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KR20120052339A - 고전류 자기소자 및 그 제조방법 - Google Patents

고전류 자기소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20120052339A
KR20120052339A KR1020127004506A KR20127004506A KR20120052339A KR 20120052339 A KR20120052339 A KR 20120052339A KR 1020127004506 A KR1020127004506 A KR 1020127004506A KR 20127004506 A KR20127004506 A KR 20127004506A KR 20120052339 A KR20120052339 A KR 20120052339A
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KR
South Korea
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clip
magnetic core
core
magnetic
core piece
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Application number
KR1020127004506A
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English (en)
Inventor
이펭 얀
로버트 제임스 보거트
구오 웽
찌강 쳉
Original Assignee
쿠퍼 테크놀로지스 컴파니
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Publication date
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Abstract

소형화된 축적으로 제품을 더욱 순응시키게 되는 미리 형성된 클립(230)을 포함하는 자기소자가 개시된다. 분리 코어 조각(210, 250)은 미리 형성된 코일로 형성될 수 있고, 더욱 효과적인 제조 기술에 따라 서로로부터 물리적으로 갭이 형성된다.

Description

고전류 자기소자 및 그 제조방법{HIGH CURRENT MAGNETIC COMPONENT AND METHODS OF MANUFACTURE}
본 발명은 일반적인 전자소자 및 그 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인덕터, 트랜스포머와 그러한 아이템의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 인덕터는 트로이달 코어와 성형화된 코어를 포함할 수 있으며, 성형화된 코어는 차폐코어와 드럼 코어, 유(U) 코어와 아이(I) 코어, 이(E) 코어와 아이코어, 및 기타 매칭 형태를 포함할 수 있다. 이러한 인덕터를 위한 전형적인 코어재질은 페라이트 또는 철(Fe), 샌더스트(Al-Si-Fe), MPP(Mo-Ni-Fe), and HighFlux(Ni-Fe)를 포함하는 통상의 분말코어재질로 이루어진다. 일반적인 인덕터는 내장될 수 있는 코어 주위에 도체재질로 감아서 구성하며, 그러나 플렛하거나 곡선형상이거나 스탬프 구리 포일 또는 클립 형상의 자기 와이어 코일로 제한하는 것은 아니다. 코일은 드럼코어 또는 다른 보빈 코어에 직접 감을 수 있다. 코일을 감은 각 종단은 전기회로에서 인덕터를 연결할 때 사용되어지는 리드(lead)로 언급될 수 있다. 와인딩(winding)은 요구되는 어플리케이션에 따라 미리 형성하거나, 반쯤 형성하거나 또는 형성하지 않을 수 있다. 각각의 코어는 접착제를 이용하여 함께 묶을 수 있다.
높은 전류를 얻는 방향으로 나아가는 파워 인덕터의 경향과 함께, 보다 유연한 형태의 구성, 보다 강력한(robust) 구성, 높은 전력 및 에너지 밀도, 높은 효율성, 그리고 엄격한 인덕턴스 및 직류 저항("DCR") 허용오차(tolerance)가 필요하다. 보다 견고한 직류저항 허용오차를 종종 요구하고 있는 DC to DC 변환기 및 전압 레귤레이터 모듈("VRM") 응용은 완성된 제품의 제조공정 때문에 현실적으로 공급이 어렵다. 전형적인 인덕터에서 높은 포화 전류와 엄격한 허용 오차의 DCR을 제공하는 기존 솔루션은 매우 어렵고 비용이 많이 소요되며, 이러한 전형적인 인덕터로부터 최상의 성능의 인덕터를 공급하지 못한다. 따라서, 현재 인덕터는 앞서 언급한 그러한 개선이 필요하다.
임의의 인덕터의 특성을 개선시키기 위하여 트로이달(toroidal) 코어는 최근 코어 재료로 비정질 분말 재료를 사용하여 생산하고 있다. 트로이달 코어는 코어에 직접적으로 와인딩할 코일 또는 권선이 요구된다. 권선을 감는 동안에 코어가 쉽게 금이 가므로 제조 과정이 어려운 표면 마운트 기술의 사용함으로 인하여 더 많은 제조 비용이 발생한다. 또한 트로이달 코어에서 불규칙한 코일 권선 및 코일 장력 변화로 인하여 DCR 은 일반적으로 DC to DC 변환기 및 VRM 에서 요구되는 높은 일관성을 잃게 된다. 압착하는 과정에서 가해지는 높은 압력으로 인하여 비정질 분말 재료를 사용하여 성형화된 코어를 제조하는 것이 가능하지 않았다.
