KR20190093436A - 자성코어 조립체 및 이를 포함하는 코일부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체는 토로이달 형상의 제1 자성체 세트, 그리고 상기 제1 자성체 세트 상에 배치되는 토로이달 형상의 제2 자성체 세트를 포함하고, 상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트 각각은, 토로이달 형상의 제1 자성체, 그리고 상기 제1 자성체와 동일한 높이를 가지며, 내주면이 상기 제1 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제2 자성체를 포함한다.
Description
본 발명은 자성코어 조립체 및 코일부품에 관한 것이다.
자성코어 및 이에 권선되는 코일을 포함하는 코일 부품은 인덕터, 리액터, 트랜스포머, EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터, 파워 인버터 등에 다양하게 적용될 수 있다.
코일 부품의 인덕턴스는 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
여기서, AL은 1Ts의 인덕턴스이고, N은 권선 수(Winding Turns)이며, μ는 투자율(permeability)이고, A는 코어의 단면적이며, le는 자로 길이(Magnetic path length)이고, L은 인덕턴스(Inductance)이다.
수학식 1에 따르면, 투자율, 권선 수, 코어의 단면적 등을 이용하여 인덕턴스를 조절할 수 있다.
도 1은 일반적인 자성코어의 사시도이고, 도 2는 도 1의 자성코어에 코일이 권선된 코일 부품의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 자성코어(10)는 미리 정해진 내경(ID), 외경(OD) 및 두께(T)에 따라 성형될 수 있다. 이에 따라, 다양한 치수의 자성코어(10)를 얻기 위하여, 치수 별로 성형을 할 필요가 있다.
도 2를 참조하면, 코일부품(30)은 자성코어(10) 및 자성코어(10) 상에 권선되는 코일(20)을 포함한다. 이때, 자성코어(10)는 토로이달(toroidal) 형상일 수 있으며, 코일(20)은 자성코어(10) 상에 권선되는 제1 코일(22) 및 제1 코일(22)에 대칭하도록 권선되는 제2 코일(24)을 포함할 수 있다. 제1 코일(22) 및 제2 코일(24)은 각각 토로이달 형상의 자성코어(10)의 상면(S1), 외주면(S2), 하면(S3) 및 내주면(S4)에 권선될 수 있다.
이때, 도시된 바와 같이, 자성코어(10) 내에 흡수되지 못하는 B-필드가 존재할 수 있으며, 이에 따라 코일부품(30)의 성능이 손실될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자성코어 조립체 및 이를 포함하는 코일부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체는 토로이달 형상의 제1 자성체 세트, 그리고 상기 제1 자성체 세트 상에 배치되는 토로이달 형상의 제2 자성체 세트를 포함하고, 상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트 각각은, 토로이달 형상의 제1 자성체, 그리고 상기 제1 자성체와 동일한 높이를 가지며, 내주면이 상기 제1 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제2 자성체를 포함한다.
상기 제1 자성체의 외주면과 상기 제2 자성체의 내주면은 고분자 수지에 의하여 접합될 수 있다.
상기 제1 자성체의 외주면에는 홈부 및 돌출부 중 적어도 하나가 형성되며, 상기 제2 자성체의 내주면에는 상기 제1 자성체의 외주면에 형성된 홈부 및 돌출부에 끼워지는 돌출부 및 홈부 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 제1 자성체 세트에 포함된 제1 자성체, 상기 제1 자성체 세트에 포함된 제2 자성체, 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제1 자성체, 그리고 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제2 자성체 중 적어도 하나의 투자율은 나머지의 투자율과 상이할 수 있다.
