KR20130020551A - 초크 코일 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 온도 상승에 기인하는 자기적 특성의 저하나 주변 기기에의 악영향을 미치지 않고, 최적의 자기 바이어스를 부여할 수 있어, 대전류화에도 적절히 대응하는 것이 가능해지는 초크 코일을 제공한다. 본 발명에 의하면, 환형의 코일(6)과, 이 코일의 중심부에 삽입된 제1 코어(5) 및 코일의 외주에 배치된 제2 코어(3, 4)에 의해 폐자로가 형성된 코어(1)를 구비하고, 제1 코어(5)에 갭부(G)가 형성되고, 갭부(G)에 자기 바이어스를 부여하는 마그넷이 배치된 초크 코일에서, 마그넷을, 제1 코어(5)의 자속이 쇄교하는 방향에 대하여 수직인 면내에서 분할된 복수의 분할 마그넷(7)에 의해 구성하였다.

Description

초크 코일{CHOKE COIL}

본 발명은, 폐자로를 형성하는 코어의 갭부에, 자기 바이어스를 부여하기 위한 마그넷이 배치된 초크 코일에 관한 것이다.

최근, AV 기기, OA 기기 또는 FA 기기의 전원 회로에 내장되는 초크 코일에는, 소비 전력을 억제하기 위한 저전압화나, 다기능화에 의한 소비 전력의 증가에 의해, 이제까지보다 큰 전류에 대해서도, 안정적인 특성을 유지할 수 있는 것이 요구되고 있다.

종래, 이러한 요청에 대응하기 위한 초크 코일로서, 코어의 갭부에, 이 코어의 자속에 대하여 역방향의 자속을 자기 바이어스로서 부여하는 마그넷을 배치함으로써, 직류 중첩 특성을 향상시킨 것이 개발되어 있다.

그런데, 이러한 종류의 마그넷을 배치한 종래의 초크 코일은, 일반적으로 코어의 갭부에, 원하는 자기 바이어스를 부여하는 데 필요한 면적을 갖는 1개의 마그넷이 배치된 구조로 되어 있고, 이 마그넷으로서는, 예컨대 도 9a에 도시하는 바와 같은 원판형의 마그넷(50)이나, 도 9b에 도시하는 바와 같은 사각형 판형상의 마그넷(51)이 이용되고 있다.

그런데, 상기 종래의 초크 코일에서는, 상기 코어로부터의 자계가 급격히 변화되었을 때에, 전자 유도 효과에 의해 마그넷(50, 51)에 와전류가 생기고, 이 와전류에 의한 주울열에 의해 마그넷(50, 51)이 발열하여 초크 코일의 온도 상승을 초래하는 것에 의해, 원하는 자기적 특성이 얻어지지 않게 되거나, 또는 상기 발열에 의해 주변 기기에 악영향을 미칠 우려가 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 온도 상승에 기인하는 자기적 특성의 저하나 주변 기기에의 악영향을 미치지 않고, 최적의 자기 바이어스를 부여할 수 있어, 대전류화에도 적절히 대응하는 것이 가능해지는 초크 코일을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 환형의 코일과, 이 코일의 중심부에 삽입된 제1 코어 및 상기 코일의 외주에 배치된 제2 코어에 의해 폐자로가 형성된 코어를 구비하고, 상기 제1 코어에 갭부가 형성되고, 이 갭부에 자기 바이어스를 부여하는 마그넷이 배치된 초크 코일에 있어서, 상기 마그넷을, 상기 제1 코어의 자속이 쇄교하는 방향에 대하여 수직인 면내에서 분할된 복수의 분할 마그넷에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

여기서, 상기 코일은, 보빈에 권선을 실시한 코일, 단선의 코일, 에지 와이즈 코일 등의 각종 형태의 코일을 포함하는 것이다.

또한, 코어로서는, 코일의 중심부에 삽입된 제1 코어와, 코일의 외주에 배치된 제2 코어에 의해, 전체로서 ロ자형(one rectangle) 또는 日자형(stacked two-rectangle)으로 형성된 것이 적용될 수 있다.

