WO2024076196A1 - 트랜스포머 - Google Patents

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WO2024076196A1
WO2024076196A1 PCT/KR2023/015406 KR2023015406W WO2024076196A1 WO 2024076196 A1 WO2024076196 A1 WO 2024076196A1 KR 2023015406 W KR2023015406 W KR 2023015406W WO 2024076196 A1 WO2024076196 A1 WO 2024076196A1
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WO
WIPO (PCT)
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coil
insulating layer
insulating
transformer
bobbin
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/015406
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김용환
김비이
이승은
Original Assignee
엘지이노텍(주)
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a transformer, and more specifically, to a transformer having a structure in which a first insulating layer is inserted between a plurality of conductive plates on the secondary side and a method of manufacturing the same.
  • an electronic device requires a driving power to operate, and a power supply device, such as a power supply unit (PSU), is essentially employed to supply this driving power to the electronic device.
  • a power supply device such as a power supply unit (PSU)
  • PSU power supply unit
  • the transformer occupies a relatively large volume compared to other components, so for slimming, it is common to omit elements that occupy a large thickness within the transformer or consider adjusting the quantity.
  • the transformer that forms the power supply unit of a recent flat panel display device the bobbin on which the primary and secondary coils are wound and fixed is omitted, or a plurality of slim transformers with low capacity are used.
  • the output voltage may fluctuate under no-load conditions.
  • the purpose of the present invention is to solve the conventional problems described above and to provide a transformer capable of maintaining secondary parasitic capacitance.
  • Another object of the present invention is to provide a transformer that can prevent the parasitic capacitance on the secondary side of the transformer from increasing after molding.
  • a transformer according to an embodiment of the present invention to achieve this purpose includes a core portion having an upper core and a lower core; A primary coil wound around a first bobbin and accommodated within the core portion; a secondary coil inserted into a second bobbin and disposed on a side of the primary coil; It includes a secondary coil inserted into a second bobbin and disposed on a side of the primary coil, wherein the secondary coil includes: a first insulating layer; 2-1 coil disposed on top of the first insulating layer; And a 2-2 coil disposed below the first insulating layer,
  • a first insulating layer disposed between a plurality of coils in which first and second insulating portions having different numbers of stacks are disposed between the 2-1 coil and the 2-2 coil; 2-1 coil disposed on top of the first insulating layer; and a 2-2 coil disposed under the first insulating layer, and a first insulating portion and a second insulating portion having different stack numbers are disposed between the 2-1 coil and the 2-2 coil.
  • the first insulating part of the transformer according to the present invention first insulating layer; a 2-1 insulating layer between the lower part of the 2-1 coil and the upper part of the first insulating layer; and a 2-2 insulating layer between the top of the 2-2 coil and the bottom of the first insulating layer.
  • the width of the first insulating layer of the transformer according to the present invention is smaller than the widths of the 2-1 coil and the 2-2 coil.
  • the second insulating part of the transformer according to the present invention is formed by the 2-1 insulating layer and the 2-2 insulating layer extending to both sides of the first insulating layer.
  • the transformer according to the present invention includes a third insulating part formed by extending the second insulating part between the middle part of the second bobbin and the secondary coil part.
  • the transformer according to the present invention includes a fourth insulating part formed by extending a third insulating part between the top part of the second bobbin and the 2-2 coil, and between the bottom part of the second bobbin and the 2-1 coil.
  • the thickness of the second insulating part of the transformer according to the present invention is greater than the sum of the thicknesses of the fourth insulating part.
  • the thickness of the first insulating layer is greater than the thickness of the 2-1 insulating layer and the 2-2 insulating layer.
  • the width of the first insulating part of the transformer according to the present invention is greater than the width of the second insulating part.
  • the thickness of the first insulating layer is greater than the thickness of the 2-1 insulating layer and the 2-2 insulating layer.
  • the transformer and its manufacturing method according to the present invention can prevent the parasitic capacitance value from increasing by maintaining a constant distance between the plurality of coils constituting the secondary coil.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a transformer configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a plan view showing the shape of the first insulating layer disposed between two coils of the secondary coil unit.
