KR200358019Y1 - 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고전압 또는 저전압을 발생시키는 트랜스포머(transformer)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보빈에 권취된 코일이 벌어지거나 한쪽으로 몰려 겹치지 않도록 함으로써 각 층마다 코일의 분포가 일정하고 절연유지 특성이 향상되어 고효율 및 안정성이 확보된 트랜스포머에 관한 것이다. 본 고안은 보빈(10)에 코일층(20)과 절연시트층(30)이 교호로 적층된 트랜스포머에 있어서, 상기 코일층(20)의 양측에 절연성의 고정수단(50)이 형성된 트랜스포머를 제공한다. 상기 고정수단(50)은 코일(25) 사이가 벌어지거나 한쪽으로 몰리지 않도록 코일(25)의 양측을 고정하는 것으로서, 이는 기재시트(52) 상에 접착제(54)가 코팅된 절연테이프가 유용하게 사용된다. 본 고안에 따르면, 각 코일층(20)마다 코일 분포량이 일정하게 유지되어 발생 전압이 균일하고, 코일(25) 간의 밀착력이 향상되어 고효율을 갖는 효과가 있다. 또한, 코일(25)이 각 층마다 나란히 배열됨에 따라 코일층(20)간 절연유지 특성이 향상되어 화재 위험성에 따른 안정성이 확보되는 효과를 갖는다.

Description

트랜스포머 {TRANSFORMER}

본 고안은 트랜스포머(transformer)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보빈(bobbin)에 코일과 절연시트를 교호로 권취하여 다수의 코일층과 절연시트층을 갖도록 하되, 상기 코일층의 양측에 절연성의 고정수단을 형성시킴으로써 절연유지 특성을 향상시킴은 물론 코일의 분포를 일정하게 유지하고 밀착력을 향상시켜 고효율과 안정성이 확보된 트랜스포머에 관한 것이다.

트랜스포머(transformer, 통상 '트랜스')는 입력된 전압을 전자 유도 작용에 의해 승압 또는 감압시켜 고전압 또는 저전압을 발생시키는 기기로서, 일반적으로 보빈(bobbin)과 이 보빈에 감겨지는 코일(또는, 동선), 그리고 자성체의 코어 등을 포함하여 구성된다.

종래, 보빈에 코일을 권취(rolling)함에 있어서는 코일과 코일 사이 그리고 코일층 간의 고려 없이, 설계에 따라 감는 횟수를 조정하여 기계적으로 감는 것이 일반적이었다. 그러나 이는 전압차에 대한 고려가 없고 코일층 간의 절연성이 결여되어 내전압 특성이 낮고, 발열량이 많아 화재의 위험성이 있었다.

이에 따라, 최근에는 코일층 사이에 절연시트를 개재하여 권취하는 방법이 시도되고 있다. 이를 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면, 보빈(1)에 코일(2a)과 절연시트를 교호(交互)로 권취하여 보빈(1) 상에 다수의 코일층(2)과 절연시트층(3)이 적층된 구조를 갖게 하였다. 구체적으로, 보빈(1)에 일렬로 코일(2a)을 감은 후, 코일(2a) 위에 절연시트를 감고, 절연시트 위에 다시 코일(2a)을 일렬로 감은 다음, 코일(2a)에 다시 절연시트를 감는 반복 공정을 수행하여 도 1에 도시한 바와같이 적어도 2층 이상의 코일층(2)과 절연시트층(3)이 교호로 적층되도록 구성하였다. 그리고, 위와 같이 보빈(1) 상에 코일과 절연시트를 권취한 다음에는 보빈(1)의 외부 둘레에 자성체의 코어(4)를 결합시키고, 이를 케이스(도시하지 않음)에 내장하여 완성하였다.

