KR20170117737A - 트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코일, 상기 코일과 결합하는 보빈 및 상기 보빈과 결합되는 코어를 포함하고, 상기 보빈은 상기 코어가 삽입되고, 상기 코일과 상기 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다. 따라서 본 발명은 절연거리를 확보하기 위한 구성을 내부에 설치하는 대신에 외부에 형성하여 트랜스포머의 소형화에 기여하는 효과가 있다.

Description

트랜스포머{TRANSFORMER}
본 발명은 트랜스포머에 관한 것으로, 상세하게는, 코일과 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하는 형상으로 구성된 보빈을 포함하는 트랜스포머에 관한 것이다.
트랜스포머(Transformer, 변압기)는 전기적 환경 조건이 다른 회로 시스템 사이를 물리적 접촉없이 자기적으로 결합하는 소자를 말한다. 트랜스포머는 용도에 따라 파워 전송을 위한 전원 트랜스포머 및 신호 전송을 위한 전송 트랜스포머로 구분될 수 있다. 전원 트랜스포머는 AV기기에 사용되는 스위칭 전원 트랜스포머, 가전제품에 사용되는 인버터 제어 전원 트랜스포머, 조명에 사용되는 인버터 전원 트랜스포머 등을 포함하고, 전송 트랜스포머는 절연용 또는 통신용 펄스 트랜스포머 등을 포함한다.
이 중, 전원 트랜스포머는 전압변환기능을 수행한다. 일반 가정은 전력회사로부터 상용주파수(50~60Hz)의 교류전력(교류전압)을 공급받는데, 전기/전자기기를 동작시키기 위해서는 교류전력을 직류전력(직류전압)으로 변환하는 것이 요구된다. 변환되는 직류전력의 전압은 각 국가마다 100~240V 사이에서 다양하게 설정된다. 또한 전원 트랜스포머는 절연기능을 수행한다. 전원 트랜스포머는 사용자의 전기 감전을 방지하기 위하여 전원라인과 전기/전자기기를 절연하는데 사용되고, 이에 대한 안전규격도 마련되어 있다.
안전규격이란 전기/전자기기로부터 상해, 화재, 감전의 사고를 최소화하고 단락, 지락, 낙괴로부터 전기/전자기기를 보호하기 위하여 전기회로에 적용되는 부품에 대한 재료, 온도 및 절연성 등의 기준을 의미한다. 트랜스포머 역시 이러한 안전규격으로부터 예외가 될 수 없다.
트랜스포머의 안전규격이 요구하는 사항 중 하나는 절연거리일 수 있다. 절연거리는 서로 절연할 부분의 상호거리를 의미한다. 절연거리에는 연면거리 및 공간거리가 포함되며, 연면거리는 2개의 도전체 사이에서 절연물의 표면을 따라 측정한 거리 중 최단거리를 의미하고, 공간거리는 공기를 통과하는 최단거리를 의미한다. 트랜스포머의 설계시, 연면거리를 고려해야 하는 부분은 1차 권선과 2차 권선과의 사이, 1차 단자와 2차 단자의 사이, 1차 권선부와 코어 사이, 2차 권선부와 코어 사이 등이 고려될 수 있다. 이러한 안전규격을 확보하는 것은 트랜스포머 설계에 있어서 가장 큰 제약 중 하나이고, 이것은 제조 단가 및 용이성에 영향을 준다. 더 효과적인 방법으로 안전규격상 절연거리를 확보하기 위하여 몇몇 기술들이 개발되고 있다.
일본공개특허공보 제2013-143541호는, 일체로 이루어지고 수납 가능한 1, 2차 보빈을 둘러싼 격벽을 이용하여 1차 코일과 2차 코일 사이에 원하는 절연거리를 확보하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 내부의 격벽과 같은 추가구성을 포함하는 것은 트랜스포머의 소형화에 배치되고, 내부 구조가 복잡해져 제조 단가가 상승하는 단점을 가질 수 있다. 따라서, 종래의 방식과 다른 방식으로 트랜스포머의 절연거리를 확보하기 위한 기술개발이 요구된다.
