KR101506386B1 - 전력변환용 트랜스와 이 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등 및 이 차량용 전조등을 갖는 차량 - Google Patents

전력변환용 트랜스와 이 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등 및 이 차량용 전조등을 갖는 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 I코어 및 E코어를 갖는 전력변환용 트랜스에 있어서, I코어 및 E코어간의 위치 어긋남에 기인하는 문제점이 발생되지 않게 하는 것이다.
본 발명의 전력변환용 트랜스(4)는 I코어(5)와, I코어(5)에 대향해서 배치된 E코어(6)와, 이들 I코어(5) 및 E코어(6)를 서로 압접 고정시키는 고정 스프링(8)을 구비한다. E코어(6)의 x방향의 길이 x2는 I코어(5)의 x방향의 길이 x1보다도 짧게 구성되고, E코어(6)의 y방향의 길이 y2는 I코어(5)의 y방향의 길이 y1보다도 짧게 구성되어 있다. I코어(5)가 E코어(6)보다도 크게 구성되어 있으므로, 가령 I코어(5)에 대해 E코어(6)가 다소 위치 어긋났다고 해도 I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않고, 그 결과, I코어(5) 및 E코어(6)간의 위치 어긋남에 기인하는 문제가 발생되기 어렵게 된다.

Description

전력변환용 트랜스와 이 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등 및 이 차량용 전조등을 갖는 차량{POWER CONVERTING TRANSFORMER, VEHICLE HEADLIGHT PROVIDED WITH THE POWER CONVERTING TRANSFORMER AND MOTOR VEHICLE PROVIDED WITH THE HEADLIGHT}
본 발명은 I코어 및 E코어를 갖는 전력변환용 트랜스와 이 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등 및 이 차량용 전조등을 갖는 차량에 관한 것이다.
전자기기의 소형화, 박형화에 수반하여, 프린트 배선 기판에 탑재되는 전자부품도 소형화, 박형화가 진행되고 있다. 예를 들면, 보빈에 권선을 두루 감아 구성되는 전력변환용 트랜스는 박형의 시트형 트랜스로 전환되는 경향에 있다.
시트형 트랜스는 예를 들면, 프린트 배선 기판에 형성된 권선 패턴과, 이 권선 패턴을 협지하도록 배치된 한 쌍의 트랜스 코어와, 이 한 쌍의 트랜스 코어를 서로 접합하는 클리프나 고정 스프링을 구비한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 한 쌍의 트랜스 코어는 예를 들면, I코어 및 E코어에 의해 구성되며, E코어의 외족부(外足部)나 중족부(中足部)의 갭 길이를 조정함으로써 인덕턴스 값이 조정된다.
일본국 특허공개공보 제2005-175064호
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 시트형 트랜스에서는 I코어 및 E코어의 외형 치수가 동일하게 구성되어 있으므로, I코어 및 E코어가 서로 위치 어긋나기 쉽고, 그 결과, 트랜스의 누설 자속이 커져 트랜스 로스가 생길 우려가 있다. 또한, 이상 고온도 영역에 있어서는 트랜스 로스의 증가 및 자기 포화에 의한 전류 증가에 의해서 회로가 파괴될 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, I코어 및 E코어를 갖는 전력변환용 트랜스에 있어서, I코어 및 E코어간의 위치 어긋남에 기인하는 문제가 발생되는 것을 어렵게 할 수 있는 전력변환용 트랜스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 전력변환용 트랜스는, xyz-직교좌표계에 있어서, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 I코어와, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 베이스부 및 상기 베이스부의 중앙에 z방향으로 세워 설치된 중족부 및 상기 베이스부의 y방향에 있어서의 양단부로부터 z방향으로 세워 설치되고 상기 I코어가 탑재되는 한 쌍의 외족부를 갖는 E코어를 구비하고, 상기 I코어는 y방향으로 대치하는 각 측면의 중앙에 z방향으로 관통하여 마련된 한 쌍의 고정 홈을 갖고, 상기 E코어는 상기 베이스부의 상기 I코어와 대향한 면과는 반대측의 면의 y방향에 있어서의 양단부의 x방향 중앙에 마련된 한 쌍의 고정 오목부를 갖고, 상기 I코어 및 E코어는 상기 고정 홈 및 고정 오목부의 각각을 통하여 감겨 걸려진 고정 스프링에 의해 서로 압접 고정되고, 상기 E코어의 x방향의 길이는 상기 I코어의 x방향의 길이보다도 짧게 구성되고, 해당 E코어의 y방향의 길이는 해당 I코어의 상기 한 쌍의 고정 홈간의 y방향거리보다 짧거나 당해거리와 동등하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
상기 I코어의 상기 한 쌍의 고정 홈간의 y방향 거리와, 상기 E코어의 y방향의 길이는 서로 동등하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 I코어의 x방향의 길이는 상기 E코어의 x방향의 길이, 해당 E코어의 고정 오목부의 x방향의 길이, 해당 I코어의 고정 홈의 x방향의 길이 및 상기 고정 스프링의 x방향의 폭에 의해서 규정되는 것이 바람직하다.