상기 제1 자성체 세트에 포함된 상기 제1 자성체의 투자율은 상기 제1 자성체 세트에 포함된 상기 제2 자성체의 투자율과 서로 상이하고, 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제1 자성체의 투자율은 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제2 자성체의 투자율과 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 자성체 세트에 포함되는 제1 자성체의 투자율과 상기 제2 자성체 세트에 포함되는 제2 자성체의 투자율은 서로 동일하고, 상기 제1 자성체 세트에 포함되는 제2 자성체의 투자율과 상기 제2 자성체 세트에 포함되는 제1 자성체의 투자율은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품은 토로이달 형상의 제1 자성체 세트, 그리고 상기 제1 자성체 세트 상에 배치되는 토로이달 형상의 제2 자성체 세트를 포함하고, 상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트 각각은, 토로이달 형상의 제1 자성체, 그리고 상기 제1 자성체와 동일한 높이를 가지며, 내주면이 상기 제1 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제2 자성체를 포함하는 자성코어 조립체; 상기 자성코어 조립체에 권선된 코일; 상기 코일이 권선된 상기 제1 자성체 세트 아래에 배치된 토로이달 형상의 제3 자성체 세트; 그리고 상기 코일이 권선된 제2 자성체 세트 상에 배치된 토로이달 형상의 제4 자성체 세트를 포함한다.
상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트 각각은, 토로이달 형상의 제3 자성체, 그리고 상기 제3 자성체와 동일한 높이를 가지며 내주면이 상기 제3 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제4 자성체를 포함한다.
상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트의 투자율은 상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트의 투자율과 상이할 수 있다.
상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트 각각의 두께는 상기 자성코어 조립체의 두께의 0.1 내지 0.5배일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 니즈에 따라 다양한 치수 및 다양한 성능을 가지는 자성코어 조립체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 코일의 절단 또는 파손 위험을 줄이고, 효율이 향상된 코일 부품을 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 자성코어의 사시도이다.
도 2는 도 1의 자성코어에 코일이 권선된 코일 부품의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 조립 과정 및 단면 형상을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 크기를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 조립 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어 조립체의 단면도이다.
도 8은 비교예 및 실시예에 따른 자성코어 조립체의 성능 비교 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 10은 실시예 2에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타낸다.
도 11은 비교예 3에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타낸다.
도 12는 실시예 2에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값과 비교예 3에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값을 비교하는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 14는 실시예 및 비교예에 따른 성능 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
도 2는 도 1의 자성코어에 코일이 권선된 코일 부품의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 조립 과정 및 단면 형상을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 크기를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 조립 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어 조립체의 단면도이다.
도 8은 비교예 및 실시예에 따른 자성코어 조립체의 성능 비교 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 10은 실시예 2에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타낸다.
도 11은 비교예 3에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타낸다.
도 12는 실시예 2에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값과 비교예 3에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값을 비교하는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 14는 실시예 및 비교예에 따른 성능 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
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 자성코어 조립체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 조립 과정 및 단면 형상을 나타낸다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 크기를 나타내고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 자성코어 조립체의 다양한 조립 방법을 나타낸다.
도 3 내지 4를 참조하면, 자성코어 조립체(300)는 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340)를 포함한다. 예를 들어, 자성체 세트(320)는 자성체 세트(310) 상에 배치되고, 자성체 세트(330)는 자성체 세트(320) 상에 배치되며, 자성체 세트(340)는 자성체 세트(330) 상에 배치될 수 있다. 이때, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340) 각각은 토로이달 형상일 수 있으며, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340)는 모두 동일한 내경(ID), 외경(OD) 및 두께(t)를 가질 수 있다.
그리고, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340) 각각은 복수의 자성체를 포함한다. 예를 들어, 자성체 세트(310)는 복수의 자성체(312, 314, 316, 318)를 포함하고, 자성체 세트(320)는 복수의 자성체(322, 324, 326, 328)를 포함하며, 자성체 세트(330)는 복수의 자성체(332, 334, 336, 338)를 포함하고, 자성체 세트(340)는 복수의 자성체(342, 344, 346, 348)를 포함할 수 있다.