그러나 위와 같은 종래 기술은 코일층(2) 사이에 절연시트층(3)이 개재되어 코일층(2) 간의 절연성이 일시적으로 확보될 수 있었으나, 코일(2a)과 코일(2a)을 밀집시킬 수 있는 별도의 수단이 마련되지 않아 코일(2a)이 측방으로 이격되어 코일(2a)과 코일(2a) 사이에 공간이 형성되고, 코일(2a)이 한쪽으로 몰리는 현상(편심 현상)이 발생되었다. 이에 따라, 각 층마다의 전압의 크기가 고르지 않아 전압 특성이 불안정하고, 공간 형성에 의해 코일(2a)의 밀집도가 저하되어 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 편심 현상에 의해 코일(2a)이 한쪽으로 뭉치어 겹치게 됨에 따라 결국 층간의 절연유지 특성이 저하되어 특히 고전압 발생용의 경우 지나친 발열에 따른 화재의 위험성이 있는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결한 것으로서, 코일 사이에 공간이 생기거나 한쪽으로 몰리는 현상을 방지함으로써 각 층마다의 코일 분포량이 일정하게 유지되고 코일 간의 밀집도가 증가되도록 하여 발생 전압이 균일하고 고효율을 가지며 절연유지 특성이 향상되어 안정성이 확보된 트랜스포머를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 트랜스포머의 단면 구성도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 트랜스포머의 단면 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 고정수단의 바람직한 실시예로서, 절연테이프의 단면 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 보빈 15 : 권취부

20 : 코일층 25 : 코일

30 : 절연시트층 40 : 코어

50 : 고정수단 52 : 기재시트

52a : 요철부 54 : 접착제

55 : 절연액 출입 통로

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 보빈에 코일층과 절연시트층이 교호(交互)로 적층된 트랜스포머에 있어서,

상기 코일층의 양측에 절연성의 고정수단이 형성된 트랜스포머를 제공한다.

상기 고정수단은 코일의 변형을 방지, 즉 코일 사이가 벌어져 이격되거나 한쪽으로 몰리는 것을 방지하는 것으로서, 코일층과 동일한 개수로 형성되며, 이는 보빈에 코일과 절연시트를 권취하는 과정에서 형성된다.

또한, 상기 고정수단은 절연성으로서 코일의 변형(코일 사이가 벌어져 이격되거나 한쪽으로 몰리는 것)을 방지할 수 있는 것이면, 어떠한 것이라도 가능하며, 바람직하게는 기재시트 상에 접착제가 코팅된 절연테이프이다. 아울러, 고정수단은 트랜스포머의 사용 목적 및 설계에 따라 절연액이 침투할 수 있는 절연액 출입 통로를 가질 수 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 트랜스포머의 단면 구성도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 트랜스포머는 권취부(15)를 갖는 보빈(10)과 이 보빈(10)의 권취부(15)에 코일(25)이 감기어 형성된 코일층(20)과 이 코일층(20)의 위에 절연시트가 감기어 형성된 절연시트층(30)과 자성체의 코어(40)를 포함하여 구성되며, 상기 코일층(20)의 양측에는 본 고안에 따라서 코일층(20)과 동일한 개수로 고정수단(50)이 형성된다.

상기 보빈(10)은 통상과 같은 것을 포함하여 다양한 구조를 가질 수 있으며, 그 외주연에 코어(40)가 결합된 다음, 터미널(terminal, 단자)이 외부로 노출된 형태로 케이스(도시하지 않음)에 내장될 수 있다. 또한, 상기 코일(25)은 동선 그 자체이거나, 동선에 절연성의 피복재가 피복된 것을 포함한다.

상기 절연시트층(30)은 코일층(20) 간의 절연성을 목적으로 코일층(20)과 교호(交互)로 적층되며, 이는 절연시트가 감기어 형성된다. 상기 절연시트는 절연성이고 가요성(flexible)의 것이면 가능하고, 예를 들어 종이이거나, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 및 노멕스(Nomex, 상품명, 듀퐁사 제품)로부터 제조된 직포 또는 부직포가 사용될 수 있다. 본 고안에 따른 트랜스포머는 사용목적 및 설계에 따라 보빈(10)에 권취 공정이 완료된 후, 절연성이 향상되도록 절연액에 함침될 수 있는데, 이때 상기 절연시트는 액체 투과성이 될 수 있다. 또한, 상기 절연시트는 그 일면에 접착제가 도포된 것이 사용되어 코일층(20)과 절연시트층(30)은 서로 접착되는 것이 바람직하며, 가장 바깥 둘레에 적층되는 절연시트는 특히 그러하다.

