KR20190037864A - 인덕터 및 이를 포함하는 emi 필터 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 의한 인덕터는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제1 자성체, 제1 자성체와 인접하여 배치되고 제3 접촉면 및 제4 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제2 자성체, 제1 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제1 코일, 제2 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제2 코일을 포함하고, 제1 접촉면은 제3 접촉면과 연결되고, 제2 접촉면은 제4 접촉면과 연결될 수 있다.

Description

인덕터 및 이를 포함하는 EMI 필터{INDUCTOR AND EMI FILTER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 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.
한편, 파워보드 내에 적용되는 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터는 회로 동작에 필요한 신호는 통과시키고, 잡음은 제거하는 역할을 한다.
도 1은 EMI 필터가 적용된 일반적인 파워보드가 전원과 부하에 연결된 블럭도를 나타낸다.
도 1에 도시된 EMI 필터의 파워보드로부터 전달되는 잡음의 종류는 크게 파워보드에서 방사되는 30 ㎒ 내지 1 ㎓의 방사성 잡음과 전원 라인을 통하여 전도되는 150 ㎑ 내지 30 ㎒의 전도성 잡음으로 구분할 수 있다.
전도성 잡음의 전달 방식은 차동 모드(differential mode) 및 공통 모드(common mode)로 구분될 수 있다. 이 중에서, 공통 모드 잡음은 적은 양이더라도 큰 루프를 그리며 되돌아오기 때문에, 멀리 떨어져 있는 전자기기에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 공통 모드 잡음은 배선계의 임피던스 불평행에 의하여 발생하기도 하며, 고주파 환경일수록 현저해진다.
공통 모드 잡음을 제거하기 위하여, 도 1에 도시된 EMI 필터에 적용되는 인덕터는 일반적으로 Mn-Zn 계 페라이트(Ferrite) 소재를 포함하는 토로이달(toroidal) 형상의 자성코어를 사용한다. Mn-Zn 계 페라이트는 100 ㎑ 내지 1 ㎒에서 투자율이 높으므로, 공통 모드 잡음을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 2는 일반적인 인덕터(100)의 사시도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 인덕터(100)는 자성코어(110) 및 자성코어(110) 상에 권선된 코일(120)을 포함할 수 있다.
자성코어(110)는 토로이달(toroidal) 형상일 수 있으며, 코일(120)은 자성코어(110) 상에 권선된 제1 코일(122) 및 제1 코일(122)에 대향하도록 권선된 제2 코일(124)을 포함할 수 있다. 제1 코일(122) 및 제2 코일(124) 각각은 토로이달 형상의 자성코어(110)의 상면(S1), 측면(S2) 및 하면(S3)에 권선될 수 있다.
자성코어(110)는 코일(120)과 절연하기 위한 보빈(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 코일(120)은 표면이 절연 소재로 피복된 도선으로 이루어질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 자성 코어가 보빈을 더 포함하는 경우의 분해 사시도를 나타내고, 도 4 (a) 및 도 4 (b)는 도 3에 도시된 자성코어의 공정 사시도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 자성코어(110)는 보빈(130)에 수용될 수 있다. 보빈(130)은 상부 보빈(132) 및 하부 보빈(134)을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 4 (a)를 참조하면, 도 3과 같이 상부 보빈(132), 자성코어(110) 및 하부 보빈(132)이 마련된 상태에서 하부 보빈(132)의 바닥면에 자성코어(110)가 배치될 수 있다. 이후, 도 4 (b)와 같이 도 4 (a)에 도시된 결과물에 상부 보빈(131)이 결합될 수 있다. 이때, 각 구성 요소는 접착물질을 통해 서로 접착될 수 있다.
