KR20150143251A - 코어 및 이를 갖는 코일 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와전류 발생을 최소화할 수 있는 코어와 이를 갖는 코일 부품에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 다수의 나노결정 금속 리본 층을 적층하여 형성하며, 적어도 하나의 상기 나노결정 금속 리본 층은 내부에 적어도 하나의 슬릿이 형성될 수 있다.

Description

코어 및 이를 갖는 코일 부품{CORE AND COIL COMPONENT HAVING THE SAME}

본 발명은 크기를 최소화하면서도 효율을 유지할 수 있는 코어와 이를 갖는 코일 부품에 관한 것이다.

전원공급장치에는 트랜스포머나 라인 필터와 같은 다양한 코일 부품이 탑재된다. 이러한 종래의 코일 부품은 일반적으로 보빈에 코일이 권선되고, 코어가 보빈에 결합되는 구조를 갖는다. 여기서, 코어는 제조가 용이하고 효율이 좋은 페라이트 코어가 주로 사용되고 있다.

코일 부품의 소형화가 요구됨에 따라, 코어의 크기를 줄이기 위한 노력이 진행되고 있다. 그러나 종래에 사용되는 페라이트 코어의 경우, 부피를 줄이는 데에 한계가 있다.

또한 코어로 종래에 사용되던 전기강판(예컨대, Si-Fe 계 재료)을 이용하는 경우, 약 400Hz이상의 주파수에서 손실이 매우 커져 고주파에서는 전기강판 재질로 코어를 형성하기 어렵다. (특허문헌 2 참조)

또한 페라이트 코어의 경우, 소재 자체의 낮은 포화 자화로 인해 코어의 크기를 소형화/박형화 하기 어렵다.

따라서 부피를 최소화하면서 고주파에서 효율을 유지할 수 있는 새로운 코어가 요구되고 있다.

일본공개특허 제2002-057045호 PCT국제특허 제WO2012/081884호

본 발명의 목적은 소형의 코일 부품을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 와전류 발생을 최소화할 수 있는 코어를 갖는 코일 부품을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 코어는, 코일 부품에 채용되는 코어로, 나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층이 적층되어 형성되며, 적어도 하나의 상기 리본 층은 내부에 적어도 하나의 슬릿이 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 코어는, 나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층이 적층되어 형성되며, 외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부에 삽입되는 적어도 하나의 내측 코어를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품은, 나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층을 적층하여 형성한 환형의 코어 및 상기 코어에 권선되는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 코어는 나노결정 리본 금속을 이용하므로, 코어의 부피를 최소화하면서도 높은 효율을 제공할 수 있다. 또한 고주파 대역에서의 손실을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품은 코어에 형성된 슬릿이나 분할된 분할 코어들을 통해 코어의 상부면와 하부면에 와전류가 발생하는 것을 억제한다. 따라서 와전류에 의한 손실을 줄일 수 있으므로, 코어의 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 코일 부품의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 코일 부품의 코어를 확대하여 도시한 사시도.
도 4a는 도 3의 A-A 에 따른 단면을 도시한 부분 단면도.
도 4b는 도 4a에 도시된 코어의 금속 층을 부분적으로 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어의 금속 층을 부분적으로 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 코일 부품을 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 코어를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 9는 나노결정과 페라이트의 포화자속밀도를 비교하는 그래프.
도 10은 코일 부품이 실장된 전원공급장치(SMPS)에서 코어의 손실(loss)와 파워 효율을 측정한 그래프.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어의 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 코어의 분해사시도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어의 분해 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 코일 부품의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품(100)은 100khz 이상의 고주파가 인가되는 트랜스포머(Transformer)나 라인 필터(Line filter)일 수 있으며 코일(50) 및 코어(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

코일(50, coil)은 코어(40)에 권선된다.

코일(50)은 한 가닥의 와이어가 이용될 수 있으며, 여러 가닥을 꼬아 형성한 리쯔 와이어(Ritz Wire)가 이용될 수도 있다.

