KR102590918B1 - 토로이달 코어 권선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토로이달 코어 권선장치에 관한 것으로서, 토로이달 코어를 지지한 채 소정의 각도 만큼씩 자전시키는 코어회전부, 코어의 중공을 관통한 와이어를 파지한 후 코어의 하측에서 상측으로 끌어올려 상기 코어의 외주부에 감는 권선암 및 코어의 하측에 배치되며 권선암에 의해 코어의 상측으로 끌어올려진 와이어를 코어의 중공을 관통시켜 코어의 하측으로 끌어내리는 후크를 포함하며, 권선암은 상호 근접 및 이격할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 지지바 및 한 쌍의 지지바 각각에 의해 회전 가능하게 지지되며 한 쌍의 지지바의 근접 동작에 의해 와이어를 파지하도록 형성되는 파지부를 포함하는 토로이달 코어 권선장치를 제공한다.

Description

토로이달 코어 권선장치{TOROIDAL COIL WINDING MACHINE}

본 발명은 토로이달 코어 권선장치에 관한 것이다.

일반적으로 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능을 하는 인덕터(inductor)는 저항ㆍ콘덴서ㆍ전자관ㆍ트랜지스터ㆍ전원 등과 함께 전기회로를 이루는 가장 중요한 부품 가운데 하나이다.

이러한 인덕터는 코일의 권심 구조에 따라 공심 코일, 자심 코일, 성층 철심입 코일로 나뉘고, 특히 자심 코일은 다시 봉 모양의 자심에 코일을 원통 형태로 감은 솔레노이드(solenoid)와 고리 모양의 자심(toroidal core)에 토로이달 코일(toroidal coil)을 원형 원통으로 감은 트로이더(toroid)로 구분된다.

이 중에서 트로이더(toroid)는 안정적인 성능 및 효율의 코일부품을 얻을 수 있어 입력 전원용 필터나 스위칭 전원의 출력 필터로 널리 사용되고 있으며, 토로이달 코어(toroidal core)에 토로이달 코일(toroidal coil)을 권선하여 제작된다. 다만 환형이라는 토로이달 코어의 구조적인 특성 상 권선작업이 매우 까다롭고 곤란하여 불편이 따랐으며, 이러한 불편을 해소하기 위해 다양한 권선장치가 제안된 바 있다.

토로이달 코어에 토로이달 코일을 권선하는 장치 중 일례로, 일본 등록특허 제3399744호에 개시된 장치가 있다. 이러한 토로이달 코어의 권선기는 후크가 코일선재 즉, 와이어를 코어 하측으로 잡아당기면, 지지바에 장착된 롤러를 이용하여 와이어를 상방으로 끌어올린다. 하지만 이러한 롤러를 사용하여 굵은 와이어를 코어에 권선할 경우, 굵은 와이어가 코일에 밀착하지 않아 인덕터로서의 적절한 성능을 구현하는 것이 매우 힘든 문제점이 있다.

일본 등록특허 제3399744호

본 발명은 일 실시예를 통하여, 코일선재를 코어에 밀착시켜 권선할 수 있는 토로이달 코어 권선장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 토로이달 코어를 지지한 채 소정의 각도 만큼씩 자전시키는 코어회전부; 상기 코어의 중공을 관통한 와이어를 파지한 후, 상기 코어의 하측에서 상측으로 끌어올려 상기 코어의 외주부에 감는 권선암; 및 상기 코어의 하측에 배치되며, 상기 권선암에 의해 상기 코어의 상측으로 끌어올려진 와이어를 상기 코어의 중공을 관통시켜 상기 코어의 하측으로 끌어내리는 후크;를 포함하며, 상기 권선암은 상기 상호 근접 및 이격할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 지지바; 및 상기 한 쌍의 지지바 각각에 의해 회전 가능하게 지지되며, 상기 한 쌍의 지지바의 근접 동작에 의해 와이어를 파지하도록 형성되는 파지부;를 포함하는 토로이달 코어 권선장치를 제공한다.

