KR20090099958A - 인버터 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 트랜스포머에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차 코일과 2차 코일 사이의 연면거리 확보를 위해 2차 보빈에만 트랜스캡을 결합함으로써 트랜스포머의 1차 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 인버터 트랜스포머에 관한 것이다.

본 발명에 따른 인버터 트랜스포머는 길이방향 양 외측의 베이스부와, 상기 베이스부 내측으로 1차 코일 권선되는 1차 권선부가 일체로 형성되고, 상기 1차 권선부에 길이방향으로 삽입홀이 형성되는 1차 보빈과, 길이방향 양 외측의 베이스부 및 중앙의 베이스부와, 상기 베이스부 사이에 2차 코일 권선되는 2차 권선부가 일체로 형성되고, 상기 2차 권선부 및 중앙의 베이스부에 길이방향으로 삽입홀이 형성되는 2차 보빈과, 상기 2차 보빈이 삽입될 수 있도록 하방이 개방되는 결합공간이 형성되고, 상기 1차 보빈의 측방에 체결되는 트랜스캡 및 상기 1차 보빈과 2차 보빈의 삽입홀에 삽입되는 한 쌍의 "U"자형 코어를 포함하여 구성된다.

인버터 트랜스포머, 2차 보빈 결합공간, 1차 코일 방열

Description

인버터 트랜스포머 {Inverter Transformer}

본 발명은 인버터 트랜스포머에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차 코일과 2차 코일 사이의 연면거리 확보를 위해 2차 보빈에만 트랜스캡을 결합함으로써 트랜스포머의 1차 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 인버터 트랜스포머에 관한 것이다.

일반적으로 인버터는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하거나 또는 낮은 주파수의 전원을 높은 주파수의 AC 전원 등으로 변환해 주는 변환기를 말한다.

LCD 백라이트(Backlight)에서 말하는 인버터란 광원인 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)의 방전을 위한 회로로 소형이면서 고전압을 발생할 수 있어야 한다.

즉, 상용 전원을 DC 전원으로 변환한 후 다시 고주파의 AC 전원으로 변환하는 것이다.

LCD 노트북 또는 LCD 모니터 등의 백라이트에 사용되는 CCFL 또는 EEFL을 저전력으로 구동하기 위해서는 20kHz내지 100kHz의 높은 주파수에서 인버터를 안정하게 구동시켜야 한다.

이러한 인버터는 CCFL의 특성상 점등 초기에는 점등의 필요한 고전압을 공급하여 램프를 점등시키고 점등 후에는 램프를 전류를 제어하여 일정한 밝기를 유지시켜주는 역할을 한다.

상기와 같은 인버터에 구성되는 트랜스포머는 공진회로에서 받은 DC 전압을 교류 AC 전압으로 바꿔줌과 동시에 전압을 높여주고 전력전달을 통해 CCFL을 구동하는 중요한 역할을 한다.

종래 기술에 의한 인버터 트랜스포머는 1,2차 코일이 권선되는 보빈과, 상기 보빈이 삽입되는 트랜스캡과, 양측이 상기 트랜스캡의 양측부를 통하고 중앙 부위가 상기 보빈에 형성된 삽입홀에 삽입되는 "E"자형 코어로 이루어진다.

한편, 절연에 필요한 연면거리(creepage distance)는 도체와 도체 사이에 설치되어있는 절연재 표면을 따라 잇는 최단거리로서, 상기 인버터 트랜스포머에서는 1차 코일과 2차 코일간, 1,2차 코일과 "E"자형 코어간에 적절한 연면거리를 확보하여야 한다.

그런데 종래 인버터 트랜스포머는 연면거리를 확보하기 위해서 코일이 권선되는 면적이 적어질 수밖에 없어 출력용량이 적어지고 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이를 방지하기 위해 국내 등록특허 10-0724139호에는 1차 코일과 2차 코일의 절연을 확실히 하고, 트랜스포머의 효율을 증가시킬 수 있는 인버터 트랜스포머에 대한 특허가 개시되어 있다.

