KR102657251B1 - 평판코일을 구비한 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평판코일을 구비한 변압기에 관한 것으로, 상호 체결되는 상부케이스와 하부케이스; 상부케이스와 하부케이스에 개재되어 고정되고, 양측돌기와 중앙돌기를 구비한 측면상 'ㅌ'형상이며, 상호 마주하여 배치된 상부코어와 하부코어; 상부코어와 하부코어 사이에 개재되면서 중앙돌기가 중앙홀을 관통하여 고정되고, 상호 체결되는 상부보빈과 하부보빈; 상부코어와 상부보빈 사이에 배치되고, 다수의 출력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작된 상부출력모듈; 상부보빈과 하부보빈 사이에 배치되고, 다수의 입력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작된 상부입력모듈; 하부코어와 하부보빈 사이에 배치되고, 출력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작되며, 상부출력모듈의 출력평판코일과 동일한 개수의 출력평판코일을 구비한 중간출력모듈;과, 상부코어와 상부출력모듈 사이 또는, 하부코어와 중간출력모듈 사이에 배치되는 절연지;를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

평판코일을 구비한 변압기{Transformer having plate coil}
본 발명은 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얇은 평판코일을 중첩하여 병렬 연결함으로써, 표피 효과가 억제되어 동일 체적 대비 전류 효율이 향상되고, 전체 높이가 감소되어 설치 공간의 공간 활용성이 극대화되도록 한 평판코일을 구비한 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기(transformer)는 1차측 코일 소자(primary coil element)와, 2차측 코일 소자(secondary coil element)를 가지며, 일반적으로 1차측 코일 소자는 입력단으로 이용되고 2차 측 코일 소자는 출력단으로 이용된다.
최근에 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)를 채용한 전원 공급 장치가 주목받고 있으며, 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT; Bipolar Junction Transistor)와 같은 스위칭 소자와 변압기를 사용하여 안정적으로 전원을 제공하고 있다.
한편, 가전제품 등이 경박단소의 경향으로 개발됨에 따라, 스위칭 모드 파워 서플라이도 슬림화하게 구현되도록 요구받고 있으며, 스위칭 모드 파워 서플라이를 구성하는 회로 부품 중 큰 부피를 차지하는 변압기의 부피를 줄이기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1105573호(2012.01.17 공고) 대한민국 등록특허 제10-2563445호(2023.08.07 공고)
상기된 문제점을 해소하기 위해 제안된 본 발명은 2회 이상 감긴 입력측 평판코일과, 1회 감긴 출력측 평판코일을 설치함으로써, 표피효과를 억제하여 동일 체적 대비 전류 효율을 높일 수 있고, 소형으로 제작 가능하도록 된 평판코일을 구비한 변압기를 제공함에 있다.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 평판코일을 구비한 변압기는, 상호 체결되는 상부케이스와 하부케이스; 상부케이스와 하부케이스에 개재되어 고정되고, 양측돌기와 중앙돌기를 구비한 측면상 'ㅌ'형상 또는 평평한 '│'자 형상 이며, 상호 마주하여 배치된 상부코어와 하부코어; 상부코어와 하부코어 사이에 개재되면서 중앙돌기가 중앙홀을 관통하여 고정되고, 상호 체결되는 상부보빈과 하부보빈; 상부코어와 상부보빈 사이에 배치되고, 다수의 출력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작된 상부출력모듈; 상부보빈과 하부보빈 사이에 배치되고, 다수의 입력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작된 상부입력모듈; 하부코어와 하부보빈 사이에 배치되고, 출력평판코일과 절연지가 교대로 적층하여 제작되며, 상부출력모듈의 출력평판코일과 동일한 개수의 출력평판코일을 구비한 중간출력모듈;과, 상부코어와 상부출력모듈 사이 또는, 하부코어와 중간출력모듈 사이에 배치되는 절연지;를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 입력평판코일의 회전감긴 횟수 또는 적층 개수는 출력평판코일의 회전감김 횟수 또는 적층 개수보다 더 많거나 적게 구성될 수 있다.
또한, 상부보빈은 중앙의 결합홀을 따라 상향 및 하향 돌출된 결합턱, 상면에서 양측면과 전면의 테두리에 상향 돌출된 측벽 및 전벽과, 양측면에 가공된 걸림쇠를 구비할 수 있다.
또한, 하부보빈은 중앙의 결합홀을 따라 상향 및 하향 돌출된 결합턱, 상면에서 양측면과 후면의 테두리에 상향 돌출된 측벽 및 후벽과, 양측면에 가공된 걸림돌기를 구비할 수 있다.
이로써, 상부보빈과 하부보빈이 겹쳐지면서 걸림쇠와 걸림돌기가 체결되어 상호 고정될 수 있다. 또, 상부보빈의 상면의 개방된 후면을 통해 상부출력모듈의 접지접속단자와 출력접속단자가 외향 돌출되어 놓이게 되고, 하부보빈의 상면의 개방된 전면을 통해 상부입력모듈의 입력접속단자와 입력접속부가 외향 돌출되어 놓이게 되며, 하부보빈의 하면에 중간출력모듈이 배치될 수 있다.