상기 I코어의 x방향의 길이는 상기 E코어의 x방향의 길이에 해당 E코어의 고정 오목부의 x방향의 길이 및 해당 I코어의 고정 홈의 x방향의 길이를 가산해서 상기 고정 스프링의 x방향의 폭의 2배를 감산한 길이보다도 길거나 또는 해당 길이와 동등하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 I코어는 상기 E코어와 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기 한 쌍의 고정 홈을 연결하도록 y방향으로 신장되고 상기 고정 스프링을 끼워 넣기 위한 끼워 넣기 홈을 갖는 것이 바람직하다.
상기 E코어는 상기 중족부 둘레 가장자리의 베이스부에, 상기 I코어 및 E코어에 의해 협지되는 프린트 배선 기판에 마련된 권선 패턴과의 단락을 방지하기 위한 단락 방지 홈을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 차량용 전조등은, 상기 전력변환용 트랜스를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량은, 상기 차량용 전조등을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 태양에 따른 전력변환용 트랜스는, xyz-직교좌표계에 있어서, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 I코어와, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 베이스부 및 상기 베이스부의 중앙에 z방향으로 세워 설치된 중족부 및 상기 베이스부의 x방향으로 신장하는 각 단부로부터 z방향으로 세워 설치되고 상기 I코어가 탑재되는 한 쌍의 외족부를 갖는 E코어를 구비한 전력변환용 트랜스로서, 상기 I코어는 상기 E코어와 대향하는 면과는 반대측의 면에, 고정 스프링을 끼워 넣기 위한 끼워 넣기 홈을 가지며, 상기 E코어는 상기 베이스부의 상기 I코어와 대향한 면과는 반대측의 면의 y방향에 있어서의 양단부의 x방향 중앙에 마련된 한 쌍의 고정 오목부를 갖고, 상기 I코어 및 E코어는 상기 끼워 넣기 홈 및 고정 오목부의 각각을 통하여 감겨 걸려진 고정 스프링에 의해 서로 압접 고정되고, 상기 E코어의 x방향의 길이는 상기 I코어의 x방향의 길이보다도 짧게 구성되고, 해당 E코어의 y방향의 길이는 해당 I코어의 y방향 길이보다 짧게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
본 발명에 따르면 I코어가 E코어보다도 크게 구성되어 있으므로, 가령 I코어에 대해 E코어가 다소 위치 어긋났다고 해도 I코어로부터 E코어가 비어져 나오지 않고, 그 결과, 위치 어긋남에 기인하는 문제가 발생되기 어렵게 할 수 있다. 이에 따라, 트랜스 전기 특성의 변화나 회로에 있어서의 전력 손실을 억제하고, 트랜스의 전력 변환 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 차량용 전조등의 측면도,
도 2는 상기 차량용 전조등의 회로도,
도 3은 상기 차량용 전조등을 구성하는 전력변환용 트랜스의 분해 사시도,
도 4a 내지 도 4e는 상기 트랜스를 구성하는 I코어를 특정 방향에서 본 도면, 도 4f 내지 도 4j는 동일 트랜스를 구성하는 코어를 특정 방향에서 본 도면,
도 5a 및 도 5b는 상기 트랜스를 구성하는 프린트 배선 기판의 변형예를 나타내는 도면,
도 6은 상기 프린트 배선 기판의 측단면도,
도 7은 상기 트랜스를 구성하는 고정 스프링의 변형예를 나타내는 도면,
도 8a 내지 도 8d는 상기 트랜스를 특정 방향에서 본 도면,
도 9의 (a) 내지 (c)는 상기 트랜스에 있어서 I코어에 대해 E코어가 x방향으로 어긋난 상태를 나타내는 도면,
도 10a 내지 도 10c는 상기 트랜스에 있어서 I코어에 대해 E코어가 y방향으로 어긋난 상태를 나타내는 도면,
도 11a 내지 도 11c는 상기 트랜스에 있어서 I코어에 대해 E코어가 x방향으로 위치 어긋난 경우를 나타내는 도면이고, 도 11d 내지 도 11f는 동일 트랜스에 있어서 I코어에 대해 E코어가 -x방향으로 위치 어긋난 경우를 나타내는 도면,
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 트랜스의 I코어를 특정 방향에서 본 도면이고, 도 12의 (d) 내지 (f)는 동 트랜스를 구성하는 코어를 특정 방향에서 본 도면,
도 13a 내지 도 13d는 상기 트랜스를 특정 방향에서 본 도면,
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 트랜스를 구성하는 I코어를 특정 방향에서 본 도면,
도 15는 상기 I코어를 구비한 트랜스에 있어서, 동 I코어와 E코어를 고정 스프링에 의해 서로 고정시킬 때의 동작을 나타내는 도면,
도 16a 내지 도 16d는 상기 실시형태의 참고예에 따른 트랜스를 구성하는 코어를 특정 방향에서 본 도면,
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 트랜스를 특정 방향에서 본 도면,
도 18은 상기 트랜스에 협지되는 다층 프린트 배선 기판의 분해 사시도,
도 19는 상기 다층 프린트 배선 기판을 협지한 트랜스의 측단면도,
도 20a 및 도 20b는 각각 본 발명의 트랜스를 이용하여 구성된 회로의 회로도.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 차량, 이 차량에 탑재되는 차량용 전조등, 및 이 차량용 전조등을 구성하는 전력변환용 트랜스에 대해 도 1 내지 도 11f를 참조해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 차량용 전조등(1)은 등구(燈具; lamp device)(2)와, 등구(2)의 점등을 제어하는 점등장치(3)를 구비한다.
