KR100212389B1 - 초크 코일 - Google Patents

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KR100212389B1
KR100212389B1 KR1019960002612A KR19960002612A KR100212389B1 KR 100212389 B1 KR100212389 B1 KR 100212389B1 KR 1019960002612 A KR1019960002612 A KR 1019960002612A KR 19960002612 A KR19960002612 A KR 19960002612A KR 100212389 B1 KR100212389 B1 KR 100212389B1
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barrel
magnetic
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choke coil
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고우이치 야마구치
이와오 후쿠타니
다카아키 오이
다츠유키 야마다
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

초크 코일은 보빈, 전기한 보빈 주위를 감고 있는 한쌍의 권선, 및 두개의 자성체 코어를 포함한다. 보빈은 원형의 홀이 형성되어 있는 사각형의 배럴을 갖고 있다. 두 자성체 코어는 부분적으로 배럴의 홀에 삽입되어 있다. 홀은 배럴의 중앙 축으로부터 편심되어 있다. 중앙 칼라는 전기한 배럴의 중앙부에서 수직 둘레로 연장한다. 두 말단 칼라는 전기한 배럴의 대향하는 양 말단에 평행하게 연장한다. 중앙 칼라의 두께는 말단 칼라의 두께의 대략 2배이다. 두 자성체 코어는 모여서 개구를 형성한다. 개구 내에서, 중앙 칼라의 외주 단면과 자성체 코어와의 사이의 틈은, 말단 칼라의 외주 단면과 자성체 코어와의 사이의 틈 보다 더 크게 형성된다. 홀 내부에서의 자성체 코어의 부분은 원형이나 사각형 단면을 갖는다.

Description

초크 코일
제1도는 본 발명의 구현예에 따른 초크 코일의 정면도이다.
제2도는 제1도에 나타낸 초크 코일의 측면도이다.
제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
제5도는 제1도에 나타낸 초크 코일용 전기 등가 회로도이다.
제6도는 제1도의 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈(common mode noise)를 제거하는 방법을 설명하기 위한 전기 회로도이다.
제7도는 제1도의 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 자기 회로도이다.
제8도는 제1도의 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈(normal mode noise)를 제거하는 방법을 설명하기 위한 전기 회로도이다.
제9도는 제1도의 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 자기 회로도이다.
제10도는 다른 구현예의 단면도이다.
제11도는 본 발명의 다른 구현예에 따른 초크 코일의 정면도이다.
제12도는 제11도에 나타낸 초크 코일의 측면도이다.
제13도는 제11도에 나타낸 초크 코일에 사용되는 보빈(bobbin)의 커버의 사시도이다.
제14도는 제12도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
제15도는 제11도에 나타낸 초크 코일용 전기 등가 회로도이다.
제16도는 제11도의 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 전기 회로도이다.
제17도는 제11도의 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 자기 회로도이다.
제18도는 제11도의 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 전기 회로도이다.
제19도는 제11도의 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈를 제거하는 방법을 설명하기 위한 자기 회로도이다.
제20도는 제1도에서 자성체 코어 및 보빈이 제거된 초크 코일의 정면도 및 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 보빈 4,5 : 권선
6,7 : 자성체 코어 11 : 배럴
11a : 홀 12,13,14 : 칼라
15 : 커버 G1,G2: 틈
t3,t4,t5: 칼라의 두께
본 발명은 전자기기 등으로부터 유출되는 노이즈를 제거하는데에 사용되는 초크 코일(choke coil)에 관한 것이다.
노이즈를 순환시키는데에는 두 종류의 모드가 있다. 하나는 정상모드(전위차 모드)로서, 전원 공급선들 사이의 전압차를 발생시킴으로써 노이즈를 순환시킨다. 다른 하나는 공통모드로서, 전원 공급선들 사이에는 전압차를 발생시키지 않으면서, 전원 공급선과 접지와의 사이의 전압차를 발생시킴으로써 노이즈를 순환시킨다. 정상모드의 노이즈 전류 방향은 전원의 전류 방향과 동일 방향이다. 공통모드의 노이즈 전류 방향은 전원의 전류와는 다른 루프(loop)를 따른다. 초크 코일은 이런 종류의 노이즈를 감쇠시키거나 제거하기 위한 것이다.
일반적으로, 공통모드 초크 코일은 약한 정상모드 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 갖고 있으며, 따라서 정상모드 노이즈를 제거하는데도 어느 정도 효과적이다. 그러나, 강한 정상모드 노이즈가 발생하는 경우에는, 별도로 정상모드 초크 코일이 요구된다.
