WO2023277570A1 - 안정적인 내전압 특성을 갖는 슬림형 자기 결합 장치 - Google Patents

안정적인 내전압 특성을 갖는 슬림형 자기 결합 장치 Download PDF

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WO2023277570A1
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bobbin
terminal
coil
groove
coupling device
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이정은
김비이
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엘지이노텍(주)
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    • H01F2017/065—Core mounted around conductor to absorb noise, e.g. EMI filter

Definitions

  • the present invention relates to a slim magnetic coupling device, in particular, a magnetic component such as an inductor or transformer by way of example.
  • FIG. 1 shows a second bobbin 1a formed in a cylindrical donut shape and accommodating a core therein, and a first coil 2a wound on both sides with a central portion of the second bobbin 1a interposed therebetween. and a structure formed separately from the second coil 2b and the second bobbin 1a, wherein the groove is formed so that the first and second coils 2a and 2b can be accommodated in a wound state on the second bobbin 1a.
  • a conventional EMI filter including a first bobbin 1b including a bobbin extension formed in the center and extending to both sides of the groove and provided with a plurality of terminals.
  • Such a conventional EMI filter has the following problems because the terminal portion is concentrated in the direction of each end.
  • the present invention aims to solve at least one of the aforementioned conventional problems.
  • a magnetic coupling device or magnetic component suitable for a miniaturized structure, stable by securing a sufficient distance between terminals, and having improved withstand voltage characteristics is provided.
  • the magnetic coupling device includes an upper surface, a lower surface facing the upper surface, and an outer surface disposed between the upper surface and the lower surface, disposed inside the outer surface and on the upper surface.
  • a first bobbin including a groove portion concave toward the lower surface, and a first terminal portion and a second terminal portion spaced apart from each other along a first direction on the outer surface;
  • a second bobbin disposed on the groove and accommodating a magnetic core; a first coil wound around the second bobbin and spaced apart from each other along the first direction, wherein the first coil comprises a first winding portion wound around the second bobbin, the first winding portion includes a first extension portion extending onto an outer surface of the first bobbin and coupled to the first terminal portion, and the second coil includes a second winding portion wound around the second bobbin;
  • a second extension portion extending onto an outer surface of the first bobbin and coupled to the second terminal portion is included.
  • the second bobbin includes a pair of isolating protrusions, and the first and second windings are isolated from each other by the pair of isolating protrusions.
  • a departure angle formed by each of the first extension part and the second extension part from the groove part is 25° or more.
  • the departure angle may be 50° or less.
  • each of the terminal units is installed at a distance of 5 mm or more from the isolation protrusion.
  • each of the terminal units may be disposed in alignment with a virtual parallel line parallel to a virtual straight line connecting the pair of isolation protrusions at the outermost periphery of the first coil or the second coil with respect to the isolation protrusion.
  • the first bobbin includes a pair of bobbin extensions extending from the groove to both sides, and in each bobbin extension, the central portion is the distance from the groove to the outermost part. is smaller than the length in the same direction in the first terminal portion or the second terminal portion.
  • a second isolation protrusion may be formed in the central portion of the bobbin extension part.
  • At least a portion of the first bobbin is convex outward along the shape of the groove.
  • each terminal part is installed on the first bobbin while surrounding the upper and lower surfaces and the outer surface of the first bobbin.
  • each extension part may be inserted between the outer surface and the terminal part.
  • an angle ⁇ 1 between the last winding of the first coil and the opposite last winding of the second coil is between 20 and 100°.
  • an angle ⁇ 2 between the first terminal part and the second terminal part based on the center of the second bobbin is 20 to 100°.
  • angle ratio ⁇ 2/ ⁇ 1 may be 0.2 to 5.
  • the first bobbin further includes a third terminal part and a fourth terminal part, and the first to fourth terminal parts are respectively disposed in each quadrant area outside the groove part.
  • the first extension part and the second extension part extend out of the groove and open each other at an increasing angle to connect to the first terminal part and the second terminal part.
  • the first bobbin further includes a guide groove on an outer surface.
  • the guide groove portion may further include a first guide groove portion and a second guide groove portion, and the first extension portion and the second extension portion may be disposed in the first guide groove portion and the second guide groove portion, respectively.
  • the guide groove part may be connected to the groove part where the second bobbin is disposed.
  • the first bobbin includes a radial extension portion extending in a radial direction from the groove portion and provided with each terminal portion.
  • a magnetic component suitable for miniaturization can be obtained.
  • FIG. 1 shows an EMI filter as a conventional magnetic component.
  • FIG. 2 shows an EMI filter as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view A-A of FIG. 2 .
  • FIG. 4 shows a part of an EMI filter as a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a part of an EMI filter as a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a part of an EMI filter as a fourth embodiment of the present invention.
  • module and unit used in this specification are only used for nomenclatural distinction between components, and are interpreted as premising that they are physically and chemically separated or separated, or that they can be separated or separated in such a way. should not be
  • a and/or B means including all three cases such as “A”, “B”, and “A and B”.