또한, 중간출력모듈과 하부코어 사이에 상부보빈, 하부입력모듈, 하부보빈, 하부출력모듈과 절연지가 하향 순차적으로 더 배치될 수 있다.
또한, 하부코어와 하부케이스에 개재된 방열패드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상부입력모듈과 하부입력모듈은 입력평판코일의 입력접속단자들이 입력슬리브에 의해 접속될 수 있다.
또한, 상부출력모듈, 중간출력모듈과 하부출력모듈은 출력평판코일의 출력접속단자들이 출력슬리브에 의해 접속될 수 있다.
또한, 상부출력모듈, 중간출력모듈과 하부출력모듈은 출력평판코일의 접지접속단자들이 접지슬리브에 의해 접속될 수 있다.
또한, 상부보빈의 상면의 개방된 후면을 통해 중간출력모듈의 접지접속단자와 출력접속단자가 외향 돌출되어 놓이게 되고, 하부보빈의 상면의 개방된 전면을 통해 하부입력모듈의 입력접속단자와 입력접속부가 외향 돌출되어 놓이게 되며, 하부보빈의 하면에 하부출력모듈이 배치될 수 있다.
또한, 상부보빈과 하부보빈의 결합턱이 상부출력모듈, 상부입력모듈, 중간출력모듈, 하부입력모듈 또는 하부출력모듈의 중앙홀에 끼워지고, 상부보빈과 하부보빈의 측벽과, 전벽 또는 후벽 사이에 상부출력모듈, 상부입력모듈, 중간출력모듈, 하부입력모듈 또는 하부출력모듈이 끼워져 고정될 수 있다.
그리고 중간출력모듈의 출력평판코일의 개수는 상부출력모듈과 하부출력모듈(0의 출력평판코일의 개수를 합친 수만큼 배치될 수 있다.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 2회 감김 구조의 입력평판코일이 다수 적증된 입력모듈과 1회 감김 구조의 출력평판코일이 다수 적층된 출력모듈이 상부보빈과 하부보빈에 고정됨으로써, 종래보다 높이가 낮아져 소형의 변압기를 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부보빈과 하부보빈이 상호 후크 방식으로 체결됨으로써, 조립 및 분해가 용이하여 작업 시간이 단축될 수 있는 효과가 있다.
그리고 평판코일을 이용함으로써, 표피효과를 억제하여 동일 체적 대비 전류 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 평판코일을 구비한 변압기가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 변압기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1출력모듈이 도시된 확대 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 상부보빈과 하부보빈이 도시된 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제1입력모듈과 보빈이 도시된 확대 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1입력모듈의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 입력평판코일이 도시된 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 또한, 다양한 실시 예에서 언급된 구성들 중 각 실시 예에서 상호 유사한 구성 및 관련 구성은 대체 또는 교체되거나 추가될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<구성>
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 평판 코일을 포함하는 변압기는 도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이, 상부케이스(100), 하부케이스(110), 상부코어(200), 하부코어(210)와 평판코일조립체(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 상부케이스(100)와 하부케이스(110)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 상부코어(200), 하부코어(210)와 평판코일조립체(300)의 외부를 감싸도록 설치될 수 있다. 여기서, 상부케이스(100)는 앞뒷면이 개방된 대략 'ㄷ'자 형상이고, 양측 선단에서 연장된 플랜지를 구비할 수 있다. 또, 하부케이스(110)는 대략 평판형상일 수 있다. 이들 상부케이스(100)와 하부케이스(110)는 아노다이징 도금된 알루미늄을 포함한 절연재질로 제작될 수 있다. 따라서, 하부케이스(110) 위에 상부케이스(100)가 위치되고, 상부케이스(100)의 플랜지와 하부케이스(110)의 양측단 부위가 나사 또는 볼팅 체결될 수 있다. 이때, 상부케이스(100)의 공간에 상부코어(200), 하부코어(210)와 평판코일조립체(300)가 끼워져 단단히 고정될 수 있다.
한편, 상부코어(200)와 하부코어(210)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 양측돌기(220)와 중앙돌기(230)를 구비한 측면상 대략 'ㅌ'자 형상 또는 평평한 "│"자 형상이고, 상호 맞닿아 상하로 배치되면서 상부케이스(100)와 하부케이스(110) 사이에 내재되어 설치될 수 있다. 일 예로, 'ㅌ'자 형상과 'ㅌ'자 형상의 결합 또는, 'ㅌ'자 형상과 평평한 '│'자 형상의 결합이 가능할 수 있다. 이때, 상부코어(200)와 하부코어(210)는 중앙돌기(230)가 평판코일조립체(300)의 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)의 중앙의 결합홀(H2)을 관통하여 끼워지고, 양측돌기(220)들 사이에 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)의 측면이 끼워지도록 배치될 수 있다. 이들 상부코어(200)와 하부코어(210)는 페라이트 등을 포함한 자성재질로 제작될 수 있다.
