KR20180071827A - 자성코어, 인덕터 및 이를 포함하는 emi 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 인덕터는 자성코어, 상기 자성코어를 수용하는 보빈, 그리고 상기 보빈 상에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 자성코어는 이종의 제1 자성체 및 상기 제2 자성체를 포함하며, 상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 상기 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 분리되어 배치된다.
Description
본 발명은 자성코어, 인덕터 및 이를 포함하는 EMI 필터에 관한 것이다.
인덕터는 인쇄회로기판 상에 적용되는 전자부품 중 하나이며, 전자기적 특성으로 인하여 공진 회로, 필터 회로, 파워 회로 등에 적용될 수 있다.
최근, 통신 장치, 디스플레이 장치 등 각종 전자 장치의 소형화 및 박막화가 중요한 이슈가 되고 있으므로, 이러한 전자 장치에 적용되는 인덕터의 소형화, 박형화 및 고효율화가 필요하다.
한편, 파워보드 내에 적용되는 EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터는 회로 동작에 필요한 신호는 통과시키고, 노이즈는 제거하는 역할을 한다. 도 1은 EMI 필터가 적용된 파워보드를 나타내고, 도 2는 EMI 필터의 회로도의 한 예이다. 도 1 내지 2를 참조하면, EMI 필터(10)는 복수의 캐패시터(Cx, Cy) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 파워보드로부터 발생하는 노이즈의 종류는 크게 파워보드에서 방사되는 30Mhz 내지 1Ghz의 방사성 노이즈와 전원 라인을 통하여 전도되는 150Khz 내지 30Mhz의 전도성 노이즈로 구분할 수 있다. 전도성 노이즈의 전달 방식은 차동 모드(differential mode) 및 공통 모드(commom mode)로 구분될 수 있다. 이 중에서, 공통 모드 노이즈는 적은 양의 노이즈라도 큰 루프를 그리며 되돌아오기 때문에, 멀리 떨어져 있는 전자기기에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 공통 모드 노이즈는 배선계의 임피던스 불평행에 의하여 발생하기도 하며, 고주파 환경일수록 현저해진다.
공통 모드 노이즈를 제거하기 위하여, EMI 필터에 적용되는 인덕터는 일반적으로 Mn-Zn 계 페라이트 소재를 포함하는 토로이달(toroidal) 형상의 자성코어를 사용한다. Mn-Zn 계 페라이트는 100Khz 내지 1Mhz에서 투자율이 높으므로, 공통 모드 노이즈의 제거에 효과가 있다. EMI 필터가 적용되는 파워보드의 파워가 높을수록 높은 인덕턴스를 가지는 자성코어가 필요하며, 이를 위하여 높은 투자율을 가지는 자성코어, 예를 들어 투자율(μ)이 10,000 내지 15,000이상인 자성코어가 사용되어야 한다. 이와 같이 높은 투자율을 가지는 Mn-Zn 계 페라이트는 단가가 높으며, Mn-Zn 계 페라이트의 재료적 특성으로 인하여 코어손실율이 낮으므로, 6 내지 30Mhz 대역에서의 노이즈 제거 효율은 여전히 낮은 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 EMI 필터에 적용 가능한 코일부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 인덕터는 자성코어, 상기 자성코어를 수용하는 보빈, 그리고 상기 보빈 상에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 자성코어는 이종의 제1 자성체 및 상기 제2 자성체를 포함하며, 상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 상기 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 분리되어 배치된다.
상기 제1 자성체는 페라이트를 포함하고, 상기 제2 자성체는 금속리본을 포함할 수 있다.
상기 제1 자성체는 토로이달 형상이며, 상기 제2 자성체는 상기 제1 자성체의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
상기 보빈은 토로이달 형상이며, 바닥부, 상기 바닥부로부터 연장되며 외주면을 포함하는 외벽, 상기 바닥부로부터 연장되며 내주면을 포함하는 내벽, 그리고 상기 바닥부로부터 연장되며, 상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체 사이에 배치되는 상기 격벽을 포함할 수 있다.
상기 내벽과 상기 격벽 간의 바닥면의 높이와 상기 격벽과 상기 외벽 간의 바닥면의 높이가 서로 상이할 수 있다.
상기 코일은 상기 보빈 상에 권선되는 제1 코일, 그리고 상기 제1 코일에 대칭으로 권선되는 제2 코일을 포함할 수 있다.
상기 제2 자성체는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 권선되는 영역 내에 배치될 수 있다.