이에, 본 발명은 외부에서 코어가 삽입될 수 있는 구조를 가진 보빈을 포함함으로써, 1차 코일과 코어 사이의 안전규격상 절연거리를 확보하고, 절연기능 뿐만 아니라 내부에 장착된 코일에 대한 차폐기능을 가지는 트랜스포머를 제시한다.
일본공개특허공보 제2013-143541호(2013.07.22)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 1차 코일 및 2차 코일 사이의 안전규격상 절연거리를 확보할 수 있는 구조의 보빈을 포함하는 트랜스포머를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 1차 코일 및 2차 코일 사이의 안전규격상 절연거리를 확보할 수 있는 구조의 보빈을 포함하는 트랜스포머의 결합 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시의 일 측면에서, 본 발명은 코일, 상기 코일과 결합하는 보빈 및 상기 보빈과 결합되는 코어를 포함하고, 상기 보빈은 상기 코어가 삽입되고, 상기 코일과 상기 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 포켓삽입부는 상기 보빈으로부터 연장되어 일체로 형성되고 외부로 돌출된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 보빈은 외면에 형성된 구멍으로서, 상기 코일을 외부로 드러내는 노출공을 포함하고, 상기 포켓삽입부는 상기 노출공으로부터 드러나는 상기 코일과 최단 절연거리를 유지하는 절연차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 코일은 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하고, 상기 보빈은 상기 제 1 코일과 결합하는 제 1 보빈 및 상기 제 2 코일과 결합하는 제 2 보빈을 포함하며, 상기 포켓삽입부는 상기 제 1 보빈 또는 제 2 보빈 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 제 1 보빈은 외부와 입출력하는 제 1 단자를 포함하고, 상기 제 1 단자는 상기 코어가 삽입되는 방향으로 상기 제 1 보빈의 정면에 형성되거나 상기 코어가 삽입되는 방향의 수직으로 상기 제 1 보빈의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 제 2 보빈은 외부와 입출력하는 제 2 단자를 포함하고, 상기 제 2 단자는 상기 코어가 삽입되는 방향으로 상기 제 2 보빈의 정면에 형성되거나 상기 코어가 삽입되는 방향의 수직으로 상기 제 2 보빈의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
또한, 상기 절연차폐부는 상기 보빈의 측면까지 연장되어 형성되고, 상기 코어는 상기 절연차폐부에 의해 확장된 포켓삽입부에 삽입되고, 상기 절연거리를 유지하면서 상기 코일을 확장적으로 차폐하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머를 제공한다.
본 발명의 실시의 다른 측면에서, 본 발명은 트랜스포머 결합 방법에 있어서, 제 1 코일을 제 1 보빈에 장착하는 단계, 제 2 코일을 제 2 보빈에 장착하는 단계, 상기 제 1 보빈 및 제 2 보빈을 결합하는 단계, 및 상기 결합된 제 1 보빈 및 제 2 보빈에 코어를 접합하는 단계를 포함하고, 상기 결합된 제 1 보빈 및 제 2 보빈에 코어를 접합하는 단계는, 상기 제 1 코일 및 제 2 코일 중 적어도 하나와 상기 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 제 1 보빈 및 제 2 보빈 중 적어도 하나에 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부가 형성되고, 상기 코어는 상기 포켓삽입부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머 결합 방법트랜스포머 결합 방법을 제공한다.
본 발명은 절연거리를 확보하기 위한 구성을 내부에 설치하는 대신에 외부에 형성하여 트랜스포머의 소형화에 기여하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 절연거리를 확보하는 동시에 권선부를 차폐하여 권선된 코일에 의한 손실을 저감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 절연거리를 확보하는 동시에 외부와 입출력하는 단자의 배열을 용이하게 하는 구조를 포함하여 설계 자유도를 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도 및 저면도를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 측면도 및 배면도를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도 및 제 2 단면도를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 결합 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도 및 저면도를 나타내는 도면이다.
도 11 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도 및 제 2 단면도를 나타내는 도면이다.
도 12 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를 나타내는 도면이다.