그런데, 이러한 페라이트 코어는 토로이달 형상 등 일반적으로 폐곡선 형태의 평면 형상을 가지기 때문에, 권선되는 도선의 일 단부가 반드시 자성코어(110) 또는 보빈(130)의 내주면 주변(즉, 중공)을 두께 방향(예컨대, x축 방향)으로 권선 횟수만큼 관통해야 한다. 따라서, 다각형 또는 폐곡선 형태의 평면 형상을 갖는 자성코어(110)는 오프닝이 있는 평면 형상을 갖는 자성코어 대비 권선 속도 및 효율이 저하된다. 특히, 비교적 직경이 작은(예컨대, 0.3~0.4 mm) 도선의 경우 와이어 벤딩을 통해 스프링 형상으로 가공한 후 권선될 수도 있겠으나, 이보다 직경이 큰(예컨대, 1 mm이상) 도선의 경우 벤딩이 쉽지 않아 스프링 형상으로 가공하는 방법도 적용되기 어려워, 생산 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있다.
실시 예는 권선 효율은 높이면서도 우수한 잡음 제거 성능과 일정한 인턱턴스를 갖는 인덕터 및 이를 포함하는 EMI 필터를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 의한 인덕터는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제1 자성체, 제1 자성체와 인접하여 배치되고 제3 접촉면 및 제4 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제2 자성체, 제1 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제1 코일, 제2 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제2 코일을 포함하고, 제1 접촉면은 제3 접촉면과 연결되고, 제2 접촉면은 제4 접촉면과 연결될 수 있다.
예를 들어, 인덕터는 제1 접촉면과 제3 접촉면 사이에 배치되는 제1 접착부 및 제2 접촉면과 제4 접촉면 사이에 배치되는 제2 접착부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 접착부 및 제2 접착부는 페라이트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 접촉면은 제1 패턴을 포함하고 제 3 접촉면은 제1 패턴에 대응되는 제2 패턴을 포함하고, 제2 접촉면은 제3 패턴을 포함하고 제 4 접촉면은 제3 패턴에 대응되는 제4 패턴을 포함할 수 있다.
예를 들어, 인덕터는 제1 자성체와 제1 코일의 사이에 배치되는 제1 보빈 및 제2 자성체와 제2 코일 사이에 배치되는 제2 보빈을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 보빈 및 제2 보빈은 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 보빈 및 제2 보빈 각각은 체결부를 포함하고, 체결부에 의해 접촉할 수 있다.
예를 들어, 제1 자성체 및 제2 자성체는 서로 연결될 때 토로이달 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터는, 인덕터와 캐패시터를 포함한다. 여기서 인덕터는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제1 자성체, 제1 자성체와 인접하여 배치되고 제3 접촉면 및 제4 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제2 자성체, 제1 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제1 코일, 제2 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제2 코일을 포함하고, 제1 접촉면은 제3 접촉면과 연결되고, 제2 접촉면은 제4 접촉면과 연결될 수 있다.
실시 예에 의한 인덕터 및 이를 포함하는 EMI 필터는, 분할된 자성 코어를 통해 권선 작업성이 보장되면서 우수한 인덕턴스를 갖는다.
도 1은 EMI 필터가 적용된 일반적인 파워보드가 전원과 부하에 연결된 블럭도를 나타낸다.
도 2는 일반적인 인덕터의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 자성 코어가 보빈을 더 포함하는 경우의 분해 사시도를 나타낸다.
도 4 (a) 및 도 4 (b)는 도 3에 도시된 자성코어의 공정 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성코어 구성의 일례를 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 자성코어(200A)의 일 실시예에 따른 분해 평면도를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 다른 실시예에 따른 자성코어의 분해 평면도를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예에 따른 접촉면 형상을 설명하기 위해 도 6의 “I” 부분을 변형한 분해 평면도를 나타낸다.
도 9는 도 8d에 도시된 자성체간 결합에 접착 부재가 추가로 배치된 형태의 일례를 나타낸다.
도 10은 실시예에 따른 보빈을 포함하는 자성 코어의 분해 사시도를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 실시예에 따른 인덕터의 공정 사시도를 나타낸다.
도 12a 내지 도 12d는 실시예에 따른 자성체 가압수단의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 13a 및 도 13b는 실시예에 따른 보빈 체결 수단을 이용한 자성 코어 구조의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14는 실시예에 의한 인덕터를 포함하는 EMI 필터의 일례이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.
