KR102612170B1 - 변압기 모듈 - Google Patents

변압기 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102612170B1
KR102612170B1 KR1020230061309A KR20230061309A KR102612170B1 KR 102612170 B1 KR102612170 B1 KR 102612170B1 KR 1020230061309 A KR1020230061309 A KR 1020230061309A KR 20230061309 A KR20230061309 A KR 20230061309A KR 102612170 B1 KR102612170 B1 KR 102612170B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
transformer
unit
wound
bobbin
Prior art date
Application number
KR1020230061309A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102612170B9 (ko
Inventor
송형석
최승원
주현용
정선영
Original Assignee
용인전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 용인전자주식회사 filed Critical 용인전자주식회사
Application granted granted Critical
Publication of KR102612170B1 publication Critical patent/KR102612170B1/ko
Publication of KR102612170B9 publication Critical patent/KR102612170B9/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/346—Preventing or reducing leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Abstract

본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈은, 제1 전력 변환을 수행하는 제1 변압부, 상기 제1 변압부와 이격 형성되며, 제2 전력 변환을 수행하는 제2 변압부, 및 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부를 포함하며 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부가 통전되도록 기판에 연결시키는 패키징부를 포함하며, 상기 패키징부는, 상기 제1 변압부를 수용하기 위해 일측에 형성되는 제1 보빈부, 및 상기 제2 변압부를 수용하기 위해 상기 제1 보빈부와 이격된 타측에 형성되는 제2 보빈부를 포함할 수 있다.

Description

변압기 모듈{TRANSFORMER MODULE}
본 발명은 변압기 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직병렬 혼합 연결 형태의 공진형 변압기 모듈에 관한 것이다.
변압기(transformer)는 상호 유도 원리를 이용하여 교류 전압을 상승시키거나 하강시키기 위해 사용되는 장치이다. 변압기는 전기를 사용하기 위한 다양한 산업군에서 넓은 범위에서 사용되고 있으며, 입력단에 걸리는 입력전압을 출력단에 걸리는 출력전압으로 변환한다. 따라서, 변압기는 출력단에 연결된 기기 등에 적합한 전압 및/또는 전력을 제공할 수 있다.
일반적으로 2개 이상의 변압기를 사용하는 회로의 경우, 동일한 변압기를 나란하게 배치하고, 각각의 변압기를 기판(예를 들면, PCB) 상의 회로 패턴을 이용하여 직렬 구조나 병렬 구조, 또는 직병렬 혼합 구조로 연결하였다.
다만, 전술한 바와 같이 기판 상의 회로 패턴을 이용하여 2 이상의 변압기의 직렬, 병렬, 또는 직병렬 연결 구조를 형성하는 경우 해당 회로 패턴을 구현하기 위해 복수의 기판 층을 사용하여야 하므로, 기판의 공간을 비효율적으로 사용하는 문제가 있으며, 기판의 두께가 과도하게 증가할 우려가 있다.
보다 상세하게는, 변압기 각각에 대한 1차측 패턴들과 2차측 패턴들을 포함하여 적어도 4개의 회로 패턴들을 생성해야 하므로, 각각의 회로 패턴들의 안전 거리를 고려하여 기판을 구성하여야 하는 문제가 있다. 또한, 병렬 연결을 위한 회로 패턴을 구성하는 경우 배선 저항 등을 고려하여 변압기가 연결되는 부위의 전후로 회로 패턴의 두께를 다르게 고려하여야 하는 문제가 있다.
따라서, 이와 같은 기판에 형성된 회로 패턴들을 단순화시키면서도, 2 이상의 변압기를 구현할 수 있는 형태의 변압기 구조가 연구되고 있다.
한국 등록특허공보 제10-2449095호 (2022.09.29 공고)
전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 개시된 실시예는 단일의 패키지 형태로 코일을 권회하여 기판이 아닌 패키지 내에서 직렬, 병렬, 또는 직병렬 혼합 연결 형태를 구현하는 변압기 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예는 제1 코일부와 제2 코일부의 적어도 일부가 상호 중첩 형성되어 누설 인덕턴스를 조정할 수 있는 변압기 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예는 제1 코일부와 제2 코일부의 적어도 일부가 상호 중첩 형성되어 누설 인덕턴스를 조절하면서도, 제1 코일부와 제2 코일부의 합선을 방지할 수 있는 변압기 모듈을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈은, 제1 전력 변환을 수행하는 제1 변압부, 상기 제1 변압부와 이격 형성되며, 제2 전력 변환을 수행하는 제2 변압부, 및 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부를 포함하며 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부가 통전되도록 기판에 연결시키는 패키징부를 포함하며, 상기 패키징부는, 상기 제1 변압부를 수용하기 위해 일측에 형성되는 제1 보빈부, 및 상기 제2 변압부를 수용하기 위해 상기 제1 보빈부와 이격된 타측에 형성되는 제2 보빈부를 포함한다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈은, 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부의 입력단에 배치되는 제1 코일부, 및 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부의 출력단에 배치되는 제2 코일부를 더 포함하며, 상기 제1 코일부의 적어도 일부 및 상기 제2 코일부의 적어도 일부는 상기 제1 변압부에 포함되고, 상기 제1 코일부의 나머지 일부 및 상기 제2 코일부의 나머지 일부는 상기 제2 변압부에 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부는, 상기 제1 변압부의 입력단에 배치되는 제1 코일, 및 상기 제1 코일과 직렬 연결되며, 상기 제2 변압부의 입력단에 배치되는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 코일부는, 상기 제1 변압부의 출력단에 배치되는 제3 코일, 및 상기 제3 코일과 병렬 연결되며, 상기 제2 변압부의 출력단에 배치되는 제4 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 보빈부는, 상기 제1 코일이 권회되는 제1 권회 영역과, 상기 제3 코일이 권회되는 제2 권회 영역, 및 상기 제1 코일과 상기 제3 코일이 소정 제1 중첩길이 중첩되는 제1 중첩 영역을 포함하고, 상기 제1 중첩 영역은 상기 제1 권회 영역 및 상기 제2 권회 영역 중 적어도 일부를 점유하며, 상기 제2 보빈부는, 상기 제2 코일이 권회되는 제3 권회 영역과, 상기 제4 코일이 권회되는 제4 권회 영역, 및 상기 제2 코일과 상기 제4 코일이 소정 제2 중첩길이 중첩되는 제2 중첩 영역을 포함하고, 상기 제2 중첩 영역은 상기 제3 권회 영역 및 상기 제4 권회 영역 중 적어도 일부를 점유할 수 있다.
또한, 상기 제1 중첩 영역의 상기 제1 중첩길이에 대응하여 상기 제1 변압부측 누설 인덕턴스가 조절되고, 상기 제2 중첩 영역의 상기 제2 중첩길이에 대응하여 상기 제2 변압부측 누설 인덕턴스가 조절될 수 있다.