코일(50)의 끝단인 리드선은 외부로 인출되어 단자 핀의 역할을 하며, 이에 메인 기판(미도시)과 같은 외부와 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 코일(50)은 1차 코일(50a)과 2차 코일(50a)을 포함할 수 있다.

1차 코일(50a)과 2차 코일(50b)은 코어(40)에 각각 권선되어 코어(40)를 매개로 하여 전자기적으로 결합된다. 이때, 1차 코일(50a)과 2차 코일(50b)은 코어(40)에서 서로 마주보는 형태로 권선될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 상호 적층되어 권선되는 등 다양한 변형이 가능하다.

코어(40, core)는 코일(50)의 내부에 배치된다. 또한 본 실시예에 따른 코어(40)는 절단된 부분이 없는 연속적인 일체형으로 형성될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 코일 부품의 코어를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4a는 도 3의 A-A 에 따른 단면을 도시한 부분 단면도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 코어의 금속 층을 부분적으로 도시한 평면도이다.

도 3 내지 도 4b를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 코어(40)는 전체적으로 환형의 토로이달(toroidal) 코어일 수 있다. 그러나 코어(40)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형의 링 형상으로 형성되는 등 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.

본 실시예에 따른 코어(40)는 나노결정(Nanocrystalline) 금속 리본을 여러 층으로 적층하여 형성할 수 있다.

나노결정 금속 리본은 비정질 매트릭스(AMORPHOUS MATRIX)에 나노결정화된 Fe(Si) 결정이 생성된 미세구조를 가진다.

도 9는 나노결정과 페라이트의 포화자속밀도를 비교하는 그래프로, 도 9에 도시된 바와 같이 Fe계 나노결정 금속은 일반적으로 연자성 페라이트(Mn-Zn 페라이트)에 비해서 2배 이상의 포화 자속 밀도(Bs)를 갖는다. 따라서 페라이트 재질에 비해 코어의 소형화가 가능하며 낮은 손실을 가지기 때문에 고효율화가 가능하다.

이러한 나노결정 금속은 다양한 기술로 형성될 수 있다. 예를 들어, 무한 길이의 금속 유리 리본으로 필수 조성을 주조하고, 상기 리본을 권취 형상 등의 요구되는 구조로 형성할 수 있다.

그 다음, 초기의 비정질 금속이 리본 내부에서 나노결정 마이크로 구조를 형성하도록 열 처리(annealing)한다. 여기서 마이크로 구조는 약 100㎚ 미만, 바람직하게는 50 ㎚ 미만, 더 바람직하게는 10 ~ 20 ㎚ 크기의 평균입자(grain)를 갖는 높은 입자밀도로 형성될 수 있다.

상기 입자(grain)는 Fe계 합금 체적의 적어도 50%를 차지할 수 있다. 이러한 경우, 낮은 코어손실 및 낮은 자기 변형을 가질 수 있다. 또한 자기 변형이 낮기 때문에 이를 구성요소로 하는 장치의 제작 및/또는 작동시 유발되는 응력에 의해 자기 특성이 저하되는 것에 덜 민감할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 각각의 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n)은 대략 10nm ~ 20nm의 크기를 가지는 입자(grain)들을 포함하는 나노결정 금속 리본을 이용할 수 있다. 즉, 상기한 나노결정 금속 리본을 필요한 형상으로 절단한 후, 적층하여 본 실시예에 따른 코어(40)를 형성할 수 있다.

여기서, 상기한 입자는 Fe, Si, B, Cu, 및 Nb 중 어느 하나 또는 이들이 혼합되어 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 나노결정 물질들로 FeCuNbSiB, FeZrNbCu, 및 FeCoZrBCu와 같은 혼합물들이 이용될 수 있다.

한편, 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n, 이하 금속 층)의 적어도 한 면에는 절연 물질이 도포된 절연 코팅층(41)이 형성될 수 있다.