상기 제2 자성체는 상기 제1 자성체의 내주면에 배치되는 내부 제2 자성체, 그리고 상기 제1 자성체의 외주면에 배치되는 외부 제2 자성체를 포함하며, 상기 격벽은 상기 내부 제2 자성체와 상기 제1 자성체 사이에 배치되는 제1 격벽, 그리고 상기 제1 자성체와 상기 외부 제2 자성체 사이에 배치되는 제2 격벽을 포함할 수 있다.
상기 보빈의 내벽과 상기 제1 격벽 간의 바닥면의 높이 또는 상기 보빈의 외벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이는 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이와 서로 상이할 수 있다.
상기 보빈의 내벽과 상기 제1 격벽 간의 바닥면의 높이 또는 상기 보빈의 외벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이는 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이보다 낮을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 EMI 필터는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함하고, 상기 인덕터는 자성코어, 상기 자성코어를 수용하는 보빈, 그리고 상기 보빈 상에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 자성코어는 이종의 제1 자성체 및 상기 제2 자성체를 포함하며, 상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 상기 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 분리되어 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광범위 주파수 대역에서 우수한 노이즈 제거 성능을 가지며, 소형이고, 전력 수용량이 큰 EMI 필터를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른EMI 필터는 전도성 노이즈 중 공통 모드 노이즈 및 차동 모드 노이즈에 대한 제거 성능이 모두 높다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 주파수 대역별 노이즈 제거 성능 조절이 가능한 EMI 필터를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시에에 따르면, 이종의 자성체를 조립하기 위한 별도의 접착 공정을 필요로 하지 않는다.
도 1은 EMI 필터가 적용된 파워보드를 나타낸다.
도 2는 EMI 필터의 회로도의 한 예이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이다.
도 5 내지 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이다.
도 7은 표피 효과(skin effect) 이론을 나타내는 그래프이다.
도 8은 페라이트 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이다.
도 9는 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이다.
도 10은 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 투자율 및 인덕턴스를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 및 실시예에 따라 제작된 자성코어의 상면도 및 단면도를 나타낸다.
도 12는 비교예 및 실시예의 노이즈 제거 성능을 나타낸 그래프이다.
도 13은 비교예 및 실시예에 따른 차동 모드 노이즈 개선효과를 나타낸다.
도 14는 비교예 및 실시에에 따른 공통 모드 노이즈 개선효과를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 16은 도 15의 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 21 및 22는 도 20의 보빈 내에 수용된 자성코어의 단면도를 나타낸다.
도 2는 EMI 필터의 회로도의 한 예이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이다.
도 5 내지 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이다.
도 7은 표피 효과(skin effect) 이론을 나타내는 그래프이다.
도 8은 페라이트 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이다.
도 9는 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이다.
도 10은 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 투자율 및 인덕턴스를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 및 실시예에 따라 제작된 자성코어의 상면도 및 단면도를 나타낸다.
도 12는 비교예 및 실시예의 노이즈 제거 성능을 나타낸 그래프이다.
도 13은 비교예 및 실시예에 따른 차동 모드 노이즈 개선효과를 나타낸다.
도 14는 비교예 및 실시에에 따른 공통 모드 노이즈 개선효과를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 16은 도 15의 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 21 및 22는 도 20의 보빈 내에 수용된 자성코어의 단면도를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조들이 기판, 각층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 인덕터(100)는 자성코어(110), 자성코어(110)를 수용하는 보빈(120), 그리고 보빈(120) 상에 권선되는 코일(130)을 포함한다. 이때, 자성코어(110) 및 보빈(120)은 토로이달(toroidal) 형상일 수 있으며, 코일(130)은 보빈(120) 상에 권선되는 제1 코일(132) 및 제1 코일(132)에 대칭하도록 권선되는 제2 코일(134)을 포함할 수 있다. 제1 코일(132) 및 제2 코일(134)은 각각 토로이달 형상의 보빈(120)의 상면(S1), 외주면(S2), 하면(S3) 및 내주면(S4)에 권선될 수 있다. 코일(130)은 표면이 절연 소재로 피복된 도선으로 이루어질 수 있다. 도선은 표면이 절연 물질로 피복된 구리, 은, 알루미늄, 금, 니켈, 주석 등일 수 있고, 도선의 단면은 원형 또는 각형을 가질 수 있다.
