형성하는 플랫와이어의 피복이 벗겨지는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 1차코일과 2차코일 간의 절연 성능을 보다 확실하게 하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 변압기의 제조방법은 와이어를 서로 다른 직경으로 권취하여 1차코일(1)과 2차코일(2)을 형성하는 단계, 상기 1차코일(1)과 상기 2차코일(2)을 동심 상에 배치하는 단계 그리고 자성분말(50)을 이용하여 상기 1차코일(1)과 상기 2차코일(2)을 내장하는 본체(3)를 프레스로 성형하는 단계를 포함한다.
1차코일(1)과 2차코일(2)을 형성하는 단계는 와이어를 권취하여 코일의 형상으로 제조하는 단계이다.
절연 성능을 갖도록 코팅되어 있으며 가는 심선으로 제공되는 와이어를 원통형 지그의 둘레에 감아 원통체로 형성한다. 이때, 와이어의 외표면에 접착제를 바르거나 코팅된 에나멜층을 일부 녹여 융착하는 방법으로 원통형상으로 감긴 1차코일 또는 2차코일의 형상을 유지케 할 수 있다. 1차코일(1) 제조에 사용되는 지그와 2차코일(2)의 제조에 사용되는 지그는 직경이 서로 다른 것을 사용하여, 1,2차코일의 직경을 서로 다르게 형성한다. 여기서 1차코일과 2차코일의 권취 횟수와 층수는 요구되는 설계치에 변경 가능한 것이다.
1차코일이나 2차코일을 형성함에 있어서, 와이어의 시작부분과 끝부분의 와이어 길이는, 전술한 제1실시예에 따른 변압기를 제조하는지 또는 제2실시예에 따른 변압기를 제조하는지에 따라 달라진다.
1,2차코일에서 연장되는 와이어의 길이는, 제1실시예에 따른 변압기(도 1의 (a)와 도 2 참고)를 제조하는 경우에 1,2차전극단자에 솔더링하기 충분한 정도의 길이로 형성하고, 제2실시예에 따른 변압기(도 1의 (b1) 참고)를 제조하는 경우에는 핀(P)으로 사용할 정도의 여유 길이를 가지도록 한다. 또한, 1,2차코일에서 연장되는 와이어를 핀(P)으로 사용하는 경우 상기 와이어는 핀의 형성 방향으로 절곡한다.
상기 1차코일(1)과 상기 2차코일(2)을 동심 상에 배치하는 단계는, 도 4에 도시된 바와 같은 배치 관계를 형성하는 것이다. 이는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 전극단자(11,21)가 형성된 전극판(30)에 상기 1차코일(1)과 상기 2차코일(2)을 용접하여 고정함으로써 달성된다.
여기서 전극판(30)은 도전성 금속판재를 프레싱 가공하여 1차전극단자들(11)과 2차전극단자들(21)을 형성시킨 것이다. 전극판(30)에 형성되는 1차전극단자들(11)과 2차전극단자들(21) 각각에 1차코일(1)과 2차코일(2)은 도시를 생략한 공지된 구성의 용접장치를 통하여 용접될 수 있다.
한편, 제2실시예에 따른 변압기를 제조하는 경우에 1차코일과 2차코일의 동심상 배치는, 도시를 생략한 별도의 지그나 클램프 등에 핀이 결합함으로써 이루어질 수 있다.
본체(3)의 성형은 프레스 장치를 통하여 이루어진다. 도 8을 참고하면 1차코일(1)과 2차코일(2)이 장착된 전극판(30)을 수용하는 캐비티가 형성된 하부 금형(40)이 도시되어 있다. 하부 금형(40)에 전극판(30)을 배치하고 코팅 처리된 자성분말을 투입한 후 도시를 생략한 상부금형으로 프레싱하여 본체를 형성하게 된다.
이후 또 다른 프레싱 장치에서 1차전극단자와 2차전극단자를 전극판에서 절개하고, 이들을 본체의 측면에 접하도록 절곡시켜 변압기를 완성할 수 있다.
여기서 본체를 성형하는 단계는 도 5에 도시된 바와 같이, 1차절연처리단계(s1), 2차절연처리단계(s2), 단자절연처리단계(s3), 프레싱성형가공단계(s4) 및 열처리단계(s5)로 세분할 수 있다.
1차절연처리단계는 자성분말에 무기계 코팅제로 1차 절연막을 형성하는 단계이다(s1).