이때, 각 자성체 세트에 포함하는 복수의 자성체 각각은 모두 토로이달 형상이고, 동일한 높이를 가지나, 내경이 상이할 수 있다. 예를 들어, 자성체(314)의 내주면이 자성체(312)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(316)의 내주면이 자성체(314)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(318)의 내주면이 자성체(316)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 자성체(324)의 내주면이 자성체(322)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(326)의 내주면이 자성체(324)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(328)의 내주면이 자성체(326)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 자성체(334)의 내주면이 자성체(332)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(336)의 내주면이 자성체(334)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(338)의 내주면이 자성체(336)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 자성체(344)의 내주면이 자성체(342)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(346)의 내주면이 자성체(344)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(348)의 내주면이 자성체(346)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 다양한 치수의 자성코어 조립체를 얻는 것이 가능하다. 즉, 도 5를 참조하면, 자성체 세트의 개수, 하나의 자성체 세트 내에 포함되는 자성체의 개수, 하나의 자성체 내에 포함되는 자성체의 최소 내경 등에 따라, 다양한 크기의 자성코어 조립체를 얻을 수 있다.
이때, 자성코어 조립체(300) 내에 내에 포함되는 복수의 자성체 세트 및 각 자성체 세트 내에 포함되는 복수의 자성체는 적층 및 조립된 후, 보빈(미도시)에 의하여 고정되거나, 권선된 코일(미도시)에 의하여 고정될 수 있다.
또는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 자성체 세트 사이 및 복수의 자성체 사이 중 적어도 하나는 고분자 수지에 의하여 접합될 수 있다. 여기서, 고분자 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들어, 복수의 자성체 사이, 즉 하나의 자성체(600)의 외주면과 이를 둘러싸는 다른 자성체(610)의 내주면은 고분자 수지에 의하여 접합될 수 있다.
또는, 복수의 자성체 시트 사이 및 복수의 자성체 사이 중 적어도 하나는 요철 패턴에 의하여 접합될 수도 있다.
예를 들어, 도 6(b) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 하나의 자성체(600)의 외주면에는 홈부 및 돌출부 중 적어도 하나(602)가 형성되고, 이를 둘러싸는 다른 자성체(610)의 내주면에는 자성체(600)의 외주면에 형성된 홈부 및 돌출부 중 적어도 하나(602)에 끼워지는 돌출부 및 홈부 중 적어도 하나(612)가 형성될 수 있다. 또는, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 하나의 자성체(600)의 외주면에는 제1 스크류 형상(604)이 형성되고, 이를 둘러싸는 다른 자성체(610)의 내주면에는 제2 스크류 형상(614)이 형성되며, 제1 스크류 형상(604) 및 제2 스크류 형상(614)이 체결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성코어 조립체의 단면도이다.
도 7(a)를 참조하면, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340) 중 일부의 투자율은 다른 일부의 투자율과 상이할 수 있다. 예를 들어, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340) 중 자성체 세트(310, 340)의 투자율은 자성체 세트(320, 330)의 투자율보다 높을 수 있다. 또는, 복수의 자성체 세트(310, 320, 330, 340) 중 자성체 세트(320, 330)의 투자율은 자성체 세트(310, 340)의 투자율보다 높을 수 있다.
또는, 도 7(b)를 참조하면, 각 자성체 세트에 포함된 복수의 자성체 중 일부의 투자율은 다른 일부의 투자율과 상이할 수 있다. 예를 들어, 자성체 세트(310)에 포함된 자성체(312, 316)의 투자율은 자성체(314, 318)의 투자율과 상이할 수 있고, 자성체 세트(320)에 포함된 자성체(322, 326)의 투자율은 자성체(324, 328)의 투자율과 상이할 수 있으며, 자성체 세트(330)에 포함된 자성체(332, 336)의 투자율은 자성체(334, 338)의 투자율과 상이할 수 있고, 자성체 세트(340)에 포함된 자성체(342, 346)의 투자율은 자성체(344, 348)의 투자율과 상이할 수 있다.
