KR20080025323A - 상호 인덕턴스의 조정 방법과 그 방법에 의해 조정된트랜스 - Google Patents

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KR20080025323A
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마사카주 우시지마
춘-이 창
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그레이트칩 테크날러지 캄퍼니 리미티드
야오 쉥 일렉트로닉스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

인접한 권선 사이의 상호 인덕턴스를 효율적으로 조정하여 권선에 흐르는 전류를 균일하게 안정화시키는 방법을 제공한다.
(A) 메인 코어에 1차 권선끼리 및 2차 권선끼리를 인접해서 권회하는 단계와, (B) 메인 코어의 단면적보다 작은 단면적의 서브 코어를 준비하는 단계와, (C) 서브 코어를 메인 코어에 근접하여 인접해 감긴 1차 권선끼리 및 2차 권선끼리의 사이에 배치하는 단계와, (D) 인접한 관계로 권회되는 1차 권선끼리 및 2차 권선끼리의 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스를 구성하는 주자속만을 분열시키고, 또한, 복수의 2차 권선의 자기 공진 주파수가 너무 낮아지지 않도록 서브 코어와 메인 코어 사이의 상대적인 위치를 조정하고, 1차 권선끼리 및 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스가 감소되도록 하는 단계를 구비하여 이루어지고, 메인 코어에 인접한 관계로 권회되는 1차 권선끼리 및 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스를 조정한다.

Description

상호 인덕턴스의 조정 방법과 그 방법에 의해 조정된 트랜스{Method of adjusting mutual inductance, and transformer adjusted thereby}
본 발명은 상호 인덕턴스의 조정 방법에 관한 것으로, 특히 트랜스의 메인 코어에 권회되어 있는 인접한 권선에서의 상호 인덕턴스를 증감하는 방법에 관한 것이다.
많은 액정 표시 장치에 있어서, 냉음극 형광관(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)을 주요 광원으로서 사용한다. 냉음극 형광관은 고전압으로 구동하는 것으로 점등에는 인버터 회로가 사용된다. 종래, 승압소자로서 1개의 인버터 트랜스에 의해 1개의 방전관을 점등시키는 점등 회로가 사용되고 있다. 액정 디스플레이와 같은 큰 면광원에는 다수의 방전관이 사용되고 있는데, 그들을 점등시킬 때 종래에는 승압 트랜스마다 하나의 방전관을 점등시키는 트랜스와 구동 회로 등을 개수에 비례하여 사용하고 있었기 때문에 인버터 회로는 번잡한 것이 되었었다. 최근 액정 디스플레이용 백라이트는 더욱 대형화가 진행되고 그에 따라 하나의 백라이트에 더 많은 방전관을 사용하게 되었지만, 최근에는 면광원용 인버터 회로의 승압 트랜스의 수를 줄여 다수의 방전관을 동시에 점등하는 다등점등 회로로 바뀌게 되었기 때문에 소형으로 고전력의 출력이 가능한 승압 트랜스가 요구되었다.
도 13은 종래의 다등점등용 승압 트랜스의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 트랜스(300)는 2개의 E자형 코어(31, 31)와 I자형 코어(32)를 조합하여 이루어진 것이다. 1차 권선(301)과 2차 권선(302)을 권회한 보빈(30)의 중앙구멍에 I자형 코어(32)를 삽입하고, 보빈(30)의 축 방향 양단측에 각각 E자형 코어(31, 31)를 대향되게 설치하고 있다. 도 14는 이 승압 트랜스를 사용한 회로 구성도이다. 2차 권선(302, 302)에는 각각의 일단에 방전관이 접속되고 타단이 접지하고 있으며, 1차 권선(301)에 전압을 인가하면, 자속이 발생하고 2차 권선(302, 302)에 고전압을 발생시켜 방전관을 점등시킨다. 1차 권선(301) 및 2차 권선(302) 사이의 결합 계수(K)가 높은 경우, 도 15의 등가 회로가 된다. 도 16은 도 15의 회로에서의 방전관의 전류의 흐름을 설명하는 회로도이다. 도시된 바와 같이 출력 전류(I)는 방전관으로 분배되어 흐르는 부하 전류(I1과 I2)의 합이다. 방전관의 음성저항 특성의 존재에 의해 상호 인덕턴스로 결합된 한쪽의 2차 권선에 많은 전류가 흐르고, 그쪽의 방전관의 전류가 많아지면 방전관의 전압이 내려가고, 상호 인덕턴스로 결합된 다른 쪽의 방전관의 전압까지 내려가기 때문에 상호 인덕턴스에 의해 결합된 2차 권선(302) 및 2차 권선(302)의 개개의 방전관의 관전류에 언밸런스를 초래하게 된다. 그 때문에, 복수의 방전관의 전류를 균등하게 점등시킬 수 없게 되는 일이 있다.
