KR101661590B1 - 코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

판형 코일을 금형 내에 용이하게 고정시켜 사출 성형을 수행할 수 있으며, 사출 성형시 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되는 것을 방지할 수 있는 코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법이 개시된다. 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인을 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계; 상기 판형 코일을 1차 사출 금형 내에 고정시켜, 일면에 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 1차 사출 성형물을 성형하는 단계; 및 상기 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행하는 단계를 포함하는 코일 부품 제조 방법을 포함한다.

Description

코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법{PLATE COIL FOR COIL COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING COIL COMPONENT}

본 발명은 코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출 성형시 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되는 것을 방지할 수 있는 코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법에 관한 것이다.

변압기(transformer)는 1차 측(primary)과 2차 측(secondary)을 가지며 일반적으로 1차 측은 입력단으로 이용되고 2차 측은 출력단으로 이용된다. 변압기 중 휴대전화 충전기 등에서 이용되는 소형의 변압기에는 삼중 절연 전선(triple insulated wire)을 감은 코일 부품이 이용(특히, 2차 측으로 이용됨)된다.

그러나, 삼중 절연 전선으로 감은 코일 부품은 전선의 피복을 사람이 직접 벗겨야 하는 등 대량 생산에 어려움이 있고, 삼중 절연 전선이 균일하게 감기지 않아 불량률이 높은 문제가 있다. 또한, 소형 변압기에 삼중 절연 전선을 감은 코일 부품을 2차 측으로 이용하면, 그 소형 변압기는 충분한 절연 내압을 확보하기 위해 1차 측과 2차 측을 소정의 간격을 두고 이격시켜야 하므로, 소형 변압기의 크기가 커지고, 그에 따라 소형 변압기의 누설 인덕턴스(leakage inductance)가 커지는 문제가 있다.

또한, 휴대전화 등의 고속 충전을 위해 소형 변압기의 출력 향상을 요구하고 있는 현재의 상황에서, 소형 변압기에 삼중 절연 전선을 감은 코일 부품을 2차 측으로 이용할 경우, 1차 측과 2차 측 간의 충분한 절연 내압을 확보하기 위해, 소형 변압기의 1차 측과 2차 측을 종래보다 더 이격시켜야 하므로, 소형 변압기의 크기가 더 커지게 되며, 그에 따라 누설 인덕턴스도 더 커지는 문제가 있다. 또한, 1차 측과 2차 측이 보다 멀리 이격될수록 소형 변압기의 효율도 떨어지는 문제도 있다.

이에 따라 최근에는 인쇄 회로 기판(PCB : Printed Circuit Board)에 프린팅된 코일(인쇄 회로 기판 코일) 및 판형 코일(plate coil)을 변압기에 활용하려는 시도가 나타나고 있다.

하지만, 인쇄 회로 기판 코일은, 대량 생산이 용이하지만, 좁은 면적으로 인해 전류 용량이 낮고, 충분하게 절연되지 않아 삼중 절연 전선을 이용한 코일에 비해 절연 내압이 좋지 않다는 문제가 있다. 또한 판형 코일은, 절연을 위한 인서트 사출(insert molding)이 필요한데, 인서트 사출시 판형 코일을 금형 내에 고정시키기가 어려우며, 용융액의 압력에 의해 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되어 불량률이 증가하는 문제가 있다.

관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2013-0106300호, 제2016-0041837호가 있다.

본 발명은 판형 코일을 금형 외부에서 고정시키지 않고, 금형 내에 고정시켜 용이하게 사출 성형을 수행할 수 있는 코일 부품 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 사출 성형시 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되는 것을 방지할 수 있는 코일 부품용 판형 코일 및 코일 부품 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인을 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계; 상기 판형 코일을 1차 사출 금형 내에 고정시켜, 일면에 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 1차 사출 성형물을 성형하는 단계; 및 상기 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행하는 단계를 포함하는 코일 부품 제조 방법이 제공된다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인, 상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지, 상기 금속 라인에 연결된 제1 및 제2단자를 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계; 및 상기 제1단자를 벤딩하여, 상기 금속 라인 외부에 위치시키는 단계를 포함하는 코일 부품 제조 방법이 제공된다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인; 상기 금속 라인에 연결된 제1 및 제2단자; 및 상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되어 상기 금속 라인을 고정시키는 적어도 하나 이상의 브릿지를 포함하는 코일 부품용 판형 코일이 제공된다.

