KR20220022677A - 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치 - Google Patents

통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치 Download PDF

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KR20220022677A
KR20220022677A KR1020200103912A KR20200103912A KR20220022677A KR 20220022677 A KR20220022677 A KR 20220022677A KR 1020200103912 A KR1020200103912 A KR 1020200103912A KR 20200103912 A KR20200103912 A KR 20200103912A KR 20220022677 A KR20220022677 A KR 20220022677A
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박상훈
유병우
김희욱
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머는, 일측에 제1 볼록 부분과 제2 볼록 부분이 형성된 제1 코어와, 일측에 제3 볼록 부분과 제4 볼록 부분이 형성된 제2 코어와, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선과, 복수의 1차측 레이어 권선과 이격되며, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 2차측 레이어 권선을 포함하고, 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸며, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수가, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수 보다 작다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다.

Description

통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치{Intergrated transformer, and ower converting apparatus including the same}
본 발명은 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있는 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치에 관한 것이다.
차량에는 각종 장치의 동작을 위해, 전원 공급이 필요하다. 이를 위해, 배터리에서의 직류 전원의 레벨을 변환하여, 다른 장치로 레벨 변환된 전원을 공급하는 전력변환장치가 필요하다.
한편, 전기를 동력으로 하는 전기 차량이나, 내연기관과 이들을 조합한 하이브리드 차량 등은, 모터 및 배터리 등을 이용하여 그 출력을 발생시키고 있다. 한편, 모터 구동을 위해서도 전력변환장치가 필요하다.
전력변환장치는, 배터리 등의 직류 전원의 레벨을 변환하는 컨버터 등을 구비할 수 있다.
한편, 컨버터의 예로, LLC 공진 컨버터, PWM 컨버터 등이 예시된다. 이러한, LLC 공진 컨버터, PWM 컨버터는, 트랜스포머 등을 구비한다.
한편, 트랜스포머의 사이즈 등의 저감을 위해, 트랜스포머와 누설 인덕터가 통합되어있는 통합형 트랜스포머에 대한 연구가 진행되고 있다.
한국등록특허공보 제10-1105536호(이하 선행 문헌이라 함)에는, 평면 트랜스포머가 개시된다.
평면 트랜스포머는 일반적으로 누설 인덕턴스가 작기 때문에 LLC 컨버터의 경우, 외부에 누설 인덕터를 구성하는것이 일반적인데 누설 인덕터를 트랜스포머와 통합하는 경우, 자성체의 개수 및 부피를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.
하지만, LLC 컨버터와 달리 위상천이 풀-브릿지(Phase shift full bridge) 컨버터와 같은 PWM 컨버터는, LLC 컨버터와 비교하여 추가로 구성해야하는 누설인덕턴스가 작기때문에, 선행 문헌의 기술을 사용할 경우, 누설 인덕터의 센터 레레그(center-leg)의 단면적이 너무 작아져, 대량 생산에 불리할 수 있고, 에어갭을 크게 구성해야해서 손실이 증가한다는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있는 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사이즈를 저감할 수 있는 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치는, 일측에 제1 볼록 부분과 제2 볼록 부분이 형성된 제1 코어와, 일측에 제3 볼록 부분과 제4 볼록 부분이 형성된 제2 코어와, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선과, 복수의 1차측 레이어 권선과 이격되며, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 2차측 레이어 권선을 포함하고, 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸며, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수가, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수 보다 작다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선은, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며, 복수의 2차측 레이어 권선은, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 1면을 둘러쌀 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 4면 중 적어도 2면을 둘러쌀 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 2면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 나머지는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 1면만을 둘러쌀 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 연장 부분의 형상은 다를 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제1면을 둘러싸는 제1 연장 부분을 구비하며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제2 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 모두를 둘러싸지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제3 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제2면의 일부와 제3면을 둘러쌀 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제4 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제2면의 일부와 제1면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제5 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 모두를 둘러써지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제6 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제3면을 둘러쌀 수 있다.
한편, 제1 코어에서, 제2 코어 방향으로, 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 복수의 1차측 레이어 권선, 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지가, 순차적으로 배치될 수 있다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 복수의 1차측 레이어 권선의 일부는, 제1 PCB 기판에 실장되며, 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지와 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지는, 제2 PCB 기판에 실장될 수 있다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선은, 전기적으로 직렬 접속되며, 복수의 2차측 레이어 권선은, 전기적으로 병렬 접속될 수 있다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선은 동일한 형상일 수 있다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선의 단부는, 제1 방향으로 돌출되며, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 연장 부분은, 제1 방향과 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
한편, 제1 코어의 제2 볼록 부분의 면적은, 제1 코어의 제1 볼록 부분의 면적 보다 작을 수 있다.
한편, 제1 코어의 제1 볼록 부분 및 제2 코어의 제3 볼록 부분, 복수의 1차측 레이어 권선, 복수의 2차측 레이어 권선은, 트랜스포머로 동작하고, 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 제2 코어의 제4 볼록 부분, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 누설 인덕터로 동작할 수 있다.