이 특허는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 복수개의 절연 슬릿(407)이 형성되고, 상기 복수개의 절연 슬릿(407) 사이에 1차 코일(405)이 권선되는 1차 보빈(401), 복수개의 절연 슬릿(407)이 형성되고, 상기 복수개의 절연 슬릿(407) 사이에 2차 코일(406)이 권선되는 2개의 출력부를 가지는 2차 보빈(402), 상기 1,2차 보빈(401,402)이 각각 십입되도록 격리 슬롯(413)을 중앙에 두고 형성된 제1,2 보빈 결합부(411,412)를 포함하는 트랜스캡(403), 및 상기 트랜스캡(403)의 양측부를 관통하여 상기 1,2차 보빈(401,402) 내에 형성된 삽입홀(420)에 각각 삽입되는 한쌍의 "U" 자형 코어(404)를 포함하여 구성된다.

상기 트랜스캡(403)의 상부에는 상기 1,2차 코일(405,406)에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 제1,2코일 방열홀(418,419)이 형성되며, 1차 코일(405)과 2차 코일(406) 사이의 연면거리를 확보하기 위해 트랜스캡(403)의 제1보빈 결합부(411)와 제2보빈 결합부(412) 사이에 격리 슬롯(413)이 형성된다.

상기 인버터 트랜스포머를 PCB에 실장한 상태에서 인터버 트랜스포머에 전원을 공급하여 출력을 얻는 경우에, 1차 코일(405)과 2차 코일(406)에는 코일에 흐르는 전류에 의해 열을 발생하게 된다.

그런데 상기 1차 보빈(401)과 2차 보빈(402)이 모두 트랜스캡(403)의 제1,2 보빈 결합부(411,412)에 삽입되어 결합되므로, 상기 열은 트랜스캡(403)의 하부와 트랜스캡(403)의 상부에 형성된 방열홀(418,419)을 통해 방출될 수밖에 없다.

특히, 상기 1차 코일(405)은 전류가 2차 코일(406)보다 훨씬 많이 흘러 열이 더 높게 발생할 수밖에 없으나, 상술한 바와 같이 1차 코일(405)에서 발생하는 열이 트랜스캡(403)의 하부(하부는 PCB에 의해 막혀 있기 때문에 열이 트랜스캡 외부 로 원활하게 방출되지 못한다)와, 상부에 형성된 방열홀(418)을 통해서만 방출되기 때문에 열이 외부로 충분히 방출하지 못하는 문제점이 있었다.

이와 같이 열이 충분히 방출되지 못하므로 인버터 트랜스포머가 열화되기 쉽고, 그만큼 인버터 트랜스포머의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

또한, 트랜스캡(403)에 1차 보빈(401)과 2차 보빈(402)을 모두 삽입할 수 있도록 제1,2 보빈 결합부(411,412)를 형성해야 하기 때문에 트랜스캡(403)의 구조 및 인버터 트랜스포머의 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 금형으로 트랜스캡(403)을 찍어 제작하는 경우에 재료(트랜스캡의 파우더)가 많이 들고 그만큼 재료비와 인버터 트랜스포머의 가격이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 1차 코일과 2차 코일 사이의 연면거리 확보를 위해 2차 보빈에만 트랜스캡을 결합함으로써 인버터 트랜스포머의 1차 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 열로 인한 인버터 트랜스포머의 열화를 방지하고, 그만큼 수명을 연장할 수 있는 인버터 트랜스포머를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 2차 보빈만 결합하는 트랜스캡의 구조로 트랜스캡의 제조에 들어가는 재료를 줄여 재료비를 절감할 수 있고, 인버터 트랜스포머의 구조를 간단하게 할 수 있는 인버터 트랜스포머를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 트랜스포머는, "ㄱ"자로 절곡된 핀이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부와, 상기 베이스부 내측으로 1차 코일 권선되는 1차 권선부가 일체로 형성되고, 상기 1차 권선부에 길이방향으로 삽입홀이 형성되는 1차 보빈과, "ㄱ"자로 절곡된 핀이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부 및 중앙의 베이스부와, 상기 베이스부 사이에 2차 코일 권선되는 2차 권선부가 일체로 형성되고, 상기 2차 권선부 및 중앙의 베이스부에 길이방향으로 삽입홀이 형성되는 2차 보빈과, 상기 2차 보빈이 삽입될 수 있도록 하방이 개방되는 결합공간이 형성되고, 상기 결합공간의 양 측부에 상기 2차 보빈의 삽입홀과 일치하도록 관통홀이 형성되며, 상기 1차 보빈의 측방에 체결되는 트랜스캡 및 상기 1차 보빈과 2차 보빈의 삽입홀에 삽입되는 한쌍의 "U"자형 코어를 포함하여 구성된다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면, 1차 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있고, 트랜스캡의 재료와 비용을 절감할 수 있으며, 인버터 트랜스포머의 구조를 간단히 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 트랜스포머의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2 에 의한 조립 사시도이며, 도 4a와 도 4b는 보빈과 트랜스캡을 조립한 상태에서 내부 구조를 보여주는 저면도와 정면도이다.

