KR101388891B1

KR101388891B1 - 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈

Info

Publication number: KR101388891B1
Application number: KR1020110144221A
Authority: KR
Inventors: 김덕훈; 황대영; 김명정; 김종우; 권창용
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-04-24
Also published as: KR20130075906A; CN103187153B; US20130169400A1; US8624698B2; CN103187153A

Abstract

본 발명은 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연 신뢰성을 확보할 수 있는 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부 외주면에 다수의 코일들이 적층되며 권선되는 적어도 하나의 권선 공간을 구비하는 권선부; 및 상기 권선부의 일단에서 외경 방향으로 확장되어 형성되며, 끝단에 다수의 외부 접속 단자가 체결되는 단자 체결부;를 포함하며, 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부 직경의 0.45배 이하로 형성될 수 있다.

Description

트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈{Transformer and power module using the same}

본 발명은 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연 신뢰성을 확보할 수 있는 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈에 관한 것이다.

TV(Television), 모니터(Monitor), PC(Personal computer), OA(Office automation) 기기 등과 같은 각종 전자 기기에는 여러 가지 다양한 종류의 전원이 필요하다. 따라서 이러한 전자 기기에는 일반적으로 외부에서 공급되는 교류전원을 각 전자응용기기에 필요한 전원으로 변환시켜주는 전원공급장치를 구비한다.

최근에는 전원공급장치 중 스위칭 모드를 이용하는 전원공급장치(예컨대, Switch Mode Power Supply; SMPS)가 주로 이용되는데, 이러한 SMPS는 기본적으로 스위칭 트랜스포머를 구비한다.

일반적으로 스위칭 트랜스포머는 25∼100KHz의 고주파 발진으로 85∼265V의 교류전원을 3∼30V의 직류전원으로 변환시킨다. 따라서 50∼60Hz의 주파수 발진으로 85∼265V의 교류전원을 3∼30V의 교류전원으로 변환시키는 일반적인 트랜스포머(Transformer)에 비해 코어(Core) 및 보빈(Bobbin)의 크기를 대폭 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 저전압, 저전류의 직류전원을 전자응용기기에 안정되게 공급할 수 있기 때문에 최근 소형화 추세에 있는 전자응용기기에 폭넓게 이용되고 있다.

이러한 스위칭 트랜스포머는 누설 인덕턴스가 작게 설계되어야 에너지 변환 효율이 높다. 그러나, 스위칭 트랜스포머가 소형화됨에 따라, 누설 인덕턴스가 작은 스위칭 트랜스포머를 설계하는 것이 용이하지 않은 실정이다.

또한, 이처럼 소형의 트랜스포머를 제조하는 경우, 1차 코일과 2차 코일이 매우 인접하게 배치되기 때문에, 1차 코일과 2차 코일 간의 절연 신뢰성을 확보하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.

일본특허공개공보 제1994-009117호

본 발명의 목적은 소형의 스위칭 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있는 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 1차 코일과 2차 코일 간의 절연 신뢰성을 확보할 수 있는 트랜스포머와 이를 구비하는 파워 모듈을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부 외주면에 다수의 코일들이 적층되며 권선되는 적어도 하나의 권선 공간을 구비하는 권선부; 및 상기 권선부의 일단에서 외경 방향으로 확장되어 형성되며, 끝단에 다수의 외부 접속 단자가 체결되는 단자 체결부;를 포함하며, 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부 직경의 0.45배 이하로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 권선부는, 상기 몸체부 외주면에 형성되는 적어도 하나의 격벽에 의해 상기 권선 공간이 다수 개로 분할되며, 분할된 각각의 권선 공간들은 폭이 각각 상기 몸체부 직경의 0.45배 이하로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 권선부는, 상기 권선 공간들의 전체 폭이 상기 몸체부 직경의 0.57배 이하로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 몸체부의 길이는, 상기 몸체부 직경의 0.57배 이하로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 격벽은, 적어도 하나의 이월 홈을 구비하며, 상기 코일들은 상기 이월 홈을 통해 상기 격벽을 이월하며 분할된 각각의 상기 권선 공간에 고르게 권선될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 이월 홈은, 적어도 두 개가 이격되어 형성되며, 상기 코일들은 차수에 따라 각각 다른 상기 이월 홈을 통해 이월될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 단자 체결부는, 적어도 하나의 인출 홈을 구비하며, 상기 코일들은 상기 인출 홈을 통해 상기 단자 체결부의 하부로 인출될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 인출 홈은, 적어도 두 개가 이격되어 형성되며, 상기 코일들은 차수에 따라 각각 다른 상기 인출 홈을 통해 인출될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 단자 체결부는, 상기 권선 공간에 권선된 코일들이 인출되는 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 걸림 홈을 포함하고, 상기 코일들의 리드선은 상기 걸림 홈의 길이 방향을 따라 상기 걸림 홈을 가로지르며 외부로 인출될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 걸림 홈은, 상기 권선 공간에 권선된 코일들이 형성하는 외부면에 대해 접선 방향을 따라 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 코일들은, 상기 단자 체결부로 인출되는 리드선들이 상기 권선 공간에 권선된 코일들이 형성하는 외부면에 대해 접선 방향을 따라 인출될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 코일은, 적층되며 권선되는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일은 상기 권선 공간 내에서 접촉하는 경우, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일의 교차 각도는 45° 미만으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 1차 코일 또는 상기 2차 코일 중 적어도 하나는 다중 절연 코일일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간; 및 상기 권선 공간에 적층되며 권선되는 다수의 코일;을 포함하며, 상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족할 수 있다.

(조건식) T_s ≤ 0.45 W_b

여기서, T_s: 권선 공간의 폭, W_b: 몸체부의 직경

또한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 다수의 권선 공간; 및 상기 권선 공간에 적층되며 권선되는 다수의 코일;을 포함하며, 상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족할 수 있다.

(조건식) T_a ≤ 0.57W_b

여기서, T_a: 권선 공간 전체의 폭, W_b: 몸체부의 직경

본 실시예에 있어서, 각각의 상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족할 수 있다.

(조건식) T_s ≤ 0.45W_b

여기서, T_s: 각 권선 공간의 폭, W_b: 몸체부의 직경

(조건식) T_s ≤ 0.4R

여기서, T_s: 권선 공간의 폭, R: 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경

또한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부; 및 적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 코일은 권선 폭이 상기 몸체부 직경의 0.45배 미만으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부; 및 적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 각각 다수의 공간에 분할되어 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 코일은 전체 권선 폭이 상기 몸체부 직경의 0.57배 미만으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 관형의 몸체부; 및 적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 코일은 권선 폭이 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 상기 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경의 0.4배 미만으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 파워 모듈은, 관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및 상기 트랜스포머가 실장되는 기판;을 포함하며, 적어도 하나의 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부 직경의 0.45배 미만으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 파워 모듈은, 관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및 상기 트랜스포머가 실장되는 기판;을 포함하며, 상기 권선 공간들의 전체 폭은 상기 몸체부 직경의 0.57배 미만으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 파워 모듈은, 관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및 상기 트랜스포머가 실장되는 기판;을 포함하며, 적어도 하나의 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 상기 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경의 0.4배 미만으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일 중 적어도 어느 하나에 대해 다중 절연 전선을 사용할 수 있다. 이 경우, 다중 절연 전선의 높은 절연성에 의해 별도의 절연막(예컨대 절연 테이프) 없이 1차 코일과 2차 코일 간의 절연도 확보할 수 있다.

따라서 종래에 1차 코일과 2차 코일 사이에 개재되던 절연 테이프를 생략할 수 있으며, 절연 테이프를 부착하는 공정을 모두 생략할 수 있으므로, 제조 비용 및 제조 시간을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 트랜스포머는 자동화된 제조 방법에 적합하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 본 발명에 따른 트랜스포머는 수작업으로 코일들 사이에 감기며 개재되던 종래의 절연 테이프를 생략할 수 있으므로, 자동 권선 설비를 통해 보빈 상에 개별 코일들을 연속적으로 적층 권선할 수 있다. 따라서 제조 시 소요되는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일이 각각 다른 경로(예컨대 이월 홈, 인출 홈)를 통해 외부 접속 단자로 연결된다. 또한, 권선 공간의 폭(T)이 권선 공간은 직경(W)의 0.45배 미만으로 형성된다.

따라서 1차 코일과 2차 코일 사이에 절연 부재가 생략되더라도 1차 코일과 2차 코일이 45° 이상의 각도로 교차하는 것을 방지할 수 있어 절연 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 코일의 리드선이 권선 공간에 권선된 코일의 접선 방향을 따라 인출됨과 동시에, 걸림 홈의 길이 방향을 따라 걸림 홈을 가로지르는 형태로 인출된다.

