KR20210085123A - 인덕터 - Google Patents

Abstract

본 명세서에 게시되는 기술적 사상은 인덕터 코어에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 개선된 구조를 포함하는 인덕터에 관한 것으로써, 특히 몰딩액이 충전되는 하우징과 상기 하우징에 배치되고, 복수개의 레그와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 자성기판을 포함하고, 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열되는 코어모듈 및 상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 보빈을 포함하고, 상기 보빈은, 상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간을 형성하고, 상기 코일이 권선되는 몸체부를 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 공간과 상기 코일을 연통하는 개방부를 포함하고, 상기 몰딩액은 상기 개방부로 유입되어 상기 몸체부에 관통 삽입된 레그에서 발생되는 열을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 인덕터에 관한 것이다.

Description

인덕터{INDUCTOR}

본 명세서에 게시되는 기술적 사상은 인덕터 코어에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 개선된 구조를 포함하는 인덕터에 관한 것이다.

인덕터는 구리 또는 알루미늄 등을 절연성 재료로 싸서 나사 모양으로 여러 번 감은 솔레노이드를 주로 사용하거나, 도선을 감은 코일 내에 자성체인 코어를 삽입하여 사용하기도 한다.

상기 인덕터는 전류의 흐름에 의해 발생하는 자기장의 필드에 에너지가 저장되는 특징을 이용하여, 다양한 전자회로의 목적에 맞게 전선을 감은 코일이나 코어 주위에 전선을 감는 형태로 제작한 수동 소자를 의미한다.

또한 전류가 시간에 대해 변하는 경우 인덕터 양단에 걸리는 전압과의 관계에서 그 인덕터 고유한 상수를 인덕턴스(inductance)라고 하며, 인덕터의 재질 및 모양에 따라 인덕턴스 값을 달리한다.

그리고 상기 인덕터의 코어는 자성체로 이루어지며, 그 형상에 따라 트로이달 코어(toroidal core), EER 코어, EE 코어, ER 코어, EQ 코어, PQ 코어, EI 코어 등으로 불린다. 이러한 다양한 형상의 코어 중에서 EER 코어, EE 코어, ER 코어, EQ 코어, PQ 코어, EI 코어 등은 적어도 2개의 자성체 코어가 조립되어 형성되는 자성코어 조립체일 수 있다.

상기 코어는 보빈(bobbin)에 위치가 고정될 수 있다. 상기 보빈(bobbin)은 코어와 코어 사이 그리고 자성체 코어와 코일 사이를 절연한다. 상기 보빈(bobbin)은 코어를 감싸며 구비되고, 상기 보빈에 코일에 접하면서 권선될 수 있다.

상기 코일의 주변에는 상기 코일에 전류가 흐름으로써, 자기 선속이 발생한다. 자성체 코어는 상기 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열된다. 따라서 자성체 코어를 냉각시키기 위해 일반적으로 전장용에 들어가는 자성소자는 하우징에 자성소자를 넣은 다음 몰딩 작업을 수행한다. 상기 몰딩액을 통해 상기 자성체 코어에서 발생된 열을 전도 방식으로 냉각될 수 있다.

선행특허문헌(WO 2018/088404, 2018.05.17. 공개)에 게시되는 보빈(3)은 중공의 형상으로 구비되어 코어의 중심부(2a)가 삽입되는 원통부(3a)와 상기 원통부(3a)의 양단에 환형의 플랜지부(3b)가 구비되고, 상기 플랜지부(3b)에 위치 결정부(3c)가 구비된다.

그러나, 상기 선행특허문헌의 경우 상기 원통부(3a)의 내부에 위치하는 코어에서 발생하는 열의 방열을 위한 구조가 없어, 상기 코어에서 발생된 열이 인덕터 외부로 배출되지 못하고, 인덕터 내부에서 지속적으로 누적되어 인덕터의 효율이 감소하게 되는 문제가 있다.

특허문헌: WO 2018/088404 (국제공개일자: 2018년05월17일)

따라서 본 문서에 의해 게시되는 다양한 실시예는, 상술한 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.

본 명세서의 다양한 과제 중 하나는, 인덕터 코어에서 발생되는 열을 방열할 수 있는 구조를 제공하고자 한다.

본 명세서의 과제를 해결하기 위한 다양한 실시예는 인덕터 코어에서 발생되는 열을 방출하기 위해 보빈의 측면에 홀을 내어 몰딩액이 유입될 수 있는 구조가 적용된 인덕터를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 코어에서 가장 발열이 심한 중심축을 냉각시키기 위해 중심축으로 몰딩액이 유입될 수 있는 유로가 형성된 보빈 구조를 포함하는 인더거를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 코어를 감싸는 보빈에 홀을 형성하고, 상기 홀로 몰딩액을 안내하는 가이드리브 구조가 적용된 인덕터를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 보빈 중에서 코일이 권선되는 부분의 강성을 높이면서 동시에 인덕터 내부에서 발생되는 열을 방열할 수 있는 구조가 적용된 인덕터를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 몰딩액이 충전되는 하우징과 상기 하우징에 배치되고, 복수개의 레그와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 자성기판을 포함하고, 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열되는 코어모듈 및 상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 보빈을 포함하고, 상기 보빈은, 상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간을 형성하고, 상기 코일이 권선되는 몸체부를 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 공간과 상기 코일을 연통하는 개방부를 포함하고, 상기 몰딩액은 상기 개방부로 유입되어 상기 몸체부에 관통 삽입된 레그에서 발생되는 열을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 인덕터를 제공한다.