  • each layer (film), region, pattern or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad or pattern.
  • the substrate formed on includes all those formed directly or through another layer.
  • the criteria for "upper/upper” or “lower/lower” are, in principle, based on the appearance shown in the drawings for convenience, unless otherwise stated in the properties or specification of each component or between them. It is used only to indicate the relative positional relationship between elements for convenience, and should not be construed as limiting the position of actual components. For example, “above B” only indicates that B is shown above A on the drawing, unless otherwise stated or when A or B must be located above B due to the nature of A or B, and B in actual products, etc. may be located under A, or B and A may be placed sideways.
  • each layer (film), region, pattern, or structure in the drawing may be modified for clarity and convenience of description, it does not entirely reflect the actual size.
  • FIG. 2 shows an EMI filter implemented as one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view A-A in FIG.
  • the EMI filter of this embodiment includes a second bobbin 10, a first bobbin 20, a first coil 40, and a second coil 50.
  • the second bobbin 10 is formed separately from the first bobbin 20, and a magnetic core (not shown) is accommodated therein.
  • the magnetic core may have a structure formed by winding an amorphous ribbon like a roll.
  • the second bobbin 10 has a substantially circular donut shape, and a pair of isolation protrusions 11a and 11b are formed substantially in the center.
  • the second bobbin 10 is divided into a first area (upper area in the drawing) and a second area (lower area in the drawing) through the pair of isolation protrusions 11a and 11b, and both areas are the isolation protrusions ( 11a, 11b) are isolated from the winding point of view of the first coil 40 and the second coil 50.
  • the second bobbin 10 may include a lower part having a U-shaped cross section and an upper part having an inverted U-shaped cross section, and may have a structure in which the upper and lower parts are overlapped and coupled after the magnetic core is accommodated therein.
  • the first coil 40 is wound in the first region, which is one side region, and the second coil 50 is wound in the second region.
  • the first bobbin 20 has a groove part 21 formed in the center, and the first coil 40 and the second coil 50 are wound around the second bobbin 10, and the groove part 21 It is seated and positioned.
  • the groove portion 21 has a structure in which a through hole is formed in the center, a seating portion extends outward in a radial direction from a circumferential edge of the hole, and a circumferential wall is formed at a predetermined height from the outer circumference of the seating portion.
  • first bobbin 20 extends in the direction of a virtual straight line VL connecting the pair of isolation protrusions 11a and 11b of the second bobbin 10 from both sides of the groove portion 21. portion 22a and a second bobbin extension 22b.
  • Terminal parts (or terminals) (30a, 30b, 30c, 30d) are installed at four places in the bobbin extension parts 22a and 22b on both sides, and as shown in FIG. 2, each quadrant for the groove part 21
  • the terminal parts 30a, 30b, 30c, and 30d are installed outside the groove part 21 in the region. That is, the first terminal unit 30a is installed in the first quadrant area, the third terminal unit 30b is installed in the second quadrant area, the fourth terminal unit 30c is installed in the third quadrant area, and the second terminal unit 30c is installed in the fourth quadrant area.
  • a terminal portion 30d is installed.
  • the first terminal portion 30a, the second terminal portion 30d, the third terminal portion 30b, and the fourth terminal portion 30c are spaced apart from each other in a first direction (vertical direction in FIG. 2).
  • the central portion corresponding to the isolation protrusions 11a and 11b may have a narrow distance L1 from the groove portion 21 to the outermost part, and each Since the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d are sufficiently spaced apart from each other, there is no spatial restriction on their installation, and the area of the upper or lower surfaces (mounted surfaces) of the terminal portions 30a, 30b, 30c, or 30d is increased. is possible
  • the distance L1 may be smaller than the length L2 of the terminal portion in the direction of the imaginary straight line VL, and the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d may include the bobbin extension portion 22a, In 22b), it can be installed at a position where the length in the direction of the virtual straight line (VL) is sufficient, so that the entire length (w1') in the direction of the virtual straight line (VL) can be kept compact in the EMI filter.
  • second isolation protrusions 24a and 24b are formed at the central portions of the bobbin extension parts 22a and 22b, through which the extension parts 41a and 41b of the first coil 40 and the second coil 50 are formed.
  • the extensions 51a and 51b can be isolated more reliably.
  • a pair of extensions 41a and 41b of the first coil 40 and extensions 51a and 51b of the second coil 50 are oppositely disposed with the imaginary straight line VL interposed therebetween. (41a and 51a, 41b and 51b) come out of the groove part 21 and spread apart from each other at gradually increasing angles, and are connected to respective terminal parts 30a, 30b, 30c and 30d.
  • the minimum distance ds between the pair of extensions 41a and 51a, 41b and 51b is each last winding on the second bobbin 10 (this last winding is an extension toward the terminal). It can be determined by the position, and the parts coming out of the groove part 21 from the last winding and connected to each terminal part 30a, 30b, 30c, 30d are spaced apart from each other more. Through this structure, the withstand voltage characteristic of the EMI filter of the present embodiment can be stably secured.
