KR20060046549A

KR20060046549A - 페라이트 코어 및 이것을 이용한 트랜스 장치

Info

Publication number: KR20060046549A
Application number: KR1020050066393A
Authority: KR
Inventors: 다카노리 이나가키; 츠토무 초우
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-05-17
Also published as: TW200609958A; CN1725391A; JP2006041002A

Abstract

자기회로에의 악영향이나 부분 발열의 위험을 회피하면서, 경량화나 소형화, 코스트 다운을 도모한다.

1차 코일(8)이 감겨지는 1차 코일용 다리부(2)와, 2차 코일(9, 10, 11, 12)이 감겨지는 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)를 가지고, 이들이 연결부(연결판(7))에 의해 자기적으로 연결되어 이루어지는 페라이트 코어이다. 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면적과 등가의 면적을 가지는 원의 반경을 r로 하는 동시에, 연결부(7)의 다리부 형성면에 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 사이를 최단 거리로 연결하는 직선을 긋고, 이 직선위치에 있어서의 연결부(7)의 다리부 형성면과 직교하는 단면을 중심단면으로 하고, 중심단면에서 거리(r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제1 기준단면, 중심단면에서 거리(2r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제2 기준단면으로 할 때에, 연결부(7)의 둘레 가장자리가 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않고, 또한 둘레 가장자리의 적어도 일부가 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하도록, 연결판(7)에 절결부를 형성한다.

페라이트 코어; 트랜스 장치; 절결부; 연결부; 코일용 다리부

Description

페라이트 코어 및 이것을 이용한 트랜스 장치{FERRITE CORE AND TRANSFORMER USING THE SAME}

도 1은, 본 발명을 적용한 페라이트 코어의 1예를 도시한 것이며, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다.

도 2는. 도 1에 도시한 페라이트 코어로의 1차 코일 및 2차 코일의 감기 상태를 도시한 평면도이다.

도 3은, 도 1에 도시한 페라이트 코어를 이용하여 구성되는 트랜스 장치의 1예를 도시한 측면도이다.

도 4는, 기준선 및 기준단면의 설정을 설명하는 도면이다.

도 5는, 1차 코일용 다리부의 단면형상이 직사각형일 경우의 기준선의 설정을 도시한 도면이다.

도 6은, 기준선과 연결판의 둘레 가장자리의 위치 관계를 도시한 요부 개략 평면도이며, (a)는 둘레 가장자리가 제2 기준선의 외측에 있을 경우, (b)는 둘레 가장자리가 제1 기준선의 내측에 있을 경우, (c)는 둘레 가장자리가 제1 기준선과 제2 기준선의 사이에 있을 경우를 도시한다.

도 7은, 본 발명을 적용한 페라이트 코어의 다른 예를 도시한 평면도이다.

도 8은, 실시예의 샘플의 개략형상을 도시한 요부 평면도이다.

도 9는, 비교예1의 샘플의 개략형상을 도시한 요부 평면도이다.

도 10은, 비교예2의 샘플의 개략형상을 도시한 요부 평면도이다.

도 11은, 실시예에 있어서의 자속분포의 상태를 도시한 도면이다.

도 12는, 비교예1에 있어서의 자속분포의 상태를 도시한 도면이다.

도 13은, 비교예2에 있어서의 자속분포의 상태를 도시한 도면이다.

도 14는, 종래의 U자형의 페라이트 코어를 이용한 트랜스의 1예를 도시한 측면도이다.

도 15는, 종래의 E자형의 페라이트 코어를 이용한 트랜스의 1예를 도시한 측면도이다.

[부호의 설명]

1 페라이트 코어 2 1차 코일용 다리부

3, 4, 5, 6 2차 코일용 다리부 7 연결판

7a, 7b 절결부 7A, 7B 둘레 가장자리

8 1차 코일 9, 10, 11, 12 2차 코일

13 백 코어 20 트랜스 장치

본 발명은, 트랜스 장치에 사용되는 페라이트 코어에 관한 것이며, 특히, 부분 발열을 회피하기 위한 기술에 관한 것이다. 또한, 이것을 이용한 트랜스 장치 에 관한 것이다.