또한, 상기 패키징부는, 상기 제1 보빈부 및 상기 제2 보빈부 각각의 일측과 결합되며, 상기 기판 상에 고정 및 안착되기 위한 보빈 결합부를 더 포함하고, 상기 보빈 결합부는 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부가 상기 기판에 통전되기 위해 결합되는 복수개의 단자들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 단자들은, 상기 제1 코일부의 일단이 결합되는 제1 단자와, 상기 제1 코일부의 타단이 결합되는 제2 단자와, 상기 제2 코일부의 일단이 결합되는 제3 단자와, 상기 제2 코일부의 타단이 결합되는 제4 단자를 포함하고, 상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일의 일단은 상기 보빈 결합부에 형성되는 복수의 홀들 중 제1 홀을 통해 상기 제1 단자와 연결되고, 상기 제1 코일의 타단은 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일의 일단과 연결브리지부를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 제2 코일의 타단은 상기 복수의 홀들 중 제2 홀을 통해 상기 제2 단자와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 코일부 중 상기 제3 코일의 일단과 상기 제4 코일의 일단은 상기 복수의 홀들 중 제3 홀을 통해 상기 제3 단자와 연결되고, 상기 제3 코일의 타단과 상기 제4 코일의 타단은 상기 복수의 홀들 중 제4 홀을 통해 상기 제4 단자와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부는 제1 직경으로 권회되고, 상기 제2 코일부는 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제2 코일부의 적어도 일부는 상기 제1 코일부의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일과 상기 제2 코일부 중 제4 코일은 제1 직경으로 권회되고, 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일과 상기 제2 코일부 중 제3 코일은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제3 코일의 적어도 일부는 상기 제1 코일의 내부로 삽입되고, 상기 제2 코일의 적어도 일부는 상기 제4 코일의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부는 제2 직경으로 권회되고, 상기 제2 코일부는 상기 제2 직경보다 큰 제1 직경으로 권회되어, 상기 제1 코일부의 적어도 일부는 상기 제2 코일부의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일과 상기 제2 코일부 중 제3 코일은 제1 직경으로 권회되고, 상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일과 상기 제2 코일부 중 제4 코일은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제1 코일의 적어도 일부는 상기 제3 코일의 내부로 삽입되고, 상기 제4 코일의 적어도 일부는 상기 제2 코일의 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제1 보빈부 및 상기 제2 보빈부 중 적어도 하나는 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부 중 적어도 하나를 가이딩하기 위한 코일 가이드부를 포함하고, 상기 코일 가이드부는 상부방향으로 소정 높이 돌출 형성되는 복수의 코일 가이딩 칼럼들과, 상기 복수의 코일 가이딩 칼럼들 사이에 형성되는 적어도 하나의 코일 통과공간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 보빈부는 상기 제1 권회 영역 및 상기 제2 권회 영역을 구획하는 제1 코일 구획부를 포함하고, 상기 제2 보빈부는 상기 제3 권회 영역 및 상기 제4 권회 영역을 구획하는 제2 코일 구획부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일의 일부는 상기 제1 코일 구획부를 타고 상기 제3 코일이 권회된 상기 제2 권회 영역 측으로 넘어가 상기 제1 중첩 영역을 형성하고, 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일의 일부는 상기 제2 코일 구획부를 타고 상기 제4 코일이 권회된 상기 제4 권회 영역 측으로 넘어가 상기 제2 중첩 영역을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈은, 상기 제1 중첩 영역을 형성하는 상기 제1 코일의 일부 및 상기 제1 중첩 영역을 형성하는 상기 제3 코일의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버하거나, 상기 제2 중첩 영역을 형성하는 제2 코일의 일부 및 상기 제2 중첩 영역을 형성하는 상기 제4 코일의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버하는 절연부를 더 포함할 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈을 사용함으로써, 기판(예를 들면, PCB 기판) 상에서 복잡한 패턴을 구성하지 않고 코일의 권회된 형상 및 코일 간의 연결 구조를 통해 모듈 내부에서 직병렬 연결 구조를 구현할 수 있으므로, 기판의 형상이 단순화되고 변압기 모듈을 사용하는 장치의 크기가 소형화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 변압기 모듈을 포함하는 장치의 조립 방법이 단순화되어 조립성이 향상되고, 조립 시간이 단축되어 조립 비용이 감소되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈을 사용함으로써, 제1 코일부 및 제2 코일부가 상호 일부 중첩되어 LLC 공진 회로의 주요 사항 중 하나인 누설 인덕턴스가 조절될 수 있고, 누설 인덕턴스가 조절(감소)됨으로써 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈에서, 제1 코일부 및 제2 코일부 중 적어도 하나를 가이딩하기 위한 코일 가이드부에 의해, 제1 코일부 및 제2 코일부가 정위치할 수 있고, 제1 코일부의 양단 및 제2 코일부의 양단이 정리될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈에서, 코일들이 중첩되는 제1 중첩 영역 및 제2 중첩 영역에서 코일의 일부 외주면을 커버하는 절연부에 의해, 코일들 간의 내전압에 취약한 부분의 전기적 접촉(합선)이 방지될 수 있고, 변압기 모듈의 안정성을 향상시키는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈에서, 제1 코일부와 제2 코일부의 적어도 일부가 중첩된 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 모듈의 일 단면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 모듈의 일 단면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 모듈의 일 단면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 변압기 모듈의 일 단면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈의 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 개시된 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 제1 변압부(100), 제2 변압부(200), 및 패키징부(300)를 포함한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 적어도 2개의 변압부(100, 200)를 가질 수 있으며, 각각의 변압부(100, 200)를 통해 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)을 포함하는 전력 변환 장치(미도시)는 출력단에 전기적으로 연결된 기기에 정격 전압 및 정격 전류에 부합하는 전기에너지를 공급할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 제1 전력 변환을 수행하는 제1 변압부(100)와, 제1 변압부(100)와 이격 형성되며 제2 전력 변환을 수행하는 제2 변압부(200)를 포함할 수 있다. 제1 변압부(100)는 제1 입력 전압을 제1 출력 전압으로 변압할 수 있으며, 제2 변압부(200)는 제2 입력 전압을 제2 출력 전압으로 변압할 수 있다. 제1 변압부(100)와 제2 변압부(200)는 각각의 권선비를 통해 변압을 수행할 수 있다.
