KR20220028763A - 초박형 공진 변압기를 위한 보빈 및 코어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초박형 공진 변압기를 위한 보빈 및 코어 구조에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 코어는 내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈, 상기 내측보빈의 외측에 배치되고, 상기 내측보빈과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈, 상기 내측보빈과 상기 외측보빈 각각에 권선되는 코일, 및 상기 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어, 상기 상단코어와 물리적으로 결속되는 중족코어, 및 상기 상단코어와 결합되는 하단코어를 포함하고, 상기 중족코어는 상기 상단코어에서만 결속되어 상기 하단코어 방향으로 형성되며, 상기 하단코어와 접하기 전에 갭이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 내측보빈과 외측보빈을 구비할 수 있다.

Description

초박형 공진 변압기를 위한 보빈 및 코어 구조{Bobbin, core structure for ultra-thin resonant transformer}

본 발명은 초박형 공진 변압기를 위한 보빈 및 코어 구조에 관한 것으로서, 보빈 내에 코일이 최대한 많이 감기면서도 코어와 코일 간의 연면 이격거리를 최대 확보할 수 있도록 외측보빈과 내측보빈을 계단형으로 겹치게 하여 연면이격거리를 최대화 한다.

코일부품은 다양한 전자제품에 다양한 용도로 이용되고 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 전원공급장치에 다양한 용도로 이용되고 있다.

디스플레이 등, 대부분의 회로에 있어서는 역률보정을 하거나 LED 구동의 정전류를 얻기 위한 평활 용으로 일반적으로 코일부품이 사용되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 코일부품을 설명하는 도면이다.

도 1a는 정면 단면도(110)로서, 도면부호 111에서와 같이 상단코어와 하단코어 사이의 중족에 갭이 위치하여 갭에서 발생되는 누설자속에 의해 주변 코일부에 eddy current 에 의한 갭손실 발생할 수 있다.

한편, 도면부호 112에서 보는 바와 같이, 종래 기술에서는 외측보빈과 내측 보빈 간의 틈에 의해 보빈에 감긴 코일과 코어 사이에 안전규격에서 요구되는 연면거리 만족을 위해 보빈 권선 공간에 코일을 다 채우지 못하고 여분의 공간 남겨두게 된다.

따라서 보빈의 플래지 두께를 두껍게 하거나 보빈의 권선공간을 충분히 활용하지 못하므로 공진 변압기의 박형 설계나 크기축소 구현에 어려움 존재하였다.

한편, 도 1b는 측면 단면도(120)로서, 도면부호 121에서와 같이 외측보빈과 내측보빈에 감긴 코일 간의 거리, 즉 1차 권선, 2차 권선이 고정되어 있으므로 외측, 내측에 코일간의 거리 및 겹치는 면적에 비례하는 누설인덕턴스를 조정하기 곤란한 문제가 있다.

한국등록특허 제10-2064118호 "코일부품 및 그 제조방법" 한국공개특허 제10-2019-0093436호 "자성코어 조립체 및 이를 포함하는 코일부품"

본 발명은 소형화된 코일부품을 제공할 수 있으며, 이러한 코일부품이 장착되는 구동회로, 및 이러한 구동회로를 사용하는 전자장치들도 보다 작게 또한 보다 슬림하게 설계할 수 있으면서, 코일부품은 대전류, 대용량의 파워를 갖는 출력을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 EMI 차폐특성을 가지고 있어서 전자 장치들의 EMI 개선기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 갭 손실 방지를 위한 하단코어의 갭 구조의 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 누설자속이 코일부품 외부로 누설되지 않는 차폐형 구조에 중족이 일체되어 있는 상단코어, 다양한 재질을 사용할 수 있는 결합형 중족 구조의 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상단코어, 하단코어의 결속을 용이하게 하기 위한 돌기 구조의 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 외부 접속단자가 코일부품 외부로 노출되지 않는 코일 직경에 따른 2가지 구조의 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일실시예에 따른 코어는 내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈, 상기 내측보빈의 외측에 배치되고, 상기 내측보빈과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈, 상기 내측보빈과 상기 외측보빈 각각에 권선되는 코일, 및 상기 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어, 상기 상단코어와 물리적으로 결속되는 중족코어, 및 상기 상단코어와 결합되는 하단코어를 포함하고, 상기 중족코어는 상기 상단코어에서만 결속되어 상기 하단코어 방향으로 형성되며, 상기 하단코어와 접하기 전에 갭이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 내측보빈과 외측보빈을 구비할 수 있다.

일실시예에 따른 코어는 상기 하단코어는, 상기 중족코어와 갭이 형성되는 위치에서 음각될 수 있다.

일실시예에 따른 코어는 상기 외측보빈은 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 외측보빈 및 상기 내측보빈에 감긴 각각의 코일 간 거리를 조정시킬 수 있다.

