KR102603589B1 - 코일 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코일 부품에 관한 것으로, 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 포함하는 본체(100)와 상기 본체(100)에 결합되는 코어(400)와 상기 트랜스포머 보빈(200)과 상기 단일코일 보빈(300)에 각각 권선되고 상기 본체(100)의 내부에 포함되며 상기 코어(400)와 자기 결합하는 다수의 코일(C1,C2,C3)을 포함하고, 상기 코어(400)는 상기 본체(100)의 상부에서 결합되는 상부 코어(400)와 상기 본체(100)의 하부에서 결합되는 하부 코어(400)로 구성되어 상기 트랜스포머 보빈(200)과 상기 단일코일 보빈(300)에 공용으로 사용된다. 본 발명은 한 개의 제품으로 두 가지 기능을 수행할 수 있어 소형화가 가능하고 절연 문제와 발열 문제도 해결하여 제품 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Description

코일 부품{Coil component}
본 발명은 코일 부품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기전자 기기에 사용되는 코일 부품에 관한 것이다.
전기전자 기기에는 전류의 안정, 전압의 승강, 노이즈 제거 등의 목적으로 다양한 코일 부품이 사용된다. 코일 부품에는 트랜스포머, PFC, 인덕터, 콘덴서, 라인필터 등이 있다.
이 중 트랜스포머는 전기를 필요한 값으로 변환시키는 전원공급변환장치로서 전압의 승강을 목적으로 사용하며 1차 코일과 2차 코일을 조합하여 여러 다른 전압을 얻을 수 있다. 인덕터는 전류의 안정을 목적으로 사용하며 1차 코일과 코어를 사용하여 전류의 변화를 흡수하고 안정시킨다. 라인필터는 신호 라인이나 전원 라인 중간에 코일이 권선된 원형 코어의 형태로 설치하여 신호선이나 전원선을 통해 들어오거나 나가는 노이즈를 제거해준다.
그런데, 종래의 코일 부품은 그 용도별로 부품 각각이 PCB 기판에 실장되므로 PCB 기판의 실장 면적이 확보되어야 하고, 이로 인해 전기전자 기기의 소형화를 어렵게 하는 문제점이 있다.
등록특허공보 제0799340호(2008.01.23 등록)
본 발명의 목적은 전기전자 기기의 소형화가 기능하도록 트랜스포머와 단일코일 부품 등을 하나의 소자에 구성하여 한 개의 제품으로 만들고 두 가지 기능을 수행할 수 있도록 한 코일 부품을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 코일 부품은 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈을 포함하는 본체와 상기 본체에 결합되는 코어와 상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈에 각각 권선되고 상기 본체의 내부에 포함되며 상기 코어와 자기 결합하는 다수의 코일을 포함하고, 상기 코어는 상기 본체의 상부에서 결합되는 상부 코어와 상기 본체의 하부에서 결합되는 하부 코어로 구성되며 상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈에 공용으로 사용된다.
상기 상부 코어와 상기 하부 코어는 평판부와 상기 평판부의 양측에서 수직으로 돌출된 제1 및 제2 양측 다리부와 상기 제1 및 제2 양측 다리부의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 중간 격벽과 상기 제1 양측 다리부와 상기 중간 격벽의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 제1 중간 다리부와 상기 제2 양측 다리부와 상기 중간 격벽의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 제2 중간 다리부를 포함한다.
상기 본체는 상기 트랜스포머 보빈에 위치되고 상기 제1 중간 다리부가 삽입되는 제1 코어결합공과 상기 단일코일 보빈에 위치되고 상기 제2 중간 다리부가 삽입되는 제2 코어결합공과 상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈의 이격공간에 위치되고 상기 중간 격벽이 삽입되는 제3 코어결합공을 포함한다.
상기 상부 코어와 상기 하부 코어는 상기 상부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간이 상기 상부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 비해 크다.
상기 상부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 상기 본체의 트랜스포머 보빈이 배치되고, 상기 상부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 상기 본체의 단일코일 보빈이 배치된다.
상기 양측 다리부, 상기 중간 격벽 및 상기 중간 다리부의 두께가 서로 다르다.
상기 중간 격벽의 두께가 가장 두껍다.
상기 중간 다리부의 두께가 상기 중간 격벽의 두께에 비해 얇다.
상기 중간 다리부의 두께가 상기 양측 다리부의 두께의 2배이다.
상기 상부 코어의 양측 다리부, 중간 격벽 및 중간 다리부는 상기 하부 코어의 양측 다리부, 중간 격벽 및 중간 다리부와 각각 접합된다.
상기 상부 코어의 양측 다리부와 중간 격벽은 상기 하부 코어의 양측 다리부 및 중간 격벽과 각각 접합되고, 상기 상부 코어의 중간 다리부와 상기 하부 코어의 중간 다리부는 서로 마주보는 단부가 이격되어 갭(gap)이 형성된다.
상기 본체는 상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈이 이격되어 나란히 배치되고 몰딩부에 의해 몰딩되어 있다.