상기 몸체부는, 상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장되어, 상기 몰딩액을 상기 개방부로 안내하는 가이드리브를 더 포함할 수 있고, 상기 가이드리브는, 상기 몸체부에 권선된 코일의 적층 높이에 대응하거나, 상기 코일의 적층 높이보다 더 높게 상기 몸체부에서 연장될 수 있다.

상기 보빈은, 상기 몸체부의 일단에 구비되고, 상기 공간의 외측 방향을 향해 연장되는 제1플랜지 및 상기 몸체부의 타단에 구비되고, 상기 공간의 외측 방향을 향해 연장되는 제2플랜지를 더 포함하고, 상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지는 상기 코일이 권선되는 구간을 형성할 수 있고, 상기 가이드리브는, 상기 코일이 적층되는 구간을 형성할 수 있다.

상기 보빈은, 상기 자성기판과 접함으로써 상기 코어모듈을 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 몸체부는, 상기 몸체부의 반경방향을 향해 돌출 형성되는 지지리브를 더 포함할 수 있고, 상기 지지리브는, 상기 개방부의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 개방부는, 상기 몸체부의 양단을 가로지르며 형성될 수 있고 또는, 상기 몸체부의 외면에 복수개의 관통홀로 형성될 수 있다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 몰딩액이 충전되는 하우징과 상기 하우징에 배치되고, 복수개의 레그와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 자성기판을 포함하고, 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열되는 코어모듈 및 상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 보빈을 포함하고, 상기 보빈은, 상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간을 형성하고, 상기 코일이 권선되는 몸체부를 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 공간의 외관을 형성하고, 상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 제1부 및 상기 공간과 상기 코일을 연통하여, 상기 몰딩액이 유입되는 제2부를 포함할 수 있다.

상기 몸체부는, 상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장되어, 상기 몰딩액을 상기 제2부로 안내하는 가이드리브를 더 포함할 수 있고, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 반경방향을 향해 돌출 형성되는 지지리브를 더 포함할 수 있고, 상기 가이드리브와 상기 지지리브는 상기 제2부에서 상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장될 수 있다. 그리고 상기 지지리브는, 상기 제1부와 상기 제2부의 경계를 따라 형성될 수 있다.

상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.

본 명세서에 게시되는 다양한 실시예에 의하면, 인덕터 코어에서 발생되는 열을 외부로 배출하여 인덕터의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 인덕터의 코어를 감싸는 보빈에 개방부가 구비되어 코어에서 발생되는 열이 누적되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 게시되는 가이드리브 구조에 의해, 자성체 코어로 몰딩액이 유입되는 유로가 형성되어 코어의 중심축을 냉각시킬 수 있다.

또한, 보빈의 몸체부에 지지리브를 형성하여 몸체부의 강성을 확보할 수 있다.

또한, 몸체부에 형성되는 리브 구조에 의해 코일 권선 시, 코어와 코일 사이의 절연거리를 확보하여 절연효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도1은 본 명세서에 의해 게시되는 인덕터의 일 실시예를 표현한 사시도이다.
도2는 도1의 코어모듈의 사시도이다.
도3은 도1의 보빈의 사시도이다.
도4는 보빈에 코어모듈이 결합되는 실시예를 나타낸 도면이다.
도5는 보빈에 코어모듈의 일부가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도6은 다양한 보빈 구조를 나타낸 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

도1은 본 명세서에 의해 게시되는 인덕터의 일 실시예를 표현한 사시도이고, 도2는 도1의 코어모듈의 사시도이고, 도3은 도1의 보빈의 사시도이고, 도4는 보빈에 코어모듈이 결합되는 실시예를 나타낸 도면이며, 도5는 보빈에 코어모듈의 일부가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

이하 도1 내지 도5를 참고하여 설명한다.

인덕터(1)는 보빈(100), 코어모듈(300), 코일(500) 및 하우징(10)을 포함한다. 도1에 도시된 바와 같이 코어모듈(300)은 보빈(100)에 결합되어 상기 보빈(100)의 몸체부(110)에 코일(500)이 권선된 후, 하우징(10)에 배치될 수 있다.

하우징(10)은 자성체 코어가 배치되는 공간을 형성하다. 자성체 코어는 코어모듈(300), 보빈(100), 코일(500)을 포함할 수 있다. 상기 자성체 코어는 인덕터를 의미할 수도 있다. 인덕터는 하우징(10)을 포함하여 설명될 수 있으며, 또는 코일에 전류가 흐름에 따라 발생되는 자속을 안내하는 매질의 성질에 따라 인덕턴스(Inductance) 특성이 결정되는 구성만으로 설명될 수 있다.

즉 본 실시예는, 코일 매립형 인덕터의 일예로 설명될 수 있다.