보빈(120)은 자성코어(110)와 코일(130)을 절연하기 위하여 배치되며, 플라스틱 또는 표면이 절연처리된 금속을 포함할 수 있다. 보빈(120)은, 예를 들어 PBT(Poly Butylene Terephthalate) 수지, PET(PolyEthylene Terephthalate) 수지, PA6(Polyamide 6) 수지, PA66(Polyamide 66) 수지, POM(PolyOxyMethylene) 수지, PC(PolyCarbonate) 수지, MPPO(Modified PolyPhenylene Oxide) 수지 등을 포함하거나, 세라믹 재료를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자성코어(110)는 이종의 자성체를 포함한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이고, 도 5 내지 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어의 사시도 및 단면도이다.
도 4를 참조하면, 자성코어(110)는 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)를 포함하고, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)는 이종이며, 제2 자성체(114)는 제1 자성체(112)의 적어도 일부 표면에 배치될 수 있다. 이때, 제2 자성체(114)는 제1 자성체(112)보다 높은 포화자속밀도를 가질 수 있다.
여기서, 제1 자성체(112)는 페라이트를 포함하고, 제2 자성체(114)는 금속리본을 포함할 수 있다. 여기서, 페라이트의 투자율(μ)은 2,000내지 15,000일 수 있으며, 금속리본의 투자율(μ)은 100,000 내지 150,000일 수 있다. 예를 들어, 페라이트는 Mn-Zn 계 페라이트일 수 있으며, 금속리본은 Fe계 나노결정질 금속리본일 수 있다. Fe계 나노결정질 금속리본은 Fe 및 Si를 포함하는 나노결정질 금속리본일 수 있다.
이때, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)는 각각 토로이달 형상이며, 제2 자성체(114)는 제1 자성체(112)의 외주면(S2)에 배치되는 외부 제2 자성체(114-1) 및 제1 자성체(112)의 내주면(S4))에 배치되는 내부 제2 자성체(114-2)를 포함할 수 있다.
이때, 제2 자성체(114)의 두께는 제1 자성체(112)의 두께보다 얇다. 제2 자성체(114)의 두께와 제1 자성체(112)의 두께 간 비율을 조절하면, 자성코어(110)의 투자율을 조절할 수 있다.
이를 위하여, 제2 자성체(114)는 복수 층으로 감겨진 금속리본을 포함할 수 있다.
외부 제2 자성체(114-1) 및 내부 제2 자성체(114-2)가 동일한 소재 및 두께를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 외부 제2 자성체(114-1) 및 내부 제2 자성체(114-2)는 상이한 소재 또는 상이한 투자율을 가질 수 있으며, 상이한 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 자성코어(110)의 투자율은 다양한 범위를 가질 수 있다.
또는, 도 5와 같이, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 외주면(S2)에만 배치되거나, 도 6과 같이, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 내주면(S4)에만 배치될 수도 있다.
이와 같이, 자성코어(110)가 투자율이 상이한 이종의 자성체를 포함하면, 광범위한 주파수 대역의 노이즈 제거가 가능한다. 특히, Mn-Zn 계 페라이트로만 이루어진 토로이달 형태의 자성코어에 비하여, 표면에 자속이 몰리는 현상이 방지되므로 고주파 노이즈 제거 효과가 크고, 내부 포화도가 낮아지므로 고전력 제품에 적용이 가능하다. 또한, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)의 투자율, 부피비 등을 조절하면, 자성코어(110)의 성능 조절이 가능하다.
이하, 자성코어(110)가 이종의 자성체를 포함하는 실시예의 효과를 더욱 구체적으로 설명한다.
도 7은 표피 효과(skin effect) 이론을 나타내는 그래프이고, 도 8은 페라이트 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이며, 도 9는 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 표피 깊이에 대한 자속을 나타내는 그래프이며, 도 10은 페라이트 소재 및 금속리본 소재의 투자율 및 인덕턴스를 나타내는 그래프이다.
도 7 및 아래 수학식 1을 참조하면, 소재의 비투자율이 높고, 높은 주파수가 흐를수록, 표피 깊이 값이 작아지게 된다. 이에 따라, 자속은 소재의 표면으로 모이는 현상이 나타난다.
여기서, δ는 표피 깊이이고, ρ는 비저항이며, μs는 비투자율이고, f는 주파수이다.
도 8을 참조하면, 표피 깊이(δ)가 얇을수록 록 높은 자속(Bm)이 걸리게 된다. 페라이트 소재의 포화자속밀도는 0.47T이므로, 자성코어가 페라이트 코어인 경우, 자속이 0.47T보다 커지게 되면 자성코어가 포화되게 되므로, 노이즈 제거 성능이 저하될 수 있다.
