KR20210006640A - 인덕터 및 이를 포함하는 직류 컨버터 - Google Patents

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KR20210006640A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터는, 베이스부와 상기 베이스부로부터 제1 방향을 향해 연장되는 중족을 각각 갖는 복수의 제1 E형 코어, 상기 복수의 제1 E형 코어로부터 제1 방향에 배치된 제1 I형 코어, 상기 복수의 제1 E형 코어 각각의 상기 중족에 권선되는 코일을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 E형 코어는 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다.

Description

인덕터 및 이를 포함하는 직류 컨버터{INDUCTOR AND DC-DC CONVERTER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 인덕터 및 이를 포함하는 직류 컨버터에 관한 것이다.
환경에 대한 지속적인 관심과 규제에 따라 전기 모터를 구비한 친환경 차량의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 일반적으로 친환경 차량은 300V 이상의 고전압 전력 전자(PE) 시스템을 이용하나, 최근 48V 기반의 마일드 하이브리드 시스템도 연구되고 있다.
마일드 하이브리드 자동차는 시스템 전압으로 48V를 적용하며, 기존 12V를 적용할 때와 비교하여, 에너지 용량 및 출력을 용이하게 높일 수 있다. 이로 인해 각종 전장 부하에 동일 파워를 공급하더라도 전류량을 줄일 수 있기 때문에 전선의 두께도 감소될 수 있다. 따라서, 시스템 전체의 중량을 감소하여 연비 개선 및 시스템 효율 증가 효과가 기대될 수 있다. 그러나, 모든 전장품을 48V로 교체하는데 많은 비용이 들기 때문에 기존 12V 시스템과 48V시스템을 함께 활용하는 48V-12V 듀얼 시스템이 고려될 수 있다. 이러한 듀얼 시스템 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 듀얼 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 듀얼 시스템은 12V 배터리(Low Battery)와 12V 전장품(Low Load)을 포함하는 저전압부(10), 48V 배터리(High Battery)와 48V 전장품(High Load)을 포함하는 고전압부(20) 및 양방향 직류(DC-DC) 컨버터(30)를 포함할 수 있다.
양방향 직류 컨버터(30)는 12V 배터리(Low Battery)의 전력을 48V로 변환하여 고전압부(20)에 공급하거나, 반대로 48V 배터리(High Battery)의 전력을 12V로 변환하여 저전압부(10)에 공급할 수 있다.
이러한 듀얼 시스템에는 대부분 교차대치형 다상(Interleaved Multi-phase) 컨버터가 사용되는데, 이는 효율 개선 등 하이브리드 자동차에서 요구하는 여러 가지 특성을 만족하기 때문이다. 특히, 다상 컨버터는 입/출력 전류 리플이 감소하기 때문에 입/출력 커패시터와 인덕터의 크기를 줄일 수 있어 전체 시스템의 중량 및 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수동소자의 수명 및 신뢰성도 향상 가능하다.
구체적으로 다상 컨버터는 N상으로 구성되어 있으며, N 개의 인덕터(L1 내지 Ln)를 포함하는 인덕터부(31)와 N 개의 스위칭 소자를 포함하여, N 개의 스위칭 소자가 한 번에 하나의 인덕터에만 전류가 흐르도록 제어된다. 이때, 각 상마다 "360도/N"상만큼 위상을 가지고 스위칭되기 때문에 전류간 리플 전류의 상쇄효과로 인해 입/출력 필터의 용량과 부피를 줄일 수 있어 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
이러한 다상 다상 컨버터를 구성하는 개별 인덕터의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 다상 컨버터에 적용되는 인덕터 구조의 일례를 나타낸다.
먼저, 도 2의 (a)를 참조하면, 인덕터부(31A)를 구성하는 개별 인덕터 각각은 2개의 대칭형 E형 코어로 구성되는 코어부(CP1)와 그에 권선된 코일(Co1)로 구성된다.
또는, 도 2의 (b)와 같이 인덕터부(31B)를 구성하는 개별 인덕터 각각은 코일(Co2)과, 그 위로 연자성 분말을 포함하는 수지로 사출 성형한 코어부(CP2)로 구성될 수도 있다. 개별 인덕터는 브리지(BR)를 통해 상(Phase)의 수만큼 연결될 수 있다.
