KR102407673B1 - 변압기 및 인덕터용 권선을 형성하는 네스트된 평탄형 권취 코일 - Google Patents

변압기 및 인덕터용 권선을 형성하는 네스트된 평탄형 권취 코일 Download PDF

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Abstract

네스트된 권선들의 제1 권선 세트, 및 제1 권선 세트에 인접하여 위치되는 네스트된 권선들의 제2 권선 세트를 포함하는 전자기 장치가 제공된다. 네스트된 권선들의 제1 권선 세트, 및 제1 권선 세트에 인접하여 위치되는 네스트된 권선들의 제2 권선 세트를 포함하는 전자기 장치를 제조하는 방법이 또한 제공된다.

Description

변압기 및 인덕터용 권선을 형성하는 네스트된 평탄형 권취 코일
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2016년 5월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/148,736호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용들은 이로써 본원에 진술된 바와 같이 참조로 통합된다.
본 발명은 전자 부품들의 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 변압기들 및 인덕터들과 같은 자기 장치들을 위한 권선들을 형성하는 네스트된(nested) 평탄형 권취 코일들에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기는 전자기 유도를 통해 2개 이상의 회로들 사이에 전기 에너지를 전송하는 전기 장치이다. 전자기 유도는 시변 자기장들에 노출되는 도체에 걸쳐 기전력(electromotive force(EMF))을 생성한다. 즉, 변압기의 1차 권선에서의 가변 전류는 변압기 코어에서의 가변 자속 및 변압기의 2차 권선에 충돌하는 가변 자기장을 생성한다. 2차 권선에서의 이러한 가변 자기장은 전자기 유도로 인해 2차 권선에 가변 EMF 또는 전압을 유도한다. 변압기들은 예를 들어, 전원 네트워크 내에서와 같이, 하나의 전압 레벨로부터 다른 전압 레벨로 AC 전압들을 효율적으로 변경시키기 위해, 패러데이의 법칙(Faraday's Law) 및 고 투자율 코어 특성들에 의존한다.
변압기들과 같은 현재 이용 가능한 평탄면 장치들은 권선들을 위해 인쇄 회로 기판들을 이용한다. 이들 인쇄 회로 기판 기반 제품들의 필 팩터(fill factor)는 대략 35%이다. 이들 공지된 제품들은 동일한 패키지 내에서 권선 두께의 최소 변화를 허용하고, 과도한 비용 없이 설계 유연성을 허용하지 않는다.
따라서, 더 큰 도체 필 팩터를 갖고, 와이어들의 가변 두께 및 개수들이 동일한 패키지 내에서 이용되는 것을 허용하고, 근접 효과에 대해 외부에 구축되는 권선들을 갖는 변압기들을 생산하는 한편, 감소된 높이를 갖는 더 높은 전력 변압기를 생산하기 위한 필요성이 존재한다.
게다가, 축소된 크기의 패키지들에서, 코일들의 개수, 타입들 및 포지셔닝과 같은, 코일들의 다양한 배열들을 허용하는 장치들에 대한 필요성이 남아 있다.
네스트된 평탄형 권취 코일들을 포함하는 변압기 또는 인덕터 장치들 및 그들 장치들을 제조하기 위한 방법들이 개시된다.
네스트된 권선들의 제1 권선 세트, 및 제1 권선 세트에 인접하여 위치되는 네스트된 권선들의 제2 권선 세트를 포함하는 전자기 장치가 제공된다. 네스트된 권선들의 제1 권선 세트, 및 제1 권선 세트에 인접하여 위치되는 네스트된 권선들의 제2 세트를 포함하는 전자기 장치를 제조하는 방법이 또한 제공된다.
본 발명은 로우(low) 프로파일 자성들(magnetics)을 위한 권선들을 생성하기 위해 평탄형 또는 에지 권취된 마그넷 와이어의 사용을 허용한다. 권선들의 구조 및 배열은 내부 및 외부 코일 권선들이 상이한 맨드렐들 상에 권취되는 것을 허용하고, 하나 또는 다수의 코일들이 네스트 및 적층 배열로 위치되는 것을 허용한다. 이것은 더 높은 턴 권선들의 생성을 허용한다. 본 발명에 따른 장치들은 권선들의 행(row)들로 적층될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 평탄형 와이어를 포함하는 제1 권선이 제공되며, 제1 권선은 제1 직경을 정의하는 개구를 갖는다. 평탄형 와이어를 포함하는 제2 권선이 제공되며, 제2 권선은 제2 직경을 정의하는 개구를 갖는다. 제2 권선은 제1 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해진다. 제1 권선 및 제2 권선은 최하부 평탄면 및 최상부 평탄면을 갖는 제1 권선 세트를 형성한다. 평탄형 와이어를 포함하는 제3 권선이 제공되며, 제3 권선은 제3 직경을 정의하는 개구를 갖는다. 평탄형 와이어를 포함하는 제4 권선이 제공되며, 제4 권선은 제4 직경을 정의하는 개구를 갖는다. 제4 권선은 제3 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해진다. 제3 권선 및 제4 권선은 최하부 평탄면 및 최상부 평탄면을 갖는 제2 권선 세트를 형성한다. 일 실시예에서, 제1 권선 세트는 제2 권선 세트에 인접해 있도록 하면서 제2 권선 세트 위에 배치되고, 제1 권선 세트의 최하부 평탄면은 제2 권선 세트의 최상부 평탄면에 인접하여 이에 대면한다.
네스트된 평탄형 권취 코일들을 갖는 변압기를 제조하기 위한 방법은 원하는 내경 및 외경을 갖는 맨드렐 상에 변압기에서 사용하기 위한 복수의 권선들을 권취하는 단계, 복수의 권선들 중 외부 권선 내에 복수의 권선들 중 내부 권선을 배치함으로써 복수의 권선들의 네스트된 쌍 - 여기서, 내부 권선의 외경은 외부 권선의 내경에 대해 상보적임 - 을 조립하는 단계, 지지 프레임 상에 권선들의 네스트된 쌍을 조립하는 단계, 및 권선들의 네스트된 쌍 내의 2개의 권선들 각각의 상단 코일 말단 단부 및 하단 코일 말단 단부를 복수의 연결점들 중 하나에 각각 개별적으로 결합시켜 일련의 원하는 전기적 연결들을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 복수의 권선들 중 조립된 네스트된 쌍 주위에 하단 코어 및 상단 코어를 조립하는 단계를 더 포함한다.
방법은 복수의 권선들 중 제2 외부 권선 내에 복수의 권선들 중 제2 내부 권선을 배치하는 것에 의해 복수의 권선들의 제2 네스트된 쌍을 조립함으로써 네스트된 권선들의 제2 세트 - 여기서, 제2 내부 권선의 외경은 제2 외부 권선의 내경에 대해 상보적임 - 를 형성하는 단계, 지지 프레임 상에 권선들의 제2 네스트된 쌍을 조립하는 단계, 및 권선들의 제2 네스트된 쌍 내의 2개의 권선들 각각의 상단 코일 말단 단부 및 하단 코일 말단 단부를 복수의 연결점들 중 하나에 각각 개별적으로 결합시켜 일련의 원하는 전기적 연결들을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 내부 권선의 외경은 내부 권선의 외경과 상이할 수 있다. 내부 권선의 내경 및 제2 내부 권선의 외경은 실질적으로 동일할 수 있다. 외부 권선의 외경 및 제2 외부 권선의 외경은 실질적으로 동일할 수 있다.
내부 권선 및 제2 내부 권선은 동일한 맨드렐 상에 권취될 수 있다. 외부 권선 및 제2 외부 권선은 동일한 맨드렐 상에 권취될 수 있다. 복수의 권선들은 상이한 크기의 맨드렐들 상에 권취될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 평탄형 또는 평면형 코일 권선들은 자기 장치들을 위한 내부 및 외부 권선들을 생성하기 위해 사용된다. 이들 장치들은 다중-턴 권선들의 생성을 허용하기 위해 다양한 형상들로 에지 상에 권취되고/되거나 나선형으로 권취되는 마그넷 와이어를 이용한다.
내부 및 외부 권선들을 형성하는 네스트된 평탄형 권취 코일들을 포함하는 자기 장치가 제공된다. 중앙 컬럼 및 복수의 핀들을 포함하는 지지 프레임이 제공된다. 복수의 네스트된 권선들은 중앙 컬럼을 둘러싼다. 복수의 네스트된 권선들의 말단 단부들은 핀들에 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 권선들은 동일한 또는 상이한 와이어 두께, 와이어 폭 또는 턴 수들을 갖는 와이어들로 형성될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 다양한 권선들은 유사한 또는 상이한 특성을 갖는, 동일한 또는 상이한 와이어 타입들로 형성될 수 있다.
본 발명의 네스트된 평탄형 권취 코일들은 변압기 또는 인덕터와 같은 장치에 사용될 수 있다.
보다 상세한 이해는 첨부 도면들과 함께 예로서 주어지는 다음의 설명으로부터 이루어질 수 있다:
도 1은 상단 코어가 내부를 보기 위해 제거되고, 핀들을 갖는 프레임 상에 위치되는, 본 발명에 따른 변압기의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 상단 코어를 포함하는, 도 1의 변압기의 분해도를 도시한다.
