KR102194135B1 - 자성소자 - Google Patents

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KR102194135B1
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김은수
이영수
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엘지이노텍 주식회사
전주대학교 산학협력단
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Abstract

실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는, 역률개선회로를 구성하는 인덕터 코일; 상기 인덕터 코일과 평행하게 배치되며, 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하는 변압기 코일; 및 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 상부에 배치되는 상부 자성체; 및 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 하부에 배치되는 하부 자성체를 포함한다.

Description

자성소자{MAGNETIC DEVICE}
실시 예는, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자에 관한 것이다.
최근에, 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)를 채용한 전원 공급 장치가 주목받고 있다. 스위칭 모드 파워 서플라이는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT; Bipolar Junction Transistor)와 같은 스위칭 소자와 변압기를 사용하여 안정적인 전원을 제공하기 위한 장치이다.
상기와 같은 스위칭 모드 파워 서플라이는, 교류 상용 전원의 고조파 규제를 만족하기 위한 역률 개선 회로(PFC:Power Factor Correction)의 인덕터와, 절연된 직류-직류(DC-DC) 컨버터 및 안전규격을 만족하기 위한 변압기를 포함한다.
이때, 상기 역률 개선 회로의 인덕터 및 직류-직류 컨버터의 변압기는 코일을 포함하고 있다.
즉, 상기 역률 개선 회로는 역률 개선을 위한 인덕터를 포함하고 있으며, 상기 변압기는 변압을 위한 1차 코일 및 2차 코일을 포함하고 있다.
종래에는, 하나의 구조물에 상기 인덕터를 형성하여 역률 개선 회로를 제작하였으며, 다른 하나의 구조물에 상기 1차 코일 및 2차 코일을 각각 형성하여 변압기를 제조하였다.
다시 말해서, 종래에는 역률 개선 회로를 구성하는 인덕터와, 직류-직류 컨버터의 변압기를 구성하는 1차 코일 및 2차 코일을 서로 다른 구조물에 각각 형성하여, 상기 역률 개선 회로와 변압기를 제작하였다. 이에 따라, 종래에는 상기 역률 개선 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기 사이에서 발생하는 상호 간섭을 효율적으로 줄일 수 있다.
한편, 최근 들어 가전 제품 등이 경박단소의 경향으로 개발됨에 따라, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이도 슬림화하게 구현되도록 요구받고 있다.
그러나, 종래에는 상기와 같이 역률 개선 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기가 서로 다른 구조물을 이용하여 각각 별도로 제작되기 때문에, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이를 구성하는 회로 부품 중 상기 역률 보상 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기가 큰 부피를 차지하게 된다.
실시 예서는, 역률 개선 회로의 인덕터와, 직류-직류 컨버터의 변압기를 하나의 부품으로 제작된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 제공한다.
또한, 실시 예에서는 역률 개선회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기가 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 제공한다.
또한, 실시 예에서는 역률 개선회로를 구성하는 복수의 코일 또는 직류-직류 컨버터의 변압기를 구성하는 복수의 코일을 하나의 부품으로 제작한 자성소자를 제공한다.
실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는, 역률개선회로를 구성하는 인덕터 코일; 상기 인덕터 코일과 평행하게 배치되며, 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하는 변압기 코일; 및 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 상부에 배치되는 상부 자성체; 및 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 하부에 배치되는 하부 자성체를 포함한다.
또한, 상기 상부 자성체는, 편평한 형상을 갖는 바닥부와, 상기 바닥부로부터 상방을 향해 연장되고, 기둥 형상을 가지며 일정 간격 떨어진 복수 개의 중앙부와, 상기 바닥부의 가장자리 영역에서 상방을 향해 연장되고, 상기 복수 개의 중앙부의 좌 측면, 우 측면 및 후 측면을 둘러싸는 측벽부를 포함하고, 상기 하부 자성체는, 상기 상부 자성체와 동일 형상을 갖는다.
또한, 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일은 중앙에 중공이 형성되며, 상기 상부 자성체에 형성된 어느 하나의 중앙부는, 상기 인덕터 코일의 상부 중공에 삽입되고, 상기 하부 자성체에 형성된 어느 하나의 중앙부는, 상기 인덕터 코일의 하부 중공에 삽입되며, 상기 상부 자성체에 형성된 다른 하나의 중앙부는, 상기 변압기 코일의 상부 중공에 삽입되고, 상기 하부 자성체에 형성된 다른 하나의 중앙부는, 상기 변압기 코일의 하부 중공에 삽입된다.
또한, 상기 상부 자성체와 하부 자성체는, 상기 인덕터 코일과 변압기 코일을 중심으로, 상호 대칭 결합한다.
또한, 상기 상부 자성체의 복수의 중앙부의 높이는, 상기 상부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮으며, 상기 하부 자성체의 복수의 중앙부의 높이는, 상기 하부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮다.
또한, 상기 상부 자성체와 하부 자성체가 결합한 상태에서, 상기 상부 자성체의 측벽부의 표면과, 상기 하부 자성체의 측벽부의 표면과 접촉하고, 상기 상부 자성체의 복수의 중앙부의 표면과, 상기 하부 자성체의 복수의 중앙부의 표면 사이에는 공극이 형성된다.
또한, 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 높이는, 상기 상부 자성체의 측벽부의 높이와, 상기 하부 자성체의 측벽부의 높이의 합에 상응한다.
또한, 상기 상부 자성체는, 편평한 형상을 갖는 바닥부와, 상기 바닥부로부터 상방을 향해 연장되고, 기둥 형상을 가지며 일정 간격 떨어진 복수 개의 중앙부와, 상기 바닥부의 가장자리 영역에서 상방을 향해 연장되고, 상기 복수 개의 중앙부의 좌 측면, 우 측면 및 후 측면을 둘러싸는 측벽부를 포함하고, 상기 하부 자성체는, 상기 바닥부에 대응하는 편평한 형상을 갖는다.
또한, 상기 상부 자성체의 복수의 중앙부의 높이는, 상기 상부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮으며, 상기 상부 자성체와 하부 자성체가 결합한 상태에서, 상기 상부 자성체의 측벽부의 표면과, 상기 하부 자성체의 표면은 서로 접촉하고, 상기 상부 자성체의 복수의 중앙부의 표면과, 상기 하부 자성체의 표면 사이에는 공극이 형성된다.
또한, 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 높이는, 상기 상부 자성체를 구성하는 측벽부의 높이에 상응한다.
또한, 상기 인덕터 코일 및 변압기 코일은 중앙에 중공이 형성되며, 상기 상부 자성체에 형성된 어느 하나의 중앙부는, 상기 인덕터 코일의 중공에 삽입되고, 상기 상부 자성체에 형성된 다른 하나의 중앙부는, 상기 변압기 코일의 중공에 삽입된다.
또한, 상기 상부 자성체 및 하부 자성체 각각은, 상기 복수 개의 중앙부의 사이에 위치한 측벽부를 중심으로 좌측에 형성된 제 1 자성체와, 우측에 배치된 제 2 자성체와, 상기 제 1 및 2 자성체 사이에 형성된 절연 시트를 포함한다.
또한, 상기 상부 자성체는, 상기 복수 개의 중앙부의 사이에 위치한 측벽부를 중심으로 좌측에 형성된 제 1 상부 자성체와, 우측에 배치된 제 2 상부 자성체와, 상기 제 1 및 2 상부 자성체 사이에 형성된 제 1 절연 시트를 포함하고, 상기 하부 자성체는, 상기 제 1 상부 자성체의 하부를 덮는 제 1 하부 자성체와, 상기 제 2 상부 자성체의 하부를 덮는 제 2 하부 자성체와, 상기 제 1 및 2 하부 자성체 사이에 형성되는 제 2 절연 시트를 포함한다.
상기 중앙부는, 원 기둥, 사각 기둥 및 타원 기둥 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는다.
또한, 상기 변압기 코일은, 일정 절연 간격만큼 떨어진 상태로 상기 1차측 코일과 2차측 코일이 하나의 보빈에 감긴다.
또한, 상기 상부 자성체의 측벽부는, 상기 복수의 중앙부의 후 측면에 위치하며, 상기 복수의 중앙부와 동일 수직 선상에 위치한 영역에 복수의 홈이 형성된다.
또한, 상기 복수의 홈은, 상기 복수의 중앙부가 각각 가지는 폭과 동일한 폭을 가지며, 상기 복수의 중앙부의 높이와 상기 측벽부의 높이의 차이에 대응하는 두께를 가진다.