그런데, 도 2의 (a)에 도시된 인덕터는 상(Phase) 수의 두 배만큼의 코어가 필요하므로 불필요하게 인덕터의 크기가 커지고, 도 2의 (b)에 도시된 인덕터는 사출 환경에 따라 사출물 내부의 자성 분말 밀도가 불균일하거나 하락하여 동일 스펙의 페라이트 코어 대비 필요한 유효 단면적이 증가하여 개별 인덕터의 크기가 커지게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 보다 슬림한 인덕터 및 이를 포함하는 다상 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 인덕터는, 베이스부와 상기 베이스부로부터 제1 방향을 향해 연장되는 중족을 각각 갖는 복수의 제1 E형 코어; 상기 복수의 제1 E형 코어 각각의 상기 중족에 권선되는 코일; 및 상기 복수의 제1 E형 코어 중 어느 하나의 중족과 대향하여 배치된 제1 I형 코어;를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 제1 E형 코어 및 상기 제1 I형 코어는 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 E형 코어 중 적어도 하나의 베이스부는 상기 중족과 연결되며, 상기 I형 코어에 대응되는 측면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 E형 코어 중 적어도 하나의 베이스부의 상기 제1 방향으로의 제1 두께는, 상기 I형 코어의 상기 제1 방향으로의 제2 두께보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 두께는, 상기 제1 두께의 120% 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 E형 코어 각각은 EPC 타입 코어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 E형 코어 각각은, 서로 접할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 I형 코어는 상기 제1 방향으로의 말단에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 인덕터는 상기 복수의 제1 E형 코어 중 서로 인접하는 적어도 하나의 제1 E형 코어 쌍 사이에 배치되는 제2 I형 코어를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 인덕터는 상기 제1 I형 코어를 기준으로 상기 복수의 제1 E형 코어와 대칭을 이루도록 배치되는 적어도 하나의 제2 E형 코어를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 다상(multi phase) 컨버터는 복수의 스위칭 소자; 및 적어도 하나의 인덕터를 포함하되, 상기 적어도 하나의 인덕터 각각은, 베이스부와 상기 베이스부로부터 제1 방향을 향해 연장되는 중족을 각각 갖는 복수의 제1 E형 코어; 상기 복수의 제1 E형 코어 각각의 상기 중족에 권선되는 코일; 및 상기 복수의 제1 E형 코어 중 어느 하나의 중족과 대향하여 배치된 제1 I형 코어;를 포함하되, 상기 복수의 제1 E형 코어 및 상기 제1 I형 코어는, 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 코일 각각은 하나의 상(phase)에 대응되고, 상기 복수의 스위칭 소자는, 동시에 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 I형 코어는 상기 제1 방향으로의 말단에 배치될 수 있다.
실시 예에 의한 인덕터 및 이를 포함하는 다상 컨버터는 동시에 하나의 코일에 전류가 인가되는 환경에서 인접한 코어에 의한 자로를 공유하므로 코어가 차지하는 체적이 감소하여 슬림화가 가능하다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 듀얼 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 다상 컨버터에 적용되는 인덕터 구조의 일례를 나타낸다.
도 3a는 일 실시예에 따른 코어 측면도를, 도 3b는 일 실시예에 따른 코어의 사시도를 각각 나타낸다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 코어에 코일이 권선된 형태의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 인덕터의 사시도를, 도 4b는 일 실시예에 따른 인덕터의 분해 사시도를 각각 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 인덕터의 부위별 인덕턴스를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 I형 코어의 두께에 따른 인덕턴스 변화를 나타낸다.
도 7은 다른 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
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.
본 발명의 실시예들을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용될 수 있는 코어를 먼저 설명한다. 실시예들에서는 I형 코어와 E 형 코어의 두 종류의 코어가 적용된다. E형 코어의 형태를 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한다.
도 3a는 일 실시예에 따른 코어 측면도를, 도 3b는 일 실시예에 따른 코어의 사시도를 각각 나타낸다.
도 3a 및 도 3b를 함께 참조하면, 실시예에 따른 E형 코어(110)는 베이스부(111), 중족(112) 및 두 개의 외족(113_1, 113_2)을 포함할 수 있다.
베이스부(111)는 일 축(예컨대, x축) 방향으로 연장되는 장변과, 일 축과 교차하는 타축(예컨대, z축) 방향으로 연장되는 단변을 갖는 사각 평면 형상을 가질 수 있으며, 실시예에 따라 모서리는 라운드 형상을 가질 수 있다. 물론, 이러한 평면 형상은 예시적인 것으로, 다른 실시예에 의하면 모래시계형상(Hourglass) 등 다른 형상을 가질 수도 있다.