본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 패키징부(300)를 포함한다. 패키징부(300)는 제1 변압부(100)와 제2 변압부(200)를 포함할 수 있으며, 제1 변압부(100)와 제2 변압부(200)가 통전되도록 기판(미도시)에 연결시키는 역할을 수행한다. 또한, 패키징부(300)는 제1 변압부(100)와 제2 변압부(200), 및 각각의 변압부(100, 200)를 구성하는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)를 외부 환경으로부터 안전하게 보호하는 역할을 수행한다. 예시적으로, 패키징부(300)는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)가 권회되기 위한 보빈부(310, 320)를 포함할 수 있다. 패키징부(300)의 세부 구성에 대해서는 후술한다.
이하에서는, 제1 변압부(100)와 제2 변압부(200)의 구성에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 코일부(400)는 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)의 입력단에 배치될 수 있다. 다른 예시로 제2 코일부(500)는 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)의 출력단에 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여, 제1 코일부(400)의 적어도 일부와 제2 코일부(500)의 적어도 일부는 제1 변압부(100)에 포함될 수 있고, 제1 코일부(400)의 나머지 일부와 제2 코일부(500)의 나머지 일부는 제2 변압부(200)에 포함될 수 있다.
제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)에 포함되기 위한 구조와 관련하여, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 세부 구성에 대해 설명한다. 제1 코일부(400)는 제1 변압부(100)의 입력단에 배치되는 제1 코일(410)과, 제2 변압부(200)의 입력단에 배치되는 제2 코일(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 코일(420)은 제1 코일(410)과 직렬 연결되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 제2 코일부(500)는 제1 변압부(100)의 출력단에 배치되는 제3 코일(510)과, 제2 변압부(200)의 출력단에 배치되는 제4 코일(520)을 포함할 수 있다. 이 때, 제4 코일(520)은 제3 코일(510)과 병렬 연결되는 구조를 가질 수 있다.
위와 같이 제1 코일부(400)의 제1 코일(410)과 제2 코일(420)이 직렬 연결되는 구조를 가지고, 제2 코일부(500)의 제3 코일(510)과 제4 코일(520)이 병렬 연결되는 구조를 가짐으로써, 기존의 기판 상에서 직병렬 연결 구조를 패터닝함으로써 발생하는 기판의 복잡한 구조를 단순화하는 이점이 있다.
이하에서는, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 구성인 패키징부(300)의 세부 구성들 중 일부에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 구성인 패키징부(300)는 제1 보빈부(310)와 제2 보빈부(320)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 보빈부(310)는 제1 변압부(100)를 수용하기 위해 일측에 형성될 수 있고, 제2 보빈부(320)는 제2 변압부(200)를 수용하기 위해 제1 보빈부(310)와 이격된 타측에 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 보빈부(310)는 제1 변압부(100)를 수용하기 위한 제1 수용공간(S1)을 가지는 제1 보빈부 몸체(311)와, 상기 제1 변압부(100)에 포함된 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)의 적어도 일부의 제1 보빈부(310) 이탈을 방지하는 한 쌍의 제1 이탈방지부(312)를 포함한다. 또한, 제1 보빈부(310)는 제1 변압부(100)를 구성하는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)의 적어도 일부가 권회되기 위한 제1 보빈(313)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 보빈(313)은 중공형 구조를 가질 수 있다.
유사하게, 제2 보빈부(320)는 제2 변압부(200)를 수용하기 위한 제2 수용공간(S2)을 가지는 제2 보빈부 몸체(321)와, 상기 제2 변압부(200)에 포함된 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)의 나머지 일부의 제2 보빈부(320) 이탈을 방지하는 한 쌍의 제2 이탈방지부(322)를 포함한다. 또한, 제2 보빈부(320)는 제2 변압부(200)를 구성하는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)의 적어도 일부가 권회되기 위한 제2 보빈(323)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 보빈(323)은 제1 보빈(313)과 마찬가지로 중공형 구조를 가질 수 있다.
또한, 패키징부(300)는 보빈 결합부(330)를 더 포함할 수 있다. 보빈 결합부(330)는 전술한 제1 보빈부(310) 및 제2 보빈부(320) 각각의 일측과 결합되며, 기판 상에 패키징부(300)가 고정 및 안착되기 위해 형성될 수 있다. 보빈 결합부(330)는 제1 보빈부(310) 및 제2 보빈부(320)와 결합되어 변압기 모듈(1)이 일정한 형상을 가지도록 할 수 있으며, 변압기 모듈(1)이 기판 상에 고정 및 안착될 때의 조립성을 향상시킬 수 있다.
보빈 결합부(330)는 복수개의 단자(340)들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 단자(340)들은 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)가 기판에 통전되기 위해 결합될 수 있다. 복수개의 단자(340)들은 제1 코일부(400)의 일단과 타단, 및 제2 코일부(500)의 일단과 타단과 각각 연결되고, 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)가 전기적으로 연결되도록 하여 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)이 변압 기능을 수행할 수 있도록 한다.
이하에서는, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 세부적인 구조에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 코일부(400)와 제2 코일부의 적어도 일부가 중첩된 구조를 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 단면이다.
일반적인 LLC 공진형 변압기는 1차측 코일이 권회되는 영역과 2차측 코일이 권회되는 영역을 분리하는 구조를 적용하였다. 다만, 이와 같은 분리형 구조에 의하면, 변압기의 누설 인덕턴스 조절에 한계가 존재하는 문제가 있다. 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 이와 같은 누설 인덕턴스 조절 한계를 극복하기 위한 구조를 제안한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 보빈부(310) 중 제1 보빈(313)은 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410)이 권회되는 제1 권회 영역(313a)과, 제2 코일부(500) 중 제3 코일(510)이 권회되는 제2 권회 영역(313b)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 권회 영역(313a)과 제2 권회 영역(313b)에서, 제1 보빈(313)은 일정한 직경을 가지는 원통형 구조를 가질 수 있다. 다만, 제1 보빈(313)의 구조는 개시된 예시에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 원뿔대 구조, 이중 원통형 구조 등과 같이 본 발명의 목적을 구현하기 위한 적합한 구조가 제1 보빈(313)의 형상에 적용될 수 있다. 이에 따라, 제1 보빈부(310)에는 제1 코일(410)이 권회된 제1 권회 공간(A1)이 형성되고, 제3 코일(510)이 권회된 제2 권회 공간(A2)이 형성된다.