한편, 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 수와, 에어갭에 기초하여, 누설 인덕터의 누설 인덕턴스가 가변될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치는, 일측에 제1 볼록 부분과 제2 볼록 부분이 형성된 제1 코어와, 일측에 제3 볼록 부분과 제4 볼록 부분이 형성된 제2 코어와, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선과, 복수의 1차측 레이어 권선과 이격되며, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 2차측 레이어 권선을 포함하고, 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸며, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수가, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 수 보다 작다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다. 결국, 통합형 트랜스포머의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선은, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며, 복수의 2차측 레이어 권선은, 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 1면을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 4면 중 적어도 2면을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 2면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 나머지는, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 1면만을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 연장 부분의 형상은 다를 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제1면을 둘러싸는 제1 연장 부분을 구비하며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제2 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 모두를 둘러싸지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제3 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제2면의 일부와 제3면을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제4 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제2면의 일부와 제1면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제5 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 모두를 둘러써지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제6 권선은, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제3면을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제1 코어에서, 제2 코어 방향으로, 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 복수의 1차측 레이어 권선, 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지가, 순차적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 복수의 1차측 레이어 권선의 일부는, 제1 PCB 기판에 실장되며, 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지와 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지는, 제2 PCB 기판에 실장될 수 있다. 이에 따라, 통합형 트랜스포머의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선은, 전기적으로 직렬 접속되며, 복수의 2차측 레이어 권선은, 전기적으로 병렬 접속될 수 있다. 이에 따라, n:1의 턴비를 구현할 수 있게 된다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선은 동일한 형상일 수 있다. 이에 따라, n:1의 턴비를 구현할 수 있게 된다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선의 단부는, 제1 방향으로 돌출되며, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선의 연장 부분은, 제1 방향과 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 통합형 트랜스포머의 1차측과 2차측을 구분할 수 있게 된다.
한편, 제1 코어의 제2 볼록 부분의 면적은, 제1 코어의 제1 볼록 부분의 면적 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 인덕턴스가 작은 통합형 트랜스포머를 구현할 수 있게 된다.
한편, 제1 코어의 제1 볼록 부분 및 제2 코어의 제3 볼록 부분, 복수의 1차측 레이어 권선, 복수의 2차측 레이어 권선은, 트랜스포머로 동작하고, 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 제2 코어의 제4 볼록 부분, 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 누설 인덕터로 동작할 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 수와, 에어갭에 기초하여, 누설 인덕터의 누설 인덕턴스가 가변될 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 구동 시스템의 일예이다.
도 3은 도 2의 모터 구동장치의 내부 볼록도의 일예를 예시한다.
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 회로도의 일예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 트랜스포머의 외관을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 트랜스포머의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10b는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량(100)은, 전원을 공급하는 배터리(205), 배터리(205)로부터 전원을 공급받는 모터 구동장치(200), 모터 구동장치(200)에 의해 구동되어 회전하는 모터(250), 모터(250)에 의해 회전되는 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165), 차체의 경사각을 검출하는 경사각 검출부(190)를 포함할 수 있다. 한편, 한편 모터(250)의 회전속도를 기어비에 기초하여, 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비될 수 있다.
경사각 검출부(190)는, 차체의 경사각을 검출하며, 검출된 경사각은 후술하는 전자 제어부(410)에 입력된다. 경사각 검출부(190)는, 자이로 센서 또는 수평 게이지 센서 등으로 구현될 수 있다.
한편, 도면에서는 경사각 검출부(190)가 배터리(205) 상에 배치되는 것으로 도시하나 이에 한정되지 않으며, 앞바퀴(150), 뒷바퀴(155) 또는 앞바퀴(150)와 뒷바퀴(155) 모두에 배치될 수 있다.
배터리(205)는 모터 구동장치(200)에 전원을 공급한다. 특히, 모터 구동장치(200) 내의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급한다.
이러한 배터리(205)는, 복수개의 단위셀의 집합으로 형성될 수 있다. 복수개의 단위셀은 일정한 전압을 유지하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 관리될 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의해 일정한 전압을 방출할 수 있다.
예를 들어, 배터리 관리 시스템은, 배터리(205)의 전압(Vbat)을 검출하고, 이를 전자 제어부(미도시), 또는 모터 구동장치(200) 내의 인버터 제어부(250)에 전달할 수 있으며, 배터리 전압(Vbat)이 하한치 이하로 하강하는 경우, 모터 구동장치(200) 내의 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 배터리로 공급할 수 있다. 또한, 배터리 전압(Vbat)이 상한치 이상으로 상승하는 경우, 모터 구동장치(200) 내의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급할 수도 있다.
