KR20060040073A - 몰드 인덕터의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성체 코어와 권선이 일체화된 구조를 갖는 몰드 인덕터의 제조시 전극의 파손 및 오염을 방지할 수 있는 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일측면에 따라서, 성형공간이 형성되어 있는 다이(10)와, 상기 다이(10)에 삽입되는 하부 펀치(13)와, 상기 다이(10)를 가압할 수 있는 제1 상부 펀치(20)와, 상기 제1 상부 펀치(20)에 삽입되는 제2 상부 펀치(24)와, 상기 다이(10) 상에서 왕복운동 하면서 상기 성형공간에 분말을 공급해 주는 분말 공급 유닛(30)을 포함하는 몰드 인덕터의 제조장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따라서, 전극(2) 및 코일(3)을 성형공간 내에 위치시키는 전극 및 코일 투입단계와, 전극(2) 및 코일(3)이 투입된 성형공간 내로 분말을 공급하는 분말 충전단계와, 다이(10), 하부 펀치(13), 제1 상부 펀치(20) 및 제2 상부 펀치(24)에 의해서 분말을 가압 성형하는 성형단계와, 성형된 제품(1; 몰드 인덕터)를 성형공간으로부터 배출시키는 배출단계를 포함하는 몰드 인덕터의 제조방법이 제공된다.

몰드 인덕터, 전극, 코일, 돌기, 홀딩다운, 실린더

Description

몰드 인덕터의 제조장치 및 제조방법{An apparatus and a method for manufacturing a mold inductor}

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 몰드 인덕터의 제조장치에 의해 몰드 인덕터를 제조하는 수순을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 몰드 인덕터 제조장치에 포함된 다이의 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 몰드 인덕터 제조장치에 포함된 제1 상부 펀치의 저면도,

도 8은 본 발명에 따른 몰드 인덕터의 제조장치에 포함된 분말 공급유닛의 개략적인 주요부 평면도이다.

본 발명은 자성체 코어와 권선이 일체화된 구조를 갖는 몰드 인덕터의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰드 인덕터의 제조시 전극의 파손 및 오염을 방지할 수 있는 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

몰드 인덕터는 대전류 조건에서 필수적으로 사용되는 인덕터로서, 기존에 사용되던 인덕터에 비하여 상대적으로 우수한 발열특성과 대전류 및 표면실장이 용이 한 인덕터이다.

각종 디지털 기기의 전원부에는 저항, 콘덴서, IC와 함께 사용되는 인덕터가 사용되는데, 가장 일반적인 중대형 전자제품에 사용되는 인덕터로서는 EE, EI 형태의 분할형 페라이트 코아의 중족이나 외각족에 연마기를 이용하여 수 ㎜에서 수 ㎛의 갭을 가공한 후, 페라이트 코아와 권선이 감긴 보빈을 조립하여 사용하는 Mn-Zn 계열의 인덕터가 있으며, 모바일 소형 전자제품에 주로 사용되는 인덕터로서는 드럼형상에 권선을 감은 후 동종 재질이나 이종 재질의 원통 형태의 코아를 조립하여 사용하는 Ni-Zn계 인덕터가 주종을 이루고 있다.

그러나, 상술한 Mn-Zn 계열의 인덕터와 Ni-Zn 계열의 드럼 코아는 상대적으로 낮은 포화자속밀도로 인하여 고전류 환경에서 사용시 인덕터의 포화로 인한 발열로 인하여 대전류 환경인 디지털 환경에서 사용할 수 없는 제약조건이 있는게 현실이었다.