등구(2)는 광원으로 되는 고휘도 방전등(21)과, 방전등(21)으로부터의 광을 반사해서 소정의 배광 패턴을 형성하는 반사판(22)과, 방전등(21)의 방전을 개시하기 위한 점화기(igniter)(23)와, 이들 부재(21, 22, 23)를 수납하는 케이스(24)를 갖는다. 방전등(21)은 점화기(23)를 거쳐서 전원 케이블(25)에 의해서 점등장치(3)에 접속되어 있다.
반사판(22)은 방전등(21)을 둘러싸도록 배치되고, 방전등(21)으로부터 출사된 광을 전방(지면의 좌측 방향)을 향해 반사한다. 반사판(22)은 그 내면이 광반사성이 우수한 재료, 예를 들면 알루미늄에 의해 구성된다. 점화기(23)는 예를 들면, 1차측과 2차측의 권선비가 큰 트랜스를 갖고, 점등장치(3)로부터 인가되는 전압에 따라, 대략 2만 볼트의 고압 펄스를 방전등(21)에 인가함으로써 방전등(21)의 방전을 개시한다. 케이스(24)는 적어도 방전등(21)으로부터의 광이 입사하는 전방면(지면에서는 좌측면)이 투광성 재료, 예를 들면 투명 폴리카보네이트 수지나 투명 아크릴 수지에 의해 구성된다.
점등장치(3)는 등구(2)에의 전력 공급을 제어하는 회로기판(31)과, 회로기판(31)의 동작을 제어하는 제어부(32)와, 회로기판(31)에 외부 전원으로부터 전력 공급하기 위한 입력 커넥터(33)와, 회로기판(31)으로부터 등구(2)에 전력 공급하기 위한 출력 커넥터(34)를 갖는다. 점등장치(3)로부터 도출된 출력 커넥터(34)는 등구(2)의 전원 케이블(25)과 접속된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 회로기판(31)은 직류전원으로부터의 전압을 승강압하는 플라이 백형 DC-DC 컨버터부(31a)와, DC-DC 컨버터부(31a)의 직류 출력 전압을 저주파의 구형파로 변환하는 풀 브리지 인버터부(31b)를 갖는다. DC-DC 컨버터부(31a)는 스위치 소자 Q1의 온 시간이나 구동 주파수를 변경하는 것에 의해, 직류 전원으로부터의 전압을 방전등(21)의 구동 전압으로 변환한다.
제어부(32)는 미리 설정된 전력값을 기억하는 전력 목표 기억부(32a)와, 전력 목표 기억부(32a)에서 설정된 전력값을 주변 환경에 따라 보정하여 출력 전력 목표값을 산출하는 안정 전력 제한부(32b)를 갖는다. 여기서 말하는 주변 환경은 점등장치(3)의 주위 온도나 실제의 직류 전원 전압을 나타낸다. 점등장치(3)의 주위 온도는 점등장치(3)의 주위에 마련된 온도 검출부(32c)에 의해 검출된다. 실제의 직류 전원 전압은 직류 전원의 스위치 SW1의 하류에 접속된 전원 전압 검출부(32d)에 의해 검출된다. 이들 온도 검출부(32c) 및 전원 전압 검출부(32d)에서 얻어지는 정보는 안정 전력 제한부(32b)에 송신된다. 안정 전력 제한부(32b)는 이들 정보를 통합해서 출력 전력 목표값을 산출한다.
또한, 제어부(32)는 안정 전력 제한부(32b)에서 산출된 출력 전력 목표값을 실제로 검출된 출력 전압 검출값으로 나누는 것에 의해 출력 전류 목표값을 결정하는 전류 목표 연산부(32e)와, 이 출력 전류 목표값과 실제의 출력 전류 검출값을 비교하는 오차 앰프(32f)를 갖는다. 제어부(32)는 출력 전류 목표값과 출력 전류 검출값의 차가 작아지도록, 출력 제어 신호를 DC-DC 컨버터부(31a)에 송신한다.
상기와 같이 구성된 회로의 동작을 설명한다. 스위치 SW1에 의해 직류 전원이 온으로 되어 스위치 Q1이 온이 되면, 트랜스 T1의 1차측 P1과 스위치 Q1에 전류가 흐른다. 이 때, 트랜스의 2차측 S1에는 다이오드 D1이 있으므로 전류가 흐르지 않고, 에너지가 트랜스 T1에 축적된다.
다음에, 스위치 Q1을 오프로 하면, 트랜스 T1의 2차측 S1평활 콘덴서 C2다이오드 D1의 루트로 전류가 흐르고, 트랜스 T1에 축적되어 있던 에너지가 평활 콘덴서 C2로 이동한다. 방전등(21)은 점등 전에 있어서는 개방 상태에 있으므로, 콘덴서 C2의 전압은 상승하고, 인버터부(31b)의 스위치 Q2, Q5를 온으로 하고 스위치 Q3, Q4를 오프로 고정시킴으로써, 점화기(23)를 구성하는 콘덴서 Cs의 전압이 상승한다.
콘덴서 Cs의 전압이 소정 전압 이상이 되면, 점화기(23)의 스파크 갭 SG1이 브레이크다운하고, 트랜스 T2의 1차측 P2에 순시에 전압이 인가되고, 이 전압에 권수비를 곱한 고전압(수 10kV 정도)이 트랜스 T2의 2차측 S2에 인가된다. 이 고전압에 의해, 방전등(21)이 브레이크다운된다. 이 순간에 DC-DC 컨버터부(31a)로부터 방전등(21)에 전류가 흐르고, 방전등(21)은 아크 방전등으로 이행한다.