또한 청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에서, 상기 갭부에, 표리면에 관통하는 복수의 구멍부가 형성된 수지 또는 페라이트로 이루어지는 평판형 부재가 설치되고, 상기 구멍부에 상기 분할 마그넷이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에서,

상기 제1 코어의 상기 갭부에의 대향면에 복수의 오목부가 형성되고, 이 오목부에 상기 분할 마그넷의 단부가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1～청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 발명에서, 상기 복수의 분할 마그넷은, 상기 제1 코어의 자로(磁路) 중심을 피한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발명에 의하면, 제1 코어의 갭부에, 원하는 자기 바이어스를 부여하는 것에 필요한 면적을 복수로 분할한 면적을 갖는 분할 마그넷을 복수개 배치하고 있기 때문에, 제1 코어로부터의 자계가 급격히 변화되었을 때에도, 종래의 1개의 마그넷과 비교하여, 각각의 분할 마그넷에서의 와전류의 발생이 완화 또는 억제된다. 이 결과, 분할 마그넷 전체로서의 발열량을 감소시켜, 이 초크 코일에서의 유해한 온도 상승을 방지할 수 있고, 상기 와전류에 기인하는 손실도 억제할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 분할 마그넷을 배치함에 있어서는, 전체로서 자력이 균등하게 분포하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로는, 각각의 분할 마그넷이 고유의 자력을 갖고 있기 때문에, 서로의 자기 흡인력에 의해, 이 복수의 분할 마그넷을 상기 면내에서 정확히 이격시켜 배치하는 것이 어렵다.

이 점에 있어서, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 갭부에, 복수의 구멍부가 형성된 수지 또는 페라이트로 이루어지는 평판형 부재를 설치하고, 이 평판형 부재의 구멍부에 상기 분할 마그넷을 삽입하고 있기 때문에, 용이하게 분할 마그넷을 균등하게 배치할 수 있다.

추가로, 구멍부에 분할 마그넷을 삽입한 후의 평판형 부재를, 제1 코어의 갭부에 내장함으로써, 상기 분할 마그넷의 배치가 완료되기 때문에, 제조에 요구되는 공정수도 저감시킬 수 있다. 또한 상기 평판형 부재에, 미리 필요하게 되는 분할 마그넷의 수보다 많은 구멍부를 형성해 두면, 적절하게, 분할 마그넷의 위치나 개수를 바꿈으로써, 임의의 자기 바이어스로 조정하는 것도 가능해진다.

또한, 상기 분할 마그넷의 배치는, 예컨대 청구항 3에 기재된 발명과 같이, 제1 코어의 갭부에의 대향면에 복수의 오목부를 형성해 두고, 이 오목부에 상기 분할 마그넷의 단부를 삽입하는 것에 의해서도, 용이하게 행할 수 있다.

또한, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 분할 마그넷을, 자속이 집중되기 쉬운 제1 코어의 자로 중심에는 배치하지 않고, 상기 자로 중심으로부터 어긋난 위치에 배치하고 있기 때문에, 이 분할 마그넷에 쇄교하는 자속을 줄여, 발열의 원인이 되는 와전류의 발생 자체를 한층 더 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초크 코일의 일 실시형태를 도시하는 것으로, 도 1a는 평면도, 도 1b는 정면도, 도 1c는 그 종단면도.
도 2는 상기 초크 코일의 코어 형상을 도시하는 것으로, 도 2a는 평면도, 도 2b는 정면도.
도 3a, 도 3b, 도 3c는 상기 초크 코일의 평판형 부재의 형상 및 그 사용 형태를 도시하는 도면.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 상기 초크 코일의 평판형 부재의 다른 형상 및 그 사용 형태를 도시하는 도면.
도 5는 상기 초크 코일의 코어에 의해 분할 마그넷의 위치를 결정한 상태를 도시하는 정면도.
도 6a는 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 평면도, 도 6b는 그 비교예를 도시하는 평면도.
도 7a는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 평면도, 도 7b는 그 비교예를 도시하는 평면도.
도 8a는 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 평면도, 도 8b는 그 비교예로서의 실시예 4를 도시하는 평면도.
도 9a 및 도 9b는 종래의 초크 코일에 이용되고 있는 마그넷의 형상을 도시하는 평면도.

