KR101184490B1

KR101184490B1 - 방열기능이 구비된 트랜스포머

Info

Publication number: KR101184490B1
Application number: KR1020100108827A
Authority: KR
Inventors: 김종만; 한규범; 최석문
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: US8493167B2; CN102468037A; US20120105186A1; KR20120047121A; JP2012099778A; JP5367685B2

Abstract

본 발명은 방열기능이 구비된 트랜스포머에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어; 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부; 및 상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관을 포함하는 방열기능이 구비된 트랜스포머를 제공하여 코일에서 발생된 열을 잘 방출할 수 있도록 한다.

Description

방열기능이 구비된 트랜스포머{Transformer having the heat radiation function}

본 발명은 방열기능이 구비된 트랜스포머에 관한 것이다.

일반적으로 트랜스포머는 하나의 회로에서 교류 전력을 공급받아 전자 유도 작용에 의해 다른 회로에 전력을 공급하는 장치로서, 변압기(變壓機) 또는 변성기(變成機)라고도 불려진다.

트랜스포머에서 전압은 1차 코일 및 2차 코일에 감겨지는 권선(Winding)비에 비례하고, 전류는 권선비에 반비례한다(V1 : V2 = N1 : N2 = 1/I1 : 1/I2).

이상적인 트랜스포머의 경우에는 입력 전력과 출력 전력이 동일한 100 %의 에너지 변환 효율이 가능하지만, 실제적으로는 트랜스포머에서 다양한 손실이 발생하여 변환 효율의 저하가 발생한다.

이러한 손실은 코어의 두께와 재질에 따라 발생되는데 보통 히스테리시스손과 와류손이 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 히스테리시스손은 코어의 자화 특성에 의한 자계를 방향이 서로 다른 자계로 변환시킬 때 발생하는 손실로 코어의 재질에 따라 변화하며, 사용 주파수에 비례하고 코어에 통과하는 자력선 밀도의 1.6승에 비례한다.

또한, 와류손은 트랜스포머의 코어에 교번 자속이 흐르게 되면 코어 자체에 유도 전압이 유기되고, 이에 따라 교번 자속과 직각 방향으로 자속의 주변에 맴도는 와전류가 흐르게 되어(플레밍의 오른손 법칙), 이러한 와전류 크기의 제곱 및 코어의 전기 저항에 비례하는 주울(Joule)열의 손실이 발생된다.

이러한 트랜스포머에 있어서 발생되는 손실로 인하여 열이 발생되며 그에 따라 발생된 열로 인하여 트랜스포머가 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 코일에 인접하게 방열관을 설치하여 발생되는 열을 방출할 수 있도록 한 방열 기능이 구비된 트랜스포머에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어; 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부; 및 상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 변압 코일부에 삽입되어 있으며 상기 방열관으로 열을 유도하는 열 유도관을 더 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 방열관에 코팅되어 있으며 상기 변압 코일부에서 발생된 열을 상기 방열관으로 전달하는 열 인터페이스 물질층을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 방열관은 상기 한쌍의 코어의 중심주를 관통하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 방열관은 상기 코어의 중심주와 상기 코일부 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 변압 코일부는 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제1 코일부; 및 상기 제1 코일부에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제2 코일부를 포함한다.

또한, 본 발명은 통형으로 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 사이에 위치하여 상기 제1 코일부와 제2 코일부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 제2 방열관을 더 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 제2 방열관에 코팅되어 있으며 상기 변압 코일부에서 발생된 열을 상기 제2 방열관으로 전달하는 제2 열 인터페이스 물질층을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 제1 코일부는 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제1 코일; 및 상기 제1 코일을 감싸고 있으며 절연 물질로 이루어진 제1 절연 필름을 포함하며, 상기 제2 코일부는 상기 제1 코일부에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제2 코일; 및 상기 제2 코일을 감싸고 있으며 절연 물질로 이루어진 제2 절연 필름을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 한쌍의 코어의 중심주와 상기 제1 코일 사이에 위치하며 통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 있는 내측 보빈; 및 상기 제1 절연필름과 제2 코어 사이에 위치하며 통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 있는 외측 보빈을 포함한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 코일에서 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 이처럼 코일에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함에 따라 코어의 온도를 일정한 온도로 낮출 수 있다.

그리고, 이에 따라 원하는 특성을 얻을 수 있어 트랜스포머의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 단면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 방열관(10), 변압 코일부(11) 및 한 쌍의 코어(18,18')로 이루어져 있다.