방전등(21)의 점등 후에는 인버터부(31b)를 소정 시간 간격으로 교번시키면서, 상술한 바와 같이 오차 앰프(32f)에 의해 출력 전류 목표값과 출력 전류 검출값을 비교하고, 그 오차량에 따른 출력 제어 신호에 의해 DC-DC 컨버터부(31a)의 출력을 조정한다. 이에 따라, 방전등(21)이 안정하게 점등된다.
최근, 차량(자동차)내의 거주 공간의 극력 확보나 연비 개선을 위한 경량화에 의해, 엔진 룸은 소 스페이스화의 경향에 있다. 그 때문에, 차량용 전조등의 점등장치는 발열량이 큰 엔진의 근방에 배치되게 되고, 그 결과, 고온에 노출되는 일이 많아진다. 따라서, 점등장치에는 고온 환경하에 있어서도 방전등을 안정하게 점등할 수 있는 것이 요구된다. 상기 회로에 의하면, 온도 검출부(32c)에 의해서 점등장치(3) 주변의 온도를 검출하고, 그 검출 온도에 따라 방전등(21)에 공급되는 전류가 조정되므로, 고온 환경하에 있어서도 방전등(21)을 안정하게 점등할 수 있다.
다음에, 상기 회로에서 이용한 트랜스 T1, T2의 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 트랜스 T1, T2를 일괄해서 트랜스(4)로 하고, xyz-직교좌표계를 이용하여 방향을 정의한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 트랜스(4)는 I코어(5)와, I코어(5)에 대향해서 배치된 E코어(6)와, I코어(5) 및 E코어(6)에 의해 협지되는 프린트 배선 기판(7)과, 배선 기판(7)을 협지한 상태에서 I코어(5) 및 E코어(6)를 서로 압접 고정시키는 고정 스프링(8)을 갖는다. 도 3에 있어서는 지면의 우측을 x방향, 지면의 좌하측을 y방향, 그리고 지면의 상측을 z방향으로 하며, 이들 x방향, y방향, 및 z방향은 서로 직교하고 있다. 또, I코어(5)의 상세한 구조를 도 4a 내지 도 4e에 나타내고, E코어(6)의 상세한 구조를 도 4f 내지 도 4j에 나타낸다.
I코어(5)는 xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상으로 되고, y방향에 대치하는 각 측면의 중앙에 z방향으로 관통하여 마련된 한 쌍의 고정 홈(51)을 갖는다. 한 쌍의 고정 홈(51)에는 후술하는 바와 같이, 고정 스프링(8)의 암부(82)가 끼워 넣어진다. 여기서, I코어(5)의 x방향의 길이를 x1, I코어(5)의 한 쌍의 고정 홈(51)간의 y방향 거리를 y1로 한다. I코어(5)는 예를 들면, 산화철에 산화망간이나 산화아연이나 산화니켈 등을 혼합해서 10001400도에서 소결함으로써 얻어지는 페라이트에 의해 구성되며, 구체적으로는 TDK사제의 PC44재 등에 의해 구성된다. I코어(5)의 구성 재료는 트랜스(4)의 구동 주파수가 10500로 되도록 적절히 선택된다.
E코어(6)는 xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 베이스부(61)와, 베이스부(61)의 중앙에 z방향으로 세워 설치된 중족부(62)와, 베이스부(61)의 y방향에 있어서의 양단부로부터 z방향으로 세워 설치된 한 쌍의 외족부(63)를 갖는다. 한 쌍의 외족부(63)의 상면에, I코어(5)가 탑재된다. 또한, E코어(6)는 베이스부(61)의 I코어(5)와 대향한 면과는 반대측의 면에 있어서 y방향에 있어서의 양단부의 x방향 중앙에 마련된 한 쌍의 고정 오목부(64)를 갖는다. 한 쌍의 고정 오목부(64)에는 후술하는 바와 같이, 고정 스프링(8)의 걸어 맞춤부(83)가 걸어 맞춰진다. E코어(6)의 x방향의 길이 x2는 I코어(5)의 x방향의 길이 x1보다도 짧게 구성되어 있다. 또한, E코어(6)의 y방향의 길이 y2는 I코어(5)의 한 쌍의 고정 홈(51)간의 y방향거리 y1보다도 짧게 구성되어 있다. E코어(6)는 I코어(5)와 마찬가지의 재료에 의해 구성된다.
배선 기판(7)은 E코어(6) 중족부(62)가 통과하는 중앙구멍(70)과, E코어(6)의 외족부(63)가 통과하는 한 쌍의 측구멍(71)과, 중앙구멍(70)과 측구멍(71)의 사이의 영역에 형성된 권선 패턴(72)을 갖는다. 도시 예에서는 권선 패턴(72)은 직사각형의 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 권선 패턴(72)의 두께나 폭은 필요하게 되는 전류 강도에 따라 적절히 결정된다.