실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는, 역률 개선 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기를 하나의 부품으로 제작함으로써, 상기 역률 개선 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기가 포함되는 전원 공급 장치의 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 역률 개선 회로의 인덕터와 직류-직류 컨버터의 변압기를 하나의 부품으로 제작함으로써, 전원 공급 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 인덕터 코일이 형성되는 자성체와, 변압기 코일이 형성되는 자성체를 서로 병렬로 배치함으로써, 인덕터와 변압기에서 각각 발생하는 자속에 의한 상호 자속 커플링(Mutual Magnetic Coupling) 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 인덕터와 변압기가 통합된 통합 변압기의 자성체는 상호교호방식(Interleaved) PFC AC/DC Converter의 인덕터에 적용할 수 있으며, Interleaved Flyabck Converter의 변압기 및 입력역률개선회로 인덕터와 플라이백컨버터의 변압기를 위한 통합변압기 자성체로도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 블록도다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자성 소자를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자성 소자를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 11은 도 3에 도시된 상부 자성체 및 하부 자성체의 변형 예이다.
도 12 및 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 15 내지 17은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 21 및 22는 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 24는 본 발명의 제 11 실시 예에 따른 자성 소자를 보여주는 도면이다.
도 25 및 26 전류 방향에 따른 자속 흐름을 나타내는 개념도이다.
도 27 및 28은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 소자에 나타나는 각부의 파형을 나타낸 도면이다.
도 29 내지 31은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 역률보상회로(PFC: POWER FACTOR CORRECTION)와 직류-직류 컨버터를 포함하는 전원공급장치에서 역률보상회로를 구성하는 인덕터와 직류-직류 컨버터를 구성하는 변압기를 하나의 부품으로 일체로 형성하는 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, LED(40) 등의 부하에 전원을 공급하는 전원공급장치는 입력전원, 입력부(110), 정류부(120), PFC+컨버터부(150) 및 출력 정류부(160)를 포함한다.
여기에서, PFC + 컨버터부(150)는 역률개선회로(130)와, 직류-직류 컨버터(140)를 구성하는 적어도 하나의 자성체 소자를 각각 포함하고 있다.
다시 말해서, 상기 PFC + 컨버터(150)는 역률 개선회로(130)를 구성하는 인덕터와, 상기 직류-직류 컨버터(140)를 구성하는 변압기를 포함한다.
상기 LED(40)는 부하의 한 예로서, 발광소자, 바람직하게는 복수의 발광 다이오드일 수 있으며, 전원공급장치는 제어신호에 따라 외부로부터 입력되는 교류 전원을 소정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 상기 LED(40)로 출력한다.
입력부(110)는 외부로부터 입력되는 교류 전압의 과전압 및 노이즈를 차단하는 입력필터를 포함한다.
상기 입력필터는 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 정류부(120)는 입력부(110)로부터 인가되는 교류 전압을 정류하여 출력한다. 상기 정류부(120)는 브릿지 정류기를 포함할 수 있다.
역률개선회로(130)는 입력 역률을 보상하기 위하여 제1 인덕터(L1)를 포함한다. 역률개선회로(130)는 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴-온 되됨에 따라 제1 인덕터(L1)에 에너지를 저장하며, 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴-오프 될 때 상기 제 1 인덕터(L1)에 저장한 전원을 직류-직류 컨버터부(140)로 출력하여 입력 역률을 보상한다.
이를 위하여, 역률개선회로(130)는 정류부(120)의 출력 라인에 해당하는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되어 있는 제1 인덕터(L1), 상기 제1 인덕터(L1)에 에너지를 저장하였다가 이를 출력 제어하는 제1 스위칭 소자(Q1), 그리고 상기 제2 노드(n2)와 컨버터부(140) 사이에 형성되는 제1 다이오드(D1)를 포함한다.
상기 제1 다이오드(D1)는 역방향으로 전류가 흐르는 것을 방지한다.
한편, 컨버터부(140)는 역률개선회로(130)로부터 전원을 받고, 스위치 동작에 따라 입력 전압을 변압하여 출력하는 변압기(TR)를 포함한다.
상기 컨버터부(140)는 도 2a와 같이 입력단에 직렬 연결되어 있는 제2 및 제3 스위칭 소자(Q2, Q3), 상기 제2 및 제3 스위칭 소자(Q2, Q3) 사이에 연결되는 변압기를 포함할 수 있다. 이때, 상기 변압기(TR)는 1차 코일(L2)와 2차 코일(L3-1, L3-2)을 포함한다. 한편, 상기 변압기(TR)는 도 2b와 같이 2차 코일이 L3으로만 형성될 수도 있을 것이다.
상기 컨버터부(140)는 제2 및 제3 스위칭 소자(Q2, Q3) 사이의 노드와 상기 변압기 1차 코일(L2) 사이에 커패시터(C2)를 포함하여 LLC 변압기를 이루며, 컨버터부(140)의 입력단에 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
상기 컨버터부(140)는 제2 및 제3 스위칭 소자(Q2, Q3)가 교번하여 턴-온, 턴-오프되면서 커패시터(C2)에 전압을 충전하고, 상기 충전된 전압을 변환하여 상기 변압기(TR)를 통해 전압을 안정적으로 제공할 수 있다.
변압기(TR)는 자성소자를 통해 상기 변압기 1차 코일(L2) 및 상기 변압기 2차코일 (L3-1, L3-2)이 인접하여 형성되어 있는 구조로서, 커패시터(C2)와 연결되는 제3 노드(n3)와 접지를 이루는 제4 노드(n4) 사이에 형성되는 상기 변압기 1차코일(L2) 및 상기 변압기 1차코일(L2)에 의해 유도되는 상기 변압기 2차코일((L3-1, L3-2))을 포함한다.
상기 변압기(TR) 2차 코일(L3-1, L3-2)의 양단은 제5 및 제6 노드(n5, n6)를 이룬다.
출력 정류부(160)는 상기 제5 및 제6 노드(n5, n6)와 연결된다.
상기 출력 정류부(160)는 복수의 부하에 서로 다른 전압을 제공하는 경우, 제3 인덕터(L3)를 이루는 코일의 일부와 연결된 후, 상기 연결된 지점에 따라 서로 다른 전압을 입력받기 위한 복수의 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 출력 정류부(160)는 다이오드(D2, D3) 및 커패시터를 포함한다.
발명의 실시 예에 따른 전원공급장치는 상기 제1 인덕터(L1)와 제2 및 제3 인덕터(L2,L3)를 하나로 제품으로 형성하는 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 제공한다.
한편, 도 2a와 다르게 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 컨버터부는 높은 출력 전압(Vout)에 따라 변압기 2차측 턴수가 높은 경우, 변압기 2차측 단은 센터탭 정류 방식이 아닌 단일탭 정류 방식을 사용할 수 있으며, 이 경우 2차측에 DC 성분을 막아줄 수 있는 블로킹 커패시터(CB)를 적용할 수도 있다.
이하에서는, 도 3 내지 6을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자에 대해 설명하기로 한다.
도 3 내지 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 상기 제 1 인덕터(L1)와 상기 변압기(TR)을 하나로 통합하여 형성하는 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 6을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(200)는 상부 자성체(210), 하부 자성체(220) 및 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)의 중앙부(추후 설명)에 감기는 제 1 내지 3 인덕터(L1, L2, L3)에 대응하는 제 1 내지 3 코일(230, 240, 260)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 코일(230)은 역률개선회로(130)의 제 1 인덕터(L1)를 이루는 인덕터 코일이고, 제 2 코일(240)은 LLC 변압기의 1차 코일(L2)을 이루는 변압기 코일이며, 제 3 코일(250)은 LLC 변압기의 2차 코일(L3)을 이루는 변압기 코일이다.
이때, 상기 제 2 코일(240)과 제 3 코일(250)은 하나의 변압기 코일(260)을 이루며, 이들이 요구되는 절연 간격(예를 들어, 3mm)만큼 떨어진 상태로 형성된다.
도면상에는 도시하지 않았지만, 상기 제 1 코일(230)은 중앙을 관통하는 관통 홀이 형성되어 있는 제 1 보빈(도시하지 않음)에 감기고, 상기 제 2 코일(240)과 제 3 코일(250)은 중앙을 관통하는 관통 홀이 형성되어 있는 제 2 보빈(도시하지 않음)에 감긴다.
이에 따라, 상기 제 1 코일(230), 그리고 제 2 코일(240)과 제 3 코일(250)로 이루어지는 변압기 코일(260)은 동선을 원통형으로 권취하여 구성한 감겨진 코일이며, 내주에 중공부가 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 1 코일(230), 그리고 제 2 코일(240)과 제 3 코일(250)로 이루어지는 변압기 코일(260)은 상기 중공부에 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)의 중앙부(추후 설명)가 삽입되어, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)에 탑재되어 있다.
도 4를 참조하여, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)의 형상에 대해 설명하기로 한다.
상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)는 서로 동일한 형상을 가진다. 그리고, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)는 중심을 기준으로 서로 대칭이 되도록 상호 결합한다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 상부 자성체(210)에 대해 설명하기로 한다.
상부 자성체(210)는 역률개선회로(130)를 구성하는 제 1 상부 자성체(211)와, 변압기(L2, L3)를 구성하는 제 2 상부 자성체(212)를 포함한다.