'제1' 및 '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 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 구성요소로서 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로서 명명될 수 있다. '및'/'또는'의 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 아닐 수도 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 실시 예는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. x축과, y축과, z축은 서로 교차할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에서는, 자성코어의 권선 작업성 향상을 위해, 미리 정해진 접촉면을 통해 서로 결합될 때 다각형 또는 폐곡선 평면 형상을 이루는 복수의 자성체를 이용하는 자성코어가 제안된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 복수의 자성체를 이용하는 자성코어를 다음과 같이 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성코어 구성의 일례를 나타내는 분해사시도를, 도 6은 도 5에 도시된 자성코어(200A)의 일 실시예에 따른 분해 평면도를 각각 나타낸다.
도 5와 도 6을 함께 참조하면, 실시예에 따른 자성코어(200A)는 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(220A)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B) 각각은 반고리형 평면 형상을 가질 수 있다. 제1 자성체(210A)는 제1 접촉면(211A-1) 및 제2 접촉면(211A-2)을 가지며, 제2 자성체(210B)는 제3 접촉면(211B-1) 및 제4 접촉면(211B-2)을 가질 수 있다.
제1 접촉면(211A-1)이 제3 접촉면(211B-1)과 대향하고, 제2 접촉면(211A-2)이 제4 접촉면(211B-2)과 대향하도록 제1 자성체(210A)와 제2 자성체(210B)가 결합될 경우, 자성코어(200A)는 토로이달 형상을 가질 수 있다.
다시 말하면, 제1 자성체(210A)와 제2 자성체(210B)는 토로이달 형상의 자성코어(200A)를 일 원주방향(예를 들어, y축 방향)을 따라 분할한 형태를 가질 수 있다.
제1 자성체(210A)와 제2 자성체(210B)는 서로 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)는 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다. 여기서, 페라이트의 비투자율(μS)은 2,000 H/m 내지 15,000 H/m일 수 있으며, 페라이트는 Mn-Zn 계 페라이트일 수 있다.
제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)는 페라이트 분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시키고, 고압에서 성형하는 방법으로 제조될 수 있다. 또는, 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)는 페라이트 분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시키는 방법에 의하여 형성된 복수의 페라이트 시트를 적층하는 방법으로 제조될 수도 있다. 그러나, 실시 예는 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)의 특정한 제조 방법에 국한되지 않는다.
물론, 자성코어(200A)는 보빈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보빈의 형태 및 결합 과정에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.
도 5 및 도 6에서는 2개의 자성체(210A 및 210B)가 결합되어 토로이달 형상의 자성코어를 형성하는 것으로 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로 실시예는 자성체의 개수 및 자성코어의 형상에 의해 한정되지 아니하고 다양하게 변형될 수 있다. 이를 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 다른 실시예에 따른 자성코어의 분해 평면도를 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 다른 실시예에 따른 자성코어(200B)는 서로 결합될 때 토로이달 형상을 갖도록 하는 세 개의 자성체(210C, 210D, 210E)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 도 7b를 참조하면, 자성코어(200c)는 서로 결합될 때 사각형 평면 형상을 갖도록 하는 두 개의 자성체(210F 및 210G)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시 예에 따른 자성코어는 다양한 숫자와 형상을 갖는 자성체를 포함할 수 있으나, 설명의 편의를 위해 별도의 언급이 없는 한, 이하에서는 도 5 및 도 6에 도시된 형태의 자성코어(200A)를 기준으로 설명한다.
실시 예에 따른 자성코어(200A, 200B, 200C)는 서로 분할된 복수의 자성체가 결합된 형태를 갖는 바, 하나의 자성체로 이루어진 자성코어와 대비할 때 결합 상태에 따라 자로 손실이 발생할 수 있다. 이러한 자로 손실을 최소화하기 위하여, 접촉면을 최대한 균일(즉, 표면 조도 제어)하게 하는 방법과, 각 자성체간의 접촉면의 면적을 증대시키는 방법이 고려될 수 있다. 접촉면을 균일하게 하기 위해서는 결합 전에 각 접촉면을 연마하거나 각 자성체를 형성할 때 보다 정밀한 금형을 사용하는 방법이 적용될 수 있다.
