KR101167176B1

KR101167176B1 - 보빈 및 이 보빈을 이용한 코일의 권선방법

Info

Publication number: KR101167176B1
Application number: KR1020110044972A
Authority: KR
Inventors: 이철원
Original assignee: 이철원
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-07-24

Abstract

본 발명은 보빈 및 이 보빈을 이용한 코일의 권선방법에 관한 것으로, 이는 본체의 양단에 형성된 한 쌍의 플랜지들 사이에서 본체의 외주면에 형성된 적어도 2 이상의 격벽 중 1차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 관통홈을 갖춘 보빈을 구비하는 단계, 관통홈에 1차 코일의 중간부분을 삽입하는 단계, 1차 코일의 제1부분과 제2부분을 서로 반대방향으로 권선하는 단계를 포함하여서, 시작턴과 종료턴에 해당하는 부분이 남지 않아 권선의 단면적 및 턴수를 정확히 확보할 수 있음과 더불어, 종료턴의 코일이 권선영역을 가로질러 고정되는 불편을 없앨 수 있는 효과가 있다.

Description

보빈 및 이 보빈을 이용한 코일의 권선방법 {Bobbin and method for winding coil using same}

본 발명은 전체적으로 보빈(Bobbin)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보빈에 코일을 권선할 때 시작턴과 종료턴이 남지 않아 권선의 단면적 및 턴수를 정확히 확보할 수 있음과 더불어, 종료턴의 코일이 권선영역을 가로질러 고정되는 불편을 없앨 수 있는 보빈 및 이 보빈을 이용한 코일의 권선방법에 관한 것이다.

트랜스포머는 교류전류의 전압을 증가시키거나 감소시키는 장치로서, 1차 코일과 2차 코일이 보빈의 주위에 감겨 있다. 일반적으로 1차 코일이라 불리는 저압코일은 전압을 변경해야 할 입력회로에 연결되고, 2차 코일이라 불리는 고압코일은 변경된 전압이 사용되는 출력회로에 연결된다.

이러한 트랜스포머는 입력회로의 교류전류가 1차 코일을 통과할 때 상기 교류전류에 응답하여 세기와 방향이 변화되는 자속에 의해 자계가 발생한다. 이 자속의 변화는 2차 코일에서의 교류전압을 유도한다. 따라서 트랜스포머의 변압비는 1차 코일과 2차 코일의 권선비에 의해 주로 결정된다. 아울러 트랜스포머의 변압비는 코어의 두께와 형태에 의해서도 변화된다.

도 1에는 종래 기술에 따른 트랜스포머의 한 예를 설명하기 위한 개략적인 분리사시도가 나타나 있다. 도 1에 도시된 트랜스포머의 구조에 따르면 예컨대 플라스틱으로 된 보빈(10)의 상단과 하단에는 1차 코일(미도시)과 2차 코일(미도시)의 권선영역을 구획하기 위해 대체로 확장된 직경을 갖는 상단플랜지(12)와 하단플랜지(14)가 형성되어 있다. 이들 상단플랜지(12)와 하단플랜지(14)의 일측단에는 1차 코일과 2차 코일의 전기적인 결선을 위한 단자패드(12a, 14a)가 형성된다.

그리고 보빈(10)의 상단플랜지(12)와 하단플랜지(14)의 사이에 1차 코일과 2차 코일이 감긴 상태에서, 보빈(10)의 상측과 하측에는 예컨대 페라이트 재질로 형성되어 대체로 'E'자 형상을 갖는 상부코어부재(20a) 및 하부코어부재(20b)가 결합하게 된다.

상부코어부재(20a) 및 하부코어부재(20b)는 보빈(10)과의 조립시 각각의 양측단부(22a, 22b)가 서로 절연적으로 밀착됨과 더불어, 중앙단부(22c)는 보빈(10)의 중공부(16)를 통해 서로 인접하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 트랜스포머에서 보빈에 코일을 권선하는 방법을 설명하기 위한 부분확대도이다. 도 2를 참조하여 보빈(10)에 1차 코일 또는 2차 코일과 같은 코일(30)을 권선하는 종래의 방법을 설명하면, 먼저 일단이 단자패드(12a 또는 14a: 도 1 참조)의 접속단자와 접속되어 있는 코일(30)은 상단플랜지(12) 또는 하단플랜지(14)에서부터 보빈(10)의 가운데 쪽으로 감기게 된다. 연속적으로 코일(30)이 일정한 방향으로, 예를 들어 반시계방향으로 감기게 되어 단층 또는 다층으로 권선을 이루게 된다. 그리고 코일(30)이 예정된 권선영역까지 감긴 후에는 코일(30)의 타단이 단자패드(12a 또는 14a)의 접속단자와 접속된다.