상기 파지부는 상기 한 쌍의 지지바 말단에 각각 구비되는 베어링부; 및 상기 베어링부에 결합하는 파지플레이트;를 포함할 수 있다.

상기 파지부는 상기 베어링부와 상기 파지플레이를 연결시키는 회전축;을 더 포함할 수 있다.

상기 파지부는 상기 권선암이 상기 와이어를 상기 코어의 하측에서 상측으로 끌어올리는 동안 미리설정한 회전각도 만큼 상기 권선암에 대해 회전할 수 있다.

상기 파지부는 상기 회전축의 길이방향과 교차하는 방향으로 상기 회전축을 관통하는 관통핀;을 더 포함하며, 상기 지지바는 상기 베어링부의 주변에 구비되어 상기 관통핀을 간섭하는 스토퍼가 구비될 수 있다.

상기 스토퍼는 상기 지지바에 함입 형성되며, 상기 베어링부의 주변을 따라 소정의 간격으로 정렬되는 복수의 핀수용홈; 및 상기 복수의 핀수용홈에 수용되어 상기 지지바로부터 돌출되는 간섭핀;을 포함할 수 있다.

상기 파지부는 상기 한 쌍의 지지바가 이격되면 상기 파지부를 원위치로 회복시키도록 상기 관통핀을 탄성적으로 지지하는 탄성부재;를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예는 코일선재를 코어에 밀착시켜 권선할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토로이달 코어 권선장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 토로이달 코어 권선장치의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에서 도시된 토로이달 코어 권선장치의 일부를 나타내는 측면도이다.
도 4 내지 도 7은 권선암을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에서 도시된 토로이달 코어 권선장치의 권선과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토로이달 코어 권선장치(1)를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에서 도시된 토로이달 코어 권선장치(1)의 일부를 나타내는 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토로이달 코어 권선장치(1)는 환형의 토로이달 코어(C)를 지지하는 코어회전부(10), 코일선재인 와이어(W: 도 8에서 도시)를 코어(C)에 권선하는 권선암(100) 및 와이어(W)를 하방으로 잡아당기는 후크(31)를 포함한다.

코어회전부(10)는 토로이달 코어(C)를 지지한 채 소정의 각도 만큼씩 일방향으로 자전시키는 기능을 수행하며, 원위치에서 일방향으로 미리 설정한 각도만큼 회전하면 다시 일방향과 반대방향인 타방향으로 회전하여 원위치로 복귀한다.

코어회전부(10)는 코어(C)를 지지하는 한 쌍의 코어클램프(11) 및 한 쌍의 코어클램프(11)를 각각 지지하는 클램프암(13), 클램프암(13)을 코어(C)의 중공을 중심으로 클램프레일(17)을 따라 회전시키는 암회전부(15)를 포함한다. 이러한 코어회전부(10)는 공지기술에 해당되어 상세한 설명을 생략한다.

권선암(100)은 코어(C)의 중공을 관통하여 하방으로 정렬된 와이어(W)를 코어(C)의 하측에서 파지한 후 코어(C)의 상측으로 끌어올려 코어(C)의 외주부에 감는 기능을 수행한다. 권선암(100)에 대한 상세한 설명은 후술한다.

후크(31)는 코어(C)의 하측에 배치되어 상하방향으로 왕복이동을 하며, 권선암(100)에 의해 코어(C)의 상측으로 끌어올려진 와이어(W)를 코어(C)의 중공을 관통시켜 코어(C)의 하측으로 끌어내리는 기능을 수행한다. 후크(31)는 중공의 후크가이드(32)를 관통하며, 와이어(W)를 건 다음 와이어(W)가 후크(31)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 소정의 각도만큼 자전하면서 하방으로 이동한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 토로이달 코어 권선장치(1)는 임시클램프(미도시) 및 와이어클램프(50) 중 하나 이상을 더 포함한다.

임시클램프는 코어회전부(10)가 원위치로 복귀하는 동안 코어(C)를 파지한다. 임시클램프는 코어(C)를 파지하는 동안 코어(C)를 회전시키지 않는다.