한편, 평판코일조립체(300)는 도 2에서 보듯이, 절연지(I), 상부조립체(400)와 하부조립체(500), 입력슬리브(600), 출력슬리브(700), 접지슬리브(800)와 방열패드(900)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 입력슬리브(600), 출력슬리브(700)와 접지슬리브(800)는 상부조립체(400)와 하부조립체(500)에 공통으로 연결되어 설치될 수 있다.
여기서, 상부조립체(400)는 절연지(I), 상부출력모듈(OM1), 상부보빈(B1), 상부입력모듈(IM1), 하부보빈(B2)과 중간출력모듈(OM2)이 하향 순차적으로 적층될 수 있다.
다음, 절연지(I)는 상부조립체(400)와 상부코어(200) 사이에 개재되고, 하부조립체(500)와 하부코어(210) 사이에 개재되어 절연되도록 배치될 수 있다. 또, 절연지(I)는 상부출력모듈(OM1) 및 상부입력모듈(IM1) 또는, 후술된 하부입력모듈(IM2) 및 후술된 하부출력모듈(OM3)을 구성하는 출력평판코일(OC) 또는 입력평판코일(IC)들 사이에 개재되어 이들 사이를 절연시키도록 배치될 수 있다.
다음, 상부출력모듈(OM1)은 도 2 내지 도 4에서 보듯이, 상부코어(200)에 맞닿은 절연지(I)와 상부보빈(B1) 사이에 위치되고, 다수의 출력평판코일(OC)과, 출력평판코일(OC)들 사이에 개재된 절연지(I)를 포함할 수 있다. 이 상부출력모듈(OM1)은 일 예로, 2장의 출력평판코일(OC)이 겹쳐지면서 출력접속단자(10)가 좌우 양측에 위치하도록 배치될 수 있다. 이외에 상부출력모듈(OM1)은 1장 또는 3장 이상이 겹쳐서 배치될 수도 있다.
이때, 출력평판코일(OC)은 중앙홀(H1)을 구비한 평면상 대략 사각형이고, 1회 감김 구조로 제작될 수 있다. 여기서 '1회 감김 구조'는 평평한 상태에서 외측에서 내측으로 대략 360°로 1회 감긴 형상일 수 있다. 좀 더 자세하게, 출력평판코일(OC)은 도 3과 도 4에서 보듯이, 출력접속단자(10), 우세로변(11), 하가로변(12), 좌세로변(13), 상가로변(14), 접지접속단자(15)와 중앙홀(H1)을 구비할 수 있다.
여기서, 출력접속단자(10)는 평면상 출력평판코일(OC)의 일측 부위에 위치되고, 도 3에서처럼 좌측 또는 우측에 위치되고, 도 1에서처럼 출력슬리브(700)가 접속하여 설치될 수 있다.
또, 우세로변(11)과 좌세로변(13)은 폭 또는 단면적이 상호 동일 또는 유사할 수 있다. 또, 우세로변(11) 또는 좌세로변(13)의 폭 또는 단면적은 도 7의 입력평판코일(IC)에서 우세로변들 또는 좌세로변들의 폭을 합친 것과 동일 또는 유사할 수 있다.
또, 하가로변(12)과 상가로변(14)은 폭 또는 단면적이 상호 동일 또는 유사할 수 있다. 또, 하가로변(12)과 상가로변(14)의 폭 또는 단면적은 도 7의 입력평판코일(IC)에서 상가로변들 또는 하가로변들의 폭 또는 단면적을 합친 것과 동일 또는 유사할 수 있다.
또, 접지접속단자(15)는 평면상 출력평판코일(OC)의 중앙 부위에 위치되고, 도 1에서처럼 접지슬리브(800)가 접속하여 설치될 수 있다.
또, 도 4에서 보듯이 상가로변(14)과 우세로변(11) 사이에는 제1간격(G1)과, 제1간격(G1)보다 좁은 제2간격(G2)이 성형될 수 있다.
또, 중앙홀(H1)은 도 4에 도시된 상부보빈(B1) 또는 하부보빈(B2)의 결합턱(21)이 통과하도록 성형될 수 있다. 따라서, 중앙홀(H1)을 관통하여 배치된 결합턱(21)에 의해 출력평판코일(OC)이 걸림 고정될 수 있다.
다음, 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)은 도 2와 도 4에서 보듯이 상호 체결되고, 상부보빈(B1)의 상면에 상부출력모듈(OM1)이 고정되고, 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2) 사이에 상부입력모듈(IM1)이 개재되어 고정되며, 하부보빈(B2)의 하면에 중간출력모듈(OM2)이 고정될 수 있다.
