KR20020003619A - 대용량 저항기의 방열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량 저항기의 방열구조에 관한 것으로서, 개선된 방열구조를 통해 강제 흡기 또는 배기되는 외부공기와의 방열효율이 향상되고 이로인해 온도상승으로 인한 제품의 저항값의 변화율이 떨어지는 것을 방지하도록 한다.

또한, 저항기를 공냉식 뿐만 아니라 수냉식 방열로도 적용할 수 있도록 하며, 이 외에도 저항선의 권선구조 변경을 통해 제품의 제작공수 또는 그 크기를 간소화할 수 있도록 하기위한 것이며, FET 등 전자부품의 방열에도 이용될 수 있게된다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 저항기 본체(10)의 양측 단자부(15) 사이에서 외주면을 따라 저항선(12)이 권선되어지고, 그 외면에는 절연층(14)이 피복 형성되어진 상태에서 대전력 제어회로 기판상에 설치되어 전압강하 기능을 수행하는 통상의 저항기에 있어서: 상기 저항기 본체(10)에는, 외측으로 일정 공간을 형성하는 방열커버(23)가 설치되고; 상기 방열커버(23)와 저항기 본체(10) 사이에는 단면상으로 연속된 요철형상을 이루는 금속재질의 방열판(24)이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

대용량 저항기의 방열구조{A STRUCTURE OF RESISTOR FOR DISCHARGE HEAT}

본 발명은 저항기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저항선이 권선되어져 있고 대전력이 적용되는 분야에서 주로 사용되어지는 대용량 저항기에 적합한 방열구조를 제공하여 온도상승으로 인한 저항값의 변화량을 억제함으로서 오차발생을 개선하고 제품의 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.

일반적으로, 대용량 저항기는 대체로 세라믹계 심관의 주위로 저항선을 일정 간격 및 소정 길이로 권선시킨 다음에, 상기 심관의 외주를 절연 재질로 피복하고 권선된 저항선간에 단락현상을 방지하며 외부와 절연시키는 것이 통상의 구조이다.

도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 저항기를 나타낸 것으로서, 개략적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.

외주면을 따라 저항선(2)이 권선되어져 있는 원통형상의 저항기 본체(1), 상기 본체(1)와 양단을 지지하는 지지체(3)간의 전기적 도통을 방지하기 위한 애자(4), 그리고 저항선(2)으로 전압을 인가하는 단자(5)로 이루어지게 되며, 저항기의 외면에는 절연도료(6)가 피복되어지게 된다.

그리고, 도면상에서 이해를 돕기위해 절연도료(6)의 일부를 생략한 전개도로도시하였다.

한편, 대전력 회로에 연결되어져 출력전류를 인가하여 기능을 수행하는 동안 저항기의 온도는 내부 저항선의 발열에 의해 점차 온도가 증가하게 되나, 저항기의 온도가 증가할 수록 저항값이 커져 저항값의 변화로 인하여 사용효율이 저하되어지는 것으로 나타났다.

즉, 도 2의 도표측정치에 나타내어진 바와같이 저항기의 온도가 증가될 수록 부하율이 비례적으로 증가하게 됨으로서, 저항기는 기 설정된 저항값의 오차범위가 점차 증가되면서 최초에 설정한 저항값과 달라져 신뢰성이 저하되게 된다.

종래 기술에 따른 저항기의 경우는 저항기 본체(1)의 양단은 프레임설치로 인한 애자(4)에 의해 막혀져 있어 내부온도의 방열을 방해하며, 외측면에서 팬에 의해 외부공기의 강제 송풍을 하더라도 직접 공기가 부딪히는 측에 비해 반대측은 방열의 효과가 극히 저조하게 나타나 불균등한 방열현상이 나타나게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 공냉식 또는 수냉식의 열교환이 저항기의 내부 및 외부 방열판에 집중적으로 흡/배기하여 방열이 이루어질 수 있도록 함으로서 방열효과가 개선되어진 저항기 구조를 이룰 수 있도록 하며, 각종 전자소자의 방열을 함께 이룰수 있도록 하는데 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 저항기의 크기를 감소시킴과 동시에 원가절감등으로 인한 생산효율을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적은, 저항기 본체의 양측 단자부 사이에서 외주면을 따라 저항선이 권선되어지고, 그 외면에는 절연제가 피복되어진 상태에서 대전력 제어회로 기판상에 설치되어 전압강하 기능을 수행하는 저항기에 있어서:

상기 저항기 본체에는, 외측으로 일정 공간을 형성하는 방열커버가 설치되고;

상기 방열커버와 저항기 본체 사이에는 단면상으로 연속된 요철형상을 이루는 금속재질의 방열판이 구비된 것을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조를 통해 실현할 수 있게된다.

도 1은 종래 실시예에 따른 저항기 사시도.

도 2는 저항기의 표면온도에 따른 부하율 증감을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 저항기 사시도.

도 4a,b는 상기 도 3의 B-B'부 단면형상에 대한 각각의 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 5a,b는 도 3의 A부 확대도로서 저항선 권선구조에 대한 각각의 다른 실시예를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명 발열구조의 또 다른 실시예에 따른 저항기 요부 사시도.

도 7은 본 발명 저항기에 FET소자가 적용되어진 요부 사시도.

도 8은 본 발명 저항기를 수냉식으로 응용한 개략 구조도.

도 9는 본 발명 응용예에 따른 다각형 저항기의 일부 절개 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 저항기 본체 10' : 권선홈

11 : 1차 절연도료층 12 : 저항선

13 : 돌출부 14 : 2차 절연도료층

15 : 단자 16 : 고정체

21 : 가이드봉 22 : 피복층

23 : 방열커버 24 : 방열판

25 : FET소자

이하, 본 발명의 몇가지 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 방열구조가 적용된 저항기를 사시도로 나타낸 것이고, 도 4의 a,b는 저항기의 B-B'부 단면형상을 각각 실시예로 나타낸 도이며, 도 5의 a,b는 상기 도 3의 A부를 확대한 다른 실시예이고, 도 6은 또 다른 실시예가 적용되어진 저항기 구조도를 나타낸다.

먼저, 도 3에 도시되어진 본 발명 저항기의 일 예를 살펴보면 다음과 같다.

저항기 본체(10)는 열전도성이 좋은 알루미늄 재질로 이루어지되, 통공을 이루고 있는 그 내주면에는 연속된 굴곡형상의 돌출부(13)가 일체로 형성되었고, 본체(10)의 외주면에는 1차 절연도료층(11)이 피복 형성되어지며, 그 위에는저항선(12)이 일정 간격을 유지하며 소정 회수로 권선되어진다.

또한, 저항선 권선부위의 양단에는 전압의 입.출력 단자(15)가 장착되고, 권선된 저항선(12)을 외부와 절연시키기 위한 2차 절연도료층(14)이 그 위해 다시 도포되어 짐으로서 개략적인 저항기 구조가 완성되어진다.

참고적으로, 상기 2차 절연도료층(14)은 저항선(12)을 절연시키기 위한 목적과 함께 온도 상승에 따라 저항선(12)이 늘어나면서 발생되는 권선위치의 변화를 방지하는 역할을 수행하게 된다.

도면중 미설명 부호 16은 저항기를 전자회로 기판상에 지지하기 위한 고정체를 나타낸다.

이와같이 구성되어진 상기 저항기는, 저항선(12)의 발열에 의해 표면온도가 상승되어지는데 이를 낮추기 위해 공기의 강제 송풍 또는 강제 배기가 내부통공을 통해 수행되게 된다. 이때 송풍되어지는 냉각공기는 저항기 본체(10)의 외주면 및 내부 통공을 따라 안내되어 지면서 저항기의 저항선에서 발생하는 열은 금속재질의 내부 방열판에서 신속한 방열작용이 이루어질 수 있게되는 것이다.