상기 트랜스포머 보빈은 제1 일차 코일이 권선되고 상기 제1 일차 코일과 연결되는 제1 단자핀이 구비되며 중앙 부분에 제1 코어결합공이 형성된 제1 트랜스포머 보빈과 이차 코일이 권선되고 상기 이차 코일과 연결되는 제2 단자핀이 구비되며 중앙 부분에 보빈결합공이 형성된 제2 트랜스포머 보빈을 포함하며, 상기 제2 트랜스포머 보빈의 보빈결합공에 상기 제1 트랜스포머 보빈이 끼움 결합되어 상기 제1 일차 코일의 외부에 이차 코일이 배치된다.
상기 단일코일 보빈은 상기 단일코일 보빈에 권선된 제2 일차 코일과 상기 제2 일차 코일과 연결되는 제3 단자핀과 상기 제4 단자핀을 구비하고, 상기 단일코일 보빈의 중앙 부분에는 제2 코어결합공이 형성된다.
상기 제4 단자핀은 가단자핀이다.
상기 제1 단자핀과 상기 제3 단자핀은 각각 복수 개이고 상기 본체의 일측에서 서로 이격되게 배열된다.
본 발명은 트랜스포머와 단일코일 부품 등을 하나의 소자에 구성하여 한 개의 제품으로 만들어 두 가지 기능을 수행할 수 있고, 하나의 코어를 공용으로 쓰면서 일체화하므로 회로가 필요로 하는 기판 실장 면적이 작아져 전자기기의 소형화에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 독립 보빈 구조로 되어 코일을 권선하므로 자동 권선화가 가능하여 코일 부품의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 코어의 양측 다리부에 비해 중간 다리부의 두께를 더 두껍게 형성하고, 더 나아가 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈을 분리하는 중간 격벽의 두께를 가장 두껍게 형성하는 것에서 발열 문제를 해결할 수 있고, 몰딩부를 통해 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈의 코일을 절연하는 것에서 절연 특성을 확보하고 전자파 간섭 문제도 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품을 보인 평면도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품으로 코어가 본체에 결합되기 전 모습을 보인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 상부 코어와 하부 코어의 결합 전 및 결합후의 형상을 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상부 코어와 하부 코어의 결합 전 및 결합 후의 형상을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 다른 실시예를 비교예와 대비하기 위한 코어 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 본체를 자른 단면을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 제1 트랜스포머 보빈과 제2 트랜스포머 보빈을 보인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 제1 트랜스포머 보빈과 제2 트랜스포머 보빈이 결합된 상태를 보인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 단일코일 보빈을 보인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈이 이격되게 나란히 배치된 상태를 보인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 본체를 보인 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 코일 결선도를 보인 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
일 예로, 종래에는 트랜스포머와 PFC 인덕터가 각각의 코일 부품으로 이루어졌으나, 본 발명에서는 트랜스포머(Transformer)와 PFC(Power-Factor Correction) 인덕터가 하나의 코어를 공용으로 사용하면서 일체화한 형태로 이루어진다. 그리고, 코어의 공용 사용으로 인한 서로 간의 간섭 문제를 해결하기 위해 본체 및 코어의 형상을 특정하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품을 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품을 보인 평면도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품으로 코어가 본체에 결합되기 전 모습을 보인 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 코일 부품(10)은 본체(100)와 본체(100)에 결합되는 코어(400)를 포함한다.
본체(100)는 내부에 코일(C1,C2,C3)을 포함한다. 본체(100)는 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 포함하고, 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)에 코일(C1,C2,C3)이 각각 권선된다. 코일(C1,C2,C3)은 본체(100)에 결합되는 코어(400)와 자기 결합한다.
본체(100)는 코일(C1,C2,C3)이 권선된 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)이 소정간격 이격되게 나란히 배치되고 몰딩부(110)에 의해 몰딩되어 형성된다. 몰딩부(110)는 절연 재질로 형성되어 코일(C1,C2,C3)을 외부와 절연하고, 내습 등으로부터 코일(C1,C2,C3)을 보호한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 본체(100)는 대략 납작한 육면체 형상으로 형성되며, 양측을 몰딩플랜지(111)가 형성하고 그 사이를 코어결합부(113)가 형성한다. 몰딩플랜지(111)는 코일(C1,C2,C3)이 권선된 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)의 양측 플랜지 부분을 몰딩부(110)가 감싸 형성되고, 코어결합부(113)는 양측 몰딩플랜지(111)의 사이에 단차진 부분으로 코일(C1,C2,C3)이 권선된 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)의 양측 플랜지 사이의 부분을 몰딩부(110)가 감싸 형성된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바에 의하면, 본체(100)는 외부에 코일(C1,C2,C3)과 연결되기 위한 단자핀(P1,P2,P3,P4)을 포함한다. 단자핀(P1,P2,P3,P4)은 본체(100)의 일측과 타측에 복수 개가 구비되며, 각각의 단자핀(P1,P2,P3,P4)은 서로 이격되게 배열된다. 실시예에서 본체(100)의 일측에 복수 개의 제1 단자핀(P1)과 제3 단자핀(P3)이 서로 이격되게 배열되어 있고, 본체(100)의 타측에 복수 개의 제2 단자핀(P2)과 제4 단자핀(P4)이 서로 이격되게 배열되어 있다.