예를 들면 액정표시장치의 백라이트를 점등하는 점등 회로 등에 있어서 전압변환을 행하는 인버터 트랜스는, 통상, 1쌍의 자심(페라이트 코어)을 맞댐으로써 폐자로를 구성하는 동시에, 맞대어진 페라이트 코어에 권수가 다른 1차 코일 및 2차 코일을 감음으로써 구성된다. 페라이트 코어의 기본적인 형상으로서는, 예를 들면 연결부의 양단에 1쌍의 다리부를 가지는 U자형의 페라이트 코어나, 중간 다리부와 그 양측에 대칭으로 배치되는 외측 다리부를 연결부에 의해 연결한 E자형의 페라이트 코어 등이 대표적이다.

도 14는, 일반적인 U자형의 페라이트 코어(101)를 이용한 인버터 트랜스의 1예를 도시한 것이다. U자형의 페라이트 코어(101)는, 서로 평행한 1쌍인 다리부(102)가 연결부(103)에 의해 자기적으로 결합되어 있고, 1쌍의 U자형 페라이트 코어(101)를 다리부(102)의 선단끼리를 맞댐으로써, 루프 형상의 폐자로가 구성된다. 그리고, 일방의 다리부(102)에 1차 코일(104)을 감고, 타방의 다리부(102)에 1차 코일(104)과는 권수가 다른 2차 코일(105)을 감음으로써, 인버터 트랜스가 구성된다. 이렇게 구성되는 인버터 트랜스에서는, 1차 코일(104) 및 2차 코일(105)의 권수의 설정에 의해, 필요한 전압을 얻을 수 있다.

도 15는, 상기 E자형의 페라이트 코어(111)를 이용한 인버터 트랜스의 1예를 도시한 것이다. E자형의 페라이트 코어(111)에서는, 중간 다리부(112)와 1쌍의 외측 다리부(113)가 연결부(114)에 의해 자기적으로 결합되어 구성된다. E자형의 페라이트 코어(111)에 있어서도, 1쌍의 E자형 페라이트 코어(111)를 중간 다리부 (112) 및 외측 다리부(113)의 선단끼리를 맞댐으로써, 폐자로가 구성된다.

그런데, 예를 들면 액정표시장치에 있어서는, 대화면화가 진행되고 있고, 액정 패널의 배면에 설치되는 백라이트의 개수가 증가하는 경향에 있어, 점등에 필요한 고전압으로 변환하는 인버터 트랜스의 수도 늘릴 필요가 생기고 있다. 상기의 각 인버터 트랜스는, 1차 코일과 2차 코일이 1대1로 대응하고 있고, 백라이트 1개에 대하여 인버터 트랜스를 1개 사용할 필요가 있다.

그러나, 백라이트 1개에 대하여 인버터 트랜스를 1개 사용하는 구성에서는, 백라이트의 개수의 증가와 함께 인버터 트랜스의 수도 늘릴 필요가 있어, 부품점수의 증가에 의한 작업 효율의 저하나 부품 코스트의 증가를 초래하고, 또 인버터 트랜스의 설치에 필요한 면적도 증대하여, 액정표시장치의 소형화의 방해가 될 우려도 있다. 그래서, 이러한 상황에서, 1개로 2개의 백라이트의 점등이 가능한 인버터 트랜스가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌1이나 특허문헌2 등을 참조).

구체적으로는, 특허문헌1에는, 2차 코일을 감은 외측 다리부를 2개 설치하는 동시에, 1차 코일을 감은 외측 다리부는 1개 설치해서 서로의 외측 다리부를 대향 배치하고, 외측 다리부의 사이에 중간 다리부를 대향 배치한 구성의 인버터 트랜스가 개시되어 있다. 특허문헌2에는, 2개의 2차 코일을 1차 코일과 같은 자기결합이 되도록 1차 코일에 대향해서 배치하고, 폐자로 자심은, 제1 보빈의 관통구멍에 삽입 통과한 제1 다리부와 제2 보빈의 관통부멍에 삽입 통과한 제2 다리부를 연접 각으로 연접한 제1 자심과, 편평형상의 제2 자심을 맞대어 형성한 인버터 트랜스가 개시되어 있다.