도 3은 도 2의 변압기의 분해도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 변압기를 제조하는 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 5는 90도 뒤틀린(twisted) 말단 단부들을 갖고 지지 프레임의 핀들 둘레에 권취되는 권선들을 도시하는, 본 발명에 따른 변압기의 평면도를 도시한다.
도 6은 3개 세트의 네스트된 권선들을 구비한 변압기의 측면도를 예시한다.
도 7은 도 6의 변압기의 사시도를 예시한다.
도 8은 핀들과의 전기 접속이 이루어짐에 따라 중앙 컬럼과 공동 정렬되는 2개 세트의 네스트된 코일들의 도면을 예시한다.
도 9 내지 도 13은 네스트 구성 과정 동안에 별개의 시점들에서의 2개의 코일들의 도면을 예시한다.
도 14는 다수의 와이어들로 형성되는 본 발명의 네스트된 권선 배열에 사용하기 위한 코일을 예시한다.
도 15는 핀들에 대한 권선 말단들의 연결들을 예시한다.
도 16은 각각의 권선 세트를 분리하기 위한 절연체를 사용하여 네스트된 코일들의 다른 권선 세트 상에 적층되는 네스트된 코일들의 권선 세트의 횡단면을 예시한다.
도 17a 및 도 17b는 권선에서 팬케이크 타입 와이어 코일 배열을 포함하는 변압기를 예시한다.
본원에 제공되는 설명은 당업자가 진술되는 설명된 실시예들을 구성하고 사용할 수 있게 하기 위한 것이다. 그러나, 다양한 수정들, 균등물들, 변형들, 조합들, 및 대안들은 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 임의의 및 모든 그러한 수정들, 변형들, 균등물들, 조합들, 및 대안들은 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된다.
특정 용어는 단지 편의상 아래의 설명에서 사용되고 제한적인 것은 아니다. 단어 "우측", "좌측", "상단", 및 "하단"은 참조되는 도면들에서 방향들을 지정한다. 특허청구범위 및 명세서의 대응하는 부분들에서 사용되는 바와 같은 단어 "하나의" 및 "일"은 특별히 달리 진술되지 않으면 언급된 항목 중 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다. 이러한 용어는 상기 특별히 언급된 단어들, 그 파생어들, 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다. 2개 이상의 항목들, 예컨대 "A, B, 또는 C"의 리스트 전에 이어지는 어구 "적어도 하나"는 A, B 또는 C 중 임의의 개별적인 것뿐만 아니라 그 임의의 조합을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네스트된 평탄형 권취 코일들을 이용하는 변압기(100)의 예시적 도면을 예시한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어들인 코일들 및 권선들은 상호 교환하여 사용된다. 변압기(100)는 제1 하단 코어부(10a), 제2 하단 코어부(10b), 및 하단 코어(10)의 표면으로부터 상방으로 연장되는 하단 코어 돌출부(15)(도 1, 도 3에 미도시)를 포함할 수 있는 하단 코어(10), 및 상단 코어(80)를 포함한다(도 2). 변압기(100)는 중앙 컬럼(column)(20), 및 복수의 연결 핀들(30)을 갖는 지지 프레임(90)을 더 포함할 수 있다(도 2 및 도 3). 지지 프레임 및/또는 그 특징들 중 임의의 것은 옵션일 수 있고, 프레임이 특정 실시예들에서 및/또는 특정 응용들에 대해 제공되지 않을 수 있다는 점이 주목된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서, 네스트된 평탄형 권취 코일들은 제1 내부 권선(40), 제1 외부 권선(50), 제2 내부 권선(60), 및 제2 외부 권선(70)으로 제공된다.
따라서, 권선들의 제1, 상단, 또는 상부 세트는 제1 내부 권선(40) 및 제1 외부 권선(50)을 포함한다. 권선들의 제2, 하단 또는 하부 세트는 제2 내부 권선(60) 및 제2 외부 권선(70)을 포함한다. 따라서, 본 발명은 권선 세트들의 다수의 행(row)들 또는 스택(stack)들에 대해 제공될 수 있다.
제1 하단 코어부(10a) 및 제2 하단 코어부(10b)는 상단 코어부(80)와 함께 변압기(100) 내에 기전력들을 포함하고/하거나 제어하고/하거나 차폐하기 위해 페라이트 또는 분말 재료로 변압기(100)의 내부 부분들을 둘러쌀 수 있다. 하단 코어(10)는 하나의 일체형 피스로 형성될 수 있거나, 함께 접합되는 다수의 피스들로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 하단 코어부(10a) 및 제2 하단 코어부(10b)는 동일한 피스의 재료로 형성될 수 있거나 개별 피스들일 수 있다. 일체형(unitary) 하단 코어(10)의 경우, 하단 코어(10)는 페라이트 재료의 단일 주편(cast piece)으로 이루어질 수 있다.
하단 코어(10)는 직경을 갖고, 바람직하게는 하단 코어(10)의 중심 부분으로부터 상방으로 연장되는 원통형 돌출부로서 형성되는 하단 코어 돌출부(15)를 포함한다. 만곡된 채널 또는 만곡된 반경부(11)는 하단 코어 돌출부(15)와 제1 하단 코어부(10a) 및 제2 하단 코어부(10b) 사이에서, 하단 코어 돌출부(15)의 측면들 상에 형성된다. 만곡된 채널들(11)은 일반적으로 반원형 또는 평탄형 프로파일을 가질 수 있다. 하단 코어 돌출부(15)는 하단 코어(10)와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 하단 코어 돌출부(15)는 하단 코어(10)에 부착되는 변압기(100)의 별개의 요소로 형성될 수 있거나, 하단 코어(10)의 일체형 부분으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 연결 핀들(30) 및 지지 프레임(90)의 개구를 통해 연장되는 중앙 컬럼(20)을 포함하는 지지 프레임(90)이 제공된다. 중앙 컬럼(20)은 지지 프레임(90)의 중간 지점에 위치되며, 개방 단부들이 지지 프레임(90)의 상하에 있다. 중앙 컬럼(20)은 바람직하게는 원주형 또는 관형의 형상을 갖고, 스풀(spool)는 스핀들(spindle)로서 형성될 수 있다. 중앙 컬럼(20)은 전체적으로 또는 부분적으로 중공일 수 있다. 중앙 컬럼(20)은 예를 들어, 사출 성형된 플라스틱과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 중앙 컬럼(20)은 내주면(21)에 걸쳐 측정되는 내경, 및 외주면(22)에 걸쳐 측정되는 외경을 갖는 관형(tubular) 벽으로서 형성될 수 있다. 중앙 컬럼(20)은 지지 프레임(90)의 일부일 수 있거나 이와 연결되거나 달리 이에 접합될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(90) 및 중앙 컬럼(20)은 하단 코어(10) 상에 안착되고/되거나 피팅되도록 구성될 수 있다. 중앙 컬럼(20)은 하단 코어 돌출부(15)의 직경보다 더 큰 직경을 구비한 개구를 갖도록 형성되고, 따라서, 중앙 컬럼(20)은 하단 코어 돌출부(15)를 동축으로 둘러싸도록 구성된다. 지지 프레임(90)은 하단 코어 돌출부(15)와 제1 하단 코어부(10a) 및 제2 하단 코어부(10b) 사이에 형성되는 만곡 채널들(11) 내에 피팅되는 중앙 만곡부들을 포함한다. 따라서, 만곡 채널들(11)은 지지 프레임(90)의 중앙 만곡부들에 상보적인 형상을 갖고, 지지 프레임(90)의 중앙 만곡부들을 수용하도록 구성된다. 코어와 마찬가지로, 만곡 채널들(11)은 일반적으로 반원형 또는 평탄형 프로파일(profile)을 가질 수 있다.
핀들(30)은 지지 프레임(90)의 대향하는 외벽들을 통해 연장되며, 여기서 상부 외벽들은 일반적으로 직사각형이다. 도면들에서, 6개의 핀들(30)이 지지 프레임(90)의 각각의 측면 상에 도시된다.
본 발명의 일 실시예에서, 네스트된 권선들의 다수의 적층된 권선 세트들은 행들 또는 스택들로 조립되고, 행들로 중앙 컬럼(20) 주위에 조립될 수 있다. 도면들에 도시된 바와 같이, 평탄한, 평탄면의 또는 에지-권취된 자성 와이어들(magnetic wires)이 바람직하게는 본 발명에 따른 권선들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로 직사각형의 횡단면을 갖는 와이어들이 도시된다. 그러나, 그것은 특정 응용에 대해 필요한 경우, 정사각형, 직사각형, 장방형 또는 원형과 같은 다양한 횡단면들의 와이어 구성들이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
코일들 각각은 일반적으로 평탄한, 나선형으로 권취된 와이어이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서, 권선들의 제1, 상단 또는 상부 세트, 그룹 또는 열은 제1 내부 권선(40) 및 제1 외부 권선(50)을 포함한다. 제1 내부 권선(40)은 평탄형 코일로서 위치되고, 그것이 장치에 제공되면 중앙 컬럼(20)을 둘러싸도록 위치될 수 있다. 제1 외부 권선(50)은 제1 내부 권선(40)을 동축으로 수용하고 둘러싸는 중앙 개구를 가짐으로써, 제1 내부 권선(40)은 제1 외부 권선(50)의 중앙 개구 내에 네스트된다.