이를 부분적으로 해결하기 위한 인덕터가 금속 자성체, 즉 센더스트, Fe-Si, 비정질 아몰퍼스 분말에 유기, 무기 바인더를 혼합한 후 드라이한 파우더를 분할형태로 성형한 금속자성코아와 편각 와이어를 조립하여 표면실장이 가능한 제품이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 제품도 조립형의 단점인 소형화와 낮은 프로파일의 한계를 극복하지 못하고 있으며, 특히 대전류 환경에서 포화되거나 조립형 인덕터의 가장 큰 단점인 코아와 와이어 사이에서 형성되는 완벽한 자기 폐회로를 가지지 못한다는 단점으로 인하여, 조립부분에 누설자속이 발생하거나 낮은 주파수 대역에서 소 음이 발생하는 문제는 해결할 수 없었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 권선과 전극을 복합 자성 분말상태의 자성체와 일체화하여 성형하는 몰드 인덕터가 제시되어 있다. 복합 자성체의 자성체 재료로서는 일반적으로 금속 자성체인 센더스트, 철, 퍼멀로이와 비경화 상태의 유기, 무기 바인더를 혼합하여 분말화시킨 것이 사용된다. 이러한 분말을 전극이 연결된 권선 코일과 함께 성형함으로써 최종적으로 권선이 복합 자성체에 둘러 쌓여있는 권선 일체형 몰드 인덕터가 제작된다.

이와 같은 제조방법은 매립된 전극을 내부 코일로부터 자성체 외부로 돌출시켜야 하기 때문에 복잡한 금형과 성형기술이 필수적이다. 즉, 전극과 코일을 용접하여 이것을 금형의 중앙부에 위치시키기 위해서는 상하로 구분된 금형을 이용하거나, 성형체의 코일과 전극을 중심으로 성형된 이후 탈형된 인덕터에 외부전극을 형성하기 위하여 전극의 지지대로부터 절단시킨 후 절곡하는 등 성형과정에서 여러 가지 복잡한 금형과 성형기술, 자동화기술이 이용될 필요가 있다는 번거로움이 있었다.

또한, 인덕터의 성형 과정 중에 금형에 삽입된 외부용 전극이 상하로 구분된 금형에 의하여 파손되어 절단 절곡시 외부 전극의 역할을 다하지 못하거나 분말 충전시 비산된 분말로 인하여 전극이 오염되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 자성체 코어와 권선이 일체화된 구조를 갖는 몰드 인덕터의 제 조시 전극의 파손 및 오염을 방지할 수 있는 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따라서, 성형공간이 형성되어 있는 다이와, 상기 다이에 삽입되는 하부 펀치와, 상기 다이를 가압할 수 있는 제1 상부 펀치와, 상기 제1 상부 펀치에 삽입되는 제2 상부 펀치와, 상기 다이 상에서 왕복운동 하면서 상기 성형공간에 분말을 공급해 주는 분말 공급 유닛을 포함하여 이루어지는 몰드 인덕터의 제조장치가 제공된다.

상기 다이의 중앙에는 상기 하부 펀치가 삽입될 수 있는 제1 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 다이의 상부표면과 상기 제1 관통구멍이 이어지는 부분에는 몰드 인덕터에 내장되는 전극 및 코일이 위치될 수 있는 전극 수용부가 형성되어 있다.

상기 제1 상부 펀치의 중앙에는 상기 제2 상부 펀치가 삽입될 수 있는 제2 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 제1 상부 펀치의 하부표면과 상기 제2 관통구멍이 이어지는 부분에는 한 쌍의 돌기가 형성되어 있다.

각각의 상기 돌기는, 상기 다이와 상기 제1 상부 펀치가 맞닿았을 때, 상기 다이 상부표면의 전극 수용부에 끼워진다.

여기에서, 상기 분말 공급유닛은, 관통 개구부가 형성되어 있는 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 분말을 수용하고 있으며 바닥에 형성된 배출구를 통하여 상기 성형공간 내로 분말을 공급해 주는 분말통을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 및 제2 상부 펀치가 다이 및 하부 펀치를 향하여 가압되도록 하는 실린더로서는 가압상태를 소정의 시간동안 유지시킬 수 있는 홀딩다운 방식의 실린더가 채용된다.

본 발명의 또 다른 일측면에 따라서, 전극 및 코일을 성형공간 내에 위치시키는 전극 및 코일 투입단계와, 전극 및 코일이 투입된 성형공간 내로 분말을 공급하는 분말 충전단계와, 다이, 하부 펀치, 제1 상부 펀치 및 제2 상부 펀치에 의해서 분말을 가압 성형하는 성형단계와, 성형된 제품(몰드 인덕터)를 성형공간으로부터 배출시키는 배출단계를 포함하여 이루어지는 몰드 인덕터의 제조방법이 제공된다.

