KR101753189B1 - 다단 조립형 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압용량에 대응되는 체적을 갖는 금속띠가 절연체의 외경측에 대응되어 일정턴수로 감겨지도록 미리 성형되는 복수의 N차 코일이 구비되고, 상기 N차 코일은 동일용량 또는 다른 용량을 갖도록 형성되면서 절연재를 개재하여 절연체의 외측에 각각 분리되며, 상기 절연체의 내측에 자장을 형성토록 코어가 구비되고, 각 N차 코일은 전원의 입력 및 출력이 가능한 전원공급유닛에 연결되는 다단 조립형 변압기에 관한 것이다.

Description

다단 조립형 변압기{Transformer with multi-stacking}

본 발명은 변압용량에 대응되는 체적을 갖는 금속띠가 절연체의 외경측에 대응되어 일정턴수로 감겨지도록 미리 성형되는 복수의 N차 코일이 구비되고, 상기 N차 코일은 동일용량 또는 다른 용량을 갖도록 형성되면서 절연재를 개재하여 절연체의 외측에 각각 분리되며, 상기 절연체의 내측에 자장을 형성토록 코어가 구비되고, 각 N차 코일은 전원의 입력 및 출력이 가능한 전원공급유닛에 연결되는 다단 조립형 변압기에 관한 것이다.

전기/전자 제품의 품질이 높아지고 고도화될수록 크기가 작아지고 얇아지는데, 특히 트랜스포머의 경우 높은 주파수에서 동작시킴으로써 부품의 크기가 감소될 수 있고, 높은 효율을 예상할 수 있다.

하지만 일반적인 트랜스포머의 경우 높은 주파수에서 동작함으로써 표피효과로 인해 교류 전류의 값이 커져 효율이 급격히 저하되는 문제점이 발생한다.

리츠 와이어는 일반적으로 트랜스포머를 구성하는 도체 와이어에 있어서, 개별적으로 절연된 미세 와이어 다발을 꼬거나 균일한 패턴의 직조 형태로 제작된 것을 말한다.

그리고, 리츠 와이어는 단위 단면 당 더 높은 임피던스를 가지고 있지만 높은 주파수에서 케이블 임피던스를 줄이거나 케이블의 두께를 크게 줄일 수 있어 널리 사용되고 있으며, 상기 리츠 와이어는 전력 손실을 최소화하고 높은 주파수 동작에서 표피효과(skin-effect)를 감소시키기 위하여 여러 개의 와이어 다발을 이용한다.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 공개특허 제2014-70757호에 변압기의 구성이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 구리 동선에 극세선의 에나멜을 코팅하고, 상기 코팅 와이어를 30~70가닥을 한 다발로 구성하며, ㎝당 1 회전이 되도록 일방향으로 꼬아주거나 회전 직조하고, 직조되는 케이블을 보빈에 감아 변압기를 제조하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 변압기는, 코팅와이어 30~70가닥을 한 다발로 구성하여 보빈에 감는 구성으로 꼬아지는 와이어의 강도에 의해 권취작업에 따른 효율이 저하됨은 물론 고정작업이 힘들게 되며, 권취시 많은 부하와 안전사고의 위험이 발생되는 단점이 있는 것이다.

또한, 내부의 1차 코일과 외부의 2차 코일 구성으로 이루어져 제작이 복잡하게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 변압기의 용량을 자유롭게 조절할 수 있도록 하고, 규격화와 량산을 통하여 원가를 절감토록 하며, 조립이 용이하면서 전원연결이 용이하도록 하고, 코일의 절연성을 높이면서 단자연결이 손쉽게 이루어지도록 하며, 사용중에도 용량의 변경이 가능토록 하고, 숙련도에 상관없이 균일화된 제품의 제작이 가능토록 하는 다단 조립형 변압기를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 변압용량에 대응되는 체적을 갖는 금속띠가 절연체의 외경측에 대응되어 일정턴수로 감겨지도록 미리 성형되는 복수의 N차 코일이 구비되고, 상기 N차 코일은 동일용량 또는 다른 용량을 갖도록 형성되면서 절연재를 개재하여 절연체의 외측에 각각 분리되며, 상기 절연체의 내측에 자장을 형성토록 코어가 구비되고, 각 N차 코일은 전원의 입력 및 출력이 가능한 전원공급유닛에 연결되는 다단 조립형 변압기를 제공한다.