특히, 본 발명의 저항기는 알루미늄 재질로 이루어져 있으므로 내부 통공측으로 빠른 열전도가 일어나며, 내부 통공에서는 다수의 돌출부(13)로 인해 저항기 본체(10)의 표면적이 증가되어져 있으므로 외기와의 열교환 효율이 더욱 개선되어짐을 알 수 있다.

따라서 저항기에 전압이 인가되면, 전압강하 작용에 따른 저항기의 표면온도 상승 및 이로 인한 저항값의 변화를 최소화 하여 저항기의 안정적인 저항값을 유지할 수 있게되는 것이다.

한편, 도 4는 상기 내부통공 구조의 효율 개선을 위한 실시예를 단면으로 나타낸 것이다.

즉, 도 4a에서는 통공 중앙을 따라 가이드봉(21)이 설치된 것으로서, 유입되는 외기의 유로가 가이드봉(21)에 의해 저항기 본체(10)의 내주면 돌출부(13)에만 집중적으로 작용하도록 하여 열교환(방열) 효율을 더욱 증가시키는데 목적이 있다.

또한, 도 4b의 경우는 상기 가이드봉구조를 대신하여 유입되는 공기와의 열교환 면적을 더욱 증가시킬 수 있도록 돌출부(13)의 높이를 통공의 중심측까지 높여서 형성함으로서, 역시 동일한 열교환 효율의 증가효과를 나타낼 수 있게되는 것이다.

그리고 도 5는 저항선(12)의 권선구조에 대한 다른 실시예로서 도 3의 A부위에 적용되었을 때의 확대도를 나타낸 것이다.

즉, 도 5a에서는 알루미늄재질의 저항기 본체(10) 외주면을 따라 권선홈(10')을 미리 형성시킨 것으로서, 상기 형성되어진 권선홈(10')을 따라 저항선(12)이 권선되어 짐으로서 상기 실시예에 비해 저항선과 방열판 상호간에 접촉면적이 증가되는 효과를 가져와 본체(10)로의 열전도효율을 더욱 증가시킬 수 있게 된다. 이와 함께 발열로 인해 저항선(12)이 소정길이 늘어나게 되더라도 각 권선홈(10')내에서 위치가 지지되어지게 됨으로서 인접되는 저항선간의 접촉에 의한 쇼트(Short)를 미연에 방지할 수 있는 이점을 나타내게 된다.

도 5b에서는 저항선(12)에 내열, 내식성을 갖는 세라믹 도료 피복층(22)을피복한 후 저항기 본체(10)에 권선시킨 실시예를 도시한 것이다. 이 경우의 특징은, 상기 피복층(22)에 의해 외부와 절연되어 짐으로 상기에서 실시된 예와 같이 권선간격을 두지않고 밀착시켜 연속으로 권선작업을 하더라도 저항선간의 절연이 이루어져 단락현상이 방지되는 것이다. 따라서, 제작시의 권선작업을 한층 용이하게 수행할 수 있으며, 동일한 길이의 저항선이 권선되어 지더라도 종래의 저항기에 비하여 저항기 전체의 길이가 작아짐을 알 수 있다. 또한, 권선되어진 저항선(12)은 피복층(22)에 의해 저항기 본체(10)와의 절연이 이루어져 있는 상태가 됨으로서 제작시 1차 절연도료층(11)을 도포하는 공정이 생략될 수 있게된다.

그리고 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열구조를 일부 절개하여 나타낸 것으로서, 상기한 저항기 본체(10)의 외측에 일정 공간을 이루기 위한 열전도성의 금속재질로 이루어진 방열커버(23)가 설치되고, 그 사이에는 유입되는 외부공기로 방열을 하기위한 요철형태의 방열판(24)이 상호간에 접촉되도록 설치된 것을 나타낸다.

이는 저항기 외부에 권선된 저항선에서 발생하는 열을 방열판(24)을 통해 신속히 전달하고, 방열커버(23)와 저항기 사이에 통풍을 집중시켜 방열효과를 높일 수 있게되는 것으로, 상기 방열판(24)을 저항기 본체(10)의 내부통공에 설치하더라도 소정의 방열효과를 나타낼 수 있게된다.