그런데 코일(30)의 일단은 상단플랜지(12) 또는 하단플랜지(14)에 인접하여 있고 타단이 코일(30)의 권선 후 보빈(10)의 가운데 쪽에 가까이 위치하게 된 경우에, 전술한 바와 같이 코일(30)의 양단이 상단플랜지(12) 또는 하단플랜지(14)의 각 일측단에 있는 단자패드(12a 또는 14a)에 접속되기 위해서는 도 2에서와 같이 감긴 코일(30)의 타단측을 꺾어서 권선영역을 가로지르게 한 다음에 고정하여야 한다.

이에 따라 종래에는 작업자가 코일(30)의 타단을 손으로 고정하거나 테이프를 이용하여 고정한 채로 단자패드(12a 또는 14a) 쪽으로 인출하게 되는데, 이렇게 되면 작업자의 숙련도나 상황에 따라 종료턴에 해당하는 코일(30)이 고정되는 위치가 변하게 된다. 이와 같이, 작업자에 따라 종료턴의 코일(30)이 고정되는 위치가 상이하게 되면, 생산된 트랜스포머마다 누설자속에 변화가 생기게 되고, 이러한 누설자속의 변화는 트랜스포머의 변압비에 변동을 초래함으로써 균등한 품질을 보장할 수 없게 된다.

더구나, 도 2에 도시된 바와 같이, 보빈(10)에 코일(30)을 감을 때 항상 시작턴과 종료턴이 남게 되어 전체적인 권선의 단면적 및 턴수를 확보하기가 곤란하게 된다. 즉, 권선이 균일하게 배열되지 않으며, 특히 2 층 이상으로 권선하는 경우에 권선이 어긋나게 배열됨과 더불어 불필요한 턴수가 증대되어, 결국 권선의 높이가 증대되는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은, 보빈에 코일을 권선할 때 시작턴과 종료턴이 남지 않아 권선의 단면적 및 턴수를 정확히 확보할 수 있음과 더불어, 종료턴의 코일이 권선영역을 가로질러 고정되는 불편을 없앨 수 있는 보빈 및 이 보빈을 이용한 코일의 권선방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 보빈은, 본체, 상기 본체의 양단에 형성된 한 쌍의 플랜지, 상기 플랜지들 사이에서 상기 본체의 외주면에 형성된 적어도 2 이상의 격벽, 및 상기 격벽 중 1차 코일이 감기는 1차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 상기 1차 코일이 관통할 수 있게 형성된 관통홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보빈을 이용한 코일의 권선방법은, 전술한 보빈을 구비하는 단계, 상기 관통홈에 1차 코일의 중간부분을 삽입하는 단계, 상기 1차 코일의 제1부분을 상기 관통홈을 갖춘 격벽을 따라 권선하는 단계, 및 상기 1차 코일의 제2부분을 상기 관통홈을 갖춘 격벽을 따라 상기 제1부분과는 반대방향으로 권선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보빈에 코일이 관통할 수 있게 형성된 관통홈을 갖춘 격벽이 구비되고, 이 관통홈에 코일의 중간부분을 삽입한 다음 서로 반대방향으로 코일의 양측을 권선하게 됨으로써, 종래의 시작턴과 종료턴에 해당하는 부분이 남지 않아 권선의 단면적 및 턴수를 정확히 확보할 수 있음과 더불어, 종료턴의 코일이 권선영역을 가로질러 고정되는 불편을 없앨 수 있는 효과가 있게 된다.