[특허문헌1] 일본국 특개2003-22917호 공보

[특허문헌2] 일본국 특개2003-309026호 공보

그런데, 예를 들면 액정표시장치는, 점점 대화면화되는 경향에 있어, 백라이트의 개수도 또한 증가하는 경향에 있을 뿐만 아니라, 한층 더 박형화나 소형화등도 진행되고 있다. 이러한 상황에 있어서는, 사용하는 인버터 트랜스에 대해서도, 소형화나 경량화, 또한 코스트 다운이 요구되고 있다.

그러나, 상기 각 특허문헌 기재의 발명에서는, 단순히 직사각형 판 형상의 페라이트판의 위에 다리부를 형성한 구조가 개시되는 것뿐으로, 특히 페라이트 코어 삭감을 위한 방책은 강구되어 있지 않다. 또, 페라이트를 삭감하기 위해서는, 상기 페라이트판의 다리부가 형성되어 있지 않은 부분을 깍아내는 절결부를 설치하면 된다고 생각되지만, 절결부의 설정에 따라서는 자속이 지나는 부분이 극단적으로 좁아져서, 부분적으로 자속이 집중해 발열의 위험을 초래할 우려가 있다.

본 발명은, 이러한 종래의 실정을 감안하여 제안된 것이다. 즉, 본 발명은, 자기회로에의 악영향이나 부분 발열의 위험을 회피하면서, 경량화나 소형화, 코스트 다운을 도모할 수 있는 페라이트 코어를 제공하는 것을 목적으로 하고, 소형, 경량이며 우수한 성능을 가지는 트랜스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 장기에 걸쳐 여러가지 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 페라이트 코어에 자기회로에 영향을 끼치지 않는 적절한 절결부를 설치함으로써, 경량화를 도모하면서 자속이 지나는 영역을 확보하고, 부분적으로 자속이 집중해 일어나는 발열을 회피할 수 있다는 지견을 얻는 것에 이르렀다.

본 발명은, 이러한 지견에 의거하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 페라이트 코어는, 1차 코일이 감겨지는 1차 코일용 다리부와 2차 코일이 감겨지는 2차 코일용 다리부를 가지고, 이들 다리부가 연결부에 의해 자기적으로 연결되어 이루어지는 페라이트 코어로서, 상기 2차 코일용 다리부의 단면적과 등가의 면적을 가지는 원의 반경을 r로 하는 동시에, 상기 1차 코일용 다리부와 2차 코일용 다리부의 사이를 최단 거리로 연결하는 직선을 긋고, 이 직선위치에 있어서의 상기 연결부의 단면을 중심단면으로 하고, 상기 중심단면에서 거리(r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제1 기준단면, 중심단면에서 거리(2r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제2 기준단면으로 했을 때에, 상기 연결부의 둘레 가장자리가 상기 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않고, 또한 상기 둘레 가장자리의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 둘레 가장자리란, 연결부의 두께를 제한하는 표면을 포함하지 않고, 폭방향을 제한하는 표면만으로 정의되는 둘레 가장자리이며, 연결부의 둘레 가장자리가 상기 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않은 상태란, 1조의 제1 기준면과 상기 중심단면으로 제한된 영역의 내부에 연결부가 존재하고, 또한 해당 영역의 내측으로 연결부의 둘레 가장자리가 존재하지 않는 상태를 가리키는 것으로 한다.

본 발명에서는, 페라이트 코어의 다리부를 연결하는 연결부를 잘라 냄으로써 페라이트의 사용량을 삭감하고, 경량화를 도모한다. 이 때, 적절한 절결부를 설정함으로써, 자속이 지나는 영역이 필요 이상으로 좁아지지 않도록 한다. 이에 따라, 부분적으로 자속이 집중하는 것을 회피하고, 부분 발열을 회피한다.