  • Figure 3 is a flowchart showing the progress of a transformer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing the shape of the first bobbin included in the transformer according to the present invention.
  • Figures 5a to 5d are exemplary diagrams showing the secondary coil assembly process.
  • Figure 6 is an exemplary diagram showing a process of combining the upper core and the lower core in a molded state.
  • Figure 7a is a cross-sectional view showing an example of a fully assembled transformer cut in the y direction.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing in detail the configuration of the secondary coil portion of FIG. 7A.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.
  • a transformer according to an embodiment includes core parts 110 and 120 and coil parts 200 and 300.
  • the core portions 110 and 120 have the characteristics of a magnetic circuit and can serve as a passage for magnetic flux.
  • the core portions 110 and 120 may include an upper core 110 coupled from the upper side and a lower core 120 coupled from the lower side.
  • the two cores 110 and 120 may be vertically symmetrical to each other or may be asymmetrical. However, in the following description, it is assumed that the shape is vertically symmetrical for convenience of explanation.
  • the upper core 110 and the lower core 120 each have a flat body portion and a plurality of leg portions OL1-1, which protrude from the body portion in the thickness direction (i.e., Z-axis direction) and extend along a predetermined direction. It may include OL1-2, OL2-1, OL2-2, CL1, CL2).
  • the plurality of leg portions of the upper core 110 extend along one axis (for example, -1, OL1-2) and one metafoot (CL1) disposed between two outer feet (OL1-1, OL1-2).
  • the outer feet (OL1-1, OL1-2) and the middle feet (CL1) of the upper core 110 each correspond to each other of the lower core 120. It is placed to face the outer leg (OL2-1, OL2-2) or the middle leg (CL2). At this time, there is a predetermined distance (e.g., 10 to 100 um, but necessarily limited to this) between at least some of the outer foot pairs (OL1-1, OL1-2, OL2-1, OL2-2) or the middle foot pairs (CL1, CL2) that face each other.
  • a gap may be formed.
  • the core portions 110 and 120 may include a magnetic material, for example, iron or ferrite, but are not necessarily limited thereto.
  • the coil units 200 and 300 may include a primary coil 200 and a secondary coil 300.
  • the primary coil 200 may be wound around the middle legs CL1 and CL2, and may be a multiple winding in which a rigid conductor metal, such as a copper conductor wire, is wound several times in a spiral or planar spiral, but must be It is not limited to this.
  • the primary coil 200 may be an enamel wire (USTC wire) wrapped with fiber yarn, a Litz wire, a triple insulated wire (TIW), etc.
  • the secondary coil 300 may include a 2-1 coil 310 and a 2-2 coil 320 having a flat shape, and a first insulating layer 330 disposed between the two coils 310 and 320. there is.
  • the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320 may include conductive metal such as copper or aluminum, and each may have a planar shape that is symmetrical to each other, but is not necessarily limited thereto. That is not the case.
  • the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320 may be aligned and stacked around the middle legs CL1 and CL2 of the core portions 110 and 120 to form one turn each.
  • Each end (311, 312, 321, 322) of each coil (310, 320) may be pulled out in the same direction, and in this case, the drawing direction is the two ends (210, 220) of the conductive wire constituting the primary coil (200). It may be opposite to the direction in which it is drawn, but is not necessarily limited to this.
  • the central ends of the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320 have a short-circuited center tab structure.
  • the first insulating layer 330 may have a “U” shape following the shape of the two coils 310 and 320, and the width W2 of the first insulating layer 330 is It may be the same as or narrower than the width W1 of the two coils 310 and 320.
  • the length L1 of one side of the first insulating layer 330 is shorter than the length of the straight portion of the two coils 310 and 320.
  • the first insulating layer 330 may include any one of ketone, polyimide, PET (poly ethylene terephthalate), silicon, and epoxy.
  • FIG 3 is a flowchart showing a process for manufacturing a transformer according to an embodiment of the present invention.