  • an angle ⁇ 1 between the left last winding of the first coil 40 and the left last winding of the second coil 50 is at least 20° or more and 100° or less. If the angle ⁇ 1 is less than 20 °, the distance between the wires of the coil is too close, resulting in a breakdown voltage defect.
  • angle ( ⁇ 2) is less than 20°, when connecting the coil extension part, the distance between the wires becomes close, resulting in a breakdown voltage failure. do.
  • the ratio ( ⁇ 2/ ⁇ 1) between the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 is preferably 0.2 to 5. If the angle ratio is less than 0.2, the overall height of the part may increase due to insufficient space for winding the wire, and if it is greater than 5, the distance between the terminals becomes longer and the wire length becomes longer when connected, resulting in higher resistance, which can affect heat generation.
  • FIG. 3 is a representative example in which the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d are installed on the first bobbin 20 and the extension portions 41a, 41b, 51a, and 51b are connected to the third terminal portion 30b. indicates
  • the third terminal portion 30b passes through the first bobbin 20 and is installed while covering the upper surface US, lower surface LS, and outer surface SS of the first bobbin 20 .
  • the one-side extension portion 41b of the first coil 40 is connected to the third terminal portion 30b on the outer surface SS. That is, the extension part 41b comes out of the groove part 21 in the last winding of the first coil 40 and extends while being bent at an angle gradually increasing upward on the upper surface of the bobbin extension part 22b of the first bobbin 20. Then, it comes down to the outer surface SS of the bobbin extension part 22b and is inserted and connected between the outer surface SS and the third terminal part 30b.
  • the overall thickness of the EMI filter may be further reduced.
  • the outer surfaces of both sides with the imaginary straight line VL interposed therebetween have convex portions 23a and 23b at least partially convex outward along the shape of the groove portion 21, respectively.
  • the total length (w2') in the direction perpendicular to the virtual straight line (VL) is not larger than the conventional structure, but the total length (w1') in the direction of the virtual straight line (VL) is longer than the conventional structure. can be miniaturized.
  • the distance d" between the first terminal portion 30a and the isolation protrusion 11a of the second bobbin 10 is 5 mm.
  • the first terminal portion 30a and The separation distance d" between the isolation protrusions 11a is preferably 5 mm or more, because if it is smaller than 5 mm, the withstand voltage characteristic does not satisfy the 2.2 kV requirement.
  • the starting angle ⁇ s of the extensions 41a and 51a coming out of the groove 21 is preferably 25°
  • the ending angle ⁇ t connected to the terminal portions 30a and 30d is preferably 70° or more.
  • the terminal portions 30a and 30d are further spaced apart from the isolation protrusion 11a, and preferably, as shown, the edges of the terminal portions 30a and 30d on the virtual straight line VL side. is arranged aligned with the outermost part of the first coil 40 . And, in the embodiment of FIG. 5 , the departure angle ⁇ s of the extensions 41a and 51a is 50°.
  • the separation distance between the first and second terminal portions 30a and 30d and the isolation protrusion 11a may be 5 mm or more, respectively, and the extension portion
  • the starting angles ⁇ s of 41a and 51a may be 25° or more and 50° or less, and the end angles ⁇ t of extensions 41a and 51a may be 70° or more.
  • the table below is a comparison table of withstand voltage characteristics of a conventional EMI filter as shown in FIG. 1 and an EMI filter according to an embodiment of the present invention as shown in FIG. 2 .
  • the EMI filter of the embodiment greatly increased in the distance between terminals and the terminal area, and the withstand voltage was 1.5 kV or less in the case of the conventional EMI filter, which did not satisfy the requirements, but in the case of the embodiment, 2.2 kV It was found that it satisfies the requirements by taking out withstand voltage characteristics.
  • Figure 6 shows another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 differs from the above-described embodiments only in the shape structure of the first bobbin 20 .
  • the first bobbin 20 of this embodiment extends radially from the groove portion 21 at four locations, respectively, and has radial extension portions 25a, 25b, 25c, and 25d in which the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d are installed. ).
  • the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d are installed aligned in the radial direction in the radial extension portions 25a, 25b, 25c, and 25d.
  • the terminal portions 30a, 30b, 30c, and 30d are aligned in the radial direction, the total length in the virtual straight line VL direction can be further reduced while maintaining the terminal area or length as compared to other embodiments, and miniaturization can be achieved.
  • the magnetic coupling device according to the embodiment may be used in a TV or the like.

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Abstract

본 발명의 하나의 실시예에 의한 자기 결합 장치는, 상면, 상면과 마주보는 하면, 및 상면과 하면 사이에 배치된 외측면을 포함하고, 외측면의 내측에 배치되고 상면에서 하면을 향하여 오목한 홈부, 및 외측면에 제1 방향을 따라 이격되어 배치된 제1 단자부, 제2 단자부를 포함하는 제1 보빈; 홈부 상에 배치되고, 자성체 코어를 수용하는 제2 보빈; 제2 보빈에 권선되고, 제1 방향을 따라 서로 이격된 제1 코일, 제2 코일을 포함하고, 제1 코일은 제2 보빈에 권선된 제1 권선부, 제1 권선부에서 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 제1 단자부와 결합된 제1 연장부를 포함하고, 제2 코일은 제2 보빈에 권선된 제2 권선부, 제2 권선부에서 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 제2 단자부와 결합된 제2 연장부를 포함한다.