상기 제 1 상부 자성체(211)는 바닥부(2111), 제 1 측벽부(2112), 제 2 측벽부(2113), 제 3 측벽부(2114) 및 중앙부(2115)를 포함한다.
바닥부(2111)는 중앙부(2115)의 길이 방향으로 얇고 편평한 판 형상을 이룬다. 상기 바닥부(2111)는 대략 사각 형상을 가질 수 있다.
중앙부(2115)는 상기 바닥부(2111)의 중앙에서 상방을 향해 연장된다. 상기 중앙부(2115)는 대략 원 기둥 형상을 가진다.
상기 중앙부(2115)는 제 2 높이(H2)를 가지며, 상기 바닥부(2111)의 표면으로부터 돌출된다.
제 1 측벽부(2112)는 상기 바닥부(2111)의 제 1 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 1 측벽부(2112)는 상기 중앙부(2115)의 좌측면에 위치한다.
즉, 상기 제 1 측벽부(2112)는 상기 중앙부(2115)의 좌측면을 둘러싸며 형성된다.
제 2 측벽부(2113)는 상기 바닥부(2111)의 제 2 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 2 측벽부(2113)는 상기 중앙부(2115)의 우 측면에 위치한다.
즉, 상기 제 2 측벽부(2113)는 상기 중앙부(2115)의 우 측면을 둘러싸며 형성된다.
상기 제 3 측벽부(2114)는 상기 바닥부(2111)의 제 3 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 3 측벽부(2114)의 일단은 상기 제 1 측벽부(2112)와 연결되며, 상기 제 3 측벽부(2114)의 타단은 상기 제 2 측벽부(2113)와 연결된다.
즉, 상기 제 3 측벽부(2114)는 상기 제 1 측벽부(2112)와 제 2 측벽부(2113) 사이에 형성되어, 상기 제 1 측벽부(2112)와 제 2 측벽부(2113)를 연결한다.
상기 제 3 측벽부(2114)는 상기 중앙부(2115)의 후 측면에 위치한다.
즉, 상기 제 3 측벽부(2114)는 상기 중앙부(2115)의 후 측면을 둘러싸며 형성된다.
이때, 상기 제 1 측벽부(2112)와 상기 제 2 측벽부(2113)는 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 측벽부(2114)의 내측면은 상기 중앙부(2115)의 외주면에 대응하는 형상을 갖는다.
즉, 상기 제 3 측벽부(2114)의 내측면은 상기 중앙부(2115)의 외주면에 대응되게 상기 중앙부(2115)를 향하는 라운드진 곡면으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 측벽부(2112)와, 상기 제3 측벽부(2114)와, 상기 제2 측벽부(2113)는 전체로서 하나의 라운드진 곡면을 형성할 수 있다.
한편, 상기 중앙부(2115)의 외주면으로부터, 상기 제1 측벽부(2112), 상기 제2 측벽부(2113) 및 상기 제3 측벽부(2114)의 내측면까지의 거리는 동일할 수 있다.
상기 제1 측벽부(2112), 상기 제2 측벽부(2113) 및 상기 제3 측벽부(2114)는 서로 동일한 높이를 가지며 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 측벽부(2112), 상기 제2 측벽부(2113) 및 상기 제3 측벽부(2114)는 상기 중앙부(2115)와는 다른 제 1 높이(H1)를 가지며 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 측벽부(2112), 상기 제2 측벽부(2113) 및 상기 제3 측벽부(2114)가 상기 중앙부(2115)보다 더 높게 형성되도록 한다.
상기와 같이, 중앙부(2115)는 측면 중 전 측면을 제외한 좌 측면, 우 측면 및 후 측면이 상기 제 1 내지 3 측벽부(2112, 2113, 2114)에 의해 둘러싸여 있다. 그리고, 상기 중앙부(2115)의 전 측면은 외부로 개방되어 있다. 이때, 상기 중앙부(2115)의 전 측면은 상기와 같이 개방되어 상기 제 1 코일(인덕터 코일)(230)의 전기적 연결을 위한 출구로 이용될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 제 1 상부 자성체(211)는 코일 출구를 제외한 상기 중앙부(2115)의 나머지 측면이 모두 덮이도록 한다. 이에 따라, 상기 중앙부(2115)에 삽입되는 제 1 코일(230)에 의한 누설 자속을 최소화하도록 한다.
상기 제 2 상부 자성체(212)는 바닥부(2121), 제 1 측벽부(2122), 제 2 측벽부(2123), 제 3 측벽부(2124) 및 중앙부(2125)를 포함한다.
바닥부(2121)는 중앙부(2125)의 길이 방향으로 얇고 편평한 사각형의 판 형상을 이룬다.
중앙부(2125)는 상기 바닥부(2121)의 중앙에서 상방을 향해 연장된다. 상기 중앙부(2125)는 대략 원 기둥 형상을 가진다.
상기 중앙부(2125)는 제 2 높이(H2)를 가지며, 상기 바닥부(2121)의 표면으로부터 돌출된다.
제 1 측벽부(2122)는 상기 바닥부(2121)의 제 1 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 1 측벽부(2122)는 상기 중앙부(2125)의 좌측면에 위치한다. 즉, 상기 제 1 측벽부(2122)는 상기 중앙부(2125)의 좌측면을 둘러싸며 형성된다.
제 2 측벽부(2123)는 상기 바닥부(2121)의 제 2 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 2 측벽부(2123)는 상기 중앙부(2125)의 우 측면에 위치한다. 즉, 상기 제 2 측벽부(2123)는 상기 중앙부(2125)의 우 측면을 둘러싸며 형성된다.
상기 제 3 측벽부(2124)는 상기 바닥부(2121)의 제 3 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 3 측벽부(2124)의 일단은 상기 제 1 측벽부(2122)와 연결되며, 상기 제 3 측벽부(2124)의 타단은 상기 제 2 측벽부(2123)와 연결된다.
즉, 상기 제 3 측벽부(2124)는 상기 제 1 측벽부(2122)와 제 2 측벽부(2123) 사이에 형성되어, 상기 제 1 측벽부(2122)와 제 2 측벽부(2123)를 연결한다.
상기 제 3 측벽부(2124)는 상기 중앙부(2125)의 후 측면에 위치한다. 즉, 상기 제 3 측벽부(2124)는 상기 중앙부(2125)의 후 측면을 둘러싸며 형성된다.
이때, 상기 제 1 측벽부(2122)와 상기 제 2 측벽부(2123)는 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 측벽부(2124)의 내측면은 상기 중앙부(2125)의 외주면에 대응하는 형상을 갖는다.
즉, 상기 제 3 측벽부(2124)의 내측면은 상기 중앙부(2125)의 외주면에 대응되게 상기 중앙부(2125)를 향하는 라운드진 곡면으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 측벽부(2122)와, 상기 제3 측벽부(2124)와, 상기 제2 측벽부(2123)는 전체로서 하나의 라운드진 곡면을 형성할 수 있다.
한편, 상기 중앙부(2125)의 외주면으로부터, 상기 제1 측벽부(2122), 상기 제2 측벽부(2123) 및 상기 제3 측벽부(2124)의 내측면까지의 거리는 동일할 수 있다.
상기 제1 측벽부(2122), 상기 제2 측벽부(2123) 및 상기 제3 측벽부(2124)는 서로 동일한 높이를 가지며 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 측벽부(2122), 상기 제2 측벽부(2123) 및 상기 제3 측벽부(2124)는 상기 중앙부(2125)와는 다른 제 1 높이(H1)를 가지며 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 측벽부(2122), 상기 제2 측벽부(2123) 및 상기 제3 측벽부(2124)가 상기 중앙부(2115)보다 더 높게 형성되도록 한다.
상기와 같이, 중앙부(2125)는 측면 중 전 측면을 제외한 좌 측면, 우 측면 및 후 측면이 상기 제 1 내지 3 측벽부(2122, 2123, 2124)에 의해 둘러싸여 있다. 그리고, 상기 중앙부(2125)의 전 측면은 외부로 개방되어 있다. 이때, 상기 중앙부(2125)의 전 측면은 상기와 같이 개방되어 상기 변압기 코일(1차 코일과 2차 코일)(260)의 전기적 연결을 위한 출구로 이용될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 제 2 상부 자성체(212)는 코일 출구를 제외한 상기 중앙부(2125)의 나머지 측면이 모두 덮이도록 한다. 이에 따라, 상기 중앙부(2125)에 삽입되는 변압기 코일(260)에 의한 누설 전류를 최소화하도록 한다.
상기와 같은 제 1 상부 자성체(211)와 제 2 상부 자성체(212)는 서로 결합되어 있다. 구체적으로, 제 1 상부 자성체(211)의 제 2 측벽부(2113)와, 제 2 상부 자성체(212)의 제 1 측벽부(2122)는 서로 접촉한다.
