KR20180135226A - 파워 인덕터 - Google Patents

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KR20180135226A
KR20180135226A KR1020170073055A KR20170073055A KR20180135226A KR 20180135226 A KR20180135226 A KR 20180135226A KR 1020170073055 A KR1020170073055 A KR 1020170073055A KR 20170073055 A KR20170073055 A KR 20170073055A KR 20180135226 A KR20180135226 A KR 20180135226A
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오성엽
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Abstract

파워 인덕터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 인덕터는 한 쌍의 측판 및 그 중심부 사이를 연결하는 권선부를 포함하는 본체; 권선부에 권선되는 평각 코일; 및 한 쌍의 측판의 일측에 결합되어 자기폐회로를 구성하는 상판;을 포함한다.

Description

파워 인덕터{Power inductor}
본 발명은 인덕터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일에 의해 형성되는 직류저항(Rdc)을 낮추는 동시에 임피던스 매칭을 용이하게 할 수 있는 파워 인덕터에 관한 것이다.
최근, 자율 주행 등과 같은 자동차의 편의 기능을 극대화하기 위한 기술적 발전이 급격히 이루어지고 있다. 이러한 편의 기능들은 영상 정보를 기반으로 제공함으로써 더 유용하거나 편리한 기능을 제공할 수 있다.
이에 따라 차량에서 카메라의 채용이 급격히 확대되고 있으며, 예를 들면, 후방감지 카메라, 차선인식용 카메라, 어라운드뷰(around view)용 카메라, 사이드 미러 대체용 카메라 등 다양한 형태의 카메라의 사용이 급격히 증가하고 있다.
한편, 카메라는 데이터 라인, 제어 라인 및 파워 라인 등 많은 연결 케이블이 필요하기 때문에, 카메라 채용의 증가는 차량의 전체 무게의 증가 및 비용의 증가를 야기한다.
따라서, 차량의 무게 및 비용을 보다 감소하기 위한 방안으로서, 최근에는 파워 라인, 신호 라인, 및 제어 라인을 하나의 라인으로 송수신하는 PoC(Power Over Coax) 기술이 등장하고 있으며, 그에 따른 시장도 확대되고 있다.
이러한 PoC 기술을 적용하기 위해서는 파워 라인에는 신호가 유입되지 않도록 인덕터를 직렬로 배치하여 데이터 신호와 전력 신호를 분리한다. 더욱이, 공간을 감소하기 위해 직렬 인덕터를 1개의 인덕터로 사용할 수 있도록 구성된 PoC 필터가 개발되었다. 이러한 인덕터는 직류저항(Rdc)을 낮추고 원하는 임피던스를 구현하기 위해 3층으로 권선된다.
그러나, 이와 같은 다중 권선에 의해, 층별로 권선의 위치가 틀어지는 경우, 단위 면적도 코일의 밀도가 균일하지 않으므로 원하는 임피던스를 구현하지 못하며, 이를 위해 권선시 높은 위치 정밀도가 요구되므로 다중 권선에 의한 설비의 증가로 인해 양산성이 떨어지는 실정이다.
KR 10-2014-0001102 A (2014.01.06 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 코일의 단위 면적당 밀도를 증가시키고 권선을 단층화함으로써, 직류저항(Rdc)을 감소시키는 동시에 임피던스 매칭을 용이하게 수행할 수 있는 파워 인덕터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 정전기 보호기능을 부가함으로써, 데이터 신호와 전력 신호를 분리하는 동시에 정전기로부터 보호될 수 있는 파워 인덕터를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 한 쌍의 측판 및 그 중심부 사이를 연결하는 권선부를 포함하는 본체; 상기 권선부에 권선되는 평각 코일; 및 상기 한 쌍의 측판의 일측에 결합되어 자기폐회로를 구성하는 상판;을 포함하는 파워 인덕터를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 권선부는 단면이 원형으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 본체 및 상기 상판은 비투자율이 500 내지 1500인 N-Zn-Cu 계열의 페라이트 자성분말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 측판과 상기 상판의 결합부분에 마이크로 갭 조절용 돌기가 구비될 수 있다.