배터리(205)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
모터 구동장치(200)는 배터리(205)로부터 전원입력케이블(120)에 의해서 직류전원을 공급받는다. 모터 구동장치(200)는 배터리(205)로부터 받는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 모터(250)에 공급한다. 변환되는 교류전원은 삼상교류전원일 수 있다. 모터 구동장치(200)는 모터 구동장치(200)에 구비된 삼상출력케이블(125)을 통하여 모터(250)에 삼상 교류전원을 공급할 수 있다.
도 1의 모터 구동장치(200)는 세 개의 케이블로 구성된 삼상 출력케이블(125)을 도시하였으나, 단일의 케이블 내에 세 개의 케이블이 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)에 대해서는 도 3 이하에서 후술한다.
모터(250)는, 회전하지 않고 고정되는 고정자(130)와, 회전하는 회전자(135)를 포함한다. 모터(250)는 입력케이블(140)이 구비되어 모터 구동장치(200)에서 공급되는 교류전원을 인가받을 수 있다.
모터(250)는, 예를 들어, 삼상 모터일 수 있으며, 각상의 고정자의 코일에 전압 가변/주파수 가변의 각상 교류 전원이 인가되는 경우, 인가되는 주파수에 기초하여, 회전자의 회전 속도가 가변하게 된다.
모터(250)는, 유도 모터(induction motor), BLDC 모터(blushless DC motor), 릴럭턴스 모터(reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다.
한편, 모터(250)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(250)의 회전에너지를 기어비에 기초하여, 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전에너지는 앞바퀴(150) 및/또는 뒷바퀴(155)에 전달되어 차량(100)이 움직이도록 한다.
전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155)를 지지한다. 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)의 상하방향은 스프링 또는 감쇠기구에 의해 지지하여, 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.
앞바퀴(150)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 차량(100)을 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(150)의 방향을 조절하는 장치이다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 차량(100)은, 차량 전반의 전자 장치들의 제어를 위한 전자 제어부(Electronic Controller)를 더 포함할 수 있다. 전자 제어부(미도시)는, 각 장치들이 동작, 표시 등을 할 수 있도록 제어한다. 또한, 상술한 배터리 관리 시스템을 제어할 수도 있다.
또한, 전자 제어부(미도시)는, 차량(100)의 경사각 검출하는 경사각 검출부(미도시), 차량(100)의 속도를 검출하는 속도 검출부(미도시), 브레이크 페달의 동작에 따른 브레이크 검출부(미도시), 악셀 페달의 동작에 따른 악셀 검출부(미도시) 등으로부터의 검출 신호에 기초하여, 다양한 운전 모드(주행 모드, 후진 모드, 중립 모드, 및 주차 모드 등)에 따른 운전 지령치치를 생성할 수 있다. 이때의 운전 지령치치는, 예를 들어, 토크 지령치치 또는 토크 지령치치일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량(100)은, 배터리 및 모터를 이용한 순수 전기 차량은, 물론, 엔진을 사용하면서, 배터리 및 모터를 이용하는 하이브리드 전기 차량을 포함하는 개념일 수 있다.
이때, 하이브리드 전기 차량은, 배터리와 엔진 중 적어도 어느 하나를 선택 가능한 절환 수단, 및 변속기를 더 구비할 수도 있다.
한편, 하이브리드 전기 차량은, 엔진에서 출력되는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하여 모터를 구동하는 직렬 방식과, 엔진에서 출력되는 기계 에너지와 배터리에서의 전기 에너지를 동시에 이용하는 병렬 방식과, 이를 혼합하는 직병렬 방식으로 나뉠 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 구동 시스템의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예 따른 차량 구동 시스템(10)은, 차량(100)과, 서버(600)를 구비할 수 있다.
여기서, 서버(600)는, 모터 구동장치(200) 또는 차량(100)의 제조사가 운영하는 서버이거나, 모터 구동장치(200) 또는 차량(100)의 운전자의 이동 단말기 등에 대응할 수 있다.
한편, 차량(100)은, 입력부(120), 통신부(130), 메모리(140), 제어부(170), 모터 구동부(200), 배터리(205), 전원 공급부(195)를 구비할 수 있다.
입력부(120)는, 조작 버튼, 키 등을 구비하며, 차량(100)의 전원 온/오프, 동작 설정 등을 위한 입력 신호를 출력할 수 있다.
통신부(130)는, 주변 기기, 예를 들어, 서버(600)와, 유선 또는 무선으로 데이터를 교환하거나, 원격지의 서버 등과, 무선으로 데이터를 교환할 수 있다. 예를 들어, 4G 또는 5G 등의 이동 통신, 적외선(IR) 통신, RF 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신, WiFi 통신 등을 수행할 수 있다.
한편, 차량(100)의 메모리(140)는, 차량(100)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 구동부(200)의 동작시의 동작 시간, 동작 모드 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 차량(100)의 메모리(140)는, 차량의 소비 전력 정보, 추천 운전 정보, 현재 운전 정보, 관리 정보를 포함하는 관리 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 차량(100)의 메모리(140)는, 차량의 동작 정보, 운전 정보, 에러 정보를 포함하는 진단 데이터를 저장할 수 있다.