상기 성형단계에서는, 상기 다이와 상기 제1 상부 펀치가 맞닿았을 때, 상기 제1 상부 펀치 하부표면의 돌기가 상기 다이 상부표면의 전극 수용부에 끼워짐으로써, 상기 돌기에 의해서 상기 전극 수용부가 폐쇄되는 동시에 아울러 상기 돌기에 의해서 전극 수용부 내에 위치된 전극이 고정된다.

여기에서, 상기 성형단계에서는, 홀딩다운 방식의 실린더에 의해서 가압상태가 소정의 시간동안 유지된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 몰드 인덕터의 제조장치 및 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 몰드 인덕터의 제조장치는 통상의 분말을 가압성형하는 제조장치를 근간으로 하고 있으므로, 이어지는 설명에서는 통상의 분말 가압성형용 제조장치와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰드 인덕터의 제조장치는, 성형공간이 형성되어 있는 다이(10)와, 상기 다이(10)에 삽입되는 하부 펀치(13)와, 상기 다이(10)를 가압할 수 있는 제1 상부 펀치(20)와, 상기 제1 상부 펀치(20)에 삽입되는 제2 상부 펀치(24)와, 상기 다이(10) 상에서 왕복운동 하면서 상기 성형공간에 분말을 공급해 주는 분말 공급 유닛(30)을 포함하여 이루어진다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 다이(10)의 중앙에는 상기 하부 펀치(13)가 삽입될 수 있는 제1 관통구멍(11)이 형성되어 있다. 또한, 상기 다이(10)의 상부표면과 상기 제1 관통구멍(11)이 이어지는 부분에는, 몰드 인덕터(1)에 내장되는 전극(2) 및 코일(3)이 위치될 수 있는 전극 수용부(12)가 형성되어 있다. 여기에서, 상기 제1 관통구멍(11)의 상측 일부와 상기 전극 수용부(12)에 의하여 성형공간이 이루어진다.

상기 하부 펀치(13)는 상기 다이의 제1 관통구멍(11) 내에서 소정거리만큼 직선운동이 가능하다. 상기 하부 펀치(13)는 상기 제2 상부 펀치(24)와 협력하여 상기 성형공간 내에서 분말을 가압하여 몰드 인덕터(1)를 성형한다.

도 1 내지 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 펀치(20)의 중앙에는 상기 제2 상부 펀치(24)가 삽입될 수 있는 제2 관통구멍(21)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 상부 펀치(20)의 하부표면과 상기 제2 관통구멍(21)이 이어지는 부분에는, 한 쌍의 돌기(22)가 형성되어 있다. 각각의 상기 돌기(22)는, 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 다이(10)와 상기 제1 상부 펀치(20)가 맞닿았을 때, 상기 다이(10) 상부표면의 전극 수용부(12)에 끼워진다.

상기 제1 상부 펀치(20)의 상기 돌기(22) 주변, 보다 구체적으로는 상기 돌기(22)로부터 반경방향 외측으로 상기 돌기(22)에 인접한 위치에는 상기 전극 수용부(12) 내의 여분의 분말을 흡입하기 위한 분말 회수용 통로(23)가 형성된다.

상기 제2 상부 펀치(24)는 상기 제1 상부 펀치의 제2 관통구멍(21) 내에서 소정거리만큼 직선운동이 가능하다.

상기 분말 공급유닛(30)은, 관통 개구부(32)가 형성되어 있는 본체(31)와, 상기 본체(31) 내부에 마련되어 분말을 수용하고 있으며 바닥에 형성된 배출구(34)를 통하여 상기 성형공간 내로 분말을 공급해 주는 분말통(33)과, 상기 본체(31)에 마련되되 상기 관통 개구부(32)를 사이에 두고 상기 분말통(33)과 마주하도록 배치되어 성형작업 후의 잔여분말을 흡입해 회수하기 위한 분말 청소장치(35)로 이루어진다.