여기서, 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)은 상면의 양측 테두리에 상향 돌출된 측벽(20), 중앙의 결합홀(H2)과, 결합홀(H2)을 따라 상향 및 하향 돌출된 결합턱(21)이 공통으로 성형될 수 있다. 또, 상부보빈(B1)은 전면 테두리에 상향 돌출된 전벽(22)과, 양측 테두리의 측면에 돌출된 걸림쇠(23)가 성형될 수 있다. 또, 하부보빈(B2)은 후면 테두리에 상향 돌출된 후벽(24)과, 양측 테두리의 측면에 걸림쇠(23)와 체결되는 걸림돌기(25)가 성형될 수 있다. 따라서, 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)은 겹쳐지면서 걸림쇠(23)와 걸림돌기(25)의 상호 체결로 결합될 수 있다. 여기서, 걸림쇠(23)와 걸림돌기(25)는 일예로 후크결합으로 상호 체결될 수 있다.
그리고 상부보빈(B1)의 개방된 후면을 통해 상부출력모듈(OM1)의 접지접속단자(15)와 출력접속단자(10)가 외향 돌출되어 놓이게 되고, 하부보빈(B2)의 개방된 전면을 통해 상부입력모듈(IM1)의 압력접속단자(30)와 입력접속부(40.50)가 외향 돌출되어 놓일 수 있다. 또, 결합턱(21), 측벽(20), 전벽(22) 또는 후벽(24)들 사이에 출력평판코일(OC) 또는 입력평판코일(IC)이 끼워져 고정될 수 있다. 여기서, 결합턱(21), 측벽(20), 전벽(22) 또는 후벽(24)의 높이는 상,하부출력모듈(OM1,OM3)과 상,하부입력모듈(IM1,IM2)의 높이에 맞춰 흔들리지 않게 고정되도록 성형될 수 있다.
다음, 상부입력모듈(IM1)은 도 5 내지 도 7에서 보듯이, 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 이 상부입력모듈(IM1)은 일 예로, 도 6에서와 같이 제1입력평판코일(IC1), 제2입력평판코일(IC2), 제3입력평판코일(IC3), 제3입력평판코일(IC3), 제2입력평판코일(IC2), 제1입력평판코일(IC1)이 하향 순차적으로 배치되고, 이들 평판코일 사이에 절연지(I)가 개재되어 제작될 수 있다. 이때, 상부의 제2입력평판코일(IC2)과 제3입력평판코일(IC3)은 하부의 제2입력평판코일(IC2)과 제입력평판코일(IC)에 대해 좌우 대칭으로 위치되고, 상부의 제1입력평판코일(IC1)은 하부의 제1입력평판코일(IC1)에 대해 좌우 대칭으로 위치될 수 있다. 이 구성은 모두 6장의 평판코일이 배치된 경우이고, 다른 예로 제2입력평판코일(IC2)과 제3입력평판코일(IC3)이 1장만 배치되어 모두 4장의 평판코일이 배치될 수도 있다.
여기서, 입력평판코일(IC)은 도 7에서 보듯이, 두께는 얇은 판형상의 소재가 동일 평면상으로 바깥에서 안으로 상호 이격되면서 2회 이상 감기는 구조로 제작될 수 있다. 일례로, 입력평판코일(IC)은 제1입력평판코일(IC1), 제2입력평판코일(IC2)과 제3입력평판코일(IC3)로 제작되고, 2회 감김 구조로 제작될 수 있다. 이 입력평판코일(IC)은 바람직하게는 평면상 대략 사각형으로 감긴 형상으로 제작될 수 있고, 이외에 다른 예로 대략 원형 또는 다각형의 감긴 형상으로 제작될 수도 있으며, 다각형의 경우 모서리가 모따기 처리될 수 있다. 이때, '2회 감김 구조'는 평평하게 감긴 상태에서 바깥쪽 단부위를 기준으로 상호 간에 간격을 가지면서 평면상 대략 720°로 2회 감긴 형상일 수 있다. 좀 더 자세하게는, '2회 감김 구조'는 판형상의 소재가 평면상 대략 사각형으로 감긴 경우, 감긴 각도가 720°이면서 제1입력평판코일(IC1) 및 제3입력평판코일(IC3)처럼 끝점이 시작점에 도달하지 않을 수 있고, 제2입력평판코일(IC2)처럼 끝점이 시작점을 지나 위치될 수 있다. 이외에, 평면상 원형으로 감긴 경우 끝점이 시작점을 지나거나 도달하지 않도록 대략 600 ~ 750°정도로 감긴 형상일 수 있다. 이러한 2회 감김 구조의 입력평판코일은 1회 감김 구조 또는 종래의 'ㄷ'자 감김 구조보다 권선 수의 제곱에 비례하여 더 큰 인덕턴스를 제공할 수 있다.
이하, 평면상 사각형상의 입력평판코일(IC)에 대해 도 7을 참고로 하여 설명하고, 상, 하, 좌, 우, 가로, 세로 등을 포함한 방향은 각 도면을 기준으로 한다.
먼저, 제1입력평판코일(IC1)은 우측 상단에서 시계 방향으로 굴절되어 2회 감김 구조의 형상이다. 이 형상으로 인해 최외측 단부의 압력접속단자(30), 최외측우세로변(31), 최외측하가로변(32), 최외측좌세로변(33), 최외측상가로변(34), 차외측우세로변(35), 차외측하가로변(36), 차외측좌세로변(37) 및 최내측상가로변(38)을 구비할 수 있다.