이때, 인접하는 자성체는 서로 상이한 투자율을 가지도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 자성체(312, 316)의 투자율, 자성체(324, 328)의 투자율, 자성체(332, 336)의 투자율 및 자성체(344, 348)의 투자율은 서로 동일하고, 자성체(314, 318)의 투자율, 자성체(322, 326)의 투자율, 자성체(344, 348)의 투자율 및 자성체(342, 346)의 투자율은 서로 동일하나, 자성체(312, 316)의 투자율, 자성체(324, 328)의 투자율, 자성체(332, 336)의 투자율 및 자성체(344, 348)의 투자율과 자성체(314, 318)의 투자율, 자성체(322, 326)의 투자율, 자성체(344, 348)의 투자율 및 자성체(342, 346)의 투자율은 서로 상이할 수도 있다.
이와 같이, 복수의 자성체 세트 중 일부의 투자율은 다른 일부의 투자율과 상이하거나, 각 자성체 세트에 포함된 복수의 자성체 중 일부의 투자율은 다른 일부의 투자율과 상이한 경우, 자성코어 조립체(300)의 성능을 튜닝하는 것이 가능하다. 즉, 자성코어 조립체(300)에 포함된 복수의 자성체 세트의 투자율 조합 및/또는 각 자성체 세트에 포함된 복수의 자성체의 투자율 조합을 이용하여, 사용자의 니즈에 따른 다양한 인덕턴스를 얻는 것이 가능하다.
도 8은 비교예 및 실시예에 따른 자성코어 조립체의 성능 비교 그래프이다.
도 8에서, 비교예 1 및 비교예 2는 도 1에서 도시된 일반적인 자성코어의 DC 바이어스 전류 대 인덕턴스를 시뮬레이션한 결과이고, 실시예 1은 비교예 1에서 사용된 소재의 자성체 및 비교예 2에서 사용된 소재의 자성체를 도 7(b)와 같은 구조로 배치한 자성코어 조립체의 DC 바이어스 전류 대 인덕턴스를 시뮬레이션한 결과이다.
도 8을 참조하면, 실시예 1와 같이, 투자율이 상이한 자성체를 조합하면 다양한 수준의 인덕턴스를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 코일 부품(900)은 본 발명의 실시예에 따른 자성코어 조립체(910) 및 자성코어 조립체(910)에 권선된 코일(920)을 포함한다.
자성코어 조립체(910)는 도 3 내지 7에서 도시한 자성코어 조립체(300)일 수 있다. 코일(920)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.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품(900)은 추가의 자성체 세트를 더 포함할 수도 있다.
예를 들어, 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 아래에 배치된 자성체 세트(930) 및 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 상에 배치된 자성체 세트(940)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940) 각각의 높이는 자성코어 조립체(910)의 높이의 0.1 내지 0.5배일 수 있다. 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940) 각각의 높이가 자성코어 조립체(910)의 높이의 0.5배를 초과하면, 원하는 수준의 인덕턴스를 얻기 어려울 수 있으며, 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940) 각각의 높이가 자성코어 조립체(910)의 높이의 0.1배 미만이면, B-필드 흡수 효과 및 코일 보호 효과를 충분히 얻기 어려울 수 있다.
이때, 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940) 각각은 복수의 자성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자성체 세트(930)는 복수의 자성체(932, 934, 936, 938)를 포함하고, 자성체 세트(940)는 복수의 자성체(942, 944, 946, 948)를 포함할 수 있다.
이때, 각 자성체 세트에 포함되는 복수의 자성체 각각은 모두 토로이달 형상이고, 동일한 높이를 가지나, 내경이 상이할 수 있다. 예를 들어, 자성체(934)의 내주면이 자성체(932)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(936)의 내주면이 자성체(934)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(938)의 내주면이 자성체(936)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 자성체(944)의 내주면이 자성체(942)의 외주면을 둘러싸고, 자성체(946)의 내주면이 자성체(944)의 외주면을 둘러싸며, 자성체(948)의 내주면이 자성체(946)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 아래에 배치된 자성체 세트(930) 및 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 상에 배치된 자성체 세트(940)는 코일(920) 주변의 B-필드를 흡수할 수 있으므로, 외부로 손실되는 B-필드를 최소화할 수 있고, 코일 부품(900)의 효율을 개선할 수 있다.