또한, 몇몇 공통모드 초크 코일은 비교적 큰 정상모드 누설 인덕턴스를 갖고 있다. 이러한 경우에, 누설 자속(leakage magnetic flux)은 주변 회로(peripheral circuit)에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 공통모드 초크 코일 주위에 자기 차폐(magnetic shield)를 설치할 필요가 있다.
종래의 초크 코일 단독으로는 공통모드 노이즈와 정상모드 노이즈 모두를 충분히 제거할 수는 없다. 이를 목적으로, 2개의 상이한 초크 코일, 즉 공통모드 초크 코일과 정상모드 초크 코일을 인쇄 회로기판에 실장할 필요가 있다. 그러나, 2개의 초크 코일은 단일 초크 코일 보다 더 많은 공간을 차지한다.
또한, 자기 차폐의 설비는 초크 코일의 비용을 상승시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 공통모드 노이즈와 정상모드 노이즈 모두를 충분히 제거하는데 효과적인 초크 코일을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 첫번째 국면에 따른 초크 코일은, (a) 한쌍의 권선(winding), (b) 자성체 코어(magnetic core)가 삽입되어 관통하는 홀을 포함하며, 전기한 한쌍의 권선이 감겨져 있는 배럴(barrel); 전기한 배럴의 대향하는 양 말단과 동일면에서 이 양말단을 넘어서서 연장하고 있는 두 대향 말단 칼라(collar); 전기 한 배럴의 중앙부 주위에서 이 중앙부에 수직하게 연장하고 있는 중앙 칼라; 및 전기한 중앙 칼라와 두 대향 말단 칼라를 연결하기 위한 커버를 포함하며, 배럴, 칼라 및 커버에 의해 한쌍의 권선 주위에서 폐쇄 자기 회로(閉磁路)를 형성하는 자성체로 이루어진 보빈(bobbin); 및 (c) 전기한 배럴의 홀에 일부분 삽입되는, 폐쇄 자기 회로를 형성하는 자성체 코어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 두번째 국면에 따른 초크 코일은, 전기한 배럴의 홀의 단면은 배럴에 삽입된 자성체 코어의 한측의 단면과는 다르며, 하나는 원형 단면이고, 다른 하나는 시각형 단면인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 세번째 국면에 따른 초크 코일은, 전기한 배럴의 홀이 배럴의 중앙 축으로부터 편심되어 있음을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 네번째 국면에 따른 초크 코일은, 전기한 중앙 칼라의 두께가 말단 칼라의 두께 보다 적어도 2배가 되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다섯번째 국면에 따른 초크 코일은, 전기한 자성체 코어가 개구를 형성하며, 전기한 개구내에서, 전기한 중앙 칼라의 외주 단면과 전기한 자성체 코어와의 사이에 형성된 틈(gap)이, 전기한 말단 칼라의 외주 단면과 전기한 자성체 코어와의 사이에 형성된 틈보다 더 크다는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 여섯번째 국면에 따른 초크 코일은, 전기한 보빈의 중앙 칼라는 그의 외주 단면에 홈을 가지고 있고; 전기한 커버는 돌기를 가지고 있으며, 돌기의 적어도 일부분은 전기한 홈과 맞물림하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 첫번째 국면에 의하면, 한쌍의 권선을 통하여 공통모드 노이즈 전류가 흐르는 경우, 각각의 권선에서는 자속이 발생한다. 이들 자속은 서로 합쳐져서, 자성체 코어 내에서 와전류 손실(eddy current loss) 등의 형태로 열에너지로 전환되어 감쇠된다. 자속의 크기에 있어서의 감쇠는 공통모드 노이즈를 제거하게 된다. 또, 한쌍의 권선을 통하여 정상모드 노이즈 전류가 흐르는 경우에는, 얻어지는 자속은 보빈의 폐쇄 자기 회로를 주회한다. 그런 다음, 자속은 와전류 손실 등의 형태로 열에너지로 전환되어 감쇠된다. 이렇게 하여 정상모드 노이즈는 제거된다.