Description

안정적인 내전압 특성을 갖는 슬림형 자기 결합 장치
본 발명은 슬림형 자기 결합 장치, 특히, 예시적으로 인덕터 또는 트랜스포머 등과 같은 자성부품에 관한 것이다.
예컨대, TV 슬림화가 가속화됨에 따라 자성부품의 슬림화 또한 크게 요구되고 있으며, 그러한 요구에 부응하도록 실장 면적을 축소하고 가격 경쟁력을 확고하기 위해 부품 사이즈가 점점 소형화 되고 있는 추세이다.
그런데, 그러한 자성부품의 소형화에 따라 내전압 특성이 불안정해지고 발열 등의 문제가 발생하고 있어 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.
예시적으로, 도 1은, 원통형 도우넛 형태로 형성되어 내부에 코어를 수용하는 제2 보빈(1a)과, 제2 보빈(1a)의 중앙부를 사이에 두고 양측으로 권선된 제1 코일(2a) 및 제2 코일(2b)과, 제2 보빈(1a)과는 분리 형성된 구조로서, 제2 보빈(1a)에 제1 및 제2 코일(2a, 2b)이 권선된 상태로 수용 가능하도록 홈부가 중앙에 형성되고 홈부 양측으로 연장되며 복수의 단자가 설치된 보빈 연장부를 포함한 제1 보빈(1b)을 포함하고 있는 종래의 EMI 필터를 나타낸다.
이러한 종래의 EMI 필터는, 특히 단자 부분이 각 양쪽 끝 방향으로 몰려 있어 아래와 같은 문제가 있다.
1) 제1 코일 및 제2 코일의 일측 한 쌍의 연장부들이 접속되는 한 쌍의 단자(3a와 3d간, 3b 및 3c간) 거리가 작아 소형화됨에 따라 내전압 특성이 더욱 불안정해지는 문제
2) 공간 상의 문제로 충분한 단자 면적을 확보하기 어려우며, 이로 인해, 단자 사이즈 증가 시, 전체 부품 사이즈가 증가하고 내전압 특성이 더욱 저하됨
3) 일측 방향에 대한 길이(w1)가 상대적으로 클 수밖에 없기 때문에 소형화에 한계가 있는 문제
본 발명은 전술한 종래의 문제 중 적어도 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 소형화 구조에 적합하고, 단자 간 충분한 거리 확보로 안정적이며 향상된 내전압 특성을 가지는 자기 결합 장치 또는 자성부품을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예에 의한 자기 결합 장치는, 상면, 상기 상면과 마주보는 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이에 배치된 외측면을 포함하고, 상기 외측면의 내측에 배치되고 상기 상면에서 상기 하면을 향하여 오목한 홈부, 및 상기 외측면에 제1 방향을 따라 이격되어 배치된 제1 단자부, 제2 단자부를 포함하는 제1 보빈; 상기 홈부 상에 배치되고, 자성체 코어를 수용하는 제2 보빈; 상기 제2 보빈에 권선되고, 상기 제1 방향을 따라 서로 이격된 제1 코일, 제2 코일을 포함하고, 상기 제1 코일은 상기 제2 보빈에 권선된 제1 권선부, 상기 제1 권선부에서 상기 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 상기 제1 단자부와 결합된 제1 연장부를 포함하고, 상기 제2 코일은 상기 제2 보빈에 권선된 제2 권선부, 상기 제2 권선부에서 상기 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 상기 제2 단자부와 결합된 제2 연장부를 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제2 보빈은 한 쌍의 격리 돌기를 포함하고, 상기 제1 권선부와 제2 권선부는 상기 한 쌍의 격리 돌기에 의해 격리된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 한 쌍의 격리 돌기를 연결한 가상의 직선에 대해, 상기 각 제1 연장부 및 제2 연장부가 상기 홈부로부터 나오면서 이루는 출발 각도는 25° 이상이다.
또한, 상기 출발 각도는 50° 이하일 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 각 단자부는 상기 격리 돌기로부터 5mm 이상 이격되어 설치된다.
그리고, 상기 각 단자부는, 상기 격리 돌기에 대한 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 최외곽에서 상기 한 쌍의 격리 돌기를 연결한 가상의 직선에 평행한 가상의 평행선과 정렬되어 배치될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 보빈은, 상기 홈부로부터 양측으로 연장된 한 쌍의 보빈 연장부를 포함하고, 상기 각 보빈 연장부에 있어서 중앙부는, 상기 홈부에서부터 최외곽까지의 거리가 상기 제1 단자부 또는 제2 단자부에 있어 동일 방향 길이보다 작다.