전자 패키징의 발전으로 인하여, 추세는 소형 구조를 가진 파워 인덕터를 제조하게 되었다. 그래서, 코어 구조는 점점 더 얇은 프로파일로 제조되어지고, 코어는 슬림화하거나 매우 얇은 프로파일로 제조되어 일부의 모뎀 전자 기기에 의해 수용되어 질 수 있다. 낮은 프로파일을 가지는 인덕터의 제조는 많은 어려움에 직면하면서 제조하게 되고 이는 제조비용을 높이는 원인이 된다.
예를 들어, 구성 요소가 점점 더 작아질수록, 소자 제조시 손 감기로 인한 소자 특성에 어려움이 발생한다. 이러한 손 감기로 제조된 소자는 제품 자체 불일치(불균일)을 제공합니다. 이러한 손 감기로 제조된 소자는 제품 자체가 일관성(균일성)이 없다. 직면하게 될 또 다른 어려움은 제조 공정에서 연약하고 코어 균열이 발생하는 경향이 있는 성형화된 코어가 포함된다. 추가되는 어려움은 조립되는 동안에 두 개로 분리된 코어사이의 간격 편차로 인하여 일관성이 없고, 차폐 코어와 드럼 코어, 이알(ER) 코어와 아이(I) 코어, 유(U) 코어와 아이(I) 코어로 제한되는 것은 아니다. 더 부가되는 어려움은 DCR 이 감는 과정 동안 불규칙한 와인딩과 장력으로 인하여 제품의 일관성이 없다는 것이다. 이러한 어려움은 소형 구조를 가진 인덕터를 생산하는 동안에 발생하는 많은 어려움 중에 몇 가지의 예를 나타낸 것이다.
인덕터에 대한 제조 공정은 다른 구성 소자와 같이 높은 경쟁력의 전자 제조 사업에 비용을 줄일 수 있는 방법으로 세심한 검토가 이루어지고 있다. 제조 비용의 절감은 낮은 비용이면서 높은 볼륨을 가진 구성 소자일 때 더욱 바람직하다. 물론, 높은 볼륨의 구성 소자에서의, 제조비용 절감은 중요하다. 그것은 생산에 사용되는 한 물질이 다른 물질보다 높은 비용을 발생시킬 수 있다. 그러나, 전체 제조비용은 동일한 제품의 제조 과정에서 제품의 안정성과 일관성이 낮은 가격의 재료로 제조된 것과 비교하여 비싼 재료로 제조된 것이 높기 때문에 더 비싼 재료를 사용하여 감소시킬 수 있다. 따라서, 실제 생산 제품의 많은 수량이 폐기보다는 판매할 수 있다. 또한, 그것은 구성 소자의 제조에 사용되는 하나의 물질이 다른 물질보다 높은 비용이 발생할 수 있지만 노동(인건비) 절감은 재료 비용의 증가에 대한 보상을 능가할 수 있다. 이러한 예는 제조 비용 절감을 위한 여러 방법 중 몇 가지 안되는 하나 예이다.
그것은 전자회로 기판에 응용 사용되어질 때, 실질적으로 소자 크기의 증가가 없고 쓸데없는 공간을 점령하지 않으면서, 다음과 같은 개선사항들, 보다 유연한 폼 팩터, 보다 강력한 구성, 높은 전력 및 에너지 밀도, 높은 효율, 넓은 범위의 동작 주파수, 넓은 범위의 동작온도, 높은 포화 자속 밀도, 높은 유효 투과율, 보다 정확한(tighter) 인덕턴스 및 DCR 허용 오차 중에서 하나 이상을 수용할 수 있는 코어 및 권선 구조를 가진 자기 소자를 제공하는 것이 바람직하다. 그것은 저렴한 제조 비용과 보다 균일한 전기적 및 기계적 성질을 달성할 수 있는 코어 및 권선 구조를 가진 자기 소자를 제공하는 것이 바람직하다. 더나아가, 그것은 대규모 생산 로트(lot) 크기 이상의 DCR을 정밀하게 제어하는 자기 소자를 제공하는 것에 바람직하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고전류 자기소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 고전류 자기소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 자기소자와 이러한 자기소자를 제조하는 방법이 설명되어 있다. 자기 소자가 포함되어 있지만, 인덕터 또는 변압기에 국한되지 않는다. 제조방법은 적어도 하나의 성형화된 코어에 적어도 하나의 권선의 일부와 결합하고, 적어도 한 부분에 적어도 하나의 권선을 가진 적어도 하나의 성형화된 코어를 압착하는 단계를 포함하여 비정질 분말 재료를 이용하여 성형화된 코어를 제조하는 단계로 구성되어 있다.
