KR102043295B1 - 누설 자속을 최소로 하는 인덕터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양단에 플랜지가 형성된 원통형 보빈에 코일을 감기 때문에 보빈의 외면으로 코일이 벗어나지 않도록 감을 수 있으며, 코일이 감긴 보빈의 하부는 원통형 보빈의 비어 있는 내부 공간으로 삽입되는 원통형 코어를 포함하는 베이스에 장착하고, 코일이 감긴 보빈의 상부는 캡 코어로 덮어 쉽게 조립할 수 있으며, 원통형 코어의 상부와 캡 코어의 내면 사이에 보조 코어를 삽입함으로써 원통형 코어와 캡 코어 사이의 비어 있는 공간에 의한 누설자속을 최소로 할 수 있고, 각각 자성체로 구현된 베이스 및 캡 코어에 의해 외부로 노출되는 코일을 최소로 하여 외부로 코일에서 발생하는 자속이 외부로 유출되어 주변 소자에 간섭을 일으키는 것을 최소로 할 수 있는 인덕터를 제안한다. 상기 인덕터는, 원통형 보빈, 베이스, 캡 코어 및 보조 코어를 포함한다.

Description

누설 자속을 최소로 하는 인덕터 {An inductor with minimum leakage flux}

본 발명은 인덕터에 관한 것으로, 특히, 양단에 플랜지가 형성된 원통형 보빈에 코일을 감기 때문에 보빈의 외면으로 코일이 벗어나지 않도록 감을 수 있으며, 코일이 감긴 보빈의 하부는 원통형 보빈의 비어 있는 내부 공간으로 삽입되는 원통형 코어를 포함하는 베이스에 장착하고, 코일이 감긴 보빈의 상부는 캡 코어로 덮어 쉽게 조립할 수 있으며, 원통형 코어의 상부와 캡 코어의 내면 사이에 보조 코어를 삽입함으로써 원통형 코어와 캡 코어 사이의 비어 있는 공간에 의한 누설자속을 최소로 할 수 있고, 각각 자성체로 구현된 베이스 및 캡 코어에 의해 외부로 노출되는 코일을 최소로 하여 외부로 코일에서 발생하는 자속이 외부로 유출되어 주변 소자에 간섭을 일으키는 것을 최소로 할 수 있는 인덕터에 관한 것이다.

일반적으로 인덕터(inductor)는 전자기 유도현상을 이용하여 고주파의 교류전압/전류를 변환하는 장치로, 전자제품, 발진회로 및 전원회로의 전류저장소자 등에서 전류의 급격한 변화를 막고, 전기 잡음을 걸러내는 필터 등으로 사용되는 권선용 수동소자이다. 최근에는 전자기기의 소형화 및 고주파 변화 등에 따라 인쇄회로기판의 표면에 실장하는 인덕터도 소형화하는 추세이다.

대한민국 등록특허 10-1647721호(2016년8월5일)에 기재된 인덕터 및 그 제조방법은 2개의 코어(상부코어 및 하부코어)와 와이어가 권선되는 심경을 조립하여 인덕터를 제조함으로써 구성이 단순하고 재료비 및 제조비용이 절감되는 효과를 제공한다.

도 1은 대한민국 등록특허 10-1647721호에 기재된 실시 예를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 인덕터(10)는 다수의 단자핀(20)이 조립되는 하부코어(30), 하부코어(30)에 조립되며 와이어(50)가 권선 된 심경(40) 및 와이어(50)를 감싸며 하부코어(30)에 조립되는 상부코어(60)를 포함한다는 것을 알 수 있다.

다수의 단자핀(20)은 와이어(50)에 연결되어 전류를 공급하는 역할을 하는데, 예를 들어 4개의 단자핀(20)을 하부코어(30)의 모서리에 위치하도록 할 수 있다. 이 경우 2개의 단자핀(20)은 인덕터(10)에 전류를 공급하면서 인덕터(10)의 수평을 유지하는 지지대 역할을 하고, 나머지 2개의 단자핀(20)은 인덕터(10)의 수평을 유지하는 지지대 역할만 하도록 할 수 있다. 4개의 단자핀(20)은 도전성 금속물질로 구현한다.

하부코어(30)는 상부코어(60)와 함께 심경(40)에 권선된 와이어(50)의 자속이 외부로 유출되는 것을 최소화하는 역할을 함과 동시에, 다수의 단자핀(20)이 고정되는 절연베이스 역할을 한다.

