KR20240060005A - 개선된 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품에 관한 것으로서, 상단코어의 내측에 구비되는 상부중심코어와 보빈에 의해 상기 상부중심코어와 분리된 상태로 위치하는 분리형 중심코어를 이중 구조로 구성함으로써, 상단코어와 하단코어의 높이 변화 없이 자속의 병목현상이 발생되는 상단코어의 면적을 넓혀 자속의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능한 것이 특징이다.

Description

개선된 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품{Coil component with separable type center core structure}

본 발명은 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품에 관한 것으로서, 더 상세하게는 상단코어의 내측에 구비되는 상부중심코어와 보빈에 의해 상기 상부중심코어와 분리된 상태로 위치하는 분리형 중심코어를 이중 구조로 구성함으로써, 상단코어와 하단코어의 높이 변화 없이 자속의 병목현상이 발생되는 상단코어의 면적을 넓혀 자속의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능한 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품에 관한 것이다.

일반적으로 코일부품은 자성코어 및 이에 권선되는 코일을 포함하는 인덕터, 리액터, 트랜스포머, EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터, 파워 인버터 등이 포함되는데, 최근 들어, 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 반도체의 고집적화 및 고성능화가 가능하게 됨에 따라, 디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자기기의 소형화 및 슬림화가 이루어지고 있으며, 이로 인하여, 전자기기에 적용되는 코일부품에도 소형화 및 슬림화가 요구되고 있다.

상기와 같은 코일부품에 해당하는 '인덕터'가 등록특허 제10-1544025호(이하, '특허문헌 1'이라 함.)에 게시되어 있다.

상기 특허문헌 1을 참조하면, 종래의 '인덕터'는, 자기장을 생성하기 위한 전기 컨덕터, 및 상기 컨덕터의 영역 내에 배열되고 자화 가능한 재료로 구성된 인덕터 코어(12)와 또한 적어도 하나의 공기 갭(16)을 포함하는 적어도 하나의 인덕터 코어 유닛(10)을 가진 인덕터로서, 충전 재료(18)가 기계적 안정화를 위하여 상기 공기 갭(16)의 적어도 일부에 도입되고, 상기 충전 재료(18)는 상기 인덕터 코어(12)를 구성하는 상기 자화 가능한 재료의 열팽창 계수(α_D) 값의 ±70% 범위 내에 놓이는 열팽창 계수(α_F) 값을 가지도록 구현되고, 상기 충전 재료(18)는 무기 바인더(binder)를 포함하고, 상기 무기 바인더는 적어도 하나의 타입의 물-경화되는 시멘트(water-hardened cement)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 특허문헌 1은 자기장을 형성하기 위한 전기 전도체, 및 상기 전도체의 영역 내에 배열되고 자화될 수 있는 재료로 구성된 인덕터 코어(12)뿐 아니라, 적어도 하나의 공기 갭(16)을 포함하는 적어도 하나의 인덕터 코어 유닛(10)을 가진 인덕터를 제공하기 위한 것이나, 본 발명의 도 1에 도시된 바와 같이, 코어 유닛(10) 상하부 각 4지점(a,b,c,d)에서 코일(20)에 의한 자속흐름의 병목구간이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상단코어(11)와 하단코어(12) 사이의 중앙부에 갭이 위치하여 갭(gap) 부분(g)에서 방사되는 누설자속(m)과 코일(20)에 흐르는 전류가 결속됨에 따라 eddy current에 의한 갭손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 자속흐름의 병목구간을 최소화하며, 갭손실 발생을 최소화하기 위한 다양한 코어 구조 개발이 요구되고 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1544025호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상단코어의 내측에 구비되는 상부중심코어와 보빈에 의해 상기 상부중심코어와 분리된 상태로 위치하는 분리형 중심코어를 이중 구조로 구성함으로써, 상단코어와 하단코어의 높이 변화 없이 자속의 병목현상이 발생되는 상단코어의 면적을 넓혀 자속의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능한 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품을 제공하는 것이다.