구체적으로는, 2차 코일용 다리부의 단면적과 등가의 면적을 가지는 원의 반경을 r로 하는 동시에, 상기 1차 코일용 다리부와 2차 코일용 다리부의 사이를 최단 거리로 연결하는 직선을 긋고, 이 직선 위치에 있어서의 상기 연결부의 두께를 제한하는 표면과 직교하는 단면을 중심단면으로 하고, 상기 중심단면에서 거리(r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제1 기준단면, 중심단면에서 거리(2r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제2 기준단면으로 했을 때에, 연결부의 둘레 가장자리가 제1 기준단면의 내측으로 들어가지 않도록 절결부를 설치한다. 연결부의 둘레 가장자리가 제1 기준단면보다도 내측으로 들어가면, 1차 코일용 다리부와 2차 코일용 다리부의 사이의 연결부에 있어서, 자속의 지날 수 있는 영역이 좁아져서, 부분적으로 자속이 집중해 부분 발열할 가능성이 높아진다. 연결부의 둘레 가장자리가 제1 기준단면의 내측으로 들어가지 않으면, 자속이 지나는 영역이 확보되어, 자속이 좁은 영역에 집중되는 것이 없어지고, 발열이 회피된다.

또, 연결부의 둘레 가장자리의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하도록 절결부를 설치하지만, 이것은 경량화나 코스트 다운의 관점에서 정해진 것이다. 상기 연결부의 둘레 가장자리가 모두 제2 기준단면의 외측이 되는 것 같은 절결부로 했을 경우에서는, 절결량이 적은 것으로 한정되어, 경량화나 페라이트 사용량의 삭감은 한정된 것이 된다. 상기 연결부의 둘레 가장자리의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하도록 절결부를 설치함으로써, 실효적인 경량화가 실현되고, 그것에 따르는 코스트 다운도 실현된다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명을 적용한 페라이트 코어 및 트랜스 장치에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.

도 1(a), (b)는, 본 발명을 적용한 페라이트 코어의 1예를 도시한 것이다. 본 실시형태의 페라이트 코어(1)는, 중심부에 1차 코일용 다리부(2)를 배치하는 동시에, 그 주위에 3개 이상의, 여기에서는 4개의 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)를 배치하고, 이들을 기단부에 있어서 판 형상의 연결부인 연결판(7)에 의해 자기적으로 결합함으로써 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 연결판(7)의 일면(다리부 형성면)에, 1차 코일용 다리부(2) 및 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)가 돌출 형성된 형으로 되어 있다.

1차 코일용 다리부(2)나 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6), 연결판(7)은, 어느 것이나 페라이트 재료에 의해 형성되어 있고, 이들은 소결 등의 수법에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 페라이트 재료로서는, Mn-Zn 페라이트 등, 임의의 페라이트 재료를 사용하는 것이 가능하지만, 성능향상을 위해서는 철손이 작고 자속밀도가 높은 연자기 특성이 우수한 페라이트 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 1차 코일용 다리부(2)나 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)는, 본 실시형태에서는 어느 것이나 원기둥 형상으로 되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 각 기둥 형상, 다각기둥 형상 등, 임의의 형상으로 하는 것이 가능하다. 또한, 1차 코일용 다리부(2) 및 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 높이는, 모두 같다.

연결판(7)은 직사각형 형상을 기본형상으로 하고, 그 중앙부에 상기 1차 코일용 다리부(2)가, 네 모퉁이에 상기 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)가 각각 형성되어 있다. 연결판(7)은, 이들 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 사이에 있어서, 자로를 구성하는 것이며, 자속이 지나가는 길이 된다. 또, 본 실형태에서는 페라이트 코어(1) 전체의 경량화나 코스트 다운을 도모하기 위해서, 연결판(7)에 직사각형상의 절결부(7a, 7b)가 형성되어 있다. 또한, 이 절결부(7a, 7b)에 대해서는, 나중에 상세히 설명한다.