이때, 상기에서는 상부 자성체(210)가 제 1 상부 자성체(211)와 제 2 상부 자성체(212)가 분리된 것처럼 설명하였지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 실질적으로 상기 제 1 상부 자성체(211)와 제 2 상부 자성체(212)가 일체로 형성됨에 따라 상기 상부 자성체(210)를 구성하게 된다.
그리고, 하부 자성체(220)는 상기 설명한 상부 자성체(210)와 동일한 형상을 갖는다.
상기 상부 자성체(210), 하부 자성체(220) 및 코일들(230, 240, 250)의 결합 공정을 보면 다음과 같다.
우선, 제 1 코일(인덕터 코일)(230) 및 변압기 코일(260)을 제조한다. 이하에서는, 제 1 코일(230)을 인덕터 코일이라 한다.
이때, 상기 제 1 코일(230)이 가지는 높이와, 상기 변압기 코일(260)이 가지는 높이는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 코일(230)과 변압기 코일(260)의 높이는, 상기 상부 자성체(210)의 적어도 하나의 측벽부가 가지는 높이와, 상기 하부 자성체(220)의 적어도 하나의 측벽부가 가지는 높이의 합에 상응한다.
다음으로, 하부 자성체(220)를 준비하고, 상기 하부 자성체(220)의 좌측 중앙부(2215)에 상기 인덕터 코일(230)을 삽입하고, 상기 하부 자성체(220)의 우측 중앙부(2225)에 상기 변압기 코일(260)을 삽입한다.
이때, 상기 인덕터 코일(230)의 높이는 상기 좌측 중앙부(2215)의 높이보다 높고, 상기 변압기 코일(260)의 높이는 상기 우측 중앙부(2225)의 높이보다 높게 형성된다.
이에 따라, 상기 인덕터 코일(230)과 변압기 코일(260)은 일부만이 상기 좌측 중앙부(2215) 및 우측 중앙부(2225)에 삽입되고, 나머지 일부는 상기 하부 자성체로부터 상방으로 돌출되게 된다.
그리고, 상기와 같은 하부 자성체(220) 위에 상부 자성체(210)를 결합한다.
이때, 상기 상부 자성체(210)의 좌측 중앙부(2115)에는 상기 하부 자성체(220)의 좌측 중앙부(2215)에 삽입되지 못한 나머지 일부가 삽입되고, 상기 상부 자성체(210)의 우측 중앙부(2125)에는 상기 하부 자성체(220)의 우측 중앙부(2225)에 삽입되지 못한 나머지 일부가 삽입된다.
이때, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)는 서로 대칭이 되도록 결합된다.
한편, 상기 상부 자성체(210)에 형성되는 좌측 중앙부(2115)와 우측 중앙부(2125)는 서로 일정 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 하부 자성체(220)에 형성되는 좌측 중앙부(2215)와 우측 중앙부(2225)는 서로 일정 간격을 두고 평행하게 배치된다.
이에 따라, 상기 인덕터 코일(230)과 변압기 코일(260)도 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)에 일정 간격을 두고 서로 평행하게 삽입된다.
도 6은 상부 자성체에 하부 자성체가 결합한 상태를 보여주는 도면이다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)가 결합된 상태에서, 상기 상부 자성체를 구성하는 측벽부들의 상면과, 상기 하부 자성체(220)를 구성하는 측벽부들의 상면은 서로 접촉한다.
그러나, 상기 상부 자성체(210)에 형성된 중앙부들과 상기 하부 자성체(22)에 형성된 중앙부들은 서로 접촉하지 않고, 일정 간격 이격되어 있다.
즉, 상기 상부 자성체(210)와 하부 자성체(220)가 결합하면, 상기 상부 자성체(210)를 구성하는 측벽부들의 표면과, 상기 하부 자성체(220)를 구성하는 측벽부들의 표면은 서로 접촉한다.
그러나, 상기 상부 자성체(210)를 구성하는 좌측 중앙부(2115)와 하부 자성체(220)를 구성하는 좌측 중앙부(2215)의 사이는 제 1 간격(lg1)만큼 이격되고, 상기 상부 자성체(210)를 구성하는 우측 중앙부(2125)와 하부 자성체(220)를 구성하는 우측 중앙부(2225)의 사이는 제 2 간격(lg2)만큼 이격된다.
이때, 상기 제 1 간격(lg1)과 제 2 간격(lg2)은 서로 동일할 수 있으며, 서로 다르게 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(300)는 상부 자성체(310), 하부 자성체(320), 인덕터 코일(330), 변압기 코일(360)을 포함한다.
이때, 상기 제 1 실시 예에서는, 상부 자성체(210)의 제 1 상부 자성체(211)와 제 2 상부 자성체(212)가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
또한, 하부 자성체(220)도 상기 상부 자성체(210)와 동일하게, 제 1 하부 자성체와 제 2 하부 자성체가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
그러나, 제 2 실시 예에서는, 상부 자성체(310)는 서로 분리되는 제 1 상부 자성체(311)와 제 2 상부 자성체(312)로 구성된다.
또한, 하부 자성체(320)는 서로 분리되는 제 1 하부 자성체(321)와 제 2 하부 자성체(322)로 구성된다.
그리고, 상기 제 1 상부 자성체(311)와 제 2 상부 자성체(312) 사이에는 제 1 절연 시트(313)가 삽입되고, 상기 제 1 하부 자성체(321)와 제 2 하부 자성체(322) 사이에는 제 2 절연 시트(323)가 삽입된다.
즉, 상기 제 2 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(311)와 제 2 상부 자성체(312)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 상부 자성체(311)와 제 2 상부 자성체(312) 사이에 제 1 절연 시트(313)를 삽입한 후, 상기 제 1 상부 자성체(311)와 제 2 상부 자성체(312)를 결합하여 상부 자성체(310)를 제조한다.
또한, 제 2 실시 예에서는 제 1 하부 자성체(321)와 제 2 하부 자성체(322)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 하부 자성체(321)와 제 2 하부 자성체(322) 사이에 제 2 절연 시트(323)를 삽입한 후, 상기 제 1 하부 자성체(321)와 제 2 하부 자성체(322)를 결합하여 하부 자성체(320)를 제조한다.
상기와 같이, 제 2 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(311)와 제 1 하부 자성체(321)에 삽입되는 인덕터 코일(330)에서 발생하는 자속이 상기 제 2 상부 자성체(312)와 제 2 하부 자성체(322)에 삽입되는 변압기 코일(360) 측으로 유입됨에 따른 상호 자속 커플링을 제거하기 위하여, 자기 저항이 큰 제 1 절연 시트(313)와 제 2 절연 시트(323)를 각각 삽입한다.
도 8 내지 11은 도 3에 도시된 상부 자성체 및 하부 자성체의 변형 예이다.
한편, 아래에서는, 도 3에 도시된 상부 자성체와 하부 자성체의 변형 예에 대해 설명하겠지만, 도 8 내지 11에 도시된 형상을 가지고, 도 7에 도시된 상부 자성체와 하부 자성체가 각각 형성될 수 있을 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 3에 도시된 상부 자성체와 하부 자성체의 변형 예에 대해서만 설명하기로 한다.
이하에서는, 도 3에 도시된 상부 자성체와 하부 자성체와 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 자성체(410)는 제 1 자성체와 제 2 자성체로 구분된다. 상기 제 1 자성체와 제 2 자성체는 서로 일체로 형성될 수 있고, 이와 다르게 이의 사이에 절연 시트가 삽입된 후 결합될 수 있다.
상기와 같은, 자성체(410)는 중앙부(4115, 4125) 및 측벽부(4112, 4113, 4114, 4122, 4123, 4124)로 이루어진다.
이때, 상기 중앙부(4115, 4125)는 도 3에 도시된 중앙부와는 다른 단면 형상을 가진다.
즉, 도 3에 도시된 중앙부는 단면(탑 뷰)이 원 형상을 가졌지만, 상기 중앙부(4115, 4125)는 단면(탑 뷰)이 사각 형상을 갖는다.
이에 따라, 상기 측벽부(4112, 4113, 4114, 4122, 4123, 4124)의 내주면도 상기 중앙부(4125, 4125)의 외주면에 대응하게 평탄하게 형성된다.
도 9를 참조하면, 자성체(510)는 제 1 자성체와 제 2 자성체로 구분된다. 상기 제 1 자성체와 제 2 자성체는 서로 일체로 형성될 수 있고, 이와 다르게 이의 사이에 절연 시트가 삽입된 후 결합될 수 있다.
상기와 같은, 자성체(510)는 중앙부(5115, 5125) 및 측벽부(5112, 5113, 5114, 5122, 5123, 5124)로 이루어진다.
이때, 상기 중앙부(5115, 5125)는 도 3 및 8에 도시된 중앙부와는 다른 단면 형상을 가진다.
즉, 도 3에 도시된 중앙부는 단면(탑 뷰)이 원 형상을 가졌고, 도 8에 도시된 중앙부(4115, 4125)는 단면(탑 뷰)이 사각 형상을 가졌지만, 상기 중앙부(5115, 5125)는 타원 형상을 갖는다.