이 때, 제1 보빈부(310) 중 제1 보빈(313)은 제1 중첩 영역(313c)을 더 포함할 수 있다. 제1 중첩 영역(313c)이란, 제1 보빈(313)에서 제1 코일(410)과 제3 코일(510)이 소정 중첩길이(l)만큼 중첩되는 영역을 의미할 수 있다. 예시적으로, 제1 코일(410)과 제3 코일(510)은 소정 제1 중첩길이(l1)만큼 중첩될 수 있다. 제1 중첩 영역(313c)은 제1 권회 영역(313a) 및 제2 권회 영역(313b) 중 적어도 일부를 점유할 수 있으며, 제1 중첩 영역(313c)에서 제1 코일(410)과 제3 코일(510)이 모두 권회된 구조를 형성할 수 있다. 제1 중첩 영역(313c)에 의해, 제1 권회 공간(A1) 및 제2 권회 공간(A2)의 적어도 일부를 점유하는 제1 중첩 공간(A3) 또한 형성될 수 있다. 제1 중첩 영역(313c)에서 제1 코일(410)과 제3 코일(510)이 소정 제1 중첩길이(l1)만큼 중첩된 구조를 형성함으로써, 제1 코일(410)과 제3 코일(510)을 포함하는 제1 변압부(100)의 제1 변압부측 누설 인덕턴스가 조절될 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 중첩 영역(313c)의 제1 중첩길이(l1)에 대응하여 제1 변압부측 누설 인덕턱스가 감소할 수 있다. 이에 따라, 제1 변압부(100) 측의 누설 인덕턴스가 최소화될 수 있으며, 제1 변압부(100)의 변압 효율이 극대화될 수 있다.
한편, 제1 코일(410)과 제3 코일(510)이 제1 중첩길이(l1)만큼 중첩된 구조를 가지기 위해, 제1 코일(410)의 직경과 제3 코일(510)의 직경은 상이하게 형성될 수 있다.
유사한 취지로, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제2 보빈부(320) 중 제2 보빈(323)은 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420)이 권회되는 제3 권회 영역(323a)과, 제2 코일부(500) 중 제4 코일(520)이 권회되는 제4 권회 영역(323b)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제3 권회 영역(323a)과 제4 권회 영역(323b)에서, 제2 보빈(323)은 일정한 직경을 가지는 원통형 구조를 가질 수 있다. 다만, 제1 보빈(323)의 구조는 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 구조가 제2 보빈(323)의 형상에 적용될 수도 있다. 이에 따라, 제2 보빈부(320)에는 제2 코일(420)이 권회된 제3 권회 공간이 형성되고, 제4 코일(520)이 권회된 제4 권회 공간이 형성된다.
이 때, 제2 보빈부(320) 중 제2 보빈(323)은 제2 중첩 영역(323c)을 더 포함할 수 있다. 제2 중첩 영역(323c)이란 제1 보빈(313)의 제1 중첩 영역(313c)에 대응되는 개념이며, 제2 보빈(323)에서 제2 코일(420)과 제4 코일(520)이 소정 중첩길이(l)만큼 중첩되는 영역을 의미할 수 있다. 예시적으로, 제2 코일(420)과 제4 코일(520)은 소정 제2 중첩길이(l2)만큼 중첩될 수 있다. 제2 중첩 영역(323c)은 제3 권회 영역(323a) 및 제4 권회 영역(323b) 중 적어도 일부를 점유할 수 있으며, 제2 중첩 영역(323c)에서 제2 코일(420)과 제4 코일(520)이 모두 권회된 구조를 형성할 수 있다. 제2 중첩 영역(323c)에서 제2 코일(420)과 제4 코일(520)이 소정 제2 중첩길이(l2)만큼 중첩된 구조를 형성함으로써, 제2 코일(420)과 제4 코일(520)을 포함하는 제2 변압부(200)의 제2 변압부측 누설 인덕턴스가 조절될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 중첩 영역(323c)의 제2 중첩길이(l2)에 대응하여 제2 변압부측 누설 인덕턴스가 감소할 수 있다. 이에 따라, 제2 변압부(200) 측의 누설 인덕턴스가 최소화될 수 있으며, 제2 변압부(200)의 변압 효율이 극대화될 수 있다.
한편, 제2 코일(420)과 제4 코일(520)이 제2 중첩길이(l2)만큼 중첩된 구조를 가지기 위해, 제2 코일(420)의 직경과 제4 코일(520)의 직경은 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 적어도 하나의 코어(700)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 제1 변압부(100)에 적용되는 제1 코어(710)와, 제2 변압부(200)에 적용되는 제2 코어(720)를 포함할 수 있다. 제1 코어(710)와 제2 코어(720)를 포함하는 코어(700)는 페라이트 코어일 수 있으나, 반드시 개시된 재료에 한정되지는 않는다. 코어(700)는 각종 주파수에 의한 노이즈를 차단할 수 있으며, 특히 고주파 영역에서의 노이즈를 안정적으로 차단할 수 있다. 제1 코어(710)는 제1 보빈(313)의 중공 내부에 삽입되는 원통형 구조일 수 있고, 제2 코어(720)는 제2 보빈(323)의 중공 내부에 삽입되는 원통형 구조일 수 있다. 부가적으로, 제1 코어(710) 및 제2 코어(720)는 축방향으로 복수개 분리된 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 말단들(일단 및 타단)의 연결관계 및 전술한 복수개의 단자(340)들과의 연결관계에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 5(특히, 도 2 및 도 5)를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 복수개의 단자(340)들은 제1 단자(341), 제2 단자(342), 제3 단자(343), 및 제4 단자(344)를 포함할 수 있다. 제1 단자(341)는 제1 코일부(400)의 일단이 결합될 수 있고, 제2 단자(342)는 제1 코일부(400)의 타단이 결합될 수 있다. 또한, 제3 단자(343)는 제2 코일부(500)의 일단이 결합될 수 있고, 제4 단자(344)는 제2 코일부(500)의 타단이 결합될 수 있다.
상기 결합관계에 대해 보다 상세히 설명한다. 예시적으로, 제1 코일부(400) 중 제1 변압부(100) 측에 배치되는 제1 코일(410)의 일단은 보빈 결합부(330)에 형성되는 복수의 홀(350)들 중 제1 홀(351)을 통해 제1 단자(341)와 연결될 수 있다. 다른 예시로, 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410)의 타단은 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420)의 일단과 연결 브리지부(430)를 통해 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 이 때, 연결 브리지부(430)는 제1 코일(410)과 제2 코일(420) 각각의 말단이 연장되어 제1 보빈부(310)과 제2 보빈부(320)를 횡단하는 구성일 수 있다. 경우에 따라, 연결 브리지부(430)의 외주면은 연결 브리지부(430)에서 발생하는 자기장이 다른 코일들에 미치는 영향을 최소화하거나, 다른 코일들과 합선되는 것을 방지하기 위해, 절연 피복(미도시)으로 커버될 수 있다.
또한, 제2 코일(420)의 일단은 연결 브리지부(430)를 통해 제1 코일(410)의 타단과 연결되고, 제2 코일(420)의 타단은 복수의 홀(350)들 중 제2 홀(352)을 통해 제2 단자(342)와 연결될 수 있다. 이와 같이, 제1 코일부(400)는 직렬 연결된 구조를 가지고, 제1 코일부(400)의 일단은 제1 단자(341)에 연결되고, 제1 코일부(400)의 타단은 제2 단자(342)에 연결될 수 있다.