도 13 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를 나타내는 도면이다.
도 14 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 나타내는 도면이다.
도 15 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 열손실을 나타내는 도면이다.
도 16 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 열손실을 나타내는 도면이다.
도 17 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 18 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도 및 저면도를 나타내는 도면이다.
도 19 는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도 및 제 2 단면도를 나타내는 도면이다.
도 20 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를 나타내는 도면이다.
도 21 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를 나타내는 도면이다.
도 22 는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도(도 2a) 및 저면도(도 2b)를 나타내는 도면이고, 도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 측면도(도 3a) 및 배면도(도 3b)를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도(도 4a) 및 제 2 단면도(도 4b)를 나타내는 도면이다. 여기서, 제 1 단면도는 도 1의 a-a'를 기준으로 절단된 단면을 도시하고, 제 2 단면도는 도 1의 b-b'를 기준으로 절단된 단면을 도시한다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 트랜스포머(100)는 코일, 보빈, 코어 및 단자를 포함한다.
코일은 1차측 및 2차측을 구성하는 제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)을 포함하고 보빈에 수회 권선된다. 코일은 도선을 감은 것을 의미하며 와이어(wire)라고도 명명된다. 코일에 전류가 흐르면 코일은 자속을 발생시키고 코어를 통해 다른 코일로 전자력을 전달한다. 본 발명의 트랜스포머(100)가 포함하는 코일은 구리선이나 PCB에 패턴으로 형성된 패턴 코일일 수 있으나, 본 도면에서는 구리선 코일을 기준으로 설명된다. 제 1 코일(110)은 제 1 보빈(130)에 권선되어 1차측을 구성하고 제 2 코일(120)은 제 2 보빈(140)에 권선되어 2차측을 구성하는 것이 일반적이나, 반드시 이에 한정되지 않고, 보빈의 개수 또는 권선이 요구되는 코일의 개수에 따라서 1차측 또는 2차측이 바뀌는 것은 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항이다. 도 3a, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 트랜스포머에 있어서, 제 1 코일(110)은 제 1 보빈(130)에 권선되어 1차측을 구성하고 제 2 코일(120)은 제 2 보빈(140)에 권선되어 2차측을 구성하고, 제 2 보빈(140)은 제 1 보빈(130)을 내부로 포함하면서 제 1 보빈(130)과 상하로 결합한다. 따라서, 본 발명의 트랜스포머(100)의 외부에서 제 2 보빈(140)과 그에 권선된 제 2 코일(120)이 관찰되고, 단면을 살펴보면, 가운데 제 1 코어(150) 및 제 2 코어(160)를 기준으로 대칭하여 제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)이 각각 배치되어 있다.
보빈은 코일이 감겨지는 권선부(도면 미도시)를 포함하고 단자와 부착되고 코어와 결합한다. 보빈은 코일이 권선되는 방식에 따라서 복수개 구조로 형성된다. 가령, 1차측을 구성하는 코일이 제 1 코일(110) 하나이고 2차측을 구성하는 코일이 제 2 코일(120) 하나인 경우, 보빈은 제 1 코일(110)을 권선하는 제 1 보빈(130)과 제 2 코일(120)을 권선하는 제 2 보빈(140)으로 구성된다. 만약, 1차측 및 2차측 중 적어도 어느 하나가 복수의 부분에 권선된 코일을 추가로 포함하는 경우, 하나의 보빈은 여러 코일을 권선하는 적층 구조로 설계될 수 있다. 1차측 및 2차측 중 상기 적어도 어느 하나는 2개 이상의 코일을 포함하게 되어 보빈도 권선의 필요한 수만큼 복수의 권선부를 가지도록 요구된다. 가령, 위의 예에서, 1차측에 제 1 코일(110)외에 추가적으로 제 1-1코일 및 제 1-2 코일이 요구된다면, 1차측은, 제 1 코일(110)을 권선하는 제 1 보빈(130)이 제 1-1 코일을 권선하는 제 1-1 코일에 대한 권선부 및 제 1-2 코일에 대한 권선부를 더 포함하도록 구성되고, 2차측은 제 2 보빈(140)으로 구성된다.