  • the manufacturing process of the transformer according to the present invention largely includes a primary coil forming process (S100), a secondary coil forming process (S200), and an upper and lower core joining process (S300).
  • S100 primary coil forming process
  • S200 secondary coil forming process
  • S300 upper and lower core joining process
  • the primary coil forming process (S100) includes winding the primary coil on the first bobbin (S101) and performing primary molding when the winding is completed (S102).
  • the secondary coil forming process (S200) includes arranging the 2-1 coil on the second bobbin (S201), arranging the first insulating layer on the 2-1 coil (S202), and 2 on the first insulating layer.
  • S201 includes a step of arranging coils (S203) and a step of performing secondary molding with all secondary coils arranged (S204).
  • the first bobbin 510 may include a first top part 511, a first middle part 513, and a first bottom part 512.
  • the first top portion 511 and the first bottom portion 512 may each have a rectangular planar shape with rounded corners, but are not necessarily limited thereto. Additionally, the first bottom portion 512 may have a planar shape extending outward along the direction of separation of the leg portions relative to the first top portion 511 (i.e., the X-axis direction).
  • the first middle part 513 is disposed between the first top part 511 and the first bottom part 512 in the vertical direction, and can insulate the middle foot and the conductive wire (not shown) constituting the primary coil. there is.
  • the space defined by the lower surface of the first top part 511, the outer surface of the first middle part 513, and a portion of the upper surface of the first bottom part 512 functions as a receiving space for accommodating the conductive wire constituting the primary coil. You can.
  • a second bobbin 520 to be placed outside the primary coil is prepared as shown in FIG. 5.
  • the second bobbin 520 may include a second top part 521 and a second bottom part 522.
  • a second middle portion is disposed between the second top portion 521 and the second bottom portion 522 in the vertical direction to insulate the primary coil and the secondary coil.
  • the 2-1 coil 310 is inserted and disposed between the second bottom part 522 and the second top part 521 of the second bobbin 520. At this time, the terminal portions 311 and 312 of the 2-1 coil 310 are arranged in a direction symmetrical to the terminal portion TM1 of the primary coil.
  • the first insulating layer 330 is placed on the 2-1 coil 310 as shown in FIG. 5C.
  • the 2-2 coil 320 is placed on the first insulating layer 330 so that the terminal parts 321 and 322 are arranged in a direction symmetrical to the terminal part TM1 of the primary coil. After placement, secondary molding is performed.
  • the upper core 110 and the lower core 120 are placed at the upper and lower parts and combined as shown in FIG. 6.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing an example of a fully assembled transformer cut in the y direction
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the configuration of the secondary coil portion of FIG. 7A in detail.
  • First and second bobbins 510 and 520 are disposed between the core portions 110 and 120 and the coil portions 200 and 300.
  • the primary coil 200 is wound on the first bobbin 510, and a first insulating layer 330 is formed between the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320 forming the secondary coil 300. This is placed.
  • a molding portion 340 made of an insulating filler is formed in the space of the second bobbin 520 where the secondary coil 300 is not disposed.
  • the first insulating part (a) is made of a plurality of layers, and the second insulating part (b) is made of a single layer and the number of layers is different.
  • the first insulating portion (a) includes a first insulating layer 330 disposed between the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320, the 2-1 coil 310 and the first insulating layer It includes a 2-1 insulating layer 341 between 330 and a 2-2 insulating layer 342 between the 2-2 coil 320 and the first insulating layer 330.
  • Second insulating In part (b) the 2-1 insulating layer 341 and the 2-2 insulating layer 342 extend to both sides of the first insulating layer 330 to form a single layer.
  • the width of the first insulating part (a) is greater than the width of the second insulating part (b).
  • the third insulating part (c) is formed by extending the second insulating part (b) between the middle part 520-M of the second bobbin 520 and the secondary coil part 300.
  • the fourth insulating portion (d) is an insulating area formed by extending the third insulating portion (c) between the top portion (520-T) of the second bobbin and the 2-2 coil 320, and the bottom of the second bobbin.