도 9를 참조하면, 페라이트 소재의 포화자속밀도보다 큰 포화자속밀도를 가지는 소재, 예를 들어 금속리본 소재가 페라이트 소재의 표면에 배치되면, 얇은 표피 깊이에서 높은 자속을 견딜 수 있으므로, 노이즈 성능을 유지시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 자성체의 적어도 일부 표면에 제1 자성체보다 포화자속밀도가 높은 제2 자성체가 배치되면, 고주파수에서 자성코어의 유효 단면적을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 주파수 별 투자율이 상이한 페라이트 소재와 금속리본 소재를 모두 포함하는 자성코어는 소정 주파수 영역에서 인덕턴스가 높게 나타나며, 이에 따라 높은 노이즈 제거 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이하, 비교예 및 실시예를 이용하여 더 설명한다.
도 11은 비교예 및 실시예에 따라 제작된 자성코어의 상면도 및 단면도를 나타내고, 도 12는 비교예 및 실시예의 노이즈 제거 성능을 나타낸 그래프이며, 도 13은 비교예 및 실시예에 따른 차동 모드 노이즈 개선효과를 나타내고, 도 14는 비교예 및 실시에에 따른 공통 모드 노이즈 개선효과를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 비교예 및 실시예 1 내지 3에서 제1 자성체는 내경(ID), 외경(OD) 및 높이(T))가 각각 15mm, 25mm 및 15mm이며, 토로이달 형상의 Mn-Zn 계 페라이트 코어를 사용하였다. 그리고, 실시예 1 내지 3에서 제2 자성체는 Fe-Si계 금속리본을 사용하였으며, 2mm의 두께를 가지도록 적층하였다.
비교예에서는 제2 자성체를 배치하지 않았으며, 실시예 1에서는 제1 자성체의 외주면에 제2 자성체를 배치하였고, 실시예 2에서는 제1 자성체의 내주면에 제2 자성체를 배치하였다. 실시예 3에서는 제1 자성체의 외주면 및 내주면에 제2 자성체를 배치하였다.
비교예 및 실시예 1 내지 3에 따른 자성코어에 21턴으로 코일을 권선하고, 인가 전류 1A, 파워 220W 조건에서 노이즈 제거 성능을 시뮬레이션하였다.
그 결과, 도 12를 참조하면, 제2 자성체가 배치된 면적이 넓을수록 높은 노이즈 제거 성능이 나타남을 알 수 있다.
도 13 내지 14에서는 비교예 및 실시예 3에 따른 자성코어를 파워보드 내에 연결한 후 자기장을 측정함으로써 차동모드 노이즈 제거 성능 및 공통모드 노이즈 제거 성능을 검증하였다.
도 13을 참조하면, 비교예에 따른 자성코어에 비하여, 실시예 3에 따른 자성코어에서 자성코어 내부의 포화도가 낮아짐을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 자성코어는 고전력 제품에 적합함을 알 수 있다.
도 14를 참조하면, 비교예에 따른 자성코어는 주파수가 높아질수록 자성코어의 표면이 포화되어 면적효율성이 떨어지게 되나, 실시예 3에 따른 자성코어는 제1 자성체의 표면에 배치된 제2 자성체로 인하여 자성코어의 표면이 포화되지 않아, 면적효율성이 개선되며, 고주파에서의 노이즈 제거 효과가 큼을 알 수 있다.
다만, 금속리본인 제2 자성체(114)는 두께가 얇아 수회 와인딩이 필요하다. 그리고, 와인딩된 금속리본을 제1 자성체(112)의 내주면 또는 외주면에 배치하기 위하여 접착 공정이 필요하며, 이러한 접착 공정은 작업이 용이하지 않은 문제가 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 제1 자성체 및 제2 자성체를 수용하고자 한다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타내고, 도 16은 도 15의 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타내며, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 15 내지 도 16을 참조하면, 보빈(1500)은 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)를 수용하기 위한 하부 케이스(1510) 및 상부 커버(1520)를 포함한다. 하부 케이스(1510)는 바닥부(1512), 바닥부(1512)로부터 연장되며 외주면을 포함하는 외벽(1514), 바닥부(1512)으로부터 연장되며 내주면을 포함하는 내벽(1516), 그리고 바닥부(1512)으로부터 연장되며 외벽(1514) 및 내벽(1516) 사이에 배치되는 격벽(1518)을 포함한다.