이로 인해, 리드선이 권선부에 권선된 코일들과 45° 미만의 각도를 이루며 인출되므로, 절연 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2a는 도 1에 도시된 트랜스포머의 보빈을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2b는 도 2a에 도시된 보빈의 하부면을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 3a는 도 2a에 도시된 보빈의 하부면을 나타내는 저면도.
도 3b는 도 3a에 도시된 보빈에 코일이 권선된 상태를 도시한 저면도.
도 4a는 도 3a의 A-A'에 따른 단면도.
도 4b는 도 1b의 D-D'에 따른 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 본 실시예에 따른 트랜스포머의 교차 각도를 설명하기 위한 측면도.
도 6a는 도 3b의 B-B'에 따른 단면도.
도 6b는 도 3b의 B''-B'에 따른 단면도.
도 6c는 도 3b의 B'-B'''에 따른 단면도.
도 7은 도 3b의 C-C'에 따른 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 트랜스포머의 보빈을 개략적으로 나타내는 사시도이며 도 2b는 도 2a에 도시된 보빈의 하부면을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

또한, 도 3a는 도 2a에 도시된 보빈의 하부면을 나타내는 저면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 보빈에 코일이 권선된 상태를 도시한 저면도이다. 그리고 도 4a는 도 3a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 4b는 도 1의 D-D'에 따른 단면도이다. 여기서 도 4b는 설명의 편의를 위해 코어를 생략하여 도시하였다.

도 1 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 절연형 스위칭 트랜스포머로, 보빈(10), 코어(40), 및 코일(50)을 포함하여 구성된다.

보빈(10)은 코일(50)이 권선되는 권선부(12)와, 권선부(12)의 일단에 형성되는 단자 체결부(20)를 포함한다.

권선부(12)는 관(管) 형상으로 형성되는 몸체부(13)와, 몸체부(13)의 양단에서 외경 방향으로 확장되는 플랜지부(15)를 포함할 수 있다.

몸체부(13)의 내부에는 코어(40)의 일부가 삽입되는 관통공(11)이 형성되며, 몸체부(13)의 외주면에는 몸체부(13)의 길이 방향을 따라 공간을 분할하는 적어도 하나의 격벽(14)이 형성될 수 있다. 이때, 격벽(14)에 의해 구분되는 각각의 공간에는 코일(50)이 권선될 수 있다.

본 실시예에 따른 권선부(12)는 하나의 격벽(14)을 구비한다. 이로 인해 본 실시예에 따른 권선부(12)는 2개의 분할된 공간(12a, 12b)을 구비한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 개수의 격벽(14)을 통해 다양한 개수의 공간을 형성하여 이용할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 격벽(14)에는 특정 공간(예컨대 상부 권선 공간, 12a)에 권선된 코일(50)이 격벽(14)을 이월하여 인접한 다른 공간(예컨대 하부 권선 공간, 12b)에 권선될 수 있도록, 적어도 하나의 이월 홈(14a)이 형성된다.

이월 홈(14a)은 몸체부(13)의 외부면이 노출되도록 격벽(14)의 일부가 완전히 절개되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 이월 홈(14a, 14b)의 폭은 코일(50)의 두께(즉 직경)보다 넓은 폭으로 형성될 수 있다.

이월 홈(14a, 14b)은 후술되는 단자 체결부(20a, 20b)의 위치에 대응하여 2개가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 이월 홈(14a, 14b)은 도 4a에 도시된 바와 같이 1차 코일이 인출되는 제1 이월 홈(14a)과, 2차 코일이 인출되는 제2 이월 홈(14b)으로 구분된다. 즉, 본 실시예에 따른 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일이 각각 다른 이월 홈(14a, 14b)을 통해 인출된다.

1차 코일과 2차 코일이 모두 동일한 이월 홈(14a, 14b)을 통해 인출되는 경우, 1차 코일과 2차 코일은 이월 홈(14a, 14b) 내에서 서로 교차하며 접촉할 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 1차 코일(51)과 2차 코일 사이(52)에 별도의 절연 부재가 개재되지 않는다. 따라서 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 텐션(tension)을 가지면서 접촉하는 경우, 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 접촉하는 부분에서 교차 각도를 45˚ 미만으로 형성할 필요가 있다.

그러나 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 몸체부(13)의 길이가 길게 형성될수록 이월 홈(14a, 14b) 내에서 접촉하게 되는 1차 코일과 2차 코일은 교차 각도가 45˚ 이상으로 형성될 가능성이 높다.

따라서 이러한 문제가 유발되는 것을 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 1차 코일과 2차 코일이 각각 다른 이월 홈(14a, 14b)을 통해 인출되도록 구성된다.

한편, 본 실시예에서는 제1 이월 홈(14a)과 제2 이월 홈(14b)이 후술되는 인출 홈(25a, 26b)과 대응하는 위치에 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 1차 코일과 2차 코일이 각각 다른 이월 홈을(14a, 14b) 통해 이월될 수만 있다면 필요에 따라 다양한 위치에 다수 개가 형성될 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 격벽(14)은 분할된 권선 공간(12a, 12b) 내에 코일(50)을 대략 균일하게 배치하여 고르게 권선하기 위해 구비된다. 즉, 전체 권선 공간(12c) 내에 권선되는 코일(50)이 어느 한 측으로 쏠리거나 치우치며 권선되는 것을 방지하기 위해 구비된다.

따라서 전제 권선 공간(12c)의 폭이 매우 좁게 형성되거나, 코일 권선 과정에서 코일(50)이 권선 공간(12c) 내에서 어느 한 측으로 쏠리거나 치우칠 가능성이 없는 경우, 상기한 격벽(14)은 생략될 수 있다.

이러한 격벽(14)은 그 형태를 유지할 수만 있다면 다양한 두께 및 다양한 재질로 형성될 수 있다. 또한 본 실시예에서는 격벽(14)이 보빈(10)과 일체형으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 독립적인 별도의 부재로 형성하여 보빈(10)에 결합되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

이러한 본 실시예에 따른 격벽(14)은 플랜지부(15)와 대략 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

플랜지부(15)는 몸체부(13)의 양단 즉 상단부와 하단부에서 외경 방향으로 확장되는 형태로 돌출되어 형성된다. 본 실시예에 따른 플랜지부(15)는 형성 위치에 따라 상부 플랜지부(15a)와 하부 플랜지부(15b)로 구분될 수 있다.

또한 몸체부(13)의 외주면, 상부 플랜지부(15a), 및 하부 플랜지부(15b) 사이에 형성되는 공간은 코일(50)이 권선되는 권선 공간(12a, 12b)으로 형성된다. 따라서 플랜지부(15)는 권선 공간(12a, 12b)에 권선되는 코일(50)을 양측면에서 지지하는 역할을 수행함과 동시에, 외부로부터 코일(50)을 보호하고, 외부와 코일(50) 간의 절연성을 확보하는 역할을 수행한다.

단자 체결부(20)는 하부 플랜지부(15b)에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 절연 거리를 확보하기 위해, 하부 플랜지부(15b)에서 외경 방향으로 돌출되는 형태로 형성될 수 있다.

그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하부 플랜지부(15b)의 하부 방향으로 돌출되도록 형성하는 것도 가능하다.

한편 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 하부 플랜지부(15b)에서 부분적으로 확장되는 형태로 형성되므로, 하부 플랜지부(15b)와 단자 체결부(20)를 명확하게 구분하기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 하부 플랜지부(15b) 자체가 단자 체결부(20)로 이해될 수도 있다.

이러한 단자 체결부(20)에는 후술되는 외부 접속 단자(30)가 외부로 돌출되는 형태로 체결될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 1차측 단자 체결부(20a)와 2차측 단자 체결부(20b)를 포함하여 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 1차 코일과 2차 코일 사이에 별도의 절연 부재가 개재되지 않는다. 따라서, 절연 신뢰성을 확보하기 위해 1차 코일과 2차 코일이 상호 간에 접촉하거나, 교차하도록 배치되는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)의 단자 체결부(20)는 1차측 단자 체결부(20a)와 2차측 단자 체결부(20b)로 구분되며, 1차 코일은 1차측 단자 체결부(20a)로, 2차 코일은 2차측 단자 체결부(20b)로 인출되어 각각 대응하는 외부 접속 단자(30)에 연결된다.

한편, 도 1을 참조하면 본 실시예에서는 코어(40)의 외부로 노출되는 하부 플랜지부(15b)의 양단에서 1차측 단자 체결부(20a)와 2차측 단자 체결부(20b)가 각각 확장되며 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상호 간에 절연이 확보되기만 한다면 어느 한 단에 나란히 형성되거나, 인접한 위치에 형성되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

더하여, 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 도 3a에 도시된 바와 같이 권선부(12)에 권선되는 코일(50)의 리드선(L)을 외부 접속 단자(30)로 안내하기 위해 인출 홈(25), 걸림 홈(26), 안내 돌기(27), 및 걸림 돌기(28)를 구비할 수 있다.

인출 홈(25)은 권선부(12)에 권선되는 코일(50)의 리드선(도 1의 L)이 단자 체결부(20)의 하부로 인출되는 경우에 이용된다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 인출 홈(25)은 몸체부(13)의 외부면이 노출되도록 단자 체결부(20)와 하부 플랜지부(15b)의 일부를 완전히 절개하는 형태로 형성될 수 있다.