여기서, 상기 보빈 연장부의 상기 중앙부에는 제2 격리 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 보빈은, 상기 홈부 형상을 따라 적어도 일부가 바깥으로 볼록하게 형성된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 각 단자부는 상기 제1 보빈의 상기 상면과 하면과 상기 외측면을 둘러싸며 상기 제1 보빈에 설치된다.
여기서, 상기 각 연장부는 상기 외측면과 상기 단자부 사이로 삽입될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 코일의 마지막 권선과 그와 대향하는 상기 제2 코일의 마지막 권선 사이의 각도(θ1)는 20 ~ 100°이다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제2 보빈 중심을 기준으로 상기 제1 단자부와 제2 단자부가 이루는 각도(θ2)는 20 ~ 100°이다.
그리고, 상기 각도비 θ2/θ1은 0.2 ~ 5일 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 보빈은 제3 단자부 및 제4 단자부를 추가로 포함하고, 상기 제1 내지 제4 단자부는 각각 상기 홈부 외곽의 각 사분면 영역에 배치된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 제1 연장부와 제2 연장부는 각각 상기 홈부 바깥으로 나와 점점 증가하는 각도로 서로 벌어지며 연장되어 상기 제1 단자부 및 제2 단자부에 접속된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 보빈은 외면에 가이드 홈부를 추가로 포함한다.
여기서, 상기 가이드 홈부는 제1 가이드 홈부 및 제2 가이드 홈부를 추가로 포함하고, 상기 제1 연장부 및 제2 연장부는 각각 상기 제1 가이드 홈부 및 제2 가이드 홈부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 가이드 홈부는 상기 제2 보빈이 배치되는 상기 홈부와 연결될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 제1 보빈은, 상기 홈부로부터 방사방향으로 연장되어 상기 각 단자부가 설치된 방사형 연장부를 포함한다.
본 발명에 의하면 소형화에 적합한 자성부품을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자기 결합 장치 또는 자성부품은 소형화에도 불구하고 내전압 특성이 안정적으로 확보된다.
본 발명의 추가적인 효과는 후술하는 본 발명에 대한 실시예를 통해 당업자에게 자명하게 이해될 것이다.
도 1은 종래의 자성부품으로서 EMI 필터를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예로서 EMI 필터를 나타낸다.
도 3은 도 2의 A-A 단면 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예로서 EMI 필터의 일부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예로서 EMI 필터의 일부를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예로서 EMI 필터의 일부를 나타낸다.
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 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 접미사 "모듈" 및 "부"는 단지 구성요소 간에 명칭적인 구분만을 위해 사용되는 것일 뿐으로, 물리화학적으로 구분 또는 분리되어 있다거나 그렇게 구분 또는 분리될 수 있음을 전제하는 것으로 해석되어서는 안된다.
“제1”, “제2” 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.
“및/또는”이라는 용어는 그 대상이 되는 복수 항목들의 여하한 조합의 경우를 모두 포함하기 위해 사용된다. 예컨대, “A 및/또는 B”는 “A”, “B”, “A 및 B” 등 3 가지 경우를 모두 포함하는 의미이다.
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.
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. 또한, “상/위” 또는 “하/아래”에 대한 기준은, 구성요소들 각각 또는 그들간의 속성이나 명세서에서 달리 표현하지 않는한, 원칙적으로 편의상 도면에 도시된 모습을 기준으로 하며, 구성요소들 간의 상대적인 위치 관계를 편의상 나타내기 위해 사용될 뿐, 실제 구성요소들의 위치를 한정하는 것으로 이해되서는 안 된다. 예컨대, “위 B”는 달리 언급되지 않거나 또는 A나 B의 속성 상 A가 B 위에 위치되지 않으면 안되는 경우가 아니라면, 도면 상에서 A 위에 B가 도시되어 있음을 나타내는 것일 뿐이며, 실제 실시 제품 등에서는 B가 A 밑에 위치할 수도 있고, B와 A가 옆으로 좌우 배치될 수도 있는 것이다.
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.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예로 구현된 EMI 필터를 나타내며, 도 3은 도 2에 있어서 A-A 단면 모습을 나타낸다.
본 실시예의 EMI 필터는, 제2 보빈(10)과 제1 보빈(20)과 제1 코일(40) 및 제2 코일(50)을 포함한다.
제2 보빈(10)은 제1 보빈(20)과는 분리되어 형성되며, 그 내부에 자성체 코어(미도시)가 수용된다. 자성체 코어는 예시적으로 비정질 리본이 두루마리처럼 감겨져 형성된 구조일 수 있다.
제2 보빈(10)은 대략 원형의 도우넛 형태를 가지며 대략 중앙에 한 쌍의 격리 돌기(11a, 11b)가 형성된다.
상기 한 쌍의 격리 돌기(11a, 11b)를 통해 제2 보빈(10)은 제1 영역(도면상에서 상부 영역)과 제2 영역(도면상에서 하부 영역)으로 나뉘어 지며, 양 영역은 상기 격리 돌기(11a, 11b)에 의해 상기 제1 코일(40) 및 제2 코일(50)의 권선 관점에서 격리된다.