더하여, 상기 전원공급유닛은, 코어에 고정되는 소켓으로 이루어진 다단 조립형 변압기를 제공한다.

계속하여, 상기 전원공급유닛은, 코어에 고정되는 기판으로 이루어지면서 상기 기판은 패턴을 통하여 복수의 N차 코일이 직렬 또는 병렬연결되는 다단 조립형 변압기를 제공한다.

또한, 상기 절연체는 단위절연체로 이루어지면서 그 양측에 상호 대응되는 결합턱과 결합홈이 구비되고, 고정홈에 구비되는 절연유지재가 조립되는 다단 조립형 변압기를 제공한다.

더하여, 상기 절연체는, 일체형 구조로서 고정홈에 구비되는 절연유지재가 조립되는 다단 조립형 변압기를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 변압기의 용량을 자유롭게 조절하고, 규격화와 량산을 통하여 원가를 절감하며, 조립이 용이하면서 전원연결이 용이하고, 코일의 절연성을 높이면서 단자연결이 손쉽게 이루어지며, 사용중에도 용량의 변경이 가능하고, 숙련도에 상관없이 균일화된 제품의 제작이 가능한 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 변압기를 도시한 사시도이다.
도2 내지 도4는 각각 본 발명에 따른 변압기를 도시한 외관도 및 단면사시도와 결합상태도이다.
도5 내지 도7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 외관도 및 단면사시도와 결합상태도이다.
도8 및 도9는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 분해도 및 결합상태도이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 절연유지재의 설치상태도이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 케이스가 구비된 변압기를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 내지 도4는 각각 본 발명에 따른 변압기를 도시한 외관도 및 단면사시도와 결합상태도이고, 도5 내지 도7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 외관도 및 단면사시도와 결합상태도이며, 도8 및 도9는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 분해도 및 결합상태도이고, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 절연유지재의 설치상태도이며, 도11은 본 발명의 실시예에 따른 케이스가 구비된 변압기를 도시한 사시도이다.

본 발명의 변압기(T)는, 변압용량에 대응되는 체적을 갖는 금속띠(111)가 절연체(200)의 외경측에 대응되어 일정한 턴(113)으로 감겨지도록 미리 성형되는 복수의 N차 코일(100)이 구비된다.

이때, 상기 N차코일(100)은, 동일용량을 갖는 복수개가 구비되어도 좋으며, 금속띠의 두께 및 폭을 달리하거나 탄수를 달리한 상이한 용량을 갖는 별도의 N차코일을 구비하여도 좋다.

즉, 상기 N차코일(100)은 절연체(200)의 둘레에 설치될 때 왼쪽에서 오른쪽으로 1차와 2차를 이루어진 각 N차코일이 순차로 설치되거나, 중앙부에 2차가 그 양측에 1차가 설치되거나, 중앙부에 1차가 그 양측에 2차가 설치되거나, 1차2차가 순차로 설치된 후 다시한번 1차와2차가 설치되거나, 1차가 두번 2차가 2번 설치되거나, 1차 2차 3차가 순차로 설치되는 등 다양하게 배치될 수 있다.

그리고, 상기 N차 코일(100)은, 턴(113) 사이에 위치토록 절연유지재(210)가 구비된다.

더하여, 상기와 같이 배치되는 하나 이상의 N차코일(100)의 상측에는 투명 또는 불투명의 필름으로 이루어진 케이스(700)가 더 구비된다.

또한, 상기 N차 코일(100)의 턴 사이에는 별도의 절연유지재가 장착되지 않아도 되며, 서로 다른 각 N차 코일 사이에 절연유지재(210)가 장착되고, 상기 절연유지재는 도10에서와 같이 절연체가 삽입되는 사각 또는 원형의 고리형상으로 이루어져도 좋다.

더하여, 상기 변압기(T)는, 상기 N차코일(100)이 설치되는 절연체(200)가 보빈형상으로 형성되어 그 외경측에 N차코일(100)이 설치되면서 내경측에는 코어(300)가 통과하도록 설치된다.

이때, 상기 코어(300)는, 절연체(200)의 내부를 통과하는 자성체로 이루어져 상기 절연체의 외측에 설치되는 1차측 N차코일에 전원의 공급시 2차측 N차코일에 유도전류가 발생토록 설치된다.