  • a third insulating portion (c) extends between the portion 520-B and the 2-1 coil 310 to include an insulating region formed.
  • the width W1 of the first insulating layer 330 is smaller than the width W2 of the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 320.
  • the thickness H1 of the first insulating layer 330 is equal to the thickness H21 of the 2-1 insulating layer 341 and the thickness of the 2-2 insulating layer 342. It is greater than the sum of (H22).
  • the thickness of the second insulating part (b) is greater than the sum of the two insulating regions of the fourth insulating part (d).
  • the 2-1 coil 310 and the 2-2 coil 32 are forcibly spaced apart using the first insulating layer 330, and then molding injection is performed to minimize the increase in parasitic capacitance, thereby maintaining the TV power no-load operating condition.
  • the occurrence of output voltage malfunction can be reduced.
  • the transformer according to the present invention can be used as a unit that supplies power in a flat panel display device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Abstract

본 발명은 2차측의 복수의 코일 사이에 제1 절연층이 삽입된 구조의 트랜스포머에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 트랜스포머는 상부 코어 및 하부 코어를 갖는 코어부; 제1 보빈에 권선되어 상기 코어부 내에 수용되는 1차 코일; 및 제2 보빈에 삽입되어 상기 1차 코일의 측부에 배치되는 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일은 제1 절연층; 상기 제1 절연층의 상부에 배치되는 2-1 코일; 및 상기 제1 절연층의 하부에 배치되는 2-2 코일을 포함하고, 상기 2-1 코일과 상기 2-2 코일의 사이에 서로 적층수가 상이한 제1 절연부와 제2 절연부가 배치된다.

Description

트랜스포머
본 발명은 트랜스포머에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차측의 복수의 도전성 플레이트 사이에 제1 절연층이 삽입된 구조의 트랜스포머 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 장치가 구동하기 위해서는 구동 전원이 필요하고, 이러한 구동 전원을 전자 장치에 공급하기 위해서 전원 공급 장치, 예컨대, 파워 공급 유닛(PSU: Power Supply Unit)이 필수적으로 채용된다.
특히, 평판 TV와 같은 디스플레이 장치에서는 슬림화가 디스플레이 사이즈의 대형화와 함께 요구되고 있기 때문에, 대형화된 디스플레이의 증가된 소비전력을 만족하면서도 두께를 줄여야 하는 과제가 있다.
파워 공급 유닛(PSU)에서는 다른 구성요소 대비 상대적으로 트랜스포머가 큰 부피를 차지하므로, 슬림화를 위해서는 트랜스포머 내에서 두께를 크게 차지하는 요소를 생략하거나 수량 조절 방안이 고려되는 것이 일반적이다. 예컨대, 최근 평판 디스플레이 장치의 파워 공급 유닛을 구성하는 트랜스포머에서는 1차측 코일과 2차측 코일이 권선 및 고정되는 보빈이 생략되거나, 용량이 낮은 슬림 트랜스포머를 복수 개 채용하기도 한다.
