KR20210146135A - 차폐형 캡을 적용한 트랜스포머와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 트랜스포머는 코일들과 접하거나 인접하는 와인딩 캡을 수평으로 조립되도록 분할하고, 보빈 전체를 둘러싸는 분할형의 차폐 케이스를 도입하여 열이 이중 방열되도록 하였다. 핀과 같은 타 부재와의 간섭 없이 트랜스포머를 신속하고 다량 제작하는데 유리하다.

Description

차폐형 캡을 적용한 트랜스포머와 그 제조 방법{Transformer incorporating shielded type cap and manufacturing method therefor}

본 발명은 차폐형 캡을 적용한 트랜스포머 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 차폐형 와인딩 캡과 분리형 케이스를 적용하여 발열 구조를 개선하고 컴팩트한 조립 밀도를 구현할 수 있는 트랜스포머 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

SMPS(Switched-mode power supply)는 고주파수에서 온/오프되는 스위칭 디바이스를 이용하여 파워를 전환하는 전자 회로 및 스위칭 디바이스가 비전도 상태에 있을 때 동력을 전달하는 인덕터나 커패시터와 같은 저장 요소를 말한다. SMPS는 고효율이며, 안정적이고 효율적인 전원 공급이 필요한 컴퓨터와 같은 전자 장비에 널리 이용된다. 예를 들어 UHD, FHD, HD LED TV와 모니터등에 적용되고 있다.

SMPS는 입출력 전압에 따라 AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC로 분류되는데, AC-DC SMPS는 전형적으로 입력 정류기와 필터, 스위칭 디바이스로 구성되는 인버터, 출력 정류기 및 필터, 제어 회로와 트랜스포머를 구비한다. 여기서의 트랜스포머는 소위 “스위칭 트랜스포머”로서 일반적인 트랜스포머에 비하여 코어 및 보빈의 크기를 대폭 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 저전압, 저전류의 전원을 안정 공급할 수 있는 장점이 있다.

그런데 종래의 트랜스포머는 방열 기능을 충분히 고려하지 않은 문제가 있다. 예를 들어 특허 공개 제10-2015-0045694호는 보빈에 코일이 감겨지고 코어가 보빈에 삽입 장착된 트랜스포머를 개시하고 있다. 그런데 이 장치에서는 코어나 코일이 방열하는 경우 코어의 측면을 통해 열이 직접 방출되므로 트랜스포머 또는 주위의 미세 부품이 열 변형 되거나 성능이 저하할 우려가 있다.

한편, 종래의 트랜스포머에서는 일반적으로 도 13에 도시한 것과 같이, 하부 보빈(200')의 권선부(202')에 1차 코일을 감은 후 상부 보빈(100')에 삽입하고, 상부보빈(100')의 권선부(102')에 2차 코일을 권선하는 방법으로 트랜스포머를 제작하였다. 그런데 이러한 방식에 의하면, 권선부(102')에 감긴 2차 코일에서 발생하는 열을 방열하기 어렵고, 핀이 수직인 경우 상하 방향의 보빈 결합이 어려운 단점이 있다.

출원인의 다른 특허 제10-1632071호는 1차 코일로 판(보드) 형상의 코일을 서랍식으로 조립하고 2차 코일을 외부에 권선하는 보빈 타입의 트랜스포머의 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 특허에서도 2차 코일은 통상의 보빈에 권선되며, 2차 코일 권선 후의 방열을 위한 차폐 구조는 제안하고 있지 않다.

본 발명은 이상의 지견을 토대로 완성된 것이다.

그러므로 본 발명은 방열 효과를 개선하고 컴팩트하며 간편하게 조립할수 있는 고밀도의 트랜스포머 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 트랜스포머의 제작 방법으로서, 상기 제작 방법은 1차 보빈의 권선부에 1차 코일을 권선하는 단계; 1차 코일을 둘러싸는 와인딩 캡으로서, 수평 분할된 한 쌍의 캡으로 이루어지는 와인딩 캡을 수평 방향으로 조립하여 1차 코일을 둘러싸는 단계; 와인딩 캡의 외면에 2차 코일을 권선하는 단계; 1차 보빈과 와인딩 캡을 외부에서 둘러 열을 차폐하는 차폐 케이스로서, 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 상기 차폐 케이스를 조립하는 단계; 및 코어의 중간 레그를 1차 보빈의 삽입홀에 형성하는 단계로 이루어지는, 트랜스포머의 제작 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 트랜스포머의 제작 방법으로서, 상기 제작 방법은 1차 보빈으로서 상부의 일측에 돌출된 플랫폼에 핀이 연결된 1차 보빈의 권선부에 1차 코일을 권선하는 단계; 2차 보빈으로서 상부의 상기 일측과 반대의 타측에 돌출된 플랫폼에 핀이 연결된 2차 보빈의 권선부에 2차 코일을 권선하는 단계; 상기 1차 보빈과 2차 보빈을 수직으로 조립하는 단계; 2차 보빈을 외부에서 둘러 열을 차폐하는 차폐 케이스로서, 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 상기 차폐 케이스를 조립하는 단계; 및 코어의 중간 레그를 1차 보빈의 삽입홀에 형성하는 단계로 이루어지는, 트랜스포머의 제작 방법을 제공한다.