또한, 상기 절연유지재(210)는 고정돌기(211)가 형성되어 상기 절연체(200)에 구비되는 고정홈(205)에 삽입토록 설치된다.

계속하여, 상기 절연체(200)는, 절연체의 전체 길이에 대응되면서 복수개로 분할되는 단위절연체(230)로 이루어진다.

이때, 상기 단위절연체(230)는, 그 양측에 상호 대응되는 결합턱(231)과 결합홈(233)을 통하여 서로 연결되고, 상기 단위절연체 역시 고정홈(205)이 형성되어 고정돌기를 갖는 절연유지재가 조립된다.

그리고, 상기 1차측으로 사용되는 N차코일에 전원을 공급하면서 2차측으로 사용되는 N차코일의 출력이 전달받도록 하는 전원공급유닛(500)이 설치된다.

더하여, 상기 전원공급유닛(500)은, 코어 또는 절연체에 연결토록 설치되는 베이스(미도시)에 N차 코일이 삽입되면서 대응되는 코일을 전기적으로 상호 연결토록 하는 소켓(510)이 일체로 구비되는 구성으로 이루어진다.

이때, 상기 N차코일은 그 단부가 핀 형상으로 가능되는 단자(109)가 일체로 구비되고, 상기 소켓의 하측에서 각 단자가 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결된다.

계속하여, 상기 전원공급유닛(500)은, 코어에 고정되는 기판(508)으로 이루어지면서 상기 기판은 패턴(P)을 통하여 복수의 N차 코일이 직렬 또는 병렬 연결결토록 설치된다.

이때, 상기 기판은 컨트롤러가 더 설치되어 미리 입력된 프로그램에 의해 1차측 또는 2차측 N차코일을 직렬 또는 병렬로 연결토록 설치되는 구성으로 이루어 진다.

더하여, 상기 절연유지재는, 1차측 및 2차측의 경우 복수매가 고정토록 설치된다.

그리고, 상기 절연체와 전원공급유닛을 이루는 베이스는 상기에서 설명된 단위절연체와 동일한 연결방식을 사용하여도 좋다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도11에서와 같이 본 발명의 변압기는, 전원을 연결한 1차측 코일에 전류가 흐르면 1차측 코일과 코어에 자기장이 형성되고, 전원에서 공급되는 전류가 시간에 따라 변한다면 자기장의 크기 또한 같이 변화하여 코어를 통해 자기장이 전달되어 2차측 코일을 통과하는 자기장의 세기도 시간에 따라 변화하여 2차측 코일에서 전자기유도에 의해 유도 기전력이 생성토록 된다.

그리고, 상기 변압기(T)에 적용되는 N차 코일(100)이 변압용량에 대응되는 체적을 갖는 금속띠(111)가 절연체(200)의 외경측에 대응되어 일정한 턴(113)으로 감겨지도록 미리 성형되어 일반적인 에나멜코일의 권선으로 이루어진 코일을 대체함으로써 작업시간을 현저히 단축 시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 N차코일(100)은, 1차 또는 2차 측이 복수개로 이루어지도록 동일용량을 갖는 복수개가 구비되어도 좋다.

또한, 상기 N차코일(100)은, 금속띠의 두께 및 폭을 달리하거나 탄수를 달리한 상이한 용량을 갖도록 구비되어 1차측과 2차측을 구분하여 설치하여도 된다.

그리고, 상기 N차 코일(100)은, 턴(113) 사이에 위치하여 절연유지재(210)가 구비되는 구성으로 절연성을 완벽하게 유지토록 한다.

더하여, 상기 변압기(100)는, 상기 N차코일(100)이 설치되는 절연체(200)가 보빈형상으로 형성되어 그 외경측에 N차코일(100)이 설치되면서 내경측에는 코어(300)가 통과하도록 설치되어 유도전류의 형성이 가능토록 된다.

이때, 상기 코어(300)는, 절연체(200)의 내부를 통과하는 자성체로 이루어져 상기 절연체의 외측에 설치되는 1차측 N차코일에 전원의 공급시 2차측 N차코일에 유도전류가 발생시킨다.