이러한 장치는 종래의 저항기에도 방열면적을 높일 목적으로 방열판을 크게 하거나 별도의 방열용 가이드막을 부착하고, 커버를 씌워 커버와 저항기 본체 사이의 방열판에 집중적으로 통풍을 하여 방열시키며 방열효율을 높이는 장치로 사용될수 있는 것으로, 상기 내부 통공구조와 함께 적용되어 방열작용을 하거나 단독으로 적용될 수 있게된다.

그리고, 도 7은 본 발명의 응용예로서 전자기판상의 회로 일부분을 차지하는 FET소자(25)를 저항기 본체(10)의 일단에 밀착시켜 저항과 동시에 냉각되도록 결합한 것으로서, 본체(10)의 일단에는 FET소자(25) 등의 부착을 위한 부착판넬(26)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명 저항기의 방열구조가 FET소자(25)의 방열에도 일조할 수 있게되며, 이러한 방법으로 저항기방열판 일단에 FET, TR, 다이오드 등을 부착하여 일체형으로 된 부품을 동일 전자회로 기판상에 부착하여 사용하면 FET와 저항간의 연결선이 필요치 않게 되고, 작업시간의 단축 및 길어진 전선으로 인한 누설전류 감소화 설치공간이 축소되는 장점과 선이 길어져서 발생되어지는 유도전류의 감소로 인한 노이즈가 방지되어 전자기기의 오동작이 방지되는 효과도 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 방열구조를 이용한 공냉식 방법을 살펴보았으나, 이는 수냉식에도 응용이 가능하게 된다.

즉, 응용예로 도 8에 배면측 사시도로 도시된 바와 같이 냉각유체가 내부에 채워지게 되는 챔버(30)에 상기 방열구조를 이루고 있는 다수개의 본 발명 저항기의 일단이 연통되도록 결합시키고, 챔버(30)의 일측에는 통상의 히트파이프(31)를 설치하게 된다. 이때, 저항기 본체(10)의 일단 외주면에는 챔버(30)와의 결합을 위한 나사산(10")이 형성되어져 있어 나사의 결합으로 액체의 누수를 방지하거나 미도시된 고무시일을 이용하여 액체의 누수를 방지하는 방법으로 결합하고, 타단에는개폐막(33)이 결합되어 내부 밀봉을 유지하게 된다.

따라서, 챔버(30)와 저항기 본체(10) 내부는 연통되어진 상태에서 유체가 채워진 상태를 이루게 된다.

또한, 선택적으로 저항기의 개폐막(33)측에 연결튜브(34)를 연통되도록 접속한 후, 그 타측을 CPU와 같은 전기소자(25')의 방열판(35)에 접속시켜 구성함으로서 전자부품의 방열에도 응용하게된다.

도면에서 미설명 부호 32는 전열선 권선부를 나타낸다.

상기 구성을 이룬 상태에서, 저항기에서 발생되는 열은 내부에 채워져 있는 유체와의 열교환이 이루어지고, 더워진 유체는 자연대류현상에 의해 챔버(30)측으로 상승되며 챔버(30)내에 장치된 히트파이트(31)에 의해 냉각이 반복되어 내부방열을 이룰 수 있게되는 것이다.

또한, 연결튜브(34)가 접속되어진 경우에 있어서도, 전기소자(25')의 발열시 방열판(35) 및 연결튜브(34)내에 채워진 유체(냉각수)의 자연 대류현상에 의해 저항기를 통한 챔버(30)측과의 열교환이 일어나면서 저항기의 방열과 동시에 전자부품의 방열효과를 부가적으로 나타낼 수 있게된다.

상기에서 본 발명의 특정한 몇몇 실시예가 설명되었지만 본 발명의 저항기 방열구조가 동종업계에서 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는것은 자명한 사실이다.

예를들면, 상기 돌출부(13)의 형상이 만곡형이 아닌 핀형으로 이루어지거나, 원통형 저항기가 아닌 도 9에 도시되어진 사각형태의 저항기에서 본 발명의 방열구조가 사용되어질 수 있게된다.