상기 1차 보빈의 삽입홀에 코어의 중간 레그와 접촉하여 이를 안내하고 방열하는 가이드를 설치하는 공정을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 이상의 제조 방법으로 제작되는 트랜스포머를 제공한다.

또한 본 발명은 트랜스포머로서, 상기 트랜스포머는 1차 코일이 권선된 1차 보빈의 권선부에, 1차 코일을 둘러싸는 와인딩 캡을 설치하며, 상기 와인딩 캡은 수평 분할된 한 쌍의 캡이 수평 방향으로 조립되어 1차 코일을 둘러싸며, 와인딩 캡의 외면에 2차 코일을 권선하고, 1차 보빈과 와인딩 캡을 외부에서 둘러 열을 차폐하도록 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 차폐 케이스를 설치하고, 코어의 중간 레그가 삽입되는 1차 보빈의 삽입홀에 중간 레그를 안내하기 위한 가이드를 형성한, 트랜스포머를 제공한다.

본 발명에 의하면, 코일에서 발산되는 열이 와인딩 캡에 의하여 그리고 수평 분할 조립되는 케이스에 의하여 이중 차단되므로 신속하고 집중적으로 캡과 케이스를 통하여 열을 방출할 수 있다는 방열 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의하면, 와인딩 캡과 케이스를 분할하여 수평으로 조립하므로 타부재와의 간섭을 피하면서 용이하고 신속하게 트랜스포머를 생산할 수 있다는 효과를 발휘한다.

본 발명에 의하면, 보빈의 관통홀에 가이드를 설치함으로써 코어의 중간레그에서 발생하는 열이 권선 코일로 전달되어 발열이 증폭되는 우려를 배제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 보빈의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와인딩캡의 사시도;
도 3은 1차 보빈과 와인딩캡을 조립한 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 케이스의 사시도;
도 5는 도 3의 구조에 차폐 케이스가 조립된 사시도;
도 6은 도 5의 구조에 코어를 장착한 트랜스포머의 사시도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 1차 보빈의 사시도;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 보빈의 사시도;
도 9는 도 7과 도 8의 보빈을 결합한 사시도;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차폐 케이스의 사시도;
도 11은 도 9의 구조에 차폐 케이스를 조립한 사시도;
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관통홀을 도시한 평면도; 그리고
도 13은 선행기술의 트랜스포머의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 및 개별 기능 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

본 발명의 트랜스포머(1)를 이루는 각 부재를 조립 순서대로 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 보빈(10)의 사시도이다. 1차 보빈(10)은 상부 플레이트(14)와, 하부플레이트(16)와, 두 플레이트(14,16)를 중앙에서 연결하는 1차 권선부(12)를 포함한다. 1차 권선부(12)에는 도시하지 않은 1차 코일이 권선된다. 1차 권선부(12)의 중앙에는 코어의 중간 레그가 삽입되는 삽입홀(100)이 형성된다. 상부 플레이트(14)의 일측면으로부터는 역 “ㄱ”자형의 핀(18)이 다수 연설된다. 핀(18)의 숫자와 형상은 다양하게 변경될 수 있으며 본 발명의 필수 구성은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와인딩캡(20)의 사시도이다. 와인딩캡(20)은 2분할되며, 반타원형의 제1캡(22)과, 제1캡(22)의 양면과 맞닿아 조립 또는 연결되는 제2캡(24)으로 이루어진다. 제1캡(22)의 중앙 외주부에는 분할 2차 권선부(22a)가 형성되며, 제2캡(24)의 중앙 외주부에는 분할 2차 권선부(24b)가 형성되고, 두 분할부(22a, 24b)가 함께 일체로 2차 권선부(26)를 이룬다. 제1캡(22)과 제2캡(24)은 수평으로 맞닿도록 조립된다.