하우징(10)은 몰딩액(30)이 채워진다. 상기 몰딩액(30)은 자성체 코어에서 발생되는 열을 냉각시키며, 자성체 코어의 절연을 수행한다. 코일(500)에는 전류가 흐름으로써 자속(Magnetic flux)이 발생된다. 코어모듈(300)은 일종의 자성소자로써 상기 코일(500)에서 발생되는 자속이 통과하는 매질이다.

즉, 상기 코일(500)에서 발생한 자속은 상기 코일(500)이 일 영역을 감싸고 있는 자기 철심의 몸체를 따라 통과하며, 자속이 통과하는 매질의 성질(자기 철심)에 따라 인덕터의 인덕턴스(Inductance) 특성이 결정된다.

상기 코어모듈(300) 및 코일(500)은 상술한 각각의 기능을 수행하면서 열이 발생된다. 따라서 상기 몰딩액(30)을 상기 하우징(10)에 주입함으로써, 상기 코어모듈(300) 및 코일(500)을 냉각시킨다. 물론 상기 몰딩액(30)에 의해 자성체 코어의 절연도 수행되며, 매립형 인덕터의 위치를 고정시킬 수도 있다.

몰딩액(30)이 하우징에 채워짐으로써 하우징 내부의 코어 모듈(300)과 코일(500)을 열전도 방식에 의해 냉각시킬 수 있다. 하우징(10)의 외면 중 적어도 일부는 냉각수가 흐르는 유로(미도시)와 접촉할 수 있다. 왜냐하면, 코어모듈(300)과 코일(500)의 지속적인 냉각을 위해 열원과 외부의 온도차를 발생시키는 것이 바람직하기 때문이다.

그리고 본 실시예의 몸체부(110)에는 가이드리브(117)가 형성되어 상기 몰딩액(30)이 상기 가이드리브(117)를 타고 코어모듈(300)로 유입될 수 있다. 상기 몰딩액(30)이 상기 코어모듈(300)로 유입됨으로써, 발열원인 자성체 코어를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 보빈(100)은 코일(500)과 코어모듈(300) 사이 및 상기 코어모듈(300)에 포함되는 복수개의 레그들 사이에 구비되어 절연 층을 형성한다. 따라서 상기 보빈(100)은 절연성 재료로 형성될 수 있다. 절연성 재료에 대해 예를 들면, 폴리페닐렌 설파이드(Poly Phenylene Sulfide, PPS)가 사용될 수 있다.

코일(500)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. 코일(300)의 양 말단은 전극(미도시)에 연결될 수 있다.

즉, 코일(500)은 코어모듈(300)의 일 영역을 감싸며, 전류의 흐름에 따라 자속(Magnetic flux)을 발생시킨다. 상기 코일(500)에 전류가 흐르면, 전류 및 도선이 감는 방향에 따라 양극성을 가지는 자기장이 발생하고, 전류의 에너지가 자기장 형태로 일시 저장된다.

상기 코일(500)에서 발생한 자속은 상기 코일(500)이 일 영역을 감싸고 있는 자기 철심의 몸체를 따라 통과하며, 자속이 통과하는 매질의 성질(자기 철심)에 따라 인덕터의 인덕턴스(Inductance) 특성이 결정된다.

도2를 참고하면, 본 실시예의 코어모듈(300)은, 제1코어(310)와 제2코어(330)를 포함할 수 있다.

상기 제1코어(310)는 상기 제2코어(330)와 동일한 소재 또는 상이한 소재로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 제1코어(310) 및 제2코어(330) 중 일부는 순철 또는 Fe계 자성분말을 포함할 수 있다. Fe계 자성분말은, 예를 들어 Fe-Si-B계 자성 분말, Fe-Ni계 자성 분말, Fe-Si계 자성 분말, Fe-Si-Al계 자성 분말, Fe-Ni-Mo계 자성 분말, Fe-Si-B계 자성 분말, Fe-Si-C계 자성 분말 및 Fe-B-Si-Nb-Cu계 자성 분말로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

이를 위하여, 제1코어(310) 및 제2코어(320) 중 일부는 순철 또는 Fe계 자성분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시키고, 고압에서 성형하는 방법으로 제조될 수 있다. 또는, 제1코어(310) 및 제2코어(320) 중 일부는 순철 또는 Fe계 자성분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시켜 얻은 복수 매의 자성 시트 층을 적층하는 방법으로 제조될 수도 있다.

또는, 제1코어(310) 및 제2코어(320) 중 일부는 페라이트 분말을 포함할 수도 있다. 페라이트 분말은, 예를 들어 Ni-Zn 계 페라이트 분말 또는 Mn-Zn 계 페라이트 분말일 수 있다. 이를 위하여, 제1코어(310) 및 제2코어(320) 중 일부는 페라이트 분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시키고, 고압에서 성형하는 방법으로 제조될 수 있다.

또는, 제1코어(310) 및 제2코어(320) 중 일부는 페라이트 분말을 세라믹 또는 고분자 바인더로 코팅한 후 절연시켜 얻은 복수 매의 자성 시트층을 적층하는 방법으로 제조될 수도 있다.

즉, 상기 제1코어(310) 및 제2코어(320)는 상기 코일에서 발생된 자속(Magnetic Flux)을 안내하기 위한 다양한 자성체를 형성하는 재질로 제조될 수 있다.