보빈은 내부에 권선된 코일을 외부로 드러내는 노출공을 포함하고, 노출공은 그 외면에 형성된 홀 또는 구멍일 수 있다. 노출공으로부터 드러나는 코일은 포켓삽입부(131)에 삽입된 코일과 절연거리를 최단으로 유지하도록 안전규격상 요구된다.
보빈의 플라스틱 합성수지와 같은 절연성을 가진 재질이고 사출성형 등의 방법으로 제조될 수 있다. 권선되는 코일, 보빈의 개수 및 기타 사양에 따라 보빈의 형상은 미리 결정되는 것이 바람직하다.
제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)은 상호 결합된다. 상세하게, 코일들이 각각의 보빈의 권선부에 권선된 후, 제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)은 상하로 결합되되, 제 1 보빈(130)이 제 2 보빈(140)에 포개어져서 제 2 보빈(140)이 제 1 보빈(130)을 감싸게 된다. 제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)의 상세한 결합은 추후 설명된다.
제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140) 중 적어도 어느 하나는 코일과 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부(131)를 포함한다. 본 발명의 트랜스포머(100)는 제 1 보빈(130)에 포켓삽입부(131)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 제 1 보빈(130)에 한정되지 않고 설계 사양에 따라 제 2 보빈(140)에 포켓삽입부가 형성될 수 있다. 포켓삽입부(131)는 제 1 보빈(130)으로부터 연장되어 제 1 보빈(130)과 일체로 형성되고 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 포켓삽입부(131)는 상하 결합하는 제 1 코어(150) 및 제 2 코어(160) 중 적어도 어느 하나를 삽입하고, 삽입되어 포켓삽입부(131)에 결합된 코어는 다른 코어와 접촉되고 결합된다. 포켓삽입부(131)는 코어가 들어갈 공간인 내부 공간(도면 미도시)과 상기 내부 공간을 형성하는 포켓삽입면들로 구성된다. 포켓삽입부의 면들은 정면과 저면으로 구성되고, 포켓삽입부 정면(131-2)은 포켓삽입부(131)가 외부로 돌출되도록 하여 입체구조를 가지도록 하고, 포켓삽입부의 저면(131-3)은 포켓삽입부(131)의 모양을 나타낸다. 도 2b의 경우, 포켓삽입부의 정면(131-2)은 삽입포켓부(131)가 관찰자의 시선을 향하여 그 높이만큼 돌출되도록 하고, 포켓삽입부의 저면(131-3)은 삼각형 모양으로 전체 삽입포켓부(131)가 삼각형 형태의 입체적 구조를 가지도록 한다.
포켓삽입부(131)는 코일과 코어 사이의 절연거리를 확보한다. 트랜스포머(100)의 절연거리는 안전규격상 필연적으로 유지되어야 하는데, 요구되는 지점 중 하나가 1차 코일(1차 권선부)과 2차 코일(2차 권선부) 사이의 연면거리이다. 1차 코일과 2차 코일 사이의 연면거리는 1차 코일과 코어 사이의 연면거리와 2차 코일과 코어 사이의 연면거리를 더한 것이고, 1차 코일과 코어 사이의 연면거리를 조절하는 것은 1차 코일과 2차 코일 사이의 연면거리를 조절하는 의미가 될 수 있다. 본 발명의 포켓삽입부(131)는 1차 코일인 제 1 코일(110)과 제 1 코어(150) 사이의 연면거리 측정의 기준이 되는 지점에 절연차폐부(131-1)를 포함한다. 절연차폐부(131-1)는 포켓삽입부(131)의 한 지점으로서, 포켓삽입부 정면(131-2)과 포켓삽입부 저면(131-3)으로 그 형태가 구성된다. 트랜스포머(100)는 제 1 코일(110)과 코어(150, 160) 사이의 연면거리만을 만족시키면 되므로 절연차폐부(131-1)는 노출공에서 드러난 1차 코일(110)과 안전규격상 절연거리를 만족시킬 정도의 근접성을 가지도록 위치되는 것이 바람직하다. 안전규격상 절연거리가 만족되기만 하면 되므로, 절연차폐부(131-1)가 노출공에 근접하지 않는 부분까지 확장되어 형성될 필요는 없다. 본 발명의 절연차폐부(131-1)가 노출공의 제 1 코일(110)과 근접한 곳은 형성되고 근접하지 않은 곳은 형성되지 않으므로, 그에 따라 포켓삽입부 저면(131-3)은 삼각형 모양이 될 수 있다.
