WO2022250426A1 - 코어 구조체 및 이를 포함하는 코일 조립체 - Google Patents

코어 구조체 및 이를 포함하는 코일 조립체 Download PDF

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WO2022250426A1
WO2022250426A1 PCT/KR2022/007370 KR2022007370W WO2022250426A1 WO 2022250426 A1 WO2022250426 A1 WO 2022250426A1 KR 2022007370 W KR2022007370 W KR 2022007370W WO 2022250426 A1 WO2022250426 A1 WO 2022250426A1
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guide
magnetic body
core structure
insulating layer
height
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김선오
이윤재
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주식회사 아모그린텍
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    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures

Definitions

  • the present invention relates to a core structure and a coil assembly including the same.
  • home appliances such as TVs have been developed in a wall mount method in order to minimize the degree of protrusion from the wall. Accordingly, electronic components constituting a part of the TV have been continuously miniaturized and reduced in profile, and in particular, demand for components having a thickness of 1 cm or less is increasing to meet related standards.
  • the case member for sealing the core has a thickness of approximately 1 mm or more, it has been pointed out as an impediment to thinning of electronic parts, such as exceeding 20% of the total thickness of coil parts.
  • the present invention has been devised in view of the above points, and an object thereof is to provide a core structure capable of thinning a coil part.
  • another object of the present invention is to provide a core structure capable of enhancing withstand voltage characteristics of a coil component.
  • the present invention provides a core structure in which a coil is wound, a magnetic body formed in a ring shape and made of a magnetic material; a first guide formed in a ring shape to come into contact with an inner circumferential surface of the magnetic body and made of an insulating material; and an insulating layer coating at least a portion of the magnetic body and the first guide to insulate the magnetic body.
  • the magnetic material may be formed to have a first height
  • the first guide may be formed to have a second height greater than or equal to the first height
  • the first height and the second height may be the same.
  • a height at which the first guide protrudes in a height direction from the magnetic body may be smaller than a thickness of the first guide in a width direction.
  • the magnetic material may be completely covered so that the inner circumferential surface is not exposed to the outside by the first guide.
  • the magnetic body may further include a second guide formed in a ring shape to come into contact with an outer circumferential surface of the magnetic body and made of an insulating material, and the insulating layer may coat at least a portion of the second guide.
  • each of the first guide and the second guide may be formed to have a height higher than that of the magnetic body, and at least a portion of the insulating layer may be disposed in a ring-shaped space formed between the first guide and the second guide.
  • the magnetic material may be formed by winding an amorphous ribbon sheet in the shape of a plate material.
  • the present invention is a core structure in which a coil is wound, formed in a ring shape, a magnetic body made of a magnetic material; a second guide formed in a ring shape to come into contact with an outer circumferential surface of the magnetic body and made of an insulating material; and an insulating layer coating at least a portion of the magnetic body and the second guide to insulate the magnetic body.
  • the present invention the above-described core structure; and a coil wound around the core structure.
  • the present invention it is possible to minimize the vertical height of the core structure by disposing the insulating layer instead of the case member on the top and bottom of the magnetic body.
  • the present invention can enhance the withstand voltage characteristics of the core structure by arranging guides inside and outside the magnetic body while achieving a thin core structure.
  • FIG. 1 is a view showing a coil assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing the core structure in the coil assembly of FIG. 1 by being separated;
  • Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 1;
  • FIG. 4 is a view showing a core structure included in a coil assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a coil assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a case in which an insulating layer is formed without a guide
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion corresponding to portion A of FIG. 3 in FIG. 5 .
  • the core structure 100 is, for example, in a coil assembly 200 in which a coil is wound, such as a choke coil, a transformer, a motor, or an inductor, a toroid Alternatively, it may be a structure formed in a ring shape to support the winding of the coil.
  • a ring shape is defined as including the torus shape.
  • the core structure 100 according to an embodiment of the present invention can be thinned in overall size while insulating the magnetic body 110 by coating the outer surface through the insulating layer 140 .
  • the core structure 100 according to an embodiment of the present invention can strengthen the withstand voltage despite the introduction of the insulating layer 140 through the guides 120 and 130 disposed inside and outside the magnetic body 110 there are advantages.
  • the core structure 100 may include a magnetic body 110, guides 120 and 130 and an insulating layer 140 as shown in FIGS. 2 to 5 .
  • the core structure 100 may include both the first guide 120 and the second guide 130, including only some of them. make it clear that you can This will be described in detail through the following description.
  • the magnetic body 110 may be formed of a magnetic material.