여기서, 압력접속단자(30)는 우측단 부위에 위치되고, 도 2에서처럼 입력슬리브(600)가 연결되도록 인접한 최외측상가로변(34)보다 돌출될 수 있다. 이 압력접속단자(30)의 폭은 최외측우세로변(31)과 동일하거나 더 클 수 있다.
또, 최외측우세로변(31), 최외측하가로변(32), 최외측좌세로변(33), 차외측우세로변(35), 차외측하가로변(36)과 차외측좌세로변(37)의 폭은 동일할 수 있다. 일례로, 이들 변의 폭은 8.5mm이고, 두께는 0.7mm이며, 단면적은 5.95mm2일 수 있다. 이 크기의 단면적을 갖는 변에서는 대략 설계 허용 전류를 30A(암페어)가 되도록 할 수 있다. 여기서 폭은 8.2 ~ 8.7mm이고 두께는 9.7~ 9.9mm일 수 있다.
또, 최내측상가로변(38)은 최외측우세로변(31)보다 폭이 작을 수 있다. 일례로, 이 변의 폭은 6mm이고, 두께는 0.7mm이므로 단면적은 4.2mm2일 수 있다. 여기서, 최내측상가로변(38)이 도 6에서처럼 아래에 적층된 제2입력평판코일(IC2)에서 동일한 단면적을 가지는 최내측상가로변(49)과 전기적으로 접속되므로, 최내측상가로변(38)과 최내측상가로변(49)에는 대략 설계 허용 전류를 21A가 되도록 할 수 있다. 여기서, 최외측상가로변(34)의 폭은 대략 제2입력평판코일(IC2) 및 제3입력평판코일(IC3)의 전체 크기를 맞추기 위해 다른 변들의 폭보다 넓을 수 있다. 또, 폭은 5.7 ~ 6.3mm이고, 두께는 9.7 ~ 9.9mm일 수 있다.
다음, 제2입력평판코일(IC2)은 좌측 상단에서 시계 방향으로 굴절되어 2회 감김 구조의 형상이다. 이 형상으로 인해 최외측 단부의 입력접속부(40), 최외측상가로변(41), 최외측우세로변(42), 최외측하가로변(43), 최외측좌세로변(44), 차외측상가로변(45), 차외측우세로변(46), 차외측하가로변(47), 차외측좌세로변(48)과 최내측상가로변(49)을 구비할 수 있다.
여기서, 입력접속부(40)는 도 1과 도 6에서처럼 코일들이 적층된 형태에서 압력접속단자(30)와 동일 측방향이면서도 동일 선상에 위치되지 않고, 제3입력평판코일(IC3)의 입력접속부(50)와 동일 선상에서 접속되도록 단부에서 일정 길이만큼 안쪽으로 위치될 수 있다. 도 7을 참고하면, 우측단에서 일정 길이만큼 좌측으로 위치될 수 있다. 또, 입력접속부(40)는 입력접속부(50)와의 전기적 연결을 위해 최외측상가로변(41)보다 외향 돌출되고, 최외측상가로변(41)과 동일거나 다른 폭일 수 있다.
또, 최외측상가로변(41) 내지 차외측좌세로변(48)의 폭은 8,5mm이고, 두께는 0,7mm이며, 단면적은 5.95mm2일 수 있다. 이 크기의 단면적을 갖는 변에서는 대략 설계 허용 전류를 30A(암페어)가 되도록 할 수 있다. 여기서 폭은 8.2 ~ 8.7mm이고 두께는 9.7~ 9.9mm일 수 있다.
또, 최내측상가로변(49)은 최외측상가로변(41)보다 폭이 작을 수 있다. 일 예로, 이 변의 폭은 6mm이고, 두께는 0.7mm이며, 단면적은 4.2mm2일 수 있다. 여기서, 최내측상가로변(49)이 도 6에서처럼 위에 적층된 제1입력평판코일(IC1)에서 동일한 단면적을 가지는 최내측상가로변(38)과 전기적으로 접속되므로, 최내측상가로변(49)과 최내측상가로변(38)에는 대략 설계 허용 전류를 21A가 되도록 할 수 있다. 또, 폭은 5.7 ~ 6.3mm이고, 두께는 9.7 ~ 9.9mm일 수 있다.
다음, 제3입력평판코일(IC3)은 좌측 상단에서 시작하여 반시계방향으로 굴절되어 2회 감김 구조의 형상이다. 이 형상으로 인해 최외측 단부의 입력접속부(50), 최외측좌세로변(51), 최외측하가로변(52), 최외측우세로변(53), 최외측상가로변(54), 차외측좌세로변(55), 차외측하가로변(56), 차외측우세로변(57)과 최내측상가로변(58)을 구비할 수 있다.