제어부(170)는, 차량(100) 내의 각 유닛을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는, 입력부(120), 통신부(130), 메모리(140), 구동부(200) 등을 제어할 수 있다.
전원 공급부(195)는, 배터리(205)로부터의 직류 전원의 레벨을 변환하여 변환된 직류 전원을 차량(100) 내의 각 유닛으로 공급할 수 있다.
이를 위해, 전원 공급부(195)는, 배터리(205)로부터의 직류 전원의 레벨을 변환하는 컨버터(530)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 컨버터(530)는, 직류 전원의 레벨에 의해, 대략 12V의 직류 전원을 출력할 수 있다.
한편, 컨버터(530)는, 직류 전원의 레벨을 변환하므로, 전력변환장치라 명명할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(530) 또는 전력변환장치는, 누설 인덕터와 트랜스포머를 모두 구비하는 통합형 트랜스포머(UTR)을 구비할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 이하를 참조하여 기술한다.
모터 구동부(200)는, 모터(250)를 구동하기 위해, 구동부로서, 모터 구동장치라 명명될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터(250)에 교류 전원을 출력하는 인버터(420)와, 모터(250)에 흐르는 출력 전류(io)를 검출하는 출력 전류 검출부(E)와, 출력 전류 검출부(E)에서 검출되는 출력 전류(io)에 기초한 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T*)에 기초하여, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.
한편, 출력 전류(io)에 기초한 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T*)는, 외부의 서버(600)로 전송될 수 있으며, 서버(600)로부터 전류 지령치(i*d,i*q)를 수신할 수도 있다. 그리고, 통신부(130)로부터 수신되는 전류 지령치에 기초하여, 인버터 제어부(430)는, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호를 출력할 수도 있다.
이에 따라, 서버(600)에서 실시간으로 연산된 최대 토크에 대응하는 전류 지령치에 기초하여 모터(250)를 구동할 수 있게 된다. 따라서, 모터(250)의 최대 토크 구동이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200) 내의 통신부(130)는, 전류 정보(id,iq), 토크 지령치(T*), 및 검출된 dc단 전압(Vdc)에 관한 전압 정보를 서버(600)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 다양한 조건 하의 모터(250)의 최대 토크 구동이 가능하게 된다.
한편, 모터 구동장치(200)의 상세한 동작에 대해서는, 도 3을 참조하여 기술한다.
도 3은 도 2의 모터 구동장치의 내부 볼록도의 일예를 예시한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는, 모터(250)를 구동하기 위한 구동장치로서, 배터리(205)로부터의 직류 전원의 레벨을 변환하는 컨버터(410), 복수의 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 구비하고, 모터(250)에 교류 전원을 출력하는 인버터(420)와, 인버터(420)를 제어하는 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다, 또한, 인버터 제어부(430)에 각종 저장된 데이터를 제공하는 메모리(270)를 포함할 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 직류 전원의 레벨을 변환하므로, 전력변환장치라 명명할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(410) 또는 전력변환장치는, 누설 인덕터와 트랜스포머를 모두 구비하는 통합형 트랜스포머(UTR)을 구비할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 이하를 참조하여 기술한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는, 인버터(420)의 입력 단인 dc단 전압(Vdc)을 저장하는 커패시터(C)와, dc단 전압(Vdc)을 검출하는 dc단 전압 검출부(B), 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(E)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 모터(250)는, 인버터(420)에 의해 구동되는 3상 모터일 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 연산된 최대 토크에 대응하는 전류 지령치(i*d,i*q)에 기초하여, 인버터(420)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.따라서, 모터(250)의 최대 토크 구동이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 실시간으로 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T*)를 연산하고, 토크 지령치(T*)에 기초하여, 전류 지령치(i*d,i*q)를 연산하고, 전류 지령치(i*d,i*q)를 이용하여, 모터(250)를 구동한다. 이에 따라 고효율 구동을 위한 정확성이 향상되게 된다.
한편, 모터 구동장치(200)는, 인버터(420)의 입력 단인 dc단 전압(Vdc)을 저장하는 커패시터(C)와, dc단 전압(Vdc)을 검출하는 dc단 전압 검출부(B)를 더 포함할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 전류 정보(id,iq), 토크 지령치(T*), 및 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 전류 지령치(i*d,i*q)를 연산하고, 전류 지령치(i*d,i*q)를 이용하여, 모터(250)를 구동한다. 이에 따라 고효율 구동을 위한 정확성이 향상되게 된다.
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 출력전류 검출부(E), dc단 전압 검출부(Vdc), 위치 검출 센서(105)를 포함할 수 있다.