또한, 각 자성체간의 접촉면의 면적을 증대시키기 위해 결합시 서로 대면하는 접촉면에 각각에 대응되는 패턴(또는 러프니스)이 배치될 수 있다. 이를 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예에 따른 접촉면 형상을 설명하기 위해 도 6의 “I” 부분을 변형한 분해 평면도를 나타낸다.
도 6에서 “I” 부분을 참조하면, 서로 대향하는 두 접촉면(211A-1 및 211B-1)은 결합 방향(예컨대, z축)에 대하여 수직이며 평활한 형상을 갖는다. 이러한 경우, 각 접촉면의 면적은 각 자성체(210A, 210B)를 임의의 원주 방향으로 절단한 단면의 면적과 같게 된다.
그런데, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이 각각의 접촉면(211A-1 및 211B-1)에 결합 패턴을 형성하는 경우, 결합시 접촉면 간의 접촉 면적이 도 6의 경우 대비 증대될 수 있다. 예컨대, 도 8a의 경우 x-y 평면 상의 접촉면적은 동일하나, x-z 평면으로의 접촉면적이 새로이 발생할 수 있다. 다른 예로, 8b와 같이 원주 방향과 교차하는 방향으로 접촉면이 경사를 갖는 경우에도 접촉면적이 증대될 수 있다. 또 다른 예로, 도 8c 및 도 8d와 같이 둘 이상의 변곡점을 갖도록 접촉면의 경사가 복수회만큼 변경될 수도 있다.
물론, 상술한 실시 예는 예시적인 것으로, 실시예는 이에 한정되지 아니하고 하나의 접촉면에 배치된 적어도 하나의 돌출부 각각이 대면하는 다른 접촉면에 배치된 대응하는 리세스에 일정 유격 이하로 수용될 수 있는 형태(이하, “대응되는 패턴”이라 칭함)라면 어떠한 패턴에도 적용될 수 있다.
한편, 접촉 면적이 증대되는 경우에도 각 자성체 간의 접촉면에서의 자로 손실을 보다 낮추고, 보다 견고한 자성코어 구조를 갖도록 하기 위하여 접촉면 사이에 접착 부재가 배치될 수도 있다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 도 8d에 도시된 자성체간 결합에 접착 부재가 추가로 배치된 형태의 일례를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제1 접촉면(211A-1)과 제2 접촉면(211B-1) 사이에 접착 부재(A1)가 배치된다. 이때, 접착 부재(A1)는 페이스트 형태일 수도 있고, 신축성이 있는 고분자 필름 형태일 수도 있다. 또한, 접착 부재(A1)는 접착 물질 외에, 자성 분말을 더 포함할 수 있다. 접착 물질은 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 점착성 수지를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 자성 분말은 접착 물질 사이에 분산될 수 있으며, 자로 손실 방지를 위해 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)와 동일한 물질이거나, 강자성을 갖는 물질일 수 있다. 예컨대, 자성 분말은 페라이트를 포함할 수 있다. 이러한 접착 부재(A1)의 배치를 통해, 자성체들간의 결합이 견고해지면서도 자성 분말이 접촉면들 간의 유격을 채워 자로 손실은 더욱 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
전술된 바와 같이, 자성 코어는 보빈을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 도 10 내지 도 11c를 참조하여 실시예에 따른 보빈의 형태 및 그를 포함하는 자성 코어를 이용한 인덕터의 제조 공정을 설명한다.
도 10은 실시예에 따른 보빈을 포함하는 자성 코어의 분해 사시도를, 도 11a 내지 도 11c는 실시예에 따른 인덕터의 공정 사시도를 각각 나타낸다.