고정 스프링(8)은 x방향에서 보았을 때에 대략 M자형상으로 된 판 스프링에 의해 구성된다. 고정 스프링(8)은 I코어(5)의 E코어(6)와 대향하는 면과는 반대측의 면(상면)에 대해 볼록하게 된 가압부(81)를 갖는다. 가압부(81)는 I코어(5)의 상면에 맞닿아, I코어(5)를 E코어(6)측으로 가압한다. 또한, 고정 스프링(8)은 가압부(81)의 양단으로부터 가압부(81)에 대해 대략 직교하는 동일 방향으로 신장하는 한 쌍의 암부(82)와, 각각의 암부(82)의 단부에 암부(82)에 대해 대략 직교해서 서로 대향하는 방향으로 절곡된 한 쌍의 걸어 맞춤부(83)를 갖는다. 암부(82)는 I코어(5)의 고정 홈(51)에 끼워 넣어짐으로써, I코어(5)에 대한 고정 스프링(8)의 x방향에 있어서의 위치 어긋남을 규제한다. 걸어 맞춤부(83)는 E코어(6)의 고정 오목부(64)에 걸어 맞춰져서, E코어(6)를 유지한다. 고정 스프링(8)은 예를 들면, 스테인리스강(SUS)에 의해 구성된다.
상기와 같은 구성을 구비한 트랜스(4)를 조립하는 수순에 대해 설명한다. 우선, 배선 기판(7)의 중앙구멍(70) 및 한 쌍의 측구멍(71)에, 각각 E코어(6)의 중족부(62) 및 한 쌍의 외족부(63)를 통과시킨 상태에서 배선 기판(7)을 E코어(6)의 베이스부(61)상에 탑재한 후, E코어(6)의 외족부(63)상에 I코어(5)를 탑재한다. 다음에, 고정 스프링(8)의 암부(82)의 가압부(81)에 가까운 부분에 힘을 가하여, 각각의 걸어 맞춤부(83)가 서로 멀어지도록 고정 스프링(8)을 변형시킨 상태에서, 고정 스프링(8)을 I코어(5)의 위쪽으로부터 접근시켜, 각 걸어 맞춤부(83)를 배선 기판(7)의 각 측구멍(71)에 통과시킨다. 그리고, 각 걸어 맞춤부(83)가 E코어(6)의 각 고정 오목부(64)의 측쪽에 배치될 때까지 고정 스프링(8)을 아래쪽에 밀어 넣은 상태에서, 고정 스프링(8)의 암부(82)에 가한 힘을 느슨하게 하여, 각 걸어 맞춤부(83)를 각 고정 오목부(64)에 걸어 맞춘다. 이에 따라, 고정 스프링(8)에 의해서 I코어(5)와 E코어(6)가 일체로 유지되는 동시에, 고정 스프링(8)의 가압부(81)에 의해서 I코어(5)가 E코어(6)의 방향으로 가압되고, 그 결과, I코어(5)와 E코어(6)가 서로 압접 고정된다.
배선 기판(7)의 권선 패턴(72)은 도 3에 나타낸 형상에 한정되지 않는다. 권선 패턴(72)은 예를 들면, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 중앙구멍(70)의 주위에 형성된 원 소용돌이 형상으로 되어도 좋고, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 대략 타원형상의 중앙구멍(70)의 주위에 형성된 대략 타원 소용돌이 형상으로 되어도 좋다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 배선 기판(7)은 예를 들면 4층 기판으로 된다. 이 경우, 배선 기판(7)은 평판형상의 코어 기재(73)와, 코어 기재(73)의 상면에 형성된 1차 권선(72a)을 갖는 층(74)과, 층(74)상에 적층되고 프리프레그(prepreg)(75)를 갖는 층(76)과, 층(76)상에 적층되고 2차 권선(72b)을 갖는 층(77)을 갖는다. 또한, 배선 기판(7)은 코어 기재(73)의 하면에 형성된 2차 권선(72b)을 갖는 층(78)과, 층(78)의 아래쪽에 형성되고 프리프레그(75)를 갖는 층(76)과, 이 층(76)의 아래쪽에 형성되고 1차 권선(72a)을 갖는 층(79)을 갖는다. 층(77)의 2차 권선(72b) 및 층(79)의 1차 권선(72a)은 각각 레지스트(77a, 79a)에 의해 코팅되어 있다. 프리프레그(75)는 층(74) 및 층(78)에도 첨가되어 있다. 배선 기판(7)의 코어 기재(73)는 예를 들면, FR-4 등의 유리 에폭시 수지에 의해 구성된다. 또한, 프리프레그(75)는 예를 들면, 망형상 유리 섬유나 망형상 탄소 섬유에 의해 구성된다.
고정 스프링(8)은 도 3에 나타낸 형상에 한정되지 않으며, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, x방향에서 보았을 때에 대략 C자형상으로 된 판 스프링에 의해 구성되어도 좋다. 이 경우, 고정 스프링(8)은 가압부(81)와, 가압부(81)의 일단으로부터 가압부(81)에 대략 직교하는 방향으로 신장하는 하나의 암부(82)와, 암부(82)의 단부에 암부(82)에 대략 직교해서 가압부(81)와 대향하도록 마련된 걸어 맞춤부(83)를 갖는다. 또한, 고정 스프링(8)은 가압부(81)의 타단에 마련되고 걸어 맞춤부(83)가 있는 측과는 반대측으로 휜 유지부(84)를 갖는다. 유지부(84)는 고정 스프링(8)을 I코어(5) 및 E코어(6)에 부착하거나 분리할 때에 손잡이로 된다. 이 고정 스프링(8)은 그 가압부(81)에 의해 I코어(5)의 상면을 가압하고, 또한 걸어 맞춤부(83)에 의해 E코어(6)의 기대(61)의 하면을 지지함으로써, I코어(5) 및 E코어(6)를 서로 압접 고정한다. 고정 스프링(8)의 I코어(5) 및 E코어(6)에의 부착은 유지부(84)를 쥐고 걸어 맞춤부(83)를 E코어(6)의 기대(61)의 하면에 미끄러져 들어가게 한 후, 가압부(81)를 I코어(5)의 상면에 배치하고 나서 유지부(84)를 떼어 두는 것에 의해 이루어진다.