본 발명에 따르면, 1차 사출 성형물의 일면에 돌출부를 형성하고, 돌출부에 의해 1차 사출 성형물이 고정된 상태로 2차 사출을 수행함으로써, 판형 코일을 금형 내에 고정시켜 용이하게 사출 성형을 수행할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 판형 코일의 금속 라인의 측면에 브릿지를 형성함으로써, 판형 코일에 대한 사출 성형시에 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되는 것이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품용 판형 코일의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품용 판형 코일의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품용 판형 코일의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 판형 코일을 이용한 코일 부품을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 발명은 판형 코일을 사출 성형하여 코일 부품을 제조하는 방법을 제안한다. 즉, 코일 부품은 판형 코일이 절연체에 의해 둘러싸인 형태이다.

본 발명은 2단계에 거쳐 판형 코일을 사출 성형하는데, 1차 사출 성형시 1차 사출 성형물의 일면에 돌출부를 형성한다. 돌출부에 의해 1차 사출 성형물이 금형 내에서 고정될 수 있으며, 1차 사출 성형물을 금형 내에서 고정시킨 상태로 2차 사출을 수행함으로써, 용이하게 코일 부품을 제조할 수 있다.

또한 본 발명은 사출 성형시 용융액에 의해 판형 코일의 형상이 변형되거나 판형 코일이 단선되는 것을 방지하기 위해, 금속 라인 사이가 브릿지로 연결된 판형 코일을 제안한다.

브릿지에 의해 금속 라인이 고정됨으로써, 용융액의 압력에 의해 판형 코일의 형상이 변형되는 것이 방지될 수 있다. 브릿지는 1차 사출 성형후 제거됨으로써, 2차 사출을 거쳐 코일 부품이 제조될 수 있다.

이하에서는 먼저, 브릿지를 포함하는 코일 부품용 판형 코일을 설명하고, 1차 및 2차 사출을 이용하는 코일 부품 제조 방법을 설명하기로 한다. 코일 부품 제조 방법에 이용되는 판형 코일은 브릿지를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품용 판형 코일의 사시도, 도 2는 판형 코일의 평면도이며, 도 3은 판형 코일의 정면도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 판형 코일을 이용한 코일 부품을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 판형 코일은 평면 스파이럴(spiral) 패턴의 금속 라인(130), 금속 라인(130)에 연결된 제1단자(110) 및 제2단자(120), 그리고 금속 라인(130)의 측면 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 브릿지(140 내지 145)를 포함한다.

본 발명에 따른 판형 코일은 알루미늄 또는 구리 등과 같은 금속 재질로 이루어지며, 알루미늄 또는 구리 등의 금속판을 프레스 가공하여 제조될 수 있다. 이 때, 금속 라인(130), 브릿지(140 내지 145), 제1 및 제2단자(110, 120)은 일체형으로 제작될 수 있다. 그리고 판형 코일은 인서트 사출을 통해 도 4와 같이 절연된 후, 코일 부품을 필요로하는 장치, 예를 들어 소형 변압기 등에 이용될 수 있다.

판형 코일이 변압기에 이용될 경우, 판형 코일의 중앙부에 자기 철심(마그네틱 코어)이 위치하게 되며, 금속 라인(130)이 자기 철심 외부에 위치한다. 그리고 금속 라인(130)의 제1 및 제2단자(110, 120)을 통해 금속 라인(130)으로 전류가 인가된다.

브릿지(140 내지 145)는 금속 라인(130)을 고정시켜, 인서트 사출시 용융액의 압력에 의해 금속 라인(130)의 형상이 변형되거나 금속 라인(130)이 단선되는 것을 방지한다. 최종 코일 부품에서 브릿지(140 내지 145)는 제거되어야 하며, 금속 라인에 대한 사출 공정 사이에 제거될 수 있다. 이를 위해 사출 공정은 두단계에 걸져 이루어질 수 있으며, 코일 부품 제조 방법은 도 5 및 6에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