상기 분말 공급유닛(30)은, 종래의 분말 성형품의 제조장치에서와 마찬가지로, 구동부재(36)에 의해 상기 다이(10) 상에서 왕복운동 되도록 설치되는 동시에 별도의 분말 공급용 관(37)을 통하여 외부로부터 분말을 공급받는다. 이와 같은 구성은 이미 공지된 구성이므로 더 이상 자세하게 설명하지 않는다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 몰드 인덕터 제조장치를 이용하여 몰드 인덕터를 제조하는 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰드 인덕터의 제조방법은, 전극(2) 및 코일(3)을 성형공간 내에 위치시키는 전극 및 코일 투입단계와, 전극(2) 및 코일(3)이 투입된 성형공간 내로 분말을 공급하는 분말 충전단계와, 다이(10), 하부 펀치(13), 제1 상부 펀치(20) 및 제2 상부 펀치(24)에 의해서 분말을 가압 성형하는 성형단계와, 성형된 제품(1; 몰드 인덕터)를 성형공간으로부터 배출시키는 배출단계와, 성형공간으로부터 성형된 제품이 배출된 후 새롭게 전극 및 코일을 위치시키기 전에 여분의 분말을 흡입하여 회수하는 분말 흡입단계를 포함하여 이루어진다.

상기 전극 및 코일 투입단계에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 별도의 자동화 장치에 의해서 전극(2) 및 코일(3)을 성형공간 내로 위치시킨다. 여기에서 상기 전극(2) 및 코일(3)은 사전에 일체로 용접시켜 둔 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이 때 상기 제1 및 제2 상부 펀치(20, 24)는 상승되어 있는 상태이며, 상기 분말 공급 유닛(30)의 본체(31)에 형성된 관통 개구부(32)를 통하여 상기 전극(2) 및 코일(30)을 상기 다이(10)의 성형공간 내로 공급할 수 있도록 상기 분말 공급 유닛(30)이 위치된다.

상기 분말 충전단계에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 분말 공급 유닛(30)을 이동시켜 상기 분말통(33)의 배출구(34)가 성형공간의 위쪽에 위치되도록 한다. 상기 분말 공급 유닛(30)은, 상기 분말통(33) 내의 분말이 배출구(34)를 통하여 흘러내려 성형공간을 완전히 메운 후 반대방향으로 이동되어, 상기 다이(10)로부터 완전히 벗어나도록 위치된다.

상기 성형단계에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 상부 펀치(20, 24)가 다이(10) 및 하부 펀치(13)를 향하여 하강하여 가압함으로써 성형공간 내에 충전되어 있던 분말이 가압 성형된다.

이 때, 본 발명에 따르면, 상기 제1 상부 펀치(20)에 형성된 돌기(22)에 의해서 상기 전극 수용부(12)가 폐쇄되기 때문에 분말이 비산되는 것이 방지될 수 있으며, 아울러 상기 돌기(22)에 의해서 전극 수용부(12) 내에 위치된 전극(2)이 고정되기 때문에 성형작업 중 전극이 파손되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 몰드 인덕터 제조장치에서 사용되는 실린더, 즉 상기 제1 및 제2 상부 펀치(20, 24)가 다이(10) 및 하부 펀치(13)를 향하여 가압되도록 하는 실린더로서는 홀딩다운 역할을 수행하는 실린더(도시생략)가 채용된다. 홀딩다운 방식의 실린더는 가압상태를 대략 1초 가량 유지시키는 실린더로서, 이와 같은 홀딩다운 방식의 실린더로 인하여 분말에 함유된 바인더의 작용이 활발해져 제품의 크랙 발생이 방지되는 동시에 전극의 손상이 방지될 수 있다.

또한, 상기 제1 상부 펀치(20)가 하강되어 상기 다이(10)와 맞닿은 순간, 즉 상기 제1 상부 펀치(20)의 돌기(22)가 상기 다이(10)의 전극 수용부(12) 내로 삽입되어 전극 수용부(12)가 폐쇄되었을 때, 이 전극 수용부(12) 내에 채워져 있는 분말은 성형시 필요하지 않은 여분의 것이므로 상기 분말 회수용 통로(23)에 진공을 작용시켜 흡입, 회수하는 것이 바람직하다.

상기 배출단계에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 성형된 제품(1; 몰드 인덕터)을 상기 하부 펀치(13)에 의해서 밀어올린 후 상기 분말 공급 유닛(30)에 의해 밀어 이동시킴으로써 배출시킨다.