네스트된 권선들의 제2, 하부 또는 하단 세트, 그룹 또는 열은 제2 내부 권선(60) 및 제2 외부 권선(70)을 포함한다. 제2 내부 권선(60)은 평탄형 코일로서 위치되고, 그것이 장치에 제공되면 중앙 컬럼(20)에 인접하고 이를 둘러싸도록 위치될 수 있다. 제2 외부 권선(70)은 제2 내부 권선(60)을 동축으로 수용하고 둘러싸는 중앙 개구를 가짐으로써, 제2 내부 권선(60)은 제2 외부 권선(70)의 중앙 개구 내에 네스트된다.
권선들 각각은 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 그러한 권선의 말단 단부들에서 복수의 연결 핀들(30) 중 하나에 연결된다.
제1 내부 권선(40), 제1 외부 권선(50), 제2 내부 권선(60), 및/또는 제2 외부 권선(70) 중 임의의 하나에 대한 전류를 가변시키는 것은 권선들, 즉, 변압기(100)의 제1 내부 권선(40), 제1 외부 권선(50), 제2 내부 권선(60), 및 제2 외부 권선(70) 중 다른 것에 충돌하는 자기장을 가변시킬 수 있어서, 권선들, 즉, 제1 내부 코일로서 또한 언급되는 제1 내부 권선(40), 제2 내부 코일로서 또한 언급되는 제2 내부 권선(60), 및 전자기 유도로 인해 변압기(100)의 제1 외부 코일로서 또한 언급되는 제2 외부 권선(70) 중 다른 것에 가변 EMF 또는 전압을 유도한다는 것이 이해되어야 한다.
도시된 바와 같이, 제1 내부 권선(40)은 제1 외부 권선(50) 내에 네스트되고 제2 내부 권선(60)은 제2 외부 권선(70) 내에 네스트된다. 따라서, 권선들은 권선들의 스택에서 행들 또는 그룹들로서 권선 세트들을 형성한다. 권선 세트들은 행들로서 적층되거나 위치되어, 복수의 네스트된 권선 세트들을 포함하는 권선 컬럼(column)을 형성한다. 네스트된 권선 세트들은 중앙 컬럼(20) 둘레에 위치될 수 있다. 서로에 대해 적층될 때, 제1 및 제2 권선 세트들의 평탄한, 대면 표면들은 각각의 인접하여 위치된 권선들과 접촉한다. 즉, 하부 권선 세트의 와이어들의 최상부 표면들은 다음 상부 권선 세트의 와이어들의 최하부 표면들과 대면하여 인접할 것이고, 이와 직접 접촉할 수 있다.
제1 내부 권선(40) 및 제2 내부 코일(60)은 바람직하게는 공동 원주형 구성에서 동축상으로 또는 수직 축을 따라 정렬될 수 있고, 제1 외부 권선(50) 및 제2 외부 권선(70)은 바람직하게 정렬될 수 있다. 권선들의 다양한 크기들, 및 특정 장치가 사용되고 있는 응용들의 목적에 기초하여, 다른 배향들이 이용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 네스트화는 각각의 내부 및 외부 권선들 사이에 타이트한, 밀집한 또는 꼭 맞는 피트를 제공한다. 즉, 내부 권선과 외부 권선 사이의 공간은 작고, 바람직하게는 .0005 인치 내지 .100 인치 사이일 수 있다. 외부 권선 내에 네스트되는 내부 권선의 조합이 예시되지만, 임의의 수의 권선들이 네스트 및 적층될 수 있다.
예를 들어, 최 내부(innermost) 권선을 가정하면, 임의의 주어진 추가적인 외부 권선은 다음의 가장 가까운 내부 권선을 직접 둘러쌀 것이며, 각각의 추가적인 외부 권선은 주어진 외부 권선이 있는 더 많은 권선들 중 하나를 수용하거나 둘러싸는 직경으로 크기가 정해지는 중앙 개구를 갖는다. 추가적인 예로서, 3개의 권선들이 권선 세트에 네스트되면, 최 내부 권선이 제공될 것이고, 중간 권선이 최 내부 권선을 둘러쌀 것이고, 최 외부 권선이 최 내부 권선, 및 중간 권선을 둘러쌀 것이다. 중앙 컬럼(20)이 제공되면, 모든 권선들은 또한 중앙 컬럼(20) 둘레로 크기가 정해지는 개구들을 가질 것이다. 따라서, 동심 또는 동축 권선들의 다수의 변형예들이 본 발명에 따라 배열될 수 있다. 추가적으로, 권선들의 다수의 스택들, 레벨들 또는 행들이 사용될 수 있다.
본 발명의 권선들은 설계 요건들 및/또는 동작 특성을 만족시키기 위해 유사하게 형성되거나 가변될 수 있다. 권선들의 구조는 내부 권선들 및 외부 권선들이 상이한 맨드렐들 상에 권취되는 것을 허용하고, 하나 또는 다수의 권선들이 서로의 내부 또는 외부에 네스트되는 것을 허용한다. 네스트된 평탄형 권선들은 로우 프로파일(low profile)을 허용한다. 다른 타입의 권선들이 또한 로우 프로파일을 허용하는 특성을 갖는 권선들에 대해 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 권선들은 다중-턴(multi-turn) 권선들의 생성을 허용하기 위해 에지 상에 권취되고/되거나 다양한 형상들로 나선형으로 권취된 마그넷 와이어(magnet wire)를 포함할 수 있다. 권선들의 네스트화는 아래에 논의된 바와 같이 더 높은 턴(turn) 권선들을 허용하고 코일의 내부 치수가 재료 또는 코팅 무결성을 손상시키는 것 없이 신장 및 압축하는 권선 재료 능력보다 더 타이트할 때 멀티필라(multifilar) 권선들을 허용할 수 있다. 권선들의 더 높은 턴 횟수들(turn counts)이 이러한 네스트된 구성을 사용하여 달성될 수 있고 더 높은 턴 횟수들은 표준 오프-라인 스위치 모드 변압기들에 대해 50 kHz 범위만큼 낮게 동작하는 더 높은 전력 변압기들을 야기한다. 더 두꺼운 마그넷 와이어는 추가적인 외부 연결점들에 대한 필요없이 연속적인 도체로서 권취될 수 있으며 그것에 의해 노동력, 권선 저항을 감소시키고 권선을 이루기 위해 요구되는 물리적인 공간을 감소시킨다. 권선들에서 턴들의 더 타이트한 근접은 변압기(100) 내에서 더 양호한 커플링 인자를 허용한다. 누설을 추가로 감소시키고, 최소 누설 인덕턴스 설계들을 생성하기 위해, 권선은 도 14에 도시된 바와 같이, 멀티필라 와이어(맨드렐 둘레로 턴 되는 다수의 와이어들과 같은, 코일을 형성하기 위해 사용되는 하나보다 많은 와이어(필라)를 구비한 코일)로 구성될 수 있다. 이러한 멀티필라 와이어 구성은 인접한 턴들의 소거로 인해 높은 누설 자속 소거(cancelation)를 향상시킬 수 있다. 평탄형 권취 코일들은 더 타이트한 코일 패킹, 단위 면적당 더 높은 구리 밀도, 및 따라서 더 높은 전류 용량과 더 낮은 저항 손실들을 허용한다.
본 발명의 권선들은 다양한 형태들을 취할 수 있고, 유사한 또는 상이한 타입들의 와이어들로 형성될 수 있다. 따라서, 권선들은 유사한 특성들(예를 들어, 재료들, 형상, 폭, 높이, 횡단면 프로파일 또는 형상, 성능 특성들)을 갖는 특정 타입의 와이어로 형성될 수 있다. 예를 들어, 권선 세트의 내부 권선 및 외부 권선은 유사한 타입의 와이어로 형성될 수 있다. 대안으로, 권선들은 상이한 특성을 갖는 특정 타입의 와이어로 형성될 수 있다. 예를 들어, 권선 세트의 내부 권선 및 외부 권선은 상이한 타입들의 와이어로 형성될 수 있다. 상이한 권선 세트들이 유사한 또는 상이한 와이어 타입들로 형성될 수 있을 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 와이어 타입들의 다양한 조합들이 본 발명의 범위 내에서 이용될 수 있을 것이다.
다양한 턴 횟수들의 권선들은 고주파 근접 효과 손실들을 감소시키기 위해 변압기(100) 권선들 내의 EMF 필드들을 감소시키도록 단일 적층 구조 내에 인터리빙될 수 있다. 더 넓은 종횡비들을 갖는 얇은 구리는 직사각형의 횡단면을 갖는 평탄형 와이어의 버클링(buckling) 및 변형이 권취된 내경(inner diameter; ID) 대 와이어 폭 비를 2.5 이상으로 유지함으로써 감소되거나 제거될 수 있음에 따라, 본 발명의 내부 및 외부 코일 구조를 통해 생성될 수 있다.
또한, 마그넷 와이어의 사용은 추가적인 절연성 재료들이 <1000Vrms의 유전성 내전압을 만족시키기 위해 추가될 필요없이 모든 권선 상에 기능적 절연(functional insulation)을 제공한다.