제2 보빈(10)은 단면이 U자형인 하부와 단면이 역U자형인 상부를 포함할 수 있으며, 자성체 코어가 내부에 수용된 후에 상기 상부 및 하부가 포개져 결합된 구조일 수 있다.
제2 보빈(10)에 있어 일측 영역인 상기 제1 영역에는 제1 코일(40)이 권선되고, 제2 영역에는 제2 코일(50)이 권선된다.
제1 보빈(20)은 가운데에 홈부(21)이 형성되며, 상기 제2 보빈(10)에 상기 제1 코일(40) 및 제2 코일(50)이 권선된 상태에서 상기 홈부(21)에 안착되어 위치되게 된다.
상기 홈부(21)는 중앙에 관통 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 원주 모서리로부터 반경방향 바깥으로 안착부가 연장되어 형상되며, 상기 안착부의 외주 둘레로부터 소정의 높이로 둘레벽이 형성된 구조이다.
그리고, 제1 보빈(20)은 상기 홈부(21) 양측에서 상기 제2 보빈(10)의 한 쌍의 격리 돌기(11a, 11b)를 연결한 가상 직선(VL) 방향으로 연장 형성된 제1 보빈 연장부(22a) 및 제2 보빈 연장부(22b)를 포함한다.
상기 양측 보빈 연장부들(22a, 22b)에 있어 4개소에는 단자부(또는, 단자)(30a, 30b, 30c, 30d)가 설치되는데, 도 2에 보이는 바와 같이, 상기 홈부(21)에 대한 각 사분면 영역에서 상기 홈부(21) 외곽에 상기 단자부들(30a, 30b, 30c, 30d)이 설치된다. 즉, 제1 사분면 영역에 제1 단자부(30a)가 설치되고, 제2 사분면 영역에 제3 단자부(30b)가, 제3 사분면 영역에 제4 단자부(30c)가, 제4 사분면 영역에 제2 단자부(30d)가 설치된다.
제1 단자부(30a)와 제2 단자부(30d) 및 제3 단자부(30b)와 제 4단자부(30c)는 각각 제1 방향(도 2에서 수직한 방향)으로 이격되어 배치된다.
상기 보빈 연장부(22a, 22b)에 있어서, 상기 격리 돌기(11a, 11b)에 대응되는 중앙부는 상기 홈부(21)으로부터 최외곽까지의 거리(L1)가 좁게 형성될 수 있으며, 상기 중앙부로부터 각 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)는 충분히 이격되어 배치됨으로써 그 설치에 대한 공간상의 제약을 받지 않으며 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)의 상면 또는 하면(실장되는 면)의 면적에 대한 증대가 가능하다.
즉, 상기 거리(L1)는 상기 단자부의 상기 가상 직선(VL) 방향으로의 길이(L2)보다 작게 형성될 수 있고, 상기 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)는 상기 보빈 연장부(22a, 22b)에 있어서 상기 가상 직선(VL) 방향으로의 길이가 충분한 위치에 설치될 수 있으며, 이로써 EMI 필터에 있어서 가상 직선(VL) 방향으로의 전체 길이(w1')를 콤팩트하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 보빈 연장부(22a, 22b)의 중앙부에는 제2 격리 돌기(24a, 24b)가 형성되며, 이를 통해 제1 코일(40)의 연장부(41a, 41b) 및 제2 코일(50)의 연장부(51a, 51b)은 더욱 확실하게 격리될 수 있다.
또한, 제1 코일(40)의 연장부(41a, 41b)과 제2 코일(50)의 연장부(51a, 51b) 중 상기 가상 직선(VL)을 사이에 두고 대향 배치되는 한 쌍의 연장부들(41a 및 51a, 41b 및 51b)은 각각 상기 홈부(21) 바깥으로 나와 점점 증가하는 각도로 서로 벌어지며 연장되어 각각의 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)에 접속된다.
본 실시예에서, 상기 한 쌍의 연장부들(41a 및 51a, 41b 및 51b) 사이의 최소 거리(ds)는 제2 보빈(10)에서의 각각의 마지막 권선(이 마지막 권선은 단자로 향하는 연장부와 바로 연결된 부분임) 위치에 의해 결정될 수 있으며, 그 마지막 권선으로부터 홈부(21) 바깥으로 나와 각 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)로 접속되는 부분들은 서로 더 크게 이격되게 된다. 이러한 구조를 통해, 본 실시예의 EMI 필터는 그 내전압 특성이 안정적으로 확보될 수 있다.
도 2에서, 대표적인 예시로서, 제1 코일(40)의 좌측 마지막 권선과 제2 코일(50)의 좌측 마지막 권선 간의 각도(θ1)는 최소 20° 이상 100° 이하이다. 상기 각도(θ1)가 20° 미만일 경우 코일의 와이어간 거리가 너무 가까워 내전압 불량이 발생하고 100°이상이 되면 구조적으로 권선 공간이 부족해져 권선 시 와이어 간에 겹침이 발생하여 부품 전체 높이가 높아질 수 있다.