상기 분말 흡입단계에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분말 공급 유닛(30)이 이동하여 성형공간을 지나치는 동안에 상기 분말 청소장치(35)가 작동하여 주위에 비산된 분말을 깨끗이 흡입하여 청소한다. 상기 분말 청소장치(35)는 별도의 진공 발생장치(도시생략)에 의해 발생된 진공을 이용하여 분말을 흡입한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자성체 코어와 권선이 일체화된 구조를 갖는 몰드 인덕터의 제조시 전극의 파손 및 오염을 방지할 수 있는 제조장치 및 제조방법이 제공된다.

Claims (4)

1. 성형공간이 형성되어 있는 다이(10)와, 상기 다이(10)에 삽입되는 하부 펀치(13)와, 상기 다이(10)를 가압할 수 있는 제1 상부 펀치(20)와, 상기 제1 상부 펀치(20)에 삽입되는 제2 상부 펀치(24)와, 상기 다이(10) 상에서 왕복운동 하면서 상기 성형공간에 분말을 공급해 주는 분말 공급 유닛(30)을 포함하여 이루어지며,

   상기 다이(10)의 중앙에는 상기 하부 펀치(13)가 삽입될 수 있는 제1 관통구멍(11)이 형성되어 있고, 상기 다이(10)의 상부표면과 상기 제1 관통구멍(11)이 이어지는 부분에는 몰드 인덕터(1)에 내장되는 전극(2) 및 코일(3)이 위치될 수 있는 전극 수용부(12)가 형성되어 있으며,

   상기 제1 상부 펀치(20)의 중앙에는 상기 제2 상부 펀치(24)가 삽입될 수 있는 제2 관통구멍(21)이 형성되어 있고, 상기 제1 상부 펀치(20)의 하부표면과 상기 제2 관통구멍(21)이 이어지는 부분에는 한 쌍의 돌기(22)가 형성되어 있으며,

   각각의 상기 돌기(22)는, 상기 다이(10)와 상기 제1 상부 펀치(20)가 맞닿았을 때, 상기 다이(10) 상부표면의 전극 수용부(12)에 끼워지는 것을 특징으로 하는 몰드 인덕터의 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분말 공급유닛(30)은, 관통 개구부(32)가 형성되어 있는 본체(31)와, 상기 본체(31) 내부에 마련되어 분말을 수용하고 있으며 바닥에 형성된 배출구(34) 를 통하여 상기 성형공간 내로 분말을 공급해 주는 분말통(33)을 포함하여 이루어지며,

   상기 제1 및 제2 상부 펀치(20, 24)가 다이(10) 및 하부 펀치(13)를 향하여 가압되도록 하는 실린더로서는 가압상태를 소정의 시간동안 유지시킬 수 있는 홀딩다운 방식의 실린더가 채용되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드 인덕터의 제조장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 몰드 인덕터 제조장치를 이용하여 몰드 인덕터를 제조하는 방법으로서,

   전극(2) 및 코일(3)을 성형공간 내에 위치시키는 전극 및 코일 투입단계와, 전극(2) 및 코일(3)이 투입된 성형공간 내로 분말을 공급하는 분말 충전단계와, 다이(10), 하부 펀치(13), 제1 상부 펀치(20) 및 제2 상부 펀치(24)에 의해서 분말을 가압 성형하는 성형단계와, 성형된 제품(1; 몰드 인덕터)를 성형공간으로부터 배출시키는 배출단계를 포함하여 이루어지며,

   상기 성형단계에서는, 상기 다이(10)와 상기 제1 상부 펀치(20)가 맞닿았을 때, 상기 제1 상부 펀치(20) 하부표면의 돌기(22)가 상기 다이(10) 상부표면의 전극 수용부(12)에 끼워짐으로써, 상기 돌기(22)에 의해서 상기 전극 수용부(12)가 폐쇄되는 동시에 아울러 상기 돌기(22)에 의해서 전극 수용부(12) 내에 위치된 전극(2)이 고정되는 것을 특징으로 하는 몰드 인덕터 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 성형단계에서는, 홀딩다운 방식의 실린더에 의해서 가압상태가 소정의 시간동안 유지되는 것을 특징으로 하는 몰드 인덕터 제조방법.

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