이에 따라, 궁극적으로 제품의 품질을 보장할 수 있게 되고, 코일의 권선작업이 용이하게 되어 작업성이 향상됨은 물론, 권선의 배열이 균일하게 되어 미관이 향상되는 효과를 얻게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 트랜스포머의 한 예를 설명하기 위한 개략적인 분리사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 트랜스포머에서 보빈에 코일을 권선하는 방법을 설명하기 위한 부분확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보빈을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 보빈을 밑에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보빈에 코일을 권선하는 방법을 설명하기 위한 정면도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 보빈에 코일을 권선한 후 코어부재들과의 결합을 설명하기 위한 분리사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 보빈을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 보빈을 밑에서 바라본 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보빈(100)은, 본체(110), 이 본체(110)의 양단에 형성된 한 쌍의 플랜지(120), 이들 플랜지(120) 사이에서 본체(110)의 외주면에 형성된 적어도 2 이상의 격벽(130), 및 이들 격벽(130) 중 1차 코일(150)이 감기는 1차 코일 권선영역(170) 내에 있는 격벽(131)에 1차 코일(150)이 관통할 수 있게 형성된 관통홈(140)을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 보빈(100)의 본체(110)는 예컨대 플라스틱과 같은 재질로 만들어지며, 중공부(111)를 가진 대략 튜브 형상의 부재이다.

한 쌍의 플랜지(120)는 본체(110)의 양단에서 이 본체(110)의 길이방향에 대해 직각으로 뻗은 연장부로서, 이들 플랜지(120) 사이에는 1차 코일(150: 도 5 및 도 6 참조)이 권선되는 1차 코일 권선영역(170)과, 2차 코일(160: 도 6 참조)이 권선되는 2차 코일 권선영역(180)이 구분되게 형성된다. 각 플랜지(120)에는 권선된 각 코일(150, 160)에서 발생하는 열을 신속히 방출하기 위한 방열구멍(121)이 형성될 수 있다. 또, 각 플랜지(120)에는, 도 6을 참조하여 후술하는 바와 같이, 대체로 'E'자 형상을 갖는 코어부재들(200)이 결합하게 될 때, 이들 코어부재(200)가 안착되게 함과 동시에 플랜지(120)에 대한 회전을 방지하도록 하기 위한 안내부(122)가 형성되어 있다.

도 4에 상세히 도시된 것처럼, 2차 코일 권선영역(180)에 인접한 플랜지(120)에는 2차 코일의 시작턴에 해당하는 단부(미도시)가 관통하여 연장할 수 있게 하는 관통공(123)이 형성될 수 있는데, 이 관통공(123)의 주변으로 2차 코일의 단부를 미리 정해진 방향으로 위치되게 유도하는 가이드(124)가 안내부(122)와 동일한 높이로 그리고 일체로 연결되어 형성될 수 있다. 이러한 관통공(123)과 가이드(124)의 구성은, 2차 코일 권선영역(180)이 하나의 플랜지(120)와 하나의 격벽(132)만으로 이루어진 경우에 특히 유용하다.

전술한 바와 달리, 1차 코일 권선영역(170)과 2차 코일 권선영역(180)은 그 형상과 구조가 서로 동일하게 또는 대칭적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위해 1차 코일 권선영역(170)을 위주로 하여 설명하기로 한다.

격벽(130)은 플랜지들(120) 사이에서 플랜지들(120)과 평행하게 본체(110)의 외주면 상에 직각으로 설치되어 있다. 그리고 격벽(130)은 플랜지들(120)과 동일한 방사상의 길이(본체(110)의 외주면부터 격벽(130)의 원주선단까지의 길이)를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또, 격벽들(130) 사이의 간격 또는 어느 한쪽 플랜지(120)와 격벽(130) 사이의 간격은 이들 사이에 수용되면서 감기게 될 코일의 직경보다 다소 큰 것이 바람직하다.

도 3에서 일부는 실선으로 그리고 나머지는 가상선으로 표시된 것과 같이, 격벽들(130) 중 1차 코일(150)이 감기는 1차 코일 권선영역(170) 내에 있는 격벽(131)에는 1차 코일(150)이 관통할 수 있게 해당 격벽(131)의 원주선단을 향해 개구된 관통홈(140)이 형성되어 있다. 이 관통홈(140)의 폭은 격벽들(130) 사이의 간격과 동일하거나 이보다 다소 큰 것이 좋다. 더구나, 관통홈(140)의 깊이는 해당 격벽(131)이 갖는 방사상의 길이와 동일한 것이 좋다.

