KR200425106Y1 - 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 코일격벽을 중심으로 제 1코일권선부와 제 2코일권선부로 구획되며 그 양단에 각 코일연결 단자를 구비한 단자기판을 일체형으로 형성하고 양측의 단자기판 사이에 내부로 일정길이와 폭을 갖는 중공 홀을 갖는 보빈을 이용하는 트랜스포머의 코어구조에 관한 것으로 특히, 상기 보빈의 길이방향의 크기에 대응하는 길이를 가지며 상기 중공 홀에 대응하는 폭을 가짐에 따라 상기 중공 홀에 압입되어 지는 "I"자형 코어와; 상기 보빈을 길이방향으로 덮는 형상의 "C"자형 코어로 구성되는 것을 특징으로 하는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조를 제공하여 종래 E자형 코어를 이용함에 따라 수평 방향의 자장이 생성됨에 따라 발생되는 전력손실 및 발열상태를 개선하여 누설 자장을 최소화할 수 있게 된다.

트랜스포머, 보빈, 변압기, 권선, 코어

Description

보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조{structure core for transformer using bobbin}

도 1은 종래 기술에 따른 보빈을 사용한 트랜스포머의 분해 사시도

도 2는 도 1에 도시되어 잇는 E자형 코어를 사용하는 경우 자장의 형성에 따른 자력선의 예를 나타내는 예시도

도 3은 본 고안에 따른 코어를 이용한 트랜스포머의 분해 사시도

도 4는 도 3의 구성에 대한 체결상태의 단면 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 트랜스포머 12, 14 : 코일단자

11, 13 : 단자기판 5, 5I, 5C : 코어

17 : 코어 삽입중공부 18, 19 : 코일권선부

15 : 코일격벽 16 : 슬릿

10 : 보빈

본 고안은 LCD TV 또는 LCD 모니터용 백라이트 유닛에 사용되는 트랜스포머용 보빈에 관한 것으로 특히, 종래 E자형 코어를 이용함에 따라 수평 방향의 자장이 생성됨에 따라 발생되는 전력손실 및 발열상태를 개선하기 위해 누설 자장의 최소화를 위하여 수직방향의 자장만을 형성시키도록 CI타입의 코어를 사용하되 C자형 코어의 평면적을 최대화하는 구조를 갖는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조에 관한 것이다.

최근 들어 디스플레이 디바이스의 발전으로 LCD 모니터 및 LCD TV가 널리 보급되고 있다. LCD에서는 백라이트(back light) 시스템을 위해 고압으로 구동되는 형광 튜브를 가지는데, 일반적으로 구동 회로가 있는 인버터는 상기 형광 튜브를 구동하도록 사용되며 상기 인버터는 고전압 트랜스포머를 가진다.

따라서 크기를 최소화하기 위해 사용하는 트랜스포머는 박판타입의 구조를 가질 필요가 있다.

트랜스포머는 교류 전류의 전압을 증가시키거나 감소시키는 장치로서, 일반적으로 저압측과 고압측의 1차 코일과 2차코일이 코어(core)가 보빈(bobbin)의 중공 부분에 삽입된 보빈 주위에 와인딩 됨으로서 제조된다.

1차 코일이라 불리는 하나의 저압코일은 전압을 변경해야 할 입력회로에 연결되고 2차 코일이라 불리는 나머지 고압코일은 상기 변경(변환)된 전압이 사용되는 출력회로에 연결되며, 입력회로의 교류전류가 1차 코일을 통과할 때 상기 교류전류에 응답하여 세기와 방향이 변화되는 자계가 발생된다. 자속 변화는 2차 코일 에서의 교류전압을 유도하고 각 코일에서의 권선비가 변압비를 결정한다.

이러한 박판타입의 소형 고전압 트랜스포머의 경우 고압측 코일의 권취수가 저압측 코일 권취수에 비해 대단히 크기 때문에, 고압 코일에 흐르는 전류는 저압 코일에 흐르는 전류에 비하여 매우 적고, 따라서 코일의 굵기도 고압 코일이 저압 코일에 비하여 훨씬 가늘다.

또한, 보빈의 고압 코일 권취 부분은 코일에서 발생하는 열의 발산이 용이하도록 몇 개의 슬릿에 의하여 연속적인 1개의 코일이 공간적으로 분리되어 권취되는데, 이로 인해 코일의 양단(兩端)은 공간적으로 어느 정도 떨어질 수 밖에 없고, 보빈의 일측에 형성된 트랜스포머의 고압 단자에 코일을 연결함에 있어서는 코일의 양단(兩端) 중 1단은 코일의 1단에서 연장된 인출선에 의하여 고압 단자 중 1단자에 연결된다. 이때, 인출선은 고압 권취 코일로부터 단자기판의 길이만큼 일정 간격 이격하여 고압 권취 코일의 일부와 단락되는 것을 방지한다.

