KR101360707B1 - 평면 변압기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자계 형성을 유도하도록 제공된 코어, 상기 코어의 사이에 체결되는 보빈, 상기 보빈 내에 배치되는 권선부, 그리고 상기 보빈의 양측에 체결되어 상기 권선부에 신호를 공급하거나 출력하는 신호 입출력부를 포함하는 평면 변압기를 제공한다. 따라서, 권선이 증가할 때마다 권선 사이에 절연층을 형성하여 절연층의 수효가 많았던 종래에 비하여 권선을 동일층에 형성함으로써 절연층의 수효를 줄일 수 있다.
Description
실시예는 평면 변압기에 관한 것이다.
최근에, 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)를 채용한 전원 공급 장치가 주목받고 있으며, 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT; Bipolar Junction Transistor)와 같은 스위칭 소자와 변압기를 사용하여 안정적으로 전원을 제공하고 있다.
한편, 가전 제품 등이 경박단소의 경향으로 개발됨에 따라, 스위칭 모드 파워 서플라이도 슬림화하게 구현되도록 요구받고 있으며, 스위칭 모드 파워 서플라이를 구성하는 회로 부품 중 큰 부피를 차지하는 변압기의 부피를 줄이기 위한 연구가 지속적으로 행해지고 있다.
실시예는 보빈의 구조를 변경하여 보빈 내에 권선을 수용할 수 있는 평면 전압기를 제공한다.
실시예는 자계 형성을 유도하도록 제공된 코어, 상기 코어의 사이에 체결되는 보빈, 상기 보빈 내에 배치되는 권선부, 그리고 상기 보빈의 양측에 체결되어 상기 권선부에 신호를 공급하거나 출력하는 신호 입출력부를 포함하는 평면 변압기를 제공한다.
상기 권선부는 적어도 하나의 권선을 포함할 수 있다.
상기 권선부가 복수의 권선을 포함할 때, 상기 복수의 권선은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 보빈은 상부 보빈 및 상기 상부 보빈과 결합하며 상기 신호 입출력부가 형성되어 있는 하부 보빈을 포함할 수 있다.
상기 권선부는 상기 상부 보빈과 하부 보빈 사이에 배치될 수 있다.
상기 상부 보빈 또는 하부 보빈은 상기 권선부가 배치되는 적어도 하나의 권선 홈을 가질 수 있다.
상기 권선홈이 복수개 형성될 때, 상기 권선홈과 이웃한 권선홈 사이에 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 권선부가 복수의 권선을 가질 때, 복수의 권선은 길이가 서로 상이할 수 있다.
상기 권선부의 복수의 권선은 단부가 절곡될 수 있다.
상기 신호 입출력부는 상기 하부 보빈의 일단에 형성되어 있는 신호 입력부, 그리고 상기 하부 보빈의 타단에 형성되어 있는 신호 출력부를 포함하며, 상기 신호 입력부 및 신호 출력부는 외부로 노출되는 복수의 터미널 단자를 포함할 수 있다.
상기 신호 입력부와 신호 출력부의 터미널 단자의 수효는 서로 상이할 수 있다.
상기 상부 보빈은 복수의 방열홀을 포함할 수 있다.
상기 방열홀은 내부에 형성되는 복수의 권선부를 노출할 수 있다.
상기 보빈은 절연성의 수지로 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 권선이 증가할 때마다 권선 사이에 절연층을 형성하여 절연층의 수효가 많았던 종래에 비하여 권선을 동일층에 형성함으로써 절연층의 수효를 줄일 수 있다.
또한, 동판 적층 공정 및 절연물 삽입 공정을 생략하여 공정 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
또한, 도선 사이의 간격 및 절연층의 두께 등을 제어하여 규격 설계가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기를 나타낸 결합 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기의 보빈을 나타낸 결합 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3의 보빈을 Ι-Ι' 및 Ⅱ-Ⅱ'으로 절단한 단면도.
도 6 내지 도 9는 도 2의 평면 변압기의 제조 공정을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기를 나타낸 결합 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기의 보빈을 나타낸 결합 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3의 보빈을 Ι-Ι' 및 Ⅱ-Ⅱ'으로 절단한 단면도.
도 6 내지 도 9는 도 2의 평면 변압기의 제조 공정을 나타낸 사시도.
실시예의 설명에 있어서, 각 층, 막 등이 각 층, 막 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참고하여 평면 변압기를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기를 나타낸 결합 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평면 변압기(100)는 코어(102), 보빈(104), 적어도 하나의 권선부(106), 전원 신호 공급부(121), 및 전원 신호 출력부(123)를 포함한다.