또한, 상기 절연유지재(210)는 고정돌기(211)가 형성되어 상기 절연체(200)에 구비되는 고정홈(205)에 삽입토록 설치되어 규격에 상관없이 턴사이 또는 N차코일 사이의 절연이 완벽하게 유지토록 된다.

이때, 상기 절연유지재(210)는 절연체의 상,하측에서 각각 삽입되어도 좋으나 도10과 같이 고리형상으로 절연체의 외경측에 끼워지는 형상으로 이루어져도 좋다.

계속하여, 상기 절연체(200)는, 절연체의 전체 길이에 대응되면서 복수개로 분할되는 단위절연체(230)로 이루어져 이에 각 N차코일을 장착한 상태에서 서로 조립하면 전체적인 절연체의 형성이 가능토록 된다.

이때, 상기 단위절연체(230)는, 그 양측에 상호 대응되는 결합턱(231)과 결합홈(233)을 통하여 서로 연결되어 그 결합이 신속하게 된다.

그리고, 상기 1차측으로 사용되는 N차코일에 전원을 공급하면서 2차측으로 사용되는 N차코일의 출력이 전달받도록 하는 전원공급유닛(500)이 설치되어 각 N차코일을 전원공급유닛에 연결시 입력전원의 공급은 물론 출력의 전달이 하나의 소켓에 의해 용이하게 된다.

이때, 상기 N차코일은 그 단부가 핀 형상으로 가능되는 단자(109)가 일체로 구비되어 상기 소켓에 단자를 각각 삽입하면 연결작업이 완료된다.

그리고, 상기 절연체와 전원공급유닛을 이루는 베이스는 상기에서 설명된 단위절연체와 동일한 연결방식을 사용하여 상기 절연체를 베이스에 연결할 때 소켓에 각 N차코일이 삽입되어 전기적인 연결작업과 고정작업이 동시에 수행된다.

계속하여, 상기 전원공급유닛(500)은, 코어에 고정되는 기판(508)으로 이루어지면서 상기 기판은 패턴(P)을 통하여 복수의 N차 코일이 직렬 또는 병렬연결결토록 설치되어 각 N차 코일을 직렬 또는 병렬로 연결함으로써 용량의 선택적인 사용이 가능토록 된다.

이때, 상기 기판은 컨트롤러가 더 설치되어 미리 입력된 프로그램에 의해 1차측 또는 2차측 N차코일을 직렬 또는 병렬로 연결되어 간단하게 용량의 변화가 이루어지게 되는 것이다.

100...N차 코일 200...절연체
210...절연유지재 211...고정돌기
205...고정홈 230...단위절연체
300...코어 500...전원공급유닛
510...소켓

Claims (6)

1. 금속띠가 절연체의 외경측에 대응되어 일정턴수로 감겨지도록 미리 성형되는 복수의 N차 코일이 구비되고,
   상기 각 N차 코일은 동일용량 또는 다른 용량을 갖도록 형성되면서 절연체의 외경을 따라 순차로 설치되면서 전기적으로 각각 분리되며,
   상기 절연체의 내측에 자장을 형성토록 코어가 구비되고,
   각 N차 코일은 전원의 입력 및 출력이 가능토록 전원공급유닛에 연결되며, 그 단부가 핀형상을 갖는 단자가 일체로 구비되고, 상부에 케이스가 적층되는 다단 조립형 변압기.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원공급유닛은, 코어 또는 절연체 중 선택되는 어느 하나에 고정되는 베이스에 소켓이 일체로 구비되는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다단 조립형 변압기.
3. 제1항에 있어서, 상기 전원공급유닛은, 코어 또는 절연체중 선택되는 어느 하나에 고정되는 기판으로 이루어지고,
   상기 기판은 패턴을 통하여 복수의 N차 코일이 직렬 또는 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 다단 조립형 변압기.
4. 제1항에 있어서, 상기 절연체는, 단위절연체로 이루어지면서 그 양측에 상호 대응되는 결합턱과 결합홈이 구비되고,
   N차 코일을 절연하는 절연유지재가 절연체에 구비되는 고정홈에 각각 조립되는 것을 특징으로 하는 다단 조립형 변압기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 절연체는, 코어에 대응되는 길이를 갖는 양측분할형으로 제작되며, 복수의 고정홈이 구비되어 절연유지재가 조립되는 것을 특징으로 하는 다단 조립형 변압기.

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