이와 같은 종래 기술에 따른 박판타입의 고전압 트랜스포머를 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 종래의 트랜스포머(1)는 양측으로 저압 코일단자(14)와 고압 코일단자(12)를 구비한 저압 단자기판(13)과 고압 단자기판(11)을 일체형으로 형성하고 상기 단자기판(11, 13) 사이에 내부로 단자기판의 가로 길이와 동일 폭의 "E"형 코어(5)를 양방향에서 삽입할 수 있게 코어 삽입중공부(17)를 형성한 보빈몸체부와, 상기 보빈몸체부의 외주면을 저압 코일권선부(19)와 고압 코일권선부(18)로 나누는 코일격벽(15) 및 상기 고압 코일권선부(18)를 일정한 간격으로 분할하는 다수개의 슬릿(16)으로 구성된 보빈(10)과 상기 보빈(10)의 코어 삽입 중공부(17)에 삽입되는 중코어와 상기 중코어에 일체형의 외부코어로 형성되는 "E"형 코어(5)의 결합으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 구성되는 트랜스포머(1)에서 저압 코일권선부(19)와 고압 코일권선부(18)에 권선되어진 코일이 저압 단자기판(13)과 고압 단자기판(11)에 구비되어 있는 단자에 연결되어 주변의 다른 회로와 전기적으로 연결되어 진다.

이에 따라 상기 저압 코일권선부(19)에 권선된 코일에 흐르는 전류의 변화에 의해 고압 코일권선부(18)에 권선되는 코일에 자기 유도에 의해 유도전류가 흐르게 되며 각 단자기판에 권선되는 코일의 권선비에 비례하는 전압이 형성된다.

이때 자기 유도에 따른 형상이 이루어지도록 하는 주요 구성이 코어(5)이며, 첨부한 도 2에는 E자형 코어(5)를 통해 형성되는 자력선의 예를 도시한 것으로 자속밀도는 중코어 부분이 높은데, 자력선은 중코어와 외부코어를 따라 폐회로를 형성하는 홍색 일점쇄선으로 표시된 수평방향(x-y자력선)과, 중코어를 중심으로 상측과 하측으로 폐회로를 형성하는 청색 이점쇄선으로 표시된 수직방향(z-x자력선)으로 구분된다.

상술한 바와 같이 E자형 코어(5)를 통해 형성되는 자력선의 방향이 수직 방향과 수평 방향으로 이원화되어지는 것을 알 수 있는 데, LCD TV 또는 LCD 모니터용 백라이트 유닛을 구현하는 데 있어 수평방향(x-y자력선)의 자력선은 손실이며 더욱이 트랜스포머 주변에 형성되는 수평장향의 자장은 다른 주변구성(접지용 철판 및 방열철판)을 통해 불필요한 유도전류를 발생시킬 소지가 있다.

이는 불필요한 전력의 소비 및 발열상태를 생성시키는 요인으로 작용한다는 문제점이 발생되었다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 종래 E자형 코어를 이용함에 따라 수평 방향의 자장이 생성됨에 따라 발생되는 전력손실 및 발열상태를 개선하기 위해 누설 자장의 최소화를 위하여 수직방향의 자장만을 형성시키도록 CI타입의 코어를 사용하되 C자형 코어의 평면적을 최대화하는 구조를 갖는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 보빈을 이용하는 트랜스포머의 코어구조의 특징은, 코일격벽을 중심으로 제 1코일권선부와 제 2코일권선부로 구획되며 그 양단에 각 코일연결 단자를 구비한 단자기판을 일체형으로 형성하고 양측의 단자기판 사이에 내부로 일정길이와 폭을 갖는 중공 홀을 갖는 보빈을 이용하는 트랜스포머의 코어구조에 있어서: 상기 보빈의 길이방향의 크기에 대응하는 길이를 가지며 상기 중공 홀에 대응하는 폭을 가짐에 따라 상기 중공 홀에 압입되어 지는 "I"자형 코어와; 상기 보빈을 길이방향으로 덮는 형상의 "C"자형 코어로 구성되는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 보빈을 이용하는 트랜스 포머의 코어구조의 부가적인 특징은, 상기 보빈의 길이방향의 길이를 A라하고 폭을 B라고 하면 상기 "C"자형 코어의 길이방향의 길이 역시 A이며, 폭 또한 B인 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 보빈을 이용하는 트랜스포머의 코어구조의 부가적인 다른 특징은, 상기 보빈의 길이방향의 길이를 A라하고 폭을 B라고 하면 상기 "C"자형 코어의 길이방향의 길이 역시 A이며, B + 40% 이내의 범위를 갖는 데 있다.