상기 페라이트 코어(1)에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1차 코일용 다리부(2)의 주위에 1차 코일(8)을 감고, 각 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)에 각각 2차 코일(9, 10, 11, 12)을 감는 동시에, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 페라이트 코어인 판 코어(13)를 1차 코일용 다리부(2)나 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 선단면과 접해서 맞댐으로써, 트랜스 장치(20)가 구성된다.

이 트랜스 장치(20)에서는, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3), 및 1차 코일(8)과 2차 코일(9)에 의해 제1 트랜스가 구성되고, 2차 코일(9)로부터 소정의 전압으로 변환된 출력이 꺼내진다. 마찬가지로, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3), 및 1차 코일(8)과 2차 코일(10)에 의해 제2 트랜스가 구성되고, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(5), 및 1차 코일(8)과 2차 코일(11)에 의해 제3 트랜스가 구성된다. 또한, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(6), 및 1차 코일(8)과 2차 코일(12)에 의해 제4 트랜스가 구성된다. 즉, 이 트랜스 장치(20)는, 1입력 4출력의 트랜스로서 기능한다.

상기 구성의 트랜스 장치(20)에서는, 1차 코일(8)의 권수와 2차 코일(9, 10, 11, 12)의 권수의 비율은, 필요한 전압에 따라 적당하게 설정된다. 한편, 각 2차 코일(9, 10, 11, 12)의 권수는, 각 2차 코일(9, 10, 11, 12)로부터의 꺼내지는 출력을 일정하게 할 경우, 같은 권수로 한다.

이상이 페라이트 코어(1) 및 트랜스 장치(20)의 기본적인 구성이지만, 본 실시형태에 있어서는, 페라이트 코어(1) 전체의 경량화나 코스트 다운을 도모하기 위해서, 연결판(7)에 직사각형상의 절결부(7a, 7b)가 형성되어 있다. 이하, 적절한 절결부의 설정에 관하여 설명한다.

앞에서도 말한 바와 같이, 연결판(7)에 절결부(7a, 7b)을 설치하는데 임하여, 절결부(7a, 7b)의 절결량이 많아져, 절결부(7a, 7b)가 연결판(7)의 내부로 지나치게 들어가면, 자속이 지나가는 영역이 극단적으로 좁아져, 부분적으로 자속이 집중해 발열의 위험을 초래한다. 반대로, 절결부(7a, 7b)의 절결량이 지나치게 적으면, 페라이트 삭감의 효과가 적어지고, 충분한 경량화나 코스트 다운이 어렵다.

그래서, 본 발명에서는, 절결부를 허용하는 기준단면을 설정하고, 이 기준단면을 바탕으로 절결부의 적합, 부적합을 판단하는 것으로 한다. 구체적으로는, 우선, 연결판(7)의 다리부 형성면에 대응하는 평면에 있어서, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 사이를 최단 거리로 연결하는 직선(Lc)을 긋는다. 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형 일 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이 직선(Lc)을 긋는다. 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형이 아닐 경우에는, 상기 최단 거리를 연결하는 직선은, 형상에 따라 설정할 필요가 있다. 예를 들면, 1차 코일용 다리부(2)의 단면형상이 직사각형, 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형일 경우, 상기 직선(Lc)은, 도 5에 도시한 바와 같이 그을 수 있다.

그리고, 그 직선(Lc) 위치에 있어서의 상기 연결판(7)의 단면, 즉, 연결부(7)의 상기 직선을 따르는 상기 다리부 형성면(연결부(7)의 두께를 제한하는 표면)과 직교하는 단면을 중심단면으로 한다. 따라서, 연결부(7)의 다리부 형성면을 보았을 때에는, 상기 중심단면은 직선(Lc)으로 나타낼 수 있다.