본 발명의 두번째 국면에 의하면, 보빈에서 홀의 단면과 자성체 코어의 한측의 단면은 원형과 사각형이며, 이에 의해 자성체 코어와, 자성체 코어와 보빈 사이의 내벽과의 사이에 형성된 접촉면을 감소시킬 수 있으며, 따라서 정상모드 노이즈에 의해 보빈 내에 발생되는 자속이 보빈으로부터 자성체 코어로 누설되어 옮겨가는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 세번째 국면에 의하면, 편심된 홀 때문에, 자성체 코어의 개구내에서의 배럴의 부분은 얇고, 반면 개구 외측의 배럴의 부분은 두껍다. 따라서, 보빈은 자성체 코어의 개구내에서 공간을 덜 차지한다. 이에 의해 권선수를 증가시킬 수 있으며, 따라서 정상모드 인덕턴스와 공통모드 인덕턴스를 증가시킬 수 있다. 또한, 보빈의 자기 회로는 자성체 코어의 개구의 외측에서 보다 큰 단면을 갖는다. 자기 회로의 단면적의 증가는 자기 회로에서의 자기 저항(magnetic resistance)을 감소시키며, 정상모드 인덕턴스를 증가시킨다.
본 발명의 네번째 국면에 의하면, 중앙 칼라는 말단 칼라의 두께의 적어도 두배의 두께를 갖는다. 이러한 구성은 정상모드 노이즈에 의해 각각의 권선에서 발생된 두 자속이 통과하는 자기 회로의 단면적을 증가시키며, 따라서 정상모드 인덕턴스를 증가시킨다.
본 발명의 다섯번째 국면에 의하면, 자성체 코어의 개구 내에서, 중앙 칼라의 외주 단면과 자성체 코어와의 사이에 형성된 틈은, 말단 칼라의 외주 단면과 자성체 코어 사이에 형성된 틈 보다 더 크다. 이러한 구성은 중앙 칼라의 외주 단면과 자성체 코어와의 사이의 자기 저항을, 말단 칼라의 외주 단면과 자성체 코어 사이의 자기 저항 보다 더 크게 만든다. 이에 의해, 정상모드 전류에 의해 보빈내에서 발생된 자속은 보빈으로부터 거의 누설되지 않으며, 따라서 자성체 코어 쪽으로 옮겨가지도 않는다.
본 발명의 여섯번째 국면에 의하면, 중앙 칼라의 홈은 커버의 돌기의 적어도 일부분과 맞물림할 수 있는 형상을 하고 있다. 돌기와 홈과의 맞물림은, 커버가 칼라의 외측 단부에 합체될 때, 커버의 좋은 길잡이가 되며, 커버의 위치 결정을 용이하게 한다. 홈은 배럴 주위를 감고 있는 한쌍의 권선 사이의 연면거리(creeping distance)를 증가시킨다.
이하, 구현예를 들어 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 구현예에 따른 초크 코일을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 초크 코일은 보빈 1, 보빈 1 주위를 감고 있는 한쌍의 권선 4, 5, 및 두개의 C-자형 자성체 코어 6, 7을 포함한다. 보빈 1은 배럴 11, 세개의 칼라, 즉 중앙 칼라 14와 두개의 대향하는 말단 칼라 12와 13, 및 칼라 12∼14의 한 외측 단면에 부착된 커버 15를 포함한다. 배럴 11은 사각형 단면을 갖는다. 초크 코일의 크기는 한정되어 있으나, 배럴 11은 그의 단면적을 최대화시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 구성은, 정상모드 노이즈에 의해 보빈 1 내에서 발생된 자속이 통과하는 자기 회로의 단면적을 증가시키며, 따라서 더 큰 정상모드 인덕턴스를 제공할 수 있도록 자기 회로에서의 자기 저항을 감소시킨다.
배럴 11은 홀 11a를 갖고 있다. 홀 11a는 배럴 11의 축으로부터 상방으로 편심되어 있고, 원형의 단면을 갖고 있다. 칼라 12와 13 각각의 상부에는 자성체 코어용 가이드 슬롯 16이 각기 형성되어 있다. 칼라 12와 13 각각의 하부에는 단자대(terminal mount) 17이 부착해 있다. 각각의 단자대 17에는 단자 18의 일부분이 파묻혀 있다.
커버 15는 U-자형 단면을 갖는다. 커버 15는, 배럴 11의 주위에 권선 4, 5가 감긴 후에, 접착제등에 의해 칼라 12∼14의 외주 단면에 접합된다.
보빈 1의 재료로서는, 비투자율(比透磁率)이 1이상(바람직하게는, 2∼수백)의 절연성 자성체 재료가 사용된다. 구체적으로 Ni-Zn계 또는 Mn-Zn계의 페라이트(ferrite) 재료와 더스트 코어(dust core)를 사용한다.