또한, 도 2에서, 제2 보빈(10) 또는 제1 및 제2 코일(40, 50) 중심을 기준으로, 제1 코일(40) 측 단자(30b)와 그에 대향하는 제2 코일(50) 측 단자(30c)가 이루는 각도(θ2)는 최소 20°이상 100°이하이다.
상기 각도(θ2)가 20° 미만일 경우 코일 연장부 접속 시, 와이어 간 거리가 가까워져 내전압 불량이 발생하고, 100°이상이 되면 단자간 거리가 멀어져 접속 시, 와이어 길이가 길어져 저항이 높아지는 문제가 발생한다.
한편, 상기 각도들(θ1, θ2) 간의 비율(θ2/θ1)은 0.2~5가 바람직하다. 상기 각도 비율이 0.2보다 작으면 와이어의 권선 공간 부족으로 부품 전체 높이가 높아질 수 있으며, 5보다 크면 단자간 거리가 멀어져 접속 시, 와이어 길이가 길어져 저항이 높아지고 이는 발열에 영향을 미칠 수 있다.
도 3은 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)가 제1 보빈(20)에 설치되고, 연장부(41a, 41b, 51a, 51b)가 접속된 대표적인 예로서 제3 단자부(30b)에 대한 경우를 나타낸다.
도 3에 보이는 바와 같이, 제3 단자부(30b)는 제1 보빈(20)을 관통하며 그(20)의 상면(US)과 하면(LS) 및 외측면(SS)을 감싸면서 설치된다. 그리고, 제1 코일(40)의 일측 연장부(41b)은 상기 외측면(SS)에서 제3 단자부(30b)에 접속된다. 즉, 상기 연장부(41b)은 제1 코일(40)의 마지막 권선에서 홈부(21) 바깥으로 나와 제1 보빈(20)의 보빈 연장부(22b) 상면 상에서 점점 상향 증가하는 각도로 구부러지면서 연장되어 상기 보빈 연장부(22b)의 외측면(SS)으로 내려와 상기 외측면(SS)과 상기 제3 단자부(30b) 사이에 삽입되며 접속된다.
이러한 연장부(41a, 41b, 51a, 51b)의 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)에 대한 접속 구조로 인해 EMI 필터의 전체 두께는 더욱 슬림화될 수 있다.
또한, 제1 보빈(20)에 있어서, 상기 가상 직선(VL)을 사이에 둔 양측의 외측면들은 각각 홈부(21) 형상을 따라 적어도 일부가 바깥으로 볼록하게 형성된 볼록부(23a, 23b)를 포함한다.
본 실시예의 EMI 필터는 가상 직선(VL)에 직교하는 방향에 대한 전체 길이(w2')는 종래 구조보다 크지 않으면서, 가상 직선(VL) 방향에 대한 전체 길이(w1')는 종래 구조보다 더 소형화될 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 전술한 실시예와는 다른 실시예로서, 이하 동일한 명칭에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 설명한다.
먼저, 도 4의 실시예에서, 대표적으로 제1 단자부(30a)가 제2 보빈(10)의 격리 돌기(11a)로부터 이격된 거리(d")는 5mm이다. 이처럼 제1 단자부(30a)와 격리 돌기(11a) 사이의 이격 거리(d")는 5mm 이상이 바람직한데, 이는 5mm 보다 작으면 내전압 특성이 2.2kV 요구 조건을 만족하지 못하는 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 연장부(41a, 51a)가 홈부(21)로부터 나오는 그 출발 각도(θs)는 25°가 바람직하고, 단자부(30a, 30d)에 접속되는 종말 각도(θt)는 70°이상이 바람직하다.
도 5의 실시예에서는 단자부(30a, 30d)가 격리 돌기(11a)를 기준으로 더욱 이격된 예이며, 바람직하게는 도시되는 바와 같이, 상기 단자부(30a, 30d)의 가상 직선(VL) 측 모서리가 제1 코일(40)의 최외곽 부분과 정렬되어 배치된다. 그리고, 도 5의 실시예에서 연장부(41a, 51a)의 출발 각도(θs)는 50°이다.
도 4 및 도 5의 실시예는 조합되어 실시될 수 있으며, 이에 의할 때, 제1 및 제2 단자부(30a, 30d)와 격리 돌기(11a) 사이의 이격 거리는 각각 5mm 이상일 수 있고, 연장부(41a, 51a)의 출발 각도(θs)는 25° 이상 및 50°이하일 수 있으며, 연장부(41a, 51a)의 종말 각도(θt)는 70°이상일 수 있다.
종래의 EMI 필터는, 가상 직선(VL)을 사이에 두고 대향하는 단자부들(30a 및 30d, 30b 및 30c) 사이의 이격 거리가 작은 상황에서, 더욱이 연장부(41a, 41b, 51a, 51b)가 굴곡짐에 따라 내전압 특성이 요구 조건을 만족시키지 못하는 문제가 있을 수 있지만, 본 발명에서는 그 단자부들(30a 및 30d, 30b 및 30c) 사이의 이격 거리가 충분히 확보되기 때문에 종래의 EMI 필터에 비하여 안정적이고 만족스런 내전압 특성을 확보할 수 있다.