대한민국 등록특허 10-1647721호에 첨부된 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 심경(40)을 하부코어(30)에 장착한 후에 권선(50)하기 때문에, 심경(40)의 상부 쪽에는 와이어가 심경(40)으로부터 이탈할 수 있다는 단점 이외에, 하부코어(30)의 상부와 상부코어(60) 상부 내면 사이의 거리는 작업에 따라 다르게 되어 균일한 전기적 특성의 인덕터를 제조하는데 어려움이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 양단에 플랜지가 형성된 원통형 보빈에 코일을 감기 때문에 보빈의 외면으로 코일이 벗어나지 않도록 감을 수 있으며, 코일이 감긴 보빈의 하부는 원통형 보빈의 비어 있는 내부 공간으로 삽입되는 원통형 코어를 포함하는 베이스에 장착하고, 코일이 감긴 보빈의 상부는 캡 코어로 덮어 쉽게 조립할 수 있으며, 원통형 코어의 상부와 캡 코어의 내면 사이에 보조 코어를 삽입함으로써 원통형 코어와 캡 코어 사이의 비어 있는 공간에 의한 누설자속을 최소로 할 수 있고, 각각 자성체로 구현된 베이스 및 캡 코어에 의해 외부로 노출되는 코일을 최소로 하여 외부로 코일에서 발생하는 자속이 외부로 유출되어 주변 소자에 간섭을 일으키는 것을 최소로 할 수 있는 인덕터를 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 인덕터는, 원통형 보빈, 베이스, 캡 코어 및 보조 코어를 포함한다.

상기 원통형 보빈은 내부가 비어 있고 상부 및 하부에는 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 형성되어 있으며, 상기 하부 플랜지에는 2개의 전극단자 모듈이 형성되어 있다. 상기 베이스는 내부에 형성된 보빈 안착 홈으로 상기 원통형 보빈의 상기 하부 플랜지를 고정하며, 상기 보빈 안착 홈의 중앙부로부터 상부 방향으로 원통형 코어가 돌출하여 있으며, 상기 2개의 전극단자 모듈을 구성하는 복수의 핀을 하부로 노출하도록 하는 전극단자 모듈 노출부가 형성된다. 상기 캡 코어는 상기 원통형 보빈의 상기 상부 플랜지를 고정한다. 상기 보조 코어는 상기 원통형 보빈의 비어 있는 공간 중 상기 원통형 코어의 상부와 상기 캡의 내면 사이에 설치된다. 상기 베이스, 상기 보조 코어 및 상기 캡 코어는 자성체이고, 상기 원통형 보빈의 재질은 절연체이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 누설 자속을 최소로 하는 인덕터(이하 인덕터)는 쉽게 조립할 수 있으며, 코어와 캡 코어 사이의 비어 있는 공간에 의한 누설자속을 최소로 할 수 있고, 외부로 노출되는 코일을 최소로 하여 외부로 코일에서 발생하는 자속이 외부로 유출되어 주변 소자에 간섭을 일으키는 것을 최소로 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 대한민국 등록특허 10-1647721호에 기재된 실시 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 인덕터의 분해 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 인덕터의 결합 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 인덕터의 외관을 형성하는 캡 코어 및 베이스의 사진이다.
도 5는 보조 코어의 사진이다.
도 6은 하부의 원통형 코어와 상부의 캡 코어 사이에 간극이 있을 때와 없을 때의 자속의 진행상황을 설명한다.
도 7은 원통형 보빈의 사진이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 누설 자속을 최소로 하는 인덕터의 분해 사진이다.

도 2a는 누설 자속을 최소로 하는 인덕터(이하 인덕터)의 하부에서 본 사진이고, 도 2b는 인덕터의 상부에서 본 사진이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인덕터(200)는 크게, 캡 코어(210), 원통형 보빈(220), 보조 코어(230) 및 베이스(240)를 포함한다.

캡 코어(210)는 내부에 형성된 보빈 커버 홈(211)로 원통형 보빈(220)의 상부를 커버한다.

원통형 보빈(220)은 내부가 비어 있는 원통형 바디(221), 원통형 바디(221)의 상부와 하부에 각각 형성된 상부 플랜지(222-1)와 하부 플랜지(222-2), 그리고 하부 플랜지(222-2)의 마주보는 곳에 설치된 2개의 전극단자 모듈(223; 223-1, 223-2)을 포함한다.