또한, 인출 홈(25)의 폭은 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 두께(즉 직경)보다 넓은 폭으로 형성될 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 인출 홈(25)은 전술한 격벽(14)의 이월 홈(14a)에 대응하는 위치에 형성된다. 보다 구체적으로, 인출 홈(25)은 이월 홈(14a)이 하측 방향으로 투영되는 위치에 형성될 수 있다.

이러한 인출 홈(25)은 전술한 이월 홈(14a, 14b)과 마찬가지로, 1차 코일과 2차 코일이 각각 인출될 수 있도록 2개가 형성될 수 있다.

즉. 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 1차 코일과 2차 코일이 모두 동일한 인출 홈(25)을 통해 인출되는 경우, 1차 코일과 2차 코일이 하나의 인출 홈(25) 내에서 서로 교차하며 접촉하는 것을 방지하기 위해 적어도 2개가 형성된다.

따라서 2개의 인출 홈(25)은 1차 코일이 인출되는 제1 인출 홈(25a)과, 2차 코일이 인출되는 제2 인출 홈(25b)으로 구분될 수 있다.

한편 본 실시예의 경우, 인출 홈(25)이 단자 체결부(20)에 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 위치에 다수 개가 형성될 수 있다.

걸림 홈(26)은 인출 홈(25) 내에 형성되며, 인출 홈(25)의 폭이 확장되는 형태로 형성될 수 있다. 즉 걸림 홈(26)은 인출 홈(25)을 가로지르는 형태의 홈으로 길게 형성되며, 코일(50)이 관통되며 외부로 인출될 수 있는 크기의 폭으로 형성된다.

또한, 걸림 홈(26)은 인출 홈(25)의 폭 방향을 따라 양 측으로 절개되는 형태로 형성될 수 있으며, 어느 한 측으로만 절개되도록 형성될 수도 있다.

이러한 걸림 홈(26)은 하부, 즉 단자 체결부(20)의 하부면과 연결되는 모서리 부분이 면취 가공(chamfering) 등을 통해 경사면이나 곡면으로 형성될 수 있다. 이에, 걸림 홈(26)을 통해 인출된 리드선(L)이 걸림 홈(26)의 모서리 부분에 의해 절곡되는 것을 최소화할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)은 권선부(12)에 연속적으로 권선되는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 하부에서 각 코일들(50)의 권선 방향(또는 코일의 접선 방향)을 따라 단자 체결부(20)가 절개된 형태로 형성될 수 있다. 즉 본 실시예의 경우, 걸림 홈(26)이 직선 형상으로 절개되어 형성되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 링 형상으로 권선되는 코일(50)의 권선 형태를 따라 걸림 홈(26)이 호형으로 절개되도록 형성될 수도 있다.

이로 인해, 권선부(12) 내부에서 걸림 홈(26)을 따라 단자 체결부(20)의 외부로 인출되는 코일(예컨대 1차 코일; Np2, Np3)의 리드선(L)은, 걸림 홈(26)의 길이 방향을 따라 걸림 홈(26)을 길게 가로지르며 인출되며, 이로 인해, 리드선(L)은 권선부(12)에 권선된 다른 차수의 코일(예컨대 2차 코일; Ns4)과 45° 미만의 각도를 형성하며 인출된다.

또한, 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)은 1차 코일(51)이 인출되는 제1 인출 홈(25a)에는 두 개의 걸림 홈(26a, 26c)이 형성되고, 2차 코일(52)이 인출되는 제2 인출 홈(25b)에는 한 개의 걸림 홈(26b)이 형성된다. 이러한 걸림 홈(26)의 구성에 대해서는 후술하는 코일(50)에 대한 설명에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

한편, 본 실시예에 따른 인출 홈(25)과 걸림 홈(26)에 의해, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 구동 시 발생되는 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.

종래 기술에 따른 트랜스포머의 경우, 일반적으로 코일의 리드선이 코일이 권선된 공간의 내부 벽면을 따라 외부로 인출되도록 구성되었으며, 이로 인해 권선된 코일과, 그 코일의 리드선과 서로 접촉하도록 구성되었다.

이에, 코일은 리드선과 접촉하는 부분에서 굴곡이 형성되도록 권선되었으며, 이러한 코일의 굴곡 즉, 불균일한 권선은 누설 인덕턴스를 증가시키는 결과를 초래했다.

그러나 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코일(50)의 리드선(L)이 권선부(12) 내에 배치되지 않고, 인출 홈(25)과 걸림 홈(26)을 통해 권선된 위치에서 수직 방향을 따라 권선부(12)의 외부 즉, 단자 체결부(20)의 하부로 직접 인출된다.

따라서 권선부(12) 내부에 권선되는 코일(50)이 전체적으로 균일하게 권선될 수 있으며, 이에 상기한 코일(50)의 굴곡 등으로 인해 발생되는 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.

걸림 돌기(28)는 단자 체결부(20)의 일면에서 다수 개의 돌기가 돌출되어 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 단자 체결부(20)의 외부면(즉, 하부면)에서 하측으로 돌출되는 경우를 예로 들고 있다.

걸림 돌기(28)는 도 2b에 도시된 바와 같이 권선부(12)에 권선되는 코일(50)의 리드선(L)이 단자 체결부(20)의 하부에서 외부 접속 단자(30)로 용이하게 배치될 수 있도록 리드선(L)을 안내하기 위한 것이다. 따라서 걸림 돌기(28)는 걸림 돌기(28)에 걸리며 지지되는 코일(50)을 견고하게 지지할 수 있도록 코일(50)의 리드선(L) 직경 이상으로 돌출될 수 있다.

이러한 걸림 돌기(28)로 인해, 걸림 홈(26)에서 인출된 리드선들(L)은 필요에 따라 다양한 방향으로 배치 방향이 전환될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코일(50)의 리드선들(L)이 권선 공간(도 4a의 12c)에 권선된 코일들(50)의 외주면에 대해 접선 방향(또는 권선 방향)을 따라 인출(또는 인입)되는 것이 바람직하다. 이는 코일(50)의 리드선(L)이 권선 공간(12c)에서 외부로 인출될 때, 권선 공간(12c)에 권선되어 있는 다른 차수의 코일(50)과 접촉한 상태로 45° 이상의 각도를 이루며 인출되는 것을 방지하기 위함이다.

전술한 바와 같이, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 텐션을 가지면서 접촉하는 경우, 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 접촉하는 부분에서 교차 각도를 45˚ 미만으로 형성할 필요가 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 코일(50)의 리드선들(L)이 권선 공간(12c)에 권선된 코일들(50)의 외주면에 대해 접선 방향(또는 권선 방향)을 따라 인출(또는 인입)되도록 구성되면 자연스럽게 코일(50)의 리드선들(L)과 권선 공간에 권선된 코일들(50)은 45° 미만의 각도를 이루게 된다.

이를 위해 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코일(50)의 리드선들(L)이 상기한 접선 방향(또는 권선 방향)을 따라 용이하게 인출될 수 있도록 걸림 홈(26)이 리드선(L)의 인출 방향을 따라 길게 형성되며, 리드선들(L)은 이러한 걸림 홈(26)의 길이 방향을 따라 걸림 홈(26)을 길게 가로지르며 인출된다.

한편 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 코일(50)의 리드선들(L)이 상기한 접선 방향(또는 권선 방향)을 따라 인출되는 경우, 몇몇 리드선들(L2)은 연결되어야 하는 외부 접속 단자가(30) 배치된 방향과 반대 방향으로 인출될 수 있다.

이 경우, 리드선(L2)은 단자 체결부(20)의 하부로 완전히 인출된 후에 경로가 변경되어야 한다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 걸림 돌기(28)를 이용하여 리드선(L2)의 배치 경로를 변경한다.

따라서 본 실시예에 따른 2차측 단자 체결부(20b)처럼 걸림 홈(26b)으로부터 인출되는 리드선들(L)의 인출 방향에 각 리드들선(L)이 연결될 외부 접속 단자(30)가 배치되는 경우, 이러한 걸림 돌기(28)는 생략될 수 있다.

그러나, 1차측 단자 체결부(20a)와 같이 리드선(L2)의 인출 방향과 반대 방향에 해당 외부 접속 단자(30)가 배치된 경우, 리드선(L2)은 걸림 돌기(28)들을 지지하며 그 배치 경로가 전환될 수 있다.

걸림 돌기(28)를 지지하며 인출 방향과 반대 방향으로 그 배치 방향이 전환된 리드선들(L2)은 또 다른 걸림 돌기(28)를 지지하며 외부 접속 단자(30)가 체결되어 있는 방향으로 배치 방향이 다시 전환될 수 있다.

따라서 걸림 홈(26)에서 인출된 리드선들(L)이 용이하게 배치 방향이 전환될 수 있도록 본 실시예에 따른 걸림 돌기들(28) 중 적어도 하나는 걸림 홈(26)에 인접하게 배치될 수 있다

한편, 본 실시예에 따른 걸림 돌기(28)들 중 적어도 하나는 적어도 어느 한 측면에 단차가 형성되도록 구성될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 단차가 형성되는 걸림 돌기(이하, 이중 걸림 돌기, 29)는 기저 돌기(29a)와, 지지 돌기(29b)를 포함하여 형성될 수 있다.