도 17은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 트랜스(400)는 상하로 병렬된 각각 1차 권선(401)과 2차 권선(402)을 권회한 보빈(40)의 중앙 구멍에 2개의 U자형 코어(41, 41)를 대향되게 각각의 다리를 삽입하여 자기적으로 결합하는 구성이다. 도 18은 이 승압 트랜스를 사용한 회로 구성도이다. 2차 권선(402, 402) 각각의 양단에 방전관을 접속시키고, 1차 권선(401)에 전압을 인가하면 자속이 발생하고, 2차 권선(402, 402)에 고전압을 발생시켜 방전관을 점등시킨다. 이때 1차 권선(401) 및 2차 권선(402) 사이의 결합 계수(K)가 높은 경우, 역시 도 19 내지 도 20의 등가 회로가 된다. 도 20은 도 19의 회로에서의 방전관의 전류의 흐름을 설명하는 회로도이다. 이 트랜스(400)에 있어서는, 실질적으로 방전관을 하나의 권선에 병렬로 접속한 것과 같은 작용을 가지게 되고, 상기 종래예와 마찬가지로 한쪽의 방전관의 전류가 증가하면 다른 쪽의 방전관의 전류가 감소하는 현상이 생기고 개개의 방전관의 전류에 언밸런스를 초래하기 때문에 복수의 방전관의 전류를 균등하게 점등시킬 수 없다.
이상의 종래 기술에 의하면, 복수의 2차 권선끼리의 결합 계수(K)가 높으면, 2차 권선의 출력은 병렬 접속과 등가 또는 그에 가까운 상태가 되고, 2차 권선에 흐르는 전류는 서로 같아지지 않도록 시소 현상을 일으켜 균일해지지 않는다. 한편, 이 구조 그대로 결합 계수(K)를 내리면, 1차 권선과 2차 권선의 결합 계수도 낮아지고, 2차 권선의 누설 인덕턴스가 증가하기 때문에 1차 권선측에서 본 역률을 높일 수 없다. 이것은 1차 권선의 구리손실을 늘려 트랜스의 변환 효율을 저하시키는 것을 의미하고, 또한 트랜스를 출력할 수 있는 전력도 크게 할 수 없는 것을 의미한다.
도 21은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 트랜스(500) 는 센터 코어(51)와 사이드 코어(52, 52)가 개개로 독립되어 조합된 코어를 사용하고, 센터 코어(51)에 1차 권선(501)을 권회하고, 2차 권선(502) 및 2차 권선(502)의 출력 전압이 180도의 위상차가 되도록 사이드 코어(52, 52)에 2차 권선(502, 502)을 권회하고 있는 구성이다. 이 트랜스(500)의 결합 계수는 그다지 좋다고 할 수 없으며 또한 2차 권선(502, 502)의 출력측에 공진 회로가 들어가 있는 경우, 공진 회로의 공진 주파수가 어긋나면 2차 권선(502, 502)에 흐르는 전류도 같아지지 않는 문제가 있다. 또한 2차 권선(502, 502)의 각각이 1차 권선(501)에 의해 발생된 자속을 받는 것인데, 각각의 2차 권선(502, 502)은 권수가 많고 자기 공진 주파수가 인버터 회로의 구동 주파수에 가깝기 때문에 2차 권선은 분포 정수상의 지연 회로를 형성하고, 서로 역방향으로 달리는 진행파(P1과 P2)가 충돌하여 유도자속이 상쇄되어 버리기 때문에 승압비를 높일 수 없다는 문제도 있다. 상기 문제를 피하기 위해서 2차 권선(502, 502)의 상대적으로 반사하는 자속을 영향을 받지 않도록 2차 권선(502)의 자기 공진 주파수를 높게 하여야 한다. 2차 권선(502)의 자기 공진 주파수를 높이기 위해서는 섹션 권회의 분할수를 늘려야 하며, 이번에는 결합 계수를 내리게 되는 문제가 생긴다.
도 22는 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 트랜스(600)는 양측에 배치된 2개의 복부 양단으로부터 2개의 다리부를 연장한 ㄷ자형 코어(61, 61)와 중앙에 배치된 I자형 코어(62)를 구비하고, ㄷ자형 코어(61, 61) 각각의 2개의 다리부를 대응하는 보빈에 삽입하고, 상대하는 한쪽의 2개의 보빈에 1 차 권선(601, 601)이 권회되고, 상대하는 다른 쪽 2개의 보빈에 2차 권선(602, 602)이 권회되어 있다. 이 트랜스(600)의 구성에 의하면, 2개의 2차 권선(602, 602)이 각각 폐로(閉路) 형상을 하여 상기 형태의 2차 권선끼리가 결합되어 버리는 문제를 방지할 수 있지만, I자형 코어(62)의 단면적과 ㄷ자형 코어(61, 61)의 복부의 단면적은 거의 동일하며, 또한 자세히 도시하지는 않았으나 코어(62)의 단면적은 실제로는 ㄷ자형 코어의 단면적의 2배일 필요가 있으며, 나아가 이 구성은 코어 단면적을 조정하여 결합 계수(K)를 높일 수 없고, 누설 인덕턴스를 작게 하여 출력을 크게 할 수 없으며 진행파의 충돌에 의한 악영향을 배제할 수도 없다.