도 1a～도 5는, 본 발명에 따른 초크 코일의 일 실시형태 및 그 변형예를 도시하는 것으로, 도면 중 도면 부호 1이 페라이트 코어이다.

이 페라이트 코어(1)는, 정면에서 봤을 때 E형을 이루는 한 쌍의 나비형 코어(2, 2)에 의해, 전체적으로 정면에서 봤을 때 日자형으로 형성된 것이다.

여기서, 각각의 나비형 코어(2)는, 도 2a, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 평판부(3)와, 이 평판부(3)의 길이 방향 양단부에 세워져 설치된 대략 판형상의 외측 레그(4)과, 이들 외측 레그(4) 사이의 중앙부에 세워져 설치된 원기둥형의 중간 레그(5)가 일체로 성형된 것으로, 중간 레그(5)의 높이 위치가, 외측 레그(4)의 높이보다 낮아지도록 형성되어 있다. 또한, 평판부(3)는, 중간 레그(5)로부터 양측의 외측 레그(4)을 향해, 각각 점차 폭 치수가 증가하는 한 쌍의 대략 부채 형상으로 형성되어 있고, 추가로 양단부의 외측 레그(4)의 내외주면은, 중간 레그(5)의 축선을 중심으로 하는 원호면 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 한 쌍의 나비형 코어(2)는, 평판부(3)가 외관이 대략 원통형인 코일(6)의 단부면측에 배치되어 중간 레그(5)가 권선부 내에 삽입된 상태로, 외측 레그(4)가 코일(6)을 사이에 두고 서로의 선단면이 접촉되는 것에 의해, 일체화되어 있다. 이것에 의해, 한 쌍의 나비형 코어(2)의 코일(6) 중심부에 삽입된 중간 레그(5)(제1 코어) 및 이 코일(6)의 외주를 둘러싸는 외측 레그(4) 및 평판부(3)(제2 코어)에 의해, 폐자로를 형성하는 日자형의 페라이트 코어(1)가 구성되고, 서로의 중간 레그(5) 사이에 갭부(G)가 형성되어 있다.

그리고, 이 갭부(G)에, 복수의 분할 마그넷(7)을 내장한 평판형 부재(8)가 개재되어 있다.

이 평판형 부재(8)는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 수지 또는 페라이트에 의해 원판형으로 형성된 것으로, 표리면에 관통하는 복수(도면에서는 4개)의 원형 구멍부(8a)가, 서로 평판형 부재(8)의 중심에 대하여 대상이 되는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 각각의 구멍부(8a)에 분할 마그넷(7)이 삽입되어 있다.

여기서, 분할 마그넷(7)은, 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석이 원판형으로 형성된 것으로, 각각의 면적이 원하는 자기 바이어스를 부여하는 것에 필요한 면적을 4등분한 면적이 되도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 분할 마그넷(7)은 페라이트 코어(1)의 중간 레그(5)의 자속이 쇄교하는 방향에 대하여 수직인 면내에서, 서로 이격되어 배치되어 있다. 또한, 이 배치에서는, 4개의 분할 마그넷(7)이, 페라이트 코어(1)에서의 중간 레그(5)의 자로 중심을 피한 위치에 배치되어 있다.

또한, 도 4a는 평판형 부재의 변형예를 도시하는 것이다. 이 평판형 부재(9)도, 마찬가지로 수지 또는 페라이트에 의해 원판형으로 형성된 것이지만, 이 평판형 부재(9)에서는, 표리면에 관통하는 복수(도면에서는 3열 4행의 합계 12)의 정사각형의 구멍부(9a)가 형성되어 있다. 그리고, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 각각의 구멍부(9a)에, 사각형 판형상으로 형성된 분할 마그넷(7)이 삽입되어 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 초크 코일에 의하면, 한 쌍의 나비형 코어(2)의 중간 레그(5) 사이에 형성된 갭부(G)에, 원하는 자기 바이어스를 부여하는 것에 필요한 면적을 4등분(상기 변형예에서는 12등분)한 분할 마그넷(7)을 배치하고 있기 때문에, 페라이트 코어(1)에서의 중간 레그(5)로부터의 자계가 급격히 변화되었을 때에도, 종래의 1개의 마그넷을 이용한 경우와 비교하여, 각각의 분할 마그넷(7)에서의 와전류의 발생이 완화 또는 억제된다.