도 3에 도시한 것과 같이, 와인딩캡(20)은 1차 보빈(10)의 1차 권선부(12)에 감긴 1차 코일을 둘러 차폐하도록 설치되어 1차 보빈(10)과 조립된다. 와인딩캡(20)이 분할되어 수평 조립되므로 1차 보빈(10)과의 결합이 편리하며 타 부재와의 간섭이 발생하지 않는다. 와인딩캡(20)의 2차 권선부(26)를 둘러서는 도시하지 않은 2차 코일이 권선된다. 이 점에서 와인딩캡(20)은 2차 보빈에 해당한다고 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐 케이스(30)의 사시도이다. 차폐 케이스(30)는 2분할되며, 긴 직사각형 형상의 제1케이스(32)와, 제1케이스(32)의 단면과 맞닿아 조립 또는 연결되는 제2케이스(34)로 이루어진다. 제1 및 제2케이스(32,34)는 서로 대칭이며 동일 구조를 가진다.

도 5에 도시한 것과 같이, 차폐 케이스(30)는 도 3의 제1보빈(10) 및 와인딩캡(20)의 측면과 상하면 대부분을 차폐하도록 두 부재를 둘러 조립된다. 도 5에서는 차폐 케이스(30)가 좌우 방향으로 수평 조립되므로 예를 들어 핀(18)과의 간섭이 발생하지 않는다. 물론 핀(18)의 위치와 크기에 따라 차폐 케이스(30)의 조립 방향은 적절히 변경될 수 있다.

도 5에서는 1차 보빈(10)의 노출부가 삽입홀(100)외 상부 플레이트(14)의 좌측면인데 그 이유는 이 부분이 차폐 케이스(30)에 형성된 핀(34)과 연결되기 위해서이다. 반대로 우측면은 핀(18)만 노출되고 차폐 케이스(30)에 의하여 모두 차폐된다. 따라서, 차폐 케이스(30)는 1차 보빈(10)에서 필요 최소한 부분만 노출시켜 최대한의 방열 효과를 발휘한다.

도 6은 차폐 케이스(30)를 조립한 후 코어(50)를 차폐 케이스(30)위에 장착한 본 발명의 트랜스포머(1)의 사시도이다. 코어(50)의 중간레그는 삽입홀(100) 내부로 삽입된다.

이상의 본 발명에 의하면, 1차 및 2차 코일 모두와 접촉하거나 인접하는 와인딩캡(20)이 코일에서 발생하는 열을 방출하고, 2차적으로 차폐 케이스(30)가 그 내부에서 발생하는 열을 차폐하므로 2중의 방열 효과를 기대할 수 있다. 본 발명의 구조를 적용하는 경우 5℃ ~ 10℃의 온도 저감 효과를 기대할 수 있다.

또, 와인딩캡(20)과 차폐 케이스(30)를 수평 조립하므로 좌우 측면으로 핀이 설치되는 경우 간섭 없이 편리하게 조립할 수 있다.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 대하여 트랜스포머(1)를 이루는 각 부재의 조립 순서대로 도면을 참조하여 설명한다. 앞서의 실시예와 다른 부분을 위주로 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 1차 보빈(10a)의 사시도이다. 1차 보빈(10a)은 상부 및 하부플레이트와 1차 코일이 권취되는 권선부를 포함하며, 상부 플레이트의 일측에 상부로 돌출한 사각형의 플랫폼(10b)을 설치하고, 플랫폼(10b)에서 핀(18)이 역 “ㄱ”자형으로 연설하여 돌출되어 있다. 권선부의 중앙에는 코어의 중간 레그가 삽입되는 삽입홀(100a)이 형성된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 보빈(20a)의 사시도이다. 2차 보빈(20a)은 상부 및 하부플레이트(200, 204)와 2차 코일이 권취되는 권선부(202)를 포함하며, 상부 플레이트(200)의 타측에 상부로 돌출한 사각형의 플랫폼(20b)을 설치하고, 플랫폼(20b)에서 핀(18b)이 역 “ㄱ”자형으로 연설하여 돌출되어 있다.

이상의 보빈 구조에서는 도 9에 도시한 것과 같이, 2차 보빈(20a)의 중앙 윈도우(206)에 맞추어 1차 보빈(10a)을 위에서 눌러 조립하는 것으로 보빈간의 조립을 완성한다. 핀(18, 18b)은 나란히 좌우 측면에 정렬되며, 조립 과정 중 타 부재와의 간섭이 발생하지 않는다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차폐 케이스(30)의 사시도이다. 차폐 케이스(30)는 전술한 실시예와 같이 2분할되며, 긴 직사각형 형상의 제1케이스(30a)와, 제1케이스(30a)의 단면과 맞닿아 조립 또는 연결되는 제2케이스(30b)로 이루어진다. 제1 및 제2케이스(30a, 30b)는 서로 대칭이며 동일 구조를 가진다.