한편, 도 1 및 2에서는 6개의 브릿지가 이용되는 경우가 일실시예로서 설명되었지만, 실시예에 따라서 브릿지의 위치 및 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 부품 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5는 1차 사출 성형물을 도시하는 도면이며, 도 6은 1차 사출 성형물에서 브릿지가 제거된 모습을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 코일 부품 제조 방법은 먼저, 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인 및 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지를 포함하는 판형 코일을 성형한다. 전술된 바와 같이 금속판을 프레스 가공하여 도 1과 같은 판형 코일을 성형할 수 있다. 이 때, 판형 코일을 직접 접촉하지 않고 이동시키며, 추후 용이한 사출 가공을 위해, 프레스 가공을 할 때, 판형 코일외에 판형 코일에 연결되는 판금틀(530)을 함께 형성할 수 있다.

그리고 판형 코일을 1차 사출 금형에 삽입하여, 1차 사출 성형물을 성형한다. 이 때, 본 발명은 1차 사출 성형물의 일면에 적어도 하나 이상의 돌출부(510)를 포함하는 1차 사출물을 성형한다. 1차 사출 성형물의 상부면 또는 하부면에는 적어도 하나 이상의 돌출부(510)가 형성될 수 있다.

돌출부(510)는 상부면 또는 하부면을 기준으로 약간 돌출된 부분으로서, 돌출부(510)에 의해 1차 사출 성형물이 2차 사출 금형 내에서 고정될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(510)가 2차 사출 금형의 내벽에 접촉하거나 2차 사출 금형 내벽의 홈에 삽입됨으로써 브릿지가 제거된 1차 사출 성형물이 고정될 수 있다. 1차 사출 금형은 돌출부(510)가 성형될 수 있도록 음각 형태의 홈을 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 판형 코일의 브릿지가 노출되도록 1차 사출 성형물을 성형하고 1차 사출 성형물에서 브릿지를 제거한다. 즉, 1차 사출 성형시 1차 사출 금형에 삽입된 금속 라인 부분이 사출되는데, 도 5를 참조하면, 음영으로 표현된 사출 영역(540)에 브릿지가 포함되어 있지 않음을 알 수 있다.

브릿지에 의해 1차 사출시 금속 라인이 고정될 수 있는데, 코일로 동작하기 위해서는 최종적으로 브릿지가 제거되어야 하므로 용이한 제거를 위해 브릿지 부분을 노출시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이 브릿지는 사출 성형되지 않고 오픈되므로 용이하게 제거될 수 있다.

1차 사출 성형물에서 브릿지가 노출되도록 1차 사출 금형은 브릿지와 결합되어, 사출을 위한 용융액과 브릿지의 접촉을 차단하는 차폐부를 포함한다. 1차 사출 금형은 상부와 하부로 분리될 수 있으며, 하부의 차폐부에 브릿지가 결합된 후 상부가 브릿지에 결합될 수 있다.

차폐부는 판형 코일을 1차 사출 금형 내에서 고정시키는 역할을 함께 수행할 수 있으나, 1차 사출 금형은 판형 코일을 1차 사출 금형 내에서 보다 확실하게 고정될 수 있는 고정핀을 더 포함할 수 있다. 도 5의 1차 사출 성형물에서 브릿지 이외 노출된 부분들(520)은 고정핀이 판형 코일을 고정시킨 부분이다.

1차 사출 성형물에서 브릿지가 제거된 후, 도 6과 같이, 브릿지가 제거된 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행한다. 2차 사출 성형을 통해 도 4와 같은 코일 부품이 완성될 수 있다.

전술된 바와 같이, 돌출부에 의해 1차 사출 성형물이 2차 사출 금형 내에서 고정될 수 있으므로, 용이하게 사출 성형을 수행할 수 있으며, 브릿지를 제외한 나머지 금속 라인이 1차 사출에 의해 고정되므로, 브릿지가 제거되더라도 금속 라인의 형상이 변형되거나 금속 라인이 단선되지 않는다.