중족(112)과 두 개의 외족(113_1, 113_2) 각각은 베이스부(111)의 일 평면으로부터 평면과 교차하는 방향(예컨대, -y축)을 향해 연장될 수 있다. 중족(112)은 원기둥 형상을 가지나, 실시예에 따라서는 트랙형 평면 형상을 가질 수도 있다. 또한, 외족(113_1, 113_2)은 중족(112) 주변의 서로 대면하는 양 측면에 배치된다. 이러한 형상의 코어를 "EPC" 타입 코어라고도 한다. 도 3a 내지 도 3c에서는 "EPC" 타입 코어를 중심으로 설명되었으나, 상이한 타입의 E 형 코어도 실시예들에 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 도 4a 이하의 도면에서는 EPC 타입 코어 대신 "EQ" 타입 코어가 적용되었다. "EQ" 타입 코어는 "EPC" 타입 코어 대비 외족의 내측면과 중족의 원주방향 간의 거리가 균일함을 제외하면 나머지 부분은 실질적으로 동일하다.
한편, E형 코어(110)는 Mn-Zn 계 페라이트를 포함하고, 페라이트의 투자율(μ)은 2,000내지 15,000일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 코어에 코일이 권선된 형태의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3c를 참조하면, E형 코어(110)의 두 외족(113_1, 113_2)의 내측면과 중족(112)의 외주면 사이에서 절취된 트랙형 평면 형상으로 정의되는 수용공에는 중족(112)을 중심으로 권선되는 코일(130)이 배치될 수 있다. 코일(130)은 다각형 단면 형상을 갖는 각선재 형태의 도전성 와이어로 구성될 수 있으며, 양 단부(131, 132)는 두 외족(113_1, 113_2)의 내측면간 간격이 상대적으로 큰 일 측부를 통해 코어(110) 외부로 인출될 수 있다. 예를 들어, 코일(130)은 구리나 알루미늄 등의 도전선 금속을 포함할 수 있고, 하나의 금속 도선은 하나의 코일을 이루며, 도선의 양단(131, 132)은 인덕터(100A, 100B, 100C)를 포함하는 디바이스(예컨대, 다상 컨버터)의 기판 등 다른 구성 요소와의 고정 및 통전을 위한 단자에 해당할 수 있다.
이하에서는, 전술한 E형 코어(110) 및 코일(130)을 바탕으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 일 실시예에 따른 인덕터 구성을 설명한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 인덕터의 사시도를, 도 4b는 일 실시예에 따른 인덕터의 분해 사시도를 각각 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 일 실시예에 따른 인덕터(100A)는 복수(여기서는 4개)의 E형 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)와 하나의 I형 코어(120) 및 각 E형 코어의 중족에 권선된 코일(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)을 포함할 수 있다.
여기서, 네 개의 E형 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)는 각각의 베이스로부터 중족이 연장되는 방향(즉, -y축 방향)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 또한, I형 코어(120)는 네 개의 E형 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)로부터, 각 중족이 연장되는 방향(즉, -y축 방향)에 배치될 수 있다. 다시 말해, I형 코어는 E형 코어들 중 어느 하나(여기서는 110-1)의 중족과 대향하여 배치될 수 있으며, 각 종족이 연장되는 방향으로의 말단에 배치될 수 있다.
이때, 각 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)는 자신에 인접한 다른 코어의 중족 및 외족과 접할 수도 있고, 유효 투자율의 조절을 위해 인접한 다른 코어의 중족 및 외족 중 적어도 일부는 일정 거리(예컨대, 100um)만큼의 갭을 형성한 채로 연결될 수도 있다.
이러한 배치로 인해, 각 코일은(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)은 자신이 권선된 E형 코어와, 적어도 자신이 권선된 E형 코어에 인접한 다른 코어를 자속의 통로로 사용하게 된다. 예를 들어, I 코어(120)에 인접한 코일(130-1)은 I 코어(120)와 자신(130-1)이 권선된 E형 코어(110-1)를 주(main 또는 dominant) 자속 통로로 갖는다. 물론, 나머지 E형 코어(130-2, 130-3, 130-4)도 주 자속 통로에 비해 기여하는 바는 낮으나, 해당 코일(130-1)에 전류가 인가될 때 자속의 통로로 기능할 수 있다. 따라서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 일 실시예에 따른 인덕터(100A)는 다상 컨버터에 적용될 때 실질적으로 4개의 개별 인덕터(예컨대, 도 1의 L1 내지 L4)의 기능을 수행할 수 있다.