도 10을 참조하면, 자성체(610)는 제 1 자성체와 제 2 자성체로 구분된다. 상기 제 1 자성체와 제 2 자성체는 서로 일체로 형성될 수 있고, 이와 다르게 이의 사이에 절연 시트가 삽입된 후 결합될 수 있다.
상기와 같은, 자성체(610)는 중앙부(6115, 6125) 및 측벽부(6112, 6113, 6114, 6122, 6123, 6124)로 이루어진다.
이때, 상기 중앙부(6115, 6125)는 도 9에 도시된 중앙부와 동일한 타원 형상을 가질 수 있다. 그러나, 이와 다르게 상기 중앙부(6115, 6125)는 원 형상 및 사각 형상을 가질 수도 있을 것이다.
이때, 상기 중앙부(6115, 6125)의 좌측면과 우측면에 각각 형성되는 측벽부(6112, 6113, 6122, 6123)는 이전에 도시된 다른 측벽부와는 다른 형상을 갖는다.
즉, 이전에 도시된 중앙부의 좌측면과 우측면에 각각 형성되는 측벽부는, 상기 중앙부의 좌측면과 우측면만을 각각 감싸도록 형성되었다.
그러나, 상기 측벽부(6112, 6113, 6122, 6123)는 상기 중앙부(6115, 6125)의 좌측면과 우측면뿐만 아니라, 상기 중앙부(6115, 6125)의 전 측면도 일부 감싸게 된다.
즉, 상기 중앙부(6115, 6125)의 전 측면은 코일 출구 기능을 위한 일부 영역만이 개방되고, 나머지 일부 영역은 상기 측벽부(6112, 6113, 6122, 6123)에 의해 덮이게 된다.
도 11을 참조하면, 자성체(710)는 제 1 자성체와 제 2 자성체로 구분된다. 상기 제 1 자성체와 제 2 자성체는 서로 일체로 형성될 수 있고, 이와 다르게 이의 사이에 절연 시트가 삽입된 후 결합될 수 있다.
상기와 같은, 자성체(710)는 중앙부(7115, 7125) 및 측벽부(7112, 7113, 7114, 7122,7123, 7124)로 이루어진다.
이때, 상기 중앙부(7115, 7125)는 이전에 설명한 중앙부와 동일한 원 형상을 가질 수 있으며, 이와 다르게 타원 형상이나 사각 형상을 가질 수도 있을 것이다.
이때, 상기 중앙부(6115, 6125)의 후 측면에 각각 형성되는 측벽부(7114, 7124)는 이전에 도시된 다른 측벽부와는 다른 형상을 갖는다.
상기 측벽부(7114, 7124)에는 홈(7116, 7126)이 각각 형성되어 있다.
이때, 상기 홈(7116, 7126)의 형성 위치, 폭 및 깊이는, 상기 중앙부(7115, 7125)의 형성 위치 및 높이에 상응한다.
즉, 상기 홈(7116, 7126)의 폭은, 상기 중앙부(7115, 7125)의 폭과 동일한 폭을 가진다.
또한, 상기 홈(7116, 7126)은, 상기 중앙부(7115, 7125)의 양단부에서 연장되는 가상의 수직선상에 형성된다.
그리고, 상기 홈(7116, 7126)은, 상기 중앙부(7115, 7125)의 높이와, 상기 다른 측벽부(7112, 7113, 7122, 7123, 7124, 7114)의 높이의 차에 대응하는 깊이를 가진다.
즉, 이전에 설명한 바와 같이, 상기 중앙부(7115, 7125)는 상기 다른 측벽부(7112, 7113, 7122, 7123, 7124, 7114)보다 낮은 높이를 가진다.
이를 위해, 자성체의 제작 시, 상기 높이의 차이를 가지도록 하기 위해, 상기 중앙부(7115, 7125)의 상부를 그라인딩 해야 한다.
이때, 상기 측벽부(7114, 7124)에 의해 상기 중앙부(7115, 7125)의 그라인딩이 용이하지 않으며, 이에 따라 상기 중앙부(7115, 7125)의 그라인딩 시, 이에 대앙하는 상기 측벽부(7114, 7124)의 일부도 함께 그라인딩 한다.
이에 따라, 상기 중앙부(7115, 7125)의 그라인딩 효율을 향상시킬 수 있으며, 상기 그라인딩에 의해 상기 측벽부(7114, 7124)에 형성되는 홈(7116, 7124)을 상기 코일의 출구로 이용할 수 있도록 한다.
도 12 및 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이고, 도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 12 및 13을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(800)는 상부 자성체(810), 하부 자성체(820), 인덕터 코일(830) 및 변압기 코일(860)을 포함한다.
상기 변압기 코일(860)은 1차 코일(840) 및 상기 1차 코일(840)과 일정 절연 간격 이격된 2차 코일(850)을 포함한다.
상기 상부 자성체(810)는 상기 제 1 실시 예에서 설명한 상부 자성체(210)와 동일한 형상을 가지며, 이에 따라 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상기 인덕터 코일(830) 및 변압기 코일(860)은 상기 제 1 실시 예에서 설명한 인덕터 코일(230) 및 변압기 코일(360)과 비교할 때, 권선 수(높이)만 상이할 뿐, 나머지 부분은 동일하다.
상기 인덕터 코일(830) 및 변압기 코일(860)은 상기 상부 자성체(810)를 구성하는 측벽부들과 동일한 높이를 가지며 형성된다.
즉, 제 1 실시 예에서는, 상기 인덕터 코일(230) 및 변압기 코일(360)이 상부 자성체의 측벽부의 높이와, 하부 자성체의 측벽부의 높이의 합에 대응하는 높이를 가졌다. 그러나, 상기 인덕터 코일(830) 및 변압기 코일(860)은 상기 상부 자성체(810)를 구성하는 측벽부들과 동일한 높이를 가진다.
이는, 상기 하부 자성체(820)가 상기 제 1 실시 예에서의 하부 자성체와 다른 형상을 가지기 때문이다.
상기 하부 자성체(820)는 측벽부가 존재하지 않는 바닥부로만 이루어진다. 이에 따라, 상기 하부 자성체(820)는 길이 방향으로 얇고 편평한 막대 형상을 가진다.
또한, 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(900)는 상부 자성체(910), 하부 자성체(920), 인덕터 코일(930), 변압기 코일(960)을 포함한다.
이때, 상기 제 3 실시 예에서는, 상부 자성체(910)의 제 1 상부 자성체(도시하지 않음)와 제 2 상부 자성체(도시하지 않음)가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
또한, 하부 자성체(920)도 상기 상부 자성체(910)와 동일하게, 제 1 하부 자성체와 제 2 하부 자성체가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
그러나, 제 4 실시 예에서는, 상부 자성체(910)는 서로 분리되는 제 1 상부 자성체(911)와 제 2 상부 자성체(912)로 구성된다.
또한, 하부 자성체(920)는 서로 분리되는 제 1 하부 자성체(921)와 제 2 하부 자성체(922)로 구성된다.
그리고, 상기 제 1 상부 자성체(911)와 제 2 상부 자성체(912) 사이에는 제 1 절연 시트(913)가 삽입되고, 상기 제 1 하부 자성체(921)와 제 2 하부 자성체(922) 사이에는 제 2 절연 시트(923)가 삽입된다.
즉, 상기 제 4 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(911)와 제 2 상부 자성체(912)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 상부 자성체(911)와 제 2 상부 자성체(912) 사이에 제 1 절연 시트(913)를 삽입한 후, 상기 제 1 상부 자성체(911)와 제 2 상부 자성체(912)를 결합하여 상부 자성체(910)를 제조한다.
또한, 제 4 실시 예에서는 제 1 하부 자성체(921)와 제 2 하부 자성체(922)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 하부 자성체(921)와 제 2 하부 자성체(922) 사이에 제 2 절연 시트(923)를 삽입한 후, 상기 제 1 하부 자성체(921)와 제 2 하부 자성체(922)를 결합하여 하부 자성체(920)를 제조한다.
상기와 같이, 제 2 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(911)와 제 1 하부 자성체(921)에 삽입되는 인덕터 코일(930)에서 발생하는 자속이 상기 제 2 상부 자성체(912)와 제 2 하부 자성체(922)에 삽입되는 변압기 코일(960) 측으로 유입됨에 따른 상호 자속 커플링을 제거하기 위하여, 자기 저항이 큰 제 1 절연 시트(913)와 제 2 절연 시트(923)를 각각 삽입한다.
도 15 내지 17은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 15 내지 17을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1000)는 상부 자성체(1010), 하부 자성체(1020), 인덕터 코일(1030), 변압기 코일(1060)을 포함한다.
이하에서는, 상기 제 5 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1000) 중 상기 제 1 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(200)와 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
인덕터 코일(1030) 및 변압기 코일(1060)은, 상기 제 1 실시 예에 따른 인덕터 코일(230) 및 변압기 코일(260)과 동일하다.