한편, 제2 코일부(500) 중 제1 변압부(100) 측에 배치되는 제3 코일(510)의 일단과 제4 코일(520)의 일단은 보빈 결합부(330)에 형성되는 복수의 홀(350)들 중 제3 홀(353)을 통해 제3 단자(343)와 연결될 수 있다. 다른 예시로, 제2 코일부(500) 중 제3 코일(510)의 타단과 제4 코일(520)의 타단은 복수의 홀(350)들 중 제4 홀(354)을 통해 제4 단자(354)와 연결될 수 있다. 이 때, 제3 코일(510)의 권회되지 않은 일단과 타단, 및 제4 코일(520)의 권회되지 않은 일단과 타단은 해당 부분에서 발생하는 자기장이 다른 코일들에 미치는 영향을 최소화하거나, 다른 코일들과 합선되는 것을 방지하기 위해, 절연 피복(미도시)으로 커버될 수 있다. 이와 같이, 제2 코일부(500)는 병렬 연결된 구조를 가지고, 제2 코일부(500)의 일단은 제3 단자(343)에 연결되고, 제2 코일부(500)의 타단은 제4 단자(344)에 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 복수의 홀(350)들을 통해 복수의 단자(340)들에 연결됨으로써, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 양단이 정리된 형상을 가지면서도 기판에 용이하게 고정 및 결합되어 통전되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)이 4개의 단자(340)를 통해 직병렬 연결 구조를 단순화하므로, 변압기 모듈(1)의 조립 및 연결의 편의성이 향상되는 이점이 있다.
한편, 복수의 단자(340)들은 전기전도가 가능한 연결부재(미도시)에 의해 기판과 결합될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)이 변압 기능을 수행할 수 있도록 한다.
필요에 따라, 보빈 결합부(330)는 기판에 패키징부(300)를 고정시킬 수 있는 체결 부재(600)를 통해 기판에 기계적으로 고정될 수 있다. 예시적으로, 체결 부재(600)는 볼트, 리벳을 포함하는 알려진 체결 수단들 중 적어도 하나일 수 있다.
이하에서는, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 권회된 직경 간의 관계에 대해 설명한다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 코일부(400)는 제1 직경(d1)으로 권회되고, 제2 코일부(500)는 제2 직경(d2)으로 권회될 수 있다. 이 때, 제2 직경(d2)은 제1 직경(d1)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 상호 소정 중첩길이(l)를 가지는 구조를 형성할 때, 제2 코일부(500)의 적어도 일부는 제1 코일부(400)의 내부로 삽입될 수 있다. 제2 코일부(500)의 적어도 일부가 제1 코일부(400)의 내부로 삽입됨으로써, 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)에서의 중첩길이(l)에 대응되어 누설 인덕턴스가 조절(감소)될 수 있으며, 변압기 모듈(1)의 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
이하에서는, 본 발명의 개시된 다른 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 단면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410)과 제2 코일부(500) 중 제4 코일(520’)은 제1 직경(d1)으로 권회되고, 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420’)과 제2 코일부(500) 중 제3 코일(510)은 제2 직경(d2)으로 권회될 수 있다. 이 때, 제2 직경(d2)은 제1 직경(d1)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제3 코일(510)의 적어도 일부는 제1 코일(410)의 내부로 삽입되고, 제2 코일(420’)의 적어도 일부는 제4 코일(520’)의 내부로 삽입될 수 있다. 제2 코일(420’)이 제4 코일(520’)의 내부로 삽입되고, 제3 코일(510)이 제1 코일(410)의 내부로 삽입됨으로써, 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)에서의 중첩길이(l)에 대응되어 누설 인덕턴스가 조절(감소)될 수 있으며, 변압기 모듈(1)의 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 개시된 또다른 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 단면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 코일부(400)는 제2 직경(d2)으로 권회되고, 제2 코일부(500)는 제1 직경(d1)으로 권회될 수 있다. 이 때, 제2 직경(d2)은 제1 직경(d1)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 상호 소정 중첩길이(l)를 가지는 구조를 형성할 때, 제1 코일부(400)의 적어도 일부는 제2 코일부(500)의 내부로 삽입될 수 있다. 제1 코일부(400)의 적어도 일부가 제2 코일부(500)의 내부로 삽입됨으로써, 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)에서의 중첩길이(l)에 대응되어 누설 인덕턴스가 조절(감소)될 수 있으며, 변압기 모듈(1)의 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 개시된 제4의 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 변압기 모듈(1)의 일 단면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4의 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에서, 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420)과 제2 코일부(500) 중 제3 코일(510’)은 제1 직경(d1)으로 권회되고, 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410’)과 제2 코일부(500) 중 제4 코일(510)은 제2 직경(d2)으로 권회될 수 있다. 이 때, 제2 직경(d2)은 제1 직경(d1)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 코일(410’)의 적어도 일부는 제3 코일(510’)의 내부로 삽입되고, 제4 코일(520)의 적어도 일부는 제2 코일(420)의 내부로 삽입될 수 있다. 제1 코일(410’)이 제3 코일(510’)의 내부로 삽입되고, 제4 코일(520)이 제2 코일(420)의 내부로 삽입됨으로써, 제1 변압부(100) 및 제2 변압부(200)에서의 중첩길이(l)에 대응되어 누설 인덕턴스가 조절(감소)될 수 있으며, 변압기 모듈(1)의 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 단일의 패키지 형태로 구성되므로, 조립 방법이 단순하여 조립성이 향상되고, 조립 시간이 단축되며 조립 비용이 감소하는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 변압기 모듈(1)은 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)의 소정 중첩길이 중첩에 의해 누설 인덕턴스가 감소함에 따라, 변압 효율이 극대화되는 이점이 있다.
이하에서는, 본 발명의 제5의 실시예에 따른 변압기 모듈(2)의 구조에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)의 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 내지 제4 실시예에 따른 변압기 모듈(1)과 대부분 동일한 구성요소를 가진다. 다만, 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)은 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 일부 구성이 상이할 수 있으며, 패키징부(300) 또한 일부 상이할 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)은 제1 변압부(100), 제2 변압부(200), 패키징부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 변압부(100)는 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)를 포함할 수 있다. 이 때, 패키징부(300)의 일부 구성인 제1 보빈부(310)와 제2 보빈부(320) 중 적어도 하나는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500) 중 적어도 하나를 가이딩하기 위한 코일 가이드부(312, 322)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 코일 가이드부(312, 322)는 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500)에 포함된 제1 코일(410), 제2 코일(420), 제3 코일(510), 및 제4 코일(520) 중 적어도 하나의 양단이 일정한 위치에 정위치할 수 있도록 가이딩하는 역할을 수행할 수 있다.