제1 단자핀(P1)은 입력단자이고, 제2 단자핀(P2)은 출력단자일 수 있다. 제3 단자핀(P3)은 입력단자와 출력단자를 모두 포함하며, 제4 단자핀(P4)은 가단자핀일 수 있다. 일 예로, 제1 단자핀(P1)이 트랜스포머 보빈(200)의 입력단자이고, 제2 단자핀(P2)이 트랜스포머 보빈(200)의 출력단자가 되며, 제3 단자핀(P3)에는 단일코일 보빈(300)의 입력단자와 출력단자가 모두 포함된다. 또한, 제3 단자핀(P3)에는 다른 단자핀들과 밸런스를 맞추기 위한 가단자핀이 일부 포함될 수 있다.
본체(100)는 코어결합부(113)에 상하로 관통하는 코어결합공(215,305,115)이 형성된다. 코어결합부(113)와 코어결합공(215,305,115)에 코어(400)가 결합된다. 코어결합공(215,305,115)은 제1 코어결합공(215), 제2 코어결합공(305) 및 제3 코어결합공(115)을 포함한다. 제1 코어결합공(215), 제2 코어결합공(305) 및 제3 코어결합공(115)은 코어결합부(113)에 일정 간격을 두고 나란히 형성된다.
실질적으로, 제1 코어결합공(215)은 트랜스포머 보빈(200)에 형성되고, 제2 코어결합공(305)은 단일코일 보빈(300)에 형성되며, 제3 코어결합공(115)은 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)의 이격공간에 형성되되 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)의 코일(C2,C3)을 덮는 몰딩부(110)에 의해 최종 형성된다.
제1 코어결합공(215)과 제2 코어결합공(305) 사이의 간격 및 제2 코어결합공(305)과 제3 코어결합공(115) 사이의 간격은 후술할 코어(400)의 중간 다리부와 중간 격벽의 간격에 대응된다. 본체(100)의 코어결합부(113), 제1 코어결합공(215), 제2 코어결합공(305) 및 제3 코어결합공(115)에 코어(400)가 상하로 결합된다.
코어(400)는 본체(100)의 상부에서 결합되는 상부 코어(410)와 본체(100)의 하부에서 결합되는 하부 코어(420)로 구성되며, 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)에 공용으로 사용된다. 코어(400)는 본체(100)에 포함된 코일(C1,C2,C3)을 둘러싸 자로를 형성함으로써 코일의 전류 흐름을 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 상부 코어와 하부 코어의 결합 전 및 결합후의 형상을 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상부 코어와 하부 코어의 결합 전 및 결합 후의 형상을 보인 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예 및 다른 실시예를 비교예와 대비하기 위한 코어 단면도이다.
도 5에 도시된 바에 의하면, 코어(400)는 상하 대칭되는 형상으로 형성되는 상부 코어(410)와 하부 코어(420)를 포함한다. 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 평판부(a), 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)를 포함하는 형상으로 된다.
구체적으로, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 평판부(a)의 양측에서 제1 및 제2 양측 다리부(b,f)가 수직으로 돌출되고, 중간 격벽(d)이 양측 다리부(b,f)의 사이에서 평판부(a)로부터 수직으로 돌출되며, 제1 및 제2 중간 다리부(c,e)가 양측 다리부(b,f)와 중간 격벽(d)의 사이에서 평판부(a)로부터 수직으로 돌출되는 형상으로 형성된다. 즉, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 제1 및 제2 양측 다리부(b,f)의 사이에 2개의 중간 다리부(c,e)와 1개의 중간 격벽(d)이 형성된 구조로 된다.
상부 코어(410)와 하부 코어(420)가 본체(100)에 결합되면, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)의 평판부(a)가 코어결합부(113)의 상면 및 하면에 각각 접하고, 제1 및 제2 양측 다리부(b,f)가 코어결합부(113)의 양측면에 각각 접하고, 제1 및 제2 중간 다리부(c,e)가 제1 코어결합공(215)과 제2 코어결합공(305)에 각각 삽입되며, 중간 격벽(d)이 제3 코어결합공(115)에 삽입된다.
도 5에 도시된 바에 의하면, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 중간 격벽(d)을 기준으로 도면상 왼쪽의 두 공간(s1,s2)이 오른쪽의 두 공간(s3,s4)에 비해 크다. 왼쪽의 두 공간(s1,s2)에 본체(100)의 트랜스포머 보빈(200)이 결합되고 오른쪽의 두 공간(s3,s4)에 본체(100)의 단일코일 보빈(300)이 결합된다.