일실시예에 따른 코어는 내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈, 상기 내측보빈의 외측에 배치되고, 상기 내측보빈과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈, 상기 내측보빈과 상기 외측보빈 각각에 권선되는 코일, 및 상기 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어, 중족코어, 및 상기 상단코어와 끼움돌기를 통해 결합되는 하단코어를 포함하는 코어를 포함하고, 상기 중족코어는 상기 상단코어 및 상기 하단코어와 분리된 형태로, 상기 상단코어에서 상기 하단코어 방향으로 형성되며, 상기 상단코어 및 상기 하단코어 각각에 접하기 전에 갭이 형성될 수 있다.

일실시예에 따른 상기 외측보빈은 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 외측보빈 및 상기 내측보빈에 감긴 각각의 코일 간 거리를 조정시킬 수 있다.

일실시예에 따르면, 소형화된 코일부품을 제공할 수 있으며, 이러한 코일부품이 장착되는 구동회로, 및 이러한 구동회로를 사용하는 전자장치들도 보다 작게 또한 보다 슬림하게 설계할 수 있으면서, 코일부품은 대전류, 대용량의 파워를 갖는 출력을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, EMI 차폐특성을 가지고 있어서 전자 장치들의 EMI 개선기능을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 갭 손실 방지를 위한 하단코어의 갭 구조의 코일을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 누설자속이 코일부품 외부로 누설되지 않는 차폐형 구조에 중족이 일체되어 있는 상단코어, 다양한 재질을 사용할 수 있는 결합형 중족 구조의 코일을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 상단코어, 하단코어의 결속을 용이하게 하기 위한 돌기 구조의 코일을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 외부 접속단자가 코일부품 외부로 노출되지 않는 코일 직경에 따른 2가지 구조의 코일을 제공할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 코일부품을 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 코일부품을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 상단코어의 측면 사시도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 하단코어의 측면 사시도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 내측, 외측 보빈의 결합된 측면 사시도, 저면 사시도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 조립체의 정면도, 저면 사시도, 측면 사시도를 나타내는 도면이다.
도 7a는 갭손실을 줄이고 코어 결합을 용이하게 하는 하단코어에 돌기를 갖는 조립 분해도이다.
도 7b는 일반적인 중족 갭을 갖는 코어가 사용된 조립 분해도이다.
도 8은 일실시예에 따른 다양한 실시예들을 설명하는 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 코일부품을 설명하는 도면이다.

먼저, 도 2a는 코일부품의 정면 단면도(210)를 나타낸다.

일실시예에 따른 코어(210)는 내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈(211)과 내측보빈(211)의 외측에 배치되고, 내측보빈(211)과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈(212)을 포함할 수 있다.

또한, 내측보빈(211)과 외측보빈(212)의 각각에 권선되는 코일(213)을 포함할 수 있다.

또한, 코일(213)과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어(214), 상단코어(214)와 물리적으로 결속되는 중족코어(215), 상단코어(214)와 결합되는 하단코어(216)를 포함하는 코어를 더 포함할 수 있다.

이 때의 중족코어(215)는 상단코어(214)에서만 결속되어 하단코어(216) 방향으로 형성되며, 하단코어(216)와 접하기 전에 갭이 형성되는 구조일 수 있다.

정면 단면도(210)에 따르면, 코일부품은 보빈 내에 코일이 최대한 많이 감기면서도 코어와 코일 간의 연면 이격거리를 최대 확보할 수 있도록 외측보빈과 내측보빈을 계단형으로 겹치게 하여 연면 이격거리를 최대화할 수 있다.

한편, 도면부호 213에서 보는 바와 같이, 갭이 보빈의 플랜지 부에 위치하고, 하단코어의 음각부에 배치되어 갭에서 발생되는 누설자속이 코일과 쇄교되지 않아 eddy current에 의한 갭손실을 방지할 수 있다.

도 2b는 코일부품의 측면 단면도(220)를 나타낸다.

도면부호 220에서 보는 바와 같이, 외측보빈과 내측보빈에 감긴 1차, 2차 코일 간의 거리를 조정할 수 있는 스페이서를 외측보빈에 추가하여 회로특성에 적합한 누설인덕턴스를 조정할 수 있다.

도 2b에서는 외측보빈의 일측에만 스페이서가 1개 추가된 형태를 나타내지만, 스페이서는 복수개 추가될 수도 있다. 또한, 내측보빈에도 스페이서가 추가되는 형태로 구현될 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 상단코어의 측면 사시도(300)를 나타내는 도면이다.

상단코어는 하단코어의 끼움돌기에 결속하기 위한 몸통의 외벽부분과, 중앙부분에 형성되는 중족코어로 구현될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 하단코어의 측면 사시도(400)를 나타내는 도면이다.

도면부호 401은 상단 코어의 외벽부분과 결합을 용이하게 하기 위한 하단코어의 돌기부를 나타낸다. 또한, 도면부호 402는 갭에 의한 누설자속이 보빈 내 코일과 쇄교되지 않도록하는 일자형 갭 음각부를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 내측, 외측 보빈의 결합된 측면 사시도, 저면 사시도를 나타내는 도면이다.

보다 구체적으로, 도면부호 510은 내측, 외측 보빈의 결합된 측면 사시도를 나타내고, 특히 도면부호 511이 외측보빈, 도면부호 512가 내측보빈을 나타내고, 도면부호 513은 연면거리 증가를 위한 계단식의 보빈 결합 구조를 나타낸다.

