KR102627304B1 - Coil structure for inductor and transformer and assembling method for inductor and transformer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인덕터 및 트랜스포머의 보빈에 감겨지는 금속증착형 코일이고, 상기 금속증착형 코일은 전류가 흐르는 전도성 금속과, 상기 전도성 금속이 증착되는 절연필름과, 상기 절연필름에 증착된 전도성 금속의 끝부분에 장착되어 전원을 연결하는 전원 연결용 버스바로 구성되어 보빈에 권선작업이 쉽고, 전류가 흐를 수 있는 표면적을 최대화할 수 있어 단위 면적당 전류 흐름량을 극대화 하여 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention is a metal-deposited coil wound on the bobbin of an inductor and a transformer, and the metal-deposited coil includes a conductive metal through which a current flows, an insulating film on which the conductive metal is deposited, and an end of the conductive metal deposited on the insulating film. It consists of a bus bar for power connection that is mounted on the part and connects the power source, making it easy to wind the bobbin and maximizing the surface area through which current can flow, thereby improving performance by maximizing the amount of current flow per unit area.
Description
본 발명은 별도의 코일 권선기가 불필요하여 권선이 쉽고, 전류가 흐를 수 있는 표면적을 최대화하여 성능을 향상시킬 수 있는 인덕터 및 트랜스포머용 코일구조 및 이를 이용한 이를 이용한 인덕터 및 트랜스포머 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a coil structure for inductors and transformers that is easy to wind because it does not require a separate coil winder and can improve performance by maximizing the surface area through which current can flow, and a method of manufacturing inductors and transformers using the same.
일반적으로 SMPS용 트랜스포머는 전자기 유도현상을 이용하여 고주파의 교류 전압/전류를 변환시키는 장치이다. 트랜스포머는 자성체인 코어와, 절연 및 권선을 위한 보빈과, 코일을 기본 구성으로 하고, 코일을 보빈 위에 권선하여 회로에서 필요로 하는 인덕턴스를 갖는 인덕터(inductor)로 활용되거나, 코일을 권선하여 제조한 두 쌍 이상의 코일로 1차측 대 2차측의 전압을 변환하는 트랜스포머로 활용된다. 이와 같은 구조의 트랜스포머는 각종 전자기기에서 전원공급장치(SMPS)의 필수 부품으로 구비된다. In general, a transformer for SMPS is a device that converts high-frequency alternating current voltage/current using electromagnetic induction phenomenon. The basic structure of a transformer is a magnetic core, a bobbin for insulation and winding, and a coil. The coil is wound on the bobbin to be used as an inductor with the inductance required in the circuit, or it is manufactured by winding the coil. It is used as a transformer that converts the voltage between the primary side and the secondary side with two or more pairs of coils. A transformer with this structure is provided as an essential part of the power supply (SMPS) in various electronic devices.
인덕터 및 트랜스포머는 보빈에 단면이 원형인 코일을 좌우방향 및 두께방향으로 권선하여 제조되는데, 이 경우 코일을 보빈에 권선하기 위한 별도의 권선기를 필요로 하게 되고, 단면이 원형인 코일이 권선되기 때문에 전류가 흐르지 않는 공간 낭비가 심하여 사이즈 대비 전류가 흐를 수 있는 표면적이 작아 사이즈 대비 성능이 저하되는 문제가 있다. Inductors and transformers are manufactured by winding a coil with a circular cross-section on a bobbin in the left-right and thickness directions. In this case, a separate winding machine is needed to wind the coil on the bobbin, and a coil with a circular cross-section is wound. There is a serious waste of space where current does not flow, and the surface area through which current can flow is small compared to the size, so there is a problem of poor performance compared to size.
따라서, 본 발명의 목적은 코일 구조를 절연필름에 전도성 금속을 증착하는 형태의 금속증착형 코일로 개선하여 보빈의 폭에 맞게 금속증착형 코일을 제작한 후 보빈에 감으면 제작이 완료되므로 별도의 코일 권선기가 불필요하고 권선 작업이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있는 인덕터 및 트랜스포머용 코일 구조 및 이를 이용한 인덕터 및 트랜스포머 제조방법을 제공하는 것이다. Therefore, the purpose of the present invention is to improve the coil structure into a metal-deposited coil in the form of depositing a conductive metal on an insulating film, manufacture a metal-deposited coil to fit the width of the bobbin, and then wrap it around the bobbin to complete the manufacturing, so it is not required to be separated. The aim is to provide a coil structure for inductors and transformers that does not require a coil winder and allows winding work to be done easily and quickly, and a method of manufacturing inductors and transformers using the same.