코일 가이드부(312, 322)는 제1 보빈부(310)에 포함되는 제1 코일 가이드부(312)와, 제2 보빈부(320)에 포함되는 제2 코일 가이드부(322)를 포함할 수 있다. 제1 코일 가이드부(312)는 제1 보빈부(310)의 양측 중 적어도 일측에 형성될 수 있고, 제2 코일 가이드부(322)는 제2 보빈부(320)의 양측 중 적어도 일측에 형성되어 제1 코일부(400) 및/또는 제2 코일부(500)를 가이딩할 수 있다.
보다 상세하게는, 코일 가이드부(312, 322)는 복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224)을 포함할 수 있다. 복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224)은 제1 수용공간(S1)을 가지는 제1 보빈부 몸체(311)의 테두리로부터 상부방향으로 소정 높이 돌출 형성될 수 있다.
복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224)은 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500) 각각이 포함하는 코일들(410, 420, 510, 520)이 일정한 위치를 이탈하지 않도록 일종의 격벽으로 작용할 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 바에 따르면, 복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224)은 제1 코일 가이드부(312)가 제1 보빈부(310)의 양측에 각각 4개씩의 제1 보빈부측 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124)을 포함하고, 제2 코일 가이드부(322)가 제2 보빈부(320)의 양측에 각각 4개씩의 제2 보빈부측 코일 가이딩 칼럼들(3221, 3222, 3223, 3224)을 포함하는 것으로 표현되었으나, 반드시 표현된 개수에 한정되는 것은 아니다.
또한, 코일 가이드부(312, 322)는 복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224)에 의해, 복수의 코일 가이딩 칼럼들(3121, 3122, 3123, 3124, 3221, 3222, 3223, 3224) 사이에 형성되는 적어도 하나의 코일 통과공간(S3)을 포함할 수 있다. 코일 통과공간(S3)에 전술한 제1 코일(410), 제2 코일(420), 제3 코일(510), 및 제4 코일(520) 중 적어도 하나의 일단 또는 양단이 안정적으로 수용될 수 있으며, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 양단이 정리되어 변압기 모듈(2)이 컴팩트한 형상을 가질 수 있도록 하는 이점이 있다.
이하에서는, 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 중첩 영역(313c, 323c)에서 소정 길이 중첩될 때, 상호 접촉에 의한 합선을 방지하기 위한 구성에 대해 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)에서, 제1 보빈부(310)는 제1 권회 영역(313a) 및 제2 권회 영역(313b)을 구획하는 제1 코일 구획부(314)를 포함하고, 제2 보빈부(320)는 제3 권회 영역(323a) 및 제4 권회 영역(323b)을 구획하는 제2 코일 구획부(324)를 포함할 수 있다. 제1 코일 구획부(314)는 제1 코일부(400)의 제1 코일(410)과 제2 코일부(500)의 제3 코일(510)이 각각 권회되는 제1 권회 영역(313a)과 제2 권회 영역(313b)이 상호 간섭되지 않도록 제1 보빈(313)의 외직경보다 큰 외직경을 가질 수 있다. 또한, 제2 코일 구획부(324)는 제1 코일부(400)의 제2 코일(420)과 제2 코일부(500)의 제4 코일(520)이 각각 권회되는 제3 권회 영역(323a)과 제4 권회 영역(323b)이 상호 간섭되지 않도록 제2 보빈(323)의 외직경보다 큰 외직경을 가질 수 있다.
이 때, 제1 코일부(400) 및 제2 코일부(500) 중 어느 하나는 다른 하나가 권회된 권회 영역을 침범하여 중첩 영역(313c, 323c)을 형성할 수 있다. 예시적으로, 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410)이 제3 코일(510)이 권회된 제2 권회 영역(313b)을 침범하여 제1 중첩 영역(313c)을 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 코일부(400) 중 제1 코일(410)의 일부는 제1 코일 구획부(314)를 타고 제3 코일(510)이 권회된 제2 권회 영역(313b) 측으로 넘어가 제1 중첩 영역(313c)을 형성할 수 있다.
다른 예시로, 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420)이 제4 코일(520)이 권회된 제4 권회 영역(323b)을 침범하여 제2 중첩 영역(323c)을 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 코일부(400) 중 제2 코일(420)의 일부는 제2 코일 구획부(324)를 타고 제4 코일(520)이 권회된 제4 권회 영역(323b) 측으로 넘어가 제2 중첩 영역(323c)을 형성할 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것이며, 제3 코일(510)의 일부가 제1 코일 구획부(314)를 타고 제1 코일(410)이 권회된 제1 권회 영역(313a) 측으로 넘어가 제1 중첩 영역(313c)을 형성하거나, 제4 코일(520)의 일부가 제2 코일 구획부(324)를 타고 제2 코일(420)이 권회된 제3 권회 영역(323a) 측으로 넘어가 제2 중첩 영역(323c)을 형성하는 것도 가능하다. 또다른 예시로, 제1 중첩 영역(313c)은 제1 코일(410)이 제3 코일(510)이 권회된 제2 권회 영역(313b) 측으로 넘어가 형성되고, 제2 중첩 영역(323c)은 제4 코일(520)이 제2 코일(420)이 권회된 제3 권회 영역(323a) 측으로 넘어가 형성되는 구조, 또는 이의 반대의 구조도 가능하다.
제1 코일(410)의 적어도 일부는 제1 코일 구획부(314)를 타고 제2 권회 영역(313b) 측으로 넘어가므로, 제1 중첩 영역(313c)에 권회된 제1 코일(410)의 적어도 일부의 직경은 제2 권회 영역(313b)에 권회된 제3 코일(510)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 제1 권회 영역(313a)에 권회된 제1 코일(410)의 나머지 일부의 직경은 제2 권회 영역(313b)에 권회된 제3 코일(510)의 직경에 대응되도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 제1 권회 영역(313a)에 권회된 제1 코일(410)의 나머지 일부의 직경과 제2 권회 영역(313b)에 권회된 제3 코일(510)의 직경은 제2 직경(d2)일 수 있고, 제1 중첩 영역(313c)에 권회된 제1 코일(410)의 적어도 일부의 직경은 제1 직경(d1)일 수 있다. 또한, 제1 중첩 영역(313c)에 권회된 제1 코일(410)은 제1 코일 구획부(314)를 타고 넘으므로, 제1 권회 영역(313a)에서 제2 권회 영역(313b) 측으로 진행할수록 권회된 직경이 점진적으로 증가하여 제1 직경(d1)에 이를 수 있다.