여기서 도 2는 본 발명의 이해를 돕기 위해 상하가 역전되게 그린 인버터 트랜스포머의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인버터 트랜스포머(100)는 1차 보빈(10), 2차 보빈(30), 트랜스캡(50) 및 한쌍의 "U"자형 코어(70)를 포함하여 구성되고, 본 발명에서 1차 코일(14)과 2차 코일(34)의 연면거리는 32mm이다.

1차 보빈(10)은 "ㄱ"자로 절곡된 핀(13)이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부(11a,11b)와, 상기 베이스부(11a,11b) 내측으로 1차 코일(14)이 권선되는 1차 권선부(12)가 일체로 형성된다.

상기 하방으로 돌출되는 핀(13)은 PCB에 실장되고, 측방으로 돌출되는 핀(13)에는 1차 코일(14)이 결선되어 납땜된다.

상기 측방으로 돌출된 핀(13)(1차 코일(14))과 "U"자형 코어(70)와의 연면거리를 확보하기 위해 측방으로 핀(13)이 돌출된 베이스부(11a,11b)에서 상방으로 소정 두께를 갖는 절연날개(15)가 형성된다.

상기 1차 권선부(12)는 "U"자형 코어(70)를 삽입할 수 있도록 길이방향으로 삽입홀(16)이 형성되고, 1차 권선부(12)의 중앙에는 격벽(17)이 돌출되어 섹션이 형성된다.

이때 상기 삽입홀(16)이 형성되는 1차 보빈(10)의 내주면에는 요홈(19)이 상기 삽입홀(16)을 따라 길이방향으로 형성된다.

상기 핀(13)이 돌출되는 베이스부(11a,11b)의 반대측에는 상하로 트랜스캡(50)과 체결할 수 있도록 체결홀(20)이 형성되어 트랜스캡(50)에 형성된 체결돌기(51)가 끼워진다.

상기 1차 보빈(10)과 나란히 위치되어 트랜스캡(50)에 삽입되는 2차 보빈(30)은 "ㄱ"자로 절곡된 핀(33)이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부(31a,31b) 및 중앙의 베이스부(31c)와, 상기 베이스부(31a,31c)(31b,31c) 사이에 2차 코일(34)이 권선되는 2개의 2차 권선부(32a,32b)가 일체로 형성된다.

상기 하방으로 돌출되는 핀(33)은 PCB에 실장되고, 측방으로 돌출되는 핀(33)에는 2차 코일(34)이 결선되어 납땜된다.

상기 측방으로 돌출되는 핀(33)(2차 코일(34))과 "U"자형 코어(70)와의 연면거리를 확보하기 위해 측방으로 핀(33)이 돌출된 양 외측의 베이스부(31a,31b)에서 상방으로 소정 두께를 갖는 절연날개(35)가 형성된다.