코어(102)는 제 1 체결부(102a1, 102a2)를 포함하고 자계 형성을 유도하도록 제공되며, 코어(102)는 하부 코어(102b)와 상부 코어(102c)를 포함할 수 있다.
보빈(104)은 제 1 체결부(102a1, 102a2)에 의해 코어(102)와 체결되도록 제공된다.
이때, 제 1 체결부(102a1, 102a2)는 제 1 체결 돌기(102a1)와 제 1 체결 홈(102a2)을 포함할 수 있다.
보빈(104)은 하부 보빈(104c)과 상부 보빈(104d)으로 형성될 수 있다.
하부 보빈(104c)과 상부 보빈(104d)은 제1 체결부(102a1, 102a2)와 이격된 제 2 체결부(104a)를 포함할 수 있고, 코어(102)는 제 2 체결부(104a)와 체결되도록 제 3 체결부(102d)를 포함할 수 있다.
상기 권선부(106, 110)는 상기 하부 보빈(104c)과 상부 보빈(104d) 사이에 배치된다.
즉, 상기 권선부(106, 110)는 제 1 체결부(102a1, 102a2)과 교차하지 않도록 배치되며 복수의 권선(106, 110)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 권선부(106, 110)는 제1 권선(110) 및 제2 권선(106)을 포함할 수 있다.
상기 제2 권선(106)은 제1 권선(110)을 따라 형성되어 제1 권선(110)보다 긴 길이를 가지며, 상기 제1 권선(110)과 소정 거리만큼 이격되어 형성된다.
상기 제1 및 제2 권선(106, 110)은 동일 평면 상에서 형성됨으로써 제1 권선(110)과 제2 권선(106) 사이에 별도의 절연층이 형성되지 않는다.
여기서, 적어도 하나의 권선부(106, 110)는 인덕턴스 성분을 갖는 금속 박막 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 인덕턴스 성분을 갖는 금속 박막 패턴은 도전율이 높은 금속 재질로 형성된다.
이때, 인덕턴스 성분을 갖는 금속 박막 패턴층은 포토 마스크(Photo Mask)와 에칭액을 이용한 포토 리소그래피(photo lithography) 공법 또는 압축 프레스(press)를 이용한 사출 공법 중 적어도 하나의 공법으로 형성될 수 있다.
이러한, 적어도 하나의 권선부(106, 110)는 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형상으로 제공될 수 있다.
이때, 코어(100)와 보빈(104) 사이에 별도의 절연층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
절연층은 절연 시트로 제공될 수 있고, 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형상으로 제공될 수 있다.
전원 신호 공급부(123)는 보빈(104)의 일측에 체결되고 적어도 하나의 권선부(106, 110)의 끝단 부분을 가압하면서 고정되며, 적어도 하나의 권선부(106, 110)와 전기적으로 연결되어 전원 신호를 적어도 하나의 권선부(106, 110)로 공급하도록 제공된다.
도 1에서는 보빈(104) 내에 단일 층으로 권선부(106, 110)가 형성되는 것으로 도시하였으나, 이와 달리 하부 보빈(104c)의 하부면에 다른 권선부가 형성될 수도 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 보빈(104)의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 보빈(104)은 상부 보빈(104d) 및 하부 보빈(104c)을 포함한다.
보빈(104)은 내부에 권선부(106, 110)를 수용하기 위한 권선홈을 포함한다.
상기 권선홈은 도 4 및 도 5와 같이 상부 보빈(104d)의 내면에 형성될 수 있으나 이와 달리 하부 보빈(104c)의 내면에 형성될 수도 있다.
상기 하부 보빈(104)은 하부면에 공간을 포함하며, 다른 권선부가 형성될 경우, 상기 공간에 상기 권선부가 형성될 수 있다.
상기 하부 보빈(104c)은 전원 신호 공급부(121) 및 전원 신호 출력부(123)를 양측에 포함한다.
전원 신호 공급부(121)는 복수의 터미널 단자를 포함하며, 상기 터미널 단자는 보빈(104)의 측면 방향으로 돌출되어 상부를 향하도록 절곡되어 있다.
전원 신호 공급부(121)는 적어도 하나의 권선부(106, 110)의 끝단 부분을 가압하면서 고정되며, 적어도 하나의 권선부(106, 110)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 권선부(106, 110)에 의해 변압된 전원 신호를 출력하도록 제공된다.