자기소자는 비정질 분말 재료를 이용하여 제조된 적어도 하나의 성형화된 코어와 적어도 하나의 성형화된 코어와 결합된 적어도 하나의 권선의 일부로 구성되며, 여기서 적어도 하나의 성형화된 코어는 적어도 하나의 권선 일부와 압착(press)되어진다. 와인딩(winding)은 요구되는 어플리케이션에 따라 미리 형성하거나, 반쯤 형성하거나 또는 형성하지 않을 수 있으며, 클립이나 코일에 국한되지 않는다. 비정질 분말 재료는 철 기반의 비정질 분말 재료 또는 나노 비정질(nanoamorphous) 분말 재료 일 수 있다.
몇 가지 측면에 따르면, 두 성형화된 코어사이에 위치한 와인딩과 함께 결합하고 있다. 이러한 측면에서, 성형화된 코어 중 하나를 압착하면(press) 와인딩은 압착 성형화된 코어와 결합되어진다. 다른 성형화된 코어는 와인딩과 압착 성형화된 코어와 결합되고, 자기소자를 형성하기 위하여 다시 압착한다(press).
다른 바람직한 실시 예에 따르면, 비정질 분말 재료는 적어도 하나의 와인딩 주위에 결합되어진다. 이러한 측면에서, 비정질 분말 재료와 적어도 하나의 와인딩은 자기소자를 형성하기 위하여 함께 압착되어진다(press). 이러한 측면에 따르면, 자기 소자는 단일 성형화된 코어 및 단일 와인딩을 가지거나 또는 하나의 구조 내에서 복수의 성형화된 코어로 구성되어 질 수 있으며, 여기서 성형화된 코어 각각은 해당 와인딩을 가진다. 선택적으로, 성형화된 코어는 나노 비정질 분말 재료로 가공되어질 수 있다.
이들과 다른 측면, 본 발명의 목적, 특징 및 유리한 효과는 현재 인식되는 발명을 수행하는 최선의 모드를 포함하여 기술되어질 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 고려할 경우에 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 이해되어질 것이다.
본 발명에 대하여 앞서 언급한 다른 특징 및 측면은 첨부된 도면과 결합하여 읽을 때 후술될 발명의 바람직한 실시 예를 용이하게 이해하는데 참고가 될 것이다.
도 1은 바람직한 실시예에 따라 여러 단계의 제조공정을 거쳐서 제조된 ER - I 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다.
도 2는 바람직한 실시예에 따라 여러 단계의 제조공정을 거쳐서 제조된 UI 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다.
도 3A는 바람직한 실시예에 따른 대칭 U 코어의 투시도를 도시한 것이다.
도 3B는 바람직한 실시예에 따른 비대칭 U 코어의 투시도를 도시한 것이다.
도 4는 바람직한 실시 예에 따른 하나의 비드 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다.
도 5는 바람직한 실시예에 따라 단일구조로 형성된 복수의 U 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다.
도 6-9은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조되는 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 6은 제 1 코어 조각과 와인딩 서브어셈블리를 도시한 것이다.
도 7은 어셈블리 폼의 도 6에서 코어와 와인딩을 도시한 것이다.
도 8은 제 2 코어 조각과 어셈블되어진 도 7의 어셈블리를 도시한 것이다.
도 9는 완전히 어셈블된 소자의 저면을 도시한 것이다.
도 10-13은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조되는 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 10은 제 1 코어 조각과 와인딩 어셈블리를 도시한 것이다.
도 11은 어셈블리 폼의 도 11에서 코어와 와인딩을 도시한 것이다.