아래의 표는 도 1과 같은 종래 EMI 필터와 도 2와 같은 본 발명 실시예의 EMI 필터에 대한 내전압 특성 비교표이다.
구분 종래 EMI 필터(도1 구조) 실시예 (도2 구조)
부품 사이즈 (w1 x w2)(w1'x w2') [mm] 75 x 45 62 x 51
단자간 거리 (d)(d') [mm] 11 32
단자 면적 [mm2] 12 25
내전압 [kV] ≤1.5 2.2
위 표에 보이는 바와 같이, 실시예의 EMI 필터가 단자간 거리 및 단자 면적에 있어서 크게 증대되었으며, 내전압은 종래 EMI 필터의 경우 1.5kV 이하로서 요구 조건을 만족시키지 못하였지만, 실시예의 경우는 2.2kV의 내전압 특성을 내어 요구 조건을 만족시키는 것으로 나타났다. 한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 6의 실시예는 전술한 실시예들과는 제1 보빈(20)의 형상 구조에 있어서만 차이가 있다.
본 실시예의 제1 보빈(20)은 홈부(21)으로부터 각각 4개소에서 방사방향으로 연장 형성되어 상기 각 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)가 설치된 방사형 연장부(25a, 25b, 25c, 25d)를 포함한다. 상기 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)는 방사형 연장부(25a, 25b, 25c, 25d)에 있어서 상기 방사방향으로 정렬되어 설치된다.
본 실시예에서는, 단자부(30a, 30b, 30c, 30d)가 방사방향으로 정렬되기 때문에 다른 실시예에 비하여 단자 면적 또는 길이는 그대로 유지하면서 가상 직선(VL) 방향으로의 전체 길이를 더욱 줄여 소형화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전술한 실시예들에 대해 기재된 기술 내용들은 서로 상반되어 양립할 수 없는 것이 아니라면, 서로 실시예 사이에서 호환적으로 적용 가능함은 당연하다.
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
실시 예에 의한 자기 결합 장치는 TV 등에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 상면, 상기 상면과 마주보는 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이에 배치된 외측면을 포함하고, 상기 외측면의 내측에 배치되고 상기 상면에서 상기 하면을 향하여 오목한 홈부, 및 상기 외측면에 제1 방향을 따라 이격되어 배치된 제1 단자부, 제2 단자부를 포함하는 제1 보빈;
    상기 홈부 상에 배치되고, 자성체 코어를 수용하는 제2 보빈; 및
    상기 제2 보빈에 권선되고, 상기 제1 방향을 따라 서로 이격된 제1 코일, 제2 코일을 포함하고,
    상기 제1 코일은 상기 제2 보빈에 권선된 제1 권선부, 상기 제1 권선부에서 상기 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 상기 제1 단자부와 결합된 제1 연장부를 포함하고,
    상기 제2 코일은 상기 제2 보빈에 권선된 제2 권선부, 상기 제2 권선부에서 상기 제1 보빈의 외측면 상으로 연장되어 상기 제2 단자부와 결합된 제2 연장부를 포함하는 자기 결합 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 보빈은 한 쌍의 격리 돌기를 포함하고,
    상기 제1 권선부와 제2 권선부는 상기 한 쌍의 격리 돌기에 의해 격리된 자기 결합 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 각 단자부는, 상기 격리 돌기에 대한 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 최외곽에서 상기 한 쌍의 격리 돌기를 연결한 가상의 직선에 평행한 가상의 평행선과 정렬되어 배치된 자기 결합 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보빈은,
    상기 홈부로부터 양측으로 연장된 한 쌍의 보빈 연장부를 포함하고,
    상기 각 보빈 연장부에 있어서 중앙부는, 상기 홈부에서부터 최외곽까지의 거리가 상기 제1 단자부 또는 제2 단자부에 있어 동일 방향 길이보다 작은 자기 결합 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 보빈 연장부의 상기 중앙부에는 제2 격리 돌기가 형성된 자기 결합 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 각 단자부는 상기 제1 보빈의 상기 상면과 상기 하면과 상기 외측면을 둘러싸며 상기 제1 보빈에 설치된 자기 결합 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 각 연장부는 상기 외측면과 상기 단자부 사이로 삽입된 자기 결합 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보빈은 제3 단자부 및 제4 단자부를 추가로 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 단자부는 각각 상기 홈부 외곽의 각 사분면 영역에 배치된 자기 결합 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    제1 연장부와 제2 연장부는 각각 상기 홈부 바깥으로 나와 점점 증가하는 각도로 서로 벌어지며 연장되어 상기 제1 단자부 및 제2 단자부에 접속된 자기 결합 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보빈은 외면에 가이드 홈부를 추가로 포함하는 자기 결합 장치.
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