도 5는 본 발명에 따른 보빈에 코일을 권선하는 방법을 설명하기 위한 정면도들이고, 도 6은 본 발명에 따른 보빈에 코일을 권선한 후 코어부재들과의 결합을 설명하기 위한 분리사시도이다. 이하에서는 이들 도면을 참조로 해서 본 발명에 따른 보빈(100)에 코일을 권선하는 방법을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따라 구성된 전술한 보빈(100)을 구비한다.

이어서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 보빈(100)의 본체(110)에 구획된 1차 코일 권선영역(170) 내에 있는 격벽(131)의 관통홈(140)에 1차 코일(150)의 중간부분을 삽입한다. 이때, 1차 코일(150)의 양단이 서로 대향하는 방위를 가지면서 1차 코일(150)은 대략 'Z'자 또는 'S'자 형태로 1차 코일 권선영역(170)에 위치하게 된다.

다음으로, 1차 코일(150)의 중간부분에서 일단까지로 구분되는 제1부분(151)이 예컨대 플랜지(120)와 관통홈(140)을 갖춘 격벽(131)으로 구획되는 영역 내에서 격벽(131)을 따라 단층 또는 다층으로 권선된다.

또한, 1차 코일(150)의 중간부분에서 타단까지로 구분되는 제2부분(152)이 예컨대 1차 코일 권선영역(170)을 구분짓는 격벽(132)과 관통홈(140)을 갖춘 격벽(131)으로 구획되는 영역 내에서 격벽(131)을 따라 단층 또는 다층으로 권선된다.

여기서, 예를 들어 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1부분(151)이 반시계방향으로 권선되면, 제2부분(152)은 제1부분과는 반대방향으로, 즉 시계방향으로 권선되게 된다. 제1부분(151)과 제2부분(152)이 서로 반대방향으로 권선되지만, 궁극적으로 전체 1차 코일(150)은 어느 한 방향으로 권선된 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있으며, 양단은 관통홈(140) 근처에서 만나게 된다.

이에 따라, 코일의 양단을 단자패드에 접속되게 하기 위해 코일의 어느 한쪽 단부를 꺾어서 권선영역을 가로지르게 하는 불편이 해소될 수 있는 장점이 있게 된다. 또한, 보빈에 코일을 권선할 때 시작턴과 종료턴이 남지 않아 권선의 단면적 및 턴수를 정확히 확보할 수 있게 된다.

2차 코일(미도시)의 권선에 대해서도, 1차 코일(150)과 마찬가지로, 보빈(100)의 본체(110)에 구획된 2차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 형성된 관통홈에 2차 코일의 중간부분을 삽입한 다음, 2차 코일의 제1부분과 제2부분이 서로 반대방향으로 권선되게 하면 된다.

한편, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 2차 코일 권선영역(180)이 하나의 플랜지(120)와 하나의 격벽(132)만으로 이루어진 경우에는, 플랜지(120)에 형성된 관통공(123)을 통해 2차 코일(160)의 시작턴에 해당하는 단부(미도시)를 미리 빼어놓은 상태에서, 2차 코일(160)이 플랜지(120)와 격벽(132) 사이의 공간 내에 여러 층으로 권선되게 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 보빈(100)은 1차 코일(150)과 2차 코일(160) 사이의 이격 거리가 항상 동일하게 되어 트랜스포머의 누설자속이 동일하게 되므로 트랜스포머의 설계변수가 감소하게 됨은 물론, 절연성도 향상되게 되며 제품의 품질을 균등하게 유지할 수 있다.

추가로, 본체(110)의 플랜지들(120) 사이에 1차 코일(150)과 2차 코일(160)이 감긴 상태에서, 도 6에 도시된 바와 같이 보빈(100)의 양측으로는, 예컨대 페라이트 재질로 형성되어 대체로 'E'자 형상을 갖는 코어부재들(200)이 결합하게 된다.