이러한 PSU에서는 2차측 기생 커패시턴스가 상승하면 무부하 조건에서 출력 전압이 변동하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2차측 기생 커패시턴스를 유지할 수 있는 트랜스포머를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 몰딩 후 트랜스포머 2차측 기생 커패시턴스가 상승하는 것을 방지할 수 있는 트랜스포머를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머는 상부 코어 및 하부 코어를 갖는 코어부; 제1 보빈에 권선되어 코어부 내에 수용되는 1차 코일; 제2 보빈에 삽입되어 상기 1차 코일의 측부에 배치되는 2차 코일; 제2 보빈에 삽입되어 상기 1차 코일의 측부에 배치되는 2차 코일을 포함하고, 상기 2차 코일은, 제1 절연층; 상기 제1 절연층의 상부에 배치되는 2-1 코일; 및 상기 제1 절연층의 하부에 배치되는 2-2 코일을 포함하고,
상기 2-1 코일과 상기 2-2 코일의 사이에 서로 적층수가 상이한 제1 절연부와 제2 절연부가 배치되는 복수의 코일 사이에 배치되는 제1 절연층; 제1 절연층의 상부에 배치되는 2-1 코일; 및 제1 절연층의 하부에 배치되는 2-2 코일을 포함하고, 2-1 코일과 2-2 코일의 사이에 서로 적층수가 상이한 제1 절연부와 제2 절연부가 배치된다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제1 절연부는 제1 절연층; 2-1 코일의 하부와 제1 절연층의 상부 사이의 제2-1 절연층; 및 2-2 코일의 상부와 제1 절연층의 하부 사이의 제2-2 절연층을 포함한다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제1 절연층의 폭은 2-1 코일 및 2-2 코일의 폭보다 작다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제2 절연부는 2-1절연층과 2-2절연층이 제1 절연층의 양측으로 연장되어 형성된다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제2 보빈의 미들부와 2차 코일부 사이에 제2 절연부가 연장되어 형성된 제3 절연부를 포함한다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제2 보빈의 탑부와 2-2 코일사이, 제2 보빈의 바텀부와 2-1 코일 사이에 제3 절연부가 연장되어 형성된 제4 절연부를 포함한다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제2 절연부의 두께는 제4 절연부 두께의 합보다 크다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제1 절연부에서 상기 제1 절연층의 두께는 상기 제2-1 절연층 및 상기 제2-2 절연층의 두께보다 크다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제1 절연부의 폭은 제2 절연부의 폭보다 크다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 제1 절연부에서 제1 절연층의 두께는 2-1 절연층 및 2-2 절연층의 두께보다 크다.
본 발명에 따른 트랜스포머 및 그 제조 방법은 2차 코일을 구성하는 복수의 코일 사이의 거리를 일정하게 유지함으로써 기생 커패시턴스 값이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 2차측 기생 커패시턴스 상승으로 인해 트랜스포머의 출력 전압 불균형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 구성의 일례를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 2차 코일부의 두 코일 사이에 제1 절연층이 배치된 형상을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법의 진행 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 트랜스포머에 포함되는 제1 보빈의 형상을 나타낸 예시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 2차 코일 조립 과정을 나타낸 예시도이다.
도 6은 몰딩된 상태에서 상부 코어와 하부 코어를 결합하는 공정을 나타낸 예시도이다.
도 7a는 결합이 완성된 트랜스포머를 y 방향으로 절단한 예를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 2차 코일부의 구성을 상세히 나타낸 단면도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 흐름도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 트랜스포머 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 구성의 일례를 나타내는 분해사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 트랜스포머는 코어부(110, 120)와 코일부(200, 300)를 포함하여 이루어진다.
코어부(110, 120)는 자기회로의 성격을 가져 자속의 통로 역할을 할 수 있다. 코어부(110, 120)는 상측에서 결합되는 상부 코어(110)와 하측에서 결합되는 하부 코어(120)를 포함할 수 있다. 두 코어(110, 120)는 서로 상하로 대칭되는 형상일 수도 있고, 비대칭 형상일 수도 있다. 다만, 이하의 기재에서는 설명의 편의를 위하여 상하로 대칭되는 형상인 것으로 가정한다.
상부 코어(110)와 하부 코어(120) 각각은 평판 형태의 바디부 및 바디부로부터 두께방향(즉, Z축 방향)으로 돌출되며 소정의 방향을 따라 연장된 복수의 레그부(OL1-1, OL1-2, OL2-1, OL2-2, CL1, CL2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 코어(110)의 복수의 레그부는 평면 상에서 일축(예를 들어X축) 방향을 따라 연장되며 타축(예를 들어 Y축) 방향을 따라 서로 이격되어 배치된 두 개의 외족 (OL1-1, OL1-2)과, 두 개의 외족(OL1-1, OL1-2) 사이에 배치된 한 개의 중족(CL1)을 포함할 수 있다.