또한, 상기 자성체(1010)는 하부 자성체(1020)와 동일한 형상을 가지며, 서로 대칭이 되는 구조로 상호 결합된다.
이때, 상기 상부 자성체(1010)와 하부 자성체(1020)의 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 상부 자성체(1010)와 하부 자성체(1020)는 서로 동일한 형상을 가지기 때문에, 상부 자성체(1010)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 상부 자성체(1010)는 제 1 상부 자성체(1011)와 제 2 상부 자성체(1012)로 구분될 수 있다. 이때, 상기 제 1 상부 자성체(1011)와 제 2 상부 자성체(1012)로의 구분은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 실질적으로는 일체로 이루어진 하나의 자성체이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 상부 자성체(1011)는 바닥부(10111), 제 1 측벽부(10112), 제 2 측벽부(10113), 제 3 측벽부(10114) 및 중앙부(10115)를 포함한다.
바닥부(10111)는 중앙부(10115)의 길이 방향으로 얇고 편평한 판 형상을 이룬다.
중앙부(10115)는 상기 바닥부(10111)의 중앙에서 상방을 향해 연장된다. 상기 중앙부(10115)는 대략 원 기둥 형상을 가진다. 그러나, 상기 설명한 바와 같이, 상기 중앙부(10115)는 단면이 원 형상을 가질 수도 있으며, 이와 다르게 사각 형상이나 타원 형상을 가질 수도 있을 것이다.
상기 중앙부(10115)는 제 2 높이를 가지며, 상기 바닥부(10111)의 표면으로부터 돌출된다.
제 1 측벽부(10112)는 상기 바닥부(10111)의 제 1 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 1 측벽부(10112)는 상기 중앙부(10115)의 좌측면에 위치한다.
즉, 상기 제 1 측벽부(10112)는 상기 중앙부(10115)의 좌측면을 둘러싸며 형성된다.
제 2 측벽부(10113)는 상기 바닥부(10111)의 제 2 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 2 측벽부(10113)는 상기 중앙부(10115)의 우 측면에 위치한다.
즉, 상기 제 2 측벽부(10113)는 상기 중앙부(10115)의 우 측면을 둘러싸며 형성된다.
상기 제 3 측벽부(10114)는 상기 바닥부(10111)의 제 3 측단으로부터 상방을 향해 연장된다. 이때, 상기 제 3 측벽부(10114)의 일단은 상기 제 1 측벽부(10112)와 연결되며, 상기 제 3 측벽부(10114)의 타단은 상기 제 2 측벽부(10113)와 연결된다.
즉, 상기 제 3 측벽부(10114)는 상기 제 1 측벽부(10112)와 제 2 측벽부(10113) 사이에 형성되어, 상기 제 1 측벽부(10112)와 제 2 측벽부(10113)를 연결한다.
상기 제 3 측벽부(10114)는 상기 중앙부(2115)의 전 측면에 위치한다.
즉, 상기 제 3 측벽부(10114)는 상기 중앙부(10115)의 전 측면을 둘러싸며 형성된다.
이때, 상기 제 1 측벽부(10112)와 상기 제 2 측벽부(10113)는 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 측벽부(10114)의 내측면은 상기 중앙부(10115)의 외주면에 대응하는 형상을 갖는다.
즉, 상기 제 3 측벽부(10114)의 내측면은 상기 중앙부(10115)의 외주면에 대응되게 상기 중앙부(10115)를 향하는 라운드진 곡면으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 측벽부(10112)와, 상기 제3 측벽부(10114)와, 상기 제2 측벽부(10113)는 전체로서 하나의 라운드진 곡면을 형성할 수 있다.
한편, 상기 중앙부(10115)의 외주면으로부터, 상기 제1 측벽부(10112), 상기 제2 측벽부(10113) 및 상기 제3 측벽부(10114)의 내측면까지의 거리는 동일할 수 있다.
상기 제1 측벽부(10112), 상기 제2 측벽부(10113) 및 상기 제3 측벽부(10114)는 서로 동일한 높이를 가지며 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 측벽부(10112), 상기 제2 측벽부(10113) 및 상기 제3 측벽부(10114)는 상기 중앙부(10115)와는 다른 제 1 높이를 가지며 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 측벽부(10112), 상기 제2 측벽부(10113) 및 상기 제3 측벽부(10114)가 상기 중앙부(10115)보다 더 높게 형성되도록 한다.
상기와 같이, 중앙부(10115)는 측면 중 후 측면을 제외한 좌 측면, 우 측면 및 전 측면이 상기 제 1 내지 3 측벽부(10112, 10113, 10114)에 의해 둘러싸여 있다. 그리고, 상기 중앙부(10115)의 전 측면은 외부로 개방되어 있다. 이때, 상기 중앙부(10115)의 전 측면은 상기와 같이 개방되어 상기 제 1 코일(인덕터 코일)(1010)의 전기적 연결을 위한 출구로 이용될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 제 1 상부 자성체(1011)는 코일 출구로 사용될 전 측면을 제외한 상기 중앙부(10115)의 나머지 측면이 모두 덮이도록 한다. 이에 따라, 상기 중앙부(10115)에 삽입되는 제 1 코일(1010)에 의한 누설 전류를 최소화하도록 한다.
또한, 상기 제 2 상부 자성체(1012)는 바닥부(10121), 제 1 측벽부(10122), 제 2 측벽부(10123), 제 3 측벽부(10124) 및 중앙부(10125)를 포함한다.
상기 제 2 상부 자성체(1012)는 상기 제 1 상부 자성체(1011)와 동일한 형상을 가지기 때문에, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 이전 실시 예에서는, 상부 자성체의 형상이 제 1 상부 자성체의 제 2 측벽부와, 제 2 상부 자성체의 제 1 측벽부가 서로 연결되어, 하나의 자성체를 형상하였다.
그러나, 제 5 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(1011)의 제 3 측벽부(10114)와, 제 2 상부 자성체(1012)의 제 3 측벽부(10124)가 서로 연결되어 하나의 상부 자성체(1010)를 형성하게 된다.
따라서, 이전 실시 예에서, 상기 상부 자성체의 상면은 "W", "M", "∑"의 형상을 가졌지만, 상기 제 5 실시 예에서의 상부 자성체의 상면은 "H" 형상을 가진다.
그리고, 상기와 같은 형상을 가진 상부 자성체(1010)와 하부 자성체(1020)의 중앙부에 인덕터 코일(1030) 및 변압기 코일(1060)이 삽입된다.
도 18은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1100)는 상부 자성체(1110), 하부 자성체(1120), 인덕터 코일(1130), 변압기 코일(1160)을 포함한다.
이때, 상기 제 5 실시 예에서는, 상부 자성체(1010)의 제 1 상부 자성체(1011)와 제 2 상부 자성체(1012)가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
또한, 하부 자성체(1020)도 상기 상부 자성체(1010)와 동일하게, 제 1 하부 자성체와 제 2 하부 자성체가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
그러나, 제 6 실시 예에서는, 상부 자성체(1110)는 서로 분리되는 제 1 상부 자성체(1111)와 제 2 상부 자성체(1112)로 구성된다.
또한, 하부 자성체(1120)는 서로 분리되는 제 1 하부 자성체(1121)와 제 2 하부 자성체(1122)로 구성된다.
그리고, 상기 제 1 상부 자성체(111)와 제 2 상부 자성체(1112) 사이에는 제 1 절연 시트(1113)가 삽입되고, 상기 제 1 하부 자성체(1121)와 제 2 하부 자성체(1122) 사이에는 제 2 절연 시트(1123)가 삽입된다.
즉, 상기 제 6 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(1111)와 제 2 상부 자성체(1112)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 상부 자성체(1111)와 제 2 상부 자성체(1112) 사이에 제 1 절연 시트(1113)를 삽입한 후, 상기 제 1 상부 자성체(1111)와 제 2 상부 자성체(1112)를 결합하여 상부 자성체(1110)를 제조한다.
또한, 이와 마찬가지로, 제 1 하부 자성체(1121)와 제 2 하부 자성체(1122)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 하부 자성체(1121)와 제 2 하부 자성체(1122) 사이에 제 2 절연 시트(1123)를 삽입한 후, 상기 제 1 하부 자성체(1121)와 제 2 하부 자성체(1122)를 결합하여 하부 자성체(1120)를 제조한다.
상기와 같이, 제 6 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(1111)와 제 1 하부 자성체(1121)에 삽입되는 인덕터 코일(1130)에서 발생하는 자속이 상기 제 2 상부 자성체(1112)와 제 2 하부 자성체(1122)에 삽입되는 변압기 코일(1160) 측으로 유입됨에 따른 상호 자속 커플링을 제거하기 위하여, 자기 저항이 큰 제 1 절연 시트(1113)와 제 2 절연 시트(1123)를 각각 삽입한다.