이때, 전원 신호 공급부(121)의 터미널 단자는 도전율이 높은 금속 재질을 포함하여 제공될 수 있다.
전원 신호 출력부(123)는 복수의 터미널 단자를 포함하며, 보빈(104)의 타측에 체결되고 다른 권선부의 끝단 부분을 가압하면서 고정되며, 적어도 하나의 권선부와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 권선부에 의해 변압된 전원 신호를 출력하도록 제공된다.
이때, 전원 신호 출력부(123)의 터미널 단자는 도전율이 높은 금속 재질을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 하부 보빈(104c)의 내면에 권선부(106, 110)의 제1 권선(110) 및 제2 권선(106)이 배치되는 권선 영역이 정의되어 있으며, 상기 권선 영역을 따라 권선부(106, 110)가 배치되면, 상기 권선부(106, 110)의 끝단이 전원 신호 공급부(121)의 적어도 하나의 터미널 단자와 전기적으로 접촉한다.
이때, 보빈(104) 및 권선부(106, 110)의 구성에 따라 권선부(106, 110)의 끝단이 상부로 절곡되어 상기 터미널 단자와 접촉할 수 있다.
상기 상부 보빈(104d)은 상기 권선부(106, 110)를 덮으며 형성된다.
상기 상부 보빈(104d)은 복수의 보빈홀(105)을 포함하며, 상기 보빈홀(105)은 도 3과 같이 권선부(106, 110)를 외부로 노출한다.
상기 보빈홀(105)은 서로 이격되어 형성될 수 있으며, 도 3과 같이 제1 체결부(102a, 102a1)가 관통하는 홀을 둘러싸며 형성될 수 있다.
상기 보빈홀(105)을 상부 보빈(104d)에 형성함으로써 권선부(106, 110)로부터 발생하는 열을 외부로 방출하며 내부에 형성되어 있는 권선부(106, 110)의 위치를 보정할 수 있다.
상기 상부 보빈(104d)에 형성되어 있는 권선홈은 상기 권선부(106, 110)의 권선 수효에 따라 스트라이프 형태로 형성될 수 있으며, 복수의 권선이 형성되는 경우, 각각의 권선에 대응하여 권선홈이 형성된다.
이때, 상기 권선홈과 이웃한 권선홈 사이에는 도 4 및 도 5와 같이 돌출부가 형성되어 이웃한 권선(106, 110) 사이를 전기적으로 절연한다.
따라서, 복수의 권선(106, 110)을 동일 평면 상에 배치하는 경우에 이웃한 권선(106, 110) 사이에 발생할 수 있는 전기적인 쇼트를 물리적으로 방지할 수 있다.
상기 상부 보빈(104d)은 상기 신호 공급부(121) 및 신호 출력부(123)의 복수의 터미널 단자의 일부를 덮는 단자 커버를 포함하며, 상기 단자 커버는 도 3과 같이 각 단자를 정의하도록 돌기를 형성할 수 있으나 이와 달리 박스 형으로 형성될 수도 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 평면 변압기의 제조 공정을 설명한다.
먼저, 도 6과 같이 보빈(104) 및 권선부(106, 110)를 각각 형성한다.
즉, 규격에 따라 상기 권선부(106, 110)에 형성되어야 하는 권선(106, 110)의 수효 및 연결을 결정하고, 이에 따라 복수의 권선(106, 110)을 형성한다.
상기 복수의 권선(106, 110)이 동일 차측에 연결되는 경우, 도 6과 같이 동일한 방향으로 오픈되어 형성할 수 있다.
각각의 상기 권선(106, 110)은 동판을 패터닝하여 형성할 수 있으며, 실시예에 따라 오픈되어 있는 단부를 절곡하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 보빈(104)은 상부 보빈(104d) 및 하부 보빈(104c)을 형성한다. 상기 상부 보빈(104d) 및 하부 보빈(104c)은 몰드를 형성하고, 상기 몰드에 절연성의 수지 등을 주입하여 사출함으로써 형성할 수 있다.
이때, 상기 보빈(104)이 완전 경화하기 전에 상기 터미널 단자를 삽입함으로써 터미널 단자와 상기 보빈(104)을 일체화할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 7과 같이 하부 보빈(104c)의 상기 권선 영역에 패터닝 되어 있는 복수의 권선(106, 110)을 규격에 맞추어 배치한다.
이때, 상기 권선(106, 110)의 단부에 형성되어 있는 절곡부가 터미널 단자와 전기적으로 통전되도록 부착하여 형성한다.