  • the coil assembly 200 may remove noise or excite an induced current when applied to an EMI filter, for example, by having magnetic properties.
  • the magnetic body 110 may be formed of at least one magnetic material selected from the group consisting of an amorphous alloy, an alloy containing nanocrystalline grains, ferrite, a silicon steel plate, sanddust, and permalloy.
  • the magnetic body 110 is manufactured in the form of a powder core, thin strip, or plate in the form of forming a desired shape after mixing a master alloy formed of powder or a master alloy made of a ribbon with a binder and mixing the powder obtained by ball milling. It may be a wound core manufactured by winding an alloy, or a laminated magnetic core manufactured by laminating an alloy manufactured in a thin strip or plate shape.
  • the magnetic body 110 may be formed in a ring shape having a hollow so that a coil may pass therethrough and be wound.
  • the ring-shaped magnetic material 110 may have an inner circumferential surface 111 and an outer circumferential surface 112 extending in the circumferential direction on the inside and outside, respectively.
  • the magnetic material 110 is a part where the inner circumferential surface 111 and the outer circumferential surface 112 are bent or bent at the upper and lower ends of the inner circumferential surface 111 and the outer circumferential surface 112, respectively, and the inner corner portion 113 and the outer corner portion ( 114) may be provided.
  • the inner corner portion 113 and the outer corner portion 114 may be bent while forming a predetermined angle (right angle in the case of FIG. 3), as shown in FIG. 3, respectively, although not shown in the drawing, a predetermined curvature
  • the branch may be formed in a curved surface.
  • the magnetic body 110 is formed by winding the amorphous alloy ribbon a plurality of times, as shown in FIG. ) is formed, it is possible to weaken the withstand voltage of the coil assembly, which will be described later through a description related to the guides 120 and 130.
  • the core structure 100 may include a first guide 120 disposed inside the magnetic body 110 described above.
  • the first guide 120 may be formed of an insulating material to insulate the magnetic body 110 adjacent thereto from the outside. That is, the first guide 120 may cover and insulate the magnetic material 110 together with the insulating layer 140 to be described later.
  • the first guide 120 may be formed of a mixture of an organic material and an inorganic material, or an organic material, and may be formed of one or more kinds selected from a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and rubber. can be formed
  • the material of the first guide 120 of the core structure 100 according to an embodiment of the present invention is not limited thereto, and any material may be applied as long as it has insulating properties.
  • the first guide 120 may be formed in a ring shape to contact the inner circumferential surface 111 of the magnetic body 110, as shown in FIGS. 2 and 3 .
  • the first guide 120 may be formed to have a second height H2 equal to or greater than the first height H1 of the magnetic body 110 . Through this, the first guide 120 may entirely cover the inner circumferential surface 111 of the magnetic body 110 .
  • the first guide 120 may have a height H2 higher than the height H1 of the magnetic body 110, as shown in FIGS. 4 and 5. have.
  • the inner corner portion 113 which may be relatively vulnerable to external force, can be more stably protected. This will be described through a description related to the function of the first guide 120 .
  • the first guide 120 is disposed in a form in close contact with the inner circumferential surface 111 of the magnetic material 110 so that the inner circumferential surface 111 is not exposed to the outside.
  • the thickness L of the first guide 120 in the horizontal direction may be thinner than the thickness of the magnetic body 110 and thicker than the thickness of the insulating layer 140 to be described later.
  • the first guide 120 may have a thickness of about 1 mm, but the present invention is not limited thereto, and may be formed thicker or thinner than this according to design.
  • the core structure 100 may include a second guide 130 disposed outside the magnetic body 110 in addition to the first guide 120 described above. .
  • the second guide 130 may be formed of an insulating material to insulate the magnetic body 110, and may be formed in a ring shape to contact the outer circumferential surface 112 of the magnetic body 110.
  • the second guide 130 is also formed to have a second height H2 equal to or greater than the first height H1 of the magnetic body 110 as in the first guide 120, thereby covering the outer circumferential surface of the magnetic body 110 as a whole. can do.
  • the second guide 130 differs from the first guide 120 only in terms of the position in which it is disposed, and generally has the same or similar structure and function as the first guide 120. It will be replaced with the description of (120).
  • the first guide 120 and the second guide 130 when the coil 150 is wound around the core structure 100, stress is concentrated on the corner portions 113 and 114 of the coil assembly 200. A weakening of withstand voltage can be prevented, and a related description will be provided after the description of the insulating layer 140 is completed.
  • the core structure 100 may include an insulating layer 140 coating the magnetic body 110 , the first guide 120 and the second guide 130 .