또한, 갭에 의한 누설자속과 코일이 결합되지 않도록 분리형 중심코어를 통해 갭 위치를 코일 권선면 상하단부에 각각 배치하고, 하단코어의 차폐가이드홈에 의해 갭에 의한 누설자속이 코일과 결합되지 않도록 차폐시킴으로써, 갭손실 발생을 최소화하는 것이 가능한 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품은, 내부 상측 중앙부로부터 하방향으로 연장되는 상부중심코어가 구비되는 상단코어; 상기 상단코어의 하부에 연결되며, 내부 하측 중앙부에 갭에 의한 누설자속이 코일과 결합되는 것을 방지하도록 차폐시키는 차폐가이드홈이 형성되는 하단코어; 상기 상단코어와 하단코어의 내측에서 보빈에 의해 상기 상부중심코어와 분리 형성되는 분리형 중심코어; 및 상기 분리형 중심코어에 감겨 자속을 발생시키는 코일;을 포함하되, 상기 상부중심코어의 말단부와 상단코어의 상면이 형성하는 제1공간(a) 및 제2공간(b)은 상기 분리형 중심코어를 중앙을 기준으로 양측으로 분할된 제3공간(c) 및 제4공간(d)보다 넓거나 동일한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품은, 내부 상측 중앙부로부터 하방향으로 연장되는 상부중심코어가 구비되는 상단코어; 상기 상단코어의 하부에 연결되며, 내부 하측 중앙부로부터 상방향으로 연장되는 하부중심코어가 구비되는 하단코어; 상기 상단코어와 하단코어의 내측에서 보빈에 의해 상기 상부중심코어 및 하부중심코어와 분리 형성되는 분리형 중심코어; 및 상기 분리형 중심코어에 감겨 자속을 발생시키는 코일;을 포함하되, 상기 상부중심코어의 말단부와 상단코어의 상면이 형성하는 제1공간(a) 및 제2공간(b)과, 상기 하부중심코어의 말단부와 하단코어의 하면이 형성하는 제5공간(e) 및 제6공간(f)은 상기 분리형 중심코어를 중앙을 기준으로 양측으로 분할된 제3공간(c) 및 제4공간(d)보다 넓거나 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부중심코어는 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부중심코어는 하부에서 상부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단코어 또는 하단코어에는 자속흐름과 무관한 그 중앙부에 음각부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 상단코어의 내측에 구비되는 상부중심코어와 보빈에 의해 상기 상부중심코어와 분리된 상태로 위치하는 분리형 중심코어를 이중 구조로 구성함으로써, 상단코어와 하단코어의 높이 변화 없이 자속의 병목현상이 발생되는 상단코어의 면적을 넓혀 자속의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능한 장점이 있다.

또한, 갭에 의한 누설자속과 코일이 결합되지 않도록 분리형 중심코어를 통해 갭 위치를 코일 권선면 상하단부에 각각 배치하고, 하단코어의 차폐가이드홈에 의해 갭에 의한 누설자속이 코일과 결합되지 않도록 차폐시킴으로써, 갭손실 발생을 최소화하는 것이 가능한 장점이 있다.

도 1은 종래기술의 인덕터 코어 구조에 따른 자속흐름 상태를 보인 설명도.
도 2는 종래기술의 인덕터 코어 구조에 따른 갭손실 상태를 보인 설명도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 구성을 보인 개략도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 자속흐름 상태를 보인 설명도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 갭손실 상태를 보인 설명도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 구성을 보인 개략도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 자속흐름 상태를 보인 설명도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 분리형 중심코어가 보빈에 안착된 상태를 보인 설명도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 구성을 보인 개략도.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 자속흐름 상태를 보인 설명도.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 자속흐름 상태를 보인 설명도.
도 13 및 14는 본 발명의 다양한 코어 구조 형상을 보인 설명도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 구성을 보인 개략도이다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 자속흐름 상태를 보인 설명도이며, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품의 갭손실 상태를 보인 설명도이다.