도시된 바와 같이, 복수의 연결 핀들(30)은 복수의 연결 핀들 중 적어도 2개에 전기적으로 결합될 수 있는 말단 단부들(말단들)을 갖는 권선들의 외부 에지들에 인접하여 지지 프레임(90)의 대향 측면들 상에 위치될 수 있다. 복수의 연결 핀들(30)은 예를 들어, 권선들을 전기적으로 연결하기 위해 소스 또는 부하에 개별적으로 전기 결합될 수 있다. 핀들(30)은 주문자 보드들(customer boards)이 솔더 연결들을 형성하기 위해 표준 드릴들을 사용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 임의의 수의 연결 핀들이 복수의 연결 핀들(30)에 포함될 수 있지만, 6개 핀들의 2개 행들이 각각 도 1 내지 도 3 및 도 5에 도시된다. 이러한 총 12개의 핀들이 임의의 상호연결 없이 6개 권선들에 대한 전기적 커플링을 가능하게 할 수 있다. 복수의 연결 핀들(30)은 임의의 전기 전도성 재료로 형성될 수 있고 구리 또는 구리 도금 강철 핀들을 포함할 수 있고, 예를 들어, 용도의 기하학적 구조와 매칭하기 위해 요구되는 바와 같은 길이, 및 이에 코일들을 부착시키는 용도 및 편리성에 의해 결정되는 직경을 갖는 원형, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 권선들의 말단들 중 하나 이상은 하나 이상의 핀들에 연결하기 위해 대략 90도로 회전(즉, 비틀림)된다.
본 발명의 임의의 조립된 네스트된 권선 또는 코일 스택의 리드 방향은 임계적이지 않고 변수로서 고려되어야 한다. 코일들이 네스트되면, 그 다음, 권선들은 리드-프레임 및/또는 다른 절연성 재료를 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 자기 코어로 조립될 수 있고, 구리 시트 권선들 또는 전통적 스타일의 마그넷 와이어 권선들로, 유사한 방식으로 또는 전술한 권선 배열들의 임의의 조합으로 이루어지는 권선들과 결합될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상단 코어(80)는 하단 코어(10)와 함께 변압기(100)의 내부 부분들을 둘러싸기 위해 제공된다. 상단 코어(80)는 본질적으로 하단 코어(10)의 미러 이미지이고, 중앙 컬럼(20)의 직경 미만의 직경을 갖는 상단 컬럼(89)을 포함함으로써, 상단 컬럼(89)은 중앙 컬럼(20)의 상단의 개구 내에 피팅될 수 있다. 게다가, 만곡 채널들(11)은 지지 프레임(90)의 만곡부들을 수용 및 수신하기 위해, 상단 컬럼(89)의 대향 측면들 상에 제공된다. 조립될 때, 그 다음, 상단 코어(80) 및 하단 코어(10)는 권선들의 부분들 및 지지 프레임(90)의 부분들을 둘러싸거나 "샌드위치"하기 위해 코어 본체를 형성할 것이며, 지지 프레임들의 대향 외벽들 및 핀들(30)은 코어 본체의 내부의 외측에 잔류한다.
제1 내부 권선(40)은 권선들의 내주면(41)에 걸쳐 측정되는 내경(D), 및 외주면(42)에 걸쳐 측정되는 외경(D')을 갖는다. 그들 직경들은 부분적으로, 권선을 형성하는 와이어의 폭(W)에 의존할 것이다. 중앙 컬럼(20)이 제공될 때, 내경은 중앙 컬럼(20)의 외경보다 더 크도록 크기가 정해진다. 내경의 크기가 외경의 크기에 더 가까울수록, 제1 내부 권선(40)의 피팅이 중앙 컬럼(20) 둘레에 더 가까이 있을 것이다.
제1 내부 권선(40)은 도면들에서 상하로 또는 수직으로 측정되는 바와 같은, 수직 두께 또는 높이(45)를 갖는다. 두께(45)는 제1 내부 권선(40)이 형성되는 와이어의 두께 및 제1 내부 권선(40)의 턴들 또는 권선들의 개수의 함수이다. 이들은 권선들을 이용하는 장치의 목적 및 기능에 기초하여 가변 및 선택될 수 있다. 제1 내부 권선(40)을 형성하는 와이어의 하단 코일 또는 말단 단부(46)(말단)는 핀들(30) 중 하나에 대한 연결과 같은, 제1 내부 권선(40)에 제1 전기 연결점을 제공한다. 제1 내부 권선(40)을 형성하는 와이어의 대향 단부에서, 상단 코일 또는 말단 단부(47)(말단)는 핀들(30) 중 하나에 대한 연결과 같은, 제1 내부 권선(40)에 제2 전기 연결점을 제공한다.
제1 외부 권선(50)은 내부 권선(40)을 수용하기 위한 개구를 갖는다. 제1 외부 권선(50)은 내주면(51)에 걸쳐 측정되는 내경(D) 및 외주면(52)에 걸쳐 측정되는 외경(D')을 갖는다. 내경은 제1 내부 권선(40)의 외경보다 더 크도록 크기가 정해진다. 제1 외부 권선(50)은 수직 두께 또는 높이(55)를 갖는다. 두께(55)는 제1 내부 권선(40)이 형성되는 와이어의 두께 및 제1 외부 권선(50)의 턴들 또는 권선들의 수의 함수이다. 내경(D)의 크기가 외경(D')의 크기에 더 가까울수록, 제1 외부 권선(50)의 피팅이 제1 내부 권선(40) 둘레에 더 가까이 있을 것이다.
제1 외부 권선(50)을 형성하는 와이어의 하단 코일 또는 말단 단부(56)(말단)는 핀들(30) 중 하나에 대한 연결과 같은, 제1 외부 권선(50)에 제1 전기 연결점을 제공한다. 제1 외부 권선(50)을 형성하는 와이어의 대향 단부에서, 상단 코일 또는 말단 단부(57)(말단)는 핀들(30) 중 하나에 대한 연결과 같은, 제1 외부 권선(50)에 제2 전기 연결점을 제공한다.
일 실시예에서, 제1 내부 권선(40)의 두께(45)는 일반적으로 제1 외부 권선(50)의 두께(55)와 동일하다. 그러나, 두께들은 상이하거나 다양할 수 있다는 점이 이해된다.
제2 내부 권선(60) 및 제2 외부 권선(70)은 제1 내부 권선(40) 및 제1 외부 권선(50)과 유사하게 배열된다. 따라서, 제2 내부 권선(60)은 내주면(61)에 걸쳐 측정되는 내경(D) 및 외주면(62)에 걸쳐 측정되는 외경(D')을 가지며, 내경은 중앙 컬럼(20)의 외경(22)의 크기보다 더 크도록 크기가 정해진다. 제2 내부 권선(60)은 수직 두께 또는 높이(65)를 갖는다. 제2 내부 권선(60)은 예컨대 핀들(30) 중 하나에 대한, 전기 접속들을 제공하기 위해 하단 코일 말단 단부(66) 및 상단 코일 말단 단부(67)를 갖는다.
제2 외부 권선(70)은 제2 내부 권선(60)를 수용하기 위한 개구를 갖는다. 제2 외부 권선(70)은 내주면(71)에 걸쳐 측정되는 내경(D) 및 외주면(72)에 걸쳐 측정되는 외경(D')을 갖는다. 내경(D)은 외경(D') 미만이다. 제2 외부 권선(70)은 두께(75)를 갖는다. 하단 코일 말단 단부(76) 및 상단 코일 말단 단부(77)는 예컨대 핀들(30) 중 하나에 대한, 전기 접속들을 제공한다.
권선들의 내경들은 실질적으로 동일할 수 있거나 상이한 측정값들을 가질 수 있다. 권선들의 외경들은 실질적으로 동일할 수 있거나 상이한 측정값들을 가질 수 있다.
상단 코어부(80)는 대향하는 전면 및 후면(84)을 포함할 수 있다. 상단 코어부(80)는 대향하는 우측면 및 좌측면(88)을 포함할 수 있다. 상단 코어부(80)는 일단 변압기(100)의 코어 본체가 조립되면 코어 본체의 내부와 복수의 연결 핀들(30) 사이의 액세스를 허용하도록 설계되는 전면 및 후면(84)의 개구들로 형성되는 절단부들(cutout portions)(83)을 포함할 수 있다. 절단부(83)는 높이(X) 및 폭(Y)을 포함한다. 절단부(83)는 전면(84) 상에서 중심에 있도록 도시되지만, 복수의 연결 핀들(30)에 대한 액세스를 허용하는 전면(84)에 따른 임의의 배치가 충분할 수 있다.
하단 코어부(10)는 일단 변압기(100)가 조립되면 코어 본체의 내부와 복수의 연결 핀들(30) 사이의 액세스를 허용하도록 설계되는 절단부들(13)(전면의 13a, 후면의 14 및 13b)을 포함할 수 있다. 절단부들(13)은 높이(X) 및 폭(Y)을 포함한다.