  • the insulating layer 140 serves to insulate the magnetic body 110 together with the guides 120 and 130, and may be formed of an insulating material.
  • the insulating layer 140 is formed by forming a thin film on the outer surfaces of the magnetic body 110, the first guide 120 and the second guide 130, as shown in 3 in the drawing, so that the magnetic body 110 ) can be blocked from being energized with the coil 150 side.
  • the insulating layer 140 is preferably formed of an insulating material having hardness or abrasion resistance sufficient to withstand an external force during the winding process of the coil 150 .
  • the insulating layer 140 may be an insulating rubber material such as silicone rubber, fluororubber, or butadiene rubber, silicone, polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, fluororesin, or polyamide.
  • insulating resin material such as an acetal resin type, etc. can be used.
  • the insulating layer 140 may include a liquid material such as enamel, varnish, or epoxy, and in this case, the magnetic body 110, the first guide 120 or the second guide 130 by a spray coating method can be applied to the outer surface of
  • the thickness of the insulating layer 140 may be smaller than the thickness of the first guide 120 and the second guide 130.
  • the core structure 100 according to an embodiment of the present invention, the top and bottom of the magnetic body 110, respectively guides (120, 130) and the cover portion (not shown) and the bottom portion (not shown) formed of the same material This is because, instead of covering, the thickness of the entire core structure 100 is reduced by forming an insulating layer 140 having a relatively thin thickness.
  • the core structure 100 according to an embodiment of the present invention can achieve thinning of the coil assembly 200 .
  • the insulating layer 140 may be formed within 0.2 mm as an illustrative example.
  • the thickness of the insulating layer 140 is not limited thereto, and may have a greater thickness than this, if necessary.
  • the insulating layer 140 entirely covers the outer surfaces of the first guide 120 and the second guide 130 in a state in which they are disposed on the magnetic body 110 . It can be cured after being applied. Through this, the magnetic material 110 may maintain an electrically insulated state from the coil 150 wound on the outside of the insulating layer 140 .
  • the ring-shaped space S may be formed as described above.
  • the insulating layer 140 may fill the ring-shaped space (S).
  • the insulating layer 140 is filled only in the ring-shaped space S to minimize the height of the core structure 100 in the vertical direction, or the ring-shaped space (S) as shown in FIG. 5 to form a more stable insulation state ( S) may be disposed so as to entirely surround the first guide 120 and/or the second guide 130, including.
  • the first guide 120 and the second guide 130 can prevent stress from being concentrated on the corner portions 113 and 114 when the coil is wound around the core structure 100 .
  • the bent or curved portion may have a relatively thin insulating layer 140 due to their structural characteristics.
  • the coil assembly 200 when the coil assembly 200 is formed using the core structure in which the guides 120 and 130 are absent, as the stress is concentrated on the corner portions 113 and 114 that are already weak due to the relatively thin formation, the There is a high possibility that the insulating layer 140 covering the corners 113 and 114 is easily worn or peeled off. As a result, withstand voltage characteristics of the coil assembly 200 may be greatly weakened.
  • the insulating layer 140 of sufficient thickness may be formed even in the region adjacent to the corner portions 113 and 114 of the magnetic body 110.
  • the stress (F) generated when winding the coil 150 is the guide 120 instead of the corner portions 113 and 114 of the magnetic body 110 130), it is possible to solve the problem of peeling of the insulating layer 140 formed on the corner portions 113 and 114 of the magnetic body 110 as described above.
  • the protection effect of the magnetic body 110 by the guides 120 and 130 is amorphous compared to the case where the magnetic body 110 can be formed by including curved corner portions 113 and 114, such as a ferrite magnetic body. It may be more effective in a magnetic body formed by winding an alloy ribbon many times.
  • the coil assembly 200 when the height H2 of the first guide 120 is formed higher than the height H1 of the magnetic body 110, the coil assembly 200 The withstand voltage characteristic can be further strengthened.
  • the first guide 120 since the first guide 120 functions as a wall, the corners 113 and 114 of the magnetic body 110 can be completely protected.
  • a thicker insulating layer 140 may be formed in the upper or lower region of the magnetic body 110 due to the height H3 of which the first guide 120 protrudes from the magnetic body 110, thereby The withstand voltage characteristic can be further strengthened.
  • the core structure 100 It has the advantage of being able to protect the corners 113 and 114 of the magnetic body 110 thickly while being able to reduce the thickness in the height direction.
  • the core structure 100 according to an embodiment of the present invention has been described as an example that is formed including both the first guide 120 and the second guide 130, but the present invention is not limited thereto not.
  • the core structure 100 may protect the magnetic body 110 by providing only one of the first guide 120 and the second guide 130 as needed.