한편, 모터 구동장치(200)는, 전력을 변환하여, 모터를 구동하므로, 전력변화장치라 명명할 수도 있다.
dc단 커패시터(C)는, dc단(a-b단)에 입력되는 전원을 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, dc단 커패시터(C)에 공급되는 입력 전원은, 배터리(205)에 저장된 전원 또는 컨버터(미도시)에서 레벨 변환된 전원일 수 있다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 구비하고, 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)의 온/오프 동작에 의해 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(Va,Vb,Vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(250)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)의 각 게이트 단자에 출력할 수 있다. 이에 따라, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는, 게이트 구동 신호라 명명할 수도 있다.
한편, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력 전류(io)를 기초로 생성되어 출력된다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.
한편, 삼상 모터(250)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a, b, c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(250)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치(500)는, 도 2의 전원공급부(195) 내의 컨버터(530) 또는 도 3의 모터 구동부(200) 내의 컨버터(410) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치(500)가, 도 2의 전원공급부(195) 내의 컨버터(530)인 것을 중심으로 기술한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 회로도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치(500)는, 위상천이 풀-브릿지(Phase shift full bridge) 컨버터(530)를 구비할 수 있다.
컨버터(530)는, 제1 직류 전원(Vin)에 대한 스위칭을 수행하는 풀 브릿지 스위칭부(532)와, 풀 브릿지 스위칭부(532)의 출력단에 입력측(na,nb)이 접속되는 트랜스포머(536)와, 출력단에 입력측(na,nb)에 각각 접속되는 누설 인덕터LKa,LKb)와, 트랜스포머(536)의 출력측(nc,nd)에 접속되는 하프 브릿지 스위칭부(538)를 구비할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 풀 브릿지 스위칭부(532) 및 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 입력되는 배터리(205)로부터의 직류 전원(Vin)이 낮은 경우에도 출력할 수 있는 파워 범위의 제한 없이, 안정적인 파워의 출력이 가능하다.
한편, 차량(100) 내의 전력변환장치(500) 내의 컨버터(530)는, 트랜스포머(536)와 풀 브릿지 스위칭부(532) 사이에 접속되는 누설 인덕터(LKa,LKb)를 더 구비할 수 있다.
누설 인덕터(LKa,LKb)는, 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)를 제공하며, 공진형 컨버터에서, 공진을 위해 사용될 수 있다.
도면에서와 같이, 풀 브릿지 스위칭부(532)는, 서로 병렬 접속되는 제1 내지 제2 스위칭 소자(Q1,Q2)와, 제1 내지 제2 스위칭 소자(Q1,Q2)에 각각 직렬 접속되는 제3 내지 제4 스위칭 소자(Q3,Q4)를 구비할 수 있다.
그리고, 제1 스위칭 소자(Q1)와 제2 스위칭 소자(Q2)의 사이인 제1 노드(N1)와, 제3 스위칭 소자(Q3)와 제4 스위칭 소자(Q4)의 사이인 제2 노드(N2) 사이에, 트랜스포머(536)의 입력측(na,nb)이 접속될 수 있다.
한편, 도면에서와 같이, 하프 브릿지 스위칭부(538)는, 서로 직렬 접속되는 제5 스위칭 소자(Q5) 및 제6 스위칭 소자(Q6)와, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다
이때, 제5 스위칭 소자(Q5), 제6 스위칭 소자(Q6)와, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)는, 서로 병렬 접속될 수 있다.
그리고, 제5 스위칭 소자(Q5)와 제6 스위칭 소자(Q6)의 사이인 제3 노드(N3)와, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 사이인 제4 노드(N4) 사이에, 트랜스포머(536)의 출력측(nc,nd)이 접속될 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 풀 브릿지 스위칭부(532)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Sfb)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Shb)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 인버터(540)의 스위칭을 위한 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 인버터(540)의 출력 전압(Vac) 파형에 따라, 풀 브릿지 스위칭부(532) 및 하프 브릿지 스위칭부(538)의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 전력변환장치(500)의 슬림화를 위해, 트랜스포머(536)와, 누설 누설 인덕터(LKa,LKb)를 통합한 통합 트랜스포머(UTR)을 제안한다. 이에 대해서는, 도 6 이하를 참조하여 후술한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 트랜스포머의 외관을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 통합 트랜스포머(UTR)는, 제1 코어(610)와 제2 코어(620), 및 제1 코어(610)와 제2 코어(620) 사이에 배치되는 복수의 1차측 레이어 권선(SEa~SEf)과 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)을 구비할 수 있다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)의 단부는, 제1 방향(y 방향)으로 돌출되며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 연장 부분(LPa~LPd) 은, 제1 방향과 반대 방향(-y 방향)으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 통합형 트랜스포머(UTR)의 1차측과 2차측을 구분할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 트랜스포머의 내부 구조를 도시한 도면이이고, 도 8 내지 도 10b는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머(UTR)는, 일측에 제1 볼록 부분(DTb)과 제2 볼록 부분(DTe)이 형성된 제1 코어(610)와, 일측에 제3 볼록 부분(DTb')과 제4 볼록 부분(DTe')이 형성된 제2 코어(620)와, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)과, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)과 이격되며, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)을 포함할 수 있다.