이때, 상기 돌기는 사각뿔, 원형 반구, 피라미드형, 및 육각형 중 하나의 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 상판은 상기 평각 코일과 병렬 연결되는 정전기 보호부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상판은 상기 한 쌍의 측판 측으로부터 연장형성되며 일정간격으로 이격 형성되는 한 쌍의 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측판은 그 일면의 길이방향으로 상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나와 상기 평각 코일을 연결하기 위한 연결전극이 배치될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 전극 각각은 서로 대향하는 일측이 타측보다 작은 폭으로 구비될 수 있다.
다른 예로서, 상기 한 쌍의 전극 각각은 일정한 폭으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 측판은 하부에 홈부가 구비되고, 상기 홈부에는 상기 평각 코일의 일단이 배치될 수 있다.
이때, 상기 측판의 하부 전체에 외부전극이 구비될 수 있다.
아울러, 상기 외부전극은 Ag, Ni, 및 Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 평각 코일로 단층으로 권선함으로써, 직류저항(Rdc)을 감소시키는 동시에 임피던스 매칭을 용이하게 수행할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화하고 권선 정밀도를 위한 별도의 설비가 필요 없어 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 인덕터의 코일과 병렬로 정전기 보호부를 구비함으로써, 데이터 신호와 전력 신호를 분리하는 기능과 정전기 보호 기능을 동시에 제공할 수 있으므로, 외부 정전기의 유입이 많은 카메라 부근에서의 회로의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 인덕터의 사시도,
도 2는 도 1에서 외부전극 형성 이전의 본체 및 상판의 분리 사시도,
도 3은 도 2에서 외부전극 형성 이후의 본체의 측판의 부분사시도,
도 4는 도 1에서 상판의 사시도,
도 5는 도 4의 상판의 다른 예의 사시도,
도 6은 도 1에서 권선부의 단면도,
도 7은 도 1에서 외부전극 형성 이전의 코일의 인출부가 배치된 상태의 측면도, 그리고,
도 8은 도 7에서 외부전극 형성 이후의 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파워 인덕터(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(110), 평각 코일(120) 및 상판(130)을 포함한다.
상기 파워 인덕터(100)는 자동차의 카메라 모듈에서, 데이터 라인, 제어 라인 및 파워 라인이 하나의 라인으로 사용되는 경우, 전력 라인 상에서 데이터 신호 및 제어 신호와 전력 신호를 분리하기 위한 바이어스-티 회로용 인덕터이다. 이러한 파워 인덕터(100)는 카메라 모듈과 중앙 제어장치의 송수신단에서 커패시터와 함께 PoC 필터를 구성한다.
본체(110)는 측판(112,114) 및 권선부(116)를 포함한다.
측판(112,114)은 한 쌍으로 이루어지며, 상단 및 하단에 홈부(112a,112b,114a,114b)를 구비한다. 즉, 측판(112,114)은 길이 방향의 양측에, 즉, 상단 및 하단에 홈부(112a,112b,114a,114b)가 구비될 수 있다.
여기서, 홈부(112a,112b,114a,114b)는 평각 코일(120)의 두께와 유사한 깊이로 구비될 수 있다. 이때, 평각 코일(120)의 인출부(120a)가 홈부(112a,114a)에 배치되어 측판(112,114)의 하단이 평탄면을 이룰 수 있다(도 7 참조).
즉, 측판(112,114)의 하단에 구비되는 홈부(112a,114a)는 평각 코일(120)을 외부전극(102a,120b)과 연결하기 위해 평각 코일(120)의 일단인 인출부(120a)가 배치될 수 있다.
이에 의해, 평각 코일(120)은 환형 코일에 비하여 접촉부위가 증가하여 측판(112,114) 및 외부전극(102a,120b)에 용이하게 용접(welding)될 수 있다.
한편, 측판(112,114)의 상단에 구비되는 홈부(112b,114b)는 하단에 구비되는 홈부(112a,114a)와 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 이러한 홈부(112b,114b)는 측판(112,114)이 방향성을 갖지 않도록 대칭으로 형성하기 위한 것이다.