자성분말은 전도성을 가지므로 본체의 성형에 바로 사용되기 부적합한 것이다. 인산 또는 소듐 시리케이트, 포타슘 실리게이트 및 이산화규소를 포함하는 무기계 코팅제로 자성분말에 1차 절연막을 형성한다. 1차 절연막(51)은, 도 6에 과장하여 도시한 것과 같이, 자성분말(50)의 표면에 막으로 형성된다. 이러한 무기계 코팅제는 아세톤, 톨루엔과 같은 유기용제에 희석된 후 자성분말에 코팅되고, 코팅된 자성분말을 상온에서 건조하여 1차 절연막을 안정시킨다.
2차절연처리단계는 열경화성 바인더로 상기 1차 절연막(51)에 2차 절연막(52)을 형성하는 단계이다(s2). 여기서 열경화성 바인더로는 에폭시(Epoxy)계 수지, 폴리에스테르(Polyester)계 수지, 폴리에테르이미드(Polyetherimide)계 수지, 폴리이미드(Ployimide)계 수지, 페놀(Phenol)계 수지 및 실리콘(Silicon)계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅제가 사용된다. 이 코팅제는 무기용매에 용해시키거나 분산시켜 코팅액을 제조한 다음, 그래뉼레이터(granulator), 스프레이 드라이어(spray dryer), 유동층 건조기 등을 이용하여 자성분말을 과립화하여 제조한다.
단자절연처리단계는 1차전극단자들과 2차전극단자들에 절연코팅을 하는 단계이다(s3).
전극판에 형성된 1차전극단자들과 2차전극단자들에서 1차코일 및 2차코일에 용접되는 선단부를 제외하고, 본체의 측면을 관통하는 부분과, 측면과 접촉하는 부분에 절연코팅을 한다. 이때, 절연코팅에 사용되는 재료는 접착성이 좋고, 절연성이 뛰어난 것이 사용된다. 일예로, 절연코팅은 페릴렌(Perylene) 코팅, 폴리이미드(Polyimide) 코팅, 폴리아미드-이미드(Polyamide-imide) 코팅, 에폭시(Epoxy) 코팅, 고열비닐 코팅일 수 있다.
절연코팅은 전도성 판재에 상기 절연부 외에 다른 부분을 가리는 마킹 테이프를 임시 부착하고, 노출된 절연부를 스프레이건 등으로 절연코팅한 후 마킹 테이프를 제거함으로써 이루어질 수 있다. 또는 화학기상성장법(Chemicla Vapor Despositon, CVD)에 의하거나, 열에 의하여 라미네이팅막을 형성하는 필름에 의하여 이루어질 수 있다.
단자절연코팅단계를 전후하여 1차코일과 2차코일을 1,2차전극단자들에 용접하여 고정한다. 마스킹 작업의 편의를 위하여 단자절연코팅단계를 거친 이후에 1차전극단자들과 2차전극단자들의 선단부에 1,2차코일을 용접할 수 있다. 그러나 1,2차코일을 전극판에 고정시킨 이후에 단자절연코팅단계를 거쳐도 무방하다.
한편, 프레싱성형가공단계는 프레스 금형에 상기 1차코일(1)과 상기 2차코일(2)이 설치된 전극판(30)과 상기 2차 절연막이 형성된 자성분말을 투입하고, 프레싱하여 본체를 형성한다(s4). 이때, 2차 피막층까지 형성된 자성분말은 5 내지 10 Kgf/㎠로 프레싱된다. 프레스 성형에 의해 자성분말은 금형에 따라 소정의 형상을 가지는 블록체가 되어, 본체(3)가 성형된다.
열처리단계는 프레싱된 본체(3)를 열처리하는 단계이다.
열처리는 100℃ 내지 200℃에서 이루어져, 자성분말의 열 경화가 이루어지게 된다. 만일, 경화온도가 100℃ 미만이면 열처리된 자성분말의 제2피막층이 충분히 경화되지 아니하여 본체의 강도가 저하되는 문제가 있고, 경화온도가 200℃를 초과하는 경우에는 측면부 절연코팅의 절연특성이 저하되기 시작하므로 타당하지 못하다. 또한, 상기 경화온도의 상승은 완만하게 이루어지게 하여 열충격으로 인한 크랙을 방지하는 것이 타당하다.
이후, 전술된 바와 같이, 전극단자를 절곡하는 단계를 거쳐 변압기의 제조가 완성된다. 만일 제2실시예에 따른 변압기의 경우에는 전극단자를 절곡하는 단계가 생략된다.