제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)는 격벽(1518)에 의하여 분리되어 배치될 수 있다.
제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 내주면 및 외주면에 배치되는 경우, 외부 제2 자성체(114-1) 및 제1 자성체(112)는 제1 격벽(1518-1)에 의하여 분리되고, 제1 자성체(112)와 내부 제2 자성체(114-2)는 제2 격벽(1518-2)에 의하여 분리될 수 있다.
이를 위하여, 미리 성형된 제1 자성체(112)는 제1 격벽(1518-1)과 제2 격벽(1518-2) 사이의 공간에 수용되며, 미리 와인딩된 제2 자성체(114-1, 114-2)는 각각 외벽(1512)과 제1 격벽(1518-1) 사이의 공간 및 제2 격벽(1518-2)과 내벽(1516) 사이의 공간에 수용될 수 있다.
이에 따라, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114-1, 114-2)를 접착시키기 위한 공정 및 제1 자성체(112)의 외주면에 제2 자성체(114-1)를 와인딩하기 위한 공정이 요구되지 않으므로, 제작 공정이 간단하다.
이때, 제1 자성체(112)가 수용되기 위한 제1 격벽(1518-1) 및 제2 격벽(1518-2) 간의 거리는 제2 자성체(114)가 수용되기 위한 외벽(1514)과 제1 격벽(1518-1) 간의 거리 또는 제2 격벽(1518-2)과 내벽(1516) 간의 거리보다 클 수 있다. 이에 따라, 제2 자성체(114)는 제1 자성체(112)보다 얇게 수용될 수 있으며, 제2 자성체(114)가 보다 넓은 면적으로 제1 자성체(112)의 외주면을 둘러쌀 수 있다.
한편, 도 17을 참조하면, 제2 자성체(114-1, 114-2)는 코일이 권선되는 영역에만 배치될 수도 있다. 이를 위하여, 제1 격벽(1518-1) 및 제2 격벽(1518-2)은 코일이 권선되는 영역에만 배치될 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이고, 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 단면도이다.
도 18을 참조하면, (a)와 같이, 제1 격벽(1518-1) 및 제2 격벽(1518-2)의 높이는 외벽(1514)의 높이 및 내벽(1516)의 높이보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 일부 영역에서 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114-1, 114-2)가 직접 접촉할 수 있으며, 제1 자성체(112)보다 높은 포화자속밀도를 가지는 제2 자성체(114-1, 114-2)로 인하여 고주파수에서 자성코어의 유효 단면적을 높이는 것이 가능하다.
또한, (b) 및 (c)와 같이, 보빈(1510)의 외벽(1514)과 제1 격벽(1518-1) 간의 바닥부(1512)의 높이 또는 보빈(1510)의 내벽(1516)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부(1512)의 높이는 제1 격벽(1518-1)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부(1512)의 높이와 상이할 수 있다. 예를 들어, (b)와 같이, 보빈(1510)의 외벽(1514)과 제1 격벽(1518-1) 간의 바닥부(1512)의 높이 또는 보빈(1510)의 내벽(1516)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부1512)의 높이는 제1 격벽(1518-1)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부(1512)의 높이보다 낮거나, (c)와 같이, 보빈(1510)의 외벽(1514)과 제1 격벽(1518-1) 간의 바닥부(1512)의 높이 또는 보빈(1510)의 내벽(1516)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부(1512)의 높이는 제1 격벽(1518-1)과 제2 격벽(1518-2) 간의 바닥부(1512)의 높이보다 높을 수 있다.
이에 따르면, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)를 다양한 조합으로 용이하게 배치하는 것이 가능하다.
도 19를 참조하면, 보빈(1500)의 하부 케이스(1510)뿐만 아니라, 상부 커버(1520)도 하부 케이스(1510)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 상부 커버(1520)는 바닥부(1522), 바닥부(1522)로부터 연장되며 외주면을 포함하는 외벽(1524), 바닥부(1522)로부터 연장되며 내주면을 포함하는 내벽(1526), 그리고 바닥부(1522)로부터 연장되고, 외벽(1524) 및 내벽(1526) 사이에 배치되는 제1 격벽(1528-1) 및 제2 격벽(1528-2)을 포함할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보빈의 사시도 및 단면도를 나타내며, 도 21 및 22는 도 20의 보빈 내에 수용된 자성코어의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 보빈(2000)은 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)를 수용하기 위한 하부 케이스(2010) 및 상부 커버(2020)를 포함한다. 하부 케이스(2010)는 바닥부(2012), 바닥부(2012)로부터 연장되며 외주면을 포함하는 외벽(2014), 바닥부(2012)로부터 연장되고 내주면을 포함하는 내벽(2016), 그리고 바닥부(2012)으로부터 연장되고, 외벽(2014) 및 내벽(2016) 사이에 배치되는 격벽(2018)을 포함한다.