다음에, 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 반경을 r로 하고, 상기 직선(Lc)으로부터 거리(r)만큼 떨어진 제1 기준선(L₁)을, 상기 직선(Lc)의 양측에 평행하게 긋는다. 이 제1 기준선(L₁)은, 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형일 경우, 그 접선에 상당하다. 또한, 이 제1 기준선(L₁)의 외측에, 이것과 평행하게 제2 기준선(L₂)을 긋는다. 이 제2 기준선(L₂)의 상기 중심선(Lc)으로부터의 거리는 2r, 따라서 제1 기준선(L₁)으로부터의 거리는 r이다.

그리고, 앞의 중심단면의 경우와 마찬가지로, 이들 제1 기준선(L₁), 제2 기준선(L₂)에 있어서의 연결부(7)의 단면(연결부(7)의 각 기준선(L₁, L₂)의 위치에 있어서의 상기 다리부 형성면과 직교하는 단면)을, 각각 제1 기준단면, 제2 기준단면 으로 한다. 또한, 연결부(7)의 다리부 형성면을 보았을 때에, 상기 제1 기준단면, 제2 기준단면은, 각각 제1 기준선(L₁), 제2 기준선(L₂)으로 나타낼 수 있다.

상기 기준단면의 설정에 임하여, 특히 거리(r)에 관해서는, 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형인 것을 상정해서 설명했지만, 다른 형상일 경우에도 동일한 설정이 가능하다. 예를 들면 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 단면형상이 원형이 아닐 경우에는, 그 단면적과 등가의 면적을 가지는 원을 그리고, 그 반경(r)를 구해서 상기 거리(r)로 한다.

도 6은, 상기 각 기준단면과 절결부 형성에 의한 연결판(7)의 둘레 가장자리와의 위치 관계를 도시한 것이다. 우선, 도 6(a)는, 연결판(7)에 절결부를 형성하고 있지 않은 경우이다. 이 경우에는, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A)나 둘레 가장자리(7B)는, 어느 것이나 제2 기준단면(다리부 형성면에 있어서의 제2 기준선(L₂))의 외측이다. 이렇게, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A, 7B)가 제2 기준단면의 외측에 위치할 경우, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3(4, 5, 6))의 사이의 연결판(7)에 있어서, 자속이 지나는 영역(자로 단면적)은 충분하게 확보되어, 자속이 집중해서 부분 발열이 일어날 일은 없다. 다만, 연결판(7)을 잘라 내고 있지 않으므로, 페라이트를 삭감할 수는 있지 않아, 경량화나 코스트 다운은 어렵다.

한편, 도 6(b)는, 연결판(7)에 절결부가 형성되어, 둘레 가장자리(7A, 7B)의 일부가 제1 기준단면(다리부 형성면에 있어서의 제1 기준선(L₁))의 내측까지 들어가 있을 경우이다. 이렇게 절결부를 크게 함으로써, 페라이트를 큰 폭으로 삭감하는 것이 가능하여, 경량화나 코스트 다운이 가능하다. 그러나, 이렇게 큰 절결부를 설치하고, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A, 7B)가 제1 기준단면의 내측까지 들어오면, 자속이 지나갈 수 있는 폭(w)이 제약되어, 극단적으로 좁아진다. 이 때문에, 이 부분에 자속이 집중하여, 부분 발열이 일어난다.

도 6(c)는, 본 발명의 규정에 상당하는 것이며, 연결판(7)에 절결부가 형성되는데, 적절한 절결부가 설정되어, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A, 7B)가, 가장 내측으로 들어온 부분에 있어서, 제2 기준단면(다리부 형성면에 있어서의 제2 기준선(L₂))의 내측, 또한 제1 기준단면(다리부 형성면에 있어서의 제1 기준선(L₁))의 외측에 위치한다. 이러한 설정으로 했을 경우, 우선, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3(4, 5, 6))의 사이의 연결판(7)에 있어서, 자속이 지나는 영역(주로 2개의 제1 기준선(L₁)의 사이의 영역)은 충분하게 확보된다. 이것은, 상기 둘레 가장자리(7A, 7B)가 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않은 것으로부터 명확하다. 따라서, 자속의 집중에 의한 부분 발열은, 이것을 회피할 수 있다. 한편, 상기 연결판(7)에는 절결부가 형성되어, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A, 7B)가 제2 기준단면의 내측으로까지 들어가 있다. 따라서, 자속이 지나는 영역을 확보하면서 최대한으로 절결부가 설치되므로, 경량화나 코스트 다운이 달성된다.