도면부호 520은 저면 사시도를 나타내고, 도면부호 521이 연면거리 증가를 위한 계단식의 보빈 결합 구조를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 조립체의 정면도, 저면 사시도, 측면 사시도를 나타내는 도면이다.

특히, 도면부호 610이 정면도를 나타내고, 도면부호 620이 저면 사시도를 나타내며, 도면부호 630이 측면 사시도를 나타낸다.

도 7a는 갭손실을 줄이고 코어 결합을 용이하게 하는 하단코어에 돌기를 갖는 조립 분해도(710)이다.

특히, 도면부호 711은 상단코어, 도면부호 712는 외측보빈, 도면부호 713는 외측보빈에 감기는 코일, 도면부호 714는 내측보빈, 도면부호 715는 내측보빈에 감기는 코일, 도면부호 716는 하단코어를 나타낸다.

상단코어는 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하고, 중족코어는 상단코어와 물리적으로 결속되며, 하단코어는 상단코어와 결합되는 구조로 나타날 수 있다.

이 중에서 중족코어는 상단코어에서만 결속되어 하단코어 방향으로 형성되며, 하단코어와 접하기 전에 갭이 형성되는 구조일 수 있ㄷ.ㅏ

도 7b는 일반적인 중족 갭을 갖는 코어가 사용된 조립 분해도(720)이다.

특히, 도면부호 721와 도면부호 722는 누설 인덕턴스 조정 용 스페이서가 배치되는 위치에 해당한다.

도 8은 일실시예에 따른 다양한 실시예들을 설명하는 도면이다.

도면부호 810은 일반적인 갭 구조의 코어에 계단식 보빈 적용된 실시예를 나타낸다.

또한, 도면부호 820은 갭이 하단에 배치되고 'I'자 형 하단코어 및 계단식 보빈 적용된 실시예를 나타낸다.

도면부호 830은 갭이 하단에 배치되고 코어 결합을 용이하게 하고 갭손실을 줄이는 돌기를 갖는 하단코어 및 계단식 보빈 적용된 실시예를 나타낸다.

도면부호 840은 상단코어와 다른 재질을 갖는 중족코어가 결합된 상태에서 돌기를 갖는 하단코어 및 계단식 보빈 적용된 실시예를 나타낸다.

결국, 본 발명을 이용하면, 소형화된 코일부품을 제공할 수 있으며, 이러한 코일부품이 장착되는 구동회로, 및 이러한 구동회로를 사용하는 전자장치들도 보다 작게 또한 보다 슬림하게 설계할 수 있으면서, 코일부품은 대전류, 대용량의 파워를 갖는 출력을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명을 이용하면 EMI 차폐특성을 가지고 있어서 전자 장치들의 EMI 개선기능을 제공할 수 있고, 갭 손실 방지를 위한 하단코어의 갭 구조의 코일을 제공할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

1. 내측보빈과 외측보빈을 구비하는 코어에 있어서,
   내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈;
   상기 내측보빈의 외측에 배치되고, 상기 내측보빈과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈;
   상기 내측보빈과 상기 외측보빈 각각에 권선되는 코일; 및
   상기 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어, 상기 상단코어와 물리적으로 결속되는 중족코어, 및 상기 상단코어와 결합되는 하단코어를 포함하는 코어
   를 포함하고,
   상기 중족코어는 상기 상단코어에서만 결속되어 상기 하단코어 방향으로 형성되며, 상기 하단코어와 접하기 전에 갭이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 내측보빈과 외측보빈을 구비하는 코어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하단코어는,
   상기 중족코어와 갭이 형성되는 위치에서 음각되는 것을 특징으로 하는 코어.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외측보빈은 스페이서를 더 포함하고,
   상기 스페이서는 상기 외측보빈 및 상기 내측보빈에 감긴 각각의 코일 간 거리를 조정시키는 것을 특징으로 하는 코어.
4. 코어에 있어서,
   내부에 관통공이 구비된 관 형상의 몸체 양단에서 외부로 돌출되는 복수의 플랜지를 구비하는 내측보빈;
   상기 내측보빈의 외측에 배치되고, 상기 내측보빈과는 계단형태로 적어도 일부의 측면이 겹치는 형태인 외측보빈;
   상기 내측보빈과 상기 외측보빈 각각에 권선되는 코일; 및
   상기 코일과 전자기 결합되어 자료를 형성하는 상단코어, 중족코어, 및 상기 상단코어와 끼움돌기를 통해 결합되는 하단코어를 포함하는 코어
   를 포함하고,
   상기 중족코어는 상기 상단코어 및 상기 하단코어와 분리된 형태로, 상기 상단코어에서 상기 하단코어 방향으로 형성되며, 상기 상단코어 및 상기 하단코어 각각에 접하기 전에 갭이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 코어.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외측보빈은 스페이서를 더 포함하고,
   상기 스페이서는 상기 외측보빈 및 상기 내측보빈에 감긴 각각의 코일 간 거리를 조정시키는 것을 특징으로 하는 코어.
   

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