도 19는 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 19를 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1200)는 상부 자성체(1210), 하부 자성체(1220), 인덕터 코일(1230) 및 변압기 코일(1260)을 포함한다.
상기 변압기 코일(1260)은 1차 코일 및 상기 1차 코일과 일정 절연 간격 이격된 2차 코일을 포함한다.
상기 상부 자성체(1210)는 상기 제 5 실시 예에서 설명한 상부 자성체(1010)와 동일한 형상을 가지며, 이에 따라 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상기 인덕터 코일(1230) 및 변압기 코일(1260)은 상기 제 5 실시 예에서 설명한 인덕터 코일(1230) 및 변압기 코일(1260)과 비교할 때, 권선 수(높이)만 상이할 뿐, 나머지 부분은 동일하다.
상기 인덕터 코일(1230) 및 변압기 코일(1260)은 상기 상부 자성체(1210)를 구성하는 측벽부들과 동일한 높이를 가지며 형성된다.
즉, 제 5 실시 예에서는, 상기 인덕터 코일(1030) 및 변압기 코일(1060)이 상부 자성체의 측벽부의 높이와, 하부 자성체의 측벽부의 높이의 합에 대응하는 높이를 가졌다. 그러나, 상기 인덕터 코일(1230) 및 변압기 코일(260)은 상기 상부 자성체(1210)를 구성하는 측벽부들과 동일한 높이를 가진다.
이는, 상기 하부 자성체(1220)가 상기 제 5 실시 예에서의 하부 자성체와 다른 형상을 가지기 때문이다.
상기 하부 자성체(1220)는 측벽부가 존재하지 않는 바닥부로만 이루어진다. 이에 따라, 상기 하부 자성체(1220)는 길이 방향으로 얇고 편평한 판 형상을 가진다.
도 20은 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
또한, 도 20을 참조하면, 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1300)는 상부 자성체(1310), 하부 자성체(1320), 인덕터 코일(1330), 변압기 코일(1360)을 포함한다.
이때, 상기 제 7 실시 예에서는, 상부 자성체(1210)의 제 1 상부 자성체(도시하지 않음)와 제 2 상부 자성체(도시하지 않음)가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
또한, 하부 자성체(1220)도 상기 상부 자성체(1210)와 동일하게, 제 1 하부 자성체와 제 2 하부 자성체가 서로 일체로 형성되어, 상호 직접적으로 접촉하며 결합하였다.
그러나, 제 8 실시 예에서는, 상부 자성체(1310)는 서로 분리되는 제 1 상부 자성체(1311)와 제 2 상부 자성체(1312)로 구성된다.
또한, 하부 자성체(1320)는 서로 분리되는 제 1 하부 자성체(1321)와 제 2 하부 자성체(1322)로 구성된다.
그리고, 상기 제 1 상부 자성체(1311)와 제 2 상부 자성체(1312) 사이에는 제 1 절연 시트(1313)가 삽입되고, 상기 제 1 하부 자성체(1321)와 제 2 하부 자성체(1322) 사이에는 제 2 절연 시트(1323)가 삽입된다.
즉, 상기 제 8 실시 예에서는, 제 1 상부 자성체(1311)와 제 2 상부 자성체(1312)를 각각 개별 부품으로 제작하고, 그에 따라 상기 제 1 상부 자성체(1311)와 제 2 상부 자성체(1312) 사이에 제 1 절연 시트(1313)를 삽입한 후, 상기 제 1 상부 자성체(1311)와 제 2 상부 자성체(1312)를 결합하여 상부 자성체(1310)를 제조한다.
도 21 및 22는 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 21 및 22를 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1400)는 상부 자성체(1410)와 하부 자성체(1420), 제 1 인덕터 코일(1430), 제 2 인덕터 코일(1440), 제 1 변압기 코일(1450) 및 제 2 변압기 코일(1460)을 포함한다.
상기 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1400)는 이전에 설명한 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자와 비교할 때, 상부 자성체(1410)와 하부 자성체(1420)의 형상, 인덕터 코일의 수, 및 변압기 코일의 수만 상이할 뿐, 나머지 다른 부분을 동일하다.
상부 자성체(1410)와 하부 자성체(1420)는 각각 4개의 중앙부를 포함하는 구조를 가진다.
즉, 상기 상부 자성체(1410)는 제 2 실시 예에 설명한 상부 자성체(210)가 복수 개로 구비되고, 그에 따라 복수 개의 상부 자성체가 상호 일체로 연결됨에 따라 나타나는 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 상부 자성체는 상하에 각각 위치할 수 있다.
또한, 상부 자성체(1410)는 도 16에 도시된 상부 자성체가 좌우에 각각 위치하고, 상기 좌우에 각각 위치한 복수의 상부 자성체가 상호 연결됨에 따라 나타나는 형상을 가진다.
하부 자성체(1420)는 상기 상부 자성체(1410)와 동일한 형상을 가질 수 있다.
즉, 이전에는 하나의 인덕터와, 하나의 변압기만이 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 이루었으나, 제 9 실시 예에서는 복수의 인덕터와, 복수의 변압기가 하나의 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 이루도록, 상기 자성체의 형상 및 코일의 개수를 조정한다.
도 23은 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 23을 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1500)는 상부 자성체(1510)와 하부 자성체(1520), 제 1 인덕터 코일(1530), 제 2 인덕터 코일(1540), 제 1 변압기 코일(1550) 및 제 2 변압기 코일(1560)을 포함한다.
도 23에 도시된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 도 22에 도시된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자와 거의 동일하며, 하부 자성체가 도 22에 도시된 형상이 아닌 판 형상을 가지는 부분만 상이하다.
도 24는 본 발명의 제 11 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 보여주는 도면이다.
도 24를 참조하면, 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자(1600)는 상부 자성체(1610)와 하부 자성체(1620), 제 1 인덕터 코일(1630), 제 2 인덕터 코일(1640), 제 1 변압기 코일(1650) 및 제 2 변압기 코일(1660)을 포함한다.
도 24에 도시된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 도 22에 도시된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자와 거의 동일하며, 상부 자성체와 하부 자성체가 복수 개의 파트로 분리되어 서로 연결되는 점만 상이하다.
즉, 상부 자성체(1610)는 제 1 상부 자성체(1611)와 제 2 상부 자성체(1612)를 포함하고, 상기 제 1 상부 자성체(1611)와 제 2 상부 자성체(1612) 사이에는 제 1 절연 시트(1613)가 삽입된다.
또한, 상부 자성체(1620)는 제 1 상부 자성체(1621)와 제 2 상부 자성체(1622)를 포함하고, 상기 제 1 상부 자성체(1621)와 제 2 상부 자성체(1622) 사이에는 제 1 절연 시트(1623)가 삽입된다.
도 25 및 26 전류 방향에 따른 자속 흐름을 나타내는 개념도이다.
상기 설명한 바와 같은 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 자성체의 복수의 중앙부 사이에 위치한 측벽부에 흐르는 자속이 서로 상쇄되는 흐름을 가질 수 있으나, 전류 극성에 따라 도 25와 같이 일자형 자성체에서 자속이 서로 중첩되는 흐름을 가질 수도 있다.
이와 같이 자속이 서로 중첩되는 경우, 상부 자성체와 하부 자성체 사이에 위치한 중앙부 사이의 공극 및 코일의 권선 수효 등에 따라 중첩 자속이 미치는 영향이 한쪽에 집중될 수 있다.
예를 들어, 역률개선회로(130)의 자속이 변압부(140)에 영향을 미치는 경우, 출력 리플에 영향을 주어 전체적인 시스템이 불안정해질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 인덕터 코일과 변압기 코일을 병렬로 배치하여, 도 26과 같이 자속이 서로 상쇄될 수 있도록 한다.
도 27 및 28은 본 발명의 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자에 나타나는 각부의 파형을 나타낸 도면이다.
도 27 및 28을 참조하면, 상기와 같이 제조된 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자를 이용하여 다양한 입력 전압 조건에서 최대 정격 출력 용량에 대한 실험을 진행한 결과, 역률 개선회로와 변압기 사이의 상호 간섭 현상은 나타나지 않았다.
즉, 도 27은 90VAC의 입력 전압, 75W의 출력 용량 조건에 대한 각 부의 파형을 보여준다.
여기에서, VQ1은 역률 개선 회로를 구성하는 스위칭 소자의 양단 전압을 의미하는 것이고, IT1은 역률 개선 회로를 구성하는 스위칭 소자의 양단 전류를 의미하는 것이다.
또한, VQ3는 변압기를 구성하는 스위칭 소자의 양단 전압을 의미하는 것이고, IT2은 변압기를 구성하는 스위칭 소자의 양단 전류를 의미하는 것이다.
또한, 도 28은 264VAC의 입력 전압 및 150W의 출력 용량 조건에서의 각 부의 파형을 보여준다.