도 23은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 평면도이다. 이 트랜스(700)는 ㄷ자형 코어(71)와 I자형 코어(72)에 의해 폐로 형상으로 형성되고, I자형 코어(72)가 삽입된 보빈(70)에 1차 권선과 2차 권선이 인접한 관계로 또한 근접해서 병렬 배치되어 있기 때문에 2차 권선이 1차 권선에 대해서 밀결합(tight coupling) ·소결합(loose coupling) 구성이 되는 1차 권선(701), 2차 권선(702)을 권회하고 있는 구성이다. 2차 권선(702)의 1차 권선(701)에 가까운 일단측(밀결합단)에 있는 진행파의 크기는 2차 권선(702)의 1차 권선(701)에 먼 타단측(소결합단)에 있는 진행파의 크기보다 크고, 진행파의 충돌에 의한 악영향을 받기 어렵기 때문에 2차 권선(702)의 권회수를 조정하여 바람직한 결합 상태를 얻을 수 있다. 이 트랜스(700)에 있어서는, 2차 권선(702)측의 공진 회로의 Q값을 높게 하고, 2차 권선(702)과 도시하지 않았지만 방전관 사이의 기생 용량이나 보조 용량 사이에 공진을 일으킴으로써 1차 권선측의 여자 전류를 줄일 수 있고, 그 결과, 1차 권선(701)의 권회수 를 줄일 수 있고 구리손실을 줄일 수 있기 때문에 소형화할 수 있으며 고효율의 인버터 회로를 구성할 수 있다. 그러나, 상기 종래예의 구조로는 1차 권선과 2차 권선 사이의 거리가 물리적으로 떨어진 관계에 있기 때문에 2차 권선 상에 1차 권선에 대해서 밀결합과 소결합이 되는 구성을 얻기 어려웠다.
또한 액정 TV용 면광원과 같이 다수의 방전관을 점등시키는 경우, 2차 권선측의 공진 회로의 Q값을 과도하게 높게 하면 각 승압 트랜스의 2차 권선측의 공진 주파수는 상당히 달라지게 되고, 각 방전관의 관전류가 같아지지 않는 문제를 일으키는 일이 있다. 그 때문에 2차측 공진 회로의 Q값을 낮게 하여 역률이 나쁜 상태에서 타협하고, 효율을 악화시키면서 대처하지 않으면 안되어서 현재의 많은 승압 트랜스가 낮은 Q설정을 하여 효율을 희생하고 있다.
[특허 문헌] 일본공개공보 제2005-223125호
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 하는 것으로, 인접한 권선 사이의 상호 인덕턴스를 효과적으로 조정하여 유도 권선에 흐르는 전류를 균일하게 하여 안정화시키고, 또한, 출력을 증대할 수 있는 동시에 변환 효율을 높일 수 있는 상호 인덕턴스의 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 1차 권선과 복수의 권선을 가지는 트랜스에 사용되는 방법에 있어서, (A) 메인 코어에 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리를 인접해서 권회하는 단계와, 나아가 (B) 상기 메인 코어의 단면적보다 작은 단면적의 서브 코어를 준비하는 단계를 더하여, (C) 상기 서브 코어를 상기 메인 코어에 근접하여 상기 인접해 감긴 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 사이에 배치하는 단계와, (D) 상기 인접한 관계로 권회된 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스를 구성하는 주자속만을 분열시키고, 또한, 상기 복수의 2차 권선의 자기 공진 주파수가 너무 낮아지지 않도록 상기 서브 코어와 상기 메인 코어 사이의 상대적인 위치를 조정하여, 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스가 감소되도록 하는 단계를 포함하여, 상기 메인 코어에 인접한 관계로 권회되는 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스를 조정하는 방법을 제공한다.
상기 단계(B)에서는 또한, 상기 서브 코어의 단면적이 상기 메인 코어의 실 효 단면적 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 단계(A)에서는 또한, 상기 서브 코어로부터 떨어진 부분의 메인 코어의 단면적이 상기 메인 코어의 실효 단면적 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 단계(A)에서는 상기 인접한 관계로 권회되는 1차 권선이, 예를 들면 외부 회로 등을 통하여 직렬로 접속되는 것이 바람직하다.
또한 상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일방측에 상기 복수의 1차 권선을 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 권회하고, 타방측에 상기 복수의 2차 권선을 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 권회하고, 상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 복수의 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐서 마련하는 것으로 한다.
또한 상기 단계(A)에서는, 상기 메인 코어의 일방측에 상기 복수의 1차 권선을 인접한 관계로 권회하고, 타방측에 상기 복수의 2차 권선을 인접한 관계로 권회하고, 상기 단계(C)에서는, 상기 서브 코어를 상기 2차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련하는 것으로 한다.
또한 상기 메인 코어는 제1 메인 코어와 제2 메인 코어로 구성되고, 상기 단계(A)에서는 상기 제1 메인 코어에 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 1차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 마련되고, 상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것으로 한다.
또한 상기 메인 코어는 제1 메인 코어와 제2 메인 코어로 구성되고, 상기 단 계(A)에서는 상기 제2 메인 코어에 각각 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 2차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 마련되고, 상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것으로 한다.