이 결과, 4개(변형예에서는 12개)의 분할 마그넷(7)의 총발열량을 감소시켜, 초크 코일에서의 유해한 온도 상승을 방지할 수 있고, 상기 와전류에 기인하는 손실도 억제할 수 있다. 추가로, 상기 나비형 코어(2)를 대향 배치한 페라이트 코어(1)는, 코어 손실 및 직류 중첩 특성이 우수하기 때문에, 상기 자기 바이어스를 부여하는 분할 마그넷(7)과 조합함으로써, 종래품과 비교하여, 한층 더 소형, 경량으로서, 경제성이 우수한 초크 코일을 실현할 수 있다.

또한, 갭부(G)에, 4개의 구멍부(8a) 또는 12개의 구멍부(9a)가 형성된 수지 또는 페라이트로 이루어지는 평판형 부재(8 또는 9)를 설치하고, 이 평판형 부재(8, 9)의 구멍부(8a, 9a)에 분할 마그넷(7)을 삽입하고 있기 때문에, 용이하게 분할 마그넷(7)을 균등하게 배치할 수 있다.

또한, 구멍부(8a, 9a)에 분할 마그넷(7)을 삽입한 후의 평판형 부재(8, 9)를, 중간 레그(5)간의 갭부(G)에 내장함으로써, 분할 마그넷(7)의 배치가 완료되기 때문에, 제조에 요구되는 공정수도 저감시킬 수 있다.

추가로, 도 3c나 도 4c에 도시하는 바와 같이, 평판형 부재(8, 9)에, 필요하게 되는 분할 마그넷(7)의 수보다 많은 구멍부(8a, 9a)를 형성해 두면, 적절하게, 분할 마그넷(7)의 위치나 배치 개수를 바꿈으로써, 임의의 자기 바이어스로 조정하는 것도 가능하게 된다.

또한 도 3a, 도 3b, 도 3c에 도시한 바와 같이, 분할 마그넷(7)을, 자속이 집중되기 쉬운 중간 레그(5)로부터의 자로 중심에는 배치하지 않고, 상기 자로 중심으로부터 어긋난 위치에 배치하면, 분할 마그넷(7)에 쇄교하는 자속을 줄여, 발열의 원인이 되는 와전류의 발생 자체를 한층 더 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 중간 레그(5) 사이의 갭부(G)에, 복수의 분할 마그넷(7)을 구멍부(8a, 9a)에 삽입한 평판형 부재(8, 9)를 배치한 경우에 대해서만 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 중간 레그(5)의 갭부(G)에의 대향면에 복수의 오목부(5a)를 형성해 두고, 이들 오목부(5a)에 분할 마그넷(7)의 단부를 삽입함으로써, 이 분할 마그넷(7)을 위치 결정·배치하여도 좋다.

또한, 평판형 부재(8, 9)의 소재에 대해서도, 수지 또는 페라이트 모두 이용할 수 있지만, 페라이트를 이용하면, 열전도에 의한 방열성을 한층 더 높일 수 있고, 자기 바이어스 특성도 향상시킬 수 있게 된다.

[실시예]

우선, 도 6a에 도시하는 16개의 사각형 판형상의 분할 마그넷(7)을 이용한 본 발명에 따른 실시예 1의 초크 코일과, 도 6b에 도시하는 1개의 사각형 판형상의 마그넷(51)을 이용한 종래의 초크 코일을 이용하여, 자석의 발열량의 비교 실험을 행하였다.