  • stress may be more concentrated on either the outer corner portion 114 or the inner corner portion 113.
  • the process can be simplified and materials can be saved by arranging the guides only on one side of the insulating layer 140 that is likely to be peeled off.
  • the core structure 100 has a thin insulating layer on the top and bottom of the magnetic body 110 instead of a box-shaped case member covering all the vertical and horizontal directions of the magnetic body 110. It is possible to minimize the height of the core structure by forming. At this time, the core structure 100 according to an embodiment of the present invention complements some of the weak parts that may occur when the magnetic body 110 is insulated only with the insulating layer 140 by arranging the unique guides 120 and 130. By doing so, thinning and durability improvement can be achieved at the same time.

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Abstract

코어 구조체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 코어 구조체는 코일이 권선되는 코어 구조체에 있어서, 링 형상으로 형성되며, 자성 재질로 이루어진 자성체; 상기 자성체의 내주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제1 가이드; 및 상기 자성체를 절연시키도록 상기 자성체 및 상기 제1 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 절연층;을 포함한다.

Description

코어 구조체 및 이를 포함하는 코일 조립체
본 발명은 코어 구조체 및 이를 포함하는 코일 조립체에 관한 것이다.
최근 소형기기의 개발 및 수요 증가에 따라 전자제품을 구성하는 전자부품을 박형화하기 위한 기술이 활발히 개발 중에 있다.
일례로, TV 등의 가전 제품은 벽으로부터의 돌출 정도를 최소화하기 위하여 월마운트(Wall Mount) 방식으로 발전되어 왔다. 이에 따라 상기 TV의 일부를 구성하는 전자부품도 지속적으로 소형화 및 저배형화 되어 왔으며, 특히 관련 규격을 충족시키기 위하여 1cm 이하 두께의 부품 수요가 늘고 있다.
이와 관련하여, 코일 부품의 경우 코어(core)에 코일을 권선하는 방식을 주로 이용함에 따라 박형화된 코일 부품의 개발을 위해서는 저배형 코어의 개발이 우선적으로 필요하다.
이때, 코일 부품은 코어(core)와 코일(coil)간 내전압 확보가 필수적으로 요구됨에 따라, 종래 기술의 경우 주로 별도의 코어 밀봉용 케이스 부재를 이용하여 안전상 요구되는 내전압 특성을 확보하여 왔다.
그러나, 상기 코어 밀봉용 케이스 부재는 대략 1mm 이상의 두께를 가짐에 따라 전체 코일 부품 두께의 20%를 초과하는 등, 전자부품 박형화의 저해 요인으로 지적되어 왔다.
이러한 상황을 고려하였을 때, 전자부품의 박형화를 달성할 수 있으면서도 내전압 특성을 확보할 수 있는 코일 부품의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 코일 부품을 박형화 할 수 있는 코어 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 코일 부품의 내전압 특성을 강화할 수 있는 코어 구조체를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 코일이 권선되는 코어 구조체에 있어서, 링 형상으로 형성되며, 자성 재질로 이루어진 자성체; 상기 자성체의 내주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제1 가이드; 및 상기 자성체를 절연시키도록 상기 자성체 및 상기 제1 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 절연층;을 포함하는 코어 구조체를 제공한다.
또한, 상기 자성체는 제1 높이를 갖도록 형성되며, 상기 제1 가이드는 상기 제1 높이 이상인 제2 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 높이와 상기 제2 높이는 동일할 수 있다.
이때, 상기 제1 가이드가 상기 자성체로부터 높이 방향으로 돌출되는 높이는 상기 제1 가이드의 폭 방향 두께 보다 작을 수 있다.
또한, 상기 자성체는 상기 제1 가이드에 의해 상기 내주면이 외부로 노출되지 않도록 완전히 커버될 수 있다.
또한, 상기 자성체의 외주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제2 가이드를 더 포함하고, 상기 절연층은 상기 제2 가이드의 적어도 일부를 코팅할 수 있다.
이때, 상기 제1 가이드와 상기 제2 가이드는 각각 상기 자성체 보다 높은 높이를 갖도록 형성되고, 상기 제1 가이드와 상기 제2 가이드 사이에 형성되는 링형 공간에 상기 절연층의 적어도 일부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 자성체는 판재 형상의 비정질 리본 시트를 권취하여 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 코일이 권선되는 코어 구조체에 있어서, 링 형상으로 형성되며, 자성 재질로 이루어진 자성체; 상기 자성체의 외주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제2 가이드; 및 상기 자성체를 절연시키도록 상기 자성체 및 상기 제2 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 절연층;을 포함하는 코어 구조체를 제공한다.