그리고, 상기 변압 코일부(11)는 내측 보빈(12), 1차 코일(13) 및 1차 절연 필름(14)으로 이루어진 1차 코일부(11-1)와, 외측 보빈(15), 2차 코일(16) 및 2차 절연필름(17)으로 이루어진 2차 코일부(11-2)로 이루어져 있다.

여기에서, 방열관(10)은 내부가 비어 있는 원통형으로 형성되어 있으며, 한쌍의 코어(18,18')의 중심주(18-1, 18-1')를 관통하도록 형성되어 있어 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.

상기 방열관(10)은 원통형으로 형성하였으나, 다른 실시예로 사각형, 오각형등 여러 가지 형태가 가능하며, 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에서 발생되는 열을 잘 방출할 수 있도록 금속 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 방열관(10)에는 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에서 발생된 열이 잘 전달될 수 있도록 도 3에 도시되어 있듯이 열 인터페이스 물질층(TIM; Thermal Interface Material)(10-1)이 코팅되어 있다.

상기 열 인터페이스 물질층(10-1)은 바람직하게, 실리콘이나 에폭시 등일 수 있다.

다음으로, 내측 보빈(12)은 원통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 전기적 절연을 제공한다.

그리고, 1차 코일(13)은 상기 내측 보빈(12)의 외주면에 권취되어 있으며, 2차 코일(16)과 상호 작용하여 입력되는 전압을 변화시킨다.

그리고, 1차 절연 필름(14)은 상기 내측 보빈(12)에 권취된 1차 코일(13)의 외부에 감겨져 있으며 1차 코일(13)과 2차 코일(16)의 전기적 절연을 제공한다.

다음으로, 외측 보빈(15)은 원통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 있어 전기적 절연을 제공한다.

그리고, 2차 코일(16)은 상기 외측 보빈(15)의 외주면에 권취되어 있으며, 1차 코일(13)과 상호 작용하여 입력되는 전압을 변화시킨다.

상기 2차 절연 필름(17)은 상기 외측 보빈(15)에 권취된 2차 코일(16)의 외부에 감겨져 있으며 1차 코일(13)과 2차 코일(16)의 전기적 절연을 제공한다.

한편, 한쌍의 코어(18,18')는 E 형으로 이루어져 있으며, 내측 보빈(12)에 상하로 삽입되어 구성되며, 이에 따라 내측 보빈(12)의 안쪽에 그리고 중심에 형성된 중심주(18-1, 18-1')와 외측 보빈(15)의 바깥쪽 그리고 외부에 형성된 외주부(18-2, 18-2')를 형성한다.

이와 같은 구성에서 1차 코일(13)과 2차 코일(16)의 절연은 1차 절연필름(14)이 1차로 절연시키게 되고, 2차 코일(16)이 감겨지는 외측 보빈(15)이 2차로 절연시키게 되며, 2차 코일(16)의 외부는 2차 절연 필름(17)으로 이중 절연시키게 된다.

그리고, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에서 발생되는 열은 열 인터페이스 물질층(10-1)을 통하여 방열관(10)으로 전달되고, 방열관(10)으로 전달된 열은 외부로 방출되어 트랜스포머의 온도를 낮출 수가 있다.

이처럼 1차 및 2차 코일(13, 16)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함에 따라 코어의 온도를 일정한 온도로 낮출 수 있으며, 이에 따라 원하는 특성을 얻을 수 있어 트랜스포머의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에서 발생된 열을 방열관(10)으로 용이하게 전달하기 위하여 상기 방열관에서 분기되어 1차 코일(13)과 2차 코일(16)에 삽입되어 있는 다수의 열 유도관(10-2)을 구비하고 있다는 것이다.

상기 열 유도관(10-2)은 방열관(10)과 동일하게 금속 재질로 형성되어 1차 코일(12)과 2차 코일(16)에서 발생된 열을 방열관(10)으로 유도하여 용이하게 방출될 수 있도록 한다.