기저 돌기(29a)는 끝단이 일정한 면적을 갖는 크기로 돌출되어 형성된다. 따라서 기저 돌기(29a)는 다른 걸림 돌기(28)와 마찬가지로 측벽을 통해 리드선을 지지할 뿐만 아니라 끝단을 통해서도 리드선을 지지할 수 있다. 즉 적어도 두 개의 리드선을 동시에 지지할 수 있다.

지지 돌기(29b)는 기저 돌기(29a)의 끝단 중 어느 한 부분에서 더 돌출되어 형성된다. 지지 돌기(29b)는 기저 돌기(29a)의 끝단에서 돌출된다는 점에서만 차이가 있을 뿐, 형상이나 크기 등은 다른 걸림 돌기(28)와 유사하게 형성될 수 있다.

지지 돌기(29b)에 의해, 기저 돌기(29a)의 끝단에 의해 지지되는 리드선(L)은 특정 방향으로의 움직임이 고정될 수 있다. 또한, 기저 돌기(29a)의 측벽에 의해 지지되는 리드선(L)이 이중 걸림 돌기(29)로부터 쉽게 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 이중 걸림 돌기(29)는 단자 체결부(20)의 하부면에서 리드선들(L)이 배치되는 과정에서 서로 교차하며 접촉하는 것을 방지하기 위해 구비된다.

도 3b에 도시된 바와 같이 리드선(L)의 배치 경로가 복잡해짐에 따라, 리드선들(L)은 상호 간에 서로 접촉하며 교차하도록 배치될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 상기한 이중 걸림 돌기(29)를 구비하여 이용한다.

이중 걸림 돌기(29)를 구비함에 따라, 걸림 홈(26)으로부터 인출되는 특정 리드선(L1)은 기저 돌기(29a)와 지지 돌기(29b)가 함께 형성하는 측벽에 지지되며 그 배치 방향이 전환될 수 있다.

또한, 상기한 특정 리드선(L1)과 교차하도록 배치되는 다른 리드선(L2)은 기저 돌기(29a)의 끝단에 의해 지지되며 배치될 수 있다. 이에 따라서, 상기한 특정 리드선(L1)과, 다른 리드선(L2)은 기저 돌기(29a)에 의해 일정 간격 이격되며 교차하게 되므로, 간섭을 최소화할 수 있다.

안내 돌기(27)는 단자 체결부(20)의 일면에서 다수 개가 나란하게 돌출되는 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 단자 체결부(20)의 하부면에서 하측으로 돌출되는 경우를 예로 들고 있다.

안내 돌기(27)는 단자 체결부(20)의 끝단에서 외부 접속 단자(30)의 체결 위치에 대응하여 나란하게 돌출되어 형성된다. 이때, 각각의 안내 돌기(27)들은 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 2차측 단자 체결부(20b)에 형성된 안내 돌기(27)와 같이 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

안내 돌기(27)는 도 2b에 도시된 바와 같이 걸림 홈(26)이나 걸림 돌기(28)로부터 인출되는 코일(50)의 리드선(L)이 외부 접속 단자(30)로 용이하게 배치될 수 있도록 리드선(L)을 안내하기 위한 것이다. 따라서 안내 돌기(27)는 그 사이에 배치되는 코일(50)을 견고하게 지지하며 안내할 수 있도록 코일(50)의 리드선(L) 직경 이상으로 돌출될 수 있다.

이러한 안내 돌기(27)에 의해, 걸림 홈(26)을 경유하여 단자 체결부(20)의 외부로 인출된 리드선(L)들은, 걸림 돌기(28)를 지지하며 배치 방향이 전환된 후, 안내 돌기(27)들 사이의 공간을 통해 외부 접속 단자(30)와 전기적으로 연결된다.

이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 단자 체결부(20)는 코일(50)을 보빈(10)에 자동으로 권선하는 경우를 고려하여 도출된 구성이다.

즉, 본 실시예에 따른 보빈(10)의 구성에 의해, 보빈(10)에 코일(50)을 권선하는 과정과, 이월 홈(25)과 걸림 홈(26)을 통해 코일(50)의 리드선(L)을 보빈(10)의 하부로 이월하는 과정, 그리고 안내 돌기(27)를 통해 리드선(L)의 경로를 전환하여 리드선(L)을 외부 접속 단자(30)가 형성된 방향으로 인출한 후 리드선(L)을 외부 접속 단자(30)에 체결하는 과정 등이 별도의 자동 권선 설비(도시되지 않음)를 통해 자동으로 수행될 수 있다.

이러한 단자 체결부(20)에는 다수의 외부 접속 단자(30)가 체결될 수 있다. 외부 접속 단자(30)는 단자 체결부(20)에서 외부로 돌출되도록 형성되며, 트랜스포머(100)의 형태나 구조, 또는 트랜스포머(100)가 장착되는 기판의 구조에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 외부 접속 단자(30)는 단자 체결부(20)에서 몸체부(22)의 외경 방향으로 돌출되도록 단자 체결부(20)에 체결되나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 외부 접속 단자(30)가 단자 체결부(20)의 하부면에서 하측으로 돌출되도록 체결되는 등 필요에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 외부 접속 단자(30)는 입력단자(30a)와 출력단자(30b)를 포함하여 구성된다.

입력단자(30a)는 1차측 단자 체결부(20a)에 체결되며, 1차 코일(51)의 리드선(L)과 연결되어 1차 코일(51)에 전원을 공급한다. 또한, 출력단자(30b)는 2차측 단자 체결부(20b)에 체결되며, 2차 코일(52)의 리드선(L)과 연결되어 2차 코일(52)과 1차 코일(51) 간의 권선비에 따라 설정되는 출력 전원을 외부로 공급한다.

본 실시예에 따른 외부 접속 단자(30)는 다수 개(예컨대 4개)의 입력단자(30a)와 다수 개(예컨대 7개)의 출력단자(30b)를 구비한다. 이는 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)가 하나의 권선부(12)에 다수 개의 코일(50)을 적층하며 함께 권선하도록 구성됨에 따라 도출된 구성이다. 따라서 본 발명에 따른 트랜스포머(100)는 외부 접속 단자(30)가 상기한 개수로 한정되지 않는다.

입력단자(30a)와 출력단자(30b)는 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 다른 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 외부 접속 단자(30)는 리드선(L)이 보다 용이하게 결선될 수 있다면 다양하게 변형될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 보빈(10)은 내부의 권선 공간(12c)에 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 적층되며 권선되나 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 사이에 별도의 절연 부재가 개재되지 않는다. 따라서, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 접촉하는 부분에서 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 접촉하는 부분에서 교차 각도를 45˚ 미만으로 형성할 필요가 있다.

이에 하나의 권선 공간 내에서 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 최대로 교차하더라도 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 교차 각도는 45˚ 미만을 유지해야 한다.

도 5a 및 도 5e는 본 실시예에 따른 트랜스포머의 교차 각도를 설명하기 위한 측면도로 이를 함께 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5a에 도시된 보빈(10)과 같이 몸체부(13) 직경(W)이 작게 형성되고, 몸체부(13)의 길이(T, 즉 권선 공간의 폭)가 유사한 길이로 형성되는 경우, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 최대 교차 각도(θ)는 45˚ 이상으로 형성되기 쉽다.

이에, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 상기한 바와 같이 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 간의 교차 각도(θ)가 45˚ 미만을 유지할 수 있도록 몸체부(13)의 직경(W)과 몸체부의 길이(T)를 한정한다.

보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 권선 공간(12c)은 가로 길이(W, 즉 몸체부의 직경)가 세로 길이(T_s, 즉 권선 공간의 폭) 보다 길게 형성된다. 여기서, 권선 공간(12c)의 가로 길이(W)와 세로 길이(T_s)의 비는 대략 100:40으로 이루어질 수 있으며, 다음의 조건식 1에 의해 보다 명확하게 정의될 수 있다.

(조건식 1) T_s ≤ 0.4W_b

여기서, T_s 는 권선 공간의 폭이고, W_b 는 몸체부의 직경을 의미한다.

조건식 1에 의하면, 권선 공간(12c)의 세로 길이인 권선 폭(T_s)은 몸체부(13) 직경(W)의 0.45배 미만으로 형성된다.

권선 공간(12c)이 이처럼 한정되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 최대 교차 각도(θ)는 대략 45˚미만으로 형성된다.

한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 적어도 어느 하나의 코일(예컨대 1차 코일, Np2)이 권선 공간(12c)에 하나의 층을 형성하며 권선되고, 그 위에 다른 코일(예컨대, 2차 코일, Ns1 ~Ns4)이 적층되며 권선된다.

따라서 도 5c에 도시된 바와 같이, 실제적으로 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 교차는 몸체부(13)의 외주면이 아닌, 몸체부(13)에 최초로 권선된 코일(예컨대 도 4b의 Np2, 이하 내측 코일)의 외주면 상에서 이루어진다.

이에 따라, 조건식 1은 다음의 조건식 2와 같이 변형될 수 있다.