물론, 이러한 구조가 적용될 때 각 코일(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)에 동시에 전류가 인가된다면 인접한 코일간의 전류가 서로 영향을 미쳐 급격한 인덕터 포화를 야기할 수 있다. 그러나, 실시예에 따른 인덕터(100A, 100B, 100C)는 다상, 바람직하게는 3상 이상의 N상 컨버터에 적용할 경우 각 상마다 2π/N 만큼의 위상 지연을 가지고 스위칭을 하기 때문에 인접한 상간의 전류가 서로 영향을 받지 않는다. 따라서, 인접한 코어를 공유함에 따른 불이익이 없으며, 그로 인해 인덕터에서 코어가 차지하는 체적이 감소하여 슬림화에 유리하다.
이러한 효과를 아래 표 1을 참조하여 비교예들과의 비교를 통해 설명한다.
성능 일 실시예 비교예 1 비교예 2
1. 인덕턴스 (μH, 6Ts기준)
(투자율)		 L0(@100kHz, 20mA) 6.0 (60) 7 (20~30) 6.3 (-60)
LDC(@100kHz, 50A) 5.1(85.0%) 5.6 (80.0%) 5.4 (85.0%)
LDC(@100kHz, 80A) 4.3(71.7%) 4.6 (65.7%) 4.5 (71.7%)
2. Core Loss(mW/cc) @ 100kHz, 50mT 300~350 400~450 350~400
3. Inductor Size(mm) 가로 65.3 82.3 75.6
세로 26.5 26 26.5
높이(코일 제외) 21 26.5 21
체적(cc) 36.3 56.7 42.1
표 1에서 비교예 1은 도 2의 (a)에 도시된 인덕터에 해당하고, 비교예 2는 도 2의 (b)에 도시된 인덕터에 해당한다.
표 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 인덕터(100A)는 비교예들 대비 유사하거나 우수한 투자율을 가지면서도, 코어 손실(Core Loss)가 적으며 특히 인접 코어의 자로 공유를 통해 체적은 크게 낮음을 알 수 있다.
한편, I형 코어(120)는 각 E형 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)의 베이스부에 상응하는 형상을 가질 수 있다. 다만, 각 E형 코어(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)에서 베이스부의 중족 연장 방향(즉, -y축 방향)으로의 두께(T1)는, I형 코어(120)의 해당 방향(즉, -y축 방향)으로의 두께(T2)와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
각 두께(T1, T2)가 동일한 경우 각 코일(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)에 전류가 인가될 때의 인덕턴스는 도 5와 같다.
도 5는 일 실시예에 따른 인덕터의 부위별 인덕턴스를 나타낸다.
도 5에서는 4개의 그래프가 도시되며 각각의 그래프에서 가로축은 전류를, 세로축은 인덕턴스를 나타낸다. 또한, 좌측 상단의 L1은 제4 코일(130-4)에 전류가 인가될 때, 우측 상단의 L2는 제3 코일(130-3)에 전류가 인가될 때, 좌측 하단의 L3은 제2 코일(130-2)에 전류가 인가될 때, 우측 하단의 L4는 제1 코일(130-1)에 전류가 인가될 때의 전류에 대한 인덕턴스를 각각 나타낸다.
도 5를 참조하면, L1, L2 및 L3은 최대 8.7 내지 9 μH의 인덕턴스를 보이나, L4는 약 8.5μH의 상대적으로 낮은 최대 인덕턴스를 보인다. 이러한 차이는 주 자속 통로의 구성 차이에 기인한다. 즉, 제2 내지 제4 코일(130-2, 130-3, 130-4)는 주 자속 통로로 상태적으로 체적이 큰 두 개의 E형 코어를 사용하게 되나, 제1 코일(130-1, L4에 해당)은 상대적으로 체적이 작은 I 형 코어(120)가 주 자속 통로로 기여하므로 나머지 경우(L1, L2, L3) 대비 인덕턴스가 저하될 수 있다.
상술한 부분별 인덕턴스 차이를 보완하기 위하여, I형 코어(120)의 두께(T2)를 E형 코어의 베이스부 두께(T1)보다 크게 하는 방법이 고려될 수 있다. I형 코어(120)의 두께(T2) 보완의 효과는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 I형 코어의 두께에 따른 인덕턴스 변화를 나타낸다.