한쌍의 권선 4, 5는 칼라 14의 양측에서 보빈 1에 감기며, 각각의 시작부와 종결부는 상이한 단자 18에 고정된다.
자성체 코어 6, 7은 배럴 11의 홀 11a를 통과하여 연장하며, 서로 접합한다. 자성체 코어 6, 7은 C-자형 형상을 하고 있다. 자성체 코어 6, 7은 자성체 코어용 가이드 슬롯 16에 의해 유도되며, 수직방향으로 배설된다. 커버 15는 자성체 코어 6,7과 반대쪽에서 칼라 12∼14에 접합된다. 자성체 코어 6, 7의 재료로서는, 비투자율이 2천∼3천인 것이 바람직하며, 구체적으로는 페라이트 또는 비정질성(amorphous) 재료 등이 사용된다.
이하, 제3도 및 제4도를 참조하여 본 구현예의 초크 코일을 더욱 상세하게 설명한다.
자성체 코어 6,7에 의해 개구 8이 형성된다. 홀 11a가 배럴 11에 대해 편심되어 있기 때문에, 배럴 11의 개구 8 내측 부분의 두께 t1은 배럴 11의 개구 8 외측 부분의 두께 t2보다 얇다. 따라서, 보빈 1은 자성체 코어 6,7의 개구 8에서 더 적은 공간을 차지한다. 이는 한쌍의 권선 4,5가 배럴 11 주위를 감는 횟수를 증가시키며, 이에 의해 정상 모드 인덕턴스와 공통 모드 인덕턴스의 크기를 증가시킬 수 있다. 개구 8의 외부에서, 이러한 배열은 보빈 1의 자기 회로의 단면적을 증가시키며, 이에 의해 자기 회로에서의 자기 저항을 감소시킨다. 그 결과, 정상 모드 인덕턴스를 증가시킨다.
홀 11a는, 제3도에서 보는 바와 같이, 배럴 11에 대하여 한 방향으로 편심되어 있다. 또는, 홀 11a는 상이한 두 방향으로 편심될 수 있으며, 즉 배럴 11의 축으로부터 경사져서 편심될 수 있다.
제4도를 참조하면, 배럴 11의 좌반부, 왼쪽 말단 칼라 12, 커버 15의 좌반부 및 중앙 칼라 14는 권선 4를 주회하는 폐쇄 자기 회로를 구성한다. 배럴 11의 우반부, 오른쪽 말단 칼라 13, 커버 15의 우반부 및 중앙 칼라 14는 권선 5를 주회하는 다른 폐쇄 자기 회로를 구성한다. 중앙 칼라 14의 두께 t4는 왼쪽 말단 칼라 12의 두께 t3또는 오른쪽 말단 칼라 13의 두께 t5의 대략 2배이다. 두 자속 φ3, φ4 모두가 중앙 칼라 14의 자기 회로를 통과하기 때문에, 중앙 칼라 14의 자기 회로는 다른 칼라의 자기 회로 보다 단면적이 더 크다(제9도 참조). 이들 자속들은 정상모드 노이즈에 의해 권선 4,5에서 발생된다. 이렇게 하여 중앙 칼라 14는 더 큰 정상모드 인덕턴스를 제공한다.
또한, 중앙 칼라 14는, 말단 칼라 12,13 만큼 개구 8 안으로 연장되어 있지는 않다. 중앙 칼라 14의 외주 단면과 자성체 코어 6,7과의 사이에 형성된 틈 G2는, 말단 칼라 12,13의 외주 단면과 자성체 코어 6,7과의 사이에 형성된 틈 G1보다 더 크다. 따라서, 중앙 칼라 14의 외주 단면과 자성체 코어 6,7과의 사이의 자기 저항은, 말단 칼라 12, 13의 외주 단면과 자성체 코어 6,7과의 사이의 자기 저항 보다 더 크다. 이러한 배열에 의해, 자속 φ3, φ4는 보빈 1로부터 자성체 코어 6,7쪽으로 거의 누설되지 않는다. 이는 자성체 코어 6,7의 포화를 막으며, 공통모드 노이즈를 효율적으로 제거한다.