여기서, 입력접속부(50)는 도 1과 도 6의 하부에서처럼 코일들이 적층된 형태에서 압력접속단자(30)와 등일 측방향이면서도 동일 선상에 위치되지 않고, 다른 입력접속부(40)와 동일 선상에서 접속되도록 단부에서 일정 길이만큼 안쪽으로 위치될 수 있다. 도 7을 참조하면, 좌측단에서 일정 길이만큼 우측으로 위치될 수 있다. 또한, 입력접속부(50)는 다른 입력접속부(40)와의 전기적 연결을 위해 최외측상가로변(54)보다 외향 돌출되고, 최외측좌세로변(51)과 동일하거나 다른 폭일 수 있다.
또, 최외측좌세로변(51), 최외측하가로변(52), 최외측우세로변(53), 차외측좌세로변(55), 차외측하가로변(56)과 차외측우세로변(57)의 폭은 85mm이고, 두께는 0.7mm이며, 단면적은 5.95mm2일 수 있다. 이 크기의 단면적을 갖는 변에서는 대략 설계 허용 전류를 30A가 되도록 할 수 있다. 여기서 폭은 8.2 ~ 8.7mm이고 두께는 9.7~ 9.9mm일 수 있다.
또, 최내측상가로변(58)은 최외측좌세로변(54)보다 폭이 작을 수 있다. 일례로, 최내측상가로변(58)의 폭은 6mm이고, 두께는 0.7mm이며, 단면적은 4.2mm2일 수 있다. 여기서, 최내측상가로변(58)은 도 6에서처럼 아래에 적층된 제2입력평판코일(IC2)에서 동일한 단면적을 가지는 최내측상가로변(49)과 전기적으로 접속되므로, 최내측상가로변(58)과 최내측상가로변(49)에는 대략 설계 허용 전류를 21A가 되도록 할 수 있다. 또, 폭은 5.7 ~ 6.3mm이고, 두께는 9.7 ~ 9.9mm일 수 있다. 그리고 최외측상가로변(54)의 폭은 대략 제2입력평판코일(IC2) 및 제3입력평판코일(IC3)와의 전체 크기를 맞추기 위해 다른 변들의 폭보다 넓을 수 있다.
끝으로, 중간출력모듈(OM2)은 상부출력모듈(OM1)과 동일하거나 유사한 구조로서, 1회 감김 구조의 다수 출력평판코일(OC)이 절연지(I)를 사이에 두고 적층되어 제작될 수 있다. 자세한 설명은 상기된 상부출력모듈(OM1)의 설명으로 갈음한다. 이 중간출력모듈(OM2)은 도 2에서처럼 상부조립체(400)와 하부조립체(500)로 구성되는 경우, 상부출력모듈(OM1)의 출력평판코일(OC)과 하부출력모듈(OM3)의 출력평판코일(OC)의 적층 개수만큼 출력평판코일(OC)이 적층될 수 있다. 일 예로, 중간출력모듈(OM2)의 출력평판코일(OC)은 상부출력모듈(OM1)의 출력평판코일(OC)과 하부출력모듈(OM3)의 출력평판코일(OC)에 대해 2:1:1의 비율로 적층될 수 있다. 만약, 도 2에서 평판코일조립체(300)가 상부조립체(400)만 구비된 경우, 중간출력모듈(OM2)의 출력평판코일(OC)의 적층 개수는 상부출력모듈(OM1)의 출력평판코일(OC)의 적층 개수와 동일할 수 있다.
한편, 하부조립체(500)는 도 2에서 보듯이, 상부조립체(400)와 상하로 대칭하여 배치된 구조일 수 있다. 좀 더 자세하게는 중간출력모듈(OM2), 상부보빈(B1), 하부입력모듈(IM2), 하부보빈(B2)과, 하부출력모듈(OM3)이 하향 순차적으로 배치될 수 있다. 각 구성에 대한 자세한 설명은 상기된 상부조립체(400)의 설명으로 갈음한다.
이러한 구조에서 상부조립체(400) 또는 하부조립체(500)는 일 예로 각각 상부입력모듈(IM1)의 입력평판코일(IC)이 8장 적층되어 16회 감김 구조이고, 상부출력모듈(OM1)의 출력평판코일(OC)이 2장 적층되어 2회 감김 구조이며, 중간출력모듈(OM2)의 출력평판코일(OC) 4장 중 2장과 연계되어 2회 감김 구조로 조립될 수 있다. 이들 입력평판코일(IC)과 출력평판코일(OC)의 적층 개수는 변압 효율에 따라 변경될 수 있다.
그리고 상부출력모듈(OM1), 중간출력모듈(OM2) 또는 하부출력모듈(OM3)에서 각 출력평판코일(OC)은 적층된 상태에서 상호 용접으로 접속될 수 있다. 자세하게는 출력평판코일(OC)들이 적층된 상태에서 출력접속단자(10)들의 구멍 또는, 접지접속단자(15)들의 구멍에 볼트를 관통시킨 후 너트로 조인 다음, 납조(솔더포트)에 담갔다가 빼내서 용접할 수 있다. 이후 볼트와 너트는 제거될 수 있다.