그리고 본 실시예의 코어모듈(300)은 중심축을 형성하는 레그(311,331)가 구비되고 상기 중심 레그(311,331)에 소정간격 이격되어 구비되는 레그(312,332)를 포함하는'E' 형상의 코어들이 서로 대칭되도록 접합하여 형성되는 자성 코어이다. 상기 중심 레그(311,331)와 상기 레그(312,332)의 사이 이격된 간극에는 코일이 권선되어 위치한다.

즉, 제1코어(310)와 제2코어(330)는 코일(500)이 자기 철심의 일 영역을 감쌀 수 있도록 하는 중심 레그(311,331) 부분과 코일(500)에 흐르는 전류에 의해 발생한 자속(Magnetic flux)이 외부에서 통과하는 경로상에 위치한 좌, 우 레그(312,332) 로 이루어진 한 쌍의 EE형 코어이다.

그러나 상기 코어의 형상에 의해 본 명세서의 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 실시예의 코어모듈은 ER 코어, EQ 코어, PQ 코어, EI 코어 등과 같이 중심축에 해당하는 레그를 형성하는 다양한 형상의 코어를 포함하는 것으로 이해될 것이다.

본 실시예의 상기 제1코어(310)와 제2코어(330)는 접합면(l)을 기준으로 서로 대칭되게 위치할 수 있으며, 상기 접합면(l)에는 내열성을 갖는 실리콘계 접착재 등에 의해 형성될 수 있다.

그리고 상기 접합면(1)에는 인덕터 또는 트랜스포머의 인덕턴스 조절 및 포화 방지를 위해 공극(air gap)이 적용될 수 있다. 상기 공극은 제1코어(310)와 제2코어(330)가 이격되어 있는 소정간극을 의미하는 것으로써, 제1레그(311)와 제3레그(331)의 사이에 공극이 형성될 수도 있고, 제2레그(312)와 제4레그(332)의 사이에 공극이 형성될 수도 있다. 물론, 상기 제1코어(310)의 레그들(311,312)과 상기 제2코어(330)의 레그들(331,332) 모두의 사이에 형성될 수도 있다.

상기 제1코어(310)는 복수개의 레그(311,312)와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 제1자성기판(313)을 포함하며, 상기 제2코어(330)는 복수개의 레그(331,332)와 상기 복수개의 레그를 연결하는 제2자성기판(333)을 포함한다.

구체적으로 상기 제1코어(310)는 제1자성기판(313)의 중심 부분에서 원통형상으로 제1방향을 향해 연장되는 제1레그(311)와 상기 제1레그(311)의 양측에서 상기 제1레그(311)와 소정거리를 두고 상기 제1자성기판(313)의 양단에서 상기 제1방향을 향해 연장되는 제2레그(312)를 포함할 수 있다.

상기 제1레그(311)는 상기 보빈(100)의 몸체부(110)가 형성하는 공간(s)에 삽입되는 자성체이다. 상기 제1레그(311)는 상기 몸체부(110)가 원통형으로 구비됨에 따라 상기 몸체부(110)의 형상에 대응되는 형상으로 구비될 수 있다. 본 실시예의 제1레그(311)는 원통형으로 구비될 수 있다.

상기 제2레그(312)는 상기 제1레그(311)와 소정간극을 형성하며 상기 제1자성기판(313)의 양단에서 상기 제1방향을 향해 연장된다. 상기 제2레그(312)는 상기 제1레그(311)와 소정간극 이격되어 절연거리를 확보한다. 그리고 상기 코일(500)은 상기 제1레그(311)를 감싸는 몸체부(110)에 권선된다. 따라서 상기 제2레그(312)와 상기 제1레그(311) 사이에는 코일(500)이 감기어 위치하게 된다.

상기 제2코어(330)는 제2자성기판(333)의 중심 부분에서 원통형상으로 상기 제1방향과 대향되는 제2방향을 향해 연장되는 제3레그(331)와 상기 제3레그(331)와 소정거리를 두고 상기 제2자성기판(333)의 양단에서 상기 제2방향을 향해 연장되는 제4레그(332)를 포함할 수 있다.

상기 제3레그(331)는 상기 보빈(100)의 몸체부(110)가 형성하는 공간(s)에 삽입되는 자성체이다. 상기 제3레그(331)는 상기 몸체부(110)가 원통형으로 구비됨에 따라 상기 몸체부(110)의 형상에 대응되는 형상으로 구비될 수 있다. 본 실시예의 제3레그(331)는 원통형으로 구비될 수 있다.

상기 제4레그(332)는 상기 제3레그(331)와 소정간극을 형성하며 상기 제2자성기판(333)의 양단에서 상기 제2방향을 향해 연장된다. 상기 제4레그(332)는 상기 제3레그(331)와 소정간극 이격되어 절연거리를 확보한다. 그리고 상기 코일(500)은 상기 제3레그(331)를 감싸는 몸체부(110)에 권선된다. 따라서 상기 제3레그(331)와 상기 제4레그(332) 사이에는 코일(500)이 감기어 위치하게 된다.