자성체 코어 6, 7은 원형 단면을 가지며, 보빈 1의 홀 11a 보다 직경이 더 작다. 이러한 구조는 자성체 코어 6, 7과 홀 11a의 내벽과의 사이의 접촉면을 감소시키며, 자속 φ3, φ4가 보빈 1로부터 자성체 코어 6,7쪽으로 누설되는 것을 막는다. 이렇게 하여 자성체 코어 6, 7의 포화를 막는다.
이러한 배열에 의해, 초크 코일은 공통모드 노이즈와 정상모드 노이즈 두가지 모두를 충분히 제거하는데에 효과적이다. 제5도는 초크 코일에서 사용되는 전기 등가 회로도이다.
제6도, 제7도는 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈를 제거하는 방법을 보여준다.
제6도에 의하면, 초크 코일은 전원 20과 전자기기 등의 부하 21에 두 신호선에 의해 전기적으로 접속된다. 전원 20과 접지와의 사이에는 부유용량(floating capacity) C1이 발생하고, 반면 부하 21과 접지와의 사이에는 부유용량 C2가 발생한다. 두 신호선을 통하여 제6도에서 화살표로 나타낸 방향으로 공통모드 노이즈 전류 i1, i2가 흐를 때, 제7도에서 보는 바와 같이, 권선 4, 5에서는 자속 φ1, φ2가 발생한다. 그런 다음, 이들 자속 φ1, φ2는 합쳐져서 폐쇄 자기 회로를 주회한다. 자속 φ1, φ2는 누설되지 않으며, 그의 크기는 점진적으로 감쇠한다. 이는, 자속 φ1, φ2가 와전류 손실 등의 형태로 열에너지로 전환되어 감소되기 때문이다. 이렇게 하여 공통모드 노이즈 전류 i1, i2는 감쇠된다.
제8도 및 제9도는 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈가 제거되는 방법을 보여준다.
두 신호선을 통하여 제8도에서 화살표로 나타낸 방향으로 정상모드 노이즈 전류 i3이 흐를 때, 제9도에서 보는 바와 같이, 권선 4,5에서는 자속 φ3, φ4가 발생한다. 이들 자속 φ3, φ4는 누설되지 않는다. 이들 자속 φ3, φ4가 보빈 1의 폐쇄 자기 회로를 주회하는 동안, 이들은 와전류 손실 등의 형태로 열에너지로 전환되며, 그 크기는 점진적으로 감쇠된다. 이렇게 하여 공통모드 노이즈 전류 i3은 감쇠된다.
본 발명은 전술한 구현예에 한정되지 않는다. 다양한 변형이 본 발명의 범위내에서 가능하다.
커버는 반드시 U-자 형상일 필요 없으며, 몰딩 페라이트(molding ferrite) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 커버는 정상모드 노이즈의 폐쇄 자기 회로를 구성하는 한 부재이다.
이상 설명한 바와 같이, 자성체 코어 6,7의 보빈 1에 삽입된 각 한측은 원형 단면을 갖고 있다. 또는, 제10도에 나타낸 사각형 단면을 가질 수도 있다. 또한 삼각형이나 다각형 단면을 가질 수도 있다.
중앙 칼라 14는 어떤 형상의 홈을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있다. 또한, 중앙 칼라 14는 다른 말단 칼라 12,13의 두께 보다 2배 이상의 두께를 가질 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 자성체 코어 6, 7은 C-자형 형상을 가지고 있다. 또는, 이들은 E-자형 형상을 가질 수도 있다. 또는, 자성체 코어 중 어느 하나는 C-자형 또는 E-자형 형상을, 다른 하나는 I-자형 형상을 가질 수 있다. 자성체 코어는 두 조각이 아닌 한 조각으로 형성될 수도 있다. 이런 경우, 단일 자성체 코어는 사다리 형상 또는 사각형 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 초크 코일을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
이하에서는, 유사하거나 동일한 부품들이 또 다른 장치의 부품으로 사용되더라도 이 부품들에 동일한 번호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.
제11도 및 제12도를 참조하면, 초크 코일은 보빈 1, 보빈 1 주위를 감고 있는 한쌍의 권선 4, 5, 및 두개의 C-자형 자성체 코어 6, 7을 포함한다.
보빈 1은 배럴 11, 세개의 칼라, 즉 중앙 칼라 14와 두개의 대향하는 말단 칼라 12와 13, 및 칼라 12∼14의 한 외측 단면에 부착된 커버 15를 포함한다. 배럴 11은 사각형 단면을 가지며, 초크 코일의 한정된 크기내에서 그의 단면적을 최대화하도록 구성된다.