본 발명의 다른 목적은 보빈의 폭방향으로 전체면에 전도성 금속이 형성되므로 전류가 흐를 수 있는 표면적을 최대화할 수 있어 성능을 향상시킬 수 있는 인덕터 및 트랜스포머용 코일 구조 및 이를 이용한 인덕터 및 트랜스포머 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a coil structure for inductors and transformers that can improve performance by maximizing the surface area through which current can flow since conductive metal is formed on the entire surface in the width direction of the bobbin, and a method of manufacturing inductors and transformers using the same. is to provide.
본 발명의 또 다른 목적은 단면이 원형인 코일을 평판 형태의 코일로 제작하여 전류가 흐르는 표면적을 최대화하고, 보빈에 권선되는 권선공간 활용도를 최대로 활용할 수 있어 누설자속을 최소화할 수 있고 성능을 향상시킬 수 있는 인덕터 및 트랜스포머용 코일 구조 및 이를 이용한 인덕터 및 트랜스포머 제조방법을 제공하는 것이다. Another purpose of the present invention is to maximize the surface area through which current flows by manufacturing a coil with a circular cross-section into a flat coil, and to maximize the utilization of winding space wound on the bobbin, thereby minimizing leakage magnetic flux and improving performance. The aim is to provide an improved coil structure for inductors and transformers and a method of manufacturing inductors and transformers using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인덕터 및 트랜스포머의 보빈에 감겨지는 금속증착형 코일이고, 상기 금속증착형 코일은 전류가 흐르는 전도성 금속 과, 상기 전도성 금속이 증착되는 절연필름과, 상기 절연필름에 증착된 전도성 금속의 끝부분에 장착되어 전원을 연결하는 전원 연결용 버스바를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is a metal-deposited coil wound on the bobbin of an inductor and a transformer, the metal-deposited coil comprising a conductive metal through which a current flows, an insulating film on which the conductive metal is deposited, and the insulating film. It includes a bus bar for power connection that is mounted on the end of the conductive metal deposited on and connects the power source.
상기 전도성 금속은 구리, 알루미늄, 구리합금 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 절연필름의 전면에 평판 형태로 적층되며, 그 두께는 0.05mm인 것을 특징으로 한다.The conductive metal is formed of copper, aluminum, copper alloy or aluminum alloy, is laminated on the entire surface of the insulating film in the form of a flat plate, and has a thickness of 0.05 mm.
상기 절연필름은 플랙시블하고 전도성 금속을 증착할 수 있는 수지재질로 형성되고 그 두께는 그 두께는 0.05mm인 것을 특징으로 한다.The insulating film is made of a flexible resin material capable of depositing a conductive metal, and has a thickness of 0.05 mm.
본 발명의 다른 실시예는 인덕터 및 트랜스포머의 보빈에 감겨지는 금속증착형 코일이고, 상기 금속증착형 코일은 전류가 흐르는 제1전도성 금속과, 상기 전도성 금속이 증착되는 제1절연필름과, 상기 제1절연필름의 하면에 부착되는 제2전도성 금속과, 상기 제2전도성 금속이 증착되는 제2절연필름과, 제1절연필름 및 제2절연필름에 증착된 제1전도성 금속 및 제2전도성 금속의 끝부분에 장착되어 전원을 연결하는 전원 연결용 버스바를 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention is a metal-deposited coil wound on a bobbin of an inductor and a transformer, wherein the metal-deposited coil includes a first conductive metal through which a current flows, a first insulating film on which the conductive metal is deposited, and the first insulating film on which the conductive metal is deposited. 1. A second conductive metal attached to the lower surface of the insulating film, a second insulating film on which the second conductive metal is deposited, and the first and second conductive metals deposited on the first insulating film and the second insulating film. It may include a bus bar for power connection that is mounted at the end and connects power.
인덕터 및 트랜스포머 제조방법은 인덕터 및 트랜스포머의 용량에 맞게 금속증착형 코일의 길이를 결정하는 단계와, 상기에서 결정된 길이에 맞게 금속증착형 코일을 제단하는 단계와, 상기에서 제단된 금속증착형 코일의 양쪽 끝부분에 전원연결용 버스바를 부착하는 단계와, 금속증착형 코일을 보빈에 감는 단계를 포함할 수 있다. The inductor and transformer manufacturing method includes determining the length of the metal-deposited coil according to the capacity of the inductor and transformer, cutting the metal-deposited coil to the determined length, and cutting the metal-deposited coil to the length determined above. It may include the step of attaching a bus bar for power connection to both ends and the step of winding a metal-deposited coil around the bobbin.