동일한 취지로, 제2 코일(420)의 적어도 일부는 제2 코일 구획부(324)를 타고 제4 권회 영역(323b) 측으로 넘어가므로, 제2 중첩 영역(323c)에 권회된 제2 코일(420)의 적어도 일부의 직경은 제4 권회 영역(323b)에 권회된 제4 코일(520)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 제3 권회 영역(323a)에 권회된 제2 코일(420)의 나머지 일부의 직경은 제4 권회 영역(323b)에 권회된 제4 코일(520)의 직경에 대응되도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 제3 권회 영역(323a)에 권회된 제2 코일(420)의 나머지 일부의 직경과 제4 권회 영역(323b)에 권회된 제4 코일(520)의 직경은 제2 직경(d2)일 수 있고, 제2 중첩 영역(323c)에 권회된 제2 코일(420)의 적어도 일부의 직경은 제1 직경(d1)일 수 있다. 또한, 제2 중첩 영역(323c)에 권회된 제2 코일(420)은 제2 코일 구획부(324)를 타고 넘으므로, 제3 권회 영역(323a)에서 제4 권회 영역(323b) 측으로 진행할수록 권회된 직경이 점진적으로 증가하여 제1 직경(d1)에 이를 수 있다.
다만, 이와 같이 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)가 누설 인덕턴스의 조절을 위한 중첩 영역들(313c, 323c)을 형성하는 과정에서, 제1 코일부(400)의 권회된 외주면과 제2 코일부(500)의 권회된 외주면이 상호 접촉하는 경우 합선에 의한 변압기 모듈의 손상, 기능 저하, 및 전기적 사고의 우려가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)은 절연부(800)를 더 포함할 수 있다. 절연부(800)는 제1 중첩 영역(313c)을 형성하는 제1 코일(410)의 일부 및 제1 중첩 영역(313c)을 형성하는 제3 코일(510)의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버하거나, 제2 중첩 영역(323c)을 형성하는 제2 코일(420)의 일부 및 제2 중첩 영역(323c)을 형성하는 제4 코일(520)의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버할 수 있다. 절연부는 전기전도성이 낮은 재질로 형성될 수 있으며, 제1 중첩 영역(313c)과 제2 중첩 영역(323c)에서 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 상호 물리적 접촉을 방지할 수 있다. 이에 따라, 절연부(800) 구성을 통해 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 내전압에 취약한 부분에서의 상호 물리적 접촉을 방지하여 합선에 의한 기능 저하, 전기적 사고를 방지하고, 누설 인덕턴스를 용이하게 조절하여 필요한 변압 성능을 구현하는 것이 가능한 이점이 있다.
필요에 따라, 전술한 본 발명의 제5 실시예에 따른 변압기 모듈(2)의 특징적인 구성은 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 변압기 모듈(1)에도 전체적으로, 또는 일부 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, 예시적으로, 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 변압기 모듈(1)과 같은 구조에서, 제1 코일 가이드부(312)와 제2 코일 가이드부(322)가 형성될 수도 있고, 제1 중첩 영역(313c)과 제2 중첩 영역(323c) 중 적어도 하나에 해당하는 제1 코일부(400)와 제2 코일부(500)의 외주면을 커버하는 절연부(800)가 더 포함될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 2: 변압기 모듈 100: 제1 변압부
200: 제2 변압부 300: 패키징부
310: 제1 보빈부 320: 제2 보빈부
312: 제1 코일 가이드부 322: 제2 코일 가이드부
313c: 제1 중첩 영역 323c: 제2 중첩 영역
314: 제1 코일 구획부 324: 제2 코일 구획부
330: 보빈 결합부 340: 복수개의 단자
350: 복수의 홀
400: 제1 코일부 410: 제1 코일
420: 제2 코일
500: 제2 코일부 510: 제3 코일
520: 제4 코일 600: 고정 부재
800: 절연부
l: 중첩길이 l1: 제1 중첩길이
l2: 제2 중첩길이
d1: 제1 직경 d2: 제2 직경

Claims (16)

  1. 제1 전력 변환을 수행하는 제1 변압부;
    상기 제1 변압부와 이격 형성되며, 제2 전력 변환을 수행하는 제2 변압부;
    상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부를 포함하며 상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부가 통전되도록 기판에 연결시키는 패키징부;
    상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부의 입력단에 배치되는 제1 코일부; 및
    상기 제1 변압부 및 상기 제2 변압부의 출력단에 배치되는 제2 코일부;를 포함하고,
    코일부의 적어도 일부는 상기 제1 변압부에 포함되고, 상기 제1 코일부의 나머지 일부 및 상기 제2 코일부의 나머지 일부는 상기 제2 변압부에 포함되며,
    상기 제1 코일부는 상기 제1 변압부의 입력단에 배치되는 제1 코일, 및 상기 제1 코일과 직렬 연결되며 상기 제2 변압부의 입력단에 배치되는 제2 코일을 포함하고,
    상기 제2 코일부는 상기 제1 변압부의 출력단에 배치되는 제3 코일, 및 상기 제3 코일과 병렬 연결되며 상기 제2 변압부의 출력단에 배치되는 제4 코일을 포함하며,
    상기 패키징부는,
    상기 제1 변압부를 수용하기 위해 일측에 형성되는 제1 보빈부; 및
    상기 제2 변압부를 수용하기 위해 상기 제1 보빈부와 이격된 타측에 형성되는 제2 보빈부;를 포함하고,
    상기 제1 보빈부는,
    상기 제1 코일이 권회되는 제1 권회 영역과, 상기 제3 코일이 권회되는 제2 권회 영역, 및 상기 제1 코일과 상기 제3 코일이 소정 제1 중첩길이 중첩되고 상기 제1 권회 영역 및 상기 제2 권회 영역 중 적어도 일부를 점유하는 제1 중첩 영역을 포함하고,
    상기 제2 보빈부는,
    상기 제2 코일이 권회되는 제3 권회 영역과, 상기 제4 코일이 권회되는 제4 권회 영역, 및 상기 제2 코일과 상기 제4 코일이 소정 제2 중첩길이 중첩되고 상기 제3 권회 영역 및 상기 제4 권회 영역 중 적어도 일부를 점유하는 제2 중첩 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 중첩 영역의 상기 제1 중첩길이에 대응하여 상기 제1 변압부측 누설 인덕턴스가 조절되고,
    상기 제2 중첩 영역의 상기 제2 중첩길이에 대응하여 상기 제2 변압부측 누설 인덕턴스가 조절되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키징부는,
    상기 제1 보빈부 및 상기 제2 보빈부 각각의 일측과 결합되며, 상기 기판 상에 고정 및 안착되기 위한 보빈 결합부;를 더 포함하고,
    상기 보빈 결합부는 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부가 상기 기판에 통전되기 위해 결합되는 복수개의 단자들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수개의 단자들은, 상기 제1 코일부의 일단이 결합되는 제1 단자와, 상기 제1 코일부의 타단이 결합되는 제2 단자와, 상기 제2 코일부의 일단이 결합되는 제3 단자와, 상기 제2 코일부의 타단이 결합되는 제4 단자를 포함하고,
    상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일의 일단은 상기 보빈 결합부에 형성되는 복수의 홀들 중 제1 홀을 통해 상기 제1 단자와 연결되고,
    상기 제1 코일의 타단은 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일의 일단과 연결브리지부를 통해 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 코일의 타단은 상기 복수의 홀들 중 제2 홀을 통해 상기 제2 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 코일부 중 상기 제3 코일의 일단과 상기 제4 코일의 일단은 상기 복수의 홀들 중 제3 홀을 통해 상기 제3 단자와 연결되고,