각각의 전극단자 모듈(223)은 전극단자 플레이트(224), 전극단자 고정용 펜스(224), 핀 고정대(226) 및 핀(227)을 포함한다. 전극단자 플레이트(224)는 U자 형태를 가지며 U자 형태의 아랫부분이 하부 플랜지(223)의 측면에 고정된다. 전극단자 고정용 펜스(224)는 전극단자 플레이트(224)의 U자 형태의 아랫부분과 하부 플랜지(223)의 접촉 부분으로부터 나중에 원통형 보빈(220)의 하부가 장착된 베이스(240) 방향으로 형성되어 베이스(240)의 전극단자 모듈 노출부(243)에 걸치게 된다. 핀 고정대(226)는 전극단자 플레이트(224)의 U자 형태의 상부 2곳의 하부 방향으로 형성되어 핀(227)을 고정한다. 핀(227)은 원통형 보빈(220)의 원통형 바디(221)에 감긴 코일의 일단자가 연결되는 곳이다.

베이스(240)는 원통형 보빈(220)의 하부가 안착하는 보빈 안착홈(241), 보빈 안착홈(241)의 중간에 형성된 원통형 코어(242) 및 보빈 안착홈(242)의 가장 자리 두 곳에 형성된 전극단자 모듈 노출부(243, 243-2, 243-2)를 포함한다. 전극단자 모듈 노출부(243, 243-2, 243-2)는 전극단자 모듈(223)을 인덕터(200)의 외부로 노출하는 기능 이외에도, 원통형 보빈(220)이 베이스(240)에서 회전하는 것을 방지하는 기능도 수행한다.

보조 코어(230)는 베이스(240)를 구성하는 원통형 코어(242)의 상부와 캡 코어(210)를 구성하는 보빈 커버 홈(211)의 내면과의 사이에 설치된다.

여기서, 캡 코어(210)와 베이스(240)의 소재는 망간-아연 페라이트(Mn-Zn Ferrite)를 사용하고, 보조 코어(230)의 소재는 니켈-아연 페라이트(Ni-Zn Ferrite)를 사용하고, 원통형 보빈(220)은 플라스틱과 같은 절연체로 제조할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 인덕터의 결합 사진이다.

도 3a는 베이스의 전극단자 모듈 노출부에 전극단자 모듈이 설치된 상태의 사진이고, 도 3b는 베이스의 전극단자 모듈 노출부에 전극단자 모듈이 설치되지 않은 상태의 사진으로, 결합 상태의 이해를 돕기 위해 결합이 완료된 인덕터를 뒤집은 상태에서 찍은 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인덕터(200)는 도 2에 도시한 인덕터를 구성하는 4개의 구성요소(210~240)를 단순하게 조립함으로써 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다. 도 3b에는 베이스(240)의 전극단자 모듈 노출부(243-2)에는 전극단자 모듈(223)이 설치되지 않은 것으로 표현되었는데, 이는 이해를 돕기 위한 것으로 정상적인 조립과정을 거친 인덕터라면 도 3a와 같은 형태를 가지게 될 것이다.

인덕터(200)의 입출력단자는 2개인데, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인덕터(200)에는 모두 4개의 핀(227-1~227-4) 형성되어 있다는 것을 알 수 있다. 도 3에는 자세하게 표시되지 않았지만, 실제 4개의 핀(227-1~227-4) 중 서로 대응되는 곳에 설치된 2개의 핀만이 실제의 입출력 단자가 된다. 나머지 핀은 사용하지 않는다. 이렇게 사용하지 않을 핀을 미리 형성해 놓는 이유는, 본 발명에 따른 인덕터(200)가 설치될 기판(Printed Circuit Board)의 상태에 따라 최적의 핀을 사용할 수 있는 선택 옵션을 제공할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 3a를 참조하면, 전극단자 고정용 펜스(225)가 전극단자 모듈 노출부(243)에 걸치고 있다는 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 인덕터의 외관을 형성하는 캡 코어 및 베이스의 사진이다.

도 4a는 캡 코어와 베이스가 조립되었을 때 내부의 사진이고, 도 4b는 캡 코어와 베이스가 조립되었을 때 외부의 사진이다.

도 4를 참조하면, 자성체로 구성되는 캡 코어(210)와 베이스(240)에 의해 코일에서 생성되는 자속이 외부로 유출되는 것을 최소한으로 할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 5는 보조 코어의 사진이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인덕터(200)를 구성하는 보조 코어(230)는 베이스(240)를 구성하는 원통형 코어(242)의 상부에 위치하기 때문에, 원통형 코어(242)의 형상과 동일한 원형으로 구현하였다. 보조 코어(230)는 원통형 코어(242)의 상부와 캡 코어(210)를 구성하는 보빈 커버 홈(211)의 내면캡 코어(210)와 원통형 코어(242)를 관통하는 자속이 누설되는 것을 방지한다.

누설자속(leakage flux)은 기기 동작의 기본이 되는 자속(flux) 중 한쪽 권선하고만 쇄교(inter-linkage)하는 자속을 의미하며, 예를 들면, 변압기에서 1차 권선과는 쇄교하지만 2차 권선과는 쇄교하지 않는 자속을 의미한다.