또, 상부입력모듈(IM1) 또는 하부입력모듈(IM2)에서 각 입력평판코일(IC)은 적층된 상태에서 상호 용접으로 접속될 수 있다. 자세하게는 입력평판코일(IC)들이 상호 적층된 상태에서 압력접속단자(30)들의 구멍 또는, 입력접속부(40,50)들의 구멍에 볼트를 관통시킨 후 너트로 조인 다음, 납조(솔더포트)에 담갔다가 빼내서 용접할 수 있다. 이후 볼트와 너트는 제거될 수 있다. 또, 제1입력평판코일(IC1), 제2입력평판코일(IC2)과 제3입력평판코일(IC3)들은 최내측상가로변(38,49,58)들끼리 크림솔더 후 스폿 용접으로 접속될 수 있다.
한편, 입력슬리브(600)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 상부입력모듈(IM1)과 하부입력모듈(IM2)의 입력평판코일(IC)에서 압력접속단자(30)와 입력접속부(40,50)들을 연결하여 접속 설치될 수 있다. 이때, 입력슬리브(600)는 출력슬리브(700)의 반대측에 위치하여 양측에 설치될 수 있다.
또한, 출력슬리브(700)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 상부출력모듈(OM1), 중간출력모듈(OM2)과 하부출력모듈(OM3)의 출력평판코일(OC)에서 출력접속단자(10)들을 연결하여 접속 설치될 수 있다. 이때, 출력슬리브(700)는 접지슬리브(800)를 중간에 두고 양측에 설치될 수 있다.
또한, 접지슬리브(800)는 도 1과 도 2에서 보듯이, 상부출력모듈(OM1), 중간출력모듈(OM2)과 하부출력모듈(OM3)의 출력평판코일(OC)에서 접지접속단자(15)들을 연결하여 접속 설치될 수 있다.
그리고 방열패드(900)는 도 2에서 보듯이 하부코어(210)와 하부케이스(110) 사이에 개재되고, 평판코일조립체(300)의 발열을 외부로 신속히 발산하도록 설치도리 수 있다. 이 방열패드(900)는 상부코어(200)와 상부케이스(100) 사이에도 개재될 수 있다. 또, 방열패드(900)는 절연 및 방열을 위해 실리콘 재질로 제작될 수 있고, 방열핀 구조로 제작될 수도 있다.
한편, 도 2에서 보듯이 평판코일조립체(300)는 상부조립체(400)와 하부조립체(500)의 한 쌍으로 구성되거나, 상부조립체(400)와 하부조립체(500) 중 하나만으로 구성되거나, 상부조립체(400) 또는 하부조립체(500)가 2개 이상으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기된 설명은 강압 변압기에 적용하여 설명하였지만, 입력평판코일(IC)의 감김 횟수 또는 적층 개수를 출력평판코일(OC)의 감긴 횟수 또는 적층 개수보다 더 많게하여 승압 변압기에 적용될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:상부케이스 110:하부케이스
200:상부코어 210:하부코어
220:양측돌기 230:중앙돌기
300:평판코일조립체 400:상부조립체
500:하부조립체 600:입력슬리브
700:출력슬리브 800:접지슬리브
900:방열패드.
I:절연지
OM1:상부출력모듈 OM2:중간출력모듈
OM3:하부출력모듈.
OC:출력평판코일
10:출력접속단자 11:우세로변
12:하가로변 13:좌세로변
14:상가로변 15:접지접속단자.
B1:상부보빈 B2:하부보빈
20:측벽 21:결합턱
22:전벽 23:걸림쇠
24:후벽 25:걸림돌기
H1:중앙홀 H2:결합홀.
IM1:상부입력모듈 IM2:하부입력모듈
IC:입력평판코일
IC1:제1입력평판코일
30:입력접속단자 31:최외측우세로변
32:최외측하가로변 33:최외측좌세로변
34:최외측상가로변 35:차외측우세로변
36:차외측하가로변 37:차외측좌세로변
38:최내측상가로변.
IC2:제2입력평판코일
40:입력접속부 41:최외측상가로변
42:최외측우세로변 43:최외측하가로변
44:최외측좌세로변 45:차외측상가로변
46:차외측우세로변 47:차외측하가로변
48:차외측좌세로변.
IC3:제3입력평판코일
50:입력접속부 51:최외측좌세로변
52:최외측하가로변 53:최외측우세로변
54:최외측상가로변 55:차외측좌세로변
56:차외측하가로변 57:차외측우세로변
58:최내측상가로변.