구체적으로, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 상부 코어(410)의 제1 양측 다리부(b) 및 중간 격벽(d)이 하부 코어(420)의 제1 양측 다리부(b) 및 중간 격벽(d)과 만나 형성하는 공간(s1,s2)이 상부 코어(410)의 제2 양측 다리부(f) 및 중간 격벽(d)이 하부 코어(420)의 제2 양측 다리부(f) 및 중간 격벽(d)과 만나 형성하는 공간(s3,s4)에 비해 크다. 그리고, 상부 코어(410)의 제1 양측 다리부(b) 및 중간 격벽(d)이 하부 코어(420)의 제1 양측 다리부(b) 및 중간 격벽(d)과 만나 형성하는 공간(s1,s2)에 본체(100)의 트랜스포머 보빈(200)이 배치되고, 상부 코어(410)의 제2 양측 다리부(f) 및 중간 격벽(d)이 하부 코어(420)의 제2 양측 다리부(f) 및 중간 격벽(d)과 만나 형성하는 공간(s3,s4)에 본체(100)의 단일코일 보빈(300)이 배치된다.
상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)의 두께가 서로 다르다. 코일 부품(10)은 하나의 코어(400)를 공용으로 사용하면서 트랜스포머와 단일코일 부품(예, PFC 인덕터)가 일체화되는 구조이므로, 자로가 세는 문제나 EMI(전자파 간섭) 문제 발생을 방지하고 발열을 낮추는 것이 중요하다. 이를 위해, 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)의 두께를 서로 다르게 한다.
바람직하게는, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 중간 다리부(c,e)의 두께 및 중간 격벽(d)의 두께가 양측 다리부(b,f)의 두께에 비해 두껍다. 또는, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 중간 격벽(d)의 두께가 중간 다리부(c,e)의 두께에 비해 두껍다. 즉, 중간 다리부(c,e)의 두께가 중간 격벽(d)의 두께에 비해 얇다.
더 바람직하게는, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)는 중간 다리부(c,e)의 두께가 양측 다리부(b,f)의 두께에 비해 두껍고, 중간 격벽(d)의 두께가 중간 다리부(c,e)의 두께에 비해 더 두껍다.
양측 다리부(b,f)는 자로가 세는 문제만 해결하면 되므로 두께를 가장 얇게 형성하여 코일 부품(10)의 소형화에 기여할 수 있도록 하고, 중간 다리부(c,e)는 양측 다리부(b,f)의 두께에 비해 두껍게 형성하여 자로 형성에 용이하도록 하며, 중간 격벽(d)은 중간 다리부(c,e)에 비해 두껍게 형성하여 발열을 낮추도록 한다. 양측 다리부(b,f)의 사이에 있는 중간 다리부(c,e)와 중간 격벽(d)을 동일한 두께로 형성하였을 경우와 대비할 때 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 분리하는 중간 격벽(d)을 중간 다리부(c,e)의 두께에 비해 두껍게 하였을 때 발열이 낮다. 이는 중간 격벽(d)이 트랜스포머의 코일(C1,C2)과 단일코일 부품의 코일(C3)이 간섭되는 것을 방지하기 때문이다.
트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 분리하는 중간 격벽(d)을 중간 다리부(c,e)와 동일한 두께로 형성하면 트랜스포머의 코일(C1,C2)과 단일코일 부품의 코일(C3)이 간섭되어 EMI 문제가 발생하기 쉽고 이로 인해 발열이 생긴다. 발열이 심할 경우 코일 부품이 실장되는 전자기기의 기능이 저하되는 문제가 발생하므로 발열을 낮추는 것이 중요하다.
바람직하게는, 중간 다리부(c,e)의 두께는 양측 다리부(b,f)의 두께의 2배로 형성하고, 중간 격벽(d)의 두께는 중간 다리부(c,e)의 두께의 1.3배로 형성한다. 일 예로, 양측 다리부(b,f)의 두께는 2.2mm이고, 중간 다리부(c,e)의 두께는 4.4mm이고, 중간 격벽(d)의 두께는 5.7mm로 형성한다.
상부 코어(410)의 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)는 하부 코어(420)의 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)와 각각 에폭시로 접합된다. 에폭시는 특수 에폭시계 접착제일 수 있다. 에폭시는 코어(400)가 본체(100)에 결합된 상태를 고정하고, 상부 코어(410)와 하부 코어(420)의 양측 다리부(b,f), 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)가 서로 맞닿은 상태가 안정적으로 유지되게 한다.
또는, 다른 실시예로 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 코어(410-1)의 양측 다리부(b,f)와 중간 격벽(d)은 하부 코어(420)의 양측 다리부(b,f) 및 중간 격벽(d)과 에폭시로 접합되고, 상부 코어(410-1)의 중간 다리부(c,e)와 하부 코어(420-1)의 중간 다리부(c,e)는 서로 마주보는 단부가 이격되어 갭(gap)이 형성될 수 있다. 갭(gap)은 트랜스포머와 단일코일 부품 각각의 인덕턴스 값의 조정을 위해 필요할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 다른 실시예와 비교하기 위한 비교예이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부 코어(410a)와 하부 코어(420a)의 양측 다리부(b,f)는 에폭시로 접합되나, 상부 코어(410a)의 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)와 하부 코어(420a)의 중간 격벽(d) 및 중간 다리부(c,e)의 서로 마주보는 단부가 모두 이격되어 갭(gap)이 형성되면 트랜스포머의 코일(C1,C2)과 단일코일 부품의 코일(C3)이 간섭되어 EMI 문제가 발생하기 쉽고 이로 인해 발열이 생기는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다. 참고로, 상부 코어(410a)와 하부 코어(420a)의 양측 다리부(b,f)는 에폭시외에 다른 접착제로 접합될 수도 있다.