절연 코팅층(41)은 적층된 금속 층(40a)들을 상호 이격시켜 금속 층(40a)들의측면에서 와전류가 발생하는 것을 최소화한다. 이에 와전류 손실(eddy current loss)을 최소화하여 코어(40)의 효율을 높일 수 있다.

절연 코팅층(41)을 형성하는 절연 물질은 나노결정 금속 리본의 어닐링(annealing) 이전에 코팅될 수 있으므로, 어닐링 과정을 견딜 수 있는 물질이 이용될 수 있다. 예를 들어 절연 코팅층(41)은 MgO, SiO₂로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 금속 층들(40a ~ 40n)을 상호 적층하며 접합하기 위해, 금속 층들(40a ~ 40n) 사이에는 접착 부재(미도시)나 쐐기와 같은 스페이서(spacer)가 개재될 수 있다. 접착 부재의 경우 에폭시 등의 수지가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

에폭시와 같은 접착 부재를 이용함에 따라, 코어(40)의 기계적인 강성을 높일 수 있으며, 이에 기계적인 변형이나 파손을 방지할 수 있다.

또한 필요에 따라 절연 코팅층(41)이 접착 부재의 기능을 함께 수행할 수 있다. 이 경우, 절연 코팅층(41)은 수지 재질로 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 코어(40)를 Fe계 나노결정 금속 리본으로 형성함에 따라, 코일 부품이 동작하는 과정에서 코어(40)의 표면에는 와전류가 발생될 수 있다.

이를 해소하기 위해, 본 실시예에 따른 코어(40)는 금속 층(40a ~ 40n)들 중 적어도 하나에 슬릿(45)이 형성될 수 있다.

슬릿(45)은 코어(40)의 형상을 따라 형성될 수 있으며, 예를 들어 C 형상(또는 호형)으로 형성될 수 있다.

슬릿(45)은 링 형상으로 형성된 금속 층(40a ~ 40n) 내에 형성되며 금속 층(40a ~ 40n)을 관통하는 구멍 형태로 형성될 수 있다.

슬릿(45)은 링 형상의 금속 층(40a ~ 40n) 중심에 형성되거나 일측으로 치우진 위치에 형성될 수 있다. 또한 각각의 금속 층(40a ~ 40n)에 형성되는 슬릿들(45)은 동일한 위치에 형성될 수 있으며, 본 실시예와 같이 엇갈리는 형태로 서로 다른 위치에 형성될 수도 있다.

슬릿(45)은 와전류가 주로 형성되는 부분에 배치되어 와전류의 흐름을 방해한다. 따라서 슬릿(45)은 와전류의 흐름이나 형성을 용이하게 방해할 수 있도록 금속 층(40a)의 표면을 잘게 분할하는 형태로 형성될 수 있다.

금속 층(40a ~ 40n)이 형성하는 링의 폭이 넓은 경우, 슬릿(45)은 다수개가 형성될 수 있다. 여기서 슬릿(45)이 금속 층(40a ~ 40n)의 내주면이나 외주면에서 이격되는 거리나, 슬릿(45)들 상호 간의 이격 거리는 코어(40)의 크기나 코어(40)에 형성되는 자속 밀도 등에 따라 다를 수 있다.

본 실시예에 따른 슬릿은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어의 금속 층을 부분적으로 도시한 평면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 코어(40)는하나의 금속 층(40n) 상에 호 형의 슬릿(45)이 다수개가 연속적으로 배치되며, 각 슬릿(45)의 양단에는 확장부(45a)가 형성된다.

확장부(45a)는 슬릿(45)의 양단에서 슬릿(45)의 폭을 확장하는 형태로 형성되며, 전체적으로 원 형상으로 형성된다. 또한 확장부(45a)의 직경(D2)은 슬릿(45) 폭(D1)의 2배 이상으로 형성될 수 있다.

확장부(45a)는 코어(40)에 슬릿(45)을 형성하는 과정에서 코어(40)가 파손되거나 균열이 발생하는 것을 방지하기 위해 구비된다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 슬릿(45)은 프레스 방식으로 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n)을 천공하여 형성할 수 있다. 이 과정에서 슬릿(45)의 양단에 해당하는 부분에는 힘이 집중되어 나노결정 금속 리본 층이 찢어지거나 파손될 수 있다.