또한 상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일방측에 상기 1차 권선을 상기 복수의 권선으로서 권회하고, 상기 1차 권선의 양단에 각각 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것으로 한다.
또한 상기 단계(A)에서는, 상기 메인 코어의 일측에 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 2차 권선의 양단에 각각 상기 1차 권선을 직렬로 권회하고, 상기 2차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 권회되고, 상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 2차 권선 사이에 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것으로 한다.
상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 메인 코어와 상기 서브 코어와의 접촉 면적을 조정하도록 한다.
또한 상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 메인 코어와 상기 서브 코어 사이의 갭을 조정하도록 할 수도 있다.
또한 상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 서브 코어가 상기 메인 코어 위에 있을 때의 양자 사이의 갭을 조정하도록 할 수도 있다.
또한 상기 단계(B)에서는 상기 서브 코어를, 2개의 서브 코어를 틈을 두고 일직선으로 배치하도록 준비하고, 상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 2개의 서브 코어 사이의 틈을 조정하도록 할 수도 있다.
또한 본 발명은 (A) 자기 저항이 큰 소결합단과, 각각 상기 소결합단으로부터 떨어져서 자기 저항이 작은 2개의 밀결합단을 가지도록 하는 메인 코어를 준비하는 단계와, (B) 상기 2개의 밀결합단의 각각과 상기 소결합단 사이에 각각 권선을 인접해서 권회하는 단계와, (C) 상기 인접한 권선의 인덕턴스에 의한 상호 인덕턴스가 상대적으로 감소하도록 상기 밀결합단의 단면적을 바꾸어 상기 밀결합단의 단면적이 상기 소결합단의 실효 단면적보다 크게 하는 단계를 포함하여, 상기 인접한 상기 권선끼리의 사이의 상호 인덕턴스를 조정하는 방법도 제공한다.
상기 단계(C)에서는 복수의 서브 코어를 상기 2개의 밀결합단의 각각에 마련하여 상기 밀결합단의 단면적을 변화시키는 것으로 한다.
또한 상기 단계(C)에서는 복수의 서브 코어를 상기 2개의 소결합단의 각각과 일체로 성형되도록 마련하여 상기 소결합단의 단면적을 변화시키는 것으로 한다.
또한 상기 단계(C)에서는 상기 2개의 소결합단을 연마하여 상기 소결합단의 단면적을 변화시키는 것으로 한다.
또한 상기 단계(A)에서는 상기 밀결합단의 단면적이 상기 소결합단의 실효 단면적의 1.2배보다 크게 하는 것으로 한다.
또한 상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어는 상기 밀결합단의 상호 인덕턴스가 상기 소결합단의 상호 인덕턴스보다 커지도록 상기 밀결합단의 메인 코어와 상기 소결합단의 메인 코어는 각각 실효 투자율이 다른 형상에 의해 조합하여 이루어지는 것으로 한다.
또한 본 발명은 다른 관점에 의하면, 상기 방법 중 하나의 방법에 의해 조정되어 이루어지는 승압 트랜스를 제공할 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 상기 메인 코어와 상기 메인 코어의 단면적보다 작은 단면적을 한 서브 코어를 사용함으로써 메인 코어에 권회한 복수의 권선 사이에 발생하는 상호 인덕턴스 중 1차 권선과 2차 권선을 관통하는 주자속을 유지하고, 1차 권선끼리 또는 2차 권선끼리를 관통하는 주자속이 줄도록 하며, 또한 2차 권선의 자기 공진 주파수가 너무 낮아지지 않도록 서브 코어와 메인 코어 사이의 상대적인 위치를 조정함으로써 메인 코어에 권회한 인접한 권선들 사이의 상호 인덕턴스를 줄이는 동시에, 2차 권선의 자기 인덕턴스의 크기가 너무 커지지 않도록 즉, 자기 공진 주파수가 너무 낮아지지 않도록 조정한다.
또한 복수의 권선 사이의 상호 인덕턴스를 조정하고, 한쪽의 실효 자로를 짧게 하고 다른 쪽을 길게 함으로써 1차 권선측의 여자 전류를 줄이는 동시에 다른 쪽의 실효 자로를 더 길게 하여, 소·밀결합의 구성을 구비한 구성을 얻을 수 있다. 나아가 1차 권선끼리를 직렬로 접속함으로써 복수의 권선에 흐르는 전류를 균일하게 하여 안정화시킬 수 있다.
이하, 이 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 동일 구성 및 기능을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부가하여 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 방법을 이용한 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 정면 단면도이다.
본 발명은 주로 방법에 관한 발명이지만, 본 방법을 사용하여 트랜스에 관하여 양산이 이루어질 경우에는 비용, 대량생산의 형편에 따라 조정 수단을 고정화한 것으로 바뀔 수 있다.