상기 사각형태의 저항기의 경우, 절연피복이 이루어진 절연기판이나 세라믹기판에 저항체(12')가 선형으로 인쇄되어지고 절연도료가 도포되어져 있는 저항판(40)이 위치하고, 양측에는 소정면적의 통공형태를 이루도록 공간을 유지하며 방열커버(23')가 각각 결합되어지며, 양측의 통공 내부에는 방열판(24')이 요철형태로 설치되어질 수 있게 된다.

이때, 방열판(24')과 접촉되어지는 저항판(40)의 양면에는 절연체가 도포되어짐은 당연하다.

이러한 경우 역시, 저항기에 인쇄되어진 저항체(12')에서 발생하는 열을 방열판(24')을 통해 신속히 전달하고, 방열커버(23')와 저항판(40) 사이에 통풍을 집중시켜 방열효과를 높일 수 있게되는 것이다.

따라서, 이와 같이 변형되어지는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명의 저항기는, 개선된 방열구조를 통해 강제 흡기 또는 배기되는 외부공기와의 방열효율이 향상되고 이로인해 저항기의 표면온도 상승을 저하시킴으로서 온도상승으로 인한 제품의 저항값의 변화율이 떨어지는 것을 방지하는 효과를 나타내게 된다.

또한, 본 발명의 저항기는 공냉식 뿐만 아니라 유체를 이용한 수냉식 방열에도 적용이 가능하며, 이 외에도 저항선의 권선구조 변경을 통해 제품의 제작공수 또는 그 크기를 간소화할 수 있다는 이점이 있고, 그 외에 전자부품의 방열에도 유용하게 활용될 수 있게되는 것이다.

Claims (8)

1. 저항기 본체(10)의 양측 단자부(15)로 부터 저항선(12)이 연장되어지고, 그 외면에는 절연층(14)이 피복 형성되어진 상태에서 대전력 제어회로 기판상에 설치되어 전압강하 기능을 수행하는 저항기에 있어서:

   상기 저항기 본체(10)에는, 외측으로 일정 공간을 형성하는 방열커버(23)가 설치되고;

   상기 방열커버(23)와 저항기 본체(10) 사이에는 단면상으로 연속된 요철형상을 이루는 금속재질의 방열판(24)이 구비된 것을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 저항기 본체(10)는 금속재질로 이루어진 상태에서 외부를 따라 저항선(12)이 권선되어지되, 그 내부에는 길이방향의 양단을 연통하는 통공구조를 이루고;

   상기 통공을 이루고 있는 내주면에는 방열면적을 증가시키기 위한 다수의 돌출부(13)가 일정 간격을 이루며 일체로 형성되어진 것을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 저항기 본체(10)의 외주면에는, 저항선(12)이 권선되어질 부위를 따라 권선홈(10')이 형성되어진 것임을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 저항선(12)은, 내열, 내식성을 갖는 절연물질의 피복층(22)에 의해 피복된 상태에서 권선이 이루어진 것임을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 저항기 본체(10)의 내부 통공에는, 중심축을 따라 가이드봉(21)이 설치됨을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 저항기 본체(10)에는 FET소자(25)를 비롯한 각종 발열 전자부품이 부착되어지게 됨을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
7. 청구항 2에 있어서,

   상기 저항기의 일단에는 내부 밀봉을 위한 개폐막(33)이 결합되고, 타단에는 챔버(30)가 연결된 상태에서 상호간에 연통되어진 챔버 및 저항기 내부에는 냉각유체가 채워지며, 상기 챔버(30) 일측에는 통상의 열교환용 히트파이프(31)가 설치되어지게 됨을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 저항기의 일단이 전기소자용 방열판(35)과 연통되어지도록 상호간의 사이에는 연결튜브(34)가 연결되어지되, 그 내부에는 상기 냉각유체가 채워지게 됨을 특징으로 하는 대용량 저항기의 방열구조.