또한, 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 아래에 배치된 자성체 세트(930) 및 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 상에 배치된 자성체 세트(940)는 코일(920)을 외부로부터 물리적으로 보호할 수 있으므로, 코일(920)의 파손 및 절단 위험이 줄어들 수 있다.
도 10은 실시예 2에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타내고, 도 11은 비교예 3에 따른 코일 부품에 형성되는 B-필드를 나타내며, 도 12는 실시예 2에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값과 비교예 3에 따른 코일 부품의 인덕턴스 값을 비교하는 그래프이다.
실시예 2에 따른 코일 부품은 도 9와 같이, 코일이 권선된 자성코어 조립체의 하부면 및 상부면에 추가의 자성체 세트를 더 배치한 구조이고, 비교예 3에 따른 코일 부품은 도 1에서 도시한 일반적인 토로이달 형상의 자성코어에 코일을 권선한 구조이다.
도 10을 참조하면, 실시예 4에 따른 코일 부품에서는 자성코어 조립체의 측면에서만 B-필드의 손실이 일어나지만, 도 11을 참조하면, 비교예에 따른 코일 부품에서는 자성코어의 측면뿐만 아니라 하부면 및 상부면에서도 B-필드의 손실이 일어남을 알 수 있다.
이에 따라, 도 12를 참조하면, 실시예 2에 따른 코일 부품은 비교예에 따른 코일 부품에 비하여 약 10%의 인덕턴스 값 증가 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 코일 부품(900)은 본 발명의 실시예에 따른 자성코어 조립체(910) 및 자성코어 조립체(910)에 권선된 코일(920)을 포함한다.
그리고, 코일 부품(900)은 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 아래에 배치된 자성체 세트(930) 및 코일(920)이 권선된 자성코어 조립체(910) 상에 배치된 자성체 세트(940)를 더 포함할 수 있다.
이때, 자성코어 조립체(910)의 투자율과 자성체 세트(930)의 투자율 및 자성체 세트(940)의 투자율은 상이한 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 자성코어 조립체(910)의 투자율은 자성체 세트(930)의 투자율 및 자성체 세트(940)의 투자율보다 높을 수 있다. 또는, 자성코어 조립체(910)의 투자율은 자성체 세트(930)의 투자율 및 자성체 세트(940)의 투자율보다 낮을 수도 있다.
이에 따르면, 사용자의 니즈에 따른 다양한 인덕턴스를 얻는 것이 가능하다.
도 14는 실시예 및 비교예에 따른 성능 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
비교예 3에 따른 코일 부품은 도 1에서 도시한 일반적인 토로이달 형상의 자성코어에 코일을 권선한 구조이고, 실시예 3에 따른 코일 부품은 자성코어 조립체(910)는 비교예 3의 자성코어와 동일한 재질을 포함하고, 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940)는 자성코어 조립체(910)에 비하여 낮은 투자율 및 높은 포화자속밀도를 가지는 재질을 포함하도록 배치되었으며, 실시예 4에 따른 코일 부품은 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940)은 비교예 3의 자성코어와 동일한 재질을 포함하고, 자성코어 조립체(910)는 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940)에 비하여 낮은 투자율 및 높은 포화자속밀도를 가지는 재질을 포함하도록 배치되었다.
도 14를 참조하면, 자성코어 조립체(910), 자성체 세트(930) 및 자성체 세트(940)의 재질의 조합에 따라 다양한 인덕턴스 값을 가짐을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 부품은, 예를 들어 인덕터, 쵸크 코일, 변압기, 모터, DCDC 컨버터용 트랜스포머, EMI차폐, 파워 인버터 등에 다양하게 적용될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 차량용 및 산업용으로 다양하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 자성 코어는 원기둥의 가운데 부분이 비어 있는 토로이달 형상인 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예는 EER, ER, EE, EQ, PQ 등 다양한 형상의 코어에도 적용될 수 있다.