또한, 상부 코어(410b)와 하부 코어(420b)의 중간 격벽(d)은 에폭시로 접합되나, 상부 코어(410b)의 단일코일 부품측 양측 다리부(f)와 하부 코어(420b)의 단일코일 부품측 양측 다리부(f)의 서로 마주보는 단부가 더 이격되어 갭(gap)이 형성되면 단일코일 부품의 자기 솔림이 발생하므로 바람직하지 않다.
따라서 인덕턴스 값의 조정을 위해 코어에 갭(gap)을 형성하는 경우, 도 6과 같이, 상부 코어(410-1)의 중간 다리부(c,e)와 하부 코어(420-1)의 중간 다리부(c,e)의 서로 마주보는 단부가 이격되어 갭(gap)이 형성되게 하는 것이 바람직하다.
코어(400)는 강한 자속을 얻을 수 있도록 강자성 물질로 이루어진다. 강자성 물질은 페라이트일 수 있고 바람직하게는 Mn-Zn 페라이트일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 본체를 자른 단면을 보인 도면이다.
도 8에 도시된 바에 의하면, 본체(100)는 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 포함한다. 트랜스포머 보빈(200)은 전기를 필요한 값으로 변환시키는 전원공급변환장치로서 전압의 승강을 목적으로 사용하며 1차 코일과 2차 코일을 조합하여 여러 다른 전압을 얻을 수 있는 트랜스포머로 사용될 수 있다. 단일코일 보빈(300)은 전류의 안정을 목적으로 사용하며 1차 코일과 코어를 사용하여 전류의 변화를 흡수하고 안정시키는 PFC 인덕터로 사용될 수 있다. 단일코일 보빈(300)에는 하나의 코일이 권선되는 것을 일 예로 하나, 설계에 따라 둘 이상의 코일이 권선될 수도 있다. 그러나 단일코일 보빈(300)에 권선되는 둘 이상의 코일이 1차 코일과 2차 코일을 의미하지는 않는다.
본체(100)는 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)이 소정간격 이격되게 나란히 배치되고 몰딩부(110)에 의해 몰딩되어 있다.
트랜스포머 보빈(200)은 제1 일차 코일(C1)이 권선되는 제1 트랜스포머 보빈(210)과 이차 코일(C2)이 권선되는 제2 트랜스포머 보빈(220)을 포함한다. 트랜스포머 보빈(200)은 제2 트랜스포머 보빈(220)의 보빈결합공(235)에 제1 트랜스포머 보빈(210)이 끼움 결합되어 제1 일차 코일(C1)의 외부에 이차 코일(C2)이 배치된다. 단일코일 보빈(300)은 제2 일차 코일(C3)이 권선된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 제1 트랜스포머 보빈과 제2 트랜스포머 보빈을 보인 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 제1 트랜스포머 보빈과 제2 트랜스포머 보빈이 결합된 상태를 보인 사시도이다.
도 9에 도시된 바에 의하면, 제1 트랜스포머 보빈(210)은 제1 일차 코일(C1)이 권선되는 제1 권선부(211)와 제1 권선부(211)를 사이에 두고 각각 제1 일차 코일(도 8의 도면 부호 C1)을 지지하기 위해 외측으로 연장 형성된 제1 상부 플랜지(213)와 제1 하부 플랜지(214)를 포함한다. 제1 트랜스포머 보빈(210)은 제1 하부 플랜지(214)의 일측에 제1 일차 코일(C1)과 연결하기 위한 제1 단자핀(P1)이 구비되며 중앙 부분에 제1 코어결합공(215)이 형성된다.
제1 단자핀(P1)은 제1 하부 플랜지(214)의 일측에 복수 개가 일렬로 배열된다. 제1 트랜스포머 보빈(210)은 절연 재질로 이루어지고, 바람직하게는 플라스틱 사출물로 형성된다.
제2 트랜스포머 보빈(220)은 이차 코일(도 8의 도면 부호 C2)이 권선되는 제2 권선부(231)와 제2 권선부(231)를 사이에 두고 각각 이차 코일(C2)을 지지하기 위해 외측으로 연장 형성된 제2 상부 플랜지(233)와 제2 하부 플랜지(234)를 포함한다. 제2 트랜스포머 보빈(220)은 제2 상부 플랜지(233)의 타측에 이차 코일(C2)과 연결하기 위한 제2 단자핀(P2)이 구비되며 중앙 부분에 보빈결합공(235)이 형성된다.
제2 단자핀(P2)은 제2 상부 플랜지(233)의 타측에 복수 개가 일렬로 배열된다. 제2 트랜스포머 보빈(220)은 절연 재질로 이루어지고, 바람직하게는 플라스틱 사출물로 형성된다.