상기한 바와 같이, 본 발명은 코일 구조를 절연필름에 전도성 금속을 증착하는 형태의 금속증착형 코일로 제조하여 보빈의 폭에 맞게 금속증착형 코일을 제작한 후 보빈에 감으면 제작이 완료되므로 별도의 코일 권선기가 불필요하고 권선 작업이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있다.As described above, the present invention manufactures the coil structure as a metal-deposited coil in the form of depositing a conductive metal on an insulating film, manufactures the metal-deposited coil according to the width of the bobbin, and then wraps it around the bobbin to complete the manufacturing, so it can be manufactured separately. A coil winding machine is unnecessary and winding work can be done easily and quickly.
또한, 보빈의 폭방향으로 전체면에 전도성 금속이 형성되므로 전류가 흐를 수 있는 표면적을 최대화할 수 있어 단위 면적당 전류 흐름량을 극대화 하여 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, since conductive metal is formed on the entire surface of the bobbin in the width direction, the surface area through which current can flow can be maximized, thereby maximizing the amount of current flow per unit area and improving performance.
또한, 단면이 원형인 코일을 평판 형태의 코일로 제작하여 전류가 흐르는 표면적을 최대화하고, 보빈에 권선되는 권선공간 활용도를 최대로 활용할 수 있어 누설자속을 최소화할 수 있고 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, by manufacturing a coil with a circular cross-section into a flat coil, the surface area through which the current flows can be maximized, and the space utilization of the windings wound on the bobbin can be maximized, thereby minimizing leakage magnetic flux and improving performance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 금속증착형 코일의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속증착형 코일의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 금속증착형 코일의 단면도이다.
도 6은 인덕터 및 트랜스포머의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 1 is a perspective view of an inductor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a transformer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of a metal-deposited coil according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of a metal-deposited coil according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of a metal-deposited coil according to a second embodiment of the present invention.
Figure 6 is a process flow chart showing the manufacturing method of inductors and transformers.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Additionally, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이다. Figure 1 is a perspective view of an inductor according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a perspective view of a transformer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 마주보게 배치되는 한 쌍의 코어(10,12)와, 코어(10,12)에 장착되는 보빈(14)과, 보빈(14)에 장착되는 금속증착형 코일(20)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the inductor according to an embodiment of the present invention includes a pair of
보빈(14)은 금속증착형 코일(20)에 전원을 공급하기 위한 전원 연결단자가 장착되고, 금속증착형 코일(20)에는 전원 연결용 버스바가 장착되고, 전원 연결용 버스바와 전원 연결단자 사이는 전원 연결 케이블(16)에 의해 연결된다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머는 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 마주보게 배치되는 한 쌍의 코어(10,12)와, 코어(10,12)에 장착되는 보빈(14)과, 보빈(10)에 장착되는 1차측 금속증착형 코일(22)과, 2차측 금속증착형 코일(24)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the transformer according to an embodiment of the present invention includes a pair of