또한, 포켓삽입부(131)는 코일과 코어 사이를 절연한다. 포켓삽입부(131)는 제 1 보빈(130)으로부터 연장되므로 동일 재질이고, 이는 플라스틱 합성수지 같은 절연물질이 사용될 수 있다. 따라서 포켓삽입부 정면(131-2) 및 포켓삽입부 저면(131-3)은 제 1 코일(110)과 삽입된 제 1 코어(150)를 절연시키는 절연막 역할을 하게 된다.
또한, 포켓삽입부(131)는 내부에 결합된 코일을 차폐한다. 제 1 보빈(130) 및 제 제 2 보빈(140)이 제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)을 둘러싸서 제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)로부터의 와류전류에 의한 열손실을 차단하는 기능을 한다. 한편, 제 1 보빈(130)이 1차 코일(110) 및 2차 코일(120)을 차폐하는 것과 더불어 포켓삽입부(131)도 1차 코일(110) 및 2차 코일(120)을 차폐하는 기능을 수행한다. 이것은 제 1 보빈(130)의 포켓삽입부(131)가 제 1 보빈(130)의 외면에 입체로 돌출된 구조를 가지고 있어서, 이중으로 차폐하기 때문이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 결합 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 트랜스포머(100)는 구조적 특징으로 인하여 일정한 순서로 결합된다. 본 실시예에서 구리선인 2개의 코일(제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)), 플라스틱 재질의 2개의 보빈(제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)) 및 페라이트 재질의 2개의 코어(제 1 코어(150) 및 제 2 코어(160))가 사용될 수 있다.
S 601 단계 및 S 603단계에서, 제 1 코일(110)을 제 1 보빈(130)에 권선하고, 제 2 코일(120)을 제 2 보빈(140)에 각각 권선한다. 결합의 순서는 무관하고, 각 코일을 각 보빈에 권선하여 결합하기만 하면 족하다.
S 605단계에서, 제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)이 상하로 결합되고, S 607 단계에서, 제 2 코어(160)를 제 1 보빈(130)과 결합한 제 2 보빈(140)에 결합하며, S 609 단계에서, 제 1 코어(150)를 제 1 보빈(130)에 형성된 포켓삽입부(131)에 삽입하여 제 1 보빈(130)에 결합한다. 각 보빈의 외형은 단면이 원형 또는 각형인 기둥의 형상이다. 보빈의 단면은 관통공의 단면과 동일한 형상일 수 있으나 반드시 일치할 필요는 없다. 가령, 보빈의 외형은 원기둥이나 관통공은 타원기둥 또는 사각기둥이 될 수 있다. 본 발명의 경우 제 1 보빈(130)은 원기둥이고 제 1 보빈(130)의 관통공인 제 1 관통공(130-1)은 원기둥으로 동일하고, 제 2 보빈(140)은 사각기둥이나 제 2 보빈(140)의 관통공인 제 2 관통공(140-1)은 원기둥으로 서로 상이하다. 제 1 관통공(130-1) 및 제 2 관통공(140-1)의 형태는 보빈의 외형과 일치될 필요없고, 관통공으로 삽입될 코어의 돌출부분과 대응되는 것이어야 한다. 복수의 보빈이 상하로 결합하는 경우, 상부에서 결합되는 코어 및 하부에서 결합되는 코어의 돌출부분이 관통공의 형태와 모두 동일해야 관통공에서 한 쌍의 코어들이 접합될 수 있다. 그러나, 본 발명은 한 쌍의 코어 중 제 1 코어(150)가 제 1 보빈(130)의 하부에서 포켓삽입부(131)에 삽입되는 것을 통하여, 제 1 코어(150)를 제 2 코어(160)와 상하로 결합시킨다. 이러한 결합형태는 트랜스포머의 조립을 용이하게 함과 동시에 포켓삽입부(131)에 의한 안전규격 절연거리 확보 및 코일 차폐 기능을 제공하는 장점을 제공한다.