제2 트랜스포머 보빈(220)은 제2 상부 플랜지(233)의 상면에 테두리로 갈수록 하향 경사져 상대적으로 얇은 테이퍼부(236)가 형성된다. 테이퍼부(236)는 제2 트랜스포머 보빈(220)의 제2 상부 플랜지(233)의 바깥부분을 얇게 형성하여 몰딩부(110)의 두께를 확보한 부분으로 본체(100)의 전체적인 구조를 강화한다. 즉, 테이퍼부(236)의 공간만큼 몰딩부(110)의 두께가 확보되므로 트랜스포머 보빈(200)과 몰딩부(110)의 결합 강도가 보다 견고해진다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제2 트랜스포머 보빈(220)의 보빈결합공(235)에 제1 트랜스포머 보빈(210)이 끼움 결합되어, 도 8과 같이 제1 일차 코일(C1)의 외부에 이차 코일(C2)이 배치된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 단일코일 보빈을 보인 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 의한 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈이 이격되게 나란히 배치된 상태를 보인 사시도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 의한 본체를 보인 사시도이다.
도 11에 도시된 바에 의하면, 단일코일 보빈(300)은 제2 일차 코일(C3)이 권선되는 제3 권선부(301)와 제3 권선부(301)를 사이에 두고 각각 제2 일차 코일(C3)을 지지하기 위해 외측으로 연장 형성된 제3 상부 플랜지(303)와 제3 하부 플랜지(304)를 포함한다. 단일코일 보빈(300)은 제3 상부 플랜지(303)의 일측에 제3 단자핀(P3)이 구비되고 제3 상부 플랜지(303)의 타측에 제4 단자핀(P4)이 구비된다. 제4 단자핀(P4)은 제3 단자핀(P3)과 밸런스를 맞추기 위한 가단자핀이고 제3 단자핀(P3)도 일부 가단자핀이 포함될 수 있다. 단일코일 보빈(300)은 중앙 부분에 상하로 관통하는 제2 코어결합공(305)이 형성된다.
제3 단자핀(P3)은 제3 상부 플랜지(303)의 일측에 복수 개가 일렬로 배열되고 제4 단자핀(P4)은 제3 상부 플랜지(303)의 타측에 복수 개가 일렬로 배열된다. 단일코일 보빈(300)은 절연 재질로 이루어지고, 바람직하게는 플라스틱 사출물로 형성된다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)은 각각 코일이 권선되고, 각 코일들이 해당 단자핀과 납땜 등으로 연결된 후, 소정간격 이격되어 나란히 배치된다. 이 상태에서 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 인서트 사출하여 몰딩부(110)로 몰딩하면 본체(100)가 된다. 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈((300))은 몰딩이 용이하도록 높이가 동일하다.
몰딩부(도 8의 도면 부호 110)는 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)의 코일(C1,C2,C3)을 감싸면서 코일(C1,C2,C3)의 단부가 본체(100)의 외부로 인출되고 코어결합공(215,305,115)은 남겨두도록 코어결합공(215,305,115)을 제외한 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)에 결합되어 사출된다. 몰딩부(110)는 코일(C1,C2,C3)을 물리적으로 단단히 감고 외부와 전기적으로 절연한다. 코어결합공(215,305,115)을 제외한 나머지 부분에 사출물을 사출하여 몰딩부(110)를 형성하면 코일(C1,C2,C3)이 외부로 노출되지 않아 절연성이 좋아진다.
몰딩부(110)는 단자핀(P1,P2,P3)과 연결된 코일(C1,C2,C3)의 단부를 노출시키지 않도록 사출 성형되고 권선부(231,301)에도 얇게 형성되어 코일(C1,C2,C3)을 외부로 노출시키지 않도록만 사출 성형된다. 이러한 몰딩부(110)는 본체(100)의 크기를 크게 증가시키지 않으면서 절연 특성을 확보하므로 부품 소형화에 기여한다. 몰딩부(110)는 트랜스포머 보빈(200) 및 단일코일 보빈(300)과 동일하게 플라스틱 사출물로 형성된다.
트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300)을 인서트 사출하여 몰딩부(110)로 몰딩하면 트랜스포머 보빈(200)과 단일코일 보빈(300) 사이에 제3 코어결합공(115)이 형성된다.
제1 내지 제4 단자핀(P1,P2,P3,P4)은 도전성이 우수하고 기판에 땜납 습윤성 및 밀착 강도가 우수하도록 철(Fe) 소재에 구리(Cu)와 주석(Sn)이 코팅된 형상으로 될 수 있다. 또는 제1 내지 제4 단자핀(P1,P2,P3,P4)은 철(Fe) 소재에 구리(Cu)와 주석(Sn)의 합금이 코팅된 형상으로 될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 코일 결선도를 보인 도면이다.