도 8(a) 내지 (d)에 나타내는 바와 같이, I코어(5) 및 E코어(6)는 I코어(5)의 고정 홈(51) 및 E코어(6)의 고정 오목부(64)의 각각을 통과시켜 고정 스프링(8)이 감겨짐으로써 서로 압접 고정된다. 이 상태로부터, 도 9에 나타내는 바와 같이, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향으로 위치 어긋난 경우에는 I코어(5)의 x방향의 길이 x1이 E코어(6)의 x방향의 길이 x2보다도 길게 구성되어 있으므로, I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않는다. 마찬가지로, 도 10a 내지 도 10c에 나타내는 바와 같이, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 y방향으로 위치 어긋난 경우에는 I코어(5)의 한 쌍의 고정 홈(51)간의 길이 y1이 E코어(6)의 y방향의 길이 y2보다도 길게 구성되어 있으므로, I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않는다.
I코어(5)의 x방향의 길이 x1은, E코어(6)의 x방향의 길이 x2, E코어(6)의 고정 오목부(64)의 x방향의 길이 D1, I코어(5)의 고정 홈(51)의 x방향의 길이 b1, 및 고정 스프링(8)의 x방향의 폭 d1에 의해서 규정된다. 구체적으로는 I코어(5)의 길이 x1은 하기의 식 1로 나타나는 바와 같이, E코어(6)의 길이 x2에, 고정 오목부(64)의 길이 D1 및 고정 홈(51)의 길이 b1을 가산하고, 고정 스프링(8)의 폭 d1의 2배를 감산한 길이보다도 길거나 또는 해당 길이와 동등하게 구성되어 있다.
[식 1]
x1≥x2+(D1+b1-2d1)
도 11a 내지 도 11c는 I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향으로 최대한 위치 어긋난 상태를 나타낸다. 도 11d 내지 도 11f는 I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향으로 최대한 위치 어긋난 상태를 나타낸다. 여기서, 도 11a 내지 도 11c에 나타낸 상태로부터, 도 11d 내지 도 11f에 나타낸 상태로 이행하는 경우를 고려한다. 이 때, I코어(5)는, 고정 스프링(8)이 고정 홈(51)의 -x측의 단부에 맞닿을 때까지 (b1-d1)의 거리만큼 x방향으로 이동하고, E코어(6)는 고정 오목부(64)의 x측의 단부가 고정 스프링(8)에 맞닿을 때까지 (D1-d1)의 거리만큼 -x방향으로 이동한다. 즉, 전체적으로 E코어(6)는 I코어(5)에 대해 상대적으로 (b1-d1)+((D1-d1)=D1+b1-2d1의 거리만큼 -x방향으로 이동하게 된다.
따라서, x1=x2+(D1+b1-2d1)로 해 두면, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향 또는 -x방향으로 최대한 위치 어긋났다고 해도, I코어(5)의 x방향에 있어서의 측면과 E코어(6)의 x방향에 있어서의 측면이 서로 면 일치로 된다. 또, x1>x2+(D1+b1-2d1)로 해 두면, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향 또는 -x방향으로 최대한 위치 어긋났다고 해도, I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 트랜스(4)에 의하면, 고정 스프링(8)에 의해 I코어(5)와 E코어(6)가 서로 압접 고정되어 있으므로, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 위치 어긋남이 발생하기 어렵다. 또한, 가령 I코어(5)에 대해 E코어(6)가 다소 위치 어긋났다고 해도, I코어(5)가 E코어(6)보다도 크게 구성되어 있으므로, I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않는다. 그 때문에, I코어(5) 및 E코어(6)간의 위치 어긋남에 기인하는 자속 누설이 발생되지 않게 할 수 있다. 이에 따라, 트랜스 전기 특성의 변화나 회로에 있어서의 전력 손실을 억제할 수 있으므로, 트랜스(4)의 전력 변환 효율 및 신뢰성이 향상되고, 그 결과, 안정하게 차량용 전조등(1)을 발광시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 트랜스에 대해 도 12 및 도 13a 내지 도 13d를 참조해서 설명한다. 도 12의 (a) 내지 (f)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는 I코어(5)의 한 쌍의 고정 홈(51)간의 길이 y1과, E코어(6)의 y방향의 길이 y2는 서로 동등하게 구성되어 있다. 한편 I코어(5)의 x방향의 길이 x1은 E코어(6)의 x방향의 길이 x2보다도 길게 구성되어 있다.
I코어(5)의 x방향의 길이 x1은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, E코어(6)의 x방향의 길이 x2, E코어(6)의 고정 오목부(64)의 x방향의 길이 D1, I코어(5)의 고정 홈(51)의 x방향의 길이 b1, 및 고정 스프링(8)의 x방향의 폭 d1에 의해서 상기 식 1을 만족하도록 규정된다.