이를 위해, 슬릿(45)을 형성하기에 앞서 확장부(45a)를 코어(40)에 형성한다. 따라서 확장부(45a)는 슬릿(45)이 형성될 위치에 대응하여, 슬릿(45)의 양단에 대응하는 부분에 각각 형성된다.

슬릿(45)은 양단이 확장부(45a) 내에 배치되는 형태로 형성된다. 따라서 슬릿(45)이 형성되는 과정에서, 슬릿(45)의 양단이 형성되는 부분에 가해지는 힘은 확장부(45a)에 의해 나노결정 금속 리본 층으로 인가되지 않으므로, 슬릿(45)을 형성하는 과정에서 나노결정 금속 리본 층이 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 도 11에 도시된 코어의 간극(도 11의 47)과 유사하게, 본 실시예에 따른 코어(40)에도 간극(air gap)이 형성될 수 있다. 간극은 코어(40) 내에 형성되는 자속에 대해 수직을 이루는 방향을 따라 코어(40)의 일부를 절개하는 형태로 형성될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 코일 부품은 나노결정 리본 금속을 이용하여 코어를 형성하므로, 부피를 최소화하면서도 높은 효율을 제공할 수 있다. 또한 고주파 대역에서의 손실을 최소화할 수 있다.

종래에 코일 부품의 코어나 철심으로 주로 이용되는 전기 강판의 경우, 고주파 대역으로 갈수록 손실이 매우 증가한다는 문제가 있다. 예를 들어 100khz 대역의 주파수를 공급하는 경우, 나노결정 리본 금속으로 형성되는 본 실시예에 따른 코어(40)가 전기 강판(규소 강판)에 비해 효율이 대략 33배 향상하는 것을 확인하였다. 따라서, 코일 부품에 고주파가 인가되는 경우, 전기 강판을 코어로 이용하기 어렵다.

또한 페라이트(ferrite) 재질의 코어의 경우 코일 부품의 소형화가 어렵다는 단점이 있다. 페라이트 코어의 경우, 소결 방식에 의해 제조되므로 두께를 1mm 이하로 형성하기 어렵다. 따라서 1mm 이하의 크기로 와전류가 발생하는 것을 억제하기는 어렵다.

반면에 본 실시예에 따른 코어는 나노결정 리본 금속을 이용한다. 나노결정 리본 금속 층의 경우, 최소 0.02mm의 두께로 제조가 가능하다. 따라서 따라서 예를 들어 두께 3mm의 코어를 제조하는 경우, 본 실시예에 따른 코어는 0.02mm 두께의 금속 층을 150개를 적층해야 한다. 또한 절연 코팅층이나 접착 부재의 두께를 고려하더라도 50 ~ 100 개의 금속 층을 적층할 수 있다.

따라서 코어를 세분할 수 있으므로 코어의 표면(예컨대 외주면와 내주면)에서 와전류가 1mm 이하의 크기로 발생하더라도 효과적으로 억제할 수 있다.

더하여 코어의 상부면와 하부면에 발생할 수 있는 와전류에 대해서는 코어에 형성된 슬릿들을 통해 발생을 억제시킨다.

따라서 코어 전체에 표면에 결쳐 와전류가 발생하는 것을 최소화할 수 있으므로 와전류에 의한 손실을 줄일 수 있어 코어의 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시예와 같이 나노결정 리본 금속으로 코어를 형성하는 경우, 페라이트 코어보다 단위 면적당 포화자속밀도가 2배 이상 증가된다. 따라서 동일한 포화자속밀도를 제공하는 경우, 본 실시예에 따른 코어는 페라이트 코어보다 작은 단면적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 동일한 코어 특성을 갖는 페라이트 코어에 비해, 1/3 이하로 크기로 코어를 형성할 수 있다.