(조건식 2) T_s ≤ 0.4R

(조건식 3) R= (W_b+2W_C)

여기서, T_s 는 권선 공간(12c)의 폭이고, R은 내측 코일(Np2)의 외주면을 기준으로 하는 직경을 의미한다. 또한 W_b 는 몸체부(13)의 직경이며, W_C는 내측 코일(Np2)의 권선 두께를 의미한다.

또한 조건식 3의 내측 코일(Np2)의 직경(R)은 몸체부(13)의 직경(W_b) 거리 양측에 내측 코일(Np2)의 권선 두께(W_C)가 각각 부가되어야 하므로, 내측 코일(Np2)의 권선 두께(W_C)의 2배가 몸체부(13)의 직경(W_b)에 더해져 계산되었다.

조건식 2에 의하면, 권선 공간(12c)의 세로 길이인 권선 폭(T_s)은 내측 코일(Np2)의 외주면에 의해 형성되는 직경(R)의 0.4배 미만으로 형성된다.

이에 따라, 몸체부(13)의 직경은 실질적으로 내측 코일(Np2)이 형성하는 직경(R)보다 작게 형성될 수 있다.

여기서, 내측 코일(Np2)이 몸체부(13)에 권선되는 양은 각각의 트랜스포머의 특성에 따라 다를 수 있다. 즉, 내측 코일(Np2)의 권선 두께(W_C)가 상대적으로 두껍게 형성되는 경우, 보빈(10)의 몸체부(13)는 상대적으로 작은 직경(W_b)으로 형성될 수 있으며, 반대로 내측 코일(Np2)의 권선 두께(W_C)가 상대적으로 얇게 형성되는 경우, 몸체부(13)의 직경(W_b)은 크게 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 내측 코일(Np2)의 권선 두께(W_C)가 몸체부(13) 직경의 약 1/10의 크기로 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 이러한 경우, 다음의 조건식 4와 같이 몸체부(10)의 직경(W_b)은 내측 코일(Np2)에 의한 직경(R)의 약 90%로 형성될 수 있다.

(조건식 4) W_b≒0.9R

따라서, 조건식 4를 조건식 2에 적용하면 다음의 조건식 5 및 6을 얻을 수 있다.

(조건식 5) T_s ≤ 0.4(W_b/0.9)

(조건식 6) T_s ≤ 0.45W_b

여기서, 0.45는 0.4/0.9의 값을 올림하여 도출된 값이다.

조건식 6을 통해, 몸체부(13)의 직경(W_b)이 내측 코일(Np2)에 의한 직경(R)의 약 90%로 형성되면, 권선 공간(12c)의 폭(T_s)은 몸체부(13) 직경(W_b)의 약 0.45배 이하로 형성되어야 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 간의 최대 교차 각도(θ)가 45˚ 미만을 유지하게 됨을 알 수 있다.

한편 본 발명에 따른 트랜스포머(100)는 상기한 조건식들로 인해 보빈(10)의 크기가 한정되는 것은 아니다. 즉 상기한 조건식들은 내측 코일(Np2)의 두께나 권선 두께(W_C) 등에 의해 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 도 5a 내지 도 5c는 본 실시예에 따른 격벽이 생략된 보빈을 예로 들고 있다. 그러나 권선되는 코일(50)의 양이 많거나, 코일(50)을 최대한 고르게 권선할 필요가 있는 경우에는, 전술한 바와 같이 격벽(14)으로 권선 공간(12c)이 구획된 보빈(10)이 이용될 수 있다.

즉, 도 4b 및 도 5d에 도시된 바와 같이 격벽(14)으로 전체 권선 공간(12c)을 다수의 권선 공간(12a, 12b)으로 구획하고, 각각의 권선 공간(12a, 12b)에 코일(50)을 고르게 분산시키며 권선할 수 있다.

이 경우, 각각의 권선 공간들(12a, 12b)에 대해 상기한 조건식 2 또는 조건식 6의 한정을 적용할 수 있다. 즉, 각각의 권선 공간들(12a, 12b)은 내측 권선에 의한 직경(R)이나 몸체부의 직경(W_b)과 각 권선 공간(12a, 12b)의 폭(T_s)의 비가 상기한 상기한 조건식 1 또는 조건식 5에 의해 한정되도록 구성할 수 있다.

이에 따라 각각의 권선 공간(12a, 12b) 내에서는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 최대 교차 각도가 45˚ 미만으로 유지될 수 있다.

또한, 도 5d에 도시된 바와 같이, 적어도 어느 하나의 코일(예컨대, 1차 코일)이 이월 홈(14a)을 가로지르며 몸체부(13)의 대각선 방향을 따라 권선되는 경우, 1차 코일(51)와 2차 코일(52)이 θ_m의 각도로 교차하는 경우가 발생될 수 있다. 이 역시 1차 코일(51)와 2차 코일(52)의 교차하는 각도이므로, 전술한 바와 같이 교차각 θ_m은 45˚ 미만을 유지하도록 구성되어야 한다.

교차각 θ_m이 45˚ 미만을 유지하기 위해서는 몸체부(13)의 직경(W_b)이 전체 권선 공간의 두께(T_a) 보다 길게 형성되어야 한다. 또한, 각각의 권선 공간들(12a, 12b)은 전술한 조건식 6을 만족해야 하므로, 다음의 조건식 7을 얻을 수 있다.

(조건식 7) T_a ≤ 0.9W_b

여기서, 전체 권선 공간의 두께(T_a)는 개별 권선 공간 두께(T_s)의 2배로 계산하였으며, 격벽(14)에 의한 두께는 무시하였다.

또한, 몸체부의 직경(W_b) 대신 내측 권선(Np2)에 의한 직경(R)을 대입할 수도 있다. 그러나 내측 권선(Np2)에 의한 직경(R)을 대입하는 경우, 상기한 조건식 7의 범위에 모두 포함되므로, 몸체부(13)의 직경(W_b)을 기준으로 조건식 7을 도출하였다.

또한, 도 5e에 도시된 바와 같이, 다수의 권선 공간(12a, 12b)이 형성된 보빈(10)에서 코일들(51, 52)이 θ_n 교차각으로 교차하며 권선되는 경우를 고려해볼 수 있다.

이 경우, 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 간의 교차각 θ_n은 전술한 도 5d의 교차각 θ_m의 약 1.5배로 형성된다.

따라서, 교차각 θ_n이 45˚ 미만을 유지하기 위해서는 전술한 도 5d에서의 교차각 θ_m이 30˚미만으로 형성되어야 한다. 이에 삼각형의 공식을 통해 전체 권선 공간(12c)의 두께(T_a)는 몸체부(13)의 직경(W_b)의 0.57배 정도로 이루어져야 함을 알 수 있다.

이를 통해 다음의 조건식 8을 얻을 수 있다.

(조건식 8) T_a ≤ 0.57W_b

여기서, 전체 권선 공간(12c)의 두께(T_a)는 격벽(14)에 의한 두께가 무시되었다. 따라서, 격벽(14)의 두께를 고려하는 경우, 전체 권선 공간(12c)의 두께(T_a)는 상기한 조건식 8보다 다소 작게 형성될 수 있다. 예를 들어 몸체부(13) 직경(W_b)의 약 0.55배 정도로 이루어질 수 있다.

한편 조건식 7과 조건식 8을 함께 고려하면, 조건식 7은 조건식 8의 범위에 포함됨을 알 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 보빈(10)에 다수의 권선 공간들(12a, 12b)이 구비되는 경우, 전체 권선 공간(12c)의 두께(T_a)는 몸체부(13)의 직경(W_b)의 0.57배 정도로 이루질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일간의 최대 교차 각도를 45˚ 미만으로 유지하기 위해, 권선 공간(12c)의 폭(W_C)과 몸체부(13) 직경(W_b)을 한정한다.

즉, 하나의 권선 공간(12c)만을 구비하는 경우, 권선 공간(12c)의 폭(T_s)은 몸체부(13) 직경(W_b)의 약 0.45배 이하로 형성될 수 있으며, 다수의 권선 공간(12a, 12b)을 구비하는 경우, 전체 권선 공간의 폭(T_s)은 몸체부(13) 직경(W_b)의 약 0.57배 이하로 형성될 수 있다. 다시 말해, 몸체부(13)의 길이는 권선 공간(12c)의 개수에 따라 몸체부(13) 직경(W_b)의 약 0.45배 또는 0.57배 이하로 형성될 수 있다.

이에 따라 본 실시예에 따른 트랜스포머(10)는 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 사이에 별도의 절연 부재를 생략하고, 자동 권선 설비 등을 통해 보빈(10)에 코일(50)을 권선하더라도, 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 간의 절연 신뢰성을 용이하게 확보할 수 있다.