상기 2차 권선부(32a,32b)와 중앙의 베이스부(31c)에는 "U"자형 코어(70)를 삽입할 수 있도록 길이방향으로 삽입홀(36)이 형성되고, 상기 각각의 2차 권선부(32a,32b)는 분할 권선이 용이하도록 격벽(37)이 다수 돌출되어 다수의 섹션이 형성된다.

상기 삽입홀(36)이 형성되는 2차 보빈(30)의 내주면에는 요홈(39)이 상기 삽입홀(36)을 따라 길이방향으로 형성된다.

이와 같이 삽입홀(16,36)이 형성된 1차 보빈(10)과 2차 보빈(30)의 내주면에 요홈(19,39)을 형성하는 이유는, 조립 완료된 인버터 트랜스포머의 절연이나 방습 을 위해 함침하는 경우에, 함침액이 요홈(19,39)을 따라 삽입홀(16,36)에 쉽게 침투되고 건조된 상태에서 함침액이 요홈(19,39)에 경화된 상태로 굳어져 보빈(10,30)과 U자형 코어(70)와의 결합 강도를 높일 수 있도록 하기 위해서이다.

트랜스캡(50)은 상기 2차 보빈(30)이 삽입되어 결합될 수 있도록 하방이 개방되는 결합공간(52)이 형성되되, 상기 결합공간(52)이 형성된 길이방향의 양 측부에 상기 2차 보빈(30)의 삽입홀(36)과 일치하도록 관통홀(53)이 형성되고, 상기 트랜스캡(50)의 상부에 2차 코일(34)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열홀(54)이 형성된다.

상기 1차 보빈(10)과 접촉되는 트랜스캡(50)의 측부에는 상기 1차 보빈(10)을 지지할 수 있도록 지지 플랜지(55)가 형성되고, 상기 1차 보빈(10)에 형성된 체결홀(20)에 끼워 조립할 수 있도록 체결돌기(51)가 지지 플랜지(55)에서 하방으로 형성된다.

이때 상기 1차 코일(14)과 U자형 코어(70) 간의 연면거리를 확보하기 위하여 지지 플랜지(55)의 돌출길이(l)는 45mm에서 50mm인 것이 바람직하다.

한쌍의 U자형 코어(70)는 페라이트(Ferrite) 재질로 이루어지며 1차 보빈(10)과 2차 보빈(30)에 형성된 삽입홀(16,36)에 양측에서 각각 삽입된다.

상기한 각각의 구성에서 1차 보빈(10)의 1차 권선부(12)에 1차 코일(14)을 권선하고, 2차 보빈(30)의 2차 권선부(32a,32b)에 2차 코일(34)을 권선한 후, 상기 2차 보빈(30)은 트랜스캡(50)의 결합공간(52)에 삽입하고 1차 보빈(10)은 체결홀(20)에 체결돌기(51)를 끼워 조립한다.

이때 트랜스캡(50)의 관통홀(53)과 2차 보빈(30)의 삽입홀(36)은 일치되고, 이와 같은 상태에서 1차 보빈(10)과 2차 보빈(30)의 삽입홀(16,36)에 "U"자형 코어(70)를 양측에서 끼운 후 고정함으로써 인버터 트랜스포머(100)가 조립된다.

다음 상기 인버터 트랜스포머(100)를 함침액에 담가 인버터 트랜스포머(100)의 내부에 함침액을 침투시킨 후 건조시켜 절연과 방습 효과를 높인다.

이때 보빈(10,30)에 형성된 요홈(19,39)을 따라 삽입홀(16,36)에 함침액이 용이하게 침투되고, 건조된 상태에서 상기 요홈(19,39)에서 경화된 함침액이 보빈(10,30)과 "U"자형 코어(70)와의 결합강도를 향상시킨다.

그리고 상기 1차 보빈(10)과 접촉되는 트랜스캡(50)의 측부가 1차 보빈(10)과 2차 보빈(30) 사이를 자연적으로 격리시켜 주는 역할을 한다.