이 때에, 페라이트 코어(1)로서는, 모두 동형(同形)인 나비형 코어(2)를 이용한 것을 이용하고, 분할 마그넷(7)의 면적의 합계를, 마그넷(51)의 면적과 동등하게 하였다.

표 1은 도 6a 및 도 8b에서의 실험결과를 나타내는 표이다. 표 1의 결과에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서의 분할 마그넷(7)의 발열량은, 종래의 마그넷(51)과 비교하여, 1/14 이하가 되는 것이 실증되었다.

	실시예 1 자석 분할	종래 형상 미분할
자석 발열량	1.2 [W]	17 [W]

이어서, 같은 나비형 코어(2)를 이용하여, 도 7a에 도시하는 4개의 원판형의 분할 마그넷(7)을 이용한 본 발명에 따른 실시예 2의 초크 코일과, 도 7b에 도시하는 1개의 원판형의 마그넷(50)을 이용한 종래의 초크 코일을 이용하여, 자석의 발열량의 비교 실험을 행하였다. 이 때에도, 분할 마그넷(7)의 면적의 합계를, 마그넷(50)의 면적과 동등하게 하였다.

이 결과, 도 7a 및 도 7b에서의 실험결과인 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에서의 분할 마그넷(7)의 발열량은, 종래의 마그넷(50)과 비교하여, 1/3 이하가 되는 것이 실증되었다.

	실시예 2 자석 분할, 위치 조정	종래 형상 미분할
자석 발열량	3.7 [W]	12 [W]

그래서 다음으로, 도 8a에 도시하는 12개의 사각형 판형상의 분할 마그넷(7)을, 중간 레그(5)로부터의 자로 중심으로부터 어긋난 위치에 배치한 본 발명에 따른 실시예 3의 초크 코일과, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 동형이며 동수의 분할 마그넷(7)을, 중간 레그(5)로부터의 자로 중심도 포함시켜 그 주위에 배치한 본 발명에 따른 실시예 4의 초크 코일을 이용하여, 자석의 발열량의 비교 실험을 행하였다.

이 결과, 도 8a 및 도 8b에서의 실험결과를 나타내는 표 3에 보이는 바와 같이, 모두 종래와 비교하여 발열량은 작아지고, 분할 마그넷(7)을 중간 레그(5)로부터의 자로 중심으로부터 어긋난 위치에 배치한 도 8a에 도시하는 실시예 3의 초크 코일에서는, 실시예 4의 초크 코일보다 한층 더 분할 마그넷(7)에서의 발열량이 작아지는 것이 실증되었다.

	실시예 3 자로 중심 자석 없음	실시예 4 자로 중심 자석 없음
자석 발열량	2.62 [W]	2.74 [W]

1: 페라이트 코어, 2: 나비형 코어, 3: 평판부(제2 코어), 4: 외측 레그(제2 코어), 5: 중간 레그(제1 코어), 5a: 오목부, 6: 코일, 7: 분할 마그넷, 8, 9: 평판형 부재, 8a, 9a: 오목부(구멍부)

Claims (4)

1. 환형의 코일과, 이 코일의 중심부에 삽입된 제1 코어 및 상기 코일의 외주에 배치된 제2 코어에 의해 폐자로(閉磁路)가 형성된 코어를 구비하고, 상기 제1 코어에 갭부가 형성되고, 이 갭부에 자기 바이어스를 부여하는 마그넷이 배치된 초크 코일에 있어서,
   상기 마그넷을, 상기 제1 코어의 자속이 쇄교하는 방향에 대하여 수직인 면내에서 분할된 복수의 분할 마그넷에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 초크 코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 갭부에, 표리면에 관통하는 복수의 구멍부가 형성된 수지 또는 페라이트로 이루어지는 평판형 부재가 설치되고, 상기 구멍부에 상기 분할 마그넷이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 초크 코일.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 코어의 상기 갭부에의 대향면에 복수의 오목부가 형성되고, 이 오목부에 상기 분할 마그넷의 단부가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 초크 코일.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 분할 마그넷은, 상기 제1 코어의 자로(磁路) 중심을 피한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 초크 코일.

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