지지 프레임(90)은 재료를 포함할 수 있고 다수의 층들을 포함할 수 있다. 상단 층(91)은 권선들에 가장 가까이 위치된다. 중간 층(92)은 제1 또는 상단 층(91)과 제2, 하부 또는 하단 층(93) 사이에 실질적으로 샌드위치되도록 위치된다. 중간 층(92)의 일부는 제1 및 제2 층들(91, 93)을 넘어 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 중간 층(92)은 일련의 정렬 핀들(94)을 포함할 수 있다. 정렬 핀들(94)은 제1 및 제2 층들(91, 93)을 넘어서 연장되는 중간 층(92)의 부분 주위에 위치될 수 있다.
본 발명의 새로운 양태들 중 하나는 본 발명에 따른 장치의 다양한 전자기적 속성들을 달성하기 위해 다수 행들의 권선 세트들의 제공에 관한 것이다. 적층된 권선 세트들은 다른 공지된 기술들에 비해 장점들을 제공한다. 구성은 권선들이 더 높은 전압들을 지지할 수 있도록 더 높은 턴 권선들(즉, 직렬 연결)을 생성한다. 구성은 더 낮은 프로파일 패키지로 그러한 권선들의 배열을 더 제공한다. 게다가, 권선들은 장치 코어들로 쉽고 용이하게 위치될 수 있음으로써 다수의 일차 및 이차 인터페이스들이 누설 인덕턴스를 낮게 유지하면서, 상당히 상이한 턴들을 갖는 권선들로부터 생성된다. 권선 구성은 또한 다수위 권선들이 단일 유닛 또는 패키지로 배열되는 것을 허용한다. 종래의 배열들에서, 권선들의 배열, 개수 및 크기는 패키지 또는 장치 내에 피팅되도록 동일한 상대 높이의 권선들에 제한되었다. 또한, 코일들의 네스트화는 절연체가 권선들 사이에 배치되는 것을 허용함으로써 더 높은 절연 전압들이 아래 도 16에서 도시되고 논의되는 바와 같은, 동심 권선들과 비교하여 달성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 네스트된 변압기를 만드는 방법을 예시한다. 방법(400)은 단계(410)에서 각각의 권선의 원하는 내경 및 외경을 유지하기 위해 적절한 맨드렐 상에 변압기에서 사용하기 위한 권선들 각각을 권취하는 단계를 포함한다. 다수의 권선들은 상이한 직경 맨드렐들/아버들(arbors) 상에 생성될 수 있다. 각각의 권선의 코일 구성은 특정 응용에 대해 필요에 따라 정사각형, 직사각형, 장방형, 또는 원형일 수 있다. 외부 권선은 근접한 내부 권선의 최대 외경보다 최소 0.0005" 더 큰 개별 맨드릴 상에 권취될 수 있다. 외부 권선의 크기 차이는 내부 권선의 빌드 높이(build height)를 기반으로 한다. 외부 및 내부 권선들은 동일한 와이어 두께, 와이어 폭 또는 턴수들일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 권선의 이들 양태들 각각은 공간적 및 전기적 파라미터들을 달성하기 위해 가변될 수 있다.
단계(420)에서, 권선들은 외부 권선 내에 내부 권선을 배치함으로써 네스트된 배열로 조립될 수 있으며, 여기서 내부 권선의 외경은 외부 권선의 내경에 대해 상보적이다. 네스트된 권선들은 리드-프레임 및/또는 다른 절연성 재료를 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 자기 코어에 조립될 수 있고 유사한 방식으로 이루어지는 권선들, 구리 시트 권선들, 전통적 스타일의 마그넷 와이어 권선들 및/또는 상기 언급된 권선 스타일들의 임의의 조합과 결합될 수 있다. 단계(420)는 추가적인 네스트된 권선들에 대해 반복될 수 있다.
네스트된 권선들의 각각의 조립된 세트는 단계(430)에서 지지 프레임 상에 조립될 수 있다. 단계(440)에서, 권선들의 단부들은 지지 프레임의 핀들에 연결된다. 단계(450)에서, 하단 코어부 및 상단 코어부는 변압기의 내부 부분을 둘러싸기 위해 조립될 수 있다.
도 5는 권선 세트들의 다수의 스택들, 및 핀들(30)에 부착되는 각각의 권선의 말단들을 갖는, 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 각각의 말단은 언급한 핀들(30)과 같은 외부 부착 장치(attachment) 둘레에 권취되기 위해 권선 세트들의 평탄면으로부터 대략 90도 회전되며, 이들은 또한 권선 세트들의 평탄면들의 평탄면으로부터 약 90도에 배향된다. 따라서, 권선 세트들이 수평으로 배치되면, 말단 단부들은 그들이 실질적으로 수직이 되도록 회전되고/되거나 비틀어질 수 있다. 말단 단부들은 약 0도 내지 약 90도의 범위로부터와 같이, 권선들의 방향과 비교하여 임의의 각도로 부착 장치에 대해 회전되거나 비틀어질 수 있다는 점이 이해된다. 특정 응용에 대해 필요한 경우, 말단들은 90도보다 더 크게 회전될 수 있을 것이다. 말단 단부들의 굽은 또는 비틀린 전이부(transition portion)는 권선의 평탄한 부분과, 말단 단부 사이에 위치된다. 따라서, 말단 단부들이 외부 연결들에 대해 위치되고, 배향되고, 부착될 수 있는 방법에서 큰 유연성이 있다.
말단들은 도 5에서와 같이 위로부터 배열을 대면하는 것으로 도시된 바와 같이, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 권취될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이,
제1 외부 권선(50)의 하단 단부 말단(56)은 핀(30a) 둘레에 권취된다. 제1 외부 권선(50)의 상단 단부 말단(57)은 핀(30c) 둘레에 권취된다.
제1 내부 권선(40)의 하단 단부 말단(46)은 핀(30b) 둘레에 권취된다.제1 내부 권선(40)의 상단 단부 말단(47)은 핀(30d) 둘레에 권취된다.
제2 내부 권선(60)의 하단 단부 말단(66)은 핀(30g) 둘레에 권취된다. 제2 내부 권선(60)의 상단 단부 말단(67)은 핀(30f) 둘레에 권취된다.
제2 외부 권선(70)의 하단 단부 말단(76)은 핀(30h) 둘레에 권취된다. 제2 외부 권선(70)의 상단 단부 말단(77)은 핀(30e) 둘레에 권취된다.
다른 권선 배열들이 권선들 및 핀들의 수에 따라 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 3개의 권선 세트들을 구비한 변압기(200)를 예시하며, 각각의 권선 세트는 내부 및 외부 네스트된 권선들을 포함한다. 변압기(200)는 제1 내부 권선(40) 및 제1 외부 권선(50)을 포함하는 제1 세트의 네스트된 권선들, 제2 내부 권선 및 제2 외부 권선(70)을 포함하는 제2 세트의 네스트된 권선들, 제3 내부 권선 및 제3 외부 권선(670)을 포함하는 제3 세트의 네스트된 권선들을 포함하며 각각의 네스트된 권선들의 세트는 아래에 설명되는 바와 같이 안착부(20) 상에 안착되고 복수의 연결 핀들(30)에 전기적으로 결합된다. 도시된 구성에서, 절연 층들이 인접한 권선 세트들 각각 사이에 위치되지 않지만, 절연 층들은 본원에서 설명되는 바와 같이, 포함될 수 있다. 말단 단부들은 핀들에 대한 말단들의 확실한 부착을 제공하기 위해 솔더링된다.
제1 내부 권선(40)은 하단 코일 말단 단부(46) 및 상단 코일 말단 단부(47)를 포함한다. 하단 코일 말단 단부(46)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30i)에 전기적으로 결합된다. 상단 코일 말단 단부(47)는 수평으로부터 대략 90도로 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30h)에 전기적으로 결합된다.
제1 외부 권선(50)은 하단 코일 말단 단부(56) 및 상단 코일 말단 단부(57)를 포함한다. 하단 코일 말단 단부(56)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30j)에 전기적으로 결합된다. 상단 코일 말단 단부(57) 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30g)에 전기적으로 결합된다.
제2 내부 권선은 하단 코일 말단 단부(66)(도 7) 및 상단 코일 말단 단부(67)를 포함한다. 하단 코일 말단 단부(66)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30b)에 전기적으로 결합된다(도 7). 상단 코일 말단 단부(67)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30i)에 전기적으로 결합된다. 이러한 연결은 제2 내부 권선을 제1 내부 권선(40)에 전기적으로 결합시킨다.
제2 외부 권선(70)은 하단 코일 말단 단부(77) 및 상단 코일 말단 단부(76)를 포함한다(도 7). 하단 코일 말단 단부(77)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30j)에 전기적으로 결합된다. 이러한 연결은 제1 외부 권선(50)을 제2 외부 권선(70)에 전기적으로 결합시킨다. 상단 코일 말단 단부(76)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30a)에 전기적으로 결합된다(도 7).
제3 내부 권선은 하단 코일 말단 단부(677) 및 상단 코일 말단 단부(676)를 포함한다(도 7). 하단 코일 말단 단부(677)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들(30f) 중 하나에 전기적으로 결합된다. 상단 코일 말단 단부(676)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30d)에 전기적으로 결합된다.
제3 외부 권선(670)은 하단 코일 말단 단부(667) 및 상단 코일 말단 단부(666)를 포함한다(도 7). 하단 코일 말단 단부(667)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30e)에 전기적으로 결합된다. 상단 코일 말단 단부(666)는 수평으로부터 대략 90도 회전되고 복수의 연결 핀들 중 하나의 핀(30c)에 전기적으로 결합된다(도 7).