한편 전술한 조건식들의 경우, 대부분 권선 공간(12a, 12b, 12c)의 크기를 한정하는 경우를 예로 들로 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 권선 공간(12a, 12b, 12c) 내에 권선되는 코일(50)의 권선 형태를 기반으로 조건식들을 적용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

구체적으로, 전술한 권선 공간의 폭(T_s)은 권선 공간(12c)이 아닌, 권선 공간에 권선된 코일들의 권선 폭(T_s)으로 적용될 수 있다. 따라서, 권선 공간(12c)의 크기와 상관 없이, 코일(50)의 권선 폭(T_s)이 전술한 직경(R 또는 W_b)의 0.4배, 0.45배 이하로 형성되도록 코일(50)을 권선하거나, 분할된 코일(50)의 전체 권선 폭(T_a)이 몸체부 직경(W_b)의 0.57배 이하로 형성되도록 권선한다면 동일한 구조 및 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예에 따른 보빈(10)은 사출 성형에 의해 용이하게 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에 따른 보빈(10)은 절연 수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 고내열성과 고내전압성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보빈(10)을 형성하는 재질로는 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정폴리에스테르(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 페놀계 수지 등이 이용될 수 있다.

코어(40, core)는 일부가 보빈(10)의 내부에 형성되는 관통공(11)에 삽입되어 코일(50)과 전자기 결합하는 자로를 형성한다.

본 실시예에 따른 코어(40)는 한 쌍으로 구성되며, 보빈(10)의 관통공(11)에 일부가 삽입되어 서로 마주 접하도록 결합될 수 있다. 이러한 코어(40)는 그 형상에 따라 'EE' 코어, 'EI' 코어, 'UU' 코어, 'UI' 코어 등이 이용될 수 있다.

이러한 코어(40)는 다른 재질에 비해 고투자율, 저손실, 높은 포화자속밀도, 안정성 및 낮은 생산 비용을 갖는 Mn-Zn계 페라이트(ferrite)로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 코어(40)의 형태나 재질에 대해서 한정하는 것은 아니다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 보빈(10)에 권선된 코일(50)과 코어(40) 간의 절연을 확보하기 위해, 보빈(10)과 코어(40) 사이에 절연 테이프가 개재될 수 있다.

이러한 절연 테이프는 코어(40)와 보빈(10)이 대면하는 코어(40)의 모든 내부면에 대응하여 개재될 수 있으며, 코일(50)과 코어(40)가 대면하는 부분에 대해서만 부분적으로 개재될 수 있다.

코일(50)은 보빈(10)의 권선부(12)에 권선되며, 1차 코일과 2차 코일을 포함할 수 있다.

도 6a는 도 3b의 B-B'에 따른 단면도이고, 도 6b는 도 3b의 B''-B'에 따른 단면도이며, 도 6c는 도 3b의 B'-B'''에 따른 단면도이다.

도 6a 내지 도 6c를 함께 참조하면, 1차 코일(51)은 상호간에 전기적으로 절연되는 다수 개의 코일(Np1, Np2, Np3)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 1차 코일(51)은 하나의 권선부(12) 내에 3개의 서로 독립적인 코일들(Np1, Np2, Np3)이 각각 권선되어 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 1차 코일(51)은 총 6가닥의 리드선(L)이 인출되어 외부 접속 단자(30)에 결선된다. 한편, 설명의 편의를 위해 도 1에서는 대표적으로 몇 가닥의 리드선(L)만을 도시하였다.

도 6a를 참조하면, 본 실시예에 따른 1차 코일(51)은 모두 유사한 두께의 코일(Np1, Np2, Np3)이 이용되는 경우를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 1차 코일(51)을 구성하는 각 코일들(Np1, Np2, Np3)의 두께가 서로 다르도록 구성하는 것도 가능하다. 또한 각 코일들(Np1, Np2, Np3)의 권선 수는 필요에 따라 동일하거나 다르게 구성될 수 있다.

더하여 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 다수의 1차 코일들(51) 중 적어도 어느 하나의 1차 코일(51, 예컨대 Np2, Np3)에 전압을 인가하는 경우, 다른 1차 코일(51, 예컨대 Np1)에도 전자기 유도에 의해 전압이 인출될 수 있다. 따라서, 이를 후술되는 디스플레이 장치에 이용하는 것도 가능하다.

이처럼 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 다수의 코일(Np1, Np2, Np3)로 1차 코일(51)을 구성함에 따라, 다양한 전압을 인가할 수 있으며, 이에 대응하여 2차 코일(52)을 통해 다양한 전압을 인출할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 1차 코일(51)은 본 실시예의 경우와 같이 독립된 3개의 코일(Np1, Np2, Np3)로 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 개수의 코일을 이용할 수 있다.

2차 코일(52)은 1차 코일(51)과 마찬가지로 권선부(12)에 권선된다. 특히 본 실시예에 따른 2차 코일(52)은 1차 코일들(51) 사이에서 샌드위치 형태로 적층되며 권선된다.

이러한 2차 코일(52)은 1차 코일(51)과 마찬가지로 상호간에 전기적으로 절연되는 다수개의 코일이 권선되어 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서는 2차 코일(52)이 상호간에 전기적으로 절연되는 4개의 서로 독립적인 코일(Ns1, Ns2, Ns3, Ns4)을 포함하는 경우를 예로 들고 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 2차 코일(52)은 총 8가닥의 리드선(L)이 인출되어 외부 접속 단자(30)에 결선될 수 있다.

또한, 2차 코일(52)의 각 코일들(Ns1, Ns2, Ns3, Ns4)은 모두 동일한 두께의 코일이 이용되거나, 서로 다른 두께의 코일들이 선택적으로 이용될 수 있으며, 각 코일들(Ns1, Ns2, Ns3, Ns4)의 권선 수도 필요에 따라 동일하거나 다르게 구성될 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 각각의 개별 코일들(Np1 ~ Ns4)은 격벽(14)으로 분할된 공간(12a, 12b) 내에 대략 균일하게 분산 배치되도록 권선된다.

보다 상세히 설명하면, 각각의 코일들(Np1 ~ Ns4)은 상부 권선 공간(12a)과 하부 권선 공간(12b)에 각각 동일한 수로 권선되며, 도 6a에 도시된 바와 같이 수직적으로 동일한 층을 형성하도록 배치된다. 이에 따라, 상부 권선 공간(12a)과 하부 권선 공간(12b)에 권선된 각각의 코일들(Np1 ~ Ns4)은 서로 동일한 형상을 이루도록 권선된다.

여기서, 각각의 코일들(Np1 ~ Ns4)의 권선 수가 홀수로 설정되는 경우, 해당 코일(Np1 ~ Ns4)은 전체 권선 수의 10%이내 비율로 권선 수에 차이를 두어 권선될 수 있다

이러한 구성은 코일(50)의 권선 상태에 따라 트랜스포머(100)에서 누설 인덕턴스가 발생되는 것을 최소화하기 위한 것이다.

일반적으로 보빈의 권선부에 코일이 권선될 때, 코일이 전체적으로 고르게 권선되지 않고, 어느 한 쪽으로 쏠리며 권선되거나, 불균일하게 배치되며 권선되는 경우, 이로 인해 트랜스포머에 누설 인덕턴스가 증가하는 문제가 있다. 그리고 이러한 문제는 권선부의 공간이 크게 형성될수록 심화될 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 상기한 이유로 인해 발생되는 누설 인덕턴스를 최소화하기 위해, 격벽(14)을 이용하여 권선부(12)를 여러 공간(12a, 12b)으로 분할한다. 그리고 코일(50)은 분할된 각각의 공간들(12a, 12b)에 최대한 고르게 권선된다.

이에 대해 예를 들면, Ns1의 총 권선 수가 18회인 경우, 상기 Ns1은 상부 권선 공간(12a)에 9회, 하부 권선 공간(12b)에 9회로 각각 균일하게 분산 배치되도록 권선된다.

또한, 권선 수가 홀수(예컨대, 50회)로 설정되는 경우에는 전술한 바와 같이 10%이내 비율로 차이를 두어 상부 권선 공간(12a)에 23회, 하부 권선 공간(12b)에 27회로 배치할 수 있다.

한편 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우 Ns1를 촘촘하게 권선하지 않고, 첫번째 층에는 8회, 두번째 층에는 10회를 권선하였다. 이에, Ns1의 리드선(도시되지 않음)은 2개가 모두 권선부(12)의 하부로 향하게 되므로, 단자 체결부(20)로 용이하게 인출되어 외부 접속 단자(30)에 결선될 수 있다.

본 실시예의 경우 설명의 편의를 위해 Ns1에 대해서만 상기한 권선 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 코일들에도 용이하게 적용될 수 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 권선 공간(12a, 12b)의 폭에 비해 권선 수나 코일의 두께가 작아 코일(예컨대, Ns1)이 권선부(12) 내에서 빽빽하게 권선되지 못하더라도, 권선부(12)가 다수의 공간들(12a, 12b)로 분할되어 있으므로, 코일(예컨대, Ns1)은 어느 한 측으로 쏠리지 않고 각각의 분할된 공간(12a, 12b) 내에서 동일한 위치에 분산 배치되도록 권선될 수 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 상기한 보빈(10)의 구조와 권선 방식에 따라, 각각의 독립적인 코일들(Np1 ~ Ns4)이 상부 권선 공간(12a)과 하부 권선 공간(12b)에 균일하게 분산되어 배치된다. 이에 따라 권선부(12) 전체적으로 볼 때, 코일들(Np1 ~ Ns4)이 어느 한 측으로 쏠리며 권선되거나 불균일하게 이격되어 권선되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 불규칙적으로 코일(Np1 ~ Ns4)이 권선됨에 따라 발생하는 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.