한편, 상기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 자성소자가 역률개선회로의 인덕터와, 직류-직류 컨버터의 변압기를 구성한다고 하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 자성 소자에 구성되는 코일의 종류는 변경될 수 있을 것이다.
즉, 도 29에서와 같이, 상기 자성소자에 감기는 코일은, 인터리빙 방식의 PFC AC/DC 컨버터의 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 인덕터(L2)로 이루어질 수 있다.
또한, 도 30에서와 같이, 상기 자성 소자에 감기는 코일은 인터리빙 방식의 플라이백 컨버터에서의 제 1 변압기(TR1)와 제 2 변압기(TR2)로 이루어질 수 있다.
또한, 도 31에서와 같이, 상기 자성 소자에 감기는 코일은 PFC AC/DC 컨버터와, 플라이백 컨버터에서 인덕터(L)와 변압기(TR)로 이루어질 수 있을 것이다.
상기 설명한 바와 같이, 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는, 역률 개선 회로와 변압기를 하나의 부품으로 제작함으로써, 상기 역률 개선 회로와 변압기가 포함되는 전원 공급 장치의 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 역률 개선 회로와 변압기를 하나의 부품으로 제작함으로써, 전원 공급 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 인덕터 코일과 변압기 코일을 포함하는 자성소자는 인덕터 코일이 형성되는 자성체와, 변압기 코일이 형성되는 자성체를 서로 병렬로 배치함으로써, 인덕터와 변압기에서 각각 발생하는 자속에 의한 상호 자속 커플링(Mutual Magnetic Coupling) 영향을 최소화할 수 있다.

Claims (20)

  1. 역률개선회로를 구성하는 인덕터 코일;
    상기 인덕터 코일과 평행하게 배치되며, 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하는 변압기 코일;
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 상부에 배치되는 상부 자성체; 및
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 하부에 배치되는 하부 자성체를 포함하고,
    상기 상부 자성체 및 상기 하부 자성체 각각은,
    편평한 형상을 갖는 바닥부,
    상기 바닥부로부터 상방을 향해 연장되고, 기둥 형상을 가지며 일정 간격 떨어진 복수 개의 중앙부,
    상기 바닥부의 가장자리 영역에서 상방을 향해 연장되고, 상기 복수 개의 중앙부의 좌 측면, 우 측면 및 후 측면을 둘러싸는 측벽부,
    상기 복수 개의 중앙부의 사이에 위치한 상기 측벽부를 중심으로 좌측에 형성된 제1 자성체와 우측에 배치된 제2 자성체, 및
    상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체 사이에 배치된 절연 시트를 포함하는
    자성소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 중앙부는,
    상기 상부 자성체의 제1 자성체에 포함된 제1 중앙부와,
    상기 상부 자성체의 제2 자성체에 포함된 제2 중앙부와,
    상기 하부 자성체의 제1 자성체에 포함된 제3 중앙부와,
    상기 하부 자성체의 제2 자성체에 포함된 제4 중앙부를 포함하는
    자성소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일은 중앙에 중공이 형성되며,
    상기 제1 중앙부는,
    상기 인덕터 코일의 상부 중공에 삽입되고,
    상기 제3 중앙부는,
    상기 인덕터 코일의 하부 중공에 삽입되며,
    상기 제2 중앙부는,
    상기 변압기 코일의 상부 중공에 삽입되고,
    상기 제4 중앙부는,
    상기 변압기 코일의 하부 중공에 삽입되는
    자성소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 자성체의 제1 자성체와 상기 하부 자성체의 제1 자성체는,
    상기 인덕터 코일을 중심으로 상호 대칭 결합되고,
    상기 상부 자성체의 제2 자성체와 상기 하부 자성체의 제2 자성체는
    상기 변압기 코일을 중심으로 상호 대칭 결합하는
    자성소자.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 높이는,
    상기 상부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮으며,
    상기 제3 중앙부 및 상기 제4 중앙부의 높이는,
    상기 하부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮은
    자성소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 자성체와 상기 하부 자성체가 결합한 상태에서,
    상기 상부 자성체의 측벽부의 표면과 상기 하부 자성체의 측벽부의 표면은 접촉하고,
    상기 제1 중앙부의 표면과 상기 제3 중앙부의 표면 및 상기 제2 중앙부의 표면과 상기 제4 중앙부의 표면 사이에는 각각 공극이 형성되는
    자성소자.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 높이는,
    상기 상부 자성체의 측벽부의 높이와, 상기 하부 자성체의 측벽부의 높이의 합에 상응하는
    자성소자.
  8. 역률개선회로를 구성하는 인덕터 코일;
    상기 인덕터 코일과 평행하게 배치되며, 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하는 변압기 코일; 및
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 상부에 배치되는 상부 자성체; 및
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 하부에 배치되는 하부 자성체를 포함하고,
    상기 상부 자성체는,
    편평한 형상을 갖는 바닥부,
    상기 바닥부로부터 상방을 향해 연장되고, 기둥 형상을 가지며 일정 간격 떨어진 복수 개의 중앙부, 및
    상기 바닥부의 가장자리 영역에서 상방을 향해 연장되고, 상기 복수 개의 중앙부의 좌 측면, 우 측면 및 후 측면을 둘러싸는 측벽부를 포함하고,
    상기 하부 자성체는,
    상기 바닥부에 대응하는 편평한 형상을 가지며,
    상기 상부 자성체는,
    상기 복수 개의 중앙부의 사이에 위치한 측벽부를 중심으로 좌측에 형성된 제1 상부 자성체와 우측에 배치된 제2 상부 자성체 및
    상기 제1 상부 자성체 및 상기 제2 상부 자성체 사이에 형성된 제1 절연 시트를 포함하고,
    상기 하부 자성체는,
    상기 제1 상부 자성체의 하부를 덮는 제1 하부 자성체, 상기 제2 상부 자성체의 하부를 덮는 제2 하부 자성체 및 상기 제1 하부 자성체와 상기 제2 하부 자성체 사이에 형성되는 제2 절연 시트를 포함하는
    자성소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 중앙부는,
    상기 제1 상부 자성체에 포함된 제1 중앙부와,
    상기 제2 상부 자성체에 포함된 제2 중앙부를 포함하는
    자성소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 높이는,
    상기 제1 상부 자성체 및 상기 제2 상부 자성체의 측벽부의 높이보다 낮으며,
    상기 제1 상부 자성체 및 상기 제2 상부 자성체와 상기 제1 하부 자성체 및 상기 제2 하부 자성체가 결합한 상태에서,
    상기 제1 상부 자성체 및 상기 제2 상부 자성체의 측벽부의 표면과, 상기 제1 하부 자성체 및 상기 제2 하부 자성체의 표면은 서로 접촉하고,
    상기 제1 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 표면과, 상기 제1 하부 자성체 및 상기 제2 하부 자성체의 표면 사이에는 공극이 형성되는
    자성소자.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 인덕터 코일 및 변압기 코일의 높이는,
    상기 제1 및 제2 상부 자성체를 구성하는 측벽부의 높이에 상응하는
    자성소자.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 인덕터 코일 및 변압기 코일은 중앙에 중공이 형성되며,
    상기 제1 중앙부는,
    상기 인덕터 코일의 중공에 삽입되고,
    상기 제2 중앙부는,
    상기 변압기 코일의 중공에 삽입되는
    자성소자.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 복수 개의 중앙부는,
    원 기둥, 사각 기둥 및 타원 기둥 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는
    자성소자.
  16. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 변압기 코일은,
    일정 절연 간격만큼 떨어진 상태로 상기 1차측 코일과 2차측 코일이 하나의 보빈에 감기는
    자성소자.
  17. 역률개선회로를 구성하는 인덕터 코일;
    상기 인덕터 코일과 평행하게 배치되며, 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하는 변압기 코일; 및
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 상부에 배치되는 상부 자성체; 및
    상기 인덕터 코일 및 상기 변압기 코일의 하부에 배치되는 하부 자성체를 포함하고,
    상기 상부 자성체는,
    편평한 형상을 갖는 바닥부,
    상기 바닥부로부터 상방을 향해 연장되고, 기둥 형상을 가지며 일정 간격 떨어진 복수 개의 중앙부, 및
    상기 바닥부의 가장자리 영역에서 상방을 향해 연장되고, 상기 복수 개의 중앙부의 좌 측면, 우 측면 및 후 측면을 둘러싸는 측벽부를 포함하고,
    상기 상부 자성체의 측벽부에는,
    복수의 홈이 형성되며,
    상기 복수의 홈은,
    상기 복수의 중앙부의 후 측면에서 상기 복수의 중앙부와 동일 수직 선상에 위치한 영역에 형성되는
    자성소자.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수의 홈은,
    상기 복수의 중앙부가 각각 가지는 폭과 동일한 폭을 가지며,
    상기 복수의 중앙부의 높이와 상기 측벽부의 높이의 차이에 대응하는 두께를 가지는
    자성소자.
  19. 삭제
  20. 삭제
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