그외 구성요소는 본 발명의 제1 실시예와 동일하기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 방열관(10)이 한쌍의 코어(18, 18')의 중심주와 변압 코일부(11) 사이에 위치하고 있는 점에서 제1 실시예와 상이하며, 그외의 점에 있어서는 동일하다. 또한, 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 도 4에 도시된 바와 같이 변압 코일부(11)에서 발생된 열을 유도하는 열 유도관을 더 포함할 수 있다. 그외의 점에 있어서는 제1 실시예와 유사하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 방열관(10)이 내측 보빈의 역할을 겸하고 있는 점에서 차이가 있으며, 그외의 점에 있어서는 제3 실시예와 동일하다. 제3 실시예와 유사하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

이처럼 방열관(10)이 내측 보빈의 역할을 겸하도록 하면 슬림하게 트랜스포머를 구현할 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.

도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 제1 코일부과 제2 코일부 사이에 제2 방열관(10')을 더 포함하고 있으며, 상기 제2 방열관(10')에 코팅되어 있으며 상기 제2 코일부에서 발생된 열을 상기 제2 방열관으로 전달하는 제2 열 인터페이스 물질층(미도시)을 더 포함하는 점에서 제3 실시예와 차이가 있으며, 그외의 점에 있어서는 동일하다.

이처럼 제1 코일부(11-1)와 제2 코일부(11-2) 사이에 제2 방열관(10')을 더 구비하게 되면 제1 코일부(11-1)와 제2 코일부(11-2)에서 발생되는 열을 더 잘 방출할 수 있다.

도 11은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 사시도이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머의 분리 사시도이다.

도 11과 도 12을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 방열 기능이 구비된 트랜스포머는 방열관(10)이 내측 보빈의 역할을 겸하고 있으며, 제2 방열관(10')이 외측 보빈의 역할을 겸하고 있는 점에서 차이가 있으며, 그외의 점에 있어서는 제5 실시예와 동일하다. 제5 실시예와 유사하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

이처럼 방열관(10)이 내측 보빈의 역할을 겸하고, 제2 방열관(10')이 외측 보빈의 역할을 겸하도록 하면 슬림하게 트랜스포머를 구현할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

10, 10' : 방열관 10-1 : 열 인터페이스 물질층
10-2 : 열 유도관 11 : 변압 코일부
12, 15 : 보빈 13, 16 : 코일
14, 17 : 절연필름 18, 18' : 코어

Claims

삭제
E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어;
상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부;
상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관; 및
상기 변압 코일부에 삽입되어 있으며 상기 방열관으로 열을 유도하는 열 유도관을 포함하는 방열기능이 구비된 트랜스포머.
E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어;
상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부;
상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관; 및
상기 방열관에 코팅되어 있으며 상기 변압 코일부에서 발생된 열을 상기 방열관으로 전달하는 열 인터페이스 물질층을 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어;
상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부; 및
상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관을 포함하며,
상기 방열관은 상기 한쌍의 코어의 중심주를 관통하는 것을 특징으로 하는 방열기능이 구비된 트랜스포머.
E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어;
상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부; 및
상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관을 포함하며,
상기 방열관은 상기 코어의 중심주와 상기 코일부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
E 형 형상을 하고 있으며 서로 마주보고 접하여 중심주와 외주부를 형성하고 있는 한쌍의 코어;
상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 변압 코일부; 및
상기 변압 코일부의 안쪽에 위치하고 있으며 통형으로 되어 있어 상기 변압 코일부에서 발생하는 열을 방열하는 방열관을 포함하며,
상기 변압 코일부는 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제1 코일부; 및
상기 제1 코일부에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제2 코일부를 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
청구항 6에 있어서,
통형으로 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부의 사이에 위치하여 상기 제1 코일부와 제2 코일부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 제2 방열관을 더 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 방열관에 코팅되어 있으며 상기 변압 코일부에서 발생된 열을 상기 제2 방열관으로 전달하는 제2 열 인터페이스 물질층을 더 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 코일부는 상기 한쌍의 코어의 중심주에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제1 코일; 및
상기 제1 코일을 감싸고 있으며 절연 물질로 이루어진 제1 절연 필름을 포함하며,
상기 제2 코일부는 상기 제1 코일부에 권취되어 있으며 전압을 강하 또는 강압하는 제2 코일; 및
상기 제2 코일을 감싸고 있으며 절연 물질로 이루어진 제2 절연 필름을 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.
청구항 9에 있어서,
상기 한쌍의 코어의 중심주와 상기 제1 코일 사이에 위치하며 통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 있는 내측 보빈; 및
상기 제1 절연필름과 제2 코어 사이에 위치하며 통형으로 형성되어 있으며, 절연 재질로 형성되어 있는 외측 보빈을 포함하는 방열 기능이 구비된 트랜스포머.