도 14에 도시된 바에 의하면, 제1 트랜스포머 보빈(210)에 제1 일차 코일 2개가 권선되고, 각각의 단부가 4개의 제1 단자핀(P1)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 트랜스포머 보빈(220)에 이차 코일 3개가 권선되고 각각의 단부가 6개의 제2 단자핀(P2)에 연결될 수 있다. 또한, 단일코일 보빈(300)에 제2 일차 코일 2개가 권선되고 각각의 단부가 2개의 제3 단자핀(P3)에 연결될 수 있다.
코일 부품(10)의 전체 체적은 68mm×60mm×13mm인 것을 일 예로 할 수 있다. 코일(C1,C2,C3)은 USTC 동선을 사용할 수 있다. USTC 동선은 소선경이 0.1mm 소선수가 50~60개로 되어 직경이 약 1.0~1.15mm인 것일 수 있다. USTC 동선은 저가인 장점이 있는 반면, 절연을 위해 에폭시를 충전하거나 절연용 튜브, 절연 테이프를 최대한 적용해야 하는 단점이 있었으나, 실시예의 경우 몰딩부(110)를 적용하여 제1 일차 코일(C1)과 이차 코일(C2)을 절연할 수 있고 트랜스포머 보빈(200)의 코일(C1,C2)과 단일코일 보빈(300)의 코일(C3)을 완전 분리하여 절연할 수 있으므로 고가의 3중절연동선을 사용하지 않고도 절연 특성을 확보할 수 있다.
또는 코일(C1,C2,C3)은 USTC 동선과 LITZ 동선을 혼용하여 사용할 수 있다. LITZ 동선은 동일한 굵기 또는 서로 다른 굵기의 동선을 병렬로 묶어 권선한 것이다. LITZ 동선도 USTC 동선과 마찬가지로 저가의 장점이 있는 반면 절연 문제가 있었으나 본 발명의 몰딩부(110)를 적용함에 의해 절연 특성을 확보할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예는 트랜스포머와 단일코일 부품 등을 하나의 소자에 구성하여 한 개의 제품으로 만들고 두 가지 기능을 수행할 수 있으므로, 제품의 체적 및 면적을 최대 47%까지 감소할 수 있어 PCB 기판의 면적 감소 설계가 가능하고 PCB 기판의 간략 설계가 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예는 제1 트랜스포머 보빈(210), 제2 트랜스포머 보빈(220) 및 단일코일 보빈(300)의 독립 보빈 구조로 자동 권선화가 가능하므로 코일 부품의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기존 두 개 이상 제품을 한 개의 제품으로 만들어 EMI 블록(Block) 회로 설계 변경이 가능하다.
아래의 표 1은 본 발명의 실시예를 제품으로 만들어 적용한 예를 도시한 것이다.
코일 단자
 동선 TURNS L uH L/K uH 보빈
S F
PFC 5 8 USTC 0.1×50P 38 140 단일코일 보빈
NP1 1 3 1UEW 0.3 3 제1 트랜스포머 보빈
NP2 2 4 USTC 0.1×50P 40 400 90
NS1 12 14 USTC 0.1×50P 2 제2 트랜스포머 보빈
NS2 13 16 USTC 0.1×50P 2
NS3 11 17 USTC 0.1×25P 32
NS4 12 14 USTC 0.1×50P 2
NS5 13 16 USTC 0.1×50P 2
표 1에 도시된 바에 의하면, 2번의 제1 단자핀과 4번의 제1 단자핀을 기판에서 쇼트시키고 1, 3, 2, 4 번의 누설 인덕턴스(Lk)를 측정하였다. 측정 결과, 누설 인덕턴스(Lk)가 90uH 이하로 측정되었다.
위 결과로부터, 두 개 이상 부품을 한 개의 제품으로 만들어 절연 특성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 실험결과, 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈의 경계를 형성하는 중간 격벽의 두께를 중간 다리부의 두께와 동일하게 한 경우에는 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈의 경계에서 발열이 발생하였으나, 중간 격벽의 두께를 중간 다리부의 두께에 비해 130% 정도 두껍게 형성한 결과 발열이 낮아졌다.
따라서 본 발명은 코어의 중간 격벽의 두께를 가장 두껍게 하는 것에서 발열 문제를 해결할 수 있고, 마주하는 상부 코어와 하부 코어의 중간 격벽을 접촉하여 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈을 분리하는 것과 몰딩부를 통해 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈을 절연하는 것에서 절연 특성을 확보하고 전자파 간섭 문제도 해결할 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 실시예는 트랜스포머와 단일코일 부품 등을 하나의 소자에 구성하여 한 개의 제품으로 만들고 두 가지 기능을 수행하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 서로 다른 기능을 갖는 두 코일 부품을 한 개의 제품으로 만들 수도 있다. 그러나, 두 개의 트랜스포머를 한 개의 부품으로 만드는 것은 서로 영향을 주므로 하나의 제품으로 구성할 수 없다.