우선, 트랜스(100)는 각각이 복부의 X방향 양단으로부터 직각으로 2개의 다리부를 연장한 2개의 ㄷ자형 코어(110, 110)를 ㅁ자형의 폐로 형상으로 조합한 메인 코어(11)를 사용한다. 2개의 ㄷ자형 코어(110, 110)의 각각의 2개의 다리부는 1측면에서 잘라 가늘게 하고, 각각의 일 다리부를 복수의 권선(10)으로서 예를 들면 1차 권선(111, 111)을 권회한 보빈(13, 13)의 중앙구멍에 삽입하고, 각각의 다른 다리부를 2차 권선(112, 112)을 권회한 보빈(14, 14)의 중앙구멍에 삽입한다. 2개의 ㄷ자형 코어(110)에 권회된 1차 권선(111, 111)과 2차 권선(112, 112)이 각각 직렬로 접속되도록 2개의 ㄷ자형 코어(110, 110)가 대향되게 마련되고, 막대 모양의 서브 코어(12)가 2개의 ㄷ자형 코어(110)의 2개의 다리부에 걸쳐 상기 ㅁ자형 메인 코어(11)에 의해 대략 날일자형으로 조합하여 이루어진다. 서브 코어(12)로서는 그 단면적(121)이 메인 코어(11)보다 작도록 한다. 여기에서, 서브 코어(12)를 축으로 하여 X방향으로 한다.
이 트랜스(100)에서는 서브 코어(12)의 단면적(121)이 메인 코어(11)의 실효 단면적(113) 이하, 예를 들면 메인 코어(11)의 실효 단면적(113)의 2분의 1 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 서브 코어(12)로부터 떨어진 메인 코어의 단면적(114)이 메인 코어(11)의 실효 단면적(113) 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이어서, 서브 코어(12)를 메인 코어(11)에 근접해서 메인 코어(11)의 2차 권선(112, 112) 사이에 배치한다. 이 예에서는, ㄷ자형 코어(110, 110)의 다리부가 마주 본 곳에 서브 코어(12)를 메인 코어(11)와 접촉되도록 배치한다. 서브 코어(12)를 X방향을 따라 메인 코어(11)에 대해서 움직이고, 2차 권선(112, 112)의 상호 인덕턴스에 의한 자속을 분리하고, 인접한 권선(10, 10) 사이의 주자속이 충분히 분단되도록 메인 코어(11)와 서브 코어(12) 사이의 상대적인 위치를 조정한다. 그러나, 완전한 폐자로를 구성하게 되면 2차 권선의 자기 인덕턴스가 너무 증대되고 자기 공진 주파수가 저하되어 버리기 때문에 이 경우는 자기 공진 주파수가 어느 정도 높아지도록 서브 코어를 메인 코어로부터 떼어 놓는다.
이와 같이 하여, 인접한 권선들 사이의 상호 인덕턴스를 최대한 감소하도록 메인 코어(11)와 서브 코어(12)의 대면 면적(122)을 변화시킨다.
이어서, 접착제 등에 의해 서브 코어(12)를 메인 코어(11) 위에 고정시킨다.
인접한 권선들(10, 10) 사이에 배치한 서브 코어(12)의 형상을 어느 정도로 하면 인접한 권선간의 상호 인덕턴스를 충분히 줄일 수 있는가는 수학식 1에 의해 추측할 수 있다. 결과적으로, 상당히 가늘어도 된다는 것을 알 수 있다.
자기 회로의 길이=자속의 물리 거리/코어의 단면적
인접한 권선(10, 10)의 한쪽의 실효적인 자기 회로의 길이(자로 길이)를 길게 하고, 다른 쪽의 자로 길이를 짧게 함으로써 트랜스(100)의 자기 회로가 소결합 및 밀결합 구성을 모두 구비할 수 있다.
본 발명은 메인 코어(11)의 서브 코어(12)로부터 떨어진 단면적(114)은 메인 코어(11)의 실효 단면적(113) 이상인 구성을 하고 있으므로, 1차 권선(111, 111) 근처의 2차 권선(112, 112)이 결합하여 밀결합이 되고, 서브 코어(12) 근처의 2차 권선(112, 112)은 소결합이 된다. 이 결과, 자로로서 본 경우의 떨어진 부분, 즉 소결합 부분으로부터 진입하는 진행파가 줄고, 정재파를 형성하지 않도록 할 수 있다. 또한 결합 계수를 높일 수 있는 것은 도시하지 않았지만 2차측의 누설 인덕턴스와 방전관의 기생 용량 사이에서 공진시킨 경우에 1차 권선측에서 본 여자 전류를 줄이는 것을 의미하고, 그 결과 트랜스의 발열을 줄일 수 있게 된다.