배럴 11은 홀 11a를 갖고 있다. 홀 11a는 원형의 단면을 가지며, 여기에 한정되는 것은 아니다. 홀 11a는 사각형 단면을 가질 수도 있다. 말단 칼라 12와 13 각각의 상부에는 자성체 코어용 가이드 슬롯 16이 각기 형성되어 있다. 또, 말단 칼라 12와 13 각각의 하부에는 단자대 17이 부착해 있다. 각각의 단자대 17에는 단자 18의 일부분이 파묻혀 있다.
중앙 칼라 14의 외주 단면에는 V-자형 홈 14a가 형성되어 있다. 제13도에서 보는 바와 같이, 커버 15는 U-자형 단면을 갖는다. 커버 15는, 배럴 11의 주위에 권선 4, 5가 감긴 후에, 접착제등에 의해 칼라 12∼14의 외주 단면에 접합된다. 커버 15에는, 중앙 칼라 14의 홈 14a에 맞물림할 수 있는 V-자형 돌기 15a가 형성되어 있다.
보빈 1의 재료로서는, 비투자율이 1이상(바람직하게는, 2∼수백)의 절연성 자성체 재료가 사용된다. 구체적으로 Ni-Zn계 또는 Mn-Zn계의 페라이트 재료와 더스트 코어를 사용한다.
한쌍의 권선 4, 5는 칼라 14의 양측에서 보빈 1에 감기며, 각각의 시작부와 종결부는 상이한 단자 18에 고정된다.
자성체 코어 6, 7은 배럴 11의 홀 11a를 통하여 연장하며, 서로 접합한다. 자성체 코어 6, 7은 C-자형 형상을 하고 있다. 자성체 코어 6, 7은 자성체 코어용 가이드 슬롯 16에 의해 유도되며, 수직방향으로 배설된다. 커버 15는 자성체 코어 6,7용 가이드 슬롯 16과 반대쪽에서 칼라 12∼14에 접합되어, 칼라 12∼14의 전표면의 3/4과 접한다. 자성체 코어 6, 7의 재료로서는, 비투자율이 2천∼3천인 것이 바람직하며, 구체적으로는 페라이트 또는 비정질성 재료 등이 사용된다. 절연성 커버는 케이스로서 코어 6, 7에 부착될 수 있다.
이하, 제14도를 참조하여 본 구현예의 초크 코일을 더욱 상세하게 설명한다.
칼라 14의 외주 단면에서 홈 14a가 형성되어 있으며, 반면 커버 15에는 상응하는 돌기 15a가 형성되어 있다. 권선 4와 5 사이의 연면거리 L은 홈 14a의 경사면을 따라 측정된다. 한 경사면을 C로 나타내면, 연면거리 L은 대략 C의 2배가 된다. 따라서, 홈 14a를 갖는 권선 4와 5 사이의 거리는, 홈 14a를 갖지 않는 권선 4와 5 사이의 거리 보다 더 길다. 따라서, 홈을 형성함으로써 초크 코일의 내절연성은 증가된다.
초크 코일은 더 작게 만들어 질 수도 있다. 구체적으로, 초크 코일은 안전성을 목적으로 적어도 3.2mm 이상의 연면거리를 제공하도록 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여, 종래의 초크 코일은 큰 칼라를 구비하고 있다. 그러나, 홈 14a는 바람직하게도 칼라의 크기를 증가시키지 않으면서도 권선 4와 5 사이의 연면거리를 적어도 3.2mm까지는 증가시킨다.
홈 14a와 돌기 15a와의 맞물림은, 커버가 칼라 12∼14의 외측 단부에 합체될 때, 커버 15의 좋은 길잡이가 되며, 커버 15의 위치 결정을 용이하게 한다.
제14도를 참조하면, 보빈 1의 조반부, 왼쪽 말단 칼라 12, 커버 15의 좌반부 및 중앙 칼라 14는 권선 4를 주회하는 폐쇄 자기 회로를 구성한다. 보빈 1의 우반부, 오른쪽 말단 칼라 13, 커버 15의 우반부 및 중앙 칼라 14는 권선 5를 주회하는 다른 폐쇄 자기 회로를 구성한다. 제15도는 이 초크 코일에 사용되는 전기등가 회로를 보여준다.
제16도 및 제17도는 초크 코일에 의해 공통모드 노이즈를 제거하는 방법을 보여준다.