제1 및 제2단자는 전류가 인가되어야 하므로 사출되지 않고 노출된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술된 바와 같이, 브릿지를 포함하지 않는 판형 코일도 1차 및 2차 사출을 통해 코일 부품으로 제조될 수 있는데, 이 경우, 1차 사출 금형은 차폐부없이 고정핀만을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 브릿지가 제거됨이 없이 1차 사출 성형물이 2차 사출 금형에 삽입되어, 2차 사출 성형이 수행된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 프레스 가공을 이용한 판형 코일의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 금속판에 판형 코일의 금속 라인 일부가 형성된 모습을 도면이며, 도 8은 판형 코일의 금속 라인 전체가 형성된 모습을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 코일 부품 제조 방법은 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인, 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지, 금속 라인에 연결된 제1 및 제2단자를 포함하는 판형 코일을 성형하고, 제1단자(720)를 벤딩하여, 금속 라인 외부에 위치시킨다. 이에 따라 도 1과 같은 판형 코일이 성형될 수 있다. 제1단자(720)는 금속 라인과 이격되도록 벤딩된다.

보다 구체적으로 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 금속판(710)을 노칭(notching)하여 브릿지(B)를 경계로 금속 라인 일부를 형성하고, 단자를 형성한다. 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 브릿지(B)를 경계로 나머지 금속 라인을 노칭하여 최종적으로 판형 코일을 완성한다. 즉, 본 발명에 따른 판형 코일은, 금속판에서, 브릿지를 경계로, 금속 라인 중 일부를 먼저 절단하고, 이후 브릿지를 경계로, 금속 라인 중 나머지를 절단함으로써 성형될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 판형 코일은, 전술된 사출 과정을 거쳐 최종적으로 코일 부품으로 완성된다.

도 7 및 도 8에서는 판형 코일의 금속 라인이 두번의 노칭 과정을 거쳐 제조되는 실시예가 설명되었는데, 실시예에 따라서 노칭 횟수는 변경 가능하며, 한번에 노칭하여 판형 코일을 성형할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인 및 상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지를 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계;
   상기 판형 코일을 1차 사출 금형 내에 고정시켜, 상기 브릿지가 노출되도록 1차 사출 성형물을 성형하는 단계;
   상기 1차 사출 성형물에서 상기 브릿지를 제거하는 단계; 및
   상기 브릿지가 제거된 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행하는 단계
   를 포함하는 코일 부품 제조 방법.
   
5. 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인 및 상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지를 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계;
   상기 판형 코일을 1차 사출 금형 내에 고정시켜, 1차 사출 성형물을 성형하는 단계; 및
   상기 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행하는 단계를 포함하며,
   상기 1차 사출 금형은
   상기 판형 코일의 위치를 고정시키는 고정 핀; 및
   상기 브릿지와 결합되어, 용융액과 상기 브릿지의 접촉을 차단하는 차폐부
   를 포함하는 코일 부품 제조 방법.
   
6. 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인, 상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되는 브릿지, 상기 금속 라인에 연결된 제1 및 제2단자를 포함하는 판형 코일을 성형하는 단계;
   상기 제1단자를 벤딩하여, 상기 금속 라인 외부에 위치시키는 단계;
   상기 제1단자가 벤딩된 판형 코일을 1차 사출 금형에 삽입하여, 상기 브릿지가 노출되도록 1차 사출 성형물을 성형하는 단계;
   상기 1차 사출 성형물에서 상기 브릿지를 제거하는 단계; 및
   상기 브릿지가 제거된 1차 사출 성형물을 2차 사출 금형에 삽입하여, 2차 사출 성형을 수행하는 단계
   를 포함하는 코일 부품 제조 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 판형 코일을 성형하는 단계는
   금속판에서, 상기 브릿지를 경계로, 상기 금속 라인 중 일부를 절단하는 단계; 및
   상기 브릿지를 경계로, 상기 금속 라인 중 나머지를 절단하는 단계
   를 포함하는 코일 부품 제조 방법.
   
8. 삭제
9. 평면 스파이럴 패턴의 금속 라인;
   상기 금속 라인에 연결된 제1 및 제2단자; 및
   상기 금속 라인의 측면 사이에 연결되어 상기 금속 라인을 고정시키는 적어도 하나 이상의 브릿지를 포함하며,
   상기 브릿지는
   상기 금속 라인에 대한 사출 공정 사이에 제거되는
   코일 부품용 판형 코일.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 브릿지는
    상기 사출 공정시 상기 금속 라인을 고정시키는
    코일 부품용 판형 코일.
    

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