S 611 단계에서, 포켓삽입부(131)에 삽입된 제 1 코어(150)를 제 2 코어(160)와 접합시킨다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 1 코어(150)가 포켓삽입부(131)에 삽입되어 제 2 코어(160)와 접합되어 결합되는 양태가 도시된다. 제 1 코어(150)는 포켓삽입부(131)의 내부 공간으로 슬라이드 방식으로 화살표 방향을 따라 밀어넣어진다. 넣어진 제 1 코어(150)는 포켓삽입부 저면(131-3)을 따라 제 1 코일(110)에 근접하게 위치한 절연차폐부(131-1)까지 이동하여 제 1 보빈(130)에 장착된다.
포켓삽입부(131)에 삽입되는 제 1 코어(150)는 그 형태가 삽입포켓부(131)에 상응하는 것이 바람직하다. 상세하게, 포켓삽입부 저면(131-3) 및 포켓삽입부 정면(131-2)이 구성하는 내부 공간의 형상에 상응하도록 제 1 코어(150)의 끝단이 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 코어(150) 전부가 삽입되지 않아도 되므로, 제 1 코어(150) 중 포켓삽입부(131)에 삽입되는 부분만이 포켓삽입부(131)의 내부 공간에 상응하는 형상이 되면 족하다. 즉, 반대편 끝단은 그대로 외부로 노출될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제 1 코일(110)과 제 1 코어(150) 사이의 절연거리의 위치 및 그 길이가 도시된다. 포켓삽입부(131)는 노출공에서 드러나는 제 1 코일(110)로부터 제 1 코어(150)까지 일정거리 이격되어 형성된다. 포켓삽입부(131)의 위치는 제작될 트랜스포머 사양이 요구되는 절연거리에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 안전규격상 절연거리(810)가 짧으면 포켓삽입부(131)는 노출공에 근접되어 형성될 것이고, 길면 포켓삽입부(131)는 노출공으로부터 멀리 형성될 것이다.
절연거리가 연면거리 형식으로 만족되도록 요규되는 경우, 포켓삽입부(131)의 돌출 정도에 따라 그 증감된 연면거리를 조절하여 안전규격이 요구하는 절연거리를 충족시킬 수 있다. 포켓삽입부 정면(131-2)의 폭이 두꺼워지는 경우 연면거리는 늘어나고, 그 폭이 얇아지는 경우 연면거리는 줄어들게 된다. 따라서 포켓삽입부(131)의 설계에 따라서 안전규격이 요구하는 절연거리를 만족시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를, 도 10 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도(도 10a) 및 저면도(도 10b)를, 도 11 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도(도 11a) 및 제 2 단면도(도 11b)를, 도 12 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를, 도 13 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를, 도 14 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 각각 나타내는 도면이다. 여기서, 제 1 단면도는 도 9의 a-a'를 기준으로 절단된 단면을 도시하고, 제 2 단면도는 도 9의 b-b'를 기준으로 절단된 단면을 도시한다.
본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예와 동일한 특징을 가지고 있고, 여기서는 차이점을 위주로 기술될 것이다.