먼저 도 10을 참조하면, 제1 자성체(210A)는 제1 상부 보빈(231A)과 제1 하부 보빈(232A) 사이에 수용될 수 있다. 제1 상부 보빈(231A)과 제1 하부 보빈(232A)은 제1 자성체(210A)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상을 각각 가질 수 있다. 예컨대, 제1 자성체(210A)가 일정한 중심 곡률을 갖는 반고리형 평면 형상인 경우, 제1 상부 보빈(231A)과 제1 하부 보빈(232A)도 제1 자성체(210A)의 중심 곡률과 동일한 중심 곡률을 갖는 반고리형 평면 형상을 가질 수 있다. 한편, 제2 자성체(210B)는 제2 상부 보빈(231B)과 제2 하부 보빈(232B) 사이에 수용될 수 있다. 제2 상부 보빈(231B)과 제2 하부 보빈(232B)은 제2 자성체(210B)를 수용하기에 적합한 형태를 가지는 점을 제외하면, 제1 상부 보빈(231A)과 제1 하부 보빈(232A)과 유사한 특징을 갖는 바, 명세서의 간명함을 위해 중복되는 기재는 생략하기로 한다.
다음으로, 도 11a를 참조하면, 도 10에 도시된 제1 자성체(210A)가 제1 상부 보빈(231A)과 제1 하부 보빈(232A) 사이에 배치되도록 서로 결합되어 제1 보빈 어셈블리(300A)가 제조된다. 또한, 도 10에 도시된 제2 자성체(210B)가 제1 상부 보빈(231B)과 제1 하부 보빈(232B) 사이에 배치되도록 서로 결합되어 제2 보빈 어셈블리(300B)가 제조된다. 각 구성 요소의 결합을 위해 접착제가 사용될 수 있음은 물론이다.
이후 도 11b와 같이, 제1 보빈 어셈블리(300A)에는 제1 코일(240A)이, 제2 보빈 어셈블리(300B)에는 제2 코일(240B)이 각각 권취(권선, winding)될 수 있다. 이때, 각 코일(240A, 240B)의 권선 횟수 및 도선의 두께는 얻고자 하는 투자율에 따라 달라질 수 있다. 각 코일(240A, 240B)을 구성하는 도선은 구리, 은, 알루미늄, 금, 니켈, 주석 등일 수 있고, 도선의 단면은 원형 또는 각형을 가질 수 있으나, 실시 예는 도선의 특정한 재질이나 특정한 단면 형상에 국한되지 않는다. 또한, 도선은 그의 표면이 절연 물질로 피복될 수 있다.
각 코일(240A, 240B)의 권취는 각 보빈 어셈블리(300A, 300B)의 내측(즉, 내주면)과 외측(즉, 외주면)을 교차하도록 수행될 수 있다. 이때, 각 보빈 어셈블리(300A, 300B)는 서로 결합되기 전까지는 폐곡선이 아닌 반고리형 평면 형상을 가지므로, 권선 작업성이 일반적인 토로이달 형상의 자성 코어 대비 월등하며, 이러한 작업성은 도선이 두께가 커질수록 그 차이가 더욱 두드러진다.
코일 권취가 완료된 보빈 어셈블리(300A, 300B)를 서로 결합하면, 도 11c와 같이 실시예에 따른 인덕터(400)가 완성될 수 있다.
한편, 이러한 인덕터(400)를 제조할 때 분할된 자성 코어 간의 결합으로 인한 자로 손실을 최소화하기 위하여, 보빈 내부의 자성체들의 서로 대면하는 접촉면들이 보다 밀착될 필요가 있다. 접촉면들의 밀착을 위해, 물리적 외력을 각 자성체에 결합 방향으로 보빈 내부에서 가하는 방법이 고려될 수 있다. 이를 도 12a 내지 도 13b를 참조하여 설명한다.
도 12a 내지 도 12d는 실시예에 따른 자성체 가압수단의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 13a 및 도 13b는 실시예에 따른 보빈 체결 수단을 이용한 자성 코어 구조의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12a를 참조하면, 자로 손실 최소화를 위해 제1 보빈 어셈블리(300A) 내에서 제1 자성체(210A)는 제2 보빈 어셈블리(300B)의 제2 자성체(210B)와 결합되는 화살표 방향(예컨대, -z축 방향)으로 가압되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 도 12b와 같이 제1 보빈(231A+232A)의 외주면 내측벽에 탄성부재(251A)가 배치될 수 있다. 탄성부재(251A)는 탄성을 갖는 소재라면 어떠한 물질도 적용될 수 있다. 또는 도 12c와 같이 외주면의 내측벽에 일단이 돌출된 돌기부(252A)가 제1 보빈과 일체로 형성될 수도 있다. 이러한 돌기부(252A)가 적용되는 경우, 도 12d에 도시된 바와 같이 제1 자성체(210A)가 제1 보빈(231A+232A)에 결합될 때 돌기부(252A)의 변형으로 인한 탄성력에 의해 화살표 방향으로 가압될 수 있다. 그에 따라, 제1 자성체(210A)는 제1 보빈 어셈블리(300A)가 제2 보빈 어셈블리(300B)와 결합될 때 제2 자성체(210B)와 밀착될 수 있다.