보빈(14)에는 1차측 금속증착형 코일(22)과 제2차측 금속증착형 코일(24) 사이를 물리적으로 구획하는 분리 격벽부(26)가 일체로 형성되고, 1차측 금속증착형 코일(22)과 제2차측 금속증착형 코일(24)에는 각각 전원 연결용 버스바가 장착되고, 전원 연결용 버스바는 보빈에 장착되는 전원 연결단자와 전원 연결 케이블(16)에 의해 연결된다. The
제1실시예에 따른 금속증착형 코일(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전류가 흐르는 전도성 금속(30)과, 전도성 금속(30)이 증착되는 절연 필름(32)과, 전도성 금속(30) 및 절연필름(32)의 양쪽 끝부분에 장착되어 전원을 연결하는 전원 연결용 버스바(34,36)를 포함한다. As shown in FIGS. 3 and 4, the metal-deposited
전도성 금속(30)은 구리 또는 알루미늄 재질의 평판 형태이거나, 구리합금 또는 알루미늄 합급으로 형성되고, 그 두께(T1)는 0.05mm로 전류 흐름이 원활하게 이루어지면서 그 표면적을 최대화할 수 있도록 한다. 이러한 전도성 금속(30)은 절연 필름에 증착방법에 의해 적층된다. 전도성 금속을 절연 필름에 증착하는 방법은 기존의 어떠한 방법도 적용이 가능하다. The
절연필름(32)은 전도성 금속(30)을 진공 증착하기 위한 베이스가 되고 감기는 형태로 배치되도록 플랙시블한 형태이며, 전도성 금속 사이를 절연할 수 있는 수지 재질로 형성되고, 구체적으로 PET 재질로 형성되고, 그 두께(T2)는 0.05mm로 형성되어 전도성 금속의 증착공정에서 충분히 지지할 수 있고 금속증착형 코일을 보빈에 감을 때 충분한 강도를 가질 수 있도록 한다. The
이와 같이, 제1실시예에 따른 금속 증착형 코일(20)은 두께가 얇은 전도성 금속이 절연필름의 전체면에 걸쳐 적층되므로 그 표면적을 최대화할 수 있어 표피효과에 적절하게 대응하여 전류가 흐르는 면적을 최대로 할 수 있다. In this way, the metal-deposited
즉, 전류의 주파수가 높아지면 도체의 중심으로는 전류가 흐르지 않고 도체의 표면에서만 전류가 흐르게 되는 표피효과가 발생하는데, 기존의 원형 코일의 경우 원형의 표면에서만 전류가 흐르기 때문에 전류가 흐르는 면적이 작아 성능이 저하되는 단점이 있지만, 본 실시예에 따른 금속 증착형 코일은 얇은 두께의 전도성 금속이 절연필름의 전체면에 적층되므로 그 표면적을 극대화활 수 있고, 이에 따라 전류가 흐르는 면적을 최대로 할 수 있어 성능을 향상시킬 수 있다. In other words, when the frequency of the current increases, the skin effect occurs in which the current does not flow through the center of the conductor but only on the surface of the conductor. In the case of a conventional circular coil, the current flows only on the circular surface, so the area through which the current flows is small. Although it has the disadvantage of being small and reducing performance, the metal-deposited coil according to this embodiment can maximize the surface area because a thin conductive metal is laminated on the entire surface of the insulating film, thereby maximizing the area through which current flows. You can do this to improve performance.
전원 연결용 버스바(34,36)는 금속 증착형 코일(20)의 양쪽 끝부분에 각각 장착되어 금속 증착형 코일(20)로 전원을 연결하는 전원 연결단자 역할을 하는 것으로, 금속 증착형 코일(20)에 비해 폭방향 길이가 길게 형성되고 전원 연결용 케이블이 연결된다. The
제2실시예에 따른 금속 증착형 코일은 도 5에 도시된 바와 같이, 전류가 흐르는 제1전도성 금속(40)과, 제1전도성 금속(40)이 증착에 의해 적층되는 제1절연필름(42)과, 제1절연필름(42)의 하면에 적층되는 접착층(50)과, 접착층(50)에 접착되는 제2전도성 금속(44)과, 제2전도성 금속(44)이 증착에 의해 적층되는 제2절연필름(46)을 포함한다. As shown in FIG. 5, the metal-deposited coil according to the second embodiment includes a first conductive metal 40 through which current flows and a first
이와 같은 제2실시예에 따른 금속 증착형 코일은 다층 구조로, 제1전도성 금속(40) 및 제2전도성 금속(44)을 구비한 2층 구조 이외에, 다층구조도 적용이 가능하다.The metal-deposited coil according to the second embodiment has a multi-layer structure, and in addition to the two-layer structure including the first conductive metal 40 and the second
이러한 제2실시예에 따른 금속 증착형 코일은 제1전도성 금속(40)을 제1절연필름(42)에 증착하여 제조하고, 제2전도성 금속(44)을 제2절연필름(46)에 증착하여 제조한 후 제1절연필름(42)과 제2전도성 금속(44) 사이를 접착층(50)을 개재하여 상호 부착하는 방식으로 다층 형태로 형성할 수 있다. The metal-deposited coil according to this second embodiment is manufactured by depositing the first conductive metal 40 on the first insulating
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 금속 증착형 코일을 이용한 인덕터 및 트랜스포머의 조립공정을 설명한다. The assembly process of an inductor and a transformer using a metal evaporated coil according to the present invention configured as described above will be described.