본 실시예는 EE 타입의 코어모듈(300)로써, 상기 제1코어(310)와 상기 제2코어(330)가 서로 대칭되게 구비되나, 반드시 이러한 코어의 타입에 본 실시예가 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, EI 코어 타입의 경우 본 실시예의 제1코어는 자성기판으로만 형성되고, 제2코어의 레그들이 상기 제1코어의 자성기판을 향해 연장되어 코어모듈을 형성할 수도 있다.

따라서, 본 실시예는 코어가 감기는 레그 부분이 형성된 다양한 타입의 코어가 적용될 수 있다.

본 실시예의 보빈(100)은 상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간(s)을 형성하고, 상기 코일(500)이 권선되는 몸체부(110), 상기 몸체부(110)의 양측에 구비되어 상기 공간(s)의 외측 방향을 향해 연장되는 플랜지부(130) 및 상기 플랜지부(130)에 연결되어 상기 자성기판(313,333)과 접함으로써 상기 코어모듈(300)을 지지하는 지지부(150)를 포함할 수 있다.

몸체부(110)는 원통형으로 구비될 수 있으며, 상기 몸체부(110)가 형성하는 공간(s)에 코어모듈의 레그 중 일부(311,331)가 삽입된다. 상기 레그(311,331)는 상기 인덕터 코어의 중심축을 형성할 수 있다.

상기 제1코어(310)는 몸체부(110)의 일측에서 제1방향(d1)을 향해 삽입되고, 제2코어(330)는 상기 몸체부(110)의 타측에서 상기 제1방향(d1)과 대향되는 제2방향(d2)을 향해 삽입된다. 상기 제1코어(310)와 상기 제2코어(330)는 대칭되는 동일한 형상이기 때문에, 상기 각각의 코어들이 삽입되는 방향은 서로 달리 적용될 수 있음은 물론이다.

몸체부(110)의 외주면은 코일(500)이 권선되고, 상기 몸체부(110)는 상기 제1레그(311)와 제3레그(331)의 외주면 중 적어도 일부분을 감싸며, 상기 코일(500)과 상기 제1레그(311)와 제3레그(331)의 사이를 절연한다.

종래 보빈의 경우 코일이 권선되는 코어의 레그 외주면을 모두 감싸며 구비됨으로써 상기 코어의 레그에서 발생되는 열이 누적되는 문제가 존재하였다.

보다 구체적으로, 코어모듈을 형성하는 철심은 코일에 교류전류가 흐르면서, 상기 철심의 히스테리시스 루프 면적에 비례하는 양의 에너지를 잃게 되어 히스테리시스 손실(hysteresis loss)이 발생한다.

이 때 히스테리시스 루프 내의 면적의 에너지가 철심(단위 체적)에서 잃게 되어 코어모듈의 온도 상승 및 효율 저하를 초래한다. 특히, 발열은 코일이 권선되어 있는 코어모듈의 중심 레그에서 가장 많이 발생한다. 상기 중심 레그는 본 실시예의 제1레그(311)와 제3레그(331)에 의해 형성된다.

따라서, 본 실시예의 몸체부(110)는 상기 공간(s) 과 코일(500)을 연통하여 상기 몸체부(110)에 관통 삽입된 레그(311,331)에서 발생되는 열을 배출하는 개방부(113)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 개방부(113)로 몰딩액(30)을 유입시키기 위해 상기 몰딩액(30)을 안내하는 가이드리브(117)가 구비될 수 있다.

상기 가이드리브(117)에 의해 상기 몰딩액(30)은 상기 개방부(113)로 유입되어 몸체부(110)에 관통 삽입된 레그(311,331)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다.

상기 가이드리브(117)는 몸체부(110)의 반경방향 외측을 향해 연장될 수 있다. 상기 가이드리브(117) 는 상기 몸체부(110)에 코일이 적층되는 높이에 대응하거나, 또는 코일이 적층되는 높이보다 더 높게 연장되는 것이 바람직하다. 즉, 가이드리브(117)의 단부는 외부로 노출되도록 연장될 수 있다.

왜냐하면, 코일(500)은 몸체부(110)에 적어도 한번 이상 적층되어 권선될 수 있으므로 상기 가이드리브(117)의 단부가 코일에 의해 가려질 경우, 상기 가이드리브(117)를 통해 몰딩액이 안내되는 것이 어렵기 때문이다.

따라서 상기 가이드리브(117)는 상기 코일(500)이 적층되는 구간을 형성할 수 있다. 상기 코일(500)이 적층되는 구간이란, 상기 코일(500)이 반경방향 외측을 향해 적층되는 구간을 의미한다. 상기 코일(500)은 플랜지부(130)에 의해 몸체부(110)에 권선되는 구간이 형성되고, 상기 가이드리브(117)에 의해 상기 몸체부(110)에 적층되는 구간이 형성될 수 있다.

상기 몸체부(110)는 상기 레그(311,331)와 코일(500) 사이에 구비되고, 몸체부(110)의 외관을 형성하는 제1부(111)와 상기 몸체부(110)를 관통하며 구비되는 제2부(113)를 포함할 수 있다. 상기 제2부(113)는 상술한 개방부와 동일한 구성을 지칭한다.