이와 같이, 측판(112,114)의 상단 및 하단에 동일한 형상의 홈부(112a,112b,114a,114b)가 각각 구비됨으로써, 제조 공정 상에서, 측판(112,114)의 방향성을 고려하지 않아도 되므로 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 측판(112,114)의 상단 및 하단에 홈부(112a,112b,114a,114b)가 각각 구비되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 측판(112,114)의 하단에만 홈부(112a,114a)를 구비하고, 상단에는 홈부(112b,114b)가 생략될 수도 있다.
권선부(116)는 측판(112,114)의 중심부 사이를 연결하도록 결합된다(도 2 참조). 이때, 권선부(116)는 측판(112,114) 사이에 결합되되, 측판(112,114) 각각의 중앙부에 결합될 수 있다. 이때, 권선부(116)는 그 단면이 원형으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 평각 코일(120)은 권선부(116)에 용이하게 권선될 수 있다.
이와 같이, 평각 코일(120)이 권선부(116)를 중심으로 권선되기 때문에, 사각 코어로 구성되는 환형 코일의 경우와 달리 평각 코일(120)은 본체(110)에 원형 코어 형태로 권선될 수 있다(도 2 참조).
측판(112,114)의 일측은 마이크로 갭 조절용 돌기가 구비될 수 있다(도 3 참조). 여기서, 측판(112,114)과 상판(130) 사이의 마이크로 갭은 인덕터스에 영향을 미치며, 아울러 DC 중첩 특성에 관련된 것이다. 이때, 인덕턴스와 DC 중첩 특성은 트레이드 오프(trade off) 관계이므로 공정상에서 적절하게 관리할 필요가 있으며 이를 위해 측판(112,114)과 상판(130) 사이의 결합부에 돌기를 구비할 수 있다.
일례로, 측판(112,114)이 상판(130)과 결합되는 일측에서, 즉, 측판(112,114)의 상측에 돌기(112c)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 측판(112,114)과 상판(130) 사이에 일정한 갭이 형성되도록 측판(112,114)과 상판(130)의 결합 부위가 조정될 수 있다.
평각 코일(120)은 본체(110)의 권선부(116)에 단층으로 권선된다(도 6 참조). 여기서, 평각 코일은 납작한 형태의 코일로서, 금속 재질의 평각선(flat type wire)이나 평각 동선(flat type copper wire)을 코일 형태로 형성한 것이다.
이때, 코일(110)은 표면이 절연 코팅된 것일 수 있다. 즉, 코일(110)은 권선되는 코일 사이의 전기적 접촉이 차단되도록 절연물질로 표면이 코팅될 수 있다.
이와 같이, 본체(110)에 평각 코일(120)로 권선함으로써, 환형 코일의 비하여 권선수를 감소시키면서도 단위 면적의 밀도가 증가하기 때문에 직류저항(Rdc)을 감소시킬 수 있다.
더욱이, 평각 코일(120)을 이용하여 코일을 1회만 권선함으로써, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 환형 코일의 경우에 비하여 단위 구역별 밀도가 동일하여 임피던스가 동일하게 형성되므로 임피던스 매칭을 용이하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 권선시의 높은 위치 정밀도가 요구되지 않으므로, 별도의 설비가 필요 없이도 권선의 작업성이 우수하여 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
상판(130)은 한 쌍의 측판(112,114)의 상단에 결합되어 자기폐회로를 구성한다. 즉, 상판(130)은 평각 코일(120)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장의 경로를 작용하여 자기폐회로를 형성할 수 있다.
상판(130)의 일면은 측판(112,114)의 돌기(112c)에 대응하는 돌기(136)가 구비될 수 있다. 즉, 상판(130)이 측판(112,114)에 결합되는 일면에서, 일례로, 상판(130)의 하면에 돌기(136)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 측판(112,114)과 상판(130) 사이에 일정한 갭이 형성되도록 측판(112,114)과 상판(130)의 결합 부위가 조정될 수 있다.
이때, 돌기(136)는 사각뿔, 원형 반구, 피라미드형, 및 육각형 중 하나의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.
여기서, 상판(130) 및 측판(112,114)에 돌기(112c,136)가 형성되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 상판(130) 및 측판(112,114) 중 어느 하나에만 돌기(112c,136)가 구비될 수도 있다.