도 6에서는 T1이 3.3mm으로 고정한 상태에서, T2를 증가시키면서 실험한 L4의 인덕턴스 크기를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 6을 참조하면, I형 코어(120)의 두께(T2)가 E형 코어의 베이스부 두께(T1) 대비 20% 이상인 4mm에 해당하는 지점부터 도 5에 도시된 L1 내지 L3의 최대 인덕턴스와 유사한 성능을 보인다. 따라서, 실시예에 따른 I형 코어(120)의 두께(T2)는 4mm 내지 5mm, 즉, E형 코어의 베이스부 두께(T1) 대비 120% 내지 150%인 것이 바람직하다. 이는 I형 코어(120)의 두께(T2)가 E형 코어의 베이스부 두께(T1) 대비 120% 미만인 경우 코일 부위별 인덕턴스 편차가 발생하며, 150% 이상인 경우 인덕터의 전체 체적이 필요 이상으로 커지기 때문이다.
한편, 전술한 E형 코어와 I형 코어의 배치 관계는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 인덕터(100A)는 4상에 대응되나, 말단의 E형 코어(110-4)와 코일(130-4)을 제외시키면 3상에 대응될 수 있다. 이 외에도, E형 코어와 I형 코어의 상대적 배치 관계 변경이 가능하다. 이를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 인덕터(100B)는 일 실시예에 따른 인덕터(100A) 대비 일렬로 배치된 E형 코어의 수가 상이한 점 외에, 정렬 방향이 동일한 E형 코어쌍(110-1, 110-2) 사이에 I 형 코어(120-2)가 더 배치될 수 있다.
이러한 경우 스위칭간 자속이 상대적으로 집중되는 코일 사이의 자로가 보강되어 인덕턴스 향상 및 손실 저감이 기대될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 인덕터(100C)는 일 실시예에 따른 인덕터(100A) 대비 I 형 코어(120)를 기준으로 일측(Y축 방향)에 일렬로 정렬된 E형 코어(110-1, 110-2) 외에, 해당 코어들(110-1, 110-2)과 I 형 코어(120)를 기준으로 대칭을 이루도록 다른 E형 코어들(110-5, 110-6)이 일렬로 배치될 수 있다.
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.
100A, 100B, 100C: 인덕터 110: E형 코어
120: I형 코어 130: 코일

Claims (12)

  1. 베이스부와 상기 베이스부로부터 제1 방향을 향해 연장되는 중족을 각각 갖는 복수의 제1 E형 코어;
    상기 복수의 제1 E형 코어 각각의 상기 중족에 권선되는 코일; 및
    상기 복수의 제1 E형 코어 중 어느 하나의 중족과 대향하여 배치된 제1 I형 코어;를 포함하되,
    상기 복수의 제1 E형 코어 및 상기 제1 I형 코어는,
    상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는, 인덕터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 E형 코어 중 적어도 하나의 베이스부는
    상기 중족과 연결되며, 상기 I형 코어에 대응되는 측면 형상을 갖는 인덕터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 E형 코어 중 적어도 하나의 베이스부의 상기 제1 방향으로의 제1 두께는,
    상기 I형 코어의 상기 제1 방향으로의 제2 두께보다 작은, 인덕터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 두께는, 상기 제1 두께의 120% 이상인, 인덕터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 E형 코어 각각은,
    EPC 타입 코어를 포함하는, 인덕터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 E형 코어 각각은, 서로 접하는, 인덕터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 I형 코어는 상기 제1 방향으로의 말단에 배치된 인덕터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 E형 코어 중 서로 인접하는 적어도 하나의 제1 E형 코어 쌍 사이에 배치되는 제2 I형 코어를 더 포함하는, 인덕터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 I형 코어를 기준으로 상기 복수의 제1 E형 코어와 대칭을 이루도록 배치되는 적어도 하나의 제2 E형 코어를 더 포함하는, 인덕터.
  10. 복수의 스위칭 소자; 및
    적어도 하나의 인덕터;를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 인덕터 각각은,
    베이스부와 상기 베이스부로부터 제1 방향을 향해 연장되는 중족을 각각 갖는 복수의 제1 E형 코어;
    상기 복수의 제1 E형 코어 각각의 상기 중족에 권선되는 코일; 및
    상기 복수의 제1 E형 코어 중 어느 하나의 중족과 대향하여 배치된 제1 I형 코어;를 포함하되,
    상기 복수의 제1 E형 코어 및 상기 제1 I형 코어는,
    상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치되는, 다상 컨버터.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 코일 각각은 하나의 상(phase)에 대응되고,
    상기 복수의 스위칭 소자는,
    동시에 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 제어되는, 다상 컨버터.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 I형 코어는 상기 제1 방향으로의 말단에 배치된, 다상 컨버터.
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