도 13a 내지 도 13d에 나타내는 바와 같이, 고정 스프링(8)에 의해 I코어(5) 및 E코어(6)를 서로 압접 고정시킨 경우, y1=y2로 되어 있으므로, I코어(5)의 고정 홈(51)과 E코어(6)의 y방향에 있어서의 측면이 면 일치로 된다. 여기서, 고정 스프링(8)은 그 암부(82)가 I코어(5)의 고정 홈(51) 및 E코어(6)의 y방향에 있어서의 양측면에 밀착하도록 구성되어 있다(도 12의 (d) 참조).
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 트랜스에 의하면 I코어(5)의 고정 홈(51)의 저면과 E코어(6)의 y방향에 있어서의 측면이 면 일치로 되고, 또한 고정 스프링(8)의 암부(82)가 이들 I코어(5)의 고정 홈(51) 및 E코어(6)의 y방향에 있어서의 측면에 밀착하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 암부(82)와 E코어(6)의 사이에 간극이 있는 도 8d에 나타내는 경우에 비해, 더욱 견고하게 I코어(5) 및 E코어(6)를 서로 고정 스프링(8)에 의해서 압접 고정시킬 수 있다. 또한, I코어(5)에 대해 E코어(6)가 x방향 또는 -x방향으로 최대한 위치 어긋난 경우에도 I코어(5)로부터 E코어(6)가 비어져 나오지 않으므로, I코어(5)와 E코어(6) 사이의 위치 어긋남에 기인하는 자속 누설을 확실하게 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 트랜스에 대해 도 14a 내지 도 14d 및 도 15를 참조해서 설명한다. 도 14a 내지 도 14d에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 I코어(5)는 E코어(6)에 대향하는 면과는 반대측의 면(상면)에, 한 쌍의 고정 홈(51)을 연결하도록 y방향으로 신장하는 끼워 넣기 홈(52)을 갖는다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 끼워 넣기 홈(52)에는 고정 스프링(8)의 가압부(81)가 끼워 넣어지고, 이에 따라, 고정 스프링(8)이 I코어(5)에 가고정된다. I코어(5)와 E코어(6)를 서로 접합하기 위해서는 고정 스프링(8)이 가고정된 I코어(5)를 쥐고, I코어(5)와 E코어(6)를 서로 대향시킨 상태에서, 고정 스프링(8)의 걸어 맞춤부(83)가 E코어(6)의 고정 오목부(64)에 걸어 맞춰질 때까지 I코어(5)를 E코어(6)측으로 이동시키면 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 트랜스에 의하면, 고정 스프링(8)을 I코어(5)에 가고정시킬 수 있으므로, I코어(5)와 E코어(6)의 접합이 용이하게 되어, 트랜스 조립의 조작성이 향상된다.
다음에, 상기 실시형태의 참고예에 따른 트랜스를 구성하는 I코어(5)에 대해 도 16a 내지 도 16d를 참조해서 설명한다. 본 참고예의 I코어(5)는 고정 홈(51)을 갖지 않은 점에 있어서 상기 실시형태의 I코어(5)와 다르다. 이러한 I코어(5)를 이용해도, 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 트랜스에 대해 도 17a 내지 도 19를 참조해서 설명한다. 도 17a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 E코어(6)는 그 중족부(62) 둘레 가장자리의 베이스부(61)에, 배선 기판(7)의 권선 패턴(72)과의 단락을 방지하기 위해 마련된 단락 방지 홈(65)을 갖는다. 단락 방지 홈(65)은 베이스부(61)의 중족부(62)가 세워 설치된 면에 새겨 넣어 형성되고, 후술하는 배선 기판(7)의 중간 비어(via)(80)에 대응하는 위치에 마련되어 있다. 또, 단락 방지 홈(65)은 도시 예에서는 2개 마련되어 있지만, 적어도 1개 마련되어 있으면 좋다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 배선 기판(7)이, 상층부터 차례로 2차 배선(72b)을 포함하는 층(77), 1차 배선(72a)를 포함하는 층(74), 2차 배선(72b)을 포함하는 층(78), 그리고 1차 배선(72a)를 포함하는 층(79)의 4층으로 이루어진다고 한다. 이 경우, 각 층의 배선(72a, 72b)은 중간 비어(80)를 거쳐서 서로 전기적으로 접속되어 있다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 이러한 중간 비어(80)를 갖는 배선 기판(7)을 I코어(5) 및 E코어(6)에 의해 협지하면, 중간 비어(80)의 아래쪽에 단락 방지 홈(65)이 배치되고, 모두 도전성인 중간 비어(80)와 E코어(6)가 직접 접하지 않는다. 중간 비어(80)와 단락 방지 홈(65)의 절연 거리는 1 kV당 1 mm정도로 되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 트랜스에 의하면, 배선 기판(7)의 중간 비어(80)와 E코어(6)가 직접 접하지 않으므로, 중간 비어(80)와 E코어(6)의 사이에 전기 절연체로 이루어지는 스페이서 등을 마련하지 않아도, 배선 기판(7)과 E코어(6)를 서로 절연시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 트랜스는 도 2에 나타낸 회로에서의 사용에 한정되지 않으며, 예를 들면 도 20a 및 도 20b에 나타내는 바와 같이, 각종 회로를 구성하는 플라이백형 DC-DC 컨버터부(31a)의 트랜스로서 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 차량, 이 차량에 탑재되는 차량용 전조등, 및 이 차량용 전조등을 구성하는 전력변환용 트랜스는 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 각종 변형이 가능하다. 예를 들면, 트랜스의 권선은 프린트 배선 기판에 패턴 형성된 권선에 한정되지 않고, 보빈에 구리선을 감은 것에 의해 구성되어도 좋다. 또한, 차량용 전조등의 광원은 방전등에 한정되지 않으며, 다른 광원, 예를 들면 LED에 의해 구성되어도 좋다.