제16도에 의하면, 초크 코일은 전원 20과 전자기기 등의 부하 21에 두 신호선에 의해 전기적으로 접속된다. 전원 20과 접지와의 사이에는 부유용량 C1이 발생하고, 반면 부하 21과 접지와의 사이에는 부유용량 C2가 발생한다. 두 신호선을 통하여 제16도에서 화살표로 나타낸 방향으로 공통모드 노이즈 전류 i1, i2가 흐를 때, 제17도에서 보는 바와 같이, 권선 4, 5에서는 자속 φ1, φ2가 발생한다. 그런 다음, 이들 자속 φ1, φ2는 폐쇄 자기 회로를 주회하는 동안 합쳐진다. 자속 φ1, φ2는 누설되지 않으며, 그의 크기는 점진적으로 감쇠한다. 이는, 자속 φ1, φ2가 와전류 손실 등의 형태로 열에너지로 전환되어 감쇠되기 때문이다. 이렇게 하여 공통모드 노이즈 전류 i1, i2는 감쇠된다.
제18도 및 제19도는 초크 코일에 의해 정상모드 노이즈가 제거되는 방법을 보여준다.
두 신호선을 통하여 제18도에서 화살표로 나타낸 방향으로 정상모드 노이즈 전류 i3이 흐를 때, 제19도에서 보는 바와 같이, 권선 4, 5에서는 자속 φ3, φ4가 발생한다. 이들 자속 φ3, φ4는 누설되지 않는다. 이들 자속 φ3, φ4가 보빈 1의 폐쇄 자기 회로를 주회하는 동안, 이들은 와전류 손실 등의 형태로 열에너지로 전환되며, 그 크기는 점진적으로 감쇠된다. 이렇게 하여 공통모드 노이즈 전류 i3은 감소된다. 이와 같이, 초크 코일은 정상모드 노이즈와 공통모드 노이즈 모두를 제거하는데 효과적이다.
본 발명은 전술한 구현예에 한정되지 않는다. 다양한 변형이 본 발명의 범위내에서 가능하다.
커버는 반드시 U-자 형상일 필요없으며, 몰딩 페라이트 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 커버는 정상모드 노이즈의 폐쇄 자기 회로를 구성하는 한 부재이다.
중앙 칼라 14의 홈 14a는 예를 들면 U-자형 또는 W-자형 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 커버 15의 돌기 15a는 홈 14a와 맞물림할 수 있는 형상을 가져야 한다.
이상 설명한 구현예에서, 커버 15는 칼라 12∼14의 3면과 접촉한다. 또한, 커버 15는 칼라 12∼14의 한면과, 또는 두면과 또는 전면(4면)과 접촉할 수도 있다.
자성체 코어 6, 7은 U-자형 형상을 가지고 있으나, E-자형 형상을 가질 수도 있다. 또한, 자성체 코어 6과 7 중 어느 하나는 U-자형 또는 E-자형 형상을, 다른 하나는 I-자형 형상을 가질 수 있다. 또한, 자성체 코어는 두 조각이 아닌 한 조각으로 형성될 수도 있다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 한쌍의 권선; 자성체로 만들어지고, 권선을 통해 연장하는 폐쇄 자기 회로를 포함하는 보빈; 및 전기한 보빈에 삽입된 두 자성체 코어를 포함하는 초크 코일을 제공한다. 이러한 구성에 의하면, 공통모드 또는 정상모드 노이즈 전류가 두 권선을 통해 흐르는 경우, 발생하는 자속은 자성체 코어나 보빈 내에서 와전류 손실의 형태로 열에너지로 전환된다. 이는, 자속의 크기를 감소시키며, 공통모드 또는 정상모드 노이즈를 제거한다. 바람직하게도, 자속은 누설되지 않는다. 이에 의해 초크 코일 주위에 자기 차폐를 할 필요가 없다.
각각의 자성체 코어의 보빈의 홀 내에서의 한 측은 원형 또는 사각형 단면을 갖는다. 이는 자성체 코어와 홀의 내벽과의 사이의 접촉면을 감소시키며, 따라서 정상모드 노이즈에 의해 보빈 내에서 발생된 자속이 보빈으로부터 자성체 코어 쪽으로 누설되어 옮겨가는 것을 막는다.