더불어, 본 발명은 전술한 코어 구조체; 및 상기 코어 구조체에 권선되는 코일;을 포함하는 코일 조립체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 자성체의 상부와 하부에 케이스 부재 대신 절연층을 배치함으로써 코어 구조체의 상하 방향 높이를 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 코어 구조체의 박형화를 달성할 수 있으면서도, 자성체의 내외측에 가이드를 배치함으로써 코어 구조체의 내전압 특성을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 조립체를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 코일 조립체 중에서 코어 구조체를 분리하여 도시한 도면,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 조립체에 포함된 코어 구조체를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 조립체의 단면도,
도 6은 가이드 없이 절연층을 형성한 경우를 설명하기 위한 설명도,
도 7은 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 도면, 그리고,
도 8은 도 5 중에서 도 3의 A 부분에 대응되는 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다. 또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 일례로, 쵸크 코일, 변압기, 모터 또는 인덕터와 같이 코일이 권선되는 코일 조립체(200)에 있어서, 원환체(toroid) 또는 링(ring) 형상으로 형성되어 상기 코일이 권선되도록 지지하는 구조체일 수 있다. 이하, 본 명세서에서, 링(ring) 형상은 상기 원환체 형상을 포함하는 것으로 규정한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 절연층(140)을 통해 외면을 코팅하여 자성체(110)를 절연시키면서도, 전체적으로 크기를 박형화할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 자성체(110)의 내외측에 배치되는 가이드(120, 130)를 통하여 상기 절연층(140)의 도입에도 불구하고 내전압을 강화할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 도 2 내지 도 도 5에 도시된 바와 같이 자성체(110), 가이드(120, 130) 및 절연층(140)을 포함할 수 있다.
이때, 가이드(120, 130)와 관련하여 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)를 모두 포함할 수도 있으며, 이 중 일부만을 포함할 수도 있음을 밝혀 둔다. 이에 대해서는 이어지는 설명을 통해 자세히 기술하기로 한다.
먼저, 자성체(110)는 자성 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해 코일 조립체(200)는 자기적 특정을 가짐으로써 일례로 EMI 필터 등에 적용되었을 때 노이즈를 제거하거나, 유도전류를 여기할 수 있다.
비제한적인 일례로서, 자성체(110)는 비정질 합금, 나노 결정립을 포함하는 합금, 페라이트, 규소강판, 샌더스트 및 퍼멀로이로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 자성재료로 형성될 수 있다.
또한 자성체(110)는 분말로 형성된 모합금 또는 리본으로 제조된 모합금을 볼밀링하여 수득된 분말을 결합제와 혼합한 후, 목적하는 형상으로 성형한 형태의 압분자심, 박띠나 판상으로 제조된 합금을 권취시켜 제조한 권자심, 또는 박띠나 판상으로 제조된 합금을 적층시켜 제조한 적층자심일 수 있다.
한편, 도 2을 참조하면, 자성체(110)는 내측에 코일이 통과되어 권선될 수 있도록 중공을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 링 형상의 자성체(110)는 내측 및 외측에 각각 둘레 방향으로 연장되는 내주면(111)과 외주면(112)을 구비할 수 있다.
또한 자성체(110)는 내주면(111)과 외주면(112)의 상하 방향 단부에 각각 상기 내주면(111)과 외주면(112)이 꺾어지거나 구부러지는 부분으로서, 내측 모서리부(113)와 외측 모서리부(114)를 구비할 수 있다.
이때, 내측 모서리부(113)와 외측 모서리부(114)는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 소정 각도(도 3의 경우 직각)를 이루면서 절곡된 형태일 수도 있으며, 도면에는 도시되지 않았으나 소정 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수도 있다.
특히 비정질 합금 리본을 다수회 권취하여 자성체(110)를 형성할 경우, 링 형상을 갖는 자성체(110)의 내측과 외측에는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 날카롭게 절곡된 형태의 모서리부(113, 114)가 형성됨으로써, 코일 조립체의 내전압을 약화시킬 수 있는데 이에 대해서는 가이드(120, 130)와 관련된 설명을 통해 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 상술한 자성체(110)의 내측에 배치되는 제1 가이드(120)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 가이드(120)는 이와 인접하는 자성체(110)를 외부로부터 절연시키도록 절연성 소재로 형성될 수 있다. 즉, 제1 가이드(120)는 후술될 절연층(140)과 더불어 자성체(110)를 커버하여 절연시키는 기능을 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 가이드(120)는 비제한적인 일례로서, 유기 소재와 무기 소재의 혼합물, 또는 유기 소재로 형성될 수 있으며, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 고무로부터 선택되는 1종 또는 복수 종으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)의 제1 가이드(120)의 소재가 이에 제한되는 것은 아니며, 절연성을 가지는 소재라면 어떠한 소재도 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 가이드(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 자성체(110)의 내주면(111)에 접하도록 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 가이드(120)는 자성체(110)가 가지는 제1 높이(H1) 이상인 제2 높이(H2)를 가지도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1 가이드(120)는 자성체(110)의 내주면(111)을 전체적으로 커버할 수 있다.