상부 코어(110)와 하부 코어(120)가 상하로 결합될 때, 상부 코어(110)의 외족(OL1-1, OL1-2)과 중족(CL1) 각각은, 하부 코어(120)의 서로 대응되는 외족(OL2-1, OL2-2)이나 중족(CL2)과 대향하도록 배치된다. 이때, 서로 대향하는 외족쌍(OL1-1, OL1-2, OL2-1, OL2-2)이나 중족쌍(CL1, CL2) 중 적어도 일부의 사이에는 소정 거리(예컨대, 10 내지 100um이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다)의 갭(gap)이 형성될 수 있다. 또한, 코어부(110, 120)는 자성물질, 예를 들어, 철 또는 페라이트를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
코일부(200, 300)는 1차 코일(200)과 2차 코일(300)을 포함할 수 있다.
1차 코일(200)은 중족(CL1, CL2)을 중심으로 권선될 수 있으며, 강성 도체 금속, 예를 들어 구리 도전선이 나선형 또는 평면 나선형으로 수회 감겨진 다중 권선(winding)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 1차 코일(200)은 섬유원사로 감싼 에나멜 와이어(USTC wire), 리츠(Litz) 와이어, 3중 절연 와이어(TIW: Triple Insulated Wire) 등이 적용될 수 있다.
2차 코일(300)은 평판 형상을 갖는 2-1 코일(310)와 2-2 코일(320) 및 두 코일(310, 320)의 사이에 배치되는 제1 절연층(330)을 포함할 수 있다.
2-1 코일(310)와 2-2 코일(320)은 예를 들어, 구리 또는 알루미늄 등의 도전성 금속을 포함할 수 있으며, 각각은 서로 좌우 대칭되는 평면 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
2-1 코일(310)과 2-2 코일(320)은 코어부(110, 120)의 중족(CL1, CL2)을 중심으로 정렬 및 적층되어 각각 1턴을 형성할 수 있다.
각 코일(310, 320)의 각 단부(311, 312, 321, 322)는 동일한 방향으로 인출될 수 있으며, 이때 인출 방향은 1차 코일(200)을 구성하는 도전선의 두 단부(210, 220)가 인출되는 방향과는 반대일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
2-1 코일(310)과 2-2 코일(320)의 각 중앙 단부는 센터 탭(center tap) 구조로 단락되는 형상을 갖는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 절연층(330)은 두 코일(310, 320)의 형상을 따라 "U"자 형상을 나타낼 수 있으며, 제1 절연층(330)의 폭(W2)은 두 코일(310, 320)의 폭(W1)과 동일하거나 좁을 수 있다. 제1 절연층(330)의 일측의 길이(L1)는 두 코일(310, 320)의 직선 부분의 길이보다 짧게 형성된다. 제1 절연층(330)은 케톤, 폴리이미드 계열, PET(Poly Ethylene Terephthalate), 실리콘, 에폭시 계열 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머를 제조하기 위한 과정을 나타내는 흐름도이다. 본 발명에 따른 트랜스포머의 제조 공정은 크게 1차 코일 형성과정(S100), 2차 코일 형성 과정(S200) 및 상부하부 코어 결합 과정(S300)을 포함하여 이루어진다.
1차 코일 형성 과정(S100)은 제1 보빈에 1차 코일을 권선하는 단계(S101)와, 권선이 완료된 상태에서 1차 몰딩을 수행하는 단계(S102)를 포함하여 이루어진다.
2차 코일 형성 과정(S200)은 제2 보빈에 2-1 코일을 배치하는 단계(S201)와, 2-1 코일 위에 제1 절연층을 배치하는 단계(S202)와, 제1 절연층 위에 2-2 코일을 배치하는 단계(S203), 2차 코일을 모두 배치한 상태에서 2차 몰딩을 수행하는 단계(S204)를 포함하여 이루어진다.
이하에서, 본 발명에 따른 트랜스포머의 조립 공정을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 보빈을 준비한다. 제1 보빈(510)은 제1 탑부(511), 제1 미들부(513) 및 제1 바텀부(512)를 포함할 수 있다. 제1 탑부(511)와 제1 바텀부(512)는 각각 모서리가 둥근 사각형 평면형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 바텀부(512)는 제1 탑부(511) 대비 레그부의 이격 방향(즉, X축 방향)을 따라 외측으로 연장된 평면 형상을 가질 수 있다.