한편 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)은 권선부(12)에 연속적으로 적층되며 권선되는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 접촉면(C1, C2) 즉, 리드선(L)이 인출되는 위치에 대응하여 형성된다.

여기서, 연속적으로 권선되는 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 외주면 및 내주면은 코일들(50)이 권선부(12)에 권선됨에 따라 형성되는 링 형상의 외주면 및 내주면을 의미한다.

또한, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 접촉면(C1, C2)은 1차 코일(51)의 외주면이나 내주면이 2차 코일(52)의 내주면이나 외주면과 접하는 면을 의미한다.

본 실시예의 경우, 1차 코일(51)은 Np2과 Np3, Np1이 서로 분리되어 권선되므로, 총 2개의 외주면과 내주면을 구비하게 된다(Np2에 의한 외주면과 내주면, Np1, Np3에 의한 외주면과 내주면).

반면에 2차 코일(52)은 4개의 개별 코일들(Ns1 ~ Ns4)이 연속적으로 적층되며 권선되므로, 총 1개의 외주면(즉 Ns4에 의한 외주면)과 내주면(즉 Ns1에 의한 내주면)만을 구비하게 된다. 이때, 2차 코일(52)의 외주면(C2)과 내주면(C1)은 모두 접촉면(C1, C2)으로 형성된다.

또한 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)은 각각의 코일들(50)에 대응하여 제1 걸림 홈(26a), 제2 걸림 홈(26b), 및 제3 걸림 홈(26c)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 걸림 홈(26a)과 제3 걸림 홈(26c)은 제1 인출 홈(25a)에서 확장되어 형성되고, 제2 걸림 홈(26b)은 제2 인출 홈(25b)에서 확장되어 형성된다.

또한 제1 걸림 홈(26a)은 Np2에 대응하는 위치(즉 하부)에 형성되고, 제2 걸림 홈(26b)은 2차 코일(52)에 전체에 대응하는 위치에 형성되며, 제3 걸림 홈(26c)은 Np3, Np1에 대응하는 위치에 형성된다.

도 7은 도 3b의 C-C'에 따른 단면도로, 이를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)은, 홈의 길이(S)가 단자 체결부의 두께(D)보다 크게 형성된다. 이에, 걸림 홈(26)의 길이(S)와 단자 체결부의 두께(D)에 의해 형성되는 각도 θ는 45° 미만으로 형성될 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 걸림 홈(26)의 구성은 권선부(12)에서 인출되는 리드선(L)들에 대해, 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 간의 절연 신뢰성을 확보하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 텐션(tension)을 가지면서 서로 접촉하는 경우, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)이 접촉하며 교차하는 부분의 각도(예각)는 45° 미만으로 설정되어야 절연 신뢰성을 확보할 수 있다. 즉, 1차 코일(51)과 2차 코일(52)의 리드선(L)이 형성하는 각도가 45° 이상으로 형성되면 절연 신뢰성을 확보하기 어렵다.

이를 위해 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 리드선(L)이 단자 체결부(20)의 외부면으로 인출된 후 외부 접속 단자(30)에 체결된다.

이때, 특정 코일의 리드선들(예컨대, 1차 코일인 Np3의 리드선)이 상기한 접촉면(도 6b의 C2)에서 직하방으로 바로 인출되는 경우, 연속적으로 권선되어 있는 다른 차수의 코일(예컨대, 2차 코일인 Ns4)과 접촉한 상태로 90°의 각도를 이루며 인출된다. 이러한 경우 상기한 절연 신뢰성을 확보하지 못하게 된다.

따라서, 이를 해소하기 위해 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 코일(예컨대 Np2)의 리드선(L)이 걸림 홈(26)의 길이 방향을 따라 걸림 홈(26)을 가로지르는 형태로 인출된다. 즉, 권선부(12)에서 직하방으로 인출되지 않고, 권선 방향을 따라 일정 경사를 갖도록 비스듬하게 인출된다. 이때 전술한 바와 같이 걸림 홈(26)의 길이(S)는 단자 체결부(30)의 두께(D)보다 길게 형성되므로, 리드선(L)은 권선부(12)에 권선된 다른 차수의 코일(예컨대 Ns4)과 45° 미만의 각도를 이루며 인출될 수 있다. 이에 상기한 절연 신뢰성을 확보할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 걸림 홈(26)을 통해 인출되는 적어도 2개의 리드선은 상기한 하나의 걸림 홈(26) 내에서 X 형태로 서로 교차되도록 배치될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 코일들(Np1 ~ Ns4)은 통상의 절연 코일(예컨대, 폴리우레탄 와이어, polyurethane wire) 등이 이용될 수 있으며, 여러 가닥의 와이어를 꼬아 형성한 연선(撚線) 형태의 코일(예컨대 리쯔 와이어, Litz wire 등)이 이용될 수 있다. 또한 절연성이 높은 다중 절연 코일(예컨대 TIW, Triple Insulated Wire)을 이용하는 등 필요에 따라 선택적으로 이용할 수 있다.

특히 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 각 개별 코일들 전체(또는 일부)가 TIW 등의 다중 절연 전선으로 구성되며, 이에 따라 개별 코일들 간의 절연성을 확보할 수 있다. 따라서, 종래의 트랜스포머에서 코일들 사이를 절연하기 위해 이용되던 절연 테이프를 생략할 수 있다.

다중 절연 전선은 도전체의 외부에 여러 층(예컨대 3층)으로 절연체를 형성하여 코일의 절연성을 높인 코일로, 3중 절연 코일(51b)을 이용하는 경우 도전체와 외부와의 절연성을 용이하게 확보할 수 있어 코일들 간의 절연 거리를 최소화할 수 있다. 그러나, 이러한 다중 절연 전선은 일반 절연 코일(예컨대 폴리우레탄 와이어)에 비해 제조 비용이 높아진다는 단점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 트랜스포머는 제조 비용을 최소화하고 제조 공정을 단축하기 위해, 1차 코일(51)과 2차 코일(52) 중 어느 하나에 대해서만 다중 절연 코일을 사용할 수 있다.

다시 도 6a를 참조하면, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 1차 코일(51)로 다중 절연 코일을 이용하는 경우를 예로 들고 있다. 이 경우, 1차 코일(51)인 다중 절연 코일은 권선부(12)에 적층되며 권선되는 코일들(50)의 가장 내측과 가장 외측에 각각 배치된다.

이처럼 권선된 코일들(50)의 가장 내측과 가장 외측에 다중 절연 코일을 배치하게 되면, 1차 코일(51)인 다중 절연 코일이 일반 절연 코일인 2차 코일(52)과 외부 사이에서 절연층의 역할을 하게 된다. 따라서, 외부와 2차 코일(52)간의 절연성을 용이하게 확보할 수 있다.

한편 본 실시예에서는, 1차 코일(51)인 다중 절연 코일이 코일들(50)의 가장 내측과 가장 외측에 모두 배치되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 필요에 따라 내측이나 외측 중 어느 한 측에만 선택적으로 다중 절연 코일을 배치하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 패널(4), 트랜스포머(100)가 실장된 파워 모듈(5), 및 커버(2, 8)를 포함할 수 있다.

커버(2, 8)는 프론트 커버(front cover, 2)와 백 커버(back cover, 8)를 포함하며, 상호 결합되어 내부에 공간을 형성할 수 있다.

디스플레이 패널(4)은 커버(2, 8)에 의해 형성되는 내부 공간 내에 배치되며, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 발광 다이오드(OLED) 등이 다양한 평판 디스플레이 패널이 이용될 수 있다.

파워 모듈(SMPS, 5)은 디스플레이 패널(4)에 전원을 제공한다. 파워 모듈(5)은 기판(6)에 다수의 전자 부품이 실장되어 형성될 수 있으며, 특히 전술한 실시예에 따른 트랜스포머(100)가 실장될 수 있다.

파워 모듈(5)은 샤시(7)에 고정될 수 있으며, 디스플레이 패널(4)과 함께 커버(2, 8)에 의해 형성되는 내부 공간 내에 배치되어 고정될 수 있다.

이때, 파워 모듈(5)에 실장되는 트랜스포머(100)는 코일(도 1의 50)이 기판(6)과 평행을 이루는 방향으로 권선된다. 또한, 기판(6)의 평면 상에서 바라볼 때(도 8의 Z 방향), 코일(50)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 권선된다. 이에, 코어(40)의 일부(즉 상부면)는 백 커버(8)와 평행을 이루며 자로를 형성한다.

이에 따라 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코일(50)에 의해 발생되는 자기장 중 백 커버(8)와 트랜스포머(100) 사이에 형성되는 자속(磁束)은 대부분 코어(40)에 내에 자로가 형성되므로, 백 커버(8)와 트랜스포머(100) 사이에 누설 자속이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 그 외부에 별도의 차폐 장치(예컨대, 차폐 쉴드 등)를 채용하지 않더라도 트랜스포머(100)의 누설 자속과 금속 재질의 백 커버(8) 간의 간섭에 의해 백 커버(8)가 진동하는 것을 방지할 수 있다.