도 10은 코일 부품이 실장된 전원공급장치(SMPS)에서 코어의 손실(Core Loss)과 파워 효율을 측정한 그래프이다. 여기서 파워 효율(Power Efficiency)은 코일 부품(예컨대 트랜스포머)가 장착된 전원공급장치(SMPS)의 효율을 의미한다. 또한 나노결정 코어를 나타내는 점들의 분포는 코어의 두께나 단면적을 동일하게 유지하며 슬릿이나 나노결정 리본 금속 층의 두께 등을 변화시킴에 따라 나타난 분포를 의미한다.

이를 참조하면, 나노결정 리본 금속으로 코어를 형성하는 경우, 두께를 3.2mm로 형성하더라도 대략 81%의 파워 효율을 얻을 수 있다. 그리고 페라이트 코어를 이용하여 이와 유사한 파워 효율을 얻기 위해서는, 페라이트 코어의 두께를 8mm이상으로 형성해야 한다.

즉, 본 실시예에 따른 3.2mm 두께의 코어는 8mm의 두께로 형성된 페라이트 코어와 유사한 성능을 제공할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 코어를 이용하면, 페라이트 코어로는 제조할 수 없는 작은 크기 또는 얇은 크기의 코일 부품을 제조할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 코어 및 이를 구비하는 코일 부품은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 코일 부품을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 코어를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

여기서 도 7은 설명의 편의를 위해 코일을 생략하고 도시하였다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 부품(200)은 코어(40)가 다수 개로 분할될 수 있다.

본 실시예에 따른 코어(40)는 동심을 갖는 다수의 분할 코어들(401 ~ 405)을 포함한다. 여기서 분할 코어들(401 ~ 405)은 본 실시예에 따른 코어(40)와 동심을 가지며, 서로 적층되거나 삽입되는 코어 조각들을 의미한다.

분할 코어들(401 ~ 405)은 상대적으로 외측에 배치되는 외측 코어(405)와, 외측 코어(405)의 내부에 삽입되는 내측 코어((401 ~ 404)로 구분될 수 있다.

또한 내측 코어(401 ~ 404)는 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 내측 코어(40)는 제1 내측 코어(401) 내지 제4 내측 코어(404)로 분할될 수 있으며, 필요에 따라 제5, 제6 내측 코어로 더 분할될 수 있다.

여기서, 분할 코어들(401 ~ 405)은 전술한 실시예의 코어와 마찬가지로 나노결정 금속 리본으로 형성한 금속 층들(401a, 401b, ???, 405b, ???)이 적층되어 형성될 수 있다.

또한 각 분할 코어들(401 ~ 405) 사이에는 간극이 형성될 수 있으며, 이러한 간극에는 접착층(미도시)가 개재될 수 있다. 접착층에 의해 각 분할 코어들(401 ~ 405)은 상호 간에 고정 접합되되, 간극 거리만큼 이격 거리를 유지할 수 있다.

이처럼 코어(40)가 다수의 분할 코어들(401 ~ 405)로 분할되는 경우, 코어(40)의 상부면이나 하부면도 좁은 폭으로 분할된다. 따라서 코어(40)의 상부면과 하부면에 발생할 수 있는 와전류를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

한편 본 실시예에 따른 분할 코어들(401 ~ 405)은 다양한 형태로의 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에서는 모든 분할 코어들(401 ~ 405)이 동일한 두께(높이)와 동일한 폭(내경과 외경 사이의 거리)을 가지며 직경만 다른 관 형상으로 형성되는 경우를 예로 들었으나, 서로 다른 두께나 다른 폭으로 분할 코어들(401 ~ 405)을 형성하거나, 분할 코어들(401 ~ 405)의 형상을 각각 다르게 형성할 수도 있다. 또한 전술한 실시예와 같이 필요에 따라 슬릿(도 5의 45)을 부가하는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에서는 수직 방향으로만 코어가 분할되는 경우를 예로 들었으나, 수평 방향 또는 대각 방향으로 분할하는 등 다양한 변형이 가능하다.