본 고안의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 고안의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 3은 본 고안에 따른 코어를 이용한 트랜스포머의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 구성에 대한 체결상태의 단면 예시도이다.

본 고안에 따른 코어의 구조를 첨부한 도 3을 참조하여 살펴보면, 도시한 바와 같이, 트랜스포머는 양측으로 저압 코일단자(미도시)와 고압 코일단자(미도시)를 구비한 저압 단자기판(13)과 고압 단자기판(11)을 일체형으로 형성하고 상기 단자기판(11, 13) 사이에 내부로 일정 길이와 폭을 갖는 "I"형 코어(5I)를 양방향에서 삽입할 수 있게 코어 삽입중공부(17)를 형성한 보빈몸체부와, 상기 보빈몸체부의 외주면을 저압 코일권선부(19)와 고압 코일권선부(18)로 나누는 코일격벽(참조 번호 미부여) 및 상기 고압 코일권선부(18)를 일정한 간격으로 분할하는 다수개의 슬릿(참조번호 미부여)으로 구성된 보빈(10)과, 상기 보빈(10)의 코어 삽입 중공부(17)에 삽입되는 "I"자형 코어(5I)에 대응되게 상기 보빈(10)을 길이방향으로 덮는 형상의 "C"자형 코어(5C)로 구성된다.

이때 보빈(10)의 길이방향의 길이를 A라하고 폭을 B라고 하면 상기 "C"자형 코어(5C)의 길이방향의 길이 역시 A이며, 폭 또한 B이다.

반면에 상기 "I"자형 코어(5I)는 상기 보빈(10)의 길이방향의 길이를 A에 대응하는 길이를 가지며, 코어 삽입 중공부(17)의 폭에 대응하는 크기를 갖는 데, 이를 b로 표시하였다.

따라서 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 보빈(10)의 중공 홀에 상기 "I"자형 코어(5I)가 삽입되고 상기 "C"자형 코어(5C)가 상기 보빈(10)을 길이방향으로 덮는 경우 상기 "C"자형 코어(5C)가 "I"자형 코어(5I)의 위에 안착되어진다.

이를 통해 저압 코일권선부(19)와 고압 코일권선부(18)에 권선되어진 코일이 저압 단자기판(13)과 고압 단자기판(11)에 구비되어 있는 단자에 연결되어 주변의 다른 회로와 전기적으로 연결되면, 상기 저압 코일권선부(19)에 권선된 코일에 흐르는 전류의 변화에 의해 고압 코일권선부(18)에 권선되는 코일에 자기 유도에 의해 유도전류가 흐르게 되며 각 단자기판에 권선되는 코일의 권선비에 비례하는 전압이 형성된다.

따라서 첨부한 도 4의 청색 이점쇄선과 같이 수직방향에서의 자력선만이 형 성되어 진다.

이때 상술한 실시예에서는 상기 "C"자형 코어(5C)의 폭이 보빈(10)의 넓이 방향에 대응하는 폭과 동일한 B로 표기되는 크기를 갖는 것으로 설명하였으나, 수평측으로 누설되는 자계를 보다 차단하기 위해 "C"자형 코어(5C)의 폭이 보빈(10)의 넓이 방향에 대응하는 폭에 대하여 40%의 범위 이내로 확대할 수 있음을 밝혀둔다.

이상의 설명에서 본 고안은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 실용신안등록청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조를 제공하면, 종래 E자형 코어를 이용함에 따라 수평 방향의 자장이 생성됨에 따라 발생되는 전력손실 및 발열상태를 개선하여 누설 자장을 최소화할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 코일격벽을 중심으로 제 1코일권선부와 제 2코일권선부로 구획되며 그 양단에 각 코일연결 단자를 구비한 단자기판을 일체형으로 형성하고 양측의 단자기판 사이에 내부로 일정길이와 폭을 갖는 중공 홀을 갖는 보빈을 이용하는 트랜스포머의 코어구조에 있어서:

   상기 보빈의 길이방향의 크기에 대응하는 길이를 가지며 상기 중공 홀에 대응하는 폭을 가짐에 따라 상기 중공 홀에 압입되어 지는 "I"자형 코어와;

   상기 보빈을 길이방향으로 덮는 형상의 "C"자형 코어로 구성되는 것을 특징으로 하는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈의 길이방향의 길이를 A라하고 폭을 B라고 하면 상기 "C"자형 코어의 길이방향의 길이 역시 A이며, 폭 또한 B인 것을 특징으로 하는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈의 길이방향의 길이를 A라하고 폭을 B라고 하면 상기 "C"자형 코어 의 길이방향의 길이 역시 A이며, B + 40% 이내의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 보빈을 이용하는 트랜스포머용 코어 구조.

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