이에, 평판 디스플레이 장치(1)와 같은 박형의 전자 기기에 트랜스포머(100)가 장착되어 백 커버(8)와 트랜스포머(100) 사이의 간격이 매우 좁게 형성되더라도, 백 커버(8)의 진동에 의해 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 트랜스포머는 보빈의 권선 공간이 다수개로 균일하게 분할되고, 이러한 분할된 공간에 각각의 개별 코일들이 균일하게 분산되어 권선된다. 또한 각 개별 코일들은 적층되는 형태로 권선된다. 이에 권선부 내에서 개별 코일들이 어느 한 측으로 쏠리며 권선되거나 불균일하게 이격되어 권선되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 불규칙적으로 코일들이 권선됨에 따라 발생하는 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일 중 적어도 어느 하나에 대해 다중 절연 전선을 사용할 수 있다. 이 경우, 다중 절연 전선의 높은 절연성에 의해 별도의 절연 부재(예컨대 절연 테이프) 없이 1차 코일과 2차 코일 간의 절연을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 트랜스포머는 자동화된 제조 방법에 적합하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 트랜스포머는 수작업으로 코일들 사이에 감기며 개재되던 종래의 절연 테이프를 생략할 수 있다.

절연 테이프를 이용하는 종래의 경우, 보빈에 코일을 권선한 후, 절연 테이프를 수작업으로 부착하고, 이후 다시 코일을 권선하는 방법을 반복적으로 수행하였으며, 이로 인하여 제조 시간과 비용이 많이 소요되고 있다.

그러나 본 발명에 따른 트랜스포머는 절연 테이프 부착 과정이 생략되므로, 자동 권선 설비를 통해 보빈 상에 개별 코일들을 연속적으로 적층 권선할 수 있다. 따라서 제조 시 소요되는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 트랜스포머는 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들면, 전술한 실시예에서는 보빈의 플랜지부와 격벽이 원형으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 다각형이나 타원형 등 필요에 따라 다양한 형상으로 구성할 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 보빈의 몸체부가 원형의 단면을 갖도록 형성되는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 타원형이나 다각형의 단면으로 형성되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

또한, 전술한 실시예들에서는 단자 체결부가 하부 플랜지부에 형성되는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 상부 플랜지부에 형성되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

또한, 전술한 실시예들에서는 단자 체결부에 인출 홈과 걸림 홈이 함께 형성되는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 걸림 홈 만이 형성되도록 구성하거나, 인출 홈과 걸림 홈이 서로 독립적으로 형성되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

더하여 전술한 실시예들에서는 절연형 스위칭 트랜스포머를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 다수의 코일이 권선되어 형성되는 트랜스포머, 코일 부품, 및 전자 기기라면 폭넓게 적용될 수 있다.

100.....트랜스포머
10.....보빈 11.....관통 홀
12.....권선부 13.....몸체부
14.....격벽
14a.....제1 이월 홈 14b.....제2 이월 홈
15.....플랜지부
15a.....상부 플랜지부 15b.....하부 플랜지부
20.....단자 체결부
25.....인출 홈
25a.....제1 인출 홈 25b.....제2 인출 홈
26.....걸림 홈 26a.....제1 걸림 홈
26b.....제2 걸림 홈 26c.....제3 걸림 홈
27.....안내 돌기
28.....걸림 돌기 29.....이중 걸림 돌기
29a.....기저 돌기 29b.....지지 돌기
30.....외부 접속 단자
30a.....입력단자 30b.....출력단자
40.....코어 50.....코일
51, Np1, Np2, Np3.....1차 코일
52, Ns1, Ns2, Ns3, Ns4.....2차 코일

Claims

관형의 몸체부 외주면에 다수의 코일들이 적층되며 권선되는 적어도 하나의 권선 공간을 구비하는 권선부; 및
상기 권선부의 일단에서 외경 방향으로 확장되어 형성되며, 끝단에 다수의 외부 접속 단자가 체결되는 단자 체결부;
를 포함하며,
상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부 직경의 0.45배 이하로 형성되는 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 권선부는,
상기 몸체부 외주면에 형성되는 적어도 하나의 격벽에 의해 상기 권선 공간이 다수 개로 분할되며, 분할된 각각의 권선 공간들은 폭이 각각 상기 몸체부 직경의 0.45배 이하로 형성되는 트랜스포머.
제 2 항에 있어서, 상기 권선부는,
상기 권선 공간들의 전체 폭이 상기 몸체부 직경의 0.57배 이하로 형성되는 트랜스포머.
제 2 항에 있어서, 상기 몸체부의 길이는,
상기 몸체부 직경의 0.57배 이하로 형성되는 트랜스포머.
제 2 항에 있어서, 상기 격벽은,
적어도 하나의 이월 홈을 구비하며, 상기 코일들은 상기 이월 홈을 통해 상기 격벽을 이월하며 분할된 각각의 상기 권선 공간에 고르게 권선되는 트랜스포머.
제 5 항에 있어서, 상기 이월 홈은,
적어도 두 개가 이격되어 형성되며, 상기 코일들은 차수에 따라 각각 다른 상기 이월 홈을 통해 이월되는 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 단자 체결부는,
적어도 하나의 인출 홈을 구비하며, 상기 코일들은 상기 인출 홈을 통해 상기 단자 체결부의 하부로 인출되는 트랜스포머.
제 7 항에 있어서, 상기 인출 홈은,
적어도 두 개가 이격되어 형성되며, 상기 코일들은 차수에 따라 각각 다른 상기 인출 홈을 통해 인출되는 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 단자 체결부는,
상기 권선 공간에 권선된 코일들이 인출되는 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 걸림 홈을 포함하고, 상기 코일들의 리드선은 상기 걸림 홈의 길이 방향을 따라 상기 걸림 홈을 가로지르며 외부로 인출되는 트랜스포머.
제 9 항에 있어서, 상기 걸림 홈은,
상기 권선 공간에 권선된 코일들이 형성하는 외부면에 대해 접선 방향을 따라 형성되는 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 코일들은,
상기 단자 체결부로 인출되는 리드선들이 상기 권선 공간에 권선된 코일들이 형성하는 외부면에 대해 접선 방향을 따라 인출되는 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 코일은,
적층되며 권선되는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고,
상기 1차 코일과 상기 2차 코일은 상기 권선 공간 내에서 접촉하는 경우, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일의 교차 각도는 45° 미만으로 형성되는 트랜스포머.
제 12 항에 있어서,
상기 1차 코일 또는 상기 2차 코일 중 적어도 하나는 다중 절연 코일인 트랜스포머.
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간; 및
상기 권선 공간에 적층되며 권선되는 다수의 코일;
을 포함하며,
상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족하는 트랜스포머.
(조건식) T_s ≤ 0.45 W_b
여기서, T_s: 권선 공간의 폭, W_b: 몸체부의 직경
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 다수의 권선 공간; 및
상기 권선 공간에 적층되며 권선되는 다수의 코일;
을 포함하며,
상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족하는 트랜스포머.
(조건식) T_a ≤ 0.57W_b
여기서, T_a: 권선 공간 전체의 폭, W_b: 몸체부의 직경
제15항에 있어서,
각각의 상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족하는 트랜스포머.
(조건식) T_s ≤ 0.45W_b
여기서, T_s: 각 권선 공간의 폭, W_b: 몸체부의 직경
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간; 및
상기 권선 공간에 적층되며 권선되는 다수의 코일;
을 포함하며,
상기 권선 공간의 크기에 관하여 다음의 조건식을 만족하는 트랜스포머.
(조건식) T_s ≤ 0.4R
여기서, T_s: 권선 공간의 폭, R: 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경
관형의 몸체부; 및
적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;
을 포함하며,
상기 코일은 권선 폭이 상기 몸체부 직경의 0.45배 미만으로 형성되는 트랜스포머.
관형의 몸체부; 및
적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 각각 다수의 공간에 분할되어 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;
을 포함하며,
상기 코일은 전체 권선 폭이 상기 몸체부 직경의 0.57배 미만으로 형성되는 트랜스포머.
관형의 몸체부; 및
적어도 하나의 1차 코일과 적어도 하나의 2차 코일이 적층되며 상기 몸체부에 권선되는 코일;
을 포함하며,
상기 코일은 권선 폭이 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 상기 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경의 0.4배 미만으로 형성되는 트랜스포머.
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머가 실장되는 기판;
을 포함하며,
적어도 하나의 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부 직경의 0.45배 미만으로 형성되는 파워 모듈.
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머가 실장되는 기판;
을 포함하며,
상기 권선 공간들의 전체 폭은 상기 몸체부 직경의 0.57배 미만으로 형성되는 파워 모듈.
관형의 몸체부와 상기 몸체부의 양단에 형성되는 플랜지부에 의해 형성되는 적어도 하나의 권선 공간에 코일이 적층되며 권선되는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머가 실장되는 기판;
을 포함하며,
적어도 하나의 상기 권선 공간의 폭은 상기 몸체부의 가장 내측에 권선되는 상기 코일의 외주면에 의해 형성되는 직경의 0.4배 미만으로 형성되는 파워 모듈.