본 실시예에 따른 코일 부품(200)은 코어(40)를 수용하는 보빈(20)을 구비할 수 있다.

보빈(20)은 내부 중심에 중공(21)이 형성되는 고리 형상으로 형성될 수 있다.

보빈(20) 상에는 코일(50)이 권선된다. 따라서 보빈(20)에는 필요에 따라 코일(50)의 리드선이 결선되는 단자 핀(미도시)이 적어도 하나 구비될 수 있다.

이러한 보빈(20)은 외부 환경으로부터 코어(40)를 보호한다. 또한 코일(50)과 코어(40) 간의 절연을 확보한다.

본 실시예에 따른 보빈(20)은, 코어(40)가 내부에 수용되도록 코어(40)를 중심으로 양측에서 결합되어 형성될 수 있다. 이를 위해 보빈(20)은 제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)으로 구분될 수 있다.

제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)은 각각 보빈(20)을 수평 절개함에 따라 형성되는 보빈(20)의 절반 부분으로 규정될 수 있다. 따라서, 제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)이 결합되면, 하나의 완성된 보빈(20)을 형성한다.

또한 제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)은 내부에 코어(40)를 수용하기 위한 코어 수용 공간을 구비한다. 따라서 제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)이 결합되면 내부에는 코어(40)의 형상에 대응하는 고리(ring) 형태의 코어 수용 공간이 형성된다.

이처럼 보빈(20)이 제1 보빈(20a)과 제2 보빈(20b)으로 제조되어 결합되도록 구성됨에 따라, 본 실시예에 따른 코일 부품(200)의 코어(40)는 절단된 부분이 없는 연속적인 환형(環形)으로 형성될 수 있다.

이러한 보빈(20)은 사출 성형에 의해 용이하게 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 방법에 의해 제조될 수도 있다. 또한, 본 실시예에 따른 보빈(20)은 고내열성과 고내전압성을 갖는 절연성의 수지 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 보빈(20)을 형성하는 재질로는 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정폴리에스테르(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 페놀계 수지 등이 이용될 수 있다.

그러나 이에 한정되지 않으며, 세라믹이나 절연 처리된 금속 재질 등 필요에 따라 다양한 재질이 이용될 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어의 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 코어의 분해사시도이다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 코어(40)는 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40n)을 적층하여 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 코어(40)는 원기둥형으로 구성될 수 있으며, 중앙에 코일(미도시)이 권선될 수 있도록 원형 또는 타원형의 관통홀(44)이 형성된다. 또한 대략 3 ~ 4mm정도의 두께로 구성될 수 있다.

다수의 금속 리본 층들(40a ~ 40n)은 모두 동일한 두께와 직경으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 따른 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40n)은 어느 한 부분이 절개된 개구부가 형성될 수 있다.

또한 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40n)에는 슬릿(45)이 적어도 하나 형성될 수 있다. 슬릿(45)은 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40n)의 중앙부에 형성된 관통홀(44)과 동일 곡률을 유지하도록 링 형상 또는 C자 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 직선 형태나 곡선 형태 등 다양한 형태로도 구성될 수 있다.

슬릿(45)은 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n)을 관통하는 홀 형태로 형성될 수 있다.

하나의 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n)에 슬릿(45)이 하나만 형성될 경우, 슬릿(45)은 나노결정 금속 리본 층(40a ~ 40n)의 중앙에 형성될 수 있으며, 두 개 이상이 형성될 경우 슬릿들(45)은 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 코어(40)는 간극(air gap, 47)이 형성될 수 있다. 간극(47)은 코어(40) 내에 형성되는 자속에 대해 수직을 이루는 방향으로 코어(40)의 일부를 절개하는 형태로 형성될 수 있다.