본 발명의 다른 실시예는 포켓삽입부(131) 면적이 이전의 실시예보다 확장된 것을 특징으로 한다. 도 10b를 참조하면, 포켓삽입부(131)의 절연차폐부(131-1)는 제 1 보빈(130)의 측면의 끝단 테두리까지 연장되어 형성될 수 있다. 포켓삽입부 정면(131-2)이 제 1 보빈(130)의 측면의 끝단 테두리까지 연장됨에 따라 절연차폐부(131-1)가 확장되고, 절연차폐부(131-1)가 확장됨에 따라 포켓삽입부(131)도 확장되어 형성된다. 확장된 포켓삽입부(131)에 상응하여 삽입되는 제 1 코어(150)의 끝단의 형상도 확장되어 변경될 수 있다. 이와 같이, 포켓삽입부(131)가 확장되면, 내부에 포함된 제 1 코일(110) 및 제 2 코일(120)로부터의 와류전류를 더 넓은 면적으로 차폐할 수 있고, 이것은 전력 손실(열 손실)의 저감으로 이어진다. 본 발명의 다른 실시예에 따라 확장된 포켓삽입부(131)는 사각형 형상을 가질 수 있다. 사각형 형상은 삼각형 형상의 포켓삽입부를 가진 이전의 본 발명의 일 실시예보다 넓은 면적을 차폐시킬 수 있다.
도 15 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트랜스포머의 열손실을 나타내는 도면이고, 도 16 은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 열손실을 나타내는 도면이다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 의한 트랜스포머의 평면에서 촬영한 열 이미지이고, 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 의한 트랜스포머의 저면에서 촬영한 열 이미지이다. 도 16a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 트랜스포머의 평면에서 촬영한 열 이미지이고, 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 트랜스포머의 저면에서 촬영한 열 이미지이다. 여기서, 점선으로 표시된 부분은 트랜스포머로부터 열손실이 방출되는 곳을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의한 트랜스포머의 평면에서 방출된 열손실은 0.45W, 저면에서 방출된 열손실은 0.417W로 측정되었고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 트랜스포머의 평면에서 방출된 열손실은 0.045W, 저면에서 방출된 열손실은 0.283W로 측정되었다.
다른 실시예서, 평면에서의 열손실은 1/10배 감소되고 저면에서의 열손실은 약 1/2배 감소되는 것으로 측정되었다. 도 15 와 도 16을 평면 또는 저면을 기준으로 비교하면, 본 발명의 다른 실시예인 도 16의 열 이미지에서 열 방출 면적이 줄어들고 색이 청색에 가까워지는 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명의 다른 실시예의 확장된 포켓삽입부(131)가 내부 코일을 차폐하여 열손실을 감소시키는 것에 기인한다.
본 발명의 다른 실시예는 평면 TV에 사용되는 트랜스포머에 있어서 효용성을 제공한다. 트랜스포머가 장착된 PCB를 포함하는 평면 TV는 상면 및 하면이 모두 철판으로 에워싸져 있는데, 트랜스포머와 철판과의 거리가 불과 5mm 이내로 매우 좁기 때문에 트랜스포머에서 발생하는 자속에 의한 유도전류가 철판에 유도되어 손실을 야기한다. 본 발명의 다른 실시예로부터 제안된 트랜스포머 구조는 완성품에서 발생하는 유도전류에 의한 열손실을 저감시킨다.
도 17은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를, 도 18 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도(도 18a) 및 저면도(도 18b)를, 도 19 는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 단면도(도 19a) 및 제 2 단면도(도 19b)를, 도 20 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도를, 도 21 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 제 1 코어가 제 1 보빈에 결합하는 결합도를, 도 22 는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 제 1 코일과 제 1 코어 사이에서 확보된 절연거리를 각각 나타내는 도면이다. 여기서, 제 1 단면도는 도 17의 a-a'를 기준으로 절단된 단면을 도시하고, 제 2 단면도는 도 17의 b-b'를 기준으로 절단된 단면을 도시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예와 동일한 특징을 가지고 있고, 여기서는 차이점을 위주로 기술될 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 제 1 보빈(130) 및 제 2 보빈(140)에 형성된 제 1 단자(170) 및 제 2 단자(180)의 위치가 변형된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제 1 단자(170)는 제 1 코어(150)가 삽입되는 방향으로 제 1 보빈(170)의 정면에 형성되고, 제 2 단자(180)는 제 1 코어(150)가 삽입되는 방향의 수직으로 제 2 보빈(180)의 양 측면에 한 세트씩 형성된다. 