구체적으로, 제1 가이드(120)의 높이와 관련된 일례로서, 제1 가이드(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 자성체(110)와 동일한 높이(H1=H2)를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 가이드(120)가 자성체(110)로부터 상하 방향으로 돌출되지 않도록 하여 코어 구조체(100)의 상하 방향 높이를 최소화할 수 있으며, 그에 따라 코어 구조체(100)의 박형화 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
제1 가이드(120)의 높이와 관련된 다른 일례로서, 제1 가이드(120)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(110)의 높이(H1) 보다 높은 높이(H2)를 가질 수도 있다.
이와 같이, 제1 가이드(120)를 자성체(110) 보다 높게 형성할 경우, 상대적으로 외력에 취약할 수 있는 내측 모서리부(113)를 보다 안정적으로 보호할 수 있다. 이에 대해서는 제1 가이드(120)의 기능과 관련된 설명을 통해 기술하기로 한다.
한편, 자성체(110)가 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 절곡된 형태의 내측 모서리부(113)를 구비하는 경우(일례로, 비정질 합금 리본을 다수회 권취하여 자성체(110)를 형성할 경우), 제1 가이드(120)는 자성체(110)의 내주면(111)에 완전히 밀착된 형태로 배치됨으로써 상기 내주면(111)이 외부로 노출되지 않도록 커버할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 가이드(120)의 수평방향 두께(L)는 자성체(110)의 두께보다 얇으면서 동시에 후술될 절연층(140)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 일례로 제1 가이드(120)는 약 1mm의 두께를 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 설계에 따라 이보다 두껍거나 얇은 두께로 형성될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 상술한 제1 가이드(120) 외에 자성체(110)의 외측에 배치되는 제2 가이드(130)를 포함할 수 있다.
이때, 제2 가이드(130)는 제1 가이드(120)와 마찬가지로 자성체(110)를 절연시키도록 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 자성체(110)의 외주면(112)에 접하도록 링 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 가이드(130)도 제1 가이드(120)와 동일하게 자성체(110)의 제1 높이(H1) 이상인 제2 높이(H2)를 갖도록 형성됨으로써, 자성체(110)의 외주면을 전체적으로 커버할 수 있다.
그 밖에 제2 가이드(130)는 배치되는 위치면에서만 제1 가이드(120)와 차이가 있을 뿐, 대체적으로 제1 가이드(120)와 구조 및 기능이 동일하거나 유사하므로 이에 대한 설명은 제1 가이드(120)에 대한 설명으로 대체하기로 한다.
한편, 상기 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)는 코어 구조체(100)에 코일(150)이 권선되는 경우, 모서리부(113, 114)에 응력이 집중됨으로써 코일 조립체(200)의 내전압이 약화되는 것을 방지할 수 있는데, 이와 관련된 설명은 절연층(140)에 대한 설명을 마친 후에 함께 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 자성체(110), 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)를 코팅시키는 절연층(140)을 포함할 수 있다.
이때, 절연층(140)은 가이드(120, 130)와 함께 자성체(110)를 절연시키기 위한 것으로서, 절연성 소재로 형성될 수 있다.
보다 상세하게, 상기 절연층(140)은 도면에 3에 도시되는 바와 같이 자성체(110), 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)의 외표면에 얇은 두께의 막을 형성함으로써 자성체(110)가 코일(150) 측과 통전되는 것을 차단할 수 있다.
이때, 절연층(140)은 코일(150)의 권취 공정시 외력에 견딜 수 있는 정도의 경도나 내마모성 등을 갖는 절연성 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 관련된 비제한적인 일례로서, 절연층(140)은 실리콘 고무계, 불소 고무계 또는 부타디엔 고무계 등의 절연성 고무 재료나, 실리콘계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 불소 수지계 또는 폴리아세탈 수지계 등의 공지의 절연성 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
다른 일례로서, 절연층(140)은 에나멜, 바니쉬 또는 에폭시 등 액상 물질을 포함할 수 있으며, 이 경우 스프레이 코팅 방법에 의해 상기 자성체(110), 제1 가이드(120) 또는 제2 가이드(130)의 외표면에 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 절연층(140)의 두께는 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)의 두께보다 얇은 수치일 수 있다.