도 3 및 4도는 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 사시도 및 정면 단면도이다. 상기 예의 구성과 거의 동일하나, 서브 코어(12)를 메인 코어(11)와 접촉시키지 않고 갭(123)을 두어 ㄷ자형 코어(110, 110) 각각의 복부와 평행하게 상기 메인 코어(11)의 2개의 다리부에 걸쳐 설치하는 구성을 하며, 인접한 권선(10, 10)으로서는 1차 권선(111, 111)이다. 이 구성에 의하면, 상기 예 와 마찬가지로 인접한 권선끼리의 상호 인덕턴스를 조정할 수 있는 효과를 가진다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 사시도이다. 상기 예의 구성과 거의 동일하나, 서브 코어(12)를 메인 코어(11)와 접촉시키지 않고 갭(123)을 두어 X방향으로 움직여 서브 코어(12)가 메인 코어(11) 위에 갔을 때의 대면 면적(124)을 조정하고, ㄷ자형 코어(110, 110) 각각의 복부와 평행하게 상기 메인 코어(11)의 2개의 다리부에 걸쳐 설치하는 구성으로 한다. 서브 코어(12)를 X방향으로 앞뒤로 움직여 서브 코어(12)와 메인 코어(11) 사이의 갭(123)을 바꾸고, 즉 서브 코어(12)의 메인 코어(11)에 대한 대면 면적(124)을 변화시킴으로써 인접한 권선들에 의한 상호 인덕턴스를 최대한 줄이도록 조정할 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 마찬가지로 소·밀결합 구성을 할 수 있기 때문에 2차 권선의 상호 인덕턴스의 영향을 없애기 위해 갭(123)이나 대면 면적(124)을 변화시킴으로써 도시하지 않은 방전관에 흐르는 전류를 균일하게 안정화할 수 있다.
인접한 복수의 권선(10, 10)은 예를 들면 외부 회로(20)를 통하여 직렬 접속되도록 한다. 이와 같이 접속됨으로써 2개 있는 2차 권선의 출력 전압이 같아지도록 균형을 잡는 효과가 생기기 때문에 출력 전류가 균일하게 안정화되는 것에 기여한다. 이것은 외부 회로를 통하지 않고 직접 트랜스 보빈 내에서 접속되어도 된다.
또한 도 7은 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다. 이 트랜스는 평면에서 보아 2개의 막대 모양의 서브 코어(12a와 12b)를 틈(D)을 두어 일직선으로 나열하고, 2개의 ㄷ자형 코어에 의해 직사각형으로 형성된 폐로 형상 메인 코어(11)에 걸쳐 배치하고 있는 것 외에는 상기 예의 구성과 거 의 동일하다. 이 트랜스는 서브 코어(12a와 12b) 사이의 틈(D)을 조정함으로써 인접한 권선들에 의한 상호 인덕턴스를 최대한 줄이도록 조정할 수 있다. 따라서, 상기 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다. 이 트랜스는 평면에서 보아 막대 모양의 서브 코어(12)를 2개의 ㄷ자형 코어에 의해 직사각형으로 형성된 폐로 형상 메인 코어(11)에 걸쳐 배치한다. 막대 모양의 서브 코어(12)를 축으로 해서 메인 코어(11)의 두 측에 각각 1차 권선(111)과 2차 권선(112)을 권회하고 있다. 여기에서, 1차 권선(111, 111)은 1개의 코일로 권회하여 이루어진 것이다. 2차 권선(12)으로서는 인접한 권선(10)으로 한다. 이 트랜스는 서브 코어(12)를 메인 코어(11)에 대해서 움직여 마련함으로써 소결합/밀결합을 구비한 구성으로 할 수 있기 때문에 상기 실시예의 트랜스와 마찬가지로 고효율 및 하이파워이며 전류를 균일하게 안정화시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다. 이 트랜스는 ㄷ자형 코어와 막대 모양 코어로 조합한 직사각형 메인 코어(11)의, 서브 코어(12)를 축으로 하여 양측에 각각, 서브 코어(12)에 근접해서 2차 권선(112, 112)을 인접해서 권회하고, 서브 코어(12)로부터 떨어져서 1차 권선(111, 111)을 1개의 코일로 권회한다. 이 트랜스는 메인 코어(11)에 걸쳐 마련된 서브 코어(12)를 메인 코어(11)에 대해서 X방향을 따라 움직여 마련하고 소결합/밀결합을 구비한 구성으로 할 수 있기 때문에 상기 실시예의 트랜스와 마찬가지로 고효율 및 하이파워이며 전류를 균일하게 안정화시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 방법을 사용한 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다. 이 트랜스는 도 8의 예와 달리 메인 코어(11)의, 서브 코어(12)를 축으로 하여 양측에 각각 서브 코어(12)에 근접해서 1차 권선(111, 111)을 1개의 코일로 인접해서 권회하고, 서브 코어(12)로부터 떨어져서 2차 권선(112, 112)을 각각 코일의 양단에 접속하여 권회하고 있다. 이 트랜스는 메인 코어(11)에 걸쳐 마련된 서브 코어(12)를 메인 코어(11)에 대해서 움직여 마련함으로써 인접한 권선(10)의 자기 회로를 길게 하여 자기 저항을 올리고, 소결합 구성을 하고, 소결합/밀결합을 구비한 구성을 할 수 있기 때문에 권선들 사이의 상호 인덕턴스를 조정함으로써 상기 실시예의 트랜스와 마찬가지로 고효율 및 하이파워이며 전류를 균일하게 안정화시킬 수 있다.
본 발명은 다른 방법을 더 제공할 수 있다.