제1 미들부(513)는 수직 방향으로 제1 탑부(511)와 제1 바텀부(512) 사이에 배치되며, 1차 코일을 구성하는 도전선(미도시)과 중족부 사이를 절연시킬 수 있다. 제1 탑부(511)의 하면, 제1 미들부(513)의 외측면 및 제1 바텀부(512)의 상면 일부로 정의되는 공간은 1차측 코일을 구성하는 도전선을 수용하는 수용 공간으로 기능할 수 있다.
제1 보빈(510)에 1차 코일을 권선한 후에 1차 코일을 견고하게 고정하기 위한 1차 몰딩 사출을 진행한다. 몰딩 사출액이 제1 보빈에 채워지더라도 2차 코일과의 사이를 유지함으로써 기생 커패시턴스 값을 유지할 수 있다.
1차 코일부가 형성되면 도 5에 도시한 바와 같이 1차 코일의 외곽에 배치될 제2 보빈(520)을 준비한다. 제2 보빈(520)은 제2 탑부(521) 및 제2 바텀부(522)을 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 수직방향으로 제2 탑부(521)와 제2 바텀부(522)의 사이에 제2 미들부가 배치되어 1차측 코일과 2차측 코일의 사이를 절연할 수 있다.
도 5b와 같이 제2 보빈(520)의 제2 바텀부(522)와 제2 탑부(521)의 사이에 2-1 코일(310)을 삽입하여 배치한다. 이때, 2-1 코일(310)의 종단부(311, 312)는 1차 코일의 터미널부(TM1)와 대칭되는 방향으로 배치된다.
다음으로 도 5c와 같이 2-1 코일(310) 위에 제1 절연층(330)을 얹어 배치한다. 이어, 도 5d에 도시한 바와 같이 제1 절연층(330) 위에 종단부(321, 322)가 1차 코일의 터미널부(TM1)와 대칭되는 방향으로 배치되도록 2-2 코일(320)를 얹어 배치한 후, 2차 몰딩을 수행한다.
2차 몰딩 사출이 이루어진 상태에서 도 6에 도시한 바와 같이 상부 코어(110)와 하부 코어(120)를 상부와 하부에 배치하여 결합한다.
도 7a는 결합이 완성된 트랜스포머를 y 방향으로 절단한 예를 나타낸 단면도이고, 도 7b는 도 7a의 2차 코일부의 구성을 상세히 나타낸 단면도이다.
코어부(110, 120)와 코일부(200, 300) 사이에 제1 및 제2 보빈(510, 520)이 배치된다.
서로 마주하는 상부 코어(110)와 하부 코어(120)의 중족(CL1, CL2)을 중심으로 대칭하는 구조를 나타내며, 1차 코일(200)과 2차 코일(300)은 각각 중족(CL1, CL2)과 일측 외족부(OL1-1 OL2-1)의 사이와, 중족(CL1, CL2)과 타측 외족부(OL1-2 OL2-2)의 사이에 위치할 수 있다.
1차 코일(200)은 제1 보빈(510)에 권선되며, 2차 코일(300)을 이루는 2-1 코일(310)와 2-2 코일(320)의 사이에 제1 절연층(330)이 배치된다. 제2 보빈(520)의 공간 중 상기 2차 코일(300)이 배치되지 않는 공간은 절연성 충진재로 이루어진 몰딩부(340)가 형성된다.
본 발명에 따른 트랜스포머의 2차 코일(300)과 제2 보빈(520)의 사이에는 모두 4개의 절연부가 포함된다. 제1 절연부(a)는 복수의 층으로 이루어지며, 제2 절연부(b)는 단일 층으로 이루어져 서로 적층수가 상이하다. 제1 절연부(a)는 상기 2-1 코일(310)과 상기 2-2 코일(320) 사이에 배치되는 제1 절연층(330), 상기 2-1 코일(310)과 제1 절연층(330) 사이의 제2-1 절연층(341) 및 상기 2-2 코일(320)과 제1 절연층(330) 사이의 제2-2 절연층(342)을 포함하여 이루어진다.제2 절연부(b)는 상기 제2-1 절연층(341)과 상기 2-2 절연층(342)가 상기 제1 절연층(330)의 양측으로 연장되어 단일 층을 이룬다.