이것은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 자성체(110)의 상부와 하부를 각각 가이드(120, 130)와 동일한 소재로 형성된 덮개부(미도시) 및 바닥부(미도시)로 커버하는 대신, 상대적으로 두께가 얇은 절연층(140)을 형성함으로써 전체 코어 구조체(100)의 두께를 박형화하기 위한 것이기 때문이다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 코일 조립체(200)의 박형화를 달성할 수 있다.
이때, 절연층(140)은 예시적인 일례로서, 0.2 mm 이내로 형성될 수 있다. 그러나, 절연층(140)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 이보다 두꺼운 두께를 가질 수도 있다.
한편, 절연층(140)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(110)에 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)가 배치된 상태에서, 이들의 외면을 전체적으로 감싸도록 도포된 후 경화될 수 있다. 이를 통해 자성체(110)는 절연층(140)의 외측에 권선되는 코일(150)과 전기적으로 절연된 상태를 유지할 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130)가 자성체(110) 보다 높은 높이로 형성될 경우, 상술한 바와 같이 링형 공간(S)이 형성될 수 있는데, 이때 절연층(140)은 상기 링형 공간(S)에 채워질 수 있다.
이와 관련하여, 절연층(140)은 코어 구조체(100)의 상하 방향 높이를 최소화하도록 링형 공간(S)에만 채워지거나, 보다 안정적인 절연 상태를 형성하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 상기 링형 공간(S)을 포함하여 제1 가이드(120) 및/또는 제2 가이드(130)를 전체적으로 감싸도록 배치될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 전술한 제1 가이드(120)와 제2 가이드(130)의 기능에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
앞서 설명한 바와 같이 제1 가이드(120)와 제2 가이드(130)는 코어 구조체(100)에 코일이 권선되는 경우, 모서리부(113, 114)에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 가이드(120) 또는 제2 가이드(130)가 부재한 상태에서 자성체(110)에 대하여 절연층(140)을 형성할 경우, 절곡되거나 만곡되는 부분인 모서리부(113, 114)는 그 구조적 특성상 절연층(140)이 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
더불어, 이와 같이 모서리부(113, 114)가 취약한 코어 구조체의 외면에 코일을 권선할 경우, 권선시 당기는 힘(F)은 절곡되거나 만곡된 부분인 모서리부(113, 114) 측으로 집중될 수 있다.
따라서 가이드(120, 130)가 부재한 코어 구조체를 이용하여 코일 조립체(200)를 형성할 경우, 상대적으로 얇게 형성되어 이미 취약한 모서리부(113, 114)에 대하여 권선시 응력까지 집중됨에 따라, 상기 모서리부(113, 114)를 덮는 절연층(140)이 쉽게 마모되거나 박리될 가능성이 높다. 그 결과, 코일 조립체(200)의 내전압 특성이 크게 약화될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)와 같이 제1 가이드(120) 또는 제2 가이드(130)를 구비할 경우, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 가이드(120, 130)가 코어 구조체(100)의 모서리 부분을 보호함에 따라 자성체(110)의 모서리부(113, 114)와 인접한 영역에도 충분한 두께의 절연층(140)이 형성될 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)의 경우, 코일(150)을 권선할 때 발생되는 응력(F)은 자성체(110)의 모서리부(113, 114) 대신 가이드(120, 130)의 모서리 부분에 집중됨으로써, 전술한 바와 같이 자성체(110)의 모서리부(113, 114)에 형성된 절연층(140)이 박리되는 문제를 해결할 수 있다.
설사, 제1 가이드(120)의 모서리 부분에 응력이 집중되어 이와 인접한 영역의 절연층(140)이 박리된다 할 지라도, 이 경우 자성체(110)가 노출되는 대신 절연성을 갖는 제1 가이드(120)가 노출되게 되므로 코일 조립체(200)의 내전압 특성이 약화되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 가이드(120, 130)에 의한 자성체(110) 보호 효과는, 페라이트 자성체와 같이 자성체(110)를 만곡된 형태의 모서리부(113, 114)를 포함하여 형성할 수 있는 경우와 비교하여, 비정질 합금 리본을 다수회 권취하여 형성된 자성체에서 보다 효과적일 수 있다.