대안적으로, 상판(130) 및 측판(112,114) 중 어느 하나에 구비된 돌기(112c,136)는 마이크로 갭 조정용으로 사용되고, 다른 하나에 구비된 돌기(112c,136)는 결합용으로 사용될 수도 있다. 이때, 결합용 돌기에 대응하는 상판(130) 및 측판(112,114)에는 결합용 돌기를 삽입 고정하기 위한 홈부가 구비될 수도 있다.
이러한 본체(110) 및 상판(130)은 비투자율이 500 내지 1500인 N-Zn-Cu 계열의 페라이트 자성분말을 포함할 수 있다. 이때, 본체(110) 및 상판(130)은 상술한 바와 같은 페라이트 자성 분말을 이용하여 건식 성형으로 제작될 수 있다.
이에 의해 본체 및 상판(130)은 평각 코일(120)에 흐르는 전류에 의한 자기회로를 형성할 수 있다.
여기서, 비투자율이 500 미만인 경우, 파워 인덕터(100)의 인덕턴스가 일정하게 유지되는 전류범위가 넓어 DC 중첩특성이 우수하지만, 동일 인덕터를 구현하기 위한 평각 코일(120)의 권선수가 증가하므로 직류저항(Rdc)이 증가한다.
또한, 비투자율이 1500을 초과하는 경우, 동일 인덕터를 구현하기 위한 평각 코일(120)의 권선수는 감소하여 직류저항(Rdc)이 감소하지만, 파워 인덕터(100)의 인덕턴스가 일정하게 유지되는 전류의 범위가 좁아져 DC 중첩 특성이 저하한다.
또한, 측판(112,114)의 하부 전체에 걸쳐 외부전극(102a,120b)이 구비될 수 있다(도 1 및 도 8 참조). 이러한 외부전극(102a,120b)은 페이스트 디핑(paste dipping) 처리에 의해 측판(112,114)의 하부 전체에서 평각 코일(120)의 인출부(120a)와 각각 일체로 형성되도록 구비될 수 있다. 여기서, 외부전극(102a,120b)은 Ag, Ni, 및 Sn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 인덕터(100)는 평각 코일(120)과 병렬 연결되는 정전기 보호부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 정전기 보호부는 써프레서(suppressor)일 수 있다. 즉, 상기 정전기 보호부는 한 쌍의 전극(132,134)일 수 있다.
또한, 한 쌍의 전극(132,134)은 상판(130)의 일면에 구비되며, 일례로 상판(130)의 하면에 구비될 수 있다(도 2 참조). 이때, 전극(132,134)은 상판(130)의 하면에서, 측판(112,114) 측으로부터 연장형성되며 일정간격으로 이격 형성될 수 있다(도 4 참조).
이와 같이, 전극(132,134)이 일정간격 이격형성됨으로써, 파워 인덕터(100)에 정전기가 유입되는 경우, 전극(132,134) 사이에서 방전되어 정전기의 경로를 형성할 수 있으므로 평각 코일(120)의 손상을 방지할 수 있다.
이때, 외부전극(102a,120b)의 일측은 바이어스-티 회로부에서 접지로 연결될 수 있다. 즉, 외부에서 유입된 정전기는 전극(132,134)을 통한 경로에 의해 통과되어 접지로 바이패스됨으로써, 정전기로부터 평각 코일(120)이 보호될 수 있고 아울러, 바이어스-티 회로가 보호될 수 있다.
이에 의해, 파워 인덕터(100)는 데이터 신호와 전력 신호를 분리하는 기능과 정전기 보호 기능을 동시에 제공할 수 있으므로, 외부 정전기의 유입이 많은 카메라 부근에서의 회로의 안정성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 측판(112,114)은 그 일면의 길이방향으로 한 쌍의 전극(132,134) 중 어느 하나와 평각 코일(120)을 연결하기 위한 연결전극(104a,104b)이 배치될 수 있다(도 3 참조).
상술한 바와 같이, 상기 보호부와 평각 코일(120)이 병렬 연결되도록 연결전극(104a,104b)이 측판(112,114)에 구비될 수 있다. 여기서, 연결전극(104a,104b)은 측판(112,114)의 외부면 및 상판(130)과 결합되는 상단부로 연장형성될 수 있다.