이렇게, 절결부의 형성에는, 최적범위가 존재하고, 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 반경을 r로 하고, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 최단 거리를 연결하는 직선에 대응하는 연결판(7)의 단면(중심단면)의 양측에, 해당 중심단면에 대하여 거리(r)를 가지는 제1 기준단면 및 거리(2r)를 가지는 제2 기준단면을 설정했을 때에, 연결판(7)의 둘레 가장자리(7A, 7B)가 상기 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않고, 또한 상기 둘레 가장자리(7A, 7B)의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하도록 형성함으로써, 부분 발열의 방지와 경량화, 코스트 다운이 양립된다.

또한, 상기 절결부의 규정은, 연결판(7)뿐만 아니라, 판 코어(13)에 대해서도 마찬가지로 채용할 수 있고, 연결판(7)과 판 코어(13) 중 적어도 일방에 상기 규정에 의거해서 적절한 절결부를 형성하면, 경량화나 코스트 다운이 가능하다.

또, 상기 설정은, 연결판(7)의 두께에 의존하는 부분도 있어, 상기 설정에 임해서는, 연결판(7)의 두께를 적정하게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 반경(r)에 대하여, 연결판(7)의 두께(t)를, 0.5r≤t≤1.5r로 하는 것이 바람직하다. 연결판(7)의 두께(t)가 지나치게 얇으면, 연결판(7)과 1차 코일용 다리부(2)나 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 연결 부분에 있어서 자속이 포화할 가능성이 있어, 바람직하지 못하다.

이상, 본 발명을 적용한 페라이트 코어 및 트랜스 장치에 관하여 설명해 왔지만, 본 발명이 이 실시형태로 한정되는 것이 아닌 것은 말할 것도 없다. 예를 들면, 절결부의 형상은, 직사각형상으로 한정되지 않고, 원호형상, 곡선형상 등, 임의의 형상으로 할 수 있다. 도 7은, 연결판(7)에 원호형상의 절결부(7c)를 형성한 예를 도시한 것이다. 이 경우에도 절결부(7c)의 형성에 의해 내측으로 들어오는 연결판(7)의 둘레 가장자리가, 상기 범위내에 있으면 된다.

(실시예)

본 실시예에서는, 실제로 자른 부분의 설정이 다른 샘플을 제작하여, 본 발명의 효과를 확인하였다. 이하, 제작한 샘플의 형상 및 그 평가 결과에 관하여 설명한다.

실시예

본 실시예에 있어서는, 제1 기준선(L₁)과 제2 기준선(L₂)의 사이의 영역에 있어서, 거의 이들 기준선에 따라 연결판(7)을 잘라 내고, 도 8에 도시한 형상으로 하였다. 연결판(7)은, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 사이에 있어서, 자속이 지나가는 영역에 대응해서 남겨져 있다.

비교예

우선, 도 9에 도시한 바와 같이, 연결판(7)에 절결부를 설치하고 있지 않을 경우를 비교예1로 하였다. 또, 도 10에 도시한 바와 같이, 1차 코일용 다리부(2)와 2차 코일용 다리부(3, 4, 5, 6)의 사이의 자속이 지나는 영역에까지 들어가도록 절결부를 설치했을 경우를 비교예2로 하였다. 비교예2에서는, 절결부의 형성에 의해, 연결판(7)의 둘레 가장자리의 일부가 제1 기준선(L₁)의 내측까지 들어가 있다.