상기 고정수단(50)은 본 고안에 따라서 코일(25)의 변형을 방지할 목적으로 형성된다. 즉, 상기 고정수단(50)은 양측에서 코일(25)을 고정하여 코일(25) 사이가 벌어져 공간이 생기거나 코일(25)이 한쪽으로 몰리는 것을 방지한다. 이러한 고정수단(50)은 코일층(20)과 동일한 개수로 형성되며, 코일층(20)이 형성되기 전에 미리 형성되거나 코일층(20)이 형성된 후에 형성될 수 있다.

보빈(10)에 코일(25)과 절연시트를 권취하는 공정은 통상과 같은 방법으로 진행될 수 있으며, 이때 본 고안에 따른 고정수단(50)을 형성시키는 공정이 연계(連續)된다. 이러한 권취 공정을 도 2를 참조하여 예를 들어 설명하면, 먼저 보빈(10)의 권취부(15)에 절연시트를 감은 후, 그 위에 고정수단(50)을 형성시키되 보빈(10)의 양 측벽(18)에 밀착시켜 양쪽 모두에 형성시킨다. 그리고 고정수단(50)의 사이에 코일(25)을 일렬로 조밀하게 감아 코일층(20)을 형성시킨 다음, 상기 코일층(20) 위에 절연시트를 감아 절연시트층(30)을 형성시킨다.(고정수단(50)을 코일층(20)보다 먼저 형성) 그리고 다시 상기 절연시트층(30) 위에 위와 같은 방법으로 고정수단(50) 및 코일층(20)을 설계에 따라 계속적으로 형성시킨다.

또한, 상기 고정수단(50)을 형성시킴에 있어서, 절연시트층(30)의 위쪽 양 측방에 빈 공간이 남도록 한 다음 중앙 부위에 코일층(20)을 먼저 형성시킨 후, 상기 빈 공간에 고정수단(50)을 형성시킬 수 있다.(고정수단(50)을 코일층(20)보다 나중에 형성)

아울러, 도 2에서는 보빈(10)의 권취부(15) 바로 위에 절연시트층(30)이 먼저 적층된 모습을 예시하였으나, 보빈(10)이 절연성인 경우 권취부(15)의 바로 위에 적층된 절연시트층(30)은 생략되고 코일층(20)이 먼저 적층되어 권취부(15)에서부터 차례로 코일층(20), 절연시트층(30), 코일층(20), 절연시트층(30)의 수순으로 반복 배열된 적층 구조를 가질 수 있다.

본 고안에서 고정수단(50)은 절연성을 가지는 것이면 가능하며, 예를 들어 절연성의 합성수지 용융물이 고착되어 형성되거나, 링(ring) 또는 다각형 형태의절연성 부재가 체결되어 형성될 수 있다. 바람직하게는 접착력을 가지는 절연테이프이다. 또한, 상기 고정수단(50)은 각 층간의 높이가 일정하게 유지되도록 코팅층(20)의 높이와 동일한 높이로 형성되는 것이 좋다.

아울러, 본 고안에 따른 트랜스포머는 상기한 바와 같이 권취 공정이 완료된 후, 절연액에 함침될 수 있는데, 이때 상기 고정수단(50)은 절연액 출입 통로(55)를 갖는 것이 바람직하다. 절연액 출입 통로(55)는 코일층(20) 및 절연시트층(30)의 절연액 함침속도는 물론 함침량을 증가시켜, 이는 결국 절연성을 향상시키는 이점이 있다. 절연액 출입 통로(55)는 고정수단(50)에 기계적으로 천공된 구멍이거나, 또는 고정수단(50)이 액체 투과성 재질이 사용되어 그 자체에 형성된 미세 기공이 될 수 있다.

본 고안에서 고정수단(50)으로서 유용하게 적용할 수 있는 절연테이프는 기재시트 상에 접착제가 코팅된 것으로서, 이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 고안에 따른 고정수단(50)의 바람직한 실시예로서, 절연테이프의 단면 구성도를 보인 것이다.