도면에서는, 제1 코어(610)의 외측과 제2 코어(620)의 외측은 평면인 것을 예시한다. 제1 코어(610)의 내측과 제2 코어(620)의 내측에는, 볼록 부분과 외곽 부분, 오목 부문 등이 형성되며, 제1 코어(610)의 내측과 제2 코어(620)의 내측 사이에, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)과 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)이 배치되게 된다.
한편, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)과 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')에 대응하는 영역에, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)과 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)이 감기게 되므로, 도 5의 트랜스포머(536)를 구현할 수 있게 된다.
한편, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe)과 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')에 대응하는 영역에, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 일부가 감기게 되므로, 도 5의 누선 인덕터(535)를 구현할 수 있게 된다.
도 8을 참조하면, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)의 주변에, 제1 외곽 부분(DTa), 제2외곽 부분(DTc)이 형성되며, 제1 외곽 부분(DTa)과 제1 볼록 부분(DTb) 사이에 제1 홈 부분(Hma)이 형성되며, 제2 외곽 부분(DTc)과 제1 볼록 부분(DTb) 사이에 제2 홈 부분(Hmb)이 형성된다.
제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe)의 주변에, 제3 외곽 부분(DTd), 제4 외곽 부분(DTf)이 형성되며, 제3 외곽 부분(DTd)과 제2 볼록 부분(DTe) 사이에 제3 홈 부분(Hmd)이 형성되며, 제4 외곽 부분(DTf)과 제2 볼록 부분(DTe) 사이에 제4 홈 부분(Hme)이 형성된다.
한편, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)과, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe)은 일측 방향(y 축 방향)으로 이격되며, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)과, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 사이에, 타측 방향(x 축 방향)으로 연장되는 오목 부분(HMc)이 형성된다.
한편, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)의 일측 방향(y 축 방향)의 길이(Wa)는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe)의 일측 방향(y 축 방향)의 길이(Wb) 보다 큰 것이 바람직하다.
즉, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe)의 면적은, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb)의 면적 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 누설 인덕터의 인덕턴스가 작은 통합형 트랜스포머(UTR)를 구현할 수 있게 된다.
한편, 도 8을 참조하면, 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 주변에, 제5 외곽 부분(DTa'), 제6 외곽 부분(DTc')이 형성되며, 제5 외곽 부분(DTa')과 제3 볼록 부분(DTb') 사이에 제5 홈 부분(Hma')이 형성되며, 제2 외곽 부분(DTc)과 제3 볼록 부분(DTb') 사이에 제6 홈 부분(Hmb')이 형성된다.
제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 주변에, 제7 외곽 부분(DTd'), 제8 외곽 부분(DTf')이 형성되며, 제7 외곽 부분(DTd')과 제4 볼록 부분(DTe') 사이에 제7 홈 부분(Hmd')이 형성되며, 제8 외곽 부분(DTf')과 제4 볼록 부분(DTe') 사이에 제8 홈 부분(Hme')이 형성된다.
한편, 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')과, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')은 일측 방향(y 축 방향)으로 이격되며, 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')과, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe') 사이에, 타측 방향(x 축 방향)으로 연장되는 제2 오목 부분(HMc')이 형성된다.
한편, 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 일측 방향(y 축 방향)의 길이(Wa)는, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 일측 방향(y 축 방향)의 길이(Wb) 보다 큰 것이 바람직하다.
즉, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 면적은, 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 면적 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 누설 인덕터의 인덕턴스가 작은 통합형 트랜스포머(UTR)를 구현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 및 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb'), 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf), 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)은, 트랜스포머(536)로 동작하고, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 및 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe'), 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 적어도 일부(PRa,PRc,PRd,PRf)는, 누설 인덕터(535)로 동작할 수 있다.
특히, 도 9와 같이, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 적어도 일부(PRa,PRc,PRd,PRf)의 연장 부분(LPa,LPb,LPc,LPd)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 일부를 둘러싸므로, 누설 인덕터(535)로 동작할 수 있게 된다.
한편, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 일부를 둘러싸는, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 적어도 일부의 개수 및 그 형상은 가변 가능하다.
이러한 개수 가변 또는 형상 가변에 따라, 누설 인덕터(535)의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터(535)의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 도 9에서와 같이, 누설 인덕터(535)의 누설 인덕턴스는, 트랜스포머(536)의 1차측 권선을 확장한 권선이, 누설 인덕터(535)의 코어(DTe 또는 DTe')를 통과하여 만들어진다.
그리고, 누설 인덕터(535)의 코어를 통과한 권선으로 인해 만들어지는 자속은 2차측과 링크되지 않기 때문에, 트랜스포머(535)의 턴비에는 영향을 미치지 않게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 적어도 일부는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 일부를 둘러싸며, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 수가, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 수 보다 작은 것이 바람직하다.