상기 제1 절연부(a)의 폭은 상기 제2 절연부(b)의 폭보다 크다.
제3 절연부(c)는 제2 보빈(520)의 미들부(520-M)와 2차 코일부(300) 사이의 제2 절연부(b)가 연장되어 형성된다.
제4 절연부(d)는 제2 보빈의 탑부(520-T)와 상기 2-2 코일(320)의 사이로 상기 제3 절연부(c)가 연장되어 형성된 절연 영역과, 제2 보빈의 바텀부(520-B)와 상기 2-1 코일(310)의 사이로 제3 절연부(c)가 연장되어 형성된 절연 영역을 포함한다.
상기 제1 절연층(330)의 폭(W1)은 상기 2-1 코일(310) 및 상기 2-2 코일(320)의 폭(W2)보다 작다.
상기 제1 절연부(a)에서 제1 절연층(330)의 두께(H1)는 상기 제2-1 절연층(341)의 두께(H21)와 상기 제2-2 절연층(342)의 두께(H22)의 합보다 크다.
상기 제2 절연부(b)의 두께는 제4 절연부(d)의 두 절연 영역의 합보다 크다.
이와 같이 제1 절연층(330)을 이용하여 2-1 코일(310)와 2-2 코일(32)를 강제 이격시킨 후 몰딩 사출을 진행함으로써 기생 커패시턴스가 상승되는 것을 최소화하여 TV 전원 무부하 동작 조건에서 출력 전압의 오동작 발생을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 트랜스포머는 평판 디스플레이 장치에서 파워를 공급하는 유닛으로서 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 상부 코어 및 하부 코어를 갖는 코어부;
    제1 보빈에 권선되어 상기 코어부 내에 수용되는 1차 코일; 및
    제2 보빈에 삽입되어 상기 1차 코일의 측부에 배치되는 2차 코일을 포함하고,
    상기 2차 코일은,
    제1 절연층;
    상기 제1 절연층의 상부에 배치되는 2-1 코일; 및
    상기 제1 절연층의 하부에 배치되는 2-2 코일을 포함하고,
    상기 2-1 코일과 상기 2-2 코일의 사이에 서로 적층수가 상이한 제1 절연부와 제2 절연부가 배치되는 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연부는,
    상기 제1 절연층;
    상기 2-1 코일의 하부와 상기 제1 절연층의 상부 사이의 2-1 절연층; 및
    상기 2-2 코일의 상부와 상기 제1 절연층의 하부 사이의 2-2 절연층을 포함하는 트랜스포머.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층의 폭은 상기 2-1 코일 및 상기 2-2 코일의 폭보다 작은 트랜스포머.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 절연부는,
    상기 2-1절연층과 상기 2-2절연층이 상기 제1 절연층의 양측으로 연장되어 형성되는 트랜스포머.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 보빈의 미들부와 상기 2차 코일부 사이에 상기 제2 절연부가 연장되어 형성된 제3 절연부를 포함하는 트랜스포머.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 보빈의 탑부와 상기 2-2 코일사이, 상기 제2 보빈의 바텀부와 상기 2-1 코일 사이에 상기 제3 절연부가 연장되어 형성된 제4 절연부를 포함하는 트랜스포머.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 절연부의 두께는 상기 제4 절연부 두께의 합보다 큰 트랜스포머.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 절연부에서 상기 제1 절연층의 두께는 상기 2-1 절연층 및 상기 2-2 절연층의 두께보다 큰 트랜스포머.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연부의 폭은 상기 제2 절연부의 폭보다 큰 트랜스포머.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제1 절연부에서 상기 제1 절연층의 두께는 상기 2-1 절연층 및 상기 2-2 절연층의 두께의 합보다 큰 트랜스포머.
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