후크(31)와 권선암(100)이 코어(C)에 원활하게 권선하도록, 와이어클램프(50)는 일측으로 이동하여 와이어공급부(미도시)로부터 공급된 와이어(W)를 파지하여 정렬시킨다. 와이어(W)가 코어(C)에 권선되기 시작하면, 후크(31)와 권선암(100)의 권선동작이 간섭되지 않도록, 와이어클램프(50)는 다시 타측으로 이동한다.

이하 권선암(100)에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 4 내지 도 7은 권선암(100)을 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 권선암(100)은 코어(C)의 하측에서 코어(C) 중공을 하방으로 관통한 와이어(W)를 파지하고, 대략 수평을 유지한 채 회전하면서 코어(C)의 상측으로 와이어(W)를 당겨 와이어(W)가 코어(C)의 외주부에 권선되도록 하는 기능을 수행한다.

이러한 권선암(100)은 와이어(W)를 파지하도록 형성되는 한 쌍의 파지부(120) 및 파지부(120) 각각을 지지하는 지지바(bar)(110)를 포함한다.

지지바(110)는 한 쌍을 이루며, 상호 근접 및 상호 이격할 수 있도록 형성된다. 지지바(110)의 말단에는 후술하는 베어링부(121)를 수용할 수 있는 중공(111)이 형성된다.

중공(111)의 내주면에는 단차로 형성된 걸림부(112)가 형성되며, 걸림부(112)는 중공에 위치한 베어링부(121)의 일측을 지지하여 베어링부(121)가 중공으로부터 일방향으로 이탈하는 것을 방지한다.

한편, 중공(111)의 내부에 위치하는 베어링부(121)가 중공으로부터 일방향과 반대방향으로 이탈되지 않도록, 베어링부(121)를 덮는 베어링덮개(116)가 구비된다. 베어링덮개(116)는 지지바(110) 말단의 중공 주변에 결합한다. 이에 따라, 지지바(110)는 걸림부(112)와 베어링덮개(116)를 통해 베어링부(121)가 중공으로부터 회전축(123)방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

지지바(110) 중공의 주변에는 후술하는 관통핀(124)을 간섭하는 스토퍼(113)가 구비된다. 스토퍼(113)는 중공의 중심을 기준으로 일정한 각도만큼 회전한 위치에 구비될 수 있다. 이에 따라 스토퍼(113)는 관통핀(124)이 미리 설정된 회전각도를 벗어나지 않도록 회전시킬 수 있다.

구체적으로 스토퍼(113)는 지지바(110)에 함입 형성되며 베어링부(121)의 주변을 따라 소정의 간격으로 정렬되는 복수의 핀수용홈(114) 및 복수의 핀수용홈(114)에 수용되어 지지바(110)로부터 돌출되는 간섭핀(115)을 포함한다. 간섭핀(115)은 복수의 핀수용홈(114) 중 어느 하나에 수용되어 관통핀(124)이 미리 설정된 각도만큼 회전하도록 한다.

한편, 파지부(120)는 와이어(W)와 접촉하여 와이어(W)를 파지하는 부분이며, 한 쌍을 이룬다. 파지부(120)는 한 쌍의 지지바(110) 각각에 의해 회전 가능하게 지지되며, 한 쌍의 지지바(110)의 상호 근접 동작에 의해 와이어(W)를 파지한다.

파지부(120)는 지지바(110)에 대해 상대적으로 회전할 수 있으며, 이에 따라 지지바(110)가 코어(C)의 하측으로부터 코어(C)의 상측으로 회전할 때 한 쌍의 파지부(120) 내측면과 와이어(W) 사이에 슬라이딩이 발생하지 않는다. 이에 따라 와이어(W)의 표면이 손상되는 것이 방지된다.

이러한 파지부(120)는 한 쌍의 지지바(110) 말단에 각각 구비되는 베어링부(121) 및 베어링부(121)에 결합하는 파지플레이트(122)를 포함한다.