왜냐하면, 비정질 합금 리본을 권취한 권자심의 경우, 구조적 특성상 날카롭게 절곡된 모서리부(113, 114)를 포함할 수밖에 없기 때문이다. 즉, 이 경우 만약 가이드(120, 130)가 부재하다면 절연층(140)은 모서리부(113, 114)에 대하여 매우 얇은 형태로 형성될 수밖에 없으며, 응력 집중 현상도 보다 현저할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 가이드(120)의 높이(H2)를 자성체(110)의 높이(H1) 보다 높게 형성할 경우, 코일 조립체(200)의 내전압 특성을 보다 강화할 수 있다. 이 경우, 도면에 도시된 바와 같이 제1 가이드(120)가 하나의 벽체로서 기능함으로써 자성체(110)의 모서리부(113, 114)가 완전히 보호될 수 있기 때문이다.
더불어 이와 같은 경우, 제1 가이드(120)가 자성체(110)로부터 돌출된 높이(H3)에 의하여 자성체(110)의 상부 또는 하부 영역에는 보다 두터운 절연층(140)이 형성될 수 있으므로, 이에 의해 내전압 특성을 보다 강화시킬 수도 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 코어 구조체(100)의 박형화를 위하여 자성체(110)의 상부 또는 하부에 형성된 링형 공간(S)에 대해서만 상기 절연층(140)을 배치시킬 경우, 코어 구조체(100)를 높이 방향으로 박형화할 수 있으면서도, 자성체(110)의 모서리부(113, 114)를 두텁게 보호할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)가 제1 가이드(120)와 제2 가이드(130)를 모두 포함하여 형성되는 것을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 필요에 따라 제1 가이드(120) 및 제2 가이드(130) 중 어느 하나만을 구비하여 자성체(110)를 보호할 수도 있다.
예시적인 일례로서, 코일(150)의 권선 방향에 따라 응력은 외측 모서리부(114) 또는 내측 모서리부(113) 중 어느 하나에 보다 집중될 수 있다. 이 경우, 내외측에 모두 가이드(120, 130)를 배치하는 대신 절연층(140)의 박리 가능성이 높은 일측에 대해서만 가이드를 배치함으로써 공정을 단순화하고 재료를 절감할 수도 있다. 다만, 자성체(110)를 두텁게 보호하기 위해서는 내외측 모두에 가이드(120, 130)를 배치시키는 것이 바람직할 것이다.
살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 자성체(110)의 상하좌우 방향을 모두 감싸는 함체 형상의 케이스 부재 대신 자성체(110)의 상부와 하부에 대하여 얇은 두께의 절연층을 형성함으로써 코어 구조체의 높이를 최소화할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 구조체(100)는 절연층(140) 만으로 자성체(110)를 절연시킬 경우 발생될 수 있는 일부 취약 부분을 특유의 가이드(120, 130)를 배치하여 보완함으로써 박형화와 내구성 향상을 동시에 달성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 코일이 권선되는 코어 구조체에 있어서,
    링 형상으로 형성되며, 자성 재질로 이루어진 자성체;
    상기 자성체의 내주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제1 가이드; 및
    상기 자성체를 절연시키도록 상기 자성체 및 상기 제1 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 절연층;을 포함하는 코어 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 자성체는 제1 높이를 갖도록 형성되며, 상기 제1 가이드는 상기 제1 높이 이상인 제2 높이를 갖도록 형성되는 코어 구조체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 높이와 상기 제2 높이는 동일한 코어 구조체.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 가이드가 상기 자성체로부터 높이 방향으로 돌출되는 높이는 상기 제1 가이드의 폭 방향 두께 보다 작은 코어 구조체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 제1 가이드에 의해 상기 내주면이 외부로 노출되지 않도록 완전히 커버되는 코어 구조체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 자성체의 외주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제2 가이드를 더 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제2 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 코어 구조체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 가이드와 상기 제2 가이드는 각각 상기 자성체 보다 높은 높이를 갖도록 형성되고,
    상기 제1 가이드와 상기 제2 가이드 사이에 형성되는 링형 공간에 상기 절연층의 적어도 일부가 배치되는 코어 구조체.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 자성체는 판재 형상의 비정질 리본 시트를 권취하여 형성되는 코어 구조체.
  9. 코일이 권선되는 코어 구조체에 있어서,
    링 형상으로 형성되며, 자성 재질로 이루어진 자성체;
    상기 자성체의 외주면에 접하도록 링 형상으로 형성되며, 절연성 재질로 이루어진 제2 가이드; 및
    상기 자성체를 절연시키도록 상기 자성체 및 상기 제2 가이드의 적어도 일부를 코팅하는 절연층;을 포함하는 코어 구조체.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 코어 구조체; 및 상기 코어 구조체에 권선되는 코일;을 포함하는 코일 조립체.
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