따라서 간극(47)은 금속 리본 층들(40a ~ 40n) 중 슬릿(45)이 형성되지 않은 부분에 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코어의 분해 사시도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 코어(40)는 상부에 적층되는 나노결정 금속 리본 층(40a)의 슬릿(45a)이 하부에 적층되는 나노결정 금속 리본 층(40b)의 슬릿(45b) 보다 작은 직경으로 구성된다. 마찬가지로 상기한 나노결정 금속 리본 층(40b)은 그 하부에 위치한 나노결정 금속 리본 층(40c)의 슬릿(45c) 보다 작은 직경으로 구성된다. 즉, 슬릿(45)의 직경은 직경은 하부로 갈수록 점차 커지게 구성될 수 있다.

한편 도시되어 있지 않지만, 반대로, 상부로 갈수록 슬릿(45)의 직경이 점차 작게 커지도록 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 코어(40)는 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40e)의 슬릿(45) 직경을 각각 다르게 구성하는 경우, 슬릿들(45)이 수직 방향으로 연통되거나 연통되지 않는 등 다양한 형태로서 구성될 수 있다.

여기서 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40e)에 형성된 슬릿(45)은 와전류의 발생을 줄이는 기능 외에도, 나노결정 금속 리본 층들(40a ~ 40e)의 비저항값에 따라 두께를 조절하여 임피던스를 향상시키는 것도 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

예를 들어, 한편, 본 실시예에서는 전원공급장치에 채용되는 코일 부품과 그에 구비되는 코어를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 코어 내장 기판이나 이를 포함하는 전자 기기 등에도 폭넓게 적용될 수 있다.

100: 코일 부품
20: 보빈
40: 코어
45: 슬릿
401 ~ 405: 분할 코어
41a ~ 41n: 나노결정 금속 리본 층
50: 코일

Claims (18)

1. 코일 부품에 채용되는 코어로,
   나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층이 적층되어 형성되며,
   적어도 하나의 상기 리본 층은 내부에 적어도 하나의 슬릿이 형성되는 코어.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은,
   상기 금속 층을 관통하는 형태로 형성되는 코어.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 층은,
   토로이달(toroidal) 형상으로 형성되는 코어.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 슬릿은,
   호형 또는 C 형상으로 형성되는 코어.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은,
   하나의 상기 금속 층에 다수개가 형성되는 코어.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은,
   적어도 두 개의 상기 금속 층에 각각 형성되되, 서로 엇갈리는 형태로 배치되는 코어.
   
7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 금속 층은,
   적어도 한 면에 절연 코팅층이 형성되는 코어.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 금속 층은 0.02mm 이하의 두께로 형성되고, 상기 코어는 4mm 이하의 두께로 형성되는 코어.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 슬릿의 양단에서 상기 슬릿의 폭을 확장하는 형태로 형성되는 확장부를더 포함하는 코어.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 확장부는
    원 형상으로 형성되며, 직경이 상기 슬릿 폭의 2배 이상으로 형성되는 코어.
    
11. 코일 부품에 채용되는 코어로,
    나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층이 적층되어 형성되며,
    외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부에 삽입되는 적어도 하나의 내측 코어를 포함하는 코어.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 외측 코어와 상기 내측 코어는,
    동심을 갖는 관 형상으로 형성되는 코어.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 외측 코어와 상기 내측 코어 사이에는 간극이 형성되는 코어.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 외측 코어와 상기 내측 코어 사이에는 간극이 형성되는 코어.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 외측 코어와 상기 내측 코어는 내경과 외경 사이의 폭이 동일하게 형성되는 코어.
    
16. 나노결정 리본 금속 재질로 이루어지는 다수의 금속 층을 적층하여 형성한 환형의 코어; 및
    상기 코어에 권선되는 적어도 하나의 코일;
    을 포함하는 코일 부품.
    
17. 제16항에 있어서,
    내부에 상기 코어를 수용하는 보빈을 더 포함하며, 상기 코일은 상기 보빈에권선되는 코일 부품.
    
18. 제16항에 있어서, 상기 코어는,
    내부에 형성되는 자속에 대해 수직을 이루는 방향으로 일부가 절개되어 형성된 간극을 포함하는 코일 부품.
    

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