상기 개방부(113)는 상기 몸체부(110)를 관통하는 일종의 관통부로써, 상기 레그(311,331)에서 발생되는 열이 외부로 전도됨으로써, 상기 열이 상기 보빈(100)내에 갇혀 누적되는 것을 방지할 수 있다. 상기 개방부(113)에는 몰딩액(30)이 유입된다. 상기 개방부(113)로 상기 몰딩액(30)을 안내하기 위해 상기 가이드리브(117)가 몸체부(110)의 반경방향 외측으로 연장 형성된다. 상기 개방부(113)에 몰딩액이 유입됨으로써, 상기 몸체부(110)에 삽입되는 레그(311,331)를 직접적으로 냉각시킬 수 있다.

상기 개방부(113)는 다양한 형상으로 구비될 수 있으나, 상기 몸체부(110)에 코일이 권선되기 때문에, 상기 몸체부(110)의 강도를 고려하여 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 코어에서 발생하는 열을 방출하기 위한 개방부의 면적과, 몸체부의 강성을 고려할 때, 본 실시예의 개방부(113)는 몸체부(110)의 양단을 가로지르며 형성되되, 상기 몸체부(110)의 외주면을 따라 나선 형태로 구비됨이 바람직하다.

즉 상기 개방부(113)는 몸체부(110)의 길이방향을 따라 나사산 형상으로 구비되어, 몸체부(110)의 강성을 확보할 수 있으며, 또한 상기 몸체부(110)의 내부에서 발생되는 열을 전방면으로 방출할 수 있고, 또한 상기 개방부(113)를 통해 몰딩액이 유입될 때 원통형 몸체의 둘레를 따라 몰딩액이 유입됨으로써 더 효과적인 방열을 수행할 수 있다.

그리고 상기 몸체부(110)에는 지지리브(115)가 형성될 수 있다. 상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 반경방향을 따라 돌출되어 상기 몸체부(110)의 강성을 강화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 몸체부(110)에 상기 개방부(113)가 형성됨에 따라 상기 몸체부(110)에 와이어를 권선할 때, 상기 몸체부(110)의 형상이 변형되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 강성을 높임으로써, 상기 몸체부(110)에 개방부(113)가 형성되어 약해진 상기 몸체부(110)의 강성을 보강할 수 있다.

상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 길이방향을 따라 몸체부(110)의 반경방향을 향해 돌출 형성될 수 있다.

상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 반경방향 외측을 향해 돌출될 수 있다. 이 경우 상기 제1부(111)에서 상기 공간(s)을 향하는 면은 상기 코어의 중심 레그(312,331)와 맞닿는다. 반대로 상기 제1부(111)에서 상기 공간(s)에 대향되는 면은, 상기 지지리브(115)가 형성되어 있으므로, 상기 코일(500)과 이격된다.

따라서, 상기 지지리브(115)가 몸체부(110)의 반경방향 외측을 향해 돌출될 경우, 코일을 형성하는 와이어를 몸체부에 권선할 시, 코어와 와이어 사이의 절연거리와 몸체부의 강성을 확보할 수 있다.

상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 반경방향 내측을 향해 돌출될 수 있다. 이 경우 상기 제1부(111)에서 상기 공간(s)을 향하는 면은, 상기 지지리브(115)가 형성되어 있으므로, 상기 코어의 중심 레그(312,331)와 이격된다. 반대로 상기 제1부(111)에서 상기 공간(s)에 대향되는 면은 상기 코일(500)과 맞닿는다.

따라서, 상기 지지리브(115)가 몸체부(110)의 반경방향 내측을 향해 돌출될 경우, 몸체부 내부에서 발생되는 열을 보다 용이하게 방출할 수 있어 어플리케이션 별로 코어손(철손)과 와이어손(동선)이 크게 차이 나는 경우 방열효과에 집중할 수 있다. 물론, 이 경우에도 상기 지지리브에 의해 코어와 와이어 사이의 절연거리와 몸체부의 강성을 확보할 수 있다.

다시 말하면, 상기 지지리브(115)에 의해 코어와 코일 사이의 절연거리를 확보할 수 있다. 상기 개방부(113)가 형성됨에 따라 상기 코어의 레그(312,331)들 중 일부 면적과 상기 코일(500)이 연통하여 절연성능이 담보되지 않을 수 있다. 따라서 절연성능을 확보하기 위해, 상기 지지리브(115)가 구비되어 상기 코일(500)과 상기 코어의 레그(312,331)의 사이 간격을 형성하여 절연성능을 확보할 수 있다.

상기 지지리브(115)는 상기 몸체부(110)의 반경방향 외측을 향해 또는 반경방향 내측을 향해 돌출될 수 있다. 상기 지지리브(115)가 몸체부(110)의 반경방향 내측을 향해 돌출될 경우, 상기 레그(311,331)와 상기 몸체부(110)의 내면 사이의 거리가 확보되어 상기 몸체부(110)의 내주면과 상기 레그(311,331) 사이에 외기가 흐르면서 더욱 효과적인 방열을 수행할 수 있을 것이다.

상기 지지리브(115)는 몸체부(110)의 제1부(111)에서 돌출되어 상기 제2부(113)가 형성하는 개방된 면적에 간섭되지 않는 위치에 형성될 수 있다. 상기 가이드리브(117)는 몸체부(110)의 제1부(111)에서 돌출되어 상기 제2부(113)가 형성하는 개방된 면적에 간섭되지 않는 위치에 형성될 수 있다.