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.
300: 자성코어 조립체
310, 320, 330, 340: 자성체 세트
312, 314, 316, 318: 자성체
310, 320, 330, 340: 자성체 세트
312, 314, 316, 318: 자성체
Claims (10)
- 토로이달 형상의 제1 자성체 세트, 그리고
상기 제1 자성체 세트 상에 배치되는 토로이달 형상의 제2 자성체 세트를 포함하고,
상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트 각각은,
토로이달 형상의 제1 자성체, 그리고
상기 제1 자성체와 동일한 높이를 가지며, 내주면이 상기 제1 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제2 자성체
를 포함하는 자성코어 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 자성체의 외주면과 상기 제2 자성체의 내주면은 고분자 수지에 의하여 접합되는 자성코어 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 자성체의 외주면에는 홈부 및 돌출부 중 적어도 하나가 형성되며, 상기 제2 자성체의 내주면에는 상기 제1 자성체의 외주면에 형성된 홈부 및 돌출부에 끼워지는 돌출부 및 홈부 중 적어도 하나가 형성된 자성코어 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 자성체 세트에 포함된 제1 자성체, 상기 제1 자성체 세트에 포함된 제2 자성체, 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제1 자성체, 그리고 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제2 자성체 중 적어도 하나의 투자율은 나머지의 투자율과 상이한 자성코어 조립체. - 제4항에 있어서,
상기 제1 자성체 세트에 포함된 상기 제1 자성체의 투자율은 상기 제1 자성체 세트에 포함된 상기 제2 자성체의 투자율과 서로 상이하고,
상기 제2 자성체 세트에 포함된 제1 자성체의 투자율은 상기 제2 자성체 세트에 포함된 제2 자성체의 투자율과 서로 상이한 자성코어 조립체. - 제5항에 있어서,
상기 제1 자성체 세트에 포함되는 제1 자성체의 투자율과 상기 제2 자성체 세트에 포함되는 제2 자성체의 투자율은 서로 동일하고,
상기 제1 자성체 세트에 포함되는 제2 자성체의 투자율과 상기 제2 자성체 세트에 포함되는 제1 자성체의 투자율은 서로 동일한 자성코어 조립체. - 토로이달 형상의 제1 자성체 세트, 그리고 상기 제1 자성체 세트 상에 배치되는 토로이달 형상의 제2 자성체 세트를 포함하고, 상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트 각각은, 토로이달 형상의 제1 자성체, 그리고 상기 제1 자성체와 동일한 높이를 가지며, 내주면이 상기 제1 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제2 자성체를 포함하는 자성코어 조립체;
상기 자성코어 조립체에 권선된 코일;
상기 코일이 권선된 상기 제1 자성체 세트 아래에 배치된 토로이달 형상의 제3 자성체 세트; 그리고
상기 코일이 권선된 제2 자성체 세트 상에 배치된 토로이달 형상의 제4 자성체 세트
를 포함하는 코일 부품. - 제7항에 있어서,
상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트 각각은,
토로이달 형상의 제3 자성체, 그리고
상기 제3 자성체와 동일한 높이를 가지며 내주면이 상기 제3 자성체의 외주면을 둘러싸는 토로이달 형상의 제4 자성체를 포함하는 코일 부품. - 제8항에 있어서,
상기 제1 자성체 세트 및 상기 제2 자성체 세트의 투자율은 상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트의 투자율과 상이한 코일 부품. - 제8항에 있어서,
상기 제3 자성체 세트 및 상기 제4 자성체 세트 각각의 두께는 상기 자성코어 조립체의 두께의 0.1 내지 0.5배인 코일 부품.
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| KR102394054B1 (ko) | 2022-05-04 |
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