평가

각 샘플에 대해서, 1차 코일에 전류를 공급하고, 그 때의 각 부분에 있어서의 자속의 분포를 조사하였다. 결과를 도 11∼도 13에 도시한다. 도 11은 실시 예에 관한 측정 결과, 도 12는 비교예1에 관한 측정 결과, 도 13은 비교예2에 관한 측정 결과이다. 또한, 이들 도면에 있어서, 색이 엷은 부분이 자속밀도가 높은 곳이며, 색이 짙은 부분이 자속밀도가 낮은 곳이다.

우선, 도 12에 도시한 바와 같이, 절결부를 설치하고 있지 않은 비교예1에서는, 자속의 집중은 눈에 띄지 않아, 부분 발열의 우려가 없는 것이 명확하다. 다만, 비교예1에서는, 절결부를 설치하고 있지 않으므로, 경량화나 코스트 다운은 어렵다.

한편, 본 발명을 적용한 실시예에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 역시 자속의 집중은 눈에 띄지 않고, 비교예1과 동등하게 원활한 자속의 흐름이 구성되어 있다. 더군다나, 절결부의 형성에 의한 경량화나 코스트 다운도 실현되어 있다. 구체적으로는, 도 11에 도시한 실시예의 코어 체적은, 도 12에 도시한 비교예1의 코어 체적의 70%로 작다.

이에 대하여, 크게 절결부를 설치한 비교예2에서는, 좁아진 연결판(7)에 있어서 자속의 집중이 보여, 이 부분에서 부분 발열의 우려가 있는 것을 알 수 있었다. 실제, 철손을 측정하면, 실시예와 비교예1의 페라이트 코어의 철손은 동등했지만, 실시예와 동일체적을 가지는 비교예2의 페라이트 코어에서는 철손이 24% 증대하고 있었다. 또한, 철손의 측정 조건은, 100kHz, 200mT로 하였다.

본 발명의 페라이트 코어에 의하면, 자기회로에의 악영향이나 부분 발열의 위험을 회피하면서, 경량화나 소형화, 코스트 다운을 도모하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 페라이트 코어를 이용함으로써, 소형, 경량, 또한 저렴하며 우수 한 성능을 가지는 트랜스 장치를 제공하는 것이 가능하다.

Claims

1차 코일이 감겨지는 1차 코일용 다리부와 2차 코일이 감겨지는 2차 코일용 다리부를 가지고, 이들 다리부가 연결부에 의해 자기적으로 연결되어 이루어지는 페라이트 코어로서,

상기 2차 코일용 다리부의 단면적과 등가의 면적을 가지는 원의 반경을 r로 하는 동시에, 상기 1차 코일용 다리부와 2차 코일용 다리부의 사이를 최단 거리로 연결하는 직선을 긋고, 이 직선위치에 있어서의 상기 연결부의 단면을 중심단면으로 하고,

상기 중심단면에서 거리(r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제1 기준단면, 중심단면에서 거리(2r)만큼 떨어진 위치의 단면을 제2 기준단면으로 할 때에,

상기 연결부의 둘레 가장자리가 상기 제1 기준단면의 내측으로 들어가 있지 않고, 또한 상기 둘레 가장자리의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하는 것을 특징으로 하는 페라이트 코어.

제 1 항에 있어서, 1차 코일용 다리부 및 2차 코일용 다리부의 기단부에 페라이트판이 일체적으로 형성되어 상기 연결부로 되고, 그 두께(t)가 상기 2차 코일용 다리부의 반경(r)에 대하여 0.5r≤t≤1.5r로 되어 있는 것을 특징으로 하는 페라이트 코어.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 페라이트판에 절결부가 형성되고, 절결부에 의해 형성된 둘레 가장자리의 적어도 일부가 상기 제1 기준단면과 제2 기준단면의 사이의 영역에 존재하는 것을 특징으로 하는 페라이트 코어.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 1개의 1차 코일용 다리부에 대하여 복수의 2차 코일용 다리부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 페라이트 코어.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트 코어를 구비하고, 해당 페라이트 코어의 1차 코일용 다리부에 1차 코일이 감겨지는 동시에, 각 2차 코일용 다리부에 각각 2차 코일이 감아져 있는 것을 특징으로 하는 트랜스 장치.