자세히, 상기 제1부(111)는 상기 몸체부(110) 중 상기 제2부(113)가 형성되지 않는 나머지 부분으로 정의되며, 상기 제2부(113)는 상기 몸체부(110)를 관통하여 상기 코어모듈(300)에서 발생된 열을 방열하는 부분이기 때문에, 상기 지지리브(115)는 상기 제1부(111)에 형성되되, 상기 제2부(113)가 형성하는 관통부위를 커버하지 않는 위치에 형성됨이 바람직하다. 그리고 상기 가이드리브(117) 역시 상기 제1부(111)에 형성되되, 상기 제2부(113)가 형성하는 관통부위를 커버하지 않는 위치에 형성됨이 바람직하다.

상기 지지리브(115)는 상기 제1부(111)와 제2부(113)의 경계를 따라 형성될 수 있다. 상기 지지리브(115)가 상기 제1부(111)에 돌출 형성되되, 상기 제1부(111)와 상기 제2부(113)의 경계를 따라 형성됨으로써, 상기 몸체부(110)에서 강성이 상대적으로 약한 제2부(113)의 주변 강성을 확보할 수 있다.

플랜지부(130)는 몸체부(110)의 양단에 구비되고, 상기 몸체부(110)에 의해 형성되는 공간(s)의 반경방향 외측을 향해 연장되어 상기 코일(500)이 상기 몸체부(110)에 권선되는 구간을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 플랜지부(130)가 상기 몸체부(110)의 양단에서 연장되는 길이에 대응하여, 코일(500)이 적어도 한번 이상 중첩되어 몸체부(110)에 감기어질 수 있다.

상기 플랜지부(130)는 상기 몸체부(110)의 일단에 구비되고, 상기 공간(s)의 외측 방향을 향해 연장되는 제1플랜지(131)와 상기 몸체부(110)의 타단에 구비되고, 상기 공간(s)의 외측 방향을 향해 연장되는 제2플랜지를 포함한다. 즉, 상기 플랜지부(130)부는 상기 몸체부(110)가 원통형일 경우, 상기 공간(s)의 반경방향 외측을 따라 연장되어 환형상으로 구비될 수 있다.

상기 지지부(150)는 상기 플랜지부(130)에 연결되어 상기 자성기판(313,333)과 접함으로써 상기 코어모듈(300)을 지지하는 구성이며 또한 상기 지지부(150)에 의해 인덕터(10)가 지지될 수 있다.

상기 지지부(150)는 제1지지부(151), 제2지지부(152), 제3지지부(153), 제4지지부(154)를 포함할 수 있으며, 상기 제1지지부(151)와 제2지지부(152)는 상기 제1플랜지(131)와 연결되고, 제3지지부(153)와 제4지지부(154)는 상기 제2플랜지(132)와 연결되어 구비될 수 있다.

상기 제1지지부(151)와 상기 제2지지부(152) 상기 제1플랜지(131)에서 서로 마주보는 위치에 평행하게 구비되는 것이 코어모듈(330)의 안정적인 지지를 수행하기 적합할 것이다.

상기 지지부(150)는 상기 플랜지부(130)와 일체로 제작되거나 또는 각각 제작되어 연결될 수 있으며, 상기 지지부(150)와 플랜지부(130)가 접하는 부위에 강성확보를 위한 연결부(140)가 구비될 수 있다.

코어모듈(300)은 보빈(100)에 결합되고, 상기 보빈(100)의 몸체부(110)에 코일(500)이 권선된 후 상기 하우징(10)에 배치된다. 상기 보빈(100)의 몸체부(110)에 코일(500)이 권선된 후, 상기 코어모듈(300)이 보빈(100)에 삽입되어도 무방하다.

상기 코어모듈(300)과 보빈(100)은 상기 코일(500)이 권선된 후, 하우징(10)의 내부에 배치된다. 그리고 상기 하우징(10)의 내부로 몰딩액(30)이 채워진다. 상기 몰딩액(30)은 상기 가이드리브(117)에 의해 상기 코어모듈(300)의 중심축을 냉각시킬 수 있다.

보다 자세히, 상기 가이드리브(117)의 단부는 외부로 노출되어 있다. 왜냐하면 상기 가이드리브(117)가 연장된 길이는 상기 코일(500)이 적층되는 구간을 형성하기 때문이다. 따라서 상기 코일(500)에 의해 상기 가이드리브(117)의 단부는 덮여지지 않는다.

상기 가이드리브(117)를 따라 안내되는 몰딩액(30)은 상기 몸체부(110)로 유입된다. 상기 몸체부(110)는 개방부(113)가 형성되어 상기 몰딩액(30)은 상기 개방부(113)로 유입되어 상기 몸체부(110) 내부에 삽입되어 있는 제1레그(311)와 제3레그(331)와 접촉한다.

상술한 바와 같이 상기 제1레그(311)와 상기 제3레그(331)는 상기 코어모듈(300)의 중심축을 형성하는 자성체 레그로써, 자속을 안내하면서 발열된다. 상기 몰딩액(30)이 상기 제1레그(311) 및 제3레그(331)와 접촉하면서, 상기 레그(311,331)들을 냉각시킬 수 있다.