Claims (6)

  1. 상호 체결되는 상부케이스(100)와 하부케이스(110);
    상기 상부케이스(100)와 하부케이스(110)에 개재되어 고정되고, 양측돌기(220)와 중앙돌기(230)를 구비한 측면상 'ㅌ'형상 또는 평평한 '│'자 형상이며, 상호 마주하여 배치된 상부코어(200)와 하부코어(210);
    상기 상부코어(200)와 하부코어(210) 사이에 개재되면서 상기 중앙돌기(230)가 중앙홀(H1)을 관통하여 고정되고, 상호 체결되는 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2);
    상기 상부코어(200)와 상부보빈(B1) 사이에 배치되고, 다수의 출력평판코일(OC)과 절연지(I)가 교대로 적층하여 제작된 상부출력모듈(OM1);
    상기 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2) 사이에 배치되고, 다수의 입력평판코일(IC)과 절연지(I)가 교대로 적층하여 제작된 상부입력모듈(IM1);
    상기 하부코어(210)와 하부보빈(B2) 사이에 배치되고, 출력평판코일(OC)과 절연지(I)가 교대로 적층하여 제작되며, 상기 상부출력모듈(OM1)의 출력평판코일(OC)과 동일한 개수의 출력평판코일(OC)을 구비한 중간출력모듈(OM2);과
    상기 상부코어(200)와 상부출력모듈(OM1) 사이 또는, 하부코어(210)와 중간출력모듈(OM2) 사이에 배치되는 절연지(I);를 포함하고,
    상기 입력평판코일(IC)의 감김 횟수 또는 적층 개수가 출력평판코일(OC)의 감 횟수 또는 적층 개수보다 더 많거나 적게 구성되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
  2. 청구항 1에서,
    상기 상부보빈(B1)은 중앙의 결합홀(H2)을 따라 상향 및 하향 돌출된 결합턱(21), 상면에서 양측면과 전면의 테두리에 상향 돌출된 측벽(20) 및 전벽(22)과, 양측면에 가공된 걸림쇠(23)를 구비하고,
    상기 하부보빈(B2)은 중앙의 결합홀(H2)을 따라 상향 및 하향 돌출된 결합턱(21), 상면에서 양측면과 후면의 테두리에 상향 돌출된 측벽(20) 및 후벽(24)과, 양측면에 가공된 걸림돌기(25)를 구비하고,
    상기 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)이 겹쳐지면서 걸림쇠(23)와 걸림돌기(25)가 체결되어 상호 고정되고,
    상기 상부보빈(B1)의 상면의 개방된 후면을 통해 상부출력모듈(OM1)의 접지접속단자(15)와 출력접속단자(10)가 외향 돌출되어 놓이게 되고, 하부보빈(B2)의 상면의 개방된 전면을 통해 상부입력모듈(IM1)의 압력접속단자(30)와 입력접속부(40,50)가 외향 돌출되어 놓이게 되며, 하부보빈(B2)의 하면에 중간출력모듈(OM2)이 배치되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
  3. 청구항 2에서,
    상기 중간출력모듈(OM2)과 하부코어(210) 사이에 상부보빈(B1), 하부입력모듈(IM2), 하부보빈(B2), 하부출력모듈(OM3)과 절연지(I)가 하향 순차적으로 더 배치되고,
    상기 하부코어(210)와 하부케이스(110)에 개재된 방열패드(900)를 더 포함하고,
    상기 상부입력모듈(IM1)과 하부입력모듈(IM2)은 입력평판코일(IC)의 압력접속단자(30)들이 입력슬리브(600)에 의해 접속되고,
    상기 상부출력모듈(OM1), 중간출력모듈(OM2)과 하부출력모듈(OM3)은 출력평판코일(OC)의 출력접속단자(10)들이 출력슬리브(700)에 의해 접속되며,
    상기 상부출력모듈(OM1), 중간출력모듈(OM2)과 하부출력모듈(OM3)은 출력평판코일(OC)의 접지접속단자(15)들이 접지슬리브(800)에 의해 접속되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
  4. 청구항 3에서,
    상기 상부보빈(B1)의 상면의 개방된 후면을 통해 중간출력모듈(OM2)의 접지접속단자(15)와 출력접속단자(10)가 외향 돌출되어 놓이게 되고, 하부보빈(B2)의 상면의 개방된 전면을 통해 하부입력모듈(IM2)의 압력접속단자(30)와 입력접속부(40,50)가 외향 돌출되어 놓이게 되며, 하부보빈(B2)의 하면에 하부출력모듈(OM3)이 배치되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
  5. 청구항 3에서,
    상기 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)의 결합턱(21)이 상부출력모듈(OM1), 상부입력모듈(IM1), 중간출력모듈(OM2), 하부입력모듈(IM2) 또는 하부출력모듈(OM3)의 중앙홀(H1)에 끼워지고, 상기 상부보빈(B1)과 하부보빈(B2)의 측벽(20)과, 전벽(22) 또는 후벽(24) 사이에 상부출력모듈(OM1), 상부입력모듈(IM1), 중간출력모듈(OM2), 하부입력모듈(IM2) 또는 하부출력모듈(OM3)이 끼워져 고정되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
  6. 청구항 3에서,
    상기 중간출력모듈(OM2)의 출력평판코일(OC)의 개수는 상부출력모듈(OM1)과 하부출력모듈(0의 출력평판코일(OC)의 개수를 합친 수만큼 배치되어 이루어진 평판코일을 구비한 변압기.
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