도 7에서는, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 수가 6개이며, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 수가 6개 모두이며, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')을 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 수가, 4개(PRa,PRc,PRd,PRf)인 것을 예시한다.
이에 따라, 누설 인덕터(535)의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터(535)의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다. 결국, 통합형 트랜스포머(UTR)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)은, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의, 4면(SFA~SFD,SFA'~SFD') 중 적어도 3면(SFA~SFC,SFA'~SFC')을 둘러싸며, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)은, 제1 코어(610)의 제1 볼록 부분(DTb) 또는 제2 코어(620)의 제3 볼록 부분(DTb')의, 4면(SFA~SFD,SFA'~SFD') 중 적어도 3면(SFA~SFC,SFA'~SFC') 을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 적어도 일부(PRa,PRc,PRd,PRf)는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 1면을 둘러쌀 수 있다.
구체적으로, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 일부(PRa,PRc,PRd,PRf)는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 4면(SF1~SF4,SF1'~SF4') 중 적어도 2면을 둘러쌀 수 있다.
도 7은, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 권선(PRa)이 SF1(또는 SF1'),SF4(또는 SF4')의 2면을 둘러싸는 것을 예시한다.
또한, 도 7은, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제3 권선(PRc)이 SF2(또는 SF2'),SF3(또는 SF3')을 둘러싸는 것을 예시하며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제4 권선(PRd)이 SF1(또는 SF1'),SF2(또는 SF2')을 둘러싸는 것을 예시하며, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제6 권선(PRf)이 SF3(또는 SF3'),SF4(또는 SF4')을 둘러싸는 것을 예시한다.
이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터(535)의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 일부(PRa,PRc,PRd,PRf)는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 적어도 2면을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 나머지(PRb,PRe)는, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 1면(SF4 또는 SF4')만을 둘러쌀 수 있다.
이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')을 둘러싸는 권선의 연장 부분(LPa~LPd)의 형상은 다를 수 있다.
도 7은, 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 권선(PRa)의 연장 부분(LPa)의 형상이 'I' 형상이며, 제3 권선(PRc)의 연장 부분(LPba)의 형상이 '┘' 형상이며, 제4 권선(PRd)의 연장 부분(LPc)의 형상이 일자 형상이며,'└' 형상이며, 제6 권선(PRf)의 연장 부분(LPd)의 형상이 'ㅣ' 형상인 것을 예시한다.
이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제1 권선(PRa)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 중 제1면(SF1 또는 SF1')을 둘러싸는 제1 연장 부분(LPa) 을 구비하며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제2 권선(PRb)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 모두를 둘러싸지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제3 권선(PRc)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 중 제2면(SF2 또는 SF2')의 일부와 제3면(SF3 또는 SF3')을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제4 권선(PRd)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 중 제2면(SF2 또는 SF2')의 일부와 제1면(SF1 또는 SF1')을 둘러싸며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제5 권선(PRe)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 모두를 둘러써지 않으며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제6 권선(PRf)은, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 또는 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의, 제1면 내지 제3면(SF1~SF3,SF1'~SF3') 중 제3면(SF3 또는 SF3')을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제1 코어(610)에서, 제2 코어(620) 방향으로, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)의 일부(SEa~SEc), 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf), 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 나머지(SEd~SEf)가, 순차적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터(535)의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)의 일부(SEa~SEc), 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 일부(PRa~PRc)는, 제1 PCB 기판(미도시)에 서로 다른 레이어에 각각 실장되며, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 나머지(PRd~PRf)와 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)의 나머지(SEd~SEf)는, 제2 PCB 기판(미도시(에 서로 다른 레이어에 각각 실장될 수 있다. 이에 따라, 통합형 트랜스포머(UTR)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)은, 전기적으로 직렬 접속되며, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)은, 전기적으로 병렬 접속될 수 있다. 이에 따라, n:1의 턴비를 구현할 수 있게 된다.
특히, 도 7에 따르면, 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf)가 6개이므로, 6:1의 턴비를 가지는 트랜스포머(536)를 구현할 수 있다.
한편, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)은 동일한 형상일 수 있다. 도 7에서는, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)의 형상이 'ㄷ' 형상으로 모두 동일한 것을 예시한다. 이에 따라, 복수의 2차측 레이어 권선(SEa~SEf)를 전기적으로 병렬 접속하기가 용이해진다. 결국, n:1의 턴비를 가지는 트랜스포머(536)를 구현할 수 있게 된다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 트랜스포머(UTRa)의 제2 코어(620)를 도시한 도면이고, 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 트랜스포머(UTRb)의 제2 코어(620)를 도시한 도면이다.
먼저, 도 10a를 참조하면, 통합형 트랜스포머(UTRa)의 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제3 권선(PRc(a))은, '-' 형상의 연장 부분(LPb(a))을 가지며, 오목 부분(HMc')에 안착된다.