절연테이프는 절연성의 기재시트(52)와, 이 기재시트(52)의 일면에 코팅된 접착제(54)로 구성된다. 절연테이프는 절연성과 접착력을 가지는 것이면 가능하며, 일반적인 산업분야에서 접착을 목적으로 사용하는 것을 사용할 수 있다.

구체적으로 상기 기재시트(52)는 절연성을 갖는 것으로서, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 및 노멕스(Nomex, 상품명, 듀퐁사 제품)로부터 제조된 직포 또는 부직포가 될 수 있다. 바람직하게는 노멕스로부터 제조된 직물이다. 또한, 상기 접착제(54)는 아크릴계, 고무계, 우레탄계 및 실리콘계 접착제 등이 될 수 있다.

위와 같은 절연테이프는, 이를 절연시트층(30) 위에 권취함으로써 간편하게 고정수단(50)을 형성시킬 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 절연테이프는 절연액 출입 통로(55)가 마련되는 것이 바람직한데, 이때 기재시트(52)를 액체 투과성의 재질로 사용하면 절연액 출입 통로(55)가 마련될 수 있다. 아울러, 액체 투과성의 기재시트(52)에 접착제(54)를 코팅함에 있어, 접착제(54)를 기재시트(52) 상에 전면 코팅하지 않고 부분코팅(점코팅 등)하여 사용하면 절연액의 출입을 보다 더 원활하게 할 수 있다. 물론, 기재시트(52)가 액체 불투과성인 경우 인위적으로 구멍을 천공하여 절연액 출입 통로(55)가 마련되게 할 수 있다.

바람직하게는 도 3에 보인 바와 같이 상기 절연테이프를 구성하는 기재시트(52)는 엠보싱(embossing) 처리되어 그 일면에 요철부(52a)가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 요철부(52a)는 접착제(54)가 코팅된 면의 반대편에 형성되며, 이는 절연액 출입 통로(55)를 크고 용이하게 제공하며, 특히 수평적으로의 절연액 출입을 원활하게 하여 코일층(20)과 절연시트층(30)에 향상된 함침속도와 함침량을 갖게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 고정수단(50)은 코일(25)의 변형이 생기지 않도록 코일층(20)의 양측을 고정하여 코일(25) 사이가 벌어지거나 한쪽으로 몰리지 않게 한다. 이에 따라 각 코일층(20)마다 코일 분포량이 일정하게유지되어 발생 전압이 균일하고, 코일(25) 간의 밀착력이 향상되어 고효율을 갖는다.

또한, 상기 고정수단(50)은 그 형성 과정에서 절연시트층(30)의 양측을 계속적으로 보빈(10)에 고정시켜 코일층(20)과 절연시트층(30)의 밀착력을 향상시키고 코일(25)이 한쪽으로 치우쳐 뭉치게 되는 현상을 방지한다. 이에 따라, 코일(25)이 각 층마다 나란히 배열되어 코일층(20)간 절연유지 특성이 향상된다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 고정수단(50)에 의해 각 코일층(20)마다 코일(25)의 분포량이 일정하게 유지되어 발생 전압이 균일하고, 코일(25) 간의 밀착력이 향상되어 고효율을 갖는 효과를 갖는다. 또한, 코일(25)이 각 층마다 나란히 배열되고 코일층(20)간의 절연유지 특성이 향상되어 화재 위험성에 따른 안정성을 확보한다. 이는 결국 트랜스포머 자체는 물론 전체 회로의 내구성을 향상시키는 효과를 갖는다.

특히, 본 고안은 절연유지 특성 및 내전압 특성이 우수하여 승압에 따른 잦은 화재 및 안전사고가 발생하고 있는 고전압 발생용 트랜스포머의 경우에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (5)

1. 보빈(10)에 코일층(20)과 절연시트층(30)이 교호로 적층된 트랜스포머에 있어서,

   상기 코일층(20)의 양측에 절연성의 고정수단(50)이 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정수단(50)은 기재시트(52) 상에 접착제(54)가 코팅된 절연테이프인 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정수단(50)은 코일층(20)의 높이와 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정수단(50)은 절연액 출입 통로(55)를 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
5. 제 2항에 있어서, 상기 기재시트(52)는 그 일면에 요철부(52a)가 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스포머.