이 방법은 상기 방법과 거의 동일하나, 메인 코어는 특히 자기 저항이 큰 소결합단과 각각 상기 소결합단으로부터 떨어져서 자기 저항이 작은 2개의 밀결합단을 가지도록 하는 메인 코어를 준비한다. 이어서, 상기 2개의 밀결합단의 각각과 상기 소결합단 사이에 각각 권선을 인접해서 권회한다. 그리고, 상기 인접한 권선의 인덕턴스에 의한 상호 인덕턴스가 감소되도록 상기 소결합단의 단면적을 변화시키고, 상기 밀결합단의 단면적이 상기 소결합단의 실효 단면적보다 크게 한다. 이상에 의해 1차 권선이나 2차 권선 등의 상기 인접한 권선끼리의 상호 인덕턴스를 조정할 수 있다.
본 방법을 사용한 실시예를 구체적으로 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 방법을 사용한 실시예의 트랜스를 나타내는 단면도이다.
트랜스는 밀결합단의 상호 인덕턴스가 소결합단의 상호 인덕턴스보다 커지도록 밀결합단의 코어부와 소결합단의 코어부는 각각 다른 코어에 의해 조합하여 이루어진다. 즉 도시한 바와 같이 밀결합단(116)의 단면적(114)을 크게 바꾸도록 박편상(flaky)의 서브 코어(12)를 메인 코어(11) 양측의 밀결합단(116)에 각각 마련하도록 한다. 이와 같이 밀결합단(116)의 자기 저항을 저감하고 밀결합 구성을 할 수 있으며, 밀결합단(116)의 밀결합 구성에 대해 소결합단(115)이 소결합 구성을 할 수 있고 인접한 권선(10, 10) 사이에서의 상호 인덕턴스를 줄일 수 있으며 정재파를 형성하지 않도록 할 수 있다.
밀결합단(116)의 단면적(114)은 소결합단(115)의 실효 단면적(113) 이상으로 하는 것이 바람직하다. 실험에 의하면, 밀결합단(116)의 단면적(114)이 소결합단(115)의 실효 단면적(113)의 1.2배 보다 큰 것으로 효과를 얻을 수 있다.
언급할 필요도 없이, 도 12와 같이 서브 코어(12)를 2개의 밀결합단(116)에 각각 일체로 성형되도록 마련하는 구성을 할 수도 있다. 요컨대, 밀결합단(116)의 단면적(114)을 소결합단(115)의 실효 단면적(113) 이상으로 할 수 있으면 그 형태에 제한이 없다.
예를 들면, 단면적이 큰 2개의 밀결합단(116)을 가지는 코어를 준비한다. 밀결합단(116)의 단면적(114)이 소결합단(115)의 실효 단면적(113) 이상이 되도록 하고, 인접한 권선(10, 10) 사이에 의한 상호 인덕턴스가 감소되도록 밀결합단을 연 마하고 단면적(114)을 조정하여 바꾸도록 할 수도 있다.
이상에 의해 서브 코어(12)를 메인 코어(11)에 대해서 X방향으로 움직이거나 메인 코어(11)의 밀결합단(116)의 단면적(114)을 변화시켜서 인접한 권선에 의한 상호 인덕턴스를 최대한 상대적으로 감소시키는 구성으로 할 수 있다. 따라서, 방전관상에 흐르는 전류를 균일하게 안정화시킬 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 상호 인덕턴스의 조정 방법은 인접한 권선의 상호 인덕턴스를 최대한 감소할 수 있고 방전관상에 흐르는 전류를 균일하게 안정화시킬 수 있는 효과를 가지며 각종 전기 기기에서 유용하다.
도 1은 본 발명의 방법을 사용한 일 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 다른 실시예의 트랜스의 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 다른 실시예의 트랜스의 사시도이다.
도 6은 도 5의 트랜스의 사시도이다.
도 7은 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다.
도 8은 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다.
도 9는 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다.
도 10은 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 평면도이다.
도 11은 다른 방법을 사용한 일 실시예의 트랜스를 나타내는 단면도이다.
도 12는 다른 실시예의 트랜스를 나타내는 단면도이다.
도 13은 종래의 트랜스 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 도 13의 승압 트랜스를 사용한 회로 구성도이다.
도 15는 도 14의 등가 회로이다.
도 16은 도 15의 회로에 있어서 방전관에서의 전류의 흐름을 설명하는 회로도이다.
도 17은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 17의 승압 트랜스를 사용한 회로 구성도이다.
도 19는 도 18의 등가 회로이다.
도 20은 도 19의 회로에 있어서 방전관에서의 전류의 흐름을 설명하는 회로도이다.
도 21은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 22는 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 23은 종래의 다른 트랜스의 일례를 나타내는 평면도이다.