다음으로 도 8과 같이 상기 상부 보빈(104d)을 상기 하부 보빈(104c)과 결합한다.
상기 보빈(104)의 결합은 몰드 형성 시에 끼움결합 되도록 돌기를 형성함으로써 진행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 상부 보빈(104d)을 결합할 때, 상기 상부 보빈(104d)의 내면에 형성되어 있는 권선홈 각각에 상기 권선(106, 110)이 배치되도록 형성한다.
이때, 상기 상부 보빈(104d)에 형성되어 있는 보빈홀(105)에 상기 제1 및 제2 권선(106, 110)이 노출됨으로 상기 제1 및 제2 권선(106, 110)이 부착되거나 겹쳐지는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 도 9와 같이 상기 보빈(104)의 상부 및 하부에 각각의 코어(100)를 배치하고 체결부(102a1, 102a2)를 통해 결합함으로써 판형 변압기가 완성된다.
이와 같이 형성되는 판형 변압기는 도 3과 같이 1차측이 권선에 의해 병렬 연결되어 있을 때, 다양하게 인덕턴스를 변형할 수 있다.
| 단 품 실시 예 | |
| 1차 권선 수 | 21 T |
| 2차 권선 수 | 2 T |
| Open 시 인덕턴스( Lp ) | 930 uH |
| Short 시 인덕턴스( Lk ) | 145 uH |
| 실시예 (1차 측 병렬 연결 시) | |
| 1차 권선 수 | 21 T |
| 2차 권선 수 | 4 T |
| Open 시 인덕턴스( Lp ) | 465 uH |
| Short 시 인덕턴스( Lk ) | 72.5 uH |
상기 표에서는 1차측에 병렬 연결한 결과를 도출하였으나 이에 한정되지 않고, 권선의 변형에 따라 다양하게 인덕턴스의 변화를 유도할 수 있다.
이상에서 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 자계 형성을 유도하도록 제공된 코어,
상기 코어의 사이에 체결되는 보빈,
상기 보빈 내에 배치되는 권선부, 그리고
상기 보빈의 양측에 체결되어 상기 권선부에 신호를 공급하거나 출력하는 신호 입출력부를 포함하며,
상기 보빈은,
상기 권선부가 배치되는 적어도 하나의 권선 홈을 가지는 평면 변압기. - 제1항에 있어서,
상기 권선부는 적어도 하나의 권선을 포함하는 평면 변압기. - 제2항에 있어서,
상기 권선부가 복수의 권선을 포함할 때, 상기 복수의 권선은 동일 평면 상에 배치되는 평면 변압기. - 제3항에 있어서,
상기 보빈은 상부 보빈 및 상기 상부 보빈과 결합하며 상기 신호 입출력부가 형성되어 있는 하부 보빈을 포함하는 평면 변압기. - 제4항에 있어서,
상기 권선부는 상기 상부 보빈과 하부 보빈 사이에 배치되어 있는 평면 변압기. - 제5항에 있어서,
상기 권선 홈은,
상기 상부 보빈 또는 하부 보빈에 형성되는 평면 변압기. - 제6항에 있어서,
상기 권선홈이 복수개 형성될 때, 상기 권선홈과 이웃한 권선홈 사이에 돌출부가 형성되어 있는 평면 변압기. - 제7항에 있어서,
상기 권선부가 복수의 권선을 가질 때, 복수의 권선은 길이가 서로 상이한 평면 변압기. - 제8항에 있어서,
상기 권선부의 복수의 권선은 단부가 절곡되어 있는 평면 변압기. - 제9항에 있어서,
상기 신호 입출력부는 상기 하부 보빈의 일단에 형성되어 있는 신호 입력부, 그리고
상기 하부 보빈의 타단에 형성되어 있는 신호 출력부를 포함하며,
상기 신호 입력부 및 신호 출력부는 외부로 노출되는 복수의 터미널 단자를 포함하는 평면 변압기. - 제10항에 있어서,
상기 신호 입력부와 신호 출력부의 터미널 단자의 수효는 서로 상이한 평면 변압기. - 제7항에 있어서,
상기 상부 보빈은 복수의 방열홀을 포함하는 평면 변압기. - 제12항에 있어서,
상기 방열홀은 내부에 형성되는 복수의 권선부를 노출하는 평면 변압기. - 제13항에 있어서,
상기 보빈은 절연성의 수지로 형성되는 평면 변압기.
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|---|---|---|---|
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ID=50270380
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