10 : 변압기
1 : 1차코일 11 : 1차전극단자 12 : 평탄면
2 : 2차코일 21 : 2차전극단자 22 : 평탄면 S : 간격
3 : 본체 31 : 절연코팅 P : 핀
30 : 전극판 40 : 하부 금형
50 : 자성분말 51 : 1차 절연막 52 : 2차 절연막
1 : 1차코일 11 : 1차전극단자 12 : 평탄면
2 : 2차코일 21 : 2차전극단자 22 : 평탄면 S : 간격
3 : 본체 31 : 절연코팅 P : 핀
30 : 전극판 40 : 하부 금형
50 : 자성분말 51 : 1차 절연막 52 : 2차 절연막
Claims (13)
- 자성분말로 성형되는 본체의 내부에 1차코일과, 상기 1차코일과 동심 상이며 상기 1차코일을 감싸는 2차코일을 내장하고 있고,
상기 1차코일에 연결되는 1차전극단자들과 상기 2차코일에 연결되는 2차전극단자들이 상기 본체의 외부로 돌출되어 있으며,
상기 본체를 통과하는 상기 1차전극단자들과 상기 2차전극단자들에는 절연코팅이 이루어지는
변압기. - 삭제
- 원형으로 말려진 1차코일,
상기 1차코일의 외주면 둘레에 감기는 2차코일 및
상기 1차코일과 상기 2차코일을 감싸고 있으며, 자성분말으로 성형되는 본체를 포함하고,
상기 1차코일에서 연장되는 양 와이어 및 상기 2차코일에서 연장되는 양 와이어는 상기 본체에서 돌출되어 있으며,
상기 본체의 외표면을 통과하는 상기 1차코일의 중간부와 상기 2차코일의 중간부에는 절연코팅이 이루어지는
변압기. - 삭제
- 제1항 또는 제3항에서,
상기 절연코팅은 페릴렌 코팅, 에나멜 코팅 및 에폭시 절연체 코팅 중 어느 하나인 변압기. - 제1항 또는 제3항에서,
상기 1차코일과 상기 2차코일은 서로 이격되어 있는 변압기. - 제1항 또는 제3항에서,
상기 1차코일과 상기 2차코일은 동일 방향으로 권선되어 있는 변압기. - 제1항 또는 제3항에서,
상기 1차코일과 상기 2차코일의 각 권선방향은 서로 다른 변압기. - 제1항 또는 제3항에서,
상기 1차코일과 상기 2차코일의 와이어는 다각형 단면을 갖는 플랫와이어인 변압기. - 와이어를 서로 다른 직경으로 권취하여 1차코일과 2차코일을 형성하는 단계,
상기 1차코일과 상기 2차코일을 동심상에 배치하는 단계, 그리고
자성분말을 이용하여 상기 1차코일과 상기 2차코일을 내장하는 본체를 프레스 성형하는 단계
를 포함하고,
상기 본체를 성형하는 단계는,
상기 본체와 접하는 전극단자 또는 와이어에 절연코팅을 한 후에, 상기 자성분말을 이용하여 상기 본체를 성형하는
변압기의 제조방법. - 제10항에서,
상기 1차코일과 상기 2차코일을 동심상에 배치하는 단계는,
전극단자가 형성된 전극판에 상기 1차코일과 상기 2차코일을 결합하는 단계를 포함하는 변압기의 제조방법. - 삭제
- 제10항에서,
상기 본체를 성형하는 단계는,
인산 또는 소듐 시리케이트, 포타슘 실리게이트 및 이산화규소를 포함하는 무기계 코팅제로 자성분말에 1차 절연막을 형성하는 1차절연처리단계,
열경화성 바인더로 상기 1차 절연막에 2차 절연막을 형성하는 2차절연처리단계,
상기 본체의 측면과 접하게 되는 상기 전극단자의 측면부에 절연코팅을 하는 단자절연처리단계,
프레스 금형에 상기 1차코일과 상기 2차코일이 설치된 전극판과 상기 2차 절연막이 형성된 자성분말을 투입하고, 프레스 성형하는 프레싱성형가공단계 및
성형된 본체를 열처리하는 열처리단계를 포함하는 변압기의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020110103650A KR101130790B1 (ko) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 변압기 및 그 제조방법 |
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| KR1020110103650A KR101130790B1 (ko) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 변압기 및 그 제조방법 |
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| KR (1) | KR101130790B1 (ko) |
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- 2011-10-11 KR KR1020110103650A patent/KR101130790B1/ko active IP Right Grant
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| EP3249664A4 (en) * | 2015-01-22 | 2018-10-17 | Alps Electric Co., Ltd. | Powder core, method for producing same, electric/electronic component provided with same, and electric/electronic device having said electric/electronic component mounted thereon |
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