코어부재들(200)은 보빈(100)과의 조립시 각각의 양측단부(210)가 서로 절연적으로 밀착됨과 더불어, 중앙단부(220)는 보빈(100)의 중공부(111)를 통해 서로 인접하게 된다. 더구나, 안내부(122)에 의해, 이들 코어부재(200)는 보빈(100)의 양쪽 플랜지(120) 상에 안착됨과 동시에 각 플랜지(120)에 대한 회전이 방지되게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 보빈
110 : 본체
120 : 플랜지
130 : 격벽
140 : 관통홈
150 : 1차 코일
160 : 2차 코일
200 : 코어부재

Claims

본체,
상기 본체의 양단에 형성된 한 쌍의 플랜지,
상기 플랜지들 사이에서 상기 본체의 외주면에 형성된 적어도 2 이상의 격벽, 및
상기 격벽 중 1차 코일이 감기는 1차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 상기 1차 코일이 관통할 수 있게 형성된 관통홈
을 포함하는 보빈.
제1항에 있어서,
상기 격벽 중 2차 코일이 감기는 2차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 상기 2차 코일이 관통할 수 있게 형성된 관통홈을 포함하는 보빈.
제1항에 있어서,
하나의 플랜지와 하나의 격벽에 의해 2차 코일이 감기는 2차 코일 권선영역이 형성되는 보빈.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 각 플랜지에는 권선된 상기 각 코일에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열구멍이 형성되어 있는 보빈.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 각 플랜지에는, 상기 보빈에 코어부재들이 결합하게 될 때, 상기 코어부재가 안착되게 함과 동시에 상기 플랜지에 대한 회전을 방지하도록 하기 위한 안내부가 형성되어 있는 보빈.
제3항에 있어서,
상기 2차 코일 권선영역을 형성하는 상기 플랜지에는, 상기 2차 코일의 시작턴에 해당하는 단부가 관통하여 연장할 수 있게 하는 관통공이 형성되어 있는 보빈.
제6항에 있어서,
상기 관통공의 주변으로 상기 2차 코일의 단부를 미리 정해진 방향으로 위치되게 유도하는 가이드가 형성되어 있는 보빈.
제7항에 있어서,
상기 가이드가 상기 플랜지에 형성된 안내부와 동일한 높이로 그리고 일체로 연결되어 형성되는 보빈.
제1항에 있어서,
상기 격벽은 상기 플랜지들 사이에서 상기 플랜지들과 평행하게 상기 본체의 외주면 상에 직각으로 설치되는 보빈.
제9항에 있어서,
상기 격벽은 상기 플랜지들과 동일한 방사상의 길이를 갖는 보빈.
제1항에 있어서,
상기 관통홈의 깊이는 해당 격벽이 갖는 방사상의 길이와 동일한 보빈.
제1항에 있어서,
상기 본체는 중공부를 구비하는 보빈.
본체의 양단에 형성된 한 쌍의 플랜지들 사이에서 상기 본체의 외주면에 형성된 적어도 2 이상의 격벽 중 1차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 관통홈을 갖춘 보빈을 구비하는 단계,
상기 관통홈에 1차 코일의 중간부분을 삽입하는 단계,
상기 1차 코일의 제1부분을 상기 관통홈을 갖춘 격벽을 따라 권선하는 단계, 및
상기 1차 코일의 제2부분을 상기 관통홈을 갖춘 격벽을 따라 상기 제1부분과는 반대방향으로 권선하는 단계
를 포함하는 코일의 권선방법.
제13항에 있어서,
상기 보빈이 2차 코일 권선영역 내에 있는 격벽에 관통홈을 갖출 때, 상기 관통홈에 2차 코일의 중간부분을 삽입한 다음, 상기 2차 코일의 제1부분과 제2부분을 서로 반대방향으로 권선하는 단계를 추가로 포함하는 코일의 권선방법.
제13항에 있어서,
상기 보빈의 2차 코일 권선영역이 하나의 플랜지와 하나의 격벽으로 형성되면서 상기 플랜지가 관통공을 구비할 때, 상기 관통공을 통해 2차 코일의 시작턴에 해당하는 단부를 미리 빼어놓은 다음, 상기 2차 코일을 상기 플랜지와 상기 격벽 사이의 공간 내에 권선하는 단계를 추가로 포함하는 코일의 권선방법.