베어링부(121)는 지지바(110)의 말단에 형성된 중공 내부에 구비되어 자전하도록 형성된다. 파지플레이트(122)는 와이어(W)를 파지할 수 있도록 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

파지부(120)는 베어링부(121)와 파지플레이트(122)를 연결하는 회전축(123)을 더 포함할 수 있다. 회전축(123)은 베어링덮개(116)를 관통하며 일단이 베어링부(121)에 연결되며, 타단이 파지플레이트(122)에 연결된다. 회전축(123)은 회전축(123)을 둘러싸는 한 쌍의 고정링(FR)에 의해 베어링부(121)에 결합될 수 있다.

파지부(120)는 회전축(123)의 길이방향과 교차하는 방향으로 회전축(123)을 관통하는 관통핀(124)을 더 포함할 수 있다. 관통핀(124)은 회전축(123)의 외주면으로부터 돌출되며 회전축(123) 및 파지플레이트(122)와 함께 회전한다. 스토퍼(113)가 관통핀(124)을 간섭하면, 관통핀(124)은 자전을 멈춤과 동시에 회전축(123) 및 파지플레이트(122)의 회전을 멈추게 한다.

구체적으로 회전축(123)의 길이방향으로 연장되는 간섭핀(115)이 관통핀(124)을 간섭하면, 관통핀(124)은 소정의 각도만큼 회전하다가 멈추게 되며, 회전축(123) 및 파지플레이트(122) 역시 관통핀(124)이 회전한 회전각도 만큼 회전한 후 멈추게 된다.

파지부(120)는 한 쌍의 지지바(110)가 이격되면 파지부(120)를 원위치로 회복시키도록 관통핀(124)을 탄성적으로 지지하는 탄성부재(125)를 더 포함할 수 있다. 탄성부재(125)는 일단이 관통핀(124)에 연결되고, 타단이 지지바(110)의 말단에 연결된다. 탄성부재(125)는 회전한 관통핀(124)이 원위치로 회복하도록 관통핀(124)에 회전력을 부여한다. 이러한 파지부(120)는 한 쌍의 지지바(110) 각각에 구비되어 지지바(110)에 대해 상대적 회전을 하게 된다.

한편, 도 7에서 도시된 바와 같이 파지부(120')는 지지바(110)에 고정될 수도 있다. 지지바(110)에 고정되는 파지부(120')는 파지플레이트(122'), 파지플레이트(122')에 구비되는 삽입축(123') 및 삽입축(123')을 지지바(110)에 고정시키는 고정링(FR)을 포함한다. 이 경우 파지부(120')는 지지바(110)에 대해 상대적 회전을 하지 않는다.

이하, 토로이달 코어 권선장치(1)의 권선과정에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 도 1에서 도시된 토로이달 코어 권선장치(1)의 권선과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 후크(31)가 와이어(W)를 걸어 코어(C)의 하측으로 잡아당기면, 와이어(W)는 코어(C)로부터 후크(31)까지 길게 뻗어 정렬된다.

한 쌍의 권선암(100)은 서로 이격되며, 정렬된 와이어(W)가 한 쌍의 권선암(100) 사이에 위치할 수 있는 위치까지 이동한다.

와이어(W)가 한 쌍의 권선암(100) 사이에 위치하면, 한 쌍의 권선암(100)은 상호 근접하며, 이에 따라 파지부(120)가 와이어(W)를 파지하게 된다.

와이어(W)를 파지한 권선암(100)은 화살표를 따라 회전을 하여 코어(C)의 상측으로 이동하며, 이 동안 지지바(110)는 대략 수평을 유지한다. 이때 파지부(120)는 지지바(110)에 대해 상대적 회전을 하게 되며, 이에 따라 와이어(W)와 파지부(120) 사이에서는 슬라이딩이 발생하지 않으므로 와이어(W)의 손상이 최소화 된다.

권선암(100)이 회전하면, 와이어(W)는 후크(31)로부터 이탈하여 권선암(100)에 의해 코어(C)의 상측으로 끌어올려지기 시작한다.

권선암(100)이 회전하는 동안, 와이어(W)는 회전하며, 수직방향에서 수평방향을 거쳐 다시 수직방향으로 정렬된다. 와이어(W)가 대략 수직방향으로 정렬되면, 파지부(120)는 스토퍼(113)에 의해 간섭되어 더 이상 회전하지 않는다.