이에 의해, 상판(130)이 측판(112,114)에 결합되면, 측판(112,114) 하면에 구비된 전극(132,134)이 측판(112,114)의 결합면인 상단에 구비된 연결전극(104a,104b)을 경유하여 평각 코일(120)과 병렬 연결될 수 있다. 이때, 연결전극(104a,104b)은 홈부(112a,112b)를 중심으로 양측에 배치될 수 있다.
이때, 한 쌍의 전극(132,134) 각각은 서로 대향하는 일측과 타측이 상이한 폭으로 구비될 수 있다. 즉, 전극(132,134)의 일측은 서로 대향하며, 타측(132a,134a)은 상판(130)의 일변 전체로 연장형성될 수 있다(도 4 참조).
이와 같이, 전극(132,134)은 측판(112,114)과 결합되는 변 전체에 걸쳐 확장부(132a,134a)가 구비됨으로써, 측판(112,114)에서 홈부(112a,112b)의 양측에 구비된 연결전극(104a,104b)에 각각 연결되어 전기적 접촉성을 향상시킬 수 있다.
다른 예로서, 한 쌍의 전극(132',134')은 일정한 폭으로 구비될 수도 있다(도 5 참조). 이러한 전극(132',134')은 일단이 상판(130)의 중앙부에서 서로 대향하도록 구비되고, 타단이, 상판(130)에서 측판(112,114)과 결합되는 변에 배치되도록 구비될 수 있다.
여기서, 전극(132',134')은 일직선으로 구비되지 않고, 타단이 일단과 일직선 상에 배치되지 않도록 굴곡부를 가질 수도 있다. 즉, 전극(132',134')의 일단은 상판(130)의 중앙에 배치되지만, 타단은 상판(130)에 결합되는 측판(112,114)에 구비된 홈부(112a,112b,114a,114b)를 회피하도록 일단과 일직선 상에 배치되지 않을 수 있다.
그러나, 측판(112,114)의 상단에 홈부(112b,114b)가 구비되지 않은 경우, 전극(132',134')은 상판(130)에서 일직선 상에 배치될 수도 있다. 이때, 연결전극(104a,104b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 홈부(112b)를 중심으로 양측에 배치되지 않고, 홈부(112b)에 대응하는 위치에 하나만 구비될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 파원 인덕터 102a,102b : 외부전극
104a,104b : 연결전극 110 : 본체
112,114 : 측판 112a,112b,114a,114b : 홈부
112c : 돌기 116 : 권선부
120 : 평각 코일 120a : 인출부
130 : 상판 132,134,132',134' : 전극
132a,134a : 확장부 136 : 돌기

Claims (13)

  1. 한 쌍의 측판 및 그 중심부 사이를 연결하는 권선부를 포함하는 본체;
    상기 권선부에 권선되는 평각 코일; 및
    상기 한 쌍의 측판의 일측에 결합되어 자기폐회로를 구성하는 상판;을 포함하는 파워 인덕터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권선부는 단면이 원형으로 이루어진 파워 인덕터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체 및 상기 상판은 비투자율이 500 내지 1500인 N-Zn-Cu 계열의 페라이트 자성분말을 포함하는 파워 인덕터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측판과 상기 상판의 결합부분에 마이크로 갭 조절용 돌기가 구비되는 파워 인덕터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는 사각뿔, 원형 반구, 피라미드형, 및 육각형 중 하나의 형상을 갖는 파워 인덕터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상판은 상기 평각 코일과 병렬 연결되는 정전기 보호부를 포함하는 파워 인덕터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상판은 상기 한 쌍의 측판 측으로부터 연장형성되며 일정간격으로 이격 형성되는 한 쌍의 전극을 포함하는 파워 인덕터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측판은 그 일면의 길이방향으로 상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나와 상기 평각 코일을 연결하기 위한 연결전극이 배치되는 파워 인덕터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 각각은 서로 대향하는 일측이 타측보다 작은 폭으로 구비되는 파워 인덕터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 각각은 일정한 폭으로 구비되는 파워 인덕터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 측판은 하부에 홈부가 구비되고,
    상기 홈부에는 상기 평각 코일의 일단이 배치되는 파워 인덕터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측판의 하부 전체에 외부전극이 구비되는 파워 인덕터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외부전극은 Ag, Ni, 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 파워 인덕터.
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