<부호의 설명>
100…트랜스 11, 110…메인 코어
111…1차 권선 112…2차 권선
113, 114, 121, 122, 124…면적 115…소결합단
116…밀결합단 12…서브 코어
123…갭 13, 14…보빈

Claims (22)

  1. 복수의 1차 권선과 복수의 2차 권선을 가지는 트랜스에 사용되는 상호 인덕턴스의 조정방법에 있어서,
    (A) 메인 코어에 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리를 인접해서 권회하는 단계와,
    (B) 상기 메인 코어의 단면적보다 작은 단면적의 서브 코어를 준비하는 단계와,
    (C) 상기 서브 코어를 상기 메인 코어에 근접해서 상기 인접해서 권회되는 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 사이에 배치하는 단계와,
    (D) 상기 인접한 관계로 권회되는 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스를 구성하는 주자속만을 분열시키고, 또한, 상기 복수의 2차 권선의 자기 공진 주파수가 너무 낮아지지 않도록 상기 서브 코어와 상기 메인 코어 사이의 상대적인 위치를 조정하여, 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스가 감소되도록 하는 단계를 포함하여,
    상기 메인 코어에 인접한 관계로 권회되는 상기 1차 권선끼리 및 상기 2차 권선끼리의 상호 인덕턴스를 조정함을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(B)에서는 상기 서브 코어의 단면적이 상기 메인 코어의 실효 단면 적 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 서브 코어로부터 떨어진 부분의 메인 코어의 단면적이 상기 메인 코어의 실효 단면적 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 인접한 관계로 권회되는 상기 1차 권선이 서로 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 인접한 관계로 권회되는 상기 1차 권선이 외부 회로를 통해 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일방측에 상기 1차 권선을 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 권회하고, 타방측에 상기 2차 권선을 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 권회하며,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 복수의 1차 권선 사이에 배치하 도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일방측에 상기 복수의 1차 권선을 인접한 관계로 권회하고, 타방측에 상기 복수의 2차 권선을 인접한 관계로 권회하고,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 2차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 코어는 제1 메인 코어와 제2 메인 코어로 구성되고,
    상기 단계(A)에서는 상기 제1 메인 코어에 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 1차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 마련되고,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 메인 코어는 제1 메인 코어와 제2 메인 코어로 구성되고,
    상기 단계(A)에서는 상기 제2 메인 코어에 각각 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 2차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접한 관계로 마련되 고,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련되는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일방측에 상기 1차 권선을 상기 복수의 권선으로서 권회하고, 상기 1차 권선의 양단에 각각 상기 2차 권선을 권회하고,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 1차 권선 사이에 배치하도록 상기 메인 코어에 걸쳐 마련하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어의 일측에 상기 1차 권선과 상기 2차 권선을 권회하고, 상기 2차 권선의 양단에 각각 상기 1차 권선을 직렬로 권회하고, 상기 2차 권선은 상기 인접한 권선으로서 인접하여 권회되고,
    상기 단계(C)에서는 상기 서브 코어를 상기 2차 권선 사이에 상기 메인 코어에 걸쳐 마련하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 메인 코어와 상기 서브 코어와의 접촉 면적을 조정함을 특징으로 하 는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 메인 코어와 상기 서브 코어 사이의 갭을 조정하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 서브 코어가 상기 메인 코어 위에 있을 때의 양자 사이의 갭을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단계(B)에서는 상기 서브 코어를, 2개의 서브 코어를 틈을 두고 일직선으로 배치하도록 준비하고,
    상기 단계(D)에서는 상기 메인 코어와 상기 서브 코어의 상대적인 위치를 조정할 때, 상기 2개의 서브 코어 사이의 틈을 조정하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  16. (A) 자기 저항이 큰 소결합단과, 각각 상기 소결합단으로부터 떨어져서 자기 저항이 작은 2개의 밀결합단을 가지도록 하는 메인 코어를 준비하는 단계와,
    (B) 상기 2개의 밀결합단의 각각과 상기 소결합단 사이에 각각 권선을 인접해서 권회하는 단계와,
    (C) 상기 인접한 권선의 인덕턴스에 의한 상호 인덕턴스가 상대적으로 감소하도록, 상기 밀결합단의 단면적을 바꾸어 상기 밀결합단의 단면적이 상기 소결합단의 실효 단면적보다 크게 하는 단계를 포함하여,
    상기 인접한 상기 권선들 사이의 상호 인덕턴스를 조정함을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 단계(C)에서는 복수의 서브 코어를 상기 2개의 소결합단의 각각에 마련하여 상기 소결합단의 단면적을 변화시키는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 단계(C)에서는 복수의 서브 코어를 상기 2개의 소결합단의 각각과 일체로 성형되도록 마련하여 상기 소결합단의 단면적을 변화시키는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 단계(C)에서는 상기 2개의 소결합단을 연마하여 상기 소결합단의 단면적을 변화시키는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 밀결합단의 단면적이 상기 소결합단의 실효 단면적의 1.2배보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 상기 메인 코어는 상기 밀결합단의 상호 인덕턴스가 상기 소결합단의 상호 인덕턴스보다 커지도록 상기 밀결합단의 상기 메인 코어와 상기 소결합단의 상기 메인 코어는 각각 실효 투자율이 다른 형상에 의해 조합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상호 인덕턴스의 조정 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 조정되어 이루어지는 승압 트랜스.
KR1020070093269A 2006-09-15 2007-09-13 상호 인덕턴스의 조정 방법과 그 방법에 의해 조정된트랜스 KR20080025323A (ko)

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