이와 같이 제조된 인버터 트랜스포머(100)를 PCB에 실장하여 전원을 공급하는 경우 1차 보빈(10)이 트랜스캡(50)에 삽입되지 않고 외부에 그대로 노출되기 때문에, 1차 코일(14)에서 발생하는 많은 열이 사방으로 충분히 방출되므로 이 열에 의해 인버터 트랜스포머(100)가 열화될 염려가 없고, 그만큼 인버터 트랜스포머(100)의 수명을 연장할 수 있는 것이다.

또한, 2차 보빈(30)만 삽입되도록 트랜스캡(50)에 결합공간(52)을 마련하면 되기 때문에 1차 보빈(10)을 결합하기 위한 1차 보빈 결합부를 형성하지 않아도 되어 트랜스캡(50)의 구조 및 인버터 트랜스포머(100)의 구조가 간단하고, 금형으로 트랜스캡(50)을 찍어 제작하는 경우 그만큼 재료(트랜스캡의 파우더)와 재료비가 적게 들며, 인버터 트랜스포머(100)의 제조 가격을 줄일 수 있는 것이다.

도 1a와 도 1b는 종래 인버터 트랜스포머의 분해 사시도와 조립 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 인버터 트랜스포머의 분해 사시도,

도 3은 도 2에 의한 조립 사시도,

도 4a와 도 4b는 보빈과 트랜스캡을 조립한 상태에서 내부 구조를 보여주는 저면도와 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 1차 보빈 12: 1차 권선부

14: 1차 코일 30: 2차 보빈

32a,32b: 2차 권선부 34: 2차 코일

50: 트랜스캡 52: 결합공간

70: "U"자형 코어 100: 인버터 트랜스포머

Claims (5)

1. "ㄱ"자로 절곡된 핀(13)이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부(11a,11b)와, 상기 베이스부(11a,11b) 내측으로 1차 코일(14)이 권선되는 1차 권선부(12)가 일체로 형성되고, 상기 1차 권선부(12)에 길이방향으로 삽입홀(16)이 형성되는 1차 보빈(10);

   "ㄱ"자로 절곡된 핀(33)이 하방과 측방으로 돌출되는 길이방향 양 외측의 베이스부(31a,31b) 및 중앙의 베이스부(31c)와, 상기 베이스부(31a,31c)(31b,31c) 사이에 2차 코일(34)이 권선되는 2차 권선부(32a,32b)가 일체로 형성되고, 상기 2차 권선부(32a,32b) 및 중앙의 베이스부(31c)에 길이방향으로 삽입홀(36)이 형성되는 2차 보빈(30);

   상기 2차 보빈(30)이 삽입될 수 있도록 하방이 개방되는 결합공간(52)이 형성되고, 상기 결합공간(52)의 양 측부에 상기 2차 보빈(30)의 삽입홀(36)과 일치하도록 관통홀(53)이 형성되며, 상기 1차 보빈(10)의 측방에 체결되는 트랜스캡(50); 및

   상기 1차 보빈(10)과 2차 보빈(30)의 삽입홀(16,36)에 삽입되는 한쌍의 "U"자형 코어(70)를 포함하는 인버터 트랜스포머.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 삽입홀(16,36)이 형성되는 1차 보빈(10)이나 2차 보빈(30)의 내주면에 는 길이방향을 따라 요홈(19,39)이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 보빈(10)과 접촉되는 트랜스캡(30)의 측부에는 상기 1차 보빈(10)을 지지할 수 있도록 45mm ~ 50mm의 돌출길이(l)를 갖는 지지 플랜지(55)가 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 지지 플랜지(55)에서 하방으로 체결돌기(51)가 형성되고 상기 1차 보빈(10)에는 상기 체결돌기(51)가 끼워지는 체결홀(20)이 상하로 형성되어, 체결홀(20)에 체결돌기(51)가 끼워져 체결되는 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 측방으로 핀(13,33)이 돌출된 1차 보빈(10)이나 2차 보빈(30)의 양 외측 베이스부(11a,11b)(31a,31b)에서 절연날개(15,35)가 상방으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 트랜스포머.

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