반면에, 본 발명의 또 다른 실시예서 제 제 1 단자(170)는 제 1 코어(150)가 삽입되는 방향의 수직으로 제 1 보빈(170)의 측면에 형성되고, 제 2 단자(180)는 제 1 코어(150)가 삽입되는 방향으로 제 2 보빈(180)의 정면에 한 세트가 형성되고, 제 1 코어(150)가 삽입되는 방향의 수직으로 제 2 보빈(180)의 측면에 한 세트가 형성된다. 본 발명의 또 다른 실시예는 단자들이 형성되는 위치를 제약하지 않고 트랜스포머 주변 회로나 사양에 맞게 단자들의 형성 위치를 자유롭게 변경할 수 있는 효과를 제공한다. 이 특징은 단자들의 위치 즉, 입출력의 위치를 자유롭게 설정할 수 있고 설계의 용이성을 제공하기도 할 것이다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 이전 실시예와 비교하여 다른 제 1 단자(170)의 배열을 가지고 있으므로 안전규격상 요구되는 절연거리(810)도 이전 실시예와 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고 제 1 보빈(130)외 외부로 돌출된 포켓삽입부(131)에 제 1 코어(150)를 삽입시킴으로써, 안전규격상의 절연거리를 만족하고, 절연 및 차폐기능을 가지는 것은 이전 실시예와 동일하다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 트랜스포머
110 : 제 1 코일
120 : 제 2 코일
130 : 제 1 보빈
140 : 제 2 보빈
150 : 제 1 코어
160 : 제 2 코어
170 : 제 1 단자
180 : 제 2 단자

Claims (8)

  1. 코일,
    상기 코일과 결합하는 보빈 및
    상기 보빈과 결합되는 코어를 포함하고,
    상기 보빈은 상기 코어가 삽입되고, 상기 코일과 상기 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포켓삽입부는 상기 보빈으로부터 연장되어 일체로 형성되고 외부로 돌출된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보빈은 외면에 형성된 구멍으로서, 상기 코일을 외부로 드러내는 노출공을 포함하고,
    상기 포켓삽입부는 상기 노출공으로부터 드러나는 상기 코일과 최단 절연거리를 유지하는 절연차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하고,
    상기 보빈은 상기 제 1 코일과 결합하는 제 1 보빈 및 상기 제 2 코일과 결합하는 제 2 보빈을 포함하며,
    상기 포켓삽입부는 상기 제 1 보빈 또는 제 2 보빈 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 보빈은 외부와 입출력하는 제 1 단자를 포함하고,
    상기 제 1 단자는 상기 코어가 삽입되는 방향으로 상기 제 1 보빈의 정면에 형성되거나 상기 코어가 삽입되는 방향의 수직으로 상기 제 1 보빈의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 보빈은 외부와 입출력하는 제 2 단자를 포함하고,
    상기 제 2 단자는 상기 코어가 삽입되는 방향으로 상기 제 2 보빈의 정면에 형성되거나 상기 코어가 삽입되는 방향의 수직으로 상기 제 2 보빈의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연차폐부는 상기 보빈의 측면까지 연장되어 형성되고,
    상기 코어는 상기 절연차폐부에 의해 확장된 포켓삽입부에 삽입되고, 상기 절연거리를 유지하면서 상기 코일을 확장적으로 차폐하는 것을 특징으로 하는 트랜스포머.
  8. 트랜스포머 결합 방법에 있어서,
    제 1 코일을 제 1 보빈에 장착하는 단계,
    제 2 코일을 제 2 보빈에 장착하는 단계,
    상기 제 1 보빈 및 상기 제 2 보빈을 결합하는 단계, 및
    상기 결합된 제 1 보빈 및 제 2 보빈에 코어를 접합하는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 제 1 보빈 및 제 2 보빈에 코어를 접합하는 단계는, 상기 제 1 코일 및 제 2 코일 중 적어도 하나와 상기 코어 사이에 일정한 절연거리를 유지하도록 상기 제 1 보빈 및 제 2 보빈 중 적어도 하나에 상기 코일에 인접하여 위치된 포켓삽입부가 형성되고, 상기 코어는 상기 포켓삽입부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 트랜스포머 결합 방법.

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