    상기 제3 코일의 타단과 상기 제4 코일의 타단은 상기 복수의 홀들 중 제4 홀을 통해 상기 제4 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일부는 제1 직경으로 권회되고, 상기 제2 코일부는 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제2 코일부의 적어도 일부는 상기 제1 코일부의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일과 상기 제2 코일부 중 제4 코일은 제1 직경으로 권회되고, 상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일과 상기 제2 코일부 중 제3 코일은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제3 코일의 적어도 일부는 상기 제1 코일의 내부로 삽입되고, 상기 제2 코일의 적어도 일부는 상기 제4 코일의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일부는 제2 직경으로 권회되고, 상기 제2 코일부는 상기 제2 직경보다 큰 제1 직경으로 권회되어, 상기 제1 코일부의 적어도 일부는 상기 제2 코일부의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일과 상기 제2 코일부 중 제3 코일은 제1 직경으로 권회되고, 상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일과 상기 제2 코일부 중 제4 코일은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 권회되어, 상기 제1 코일의 적어도 일부는 상기 제3 코일의 내부로 삽입되고, 상기 제4 코일의 적어도 일부는 상기 제2 코일의 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보빈부 및 상기 제2 보빈부 중 적어도 하나는 상기 제1 코일부 및 상기 제2 코일부 중 적어도 하나를 가이딩하기 위한 코일 가이드부;를 포함하고,
    상기 코일 가이드부는 상부방향으로 소정 높이 돌출 형성되는 복수의 코일 가이딩 칼럼들과, 상기 복수의 코일 가이딩 칼럼들 사이에 형성되는 적어도 하나의 코일 통과공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보빈부는 상기 제1 권회 영역 및 상기 제2 권회 영역을 구획하는 제1 코일 구획부를 포함하고,
    상기 제2 보빈부는 상기 제3 권회 영역 및 상기 제4 권회 영역을 구획하는 제2 코일 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 코일부 중 상기 제1 코일의 일부는 상기 제1 코일 구획부를 타고 상기 제3 코일이 권회된 상기 제2 권회 영역 측으로 넘어가 상기 제1 중첩 영역을 형성하고,
    상기 제1 코일부 중 상기 제2 코일의 일부는 상기 제2 코일 구획부를 타고 상기 제4 코일이 권회된 상기 제4 권회 영역 측으로 넘어가 상기 제2 중첩 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 중첩 영역을 형성하는 상기 제1 코일의 일부 및 상기 제1 중첩 영역을 형성하는 상기 제3 코일의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버하거나, 상기 제2 중첩 영역을 형성하는 제2 코일의 일부 및 상기 제2 중첩 영역을 형성하는 상기 제4 코일의 일부 중 적어도 하나의 외주면을 커버하는 절연부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모듈.
KR1020230061309A 2022-12-02 2023-05-11 변압기 모듈 KR102612170B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220167013 2022-12-02
KR1020220167013 2022-12-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102612170B1 true KR102612170B1 (ko) 2023-12-12
KR102612170B9 KR102612170B9 (ko) 2024-04-08

Family

ID=89159527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230061309A KR102612170B1 (ko) 2022-12-02 2023-05-11 변압기 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102612170B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8498124B1 (en) * 2009-12-10 2013-07-30 Universal Lighting Technologies, Inc. Magnetic circuit board stacking component
US20160086711A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Delta Electronics, Inc. Integrated magnetic module
JP2018041901A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 三菱電機株式会社 電力変換装置
KR20210123865A (ko) * 2020-04-06 2021-10-14 삼성전자주식회사 트랜스포머 디바이스 및 이를 포함하는 전자장치
KR102449095B1 (ko) 2020-10-19 2022-09-29 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 변압기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8498124B1 (en) * 2009-12-10 2013-07-30 Universal Lighting Technologies, Inc. Magnetic circuit board stacking component
US20160086711A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Delta Electronics, Inc. Integrated magnetic module
JP2018041901A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 三菱電機株式会社 電力変換装置
KR20210123865A (ko) * 2020-04-06 2021-10-14 삼성전자주식회사 트랜스포머 디바이스 및 이를 포함하는 전자장치
KR102449095B1 (ko) 2020-10-19 2022-09-29 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 변압기

Also Published As

Publication number Publication date
KR102612170B9 (ko) 2024-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8373533B2 (en) Power module and circuit board assembly thereof
EP2284847B1 (en) Transformer, power converter using the transformer, lighting device, lamp for vehicle, and vehicle
EP0807941A2 (en) Printed coil
US8643460B2 (en) Transformer structure
CN109215992B (zh) 磁性组件及包含该磁性组件的无线电能传输装置
KR20180057526A (ko) 트랜스 장치
US20110102119A1 (en) Resonant transformer
EP2869317B1 (en) Transformer and high voltage power supply apparatus having the same
KR102612170B1 (ko) 변압기 모듈
JP2023514519A (ja) トランスフォーマー及びこれを含むフラットパネルディスプレイ装置
CN107924760A (zh) 电流互感器模块
KR102605507B1 (ko) 트랜스포머
KR20230002126A (ko) 자성 소자 및 이를 포함하는 회로 기판
KR20170087696A (ko) 하이브리드 트랜스포머
CN116762146A (zh) 变压器
KR102558498B1 (ko) 클립 결합식 트랜스포머
KR102145338B1 (ko) 환형 자기력 장치
US20240087800A1 (en) Transformer
KR102479003B1 (ko) 자성 소자 및 이를 포함하는 회로 기판
US20220028598A1 (en) Magnetic induction assembly
CN213877776U (zh) 一种低共模干扰反激电源变压器
KR102526062B1 (ko) 트랜스포머
EP4075926A1 (en) Printed circuit board module
KR20220106558A (ko) 자성 소자 및 이를 포함하는 회로 기판
KR100808071B1 (ko) 다출력 고압 트랜스포머

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]