지지부(90)는 예를 들어, 사출 성형된 플라스틱과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있고 권선들(40, 50, 70, 670), 및 복수의 연결 핀들(30) 사이 및 그들로부터 전기적 절연을 제공하는 것과 같이, 코일들에 전기적 절연을 제공할 수 있다. 안착부(90)는 임의의 수의 재료 층들을 포함할 수 있다. 도면들에서, 그리고 특히 도 6에 관해서, 안착부(90)는 3개의 층들로서 도시된다. 제1 층(91)은 권선들(40, 50, 70, 670)에 가장 가까이 위치된다. 제2 층(93) 및 중간 층(92)은 제1 및 제2 층들(91, 93) 사이에 실질적으로 샌드위치되도록 위치된다. 중간 층(92)의 일부는 제1 및 제2 층들(91, 93)을 넘어 연장될 수 있다.
도시된 바와 같이, 중간 층(92)은 일련의 정렬 핀들(94)을 포함할 수 있다. 정렬 핀들(94)은 제1 및 제2 층들(91, 93)을 넘어 연장되는 중간 층(92)의 부분 주위에 위치된다. 예를 들어, 정렬 핀들(94)은 복수의 연결 핀들(30)을 포함하고 이와 정렬되는 중간 층(92)의 부분을 따라 트라이어드(triad)로 포함될 수 있다. 하나의 정렬 핀(94)은 복수의 연결 핀들(30)의 진행(run) 단부에서 중간 층(92)의 부분에 포함될 수 있다.
도 8은 코일들(40, 50)을 구비한 제1 권선 세트 및 제1 권선 세트 아래의 제2 권선 세트를 포함하고, 핀들(30)과의 전기 접속들이 이루어짐에 따라 중앙 컬럼(20) 주위에 동축으로 정렬되는 네스트된 코일들의 2개의 적층된 권선 세트들의 도면을 예시한다. 각각의 코일(40, 50)의 제1 단부, 및 제2 세트는 복수의 핀들(30) 중 하나에 연결된다. 코일(40)의 말단 단부(46)는 핀(30b)에 연결된다. 코일(50)의 말단 단부(56)는 핀(30a)에 연결된다. 코일(60)의 말단 단부(66)는 핀(30c)에 연결된다. 코일(70)의 말단 단부(76)는 핀(30d)에 연결된다.
도 8에서, 각각의 코일(40, 50)의 제2 말단 단부, 및 제2 세트는 아직 복수의 핀들(30) 중 하나에 연결되지 않는다. 코일(40)의 말단 단부(47)는 대략 90도로 회전되고 핀(30h)에 연결되도록 준비되고 있다. 코일(50)의 말단 단부(57)는 대략 90도로 회전되고 핀(30g)에 연결되도록 준비되고 있다. 코일(60)의 말단 단부(67)는 대략 90도로 회전되고 핀(30f)에 연결되도록 준비되고 있다. 코일(70)의 말단 단부(77)는 대략 90도로 회전되고 핀(30e)에 연결되도록 준비되고 있다.
도 8에서, 말단 단부들(47, 57)은 네스트 구성으로부터 빠져나오고 각각의 핀(30)에 대한 연결을 준비하기 위해 아직 90도 회전되지 않았다. 말단 단부들(67, 77)은 각각의 핀(30)에 대한 연결을 준비하기 위해 네스트 구성으로부터 90도 회전되었다.
와이어 말단 단부들에서의 90도 굴곡(bend)은 정확한 굴곡 또는 턴을 제공할 필요 없이 핀들(30)과 같은 외부 연결점들에 대한 말단 단부들의 쉽고, 효율적이고 신속한 연결을 제공하며, 예를 들어, 종래의 구성들에서, 그것은 예를 들어, 이전 구성들에서와 같이 엔드 보드 응용에서 슬롯에 대한 직접 연결을 위해 말단 단부들을 정확하게 위치시키는 것이 필요했을 것이다. 또한, 설명된 연결은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 권선들이 동일한 핀(30)에 연결되는 것을 허용한다. 이것은 코일 구조 내의 EMF를 낮추기 위해 권선들의 다중 인터리브들(interleaves)을 용이하게 하는 것을 돕는다. 본 연결은 중간-탭핑(center-tapped) 권선들을 생성하는 빠른 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 와이어들의 말단 단부들은 다수의 상이한 방향들로 연장되도록 구성될 수 있다는 점이 주목될 수 있다. 임의의 2개의 말단 단부들이 동일한 방향으로 연장될 필요는 없다. 따라서, 도 8에서, 말단 단부들(47, 57, 67, 및 77) 모두는 말단 단부들(46, 56, 66, 76)과 상이한 방향들을 향한다. 도 8에 도시된 2개의 말단 단부들은 동일한 방향으로 향하지 않는다.
게다가, 일 실시예에서, 네스트된 내부 및 외부 코일들의 부분들은 교차 없이 권선 세트의 상부 또는 하부 표면들로부터 연장될 수 있다. 이것은 예를 들어 권선 세트의 상부 부분들 및 상부 표면을 도시하는, 도 5 및 도 7에서 볼 수 있다. 대안적으로, 네스트된 내부 및 외부 코일들의 부분들은 도 8에 도시된 바와 같이, 교차할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 네스트 구성 과정 동안 별개의 시점들에서의 2개의 코일들의 도면들을 예시한다. 이들 예시들은 다른 코일 내의 하나의 코일의 네스트을 도시하지만, 이러한 과정은 반복적으로 수행될 수 있다. 도 9에서, 2개의 별개의 코일들(940, 950)이 도시된다. 네스트 구성에서 코일(940)은 내부 코일이 될 수 있고 코일(950)은 외부 코일이 될 수 있다. 코일(940)은 원주(941)에 걸쳐 측정되는 내경 및 원주(942)에 걸쳐 측정되는 외경을 포함한다. 코일(940)은 제1 단부(946) 및 제2 단부(947)를 포함한다. 코일(950)은 원주(951)에 걸쳐 측정되는 내경 및 원주(952)에 걸쳐 측정되는 외경을 포함한다. 코일(950)은 제1 단부(956) 및 제2 단부(957)를 포함한다. 내경(951) 및 외경(942)은 일단 네스트되면 코일들의 적절한 피트를 보장하기 위해 서로 밀착하여 매칭하도록 설계될 수 있다. 밀착 매칭은 조립을 허용하는 마진 간극(marginal clearance)에 의해 정의될 수 있으며 매치가 가까울수록 성능이 더욱 양호하다. 특정 응용들에서, 분리(separation)는 예를 들어 전압 스위칭 응용들과 같은 기계적 커플링을 추가하기 위해 더 클 수 있다.
도 10은 네스트 과정에서의 제1 시점을 도시한다. 코일(940)의 제2 단부(947)는 그것이 코일(950)의 중심에서 개구의 다른 측면으로 돌출할 때까지 코일(950)의 중심 개구를 통과한다. 도시된 바와 같이, 단부(947)가 코일(950)의 중앙을 통해 공급됨에 따라 단부(947)와 단부(957) 또는 단부(946)와 단부(956) 사이에 특별한 관계가 있을 필요는 없다. 특정 방향은 초기 피드 스루(feed through)가 달성된 후에 조정될 수 있다.
도 11은 네스트 과정에서의 제2 시점을 도시한다. 일단 제2 단부(947)가 코일(950)의 중심 개구를 통과하면, 코일(940)은 예를 들어, 45도 만큼 코일(950)의 평탄면에 대해 소정의 각도로 경사될 수 있다. 이것은 외경(942)이 내경(951)에 진입하기 시작하고 네스트되기 시작하는 것을 허용한다. 특별히, 외경(942)의 일부는 경사가 네스트 과정의 후속 단계들에서 제거될 때 적절한 간격(spacing)을 제공하기 위해 내경(951)에 대해 배치될 수 있다. 코일이 두께를 가지면, 내부 코일(940)의 하단 에지는 내경(951)에 진입하기 시작하기 위해 외경(942)을 따라 외부 코일(950)의 하단 에지와 일렬로 배치될 수 있다.
도 12는 코일(940)이 코일(950) 내에 네스트하기 위해 회전됨에 따른 네스트 과정의 시점을 도시한다. 일단 외경(942)이 내경(951)에 진입하면, 코일들은 코일들(940, 950)이 권선 세트에서 동일 선상(평탄) 및 동축이 되는 것을 허용하도록 정렬된다. 코일들 사이의 각도, 예컨대 이전 도면들에서 코일들 사이에 부여되는 45도 경사를 제거하는 것은 코일(940)의 나머지가 코일(950) 내에서 회전되는 동안 내경(951)에 인접하여 배치된 외경(942)을 제자리에 유지시키는 것을 포함할 수 있다.