다음, 도 11에 도시한 것과 같이, 차폐 케이스(30)는 제2보빈(20a)의 측면과 상하면 대부분을 차폐하도록 두 부재를 둘러 조립된다. 도 11에서는 차폐 케이스(30)가 좌우 방향으로 수평 조립되므로 예를 들어 핀(18, 18b)과의 간섭이 발생하지 않는다. 물론 핀의 위치와 크기에 따라 차폐 케이스(30)의 조립 방향은 적절히 변경될 수 있다. 앞서의 실시예와 달리 차폐 케이스(30)가 삽입홀을 제외한 보빈 구조의 전체를 차단하므로, 비록 와인딩캡(20)이 없어도 충분한 방열 효과를 기대할 수 있다.

다음, 본 발명의 도 12는 다른 추가 실시예로서, 관통홀(100)에 코어의 중간레그(300)를 안내하기 위한 가이드(100a)를 설치하였다. 코어(2)와 1차 보빈(10)의 조립 시, 중간레그(300)가 보빈면에 밀착하면 이 면을 통하여 권선 코일에 열이 전도되어 발열이 증폭될 우려가 있다. 이를 개선하기 위하여 가이드(100a)를 적용하면, 코어의 중간레그(300)가 치우치는 것을 방지하여 주변 코일의 발열이 증폭되는 것을 방지할 수 있다. 또, 가이드(100a)를 매개하여 중간레그(300)의 열이 원활하게 1차 보빈(10)으로 전달되도록 할 수 있다. 나아가 코어의 조립에도 편리하다. 가이드(100a)는 관통홀(100)의 4개의 면에 모두 배치되는 것이 바람직하나, 크기와 위치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능하며 이들도 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (5)

1. 트랜스포머의 제작 방법으로서, 상기 제작 방법은
   1차 보빈의 권선부에 1차 코일을 권선하는 단계;
   1차 코일을 둘러싸는 와인딩 캡으로서, 수평 분할된 한 쌍의 캡으로 이루어지는 와인딩 캡을 수평 방향으로 조립하여 1차 코일을 둘러싸는 단계;
   와인딩 캡의 외면에 2차 코일을 권선하는 단계;
   1차 보빈과 와인딩 캡을 외부에서 둘러 열을 차폐하는 차폐 케이스로서, 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 상기 차폐 케이스를 조립하는 단계; 및
   코어의 중간 레그를 1차 보빈의 삽입홀에 형성하는 단계로 이루어지는, 트랜스포머의 제작 방법.
2. 트랜스포머의 제작 방법으로서, 상기 제작 방법은
   1차 보빈으로서 상부의 일측에 돌출된 플랫폼에 핀이 연결된 1차 보빈의 권선부에 1차 코일을 권선하는 단계;
   2차 보빈으로서 상부의 상기 일측과 반대의 타측에 돌출된 플랫폼에 핀이 연결된 2차 보빈의 권선부에 2차 코일을 권선하는 단계;
   상기 1차 보빈과 2차 보빈을 수직으로 조립하는 단계;
   2차 보빈을 외부에서 둘러 열을 차폐하는 차폐 케이스로서, 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 상기 차폐 케이스를 조립하는 단계; 및
   코어의 중간 레그를 1차 보빈의 삽입홀에 형성하는 단계로 이루어지는, 트랜스포머의 제작 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 1차 보빈의 삽입홀에 코어의 중간 레그와 접촉하여 이를 안내하고 방열하는 가이드를 설치하는 공정을 더 포함한, 트랜스포머의 제작 방법.
4. 제 1항 또는 제2항의 어느 한 항의 제조 방법으로 제작되는 트랜스포머.
5. 트랜스포머로서, 상기 트랜스포머는
   1차 코일이 권선된 1차 보빈의 권선부에, 1차 코일을 둘러싸는 와인딩 캡을 설치하며, 상기 와인딩 캡은 수평 분할된 한 쌍의 캡이 수평 방향으로 조립되어 1차 코일을 둘러싸며, 와인딩 캡의 외면에 2차 코일을 권선하고, 1차 보빈과 와인딩 캡을 외부에서 둘러 열을 차폐하도록 한 쌍의 케이스를 수평 방향으로 조립하여 차폐 케이스를 설치하고, 코어의 중간 레그가 삽입되는 1차 보빈의 삽입홀에 중간 레그를 안내하기 위한 가이드를 형성한, 트랜스포머.

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