먼저, 인덕터 및 트랜스포머에 필요한 금속 증착형 코일(20)의 길이를 결정한다(S10). 즉, 인덕터 및 트랜스포머의 사이즈 및 용량에 따라 금속 증착형 코일(20)의 길이를 결정한다. 그리고, 설정된 길이에 맞게 금속 증착형 코일(20)을 제단한다(S20). First, the length of the metal-deposited
이때, 금속 증착형 코일(20)이 제1실시예에 따른 금속 증착형 코일을 사용할 경우 하나의 금속 증착형 코일을 제단하고, 제2실시예에 따른 금속 증착형 코일을 사용할 경우 전류 용량에 맞게 금속 증착형 코일의 층수를 확인한다. At this time, when the metal deposited
그리고, 금속 증착형 코일(20)의 양쪽 끝부분에 전원연결용 버스바(34,36)를 부착한다(S30). 전원연결용 버스바(34,36)는 금속 증착형 코일(20)의 양단에 납땜 등 다양한 방법으로 전원 연결이 가능한 형태로 부착한다.Then, bus bars 34 and 36 for power connection are attached to both ends of the metal evaporated coil 20 (S30). The bus bars 34 and 36 for power connection are attached to both ends of the metal evaporated
그리고, 제작이 완료된 금속 증착형 코일(20)을 보빈(14)에 감는다(S40). 이때, 평판인 금속 증착형 코일(20)을 보빈(14)의 길이에 맞게 감으면 조립이 완료되므로 코일을 보빈에 권선하기 위한 별도의 권선기가 불필요하고 보빈을 회전시키면 코일 감는 작업이 이루어지므로 코일 권선작업이 쉽고 편리하다. Then, the fabricated metal evaporated
보빈(14)에 금속 증착형 코일(20)을 권선하는 작업이 완료되면 전원 연결용 버스바(34,36)에 전원 연결용 케이블(16)을 연결하고 전원 연결용 케이블(16)은 보빈(14)에 장착되는 전원 연결단자에 연결한다(S50). When the winding of the metal-deposited
이와 같이, 본 발명에 따른 금속 증착형 코일은 원하는 전류용량에 맞게 금속 증착형 코일의 길이를 결정한 후 금속 증착형 코일의 길이를 제단하여 보빈에 감으면 조립이 완료되므로 조립이 쉽고 편리하다. In this way, the metal-deposited coil according to the present invention is easy and convenient to assemble because assembly is completed by determining the length of the metal-deposited coil according to the desired current capacity, cutting the length of the metal-deposited coil, and winding it on a bobbin.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. In the above, the present invention has been shown and described by taking specific preferred embodiments as examples, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is within the scope of the spirit of the present invention and is within the scope of common knowledge in the technical field to which the invention pertains. Various changes and modifications will be possible by those who have it.
10,12: 코어 14: 보빈
20: 금속 증착형 코일 30: 전도성 금속
32: 절연필름 34,36: 전원 연결용 버스바
10,12: Core 14: Bobbin
20: metal deposited coil 30: conductive metal
32: Insulating
Claims (7)
상기 금속증착형 코일은 전류가 흐르는 제1전도성 금속;
상기 제1전도성 금속이 증착되는 제1절연필름;
상기 제1절연필름의 하면에 부착되는 제2전도성 금속;
상기 제2전도성 금속이 증착되는 제2절연필름;
제1절연필름 및 제2절연필름에 증착된 제1전도성 금속 및 제2전도성 금속의 끝부분에 장착되어 전원을 연결하는 전원 연결용 버스바를 포함하는 인덕터 및 트랜스포머용 코일 구조.It is a metal-deposited coil wound around the bobbin of an inductor and transformer.
The metal-deposited coil includes a first conductive metal through which current flows;
a first insulating film on which the first conductive metal is deposited;
a second conductive metal attached to the lower surface of the first insulating film;
a second insulating film on which the second conductive metal is deposited;
A coil structure for an inductor and a transformer including a bus bar for power connection that is mounted on the ends of the first conductive metal and the second conductive metal deposited on the first insulating film and the second insulating film and connects power.
상기 제1절연필름과 제2전도성 금속 사이는 접착층이 형성되어 상호 적층되는 인덕터 및 트랜스포머용 코일 구조.According to clause 4,
A coil structure for an inductor and a transformer in which an adhesive layer is formed between the first insulating film and the second conductive metal and are stacked on each other.
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