도 13은 서로 내에 네스트되는 2개의 코일들(940, 950)을 도시한다. 특히, 네스트된 코일들은 외경에 의해 정의되는 전체 외경(952) 및 내경에 의해 정의되는 전체 내경(941)을 갖는다. 내경(951) 및 외경(942)은 코일들(940, 950)이 서로 네스트함에 따라 서로 인접한다. 내경(951) 및 외경(942)의 근접성은 본원에서 논의되고, 최소로, 즉, 네스트화가 발생하는 것을 허용하기에 충분히 큰 정도로만 유지될 수 있다. 본질적으로, 더 큰 또는 외부 코일(950)이 내부 코일(940)의 리드들 중 하나에 걸쳐 공급되고 그 다음 외부 코일(950)이 내부 코일(940)과 동심이 되고 이와 정렬될 때까지 내부 코일(940)에 걸쳐 캔틸레버된다.
코일들(940, 950)은 한편으로는 단부들(947, 957) 및 다른 한편으로는 단부들(946, 956)을 정렬, 또는 오정렬하기 위해 서로에 대해 회전될 수 있다. 말단 단부들(946, 947, 956, 957)은 설계된 바와 같은 (다른 도면들에서 도시된) 핀들(30)과 매칭시 용이하도록 구성될 수 있다. 즉, 코일(940)은 연결을 위해 핀들(30)과의 단부(946, 947, 956, 957) 정렬을 제공하기 위해 코일(950)에 대해 회전될 수 있다.
도 14는 멀티필라(multifilar) 배열로 다수의 와이어들로 형성되는 코일(1400)을 예시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 단일 코일(1400)은 다수의 와이어들을 사용하여 형성된다. 제1 와이어(1440)가 나선형으로 권취되고 제2 와이어(1450)와 인터리빙됨에 따라 2개의 와이어들이 있으므로 바이필라(bifilar) 권선과 같은 멀티필라 권선을 제공한다. 코일(1400)은 본 발명의 임의의 실시예에서 사용될 수 있고, 내부, 외부 또는 중간 권선으로 사용될 수 있다. 게다가, 단일 및 멀티필라 권선들의 임의의 조합이 사용될 수 있다.
도 15는 솔더링으로 핀들에 대한 권선 말단 단부들의 연결을 예시한다. 도 15는 핀들(30)에 대한 연결을 위해 구성되는 3개의 권선 단부들(1547, 1567, 1577)을 도시한다. 말단 단부(1577)는 핀(1530e)에 연결된다. 말단 단부(1567)는 핀(1530d)에 연결된다. 말단 단부(1547)는 핀(1530c)에 연결된다.
말단 단부(1567)는 본원에서 설명되는 바와 같이 핀(1530d)에 대한 연결을 제공하기 위해 90도 회전(1510)을 포함한다.
도 16은 네스트된 세트들(1640, 1650 및 1660, 1670)을 분리하기 위해 절연체(1605)를 사용하여 네스트된 코일들(1660, 1670)의 다른 권선 세트 상에 적층되는 코일들(1640, 1650)의 네스트된 권선 세트의 횡단면도를 예시한다. 도 16에서, 코일(1660)은 코일(1670) 내에 네스트되고 중앙 컬럼(1620) 주위에 동축으로 위치될 수 있다. 절연체(1605)는 시트로서 형성되고 하단 코어부(1610) 원위부에서 네스트된 코일들(1660, 1670)의 권선 세트의 상단 상에 배치될 수 있다. 네스트된 코일들(1640, 1650)의 제2 권선 세트는 절연체(1605)에 대향하여 중앙 컬럼(1620) 상에 공동-정렬될 수 있음으로써 절연체(1605)가 그 사이에 샌드위치된다. 절연체(1605)는 예를 들어, 사출 성형된 플라스틱과 같은 절연성 재료로 형성될 수 있다. 절연체(1605)는 네스트된 세트(1640, 1650)와 네스트된 세트(1660, 1670) 사이에 전기적 절연을 제공할 수 있다. 절연체(1605)는 또한 네스트된 세트(1640, 1650)와 네스트된 세트(1660, 1670) 사이에 열적 절연을 제공할 수 있다. 적층된 권선 세트들이 상이한 양들의 와이어를 사용할 수 있고, 상이한 두께들 또는 높이들을 가질 수 있다는 것이 이해된다.
본 발명의 다중-코일 설계는 권선 구조(예를 들어, 1차/2차/1차/2차 등) 내에 다중 인터리브들을 가질 수 있는 능력을 제공한다. 또한, 이들 설계들은 전원 공급 구조 내에 더 양호한 단부 출력 제어 전압이 있도록 변압기 내의 바이어스 권선이 1차 권선으로부터 더 멀리 떨어져 배치되는 것을 허용한다. 설명된 권선 기술은 중간-탭핑 권선들의 생성을 허용하거나, 필요한 경우, 더 높은 턴 권선들 및 더 낮은 프로파일 패키지들의 생성을 허용한다. 다수의 적층된 코일들은 하나보다 많은 2차 권선이 필요한 경우 패키지 내에 생성되는 것을 허용한다.
구조는 또한 더 얇은 와이어가 구조 내에서 더 낮은 근접 효과 손실들을 생성하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있도록 다수의 병렬 2차 권선들의 생성을 허용할 수 있다. 최종적으로, 본 구조는 더 타이트한 굴곡 반경이 에지 권취된 와이어 상에 사용되는 것을 허용하는 더 좁은 구리로 병렬 권선들(동일한 권선 상의 내부 및 외부 코일들)을 생성한다. 장점은 전형적으로 에지 권취된 와이어가 권선 와이어 상의 에나멜 코팅에 대한 손상 또는 상당한 변형(얇아진 외부 에지 및 코일의 내부 에지 상의 압축)을 방지하기 위해 폭에 대해 2.5x ID(내경)보다 더 타이트하지 않게 권취될 필요가 있다는 점이다. 본 권선들은 코어 구조 내의 수평 영역을 더 양호하게 채우기 위해 권취될 수 있다. 추가적으로, 더 좁은 구리의 사용은 제품 내의 더 적은 공간이 와이어의 90도 비틀림 및 핀에 대한 연결을 생성하기 위해 요구되는 것으로 설명되는 바와 같이 더 타이트한 핀 피치에 대한 연결을 허용할 수 있다.
하이 턴(high turn) 권선들은 또한 에지 권취된 직사각형 구리 마그넷 와이어의 임의의 다른 조합의 폭과 일치하기 위해 "팬케이크" 권취된 와이어 코일 배열(수직 층 구조가 최소화되고 수평 층 구조가 최대화되도록 권취된 얇은 마그넷 와이어)을 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 와이어는 예를 들어, 원형 횡단면 또는 횡단면에서 다른 상이한 기하학적 구조들을 가질 수 있다. 권선 기술들의 이러한 조합은 전통적인 평탄면 스타일 권선들로 쉽게 생성될 수 없는 고전압, 저전류 권선들의 생성을 허용한다.
예로서, 권선 내에 팬케이크 와이어 코일 배열(3010)을 포함하는 장치가 도 17a 및 도 17b에 예시된다. 묘사된 예에서 도시된 바와 같이, 하나의 권선은 팬케이크 와이어 코일 배열(3010)을 포함할 수 있고 다른 권선은 그렇지 않을 수 있다. 2개의 코일들은 상이한 횡단면 프로파일들, 또는 대안적으로 동일한 또는 실질적으로 유사한 횡단면들을 갖는 와이어들로 형성될 수 있다.
본원에서 설명되는 변압기들은 10~1200 W 범위에서 동작하는 로우 프로파일 스위치 모드 변압기들로서 이용될 수 있고 전통적인 평탄면 스타일 변압기에 대한 직접적인 대체일 수 있다. 이러한 변압기는 모든 시장 응용들에서 사용될 수 있다.
설명된 네스트된 권선들은 다른 에지 권취된 코일들의 형태로 추가적인 권선들과 함께 이용되거나 상기 언급된 바와 같이 마그넷 와이어로 완전히 권취될 수 있고 감소된 높이를 달성하기 위해 회로 보드들을 요구하지 않는 로우 프로파일 평탄면 스타일 변압기를 야기할 수 있다.
본 변압기는 변압기 윈도우 내에 더 큰 도체 필 팩터(conductor fill factor)를 허용한다 - 절연성 재료의 제거 및 간격을 추적하는 트레이스(trace)에 대한 불필요는 자기 코어 윈도우 중 더 많은 것이 도체로 채워지는 것을 허용한다. 이것은 대략 60% 윈도우 활용으로 이러한 스타일 설계를 사용하여 구리 필 팩터를 증가시키는 반면 전통적인 평탄면 보드 접근법은 35% 윈도우 활용에 더 가까울 것이다.
가변적 두께 구리들은 권선 재료의 베이스 금속(base metal) 가격을 넘어서는 비용 차이가 거의 또는 전혀 없이 동일한 패키지 내에 놓일 수 있다.
에지 권취된 권선들의 층들은 근접 효과의 관점에서 외측으로 구축될 수 있다. 와이어의 다수의 턴들이 권취될 수 있고 고주파 저항에 대한 결과적인 영향은 단일 층 권선의 영향이라는 것을 의미한다. 외부 권선이 추가될 때, 그러한 권선은 근접 효과 및 변압기(100) 내의 유효 AC 저항의 관점에서 제2 층과 같이 행동한다.