도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품은, 상단코어(100), 하단코어(200), 분리형 중심코어(300), 코일(400)을 포함한다.

상기 상단코어(100)는 코일부품의 상부를 구성하는 것으로서, 본 발명에 있어서, 상기 상단코어(100)는 그 내부 상측 중앙부로부터 하방향으로 연장되는 상부중심코어(110)가 구비되는 것이 특징이다.

도 4를 참조하면, 상기 상부중심코어(110)의 말단부와 상단코어(100)의 상면 사이에는 제1공간(a) 및 제2공간(b)이 형성되며, 상기 제1공간(a) 및 제2공간(b)은 분리형 중심코어(300)를 중앙을 기준으로 양측으로 분할된 제3공간(c) 및 제4공간(d)보다 넓거나 동일하도록 구성되는데, 이로 인하여, 코일(400)에 전류가 흘러 자속(m)이 발생하여 도 5에 도시된 바와 같은 방향으로 자속(m)흐름이 이루어지는 과정에서 자속(m)의 병목현상이 발생되는 제1공간(a) 및 제2공간(b)의 면적을 넓혀 상단코어(100)의 높이 변화 없이 자속(m)의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 상부중심코어(110)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것이 특징으로서, 이 경우에도 제1실시예와 동일하게 자속(m)흐름이 이루어지는 과정에서 자속(m)의 병목현상이 발생되는 제1공간(a) 및 제2공간(b)의 면적을 넓혀 자속의 최단 경로로 상부중심코어(110)에서 상단코어(100)로 경로가 형성됨으로써, 상단코어(100)의 높이 변화 없이 자속(m)의 병목현상을 최소화하는 것이 가능하게 된다.

상기 하단코어(200)는 코일부품의 하부를 구성하는 것으로서, 본 발명에 있어서, 상기 하단코어(200)는 그 내부 하측 중앙부에 갭에 의한 누설자속이 코일(400)과 결합되는 것을 방지하도록 차폐시키는 차폐가이드홈(210)이 형성되는 것이 특징이다.

상기 분리형 중심코어(300)는 상기 상단코어(100)와 하단코어(200)의 내측에서 상부중심코어(110)와 분리된 상태로 위치하는 것으로서, 이를 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 보빈(500)에 안착된 상태로 상단코어(100)와 하단코어(200)의 내측에 위치하도록 구성된다.

상기 분리형 중심코어(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부중심코어(110) 및 차폐가이드홈(210)과 이격된 상태로 위치하여 갭(g1,g2) 위치를 코일 권선면 상하단부에 각각 배치하는 것을 가능하게 하는데, 이로 인하여, 갭에 의한 누설자속과 코일이 결합되지 않도록 함으로써, 갭손실 발생을 최소화하는 것이 가능하다.

상기 코일(400)은 상기 분리형 중심코어(300)에 감겨 자속을 발생시키는 것으로서, 전도성이 좋은 선재로 구성되며, 선재를 절연성 재료로 피복하여 통형 또는 나선형으로 감아서 사용하는 것이 가능하다.

이하에서는 도 10 내지 12를 참조하여, 본 발명의 제3,4실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품을 설명하기로 한다.