1 차량용 전조등 4 전력변환용 트랜스
5 I코어 51 고정 홈
52 끼워 넣기 홈 6 E코어
61 베이스부 62 중족부
63 외족부 64 고정 오목부
65 단락 방지 홈 8 고정 스프링
D1 고정 오목부의 x방향의 길이 d1 고정 스프링의 x방향의 길이
b1 고정 홈의 x방향의 길이 x1 I코어의 x방향의 길이
x2 E코어의 x방향의 길이 y1 I코어의 한 쌍의 고정 홈간의 길이
y2 E코어의 y방향의 길이

Claims (9)

  1. xyz-직교좌표계에 있어서, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 I코어와, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 베이스부 및 상기 베이스부의 중앙에 z방향으로 세워 설치된 중족부 및 상기 베이스부의 y방향에 있어서의 양단부로부터 z방향으로 세워 설치되고 상기 I코어가 탑재되는 한 쌍의 외족부를 갖는 E코어를 구비한 전력변환용 트랜스로서,
    상기 I코어는 y방향으로 대치하는 각 측면의 중앙에 z방향으로 관통하여 마련된 한 쌍의 고정 홈을 갖고,
    상기 E코어는 상기 베이스부의 상기 I코어와 대향한 면과는 반대측의 면의 y방향에 있어서의 양단부의 x방향 중앙에 마련된 한 쌍의 고정 오목부를 갖고,
    상기 I코어 및 E코어는 상기 고정 홈 및 고정 오목부의 각각을 통하여 감겨 걸려진 고정 스프링에 의해 서로 압접 고정되고,
    상기 E코어의 x방향의 길이는 상기 I코어의 x방향의 길이보다도 짧게 구성되고, 해당 E코어의 y방향의 길이는 해당 I코어의 상기 한 쌍의 고정 홈간의 y방향거리보다 짧거나 동등하게 구성되되,
    상기 I코어의 x방향의 길이는 상기 E코어의 x방향의 길이에 해당 E코어의 고정 오목부의 x방향의 길이 및 해당 I코어의 고정 홈의 x방향의 길이를 가산해서 상기 고정 스프링의 x방향의 폭의 2배를 감산한 길이보다도 길거나 동등하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 I코어는 상기 E코어와 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기 한 쌍의 고정 홈을 연결하도록 y방향으로 신장되고 상기 고정 스프링을 끼워 넣기 위한 끼워 넣기 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 E코어는 상기 중족부 둘레 가장자리의 베이스부에, 상기 I코어 및 E코어에 의해 협지되는 프린트 배선 기판에 마련된 권선 패턴과의 단락을 방지하기 위한 단락 방지 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
  7. 청구항 1에 기재된 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등.
  8. 청구항 7에 기재된 차량용 전조등을 갖는 차량.
  9. xyz-직교좌표계에 있어서, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 I코어와, xy평면으로 넓어지는 직사각형 평판형상의 베이스부 및 상기 베이스부의 중앙에 z방향으로 세워 설치된 중족부 및 상기 베이스부의 y방향에 있어서의 양단부로부터 z방향으로 세워 설치되고 상기 I코어가 탑재되는 한 쌍의 외족부를 갖는 E코어를 구비한 전력변환용 트랜스로서,
    상기 I코어는 y방향으로 대치하는 각 측면의 중앙에 z방향으로 관통하여 마련된 한 쌍의 고정 홈, 및 상기 E코어와 대향하는 면과는 반대측의 면에, 고정 스프링을 끼워 넣기 위한 끼워 넣기 홈을 가지며,
    상기 E코어는 상기 베이스부의 상기 I코어와 대향한 면과는 반대측의 면의 y방향에 있어서의 양단부의 x방향 중앙에 마련된 한 쌍의 고정 오목부를 갖고,
    상기 I코어 및 E코어는 상기 고정 홈, 상기 끼워 넣기 홈 및 고정 오목부의 각각을 통하여 감겨 걸려진 고정 스프링에 의해 서로 압접 고정되고,
    상기 E코어의 x방향의 길이는 상기 I코어의 x방향의 길이보다도 짧게 구성되고, 해당 E코어의 y방향의 길이는 해당 I코어의 y방향 길이보다 짧게 구성되되,
    상기 I코어의 x방향의 길이는 상기 E코어의 x방향의 길이에 해당 E코어의 고정 오목부의 x방향의 길이 및 해당 I코어의 고정 홈의 x방향의 길이를 가산해서 상기 고정 스프링의 x방향의 폭의 2배를 감산한 길이보다도 길거나 동등하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력변환용 트랜스.
KR1020130040321A 2012-04-12 2013-04-12 전력변환용 트랜스와 이 전력변환용 트랜스를 갖는 차량용 전조등 및 이 차량용 전조등을 갖는 차량 KR101506386B1 (ko)

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