제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)는 격벽(2018)에 의하여 분리되어 배치될 수 있다.
도 21과 같이, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 외주면에 배치되거나, 도 22와 같이, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 내주면에 배치될 수 있다. 이때, 제1 자성체(112) 및 제2 자성체(114)는 격벽(2018)에 의하여 분리될 수 있다.
여기서, 외벽(2014)과 격벽(2018) 간의 거리 및 격벽(2018)과 내벽(2016) 간의 거리는 상이할 수 있다. 에를 들어, 도 21과 같이 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 외주면에 배치되는 경우, 외벽(2014)과 격벽(2018) 간의 거리는 격벽(2018)과 내벽(2016) 간의 거리보다 짧을 수 있다. 이에 따라, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)보다 얇게 수용될 수 있으며, 제2 자성체(114)가 제1 자성체(112)의 외주면을 둘러싸는 면적을 보다 넓히는 것이 가능하다.
한편, 도 18 및 도 19에 따른 보빈의 형상은 도 20 내지 22의 실시예에서도 적용되는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 인덕터
1500, 2000: 보빈
1510: 하부 케이스
1520: 상부커버
1500, 2000: 보빈
1510: 하부 케이스
1520: 상부커버
Claims (11)
- 자성코어,
상기 자성코어를 수용하는 보빈, 그리고
상기 보빈 상에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 자성코어는 이종의 제1 자성체 및 상기 제2 자성체를 포함하며,
상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 상기 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 분리되어 배치되는 인덕터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 자성체는 페라이트를 포함하고, 상기 제2 자성체는 금속리본을 포함하는 인덕터. - 제2항에 있어서,
상기 제1 자성체는 토로이달 형상이며,
상기 제2 자성체는 상기 제1 자성체의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나에 배치되는 인덕터. - 제3항에 있어서,
상기 보빈은 토로이달 형상이며,
바닥부,
상기 바닥부로부터 연장되며 외주면을 포함하는 외벽,
상기 바닥부로부터 연장되며 내주면을 포함하는 내벽, 그리고
상기 바닥부로부터 연장되며, 상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체 사이에 배치되는 상기 격벽
을 포함하는 인덕터. - 제4항에 있어서,
상기 내벽과 상기 격벽 간의 바닥면의 높이와 상기 격벽과 상기 외벽 간의 바닥면의 높이가 서로 상이한 인덕터. - 제4항에 있어서,
상기 코일은 상기 보빈 상에 권선되는 제1 코일, 그리고 상기 제1 코일에 대칭으로 권선되는 제2 코일을 포함하는 인덕터. - 제6항에 있어서,
상기 제2 자성체는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 권선되는 영역 내에 배치되는 인덕터. - 제4항에 있어서,
상기 제2 자성체는 상기 제1 자성체의 내주면에 배치되는 내부 제2 자성체, 그리고 상기 제1 자성체의 외주면에 배치되는 외부 제2 자성체를 포함하며,
상기 격벽은 상기 내부 제2 자성체와 상기 제1 자성체 사이에 배치되는 제1 격벽, 그리고 상기 제1 자성체와 상기 외부 제2 자성체 사이에 배치되는 제2 격벽을 포함하는 인덕터. - 제8항에 있어서,
상기 보빈의 내벽과 상기 제1 격벽 간의 바닥면의 높이 또는 상기 보빈의 외벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이는 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이와 서로 상이한 인덕터. - 제9항에 있어서,
상기 보빈의 내벽과 상기 제1 격벽 간의 바닥면의 높이 또는 상기 보빈의 외벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이는 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 간의 바닥면의 높이보다 낮은 인덕터. - 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함하고,
상기 인덕터는
자성코어,
상기 자성코어를 수용하는 보빈, 그리고
상기 보빈 상에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 자성코어는 이종의 제1 자성체 및 상기 제2 자성체를 포함하며,
상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 상기 보빈 내에 배치되는 격벽에 의하여 분리되어 배치되는 EMI 필터.
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