실시예는 트랜스포머와 단일코일 부품을 하나의 소자에 구성하여 한 개의 제품으로 만드는 것에 특징이 있으며, 단일코일 부품은 PFC 인덕터인 것이 바람직하다. 트랜스포머는 1차 코일과 2차 코일을 포함하는 부품이고 단일코일 부품은 1차 코일만 포함하는 부품을 의미한다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 코일 부품 100: 본체
110: 몰딩부 111: 몰딩플랜지
113: 코어결합부 115: 제3 코어결합공
200: 트랜스포머 보빈 210: 제1 트랜스포머 보빈
211: 제1 권선부 213: 제1 상부 플랜지
214: 제1 하부 플랜지 215: 제1 코어결합공
P1: 제1 단자핀 C1: 제1 일차 코일
230: 제2 트랜스포머 보빈 231: 제2 권선부
233: 제2 상부 플랜지 234: 제2 하부 플랜지
235: 보빈 결합공 236: 테이프부
P2: 제2 단자핀 C2: 이차 코일
300: 단일코일 보빈 301: 제3 권선부
303: 제3 상부 플랜지 304: 제2 코어결합공
P3: 제3 단자핀 C3: 제2 일차 코일
P4: 제4 단자핀 400: 코어
410: 상부 코어 420: 하부 코어

Claims (15)

  1. 트랜스포머 보빈과 단일코일 보빈을 포함하는 본체;
    상기 본체에 결합되는 코어; 및
    상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈에 각각 권선되고 상기 본체의 내부에서 상기 코어와 자기 결합하는 다수의 코일;을 포함하고,
    상기 코어는 상기 본체의 상부에서 결합되는 상부 코어와 상기 본체의 하부에서 결합되는 하부 코어로 구성되어 상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈에 공용으로 사용되며,
    상기 상부 코어와 상기 하부 코어는
    평판부;
    상기 평판부의 양측에서 수직으로 돌출된 제1 양측 다리부 및 제2 양측 다리부;
    상기 제1 양측 다리부와 제2 양측 다리부의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 중간 격벽;
    상기 제1 양측 다리부와 상기 중간 격벽의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 제1 중간 다리부; 및
    상기 제2 양측 다리부와 상기 중간 격벽의 사이에서 상기 평판부로부터 수직으로 돌출되는 제2 중간 다리부;를 포함하고,
    상기 본체는
    상기 트랜스포머 보빈에 위치되고 상기 제1 중간 다리부가 삽입되는 제1 코어결합공;
    상기 단일코일 보빈에 위치되고 상기 제2 중간 다리부가 삽입되는 제2 코어결합공; 및
    상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈의 이격공간에 위치되고 상기 중간 격벽이 삽입되는 제3 코어결합공;
    을 포함하는 코일 부품.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어와 상기 하부 코어는
    상기 상부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간이 상기 상부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 비해 크며,
    상기 상부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제1 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 상기 본체의 트랜스포머 보빈이 배치되고,
    상기 상부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽이 상기 하부 코어의 제2 양측 다리부 및 중간 격벽과 만나 형성하는 공간에 상기 본체의 단일코일 보빈이 배치되는 코일 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양측 다리부, 상기 중간 격벽 및 상기 중간 다리부의 두께가 서로 다른 코일 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중간 격벽의 두께가 가장 두꺼운 코일 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중간 다리부의 두께가 상기 중간 격벽의 두께에 비해 얇은 코일 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중간 다리부의 두께가 상기 양측 다리부의 두께의 2배인 코일 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어의 양측 다리부, 중간 격벽 및 중간 다리부는 상기 하부 코어의 양측 다리부, 중간 격벽 및 중간 다리부와 각각 접합된 코일 부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어의 양측 다리부와 중간 격벽은 상기 하부 코어의 양측 다리부 및 중간 격벽과 각각 접합되고,
    상기 상부 코어의 중간 다리부와 상기 하부 코어의 중간 다리부는 서로 마주보는 단부가 이격되어 갭(gap)이 형성된 코일 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 본체는
    상기 트랜스포머 보빈과 상기 단일코일 보빈이 이격되어 나란히 배치되고 몰딩부에 의해 몰딩되어 있는 코일 부품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머 보빈은
    제1 일차 코일이 권선되고 상기 제1 일차 코일과 연결되는 제1 단자핀이 구비되며 중앙 부분에 제1 코어결합공이 형성된 제1 트랜스포머 보빈; 및
    이차 코일이 권선되고 상기 이차 코일과 연결되는 제2 단자핀이 구비되며 중앙 부분에 보빈결합공이 형성된 제2 트랜스포머 보빈;
    을 포함하며,
    상기 제2 트랜스포머 보빈의 보빈결합공에 상기 제1 트랜스포머 보빈이 끼움 결합되어 상기 제1 일차 코일의 외부에 이차 코일이 배치되는 코일 부품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단일코일 보빈은
    상기 단일코일 보빈에 권선된 제2 일차 코일;
    상기 제2 일차 코일과 연결되는 제3 단자핀; 및
    제4 단자핀;
    을 구비하고,
    상기 단일코일 보빈의 중앙 부분에는 제2 코어결합공이 형성된 코일 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제4 단자핀은 가단자핀인 코일 부품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 단자핀과 상기 제3 단자핀은 각각 복수 개이고 상기 본체의 일측에서 서로 이격되게 배열되는 코일 부품.
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