본원에 설명되는 변압기의 와이어 권취 특성은 변압기의 턴들 및 계층화가 최소 비용으로 변경되고 최적화될 수 있게 하여 전통적인 평탄면/로우 프로파일 변압기들에서 사용되는 새로운 회로 보드 권선들(평탄면 보드들)을 생성할 필요를 제거한다. 본원에서 설명되는 변압기는 코일 스택이 문제의 권선 위 및/또는 아래의 턴들의 완전한 커버링을 허용함에 따라 이러한 권선 기술을 사용하여 누설 인덕턴스의 소거(cancellation)를 제공한다.
본 기술의 특정 실시예의 이전 설명들은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제공되었다. 그들은 포괄적이거나 본 발명을 개시된 정확할 형태들에 제한하도록 의도되지 않고, 명백히 많은 수정들 및 변형들은 상기 교시의 관점에서 가능하다. 실시예들은 본 기술의 원리들 및 그것의 실제 응용을 가장 잘 설명하고, 그것에 의해 당업자가 본 기술 및 고려된 특정 용도에 적합한 바와 같은 다양한 수정들을 다양한 실시예들을 가장 잘 이용할 수 있게 하기 위해 선택되고 설명되었다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부되는 청구항들 및 그들의 등가물들에 의해 정의되도록 의도된다.

Claims (44)

  1. 전자기 장치에 있어서,
    와이어를 포함하는 제1 권선 - 상기 제1 권선은 제1 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    와이어를 포함하는 제2 권선 - 상기 제2 권선은 제2 직경을 정의하는 개구를 갖고, 상기 제2 권선은 상기 제1 권선의 개구 내에 네스트(nested)되도록 크기가 정해지고, 상기 제1 권선 및 상기 제2 권선은 최하부면 및 최상부면을 갖는 제1 권선 세트를 형성함 -;
    와이어를 포함하는 제3 권선 - 상기 제3 권선은 제3 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    와이어를 포함하는 제4 권선 - 상기 제4 권선은 제4 직경을 정의하는 개구를 갖고, 상기 제4 권선은 상기 제3 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해지고, 상기 제3 권선 및 상기 제4 권선은 최하부면 및 최상부면을 갖는 제2 권선 세트를 형성함 -
    을 포함하며,
    상기 제1 권선 세트는 상기 제2 권선 세트에 인접해 있으면서 상기 제2 권선 세트 위에 위치해 있고,
    상기 제1 권선 세트의 최하부면은 상기 제2 권선 세트의 최상부면에 인접해 있고,
    상기 제1 권선 세트 및 상기 제2 권선 세트는 제1 축 둘레에 권취되고,
    적어도 하나의 연결 핀은 상기 제1 축에 평행하게 배열되고,
    상기 권선들 중 적어도 하나는, 상기 제1 축에 수직이도록 배열된 주평탄면, 제1 말단 단부 및 대향하는 제2 말단 단부를 포함하는 평탄형 와이어를 포함하고,
    상기 제1 말단 단부는, 상기 제1 말단 단부의 주평탄면이 상기 제1 축에 평행이도록 배열되고, 상기 연결 핀 둘레에 권취되도록 회전되는 것인 전자기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 권선 세트는 상기 제2 권선 세트의 두께와는 상이한 두께를 갖는 것인 전자기 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 권선들 중 적어도 하나는 팬케이크 와이어 코일 배열을 포함하고,
    나머지 다른 권선들 중 적어도 하나는 팬케이크 와이어 코일 배열이 아닌 배열을 포함하는 것인 전자기 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 권선들 중 적어도 하나는 멀티필라(multifilar) 와이어를 포함한 것인 전자기 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 직경과 상기 제3 직경은 동일한 것인 전자기 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 직경과 상기 제4 직경은 동일한 것인 전자기 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 권선 세트와 상기 제2 권선 세트는 동축으로 정렬된 것인 전자기 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 권선들 중 적어도 두 개는 유사한 타입들의 와이어로부터 형성된 것인 전자기 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 권선은 나머지 다른 권선들 중의 적어도 하나의 권선과는 상이한 타입의 와이어로부터 형성된 것인 전자기 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    와이어를 포함하는 제5 권선 - 상기 제5 권선은 제5 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    와이어를 포함하는 제6 권선 - 상기 제6 권선은 제6 직경을 정의하는 개구를 갖고, 상기 제6 권선은 상기 제5 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해지고, 상기 제5 권선 및 상기 제6 권선은 최하부면 및 최상부면을 갖는 제3 권선 세트를 형성함 -
    을 더 포함하며,
    상기 제3 권선 세트는 상기 제1 권선 세트에 인접해 있으면서 상기 제1 권선 세트 위에 위치해 있고,
    상기 제3 권선 세트의 최하부면은 상기 제1 권선 세트의 최상부면에 인접해 있는 것인 전자기 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    외부 권선
    을 더 포함하며,
    상기 외부 권선은 외부 권선 직경을 정의하는 개구를 갖고,
    상기 외부 권선의 개구는 네스트된 배열로 상기 제1 권선 또는 상기 제3 권선 중 하나를 둘러싸서 이를 수용하도록 구성된 것인 전자기 장치.
  12. 네스트된 권취 코일들을 갖는 변압기를 제조하는 방법에 있어서,
    와이어를 포함하는 제1 권선을 형성하는 단계 - 상기 제1 권선은 제1 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    상기 제1 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해진 와이어를 포함하는 제2 권선을 형성하는 단계 - 상기 제2 권선은 제2 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    두께, 최하부면, 및 최상부면을 갖는 제1 권선 세트를 형성하기 위해 상기 제1 권선의 개구 내에 상기 제2 권선을 위치시키는 단계;
    와이어를 포함하는 제3 권선을 형성하는 단계 - 상기 제3 권선은 제3 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    상기 제3 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해진 와이어를 포함하는 제4 권선을 형성하는 단계 - 상기 제4 권선은 제4 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    두께, 최하부면, 및 최상부면을 갖는 제2 권선 세트를 형성하기 위해 상기 제3 권선의 개구 내에 상기 제4 권선을 위치시키는 단계;
    상기 제1 권선 세트를 상기 제2 권선 세트에 인접해 있도록 하면서 상기 제2 권선 세트 위에 위치시키고, 상기 제1 권선 세트의 최하부면을 상기 제2 권선 세트의 최상부면에 인접해 있도록 위치시키는 단계; 및
    제1 축과 평행하게 배열된 적어도 하나의 연결 핀을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 권선 세트 및 상기 제2 권선 세트는 상기 제1 축 둘레에 권취되고,
    상기 권선들 중 적어도 하나는, 상기 제1 축에 수직이도록 배열된 주평탄면, 제1 말단 단부 및 대향하는 제2 말단 단부를 포함하는 평탄형 와이어를 포함하고,
    상기 제1 말단 단부는, 상기 제1 말단 단부의 주평탄면이 상기 제1 축에 평행이도록 배열되고, 상기 연결 핀 주위 둘레에 권취되도록 회전되는 것인 변압기 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 권선의 개구 내에 상기 제2 권선을 위치시키는 단계는,
    상기 제1 권선 또는 상기 제2 권선 중 다른 하나에 대해 소정 각도로 상기 제1 권선 또는 상기 제2 권선 중 하나를 경사시키는 단계
    를 포함한 것인 변압기 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 권선의 개구 내에 상기 제4 권선을 위치시키는 단계는,
    상기 제3 권선 또는 상기 제4 권선 중 다른 하나에 대해 소정 각도로 상기 제3 권선 또는 상기 제4 권선 중 하나를 경사시키는 단계
    를 포함한 것인 변압기 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 권선들은 상이한 크기들의 멘드렐들 상에 권취된 것인 변압기 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 권선들 중 적어도 하나는 팬케이크 와이어 코일 배열을 포함하고, 나머지 다른 권선들 중 적어도 하나는 팬케이크 와이어 코일 배열이 아닌 배열을 포함하는 것인 변압기 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 권선 세트와 상기 제2 권선 세트는 동축으로 정렬된 것인 변압기 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    와이어를 포함하는 제5 권선을 형성하는 단계 - 상기 제5 권선은 제5 직경을 정의하는 개구를 가짐 -;
    와이어를 포함하는 제6 권선을 형성하는 단계 - 상기 제6 권선은 제6 직경을 정의하는 개구를 갖고, 상기 제6 권선은 상기 제5 권선의 개구 내에 네스트되도록 크기가 정해지고, 상기 제5 권선 및 상기 제6 권선은 최하부면 및 최상부면을 갖는 제3 권선 세트를 형성함 -; 및
    상기 제3 권선 세트를 상기 제1 권선 세트에 인접해 있도록 하면서 상기 제1 권선 세트 위에 위치시키고, 상기 제3 권선 세트의 최하부면을 상기 제1 권선 세트의 최상부면에 인접해 있도록 위치시키는 단계
    를 더 포함하는 변압기 제조 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제1 권선 세트의 두께는 상기 제2 권선 세트의 두께와는 상이한 것인 변압기 제조 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    와이어를 포함한 외부 권선을 형성하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 외부 권선은 외부 권선 직경을 정의하는 개구를 갖고,
    상기 외부 권선의 개구는 네스트된 배열로 상기 제1 권선 또는 상기 제3 권선 중 하나를 둘러싸서 이를 수용하도록 구성된 것인 변압기 제조 방법.
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