한편, 상술한 가압 수단이 적용될 경우 제1 보빈 어셈블리(300A)가 제2 보빈 어셈블리(300B) 각각에서 제1 자성체(210A)와 제2 자성체(210B)가 서로를 대향하는 방향으로 가압하기 때문에 각 보빈 어셈블리는 서로 멀어지는 방향으로 힘을 받아, 보빈 어셈블리끼리의 결합을 유지할 수단이 필요할 수 있다.
이러한 경우, 도 13a와 같이 제1 보빈 어셈블리(300A”)가 제2 보빈 어셈블리(300B”) 각각에 체결돌기(261A)와 체결홈(261B)이 구비되도록 하여, 도 13b와 같이 상호 결합하여 인덕터(400”, 코일 미도시)를 형성할 때 체결돌기(261A)와 체결홈(261B)이 서로 체결되도록 할 수 있다. 그에 따라, 탄성부재(251A, 251B)가 내측에서 각각의 결합 방향으로 제1 자성체(210A)와 제2 자성체(210B)를 가압하더라도 보빈 어셈블리들(300A”, 300B”) 간의 결합이 유지될 수 있다.
물론, 체결돌기(261A)와 체결홈(261B)의 위치와 형상은 예시적인 것으로, 실시예는 이에 한정되지 아니하고 보빈 어셈블리들의 체결 상태를 유지할 수 있다면 어떠한 체결 수단도 적용될 수 있음은 당업자에 자명하다.
아울러, 각 보빈 어셈블리가 결합될 때 서로 대향하는 가장자리에는 실리콘 등의 폴리머 부재를 배치하여 내충격성 및 내화학성이 보강되도록 할 수도 있으며, 추가적으로 접착제가 사용될 수도 있다.
또한, 전술한 실시 예에 각 코일(240A, 240B)의 권취는 각 보빈 어셈블리(300A, 300B)의 내측(즉, 내주면)과 외측(즉, 외주면)을 교차하도록 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 보빈 어셈블리(300A, 300B)가 생략되고, 제1 자성체(210A) 및 제2 자성체(210B)의 내측(즉, 내주면)과 외측(즉, 외주면)을 교차하도록 권취될 수도 있다.
한편, 전술한 실시 예에 의한 인덕터는 라인 필터에 포함될 수 있다. 예를 들어, 라인 필터는 교류/직류 변환기(AC-to-DC converter)에 적용되는 잡음 저감용 라인 필터일 수 있다.
도 14는 실시예에 의한 인덕터를 포함하는 EMI 필터의 일 례이다.
도 14를 참조하면, EMI 필터(2000)는 복수의 X-커패시터(Cx), 복수의 Y-커패시터(Cy) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
X-캐패시터(Cx)는 라이브 라인(LIVE)의 제1 단자(P1)와 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 제3 단자(P3) 사이 및 라이브 라인(LIVE)의 제2 단자(P2)와 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 제4 단자(P4) 사이에 각각 배치된다.
복수의 Y-커패시터(Cy)는 라이브 라인(LIVE)의 제2 단자(P2)와 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 제4 단자(P4) 사이에 직렬로 배치될 수 있다.
인덕터(L)는 라이브 라인(LIVE)의 제1 단자(P1)와 제2 단자(P2) 사이 및 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 제3 단자(P3)와 제4 단자(P4) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 인덕터(L)는 전술한 실시예에 의한 인덕터(100)일 수 있다.