이후 권선암(100)은 코어(C)를 가로지르도록 전진하면서 곡선의 궤적을 그리되 코어(C)의 상측영역에 위치한다.

이때 파지부(120)가 와이어(W)를 파지하고 있으므로 와이어(W)가 코어(C)에 밀착되어 감길 수 있다.

또한, 이때 파지부(120)가 권선암(100)에 대해 상대적 회전을 하지 않으므로, 와이어(W) 중 파지부(120)에 의해 파지된 부분 및 그 상측 일부분이 계속해서 수직방향을 유지한 채 정렬된다.

와이어(W) 중 파지부(120)에 의해 파지된 부분의 하측부분은 코어(C)의 가장자리와 파지부(120) 사이에서 경사지게 정렬하게 된다.

이에 따라 와이어(W)는 파지부(120)에 의해 파지된 부분과 파지부(120)에 의해 파지된 부분의 하측부분 사이에서 꺽인다. 와이어(W)의 꺽인 부분(W1)이 코어(C) 중공의 가장자리를 넘어서 외측으로 이동하지 않도록, 권선암(100)의 전진이 조절된다.

이후 후크(31)가 와이어(W)의 경사진 부분을 걸면, 권선암(100)은 상호 이격된다.

이후 와이어(W)가 코어(C) 중공을 관통하여 코어(C)의 하측으로 이동하도록, 후크(31)는 와이어(W)를 끌어내린다.

이때 와이어(W)의 꺽인 부분(W1)이 코어(C) 중공 내측에 위치하므로, 와이어(W)와 코어(C) 중공의 내주면간의 마찰이 최소화 되며, 이에 따라 와이어(W)의 손상 역시 최소화 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1: 토로이달 코어 권선장치
10: 코어회전부
31: 후크
50: 와이어클램프
100: 권선암

Claims (7)

1. 토로이달 코어를 지지한 채 소정의 각도 만큼씩 자전시키는 코어회전부;
   상기 코어의 중공을 관통한 와이어를 파지한 후, 상기 코어의 하측에서 상측으로 끌어올려 상기 코어의 외주부에 상기 와이어를 감는 권선암; 및
   상기 코어의 하측에 배치되며, 상기 권선암에 의해 상기 코어의 상측으로 끌어올려진 와이어를 상기 코어의 중공을 관통시켜 상기 코어의 하측으로 끌어내리는 후크;를 포함하며,
   상기 권선암은
   상호 근접 및 이격할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 지지바; 및
   상기 한 쌍의 지지바 각각에 의해 회전 가능하게 지지되며, 상기 한 쌍의 지지바의 근접 동작에 의해 와이어를 파지하도록 형성되는 파지부;를 포함하고,
   상기 파지부는
   상기 한 쌍의 지지바 말단에 각각 구비되는 베어링부;
   상기 베어링부에 결합하는 파지플레이트;
   상기 베어링부와 상기 파지플레이를 연결시키는 회전축; 및
   상기 회전축의 길이방향과 교차하는 방향으로 상기 회전축을 관통하는 관통핀;을 더 포함하며,
   상기 지지바는
   상기 베어링부의 주변에 구비되어 상기 관통핀을 간섭하는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이달 코어 권선장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 파지부는
   상기 권선암이 상기 와이어를 상기 코어의 하측에서 상측으로 끌어올리는 동안 미리 설정한 회전각도 만큼 상기 권선암에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는 토로이달 코어 권선장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼는
   상기 지지바에 함입 형성되며, 상기 베어링부의 주변을 따라 소정의 간격으로 정렬되는 복수의 핀수용홈; 및
   상기 복수의 핀수용홈에 수용되어 상기 지지바로부터 돌출되는 간섭핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 코어 권선장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 파지부는 상기 한 쌍의 지지바가 이격되면 상기 파지부를 원위치로 회복시키도록 상기 관통핀을 탄성적으로 지지하는 탄성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 코어 권선장치.
   

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