도6은 다양한 보빈 구조를 나타낸 사시도이다.

이하 도6을 참고하여 설명한다.

도6을 참고하면 본 명세서에서 게시되는 보빈은, 다양한 형상의 개방부를 포함할 수 있다. 도6에서 설명되는 보빈에는 다양한 형상의 개방부를 설명하기 위한 것으로써, 상술한 지지리브, 가이드리브와 같은 구성은 생략한다. 상기 지지리브와 가이드리브는 상술한 바와 같이 본 도면에서 설명되는 다양한 형상의 개방부에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도6a의 보빈(100a)의 몸체부(110a)에는 코일(미도시)이 권선될 수 있다. 상기 몸체부(110a)는 공간(s)의 외관을 형성하며, 상기 공간(s)에 삽입되는 레그와 상기 몸체부(110a)에 권선되는 코일 사이에 위치되는 제1부(111a)와 상기 몸체부(110a)에서 상기 공간(s)과 코일 사이를 연통하는 제2부(개방부, 113a)를 포함한다.

상기 제2부(113a)는 몸체부(110a)의 길이방향을 따라 상기 몸체부(110a)의 양단을 가로지르며 형성될 수 있다.

도6b의 보빈(100b)의 몸체부(110b)에는 코일(미도시)이 권선될 수 있다. 상기 몸체부(110b)는 공간(s)의 외관을 형성하며, 상기 공간(s)에 삽입되는 레그와 상기 몸체부(110b)에 권선되는 코일 사이에 위치되는 제1부(111b)와 상기 몸체부(110b)에서 상기 공간(s)과 코일 사이를 연통하는 제2부(개방부, 113b)를 포함한다.

상기 제2부(113b)는 몸체부(110b)에 복수개의 홀로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 명세서에서 설명하는 개방부는 몸체부에 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 개방부 또는 제1부로 몰딩액을 안내하기 위한 가이드리브 역시 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 형상으로 구비될 수 있다.

이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 인덕터 10: 하우징
30: 몰딩액
100: 보빈
110: 몸체부 111: 제1부
113: 제2부, 개방부 115: 지지리브
117: 가이드리브
130: 플랜지부
140: 연결부 150: 지지부
300: 코어모듈 500: 코일

Claims (15)

1. 몰딩액이 충전되는 하우징;
   상기 하우징에 배치되고, 복수개의 레그와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 자성기판을 포함하고, 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열되는 코어모듈; 및
   상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 보빈;을 포함하고,
   상기 보빈은,
   상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간을 형성하고, 상기 코일이 권선되는 몸체부;를 포함하고,
   상기 몸체부는,
   상기 공간과 상기 코일을 연통하는 개방부;를 포함하고,
   상기 몰딩액은 상기 개방부로 유입되어 상기 몸체부에 관통 삽입된 레그에서 발생되는 열을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 인덕터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장되어, 상기 몰딩액을 상기 개방부로 안내하는 가이드리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드리브는, 상기 몸체부에 권선된 코일의 적층 높이에 대응하거나, 상기 코일의 적층 높이보다 더 높게 상기 몸체부에서 연장되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
4. 제2항에 있어서,
   상기 보빈은,
   상기 몸체부의 일단에 구비되고, 상기 공간의 외측 방향을 향해 연장되는 제1플랜지; 및
   상기 몸체부의 타단에 구비되고, 상기 공간의 외측 방향을 향해 연장되는 제2플랜지;를 더 포함하고,
   상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지는 상기 코일이 권선되는 구간을 형성하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가이드리브는, 상기 코일이 적층되는 구간을 형성하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
6. 제4항에 있어서,
   상기 보빈은,
   상기 자성기판과 접함으로써 상기 코어모듈을 지지하는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
7. 제2항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상기 몸체부의 반경방향을 향해 돌출 형성되는 지지리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 지지리브는, 상기 개방부의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 개방부는, 상기 몸체부의 양단을 가로지르며 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 개방부는, 상기 몸체부의 외면에 복수개의 관통홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
11. 몰딩액이 충전되는 하우징;
    상기 하우징에 배치되고, 복수개의 레그와 상기 복수개의 레그 양단을 연결하는 자성기판을 포함하고, 코일에서 발생된 자속을 안내하면서 발열되는 코어모듈; 및
    상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 보빈;을 포함하고,
    상기 보빈은,
    상기 복수개의 레그 중 적어도 하나의 레그가 관통 삽입되는 공간을 형성하고, 상기 코일이 권선되는 몸체부;를 포함하고,
    상기 몸체부는,
    상기 공간의 외관을 형성하고, 상기 코어모듈과 상기 코일 사이를 절연하는 제1부; 및
    상기 공간과 상기 코일을 연통하여, 상기 몰딩액이 유입되는 제2부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
12. 제11항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장되어, 상기 몰딩액을 상기 제2부로 안내하는 가이드리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
13. 제12항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 반경방향을 향해 돌출 형성되는 지지리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
14. 제13항에 있어서,
    상기 가이드리브와 상기 지지리브는 상기 제2부에서 상기 몸체부의 반경방향 외측을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
15. 제14항에 있어서,
    상기 지지리브는, 상기 제1부와 상기 제2부의 경계를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.

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