EMI 필터(2000)는 공통 모드 잡음이 유입될 때, 일차측 인덕턴스(Primary Inductance)와 Y-커패시터(Cy)의 합성 임피던스 특성으로 공통 모드 잡음을 제거한다. 여기서, 라이브 라인(LIVE)의 일차측 인덕턴스는 제3 및 제4 단자(P3, P4)를 오픈(Open)시킨 상태에서 제1 및 제2 단자(P1, P2) 사이의 인덕턴스를 측정하여 획득될 수 있고, 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 일차측 인덕턴스는 제1 및 제2 단자(P1, P2)를 오픈(Open)시킨 상태에서 제3 및 제4 단자(P3, P4) 사이의 인덕턴스를 측정하여 획득될 수 있다.
EMI 필터(2000)는 차동 모드 잡음이 유입될 때, 누설 인덕턴스(leakage Inductance)와 X-커패시터(Cx)의 합성 임피던스 특성으로 차동 모드 잡음을 제거한다. 여기서, 라이브 라인(LIVE)의 누설 인덕턴스는 제3 및 제4 단자(P3, P4)를 단락(short)시킨 상태에서 제1 및 제2 단자(P1, P2) 사이의 인덕턴스를 측정하여 획득될 수 있고, 뉴트럴 라인(NEUTRAL)의 누설 인덕턴스는 제1 및 제2 단자(P1, P2)를 단락시킨 상태에서 제3 및 제4 단자(P3, P4) 사이의 인덕턴스를 측정하여 획득될 수 있다.
실시예에 의한 EMI 필터(2000)의 인덕터가 전술한 실시예들에 의한 인덕터에 해당한다.
전술한 실시 예 각각에 대한 설명은 서로 내용이 상충되지 않는 한, 다른 실시 예에 대해서도 적용될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 400, 400”: 인덕터
110, 200A, 200B, 200C: 자성코어
120, 240A, 240B: 코일
210A: 제1 자성체
210B: 제2 자성체
2000: EMI 필터

Claims (9)

  1. 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제1 자성체;
    상기 제1 자성체와 인접하여 배치되고 제3 접촉면 및 제4 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제2 자성체;
    상기 제1 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제1 코일; 및
    상기 제2 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제2 코일을 포함하고,
    상기 제1 접촉면은 상기 제3 접촉면과 연결되고,
    상기 제2 접촉면은 상기 제4 접촉면과 연결되는, 인덕터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 접촉면과 상기 제3 접촉면 사이에 배치되는 제1 접착부 및 상기 제2 접촉면과 상기 제4 접촉면 사이에 배치되는 제2 접착부를 더 포함하는, 인덕터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 접착부 및 상기 제2 접착부는 페라이트를 포함하는, 인덕터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 접촉면은 제1 패턴을 포함하고 상기 제 3 접촉면은 상기 제1 패턴에 대응되는 제2 패턴을 포함하고,
    상기 제2 접촉면은 제3 패턴을 포함하고 상기 제 4 접촉면은 상기 제3 패턴에 대응되는 제4 패턴을 포함하는, 인덕터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제1 자성체와 상기 제1 코일의 사이에 배치되는 제1 보빈 및 상기 제2 자성체와 상기 제2 코일 사이에 배치되는 제2 보빈을 더 포함하는, 인덕터.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 보빈 및 상기 제2 보빈은 서로 연결되는, 인덕터.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 보빈 및 상기 제2 보빈 각각은 체결부를 포함하고, 상기 체결부에 의해 접촉하는, 인덕터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 서로 연결될 때 토로이달 형상을 갖는, 인덕터.
  9. 인덕터; 및
    캐패시터를 포함하고,
    상기 인덕터는
    제1 접촉면 및 제2 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제1 자성체;
    상기 제1 자성체와 인접하여 배치되고 제3 접촉면 및 제4 접촉면을 가지며, 페라이트를 포함하는 제2 자성체;
    상기 제1 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제1 코일; 및
    상기 제2 자성체의 내측 및 외측을 교차하며 권선된 제2 코일을 포함하고,
    상기 제1 접촉면은 상기 제3 접촉면과 연결되고,
    상기 제2 접촉면은 상기 제4 접촉면과 연결되는, EMI 필터.
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