즉, 제3 권선(PRc(a))은, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 제4면(SF4')만 둘러싸고, 제2면(SF2')은 둘러싸지 못하게 된다.
다음, 도 10b를 참조하면, 통합형 트랜스포머(UTRb)의 복수의 1차측 레이어 권선(PRa~PRf) 중 제3 권선(PRc(b))은, '┘' 형상의 연장 부분(LPb(b))을 가진다.
이에 따라, 제3 권선(PRc(b))은, 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')의 제4면(SF4'), 제3면(SF3') 및 제2면(SF2')의 일부를 둘러싸게 된다.
따라서, 도 10b의 통합형 트랜스포머(UTRb)에서의 누선 인덕터의 인덕턴스가, 도 10a의 통합형 트랜스포머(UTRb)에서의 누설 인덕터의 인덕턴스 보다 더 커질 수 있게 된다.
한편, 누설 인덕터의 인덕턴스는 하기의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, N은 턴 수(number of turn), Ac는 교차 영역(cross section area), uo는 투자율, Lgap은 에어갭의 길이를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 통합형 트랜스포머에 따르면, 수학식 1에서의 턴수(N)과, 에어갭의 길이(Lgap)의 조정이 가능하며, 따라서, 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 10a와 도 10b를 비교하면, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 및 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')을 둘러싸는 권선의 수를 조정함으로써, 누설 인덕터의 인덕턴스를 조절할 수 있게 된다.
나아가, 제1 코어(610)의 제2 볼록 부분(DTe) 및 제2 코어(620)의 제4 볼록 부분(DTe')을 둘러싸는 권선의 수와, 에어갭을 조정함으로써, 권선의 수와, 에어갭에 기초하여, 누설 인덕터의 누설 인덕턴스가 가변될 수 있다. 이에 따라, 누설 인덕터의 권선의 턴수를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 통합형 트랜스포머(UTR)에서의 누설 인덕터의 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 통합형 트랜스포머, 및 이를 구비하는 전력변환장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (16)

  1. 일측에 제1 볼록 부분과 제2 볼록 부분이 형성된 제1 코어;
    일측에 제3 볼록 부분과 제4 볼록 부분이 형성된 제2 코어;
    상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 1차측 레이어 권선;
    상기 복수의 1차측 레이어 권선과 이격되며, 상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 2차측 레이어 권선;을 포함하고,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸며,
    상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 수가, 상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 수 보다 작은 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선은, 상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며,
    상기 복수의 2차측 레이어 권선은, 상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분의, 4면 중 적어도 3면을 둘러싸며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 1면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 4면 중 적어도 2면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 일부는, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 2면을 둘러싸며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 나머지는, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 1면만을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 연장 부분의 형상은 다른 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제1 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 제1면 내지 제3면 중 제1면을 둘러싸는 제1 연장 부분을 구비하며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제2 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 상기 제1면 내지 제3면 모두를 둘러싸지 않으며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제3 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 상기 제1면 내지 제3면 중 제2면의 일부와 상기 제2면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제4 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 상기 제1면 내지 제3면 중 상기 제2면의 일부와 상기 제1면을 둘러싸며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제5 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 상기 제1면 내지 제3면 모두를 둘러써지 않으며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 제6 권선은, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의, 상기 제1면 내지 제3면 중 제3면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어에서, 상기 제2 코어 방향으로, 상기 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 상기 복수의 1차측 레이어 권선, 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지가, 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 2차측 레이어 권선의 일부, 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 일부는, 제1 PCB 기판에 실장되며,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지와 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 나머지는, 제2 PCB 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 1차측 레이어 권선은, 전기적으로 직렬 접속되며, 상기 복수의 2차측 레이어 권선은, 전기적으로 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 2차측 레이어 권선은 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 2차측 레이어 권선의 단부는, 제1 방향으로 돌출되며,
    상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 상기 복수의 1차측 레이어 권선의 연장 부분은, 상기 제1 방향과 반대 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어의 제2 볼록 부분의 면적은, 상기 제1 코어의 제1 볼록 부분의 면적 보다 작은 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어의 제1 볼록 부분 및 상기 제2 코어의 제3 볼록 부분, 상기 복수의 1차측 레이어 권선, 상기 복수의 2차측 레이어 권선은, 트랜스포머로 동작하고,
    상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분, 상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 또는 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분의 적어도 일부를 둘러싸는 상기 복수의 1차측 레이어 권선 중 적어도 일부는, 누설 인덕터로 동작하는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 코어의 제2 볼록 부분 및 상기 제2 코어의 제4 볼록 부분을 둘러싸는 권선의 수와, 에어갭에 기초하여, 상기 누설 인덕터의 누설 인덕턴스가 가변되는 것을 특징으로 하는 통합형 트랜스포머.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 통합형 트랜스포머;를 구비하는 전력변환장치.

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