먼저, 도 10 및 11을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품은, 하단코어(200)의 내부 하측 중앙부로부터 상방향으로 연장되는 하부중심코어(220)가 구비되는 것이 특징으로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하부중심코어(210)의 말단부와 하단코어(200)의 하면 사이에는 제5공간(e) 및 제6공간(f)이 형성되며, 상기 제5공간(e) 및 제6공간(f)은 분리형 중심코어(300)를 중앙을 기준으로 양측으로 분할된 제3공간(c) 및 제4공간(d)보다 넓거나 동일하도록 구성되는데, 이로 인하여, 코일(400)에 전류가 흘러 자속(m)이 발생하여 도 11에 도시된 바와 같은 방향으로 자속(m)흐름이 이루어지는 과정에서 자속(m)의 병목현상이 발생되는 제5공간(e) 및 제6공간(f)의 면적을 넓혀 하단코어(200)의 높이 변화 없이 자속(m)의 병목현상을 최소화하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 소형화된 코일부품을 제공하는 것이 가능함에 따라, 코일부품이 장착되는 전자기기의 슬림화가 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 하부중심코어(220)는 도 12에 도시된 바와 같이, 하부에서 상부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것이 특징으로서, 이 경우에도 제3실시예와 동일하게 자속(m)흐름이 이루어지는 과정에서 자속(m)의 병목현상이 발생되는 제5공간(e) 및 제6공간(f)의 면적을 넓혀 자속의 최단 경로로 하단코어(200)에서 하부중심코어(220)로 경로가 형성됨으로써, 하단코어(200)의 높이 변화 없이 자속(m)의 병목현상을 최소화하는 것이 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 도 13 및 14에 도시된 바와 같이, 상기 상단코어(100) 또는 하단코어(200)에 음각부(120,230)가 형성되는 것이 특징으로서, 상단코어(100)와 하단코어(200)를 통한 자속흐름 과정에서, 상단코어(100)의 상단 중앙부 및 하단코어(200)의 하단 중앙부에는 자속흐름이 이루어지지 않게 되는데, 이로 인하여, 자속흐름과 무관한 상단코어(100)의 상단 중앙부 및 하단코어(200)의 하단 중앙부에 음각부(120,230)를 각각 형성함으로써, 상단코어(100) 및 하단코어(200)의 무게 경감이 가능하게 된다.

상기와 같이, 상단코어(100) 및 하단코어(200)에 음각부(120,230)를 형성하는 경우, 인덕턴스가 584μH 에서 570μH로 미세하게 감소하나 상단코어(100)와 하단코어(200)의 무게를 약 5%정도 경감하는 것이 가능하다.

전술한 본 발명의 각 실시예는 분리형 중심코어(400)를 적용 가능한 코어 구조를 예를 들어 설명한 것이며, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

(a): 제1공간 (b): 제2공간
(c): 제3공간 (d): 제4공간
(e): 제5공간 (f): 제6공간
100: 상단코어 110: 상부중심코어
120: 음각부 200: 하단코어
210: 차폐가이드홈 220: 하부중심코어
230: 음각부 300: 분리형 중심코어
400: 코일 500: 보빈

Claims (4)

1. 내부 상측 중앙부로부터 하방향으로 연장되는 상부중심코어가 구비되는 상단코어;
   상기 상단코어의 하부에 연결되며, 내부 하측 중앙부로부터 상방향으로 연장되는 하부중심코어가 구비되는 하단코어;
   상기 상단코어와 하단코어의 내측에서 보빈에 의해 상기 상부중심코어 및 하부중심코어와 분리 형성되는 분리형 중심코어; 및
   상기 분리형 중심코어에 감겨 자속을 발생시키는 코일;을 포함하되,
   상기 상부중심코어의 말단부와 상단코어의 상면이 형성하는 제1공간(a) 및 제2공간(b)과, 상기 하부중심코어의 말단부와 하단코어의 하면이 형성하는 제5공간(e) 및 제6공간(f)은 상기 분리형 중심코어를 중앙을 기준으로 양측으로 분할된 제3공간(c) 및 제4공간(d)보다 넓거나 동일한 것을 특징으로 하는 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품.
   
2. 청구항1에 있어서,
   상기 상부중심코어는 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부중심코어는 하부에서 상부로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 상단코어 또는 하단코어에는 자속흐름과 무관한 그 중앙부에 음각부가 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 중심코어 구조가 구비된 코일부품.