배럴의 홀은 배럴의 중앙 축으로부터 편심되어 있다. 이러한 구성은 정상모드 노이즈에 의해 보빈내에서 발생된 자속이 통과하는 자기 회로의 단면적을 증가시킨다. 이에 의해 자기 회로의 자기 저항이 감소하게 되며, 따라서 정상모드 인덕턴스를 증가시킨다. 게다가, 보빈은 자성체 코어의 개구내에서 더 적은 공간을 차지한다. 이는 권선수를 증가시킬 수 있으며, 따라서 정상모드 및 공통모드 인덕턴스를 증가시킬 수 있다.
중앙 칼라는 말단 칼라의 두께의 2배의 두께를 갖고 있다. 이는 정상모드 노이즈에 의해 두 권선에 발생된 자속이 통과하는 자기 회로의 단면적을 증가시키고, 따라서 정상모드 인덕턴스의 크기를 증가시킨다.
또한, 자성체 코어의 개구내에서의, 중앙 칼라와 자성체 코어와의 사이에 형성된 틈은, 말단 칼라와 자성체 코어와의 사이에 형성된 틈 보다 더 크다. 이러한 구성은 정상모드 노이즈에 의해 보빈내에 발생된 자속이 보빈으로부터 자성체 코어로 누설되어 옮겨가는 것을 방지한다.
보빈의 중앙 칼라의 외주 단면에는 홈이 형성되어 있으며, 이 홈들은 커버의 돌기와 맞물림할 수 있는 형상을 하고 있다. 이러한 구성은 중앙 칼라의 양측에서 배럴 주위를 감고 있는 두 권선들 사이의 연면거리를 증가시키며, 내절연성이 향상된다. 초크 코일은 소형으로 만들어질 수 있다. 커버의 돌기와 홈과의 맞물림은 커버의 좋은 길잡이가 되며, 커버의 위치 결정을 용이하게 한다. 이러한 맞물림은 초크 코일의 자동 조립을 가능케 하며, 보빈과 커버가 폐쇄 자기 회로를 형성하는 것을 확실히 한다. 따라서, 공통모드 노이즈에 의한 자속의 포화현상은 일어나지 않는다.
따라서, 본 발명은 공통모드 노이즈와 정상모드 노이즈 모두를 충분히 제거하는데 효과적이며, 소형인 초크 코일을 제공한다.

Claims (6)

  1. 한쌍의 권선(winding); 자성체 코어(magnetic core)가 삽입되어 관통하는 홀을 포함하며, 전기한 한쌍의 권선이 감겨져 있는 배럴(barrel), 전기한 배럴의 대향하는 양 말단과 동일면에서 전기한 양 말단을 넘어서서 연장하고 있는 두 대향 말단 칼라(collar), 전기한 배럴의 중앙부 주위에서 전기한 중앙부에 수직하게 연장하고 있는 중앙 칼라, 및 전기한 중앙 칼라와 전기한 두 대향 말단 칼라를 연결하기 위한 커버를 포함하며, 전기한 배럴, 전기한 칼라 및 전기한 커버에 의해 한쌍의 권선 주위에 폐쇄 자기 회로(閉磁路)를 형성하는 자성체로 이루어진 보빈(bobbin); 및 전기한 배럴의 홀에 일부분 삽입되는, 폐쇄 자기 회로를 형성하는 자성체 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 초크 코일(choke coil).
  2. 제1항에 있어서, 전기한 배럴의 홀의 단면은 배럴 내에 삽입된 자성체 코어의 한 측의 단면과는 다르며, 하나는 원형 단면이고, 다른 하나는 사각형 단면인 것을 특징으로 하는 초크 코일.
  3. 제1항에 있어서, 전기한 배럴의 홀이 전기한 배럴의 중앙 축으로부터 편심되어 있음을 특징으로 하는 초크 코일.
  4. 제1항에 있어서, 전기한 중앙 칼라의 두께가 말단 칼라의 두께 보다 적어도 2배가 되는 것을 특징으로 하는 초크 코일.
  5. 제1항에 있어서, 전기한 자성체 코어는 개구를 형성하며, 전기한 개구내에서, 전기한 중앙 칼라의 외주 단면과 전기한 자성체 코어 사이의 틈(gap)이, 전기한 말단 칼라의 외주 단면과 전기한 자성체 코어 사이의 틈 보다 더 크게 형성되어 있음을 특징으로 하는 초크 코일.
  6. 제1항에 있어서, 전기한 중앙 칼라는 그의 외주 단면에 홈을 가지고 있고; 전기한 커버는 돌기를 가지고 있으며, 돌기의 적어도 일부분은 전기한 홈과 맞물림하는 것을 특징으로 하는 초크 코일.
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