도 6은 하부의 원통형 코어와 상부의 캡 코어 사이에 간극이 있을 때와 없을 때의 자속의 진행상황을 설명한다.

도 6을 참조하면, 하부의 원통형 코어(242)와 상부의 캡 코어(210) 사이에 간극이 있을 때(좌측 도면)에는 2개의 코어(242, 210)의 가장자리에서 생성되는 자속에 누설이 발생하며, 2개의 코어(242, 210)의 사이에 보조 코어(230)를 설치하면(우측 도면) 누설되는 자속이 최소로 된다는 것을 알 수 있다.

도 7은 원통형 보빈의 사진이다.

도 7a는 원통형 보빈의 상부 측면에서 찍은 사진이고, 도 7b는 원통형 보빈의 측면에서 찍은 사진이며, 도 7c는 원통형 보빈의 하부 측면에서 찍은 사진다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 원통형 보빈(220)은, 원통형 바디(221)에 코일(700)이 감긴 것으로, 코일(700)은 상부 플랜지(222-1) 및 하부 플랜지(222-2)에 의해 코일이 원통형 바디(221)의 상부나 하부로 벗어나는 상황이 발생하지 않도록 한다는 것을 알 수 있다.

또한, 4개의 핀(227) 중 필요한 핀에 코일(700)의 양 단자를 연결함으로써, 기판(미도시)의 상태에 따라 적응적으로 사용할 수 있다는 장점도 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

210: 켑 코어
211: 보빈 커버 홈
220: 원통형 보빈
221: 원통형 바디 222-1: 상부 플랜지
222-2: 하부 플랜지
223: 전극단자 모듈
224: 전극단자 플레이트
225: 전극단자 고정용 펜스
226: 핀 고정대
227: 핀
230: 보조 코어
240: 베이스
241: 보빈 안착 홈 242: 원통형 코어
243: 전극단자 모듈 노출부

Claims (3)

1. 내부가 비어 있고 상부 및 하부에는 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 형성되어 있으며, 상기 하부 플랜지에는 2개의 전극단자 모듈이 형성되어 있는 원통형 보빈;
   내부에 형성된 보빈 안착 홈으로 상기 원통형 보빈의 상기 하부 플랜지를 고정하며, 상기 보빈 안착 홈의 중앙부로부터 상부 방향으로 원통형 코어가 돌출하여 있으며, 상기 2개의 전극단자 모듈을 구성하는 복수의 핀을 하부로 노출하도록 하는 전극단자 모듈 노출부가 형성된 베이스;
   상기 원통형 보빈의 상기 상부 플랜지를 고정하는 캡 코어; 및
   상기 원통형 보빈의 비어 있는 공간 중 상기 원통형 코어의 상부와 상기 캡 코어의 내면 사이에 설치되는 보조 코어; 를 포함하며,
   상기 베이스, 상기 보조 코어 및 상기 캡 코어는 자성체이고, 상기 원통형 보빈의 재질은 절연체이고,
   상기 전극단자 모듈은,
   일정한 폭을 가지는 U자 형태를 가지며 U자 형태의 아랫부분이 상기 하부 플랜지의 측면에 고정되는 전극단자 플레이트;
   상기 전극단자 플레이트의 U자 형태의 아랫부분과 상기 하부 플랜지의 접촉 부분으로부터 상기 원통형 보빈의 하부가 장착되는 상기 베이스 방향으로 형성되어 상기 베이스의 전극단자 모듈 노출부에 걸치는 전극단자 고정용 펜스;
   상기 전극단자 플레이트의 U자 형태의 상부 2곳의 하부 방향으로 형성되는 핀 고정대; 및
   상기 핀 고정대에 삽입 고정되며, 상기 원통형 보빈에 감기는 코일의 종단이 연결되는 핀; 을
   포함하는 것을 특징으로 하는 누설 자속을 최소로 하는 인덕터.
2. 제1항에서 상기 원통형 보빈은,
   내부가 비어 있는 원통형 바디;
   상기 원통형 바디의 상부 가장자리에 형성된 상부 플랜지;
   상기 원통형 바디의 하부 가장자리에 형성된 하부 플랜지; 및
   상기 하부 플랜지의 마주보는 곳에 설치되며, 상기 원통형 바디 주위에 감기는 코일의 종단이 전기적으로 연결되는 핀이 형성되어 있는 전극단자 모듈;을
   포함하는 것을 특징으로 하는 누설 자속을 최소로 하는 인덕터.
3. 삭제

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