도 12는 제 2 코어 조각과 어셈블되어진 도 12의 어셈블리를 도시한 것이다.
도 13은 완전히 어셈블된 소자를 위에서 본 평면을 도시한 것이다.
도 14-17은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조되는 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 14는 제 1 코어 조각과 와인딩 어셈블리를 도시한 것이다.
도 15는 어셈블리 폼의 도 15에서 코어와 와인딩을 도시한 것이다.
도 16은 제 2 코어 조각과 어셈블되어진 도 16의 어셈블리를 도시한 것이다.
도 17은 완전히 어셈블된 소자의 평면도를 도시한 것이다.
도 18-21은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조된 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 18은 제 1 코어 조각과 와인딩 어셈블리를 도시한 것이다.
도 19는 어셈블리 폼의 도 18에서 코어와 와인딩을 도시한 것이다.
도 20은 제 2 코어 조각과 어셈블되어진 도 19의 어셈블리를 도시한 것이다.
도 21은 완전히 어셈블된 소자의 평면도를 도시한 것이다.
도 22는 제조의 다양한 단계에서 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것으로, 도 22A는 서브 어셈블리 소자의 제 1 단면을 도시한 것이고, 도 22B는 서브 어셈블리 소자의 제 2 단면을 도시한 것이며, 도 22C는 완성된 소자의 단면을 도시한 것이다.
도 23은 다른 자기 소자 어셈블리의 분해도를 도시한 것이다.
도 24 도 23에 도시된 소자의 조립도를 나타낸 것이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
도 1-5은 자기 소자나 장치(device)의 다양한 설명을 도시한 것이고, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보여준 것이다. 아래에서 설명하는 발명의 장점은 다른 유형의 장치로 평가를 받을 수 있지만, 바람직한 실시 예의 장치(device)는 인덕터이다. 아래에 기술될 자료와 기술은 낮은 프로파일 인덕터의 제조에 특히 유리한 것으로 여겨지고 있지만, 이러한 인덕터는 본 발명의 장점은 높이 평가받을 수 있는 전기 소자의 하나의 유형이라고 인식된다. 따라서 이러한 기술은 앞뒤 구체적인 실시 예의 목적으로만 이해되며, 그것은 발명의 장점으로 인덕터의 다른 크기와 유형 및 기타 전자 소자를 포함하는 것으로 이해되어져야 하고, 트랜스포머에 국한되지는 않는다. 따라서 발명의 개념에 언급된 실시 예는 여기 도면에 도시되고 기술된 바람직한 실시 예에 전적으로 한정되지 않는다. 또한, 그것은 도면에 도시된 스케일과는 무관하고, 발명의 명확한 목적 범위에서 다양한 소자의 두께와 다른 크기로 변형되어질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
도 1은 바람직한 실시 예에 따라 여러 단계의 제조공정을 거쳐서 제조된 ER - I 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다. 본 실시 예에서의 전원 인덕터(100)는 ER 코어(110), 미리 감아 놓은 코일(130) 및 I 코어(150)로 구성되어 있다.
ER 코어(110)는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 형상이며, 베이스(112), 두 측면 벽(114, 115), 두 종단 벽(120, 121), 소켓(124), 및 센터링 프로잭션(centering projection) 또는 포스트(126)을 가진다. 두 측면 벽(114, 115)은 베이스(112)의 전체 세로 길이로 연장되고, 외부 표면(116)과 내부 표면(117)을 구비하며, 내부 표면(117)은 센터링 프로잭션(126)에 근접해 있다. 두 측면 벽의 내부 표면(117)이 오목하게 형성되었을 때, 두 측면 벽(114, 115)의 외부 표면(116)은 실질적으로 평면이다. 두 종단 벽(120, 121)은 베이스(112)의 각 측면 벽(114, 115)의 종단으로부터 베이스(112)의 폭 일측으로 연장되고, 간격(122, 123)은 두 종단 벽(120, 121) 각각에 형성되어진다. 이 간격(122, 123)은 두 종단 벽면(120, 121) 각각의 중심에 실질적으로 형성되고, 두 측면 벽(114, 115)은 서로의 미러 이미지이다. 센터링 프로잭션(126)은 ER 코어(110)의 소켓(124)의 중심에 위치할 수 있고, ER 코어(110)의 베이스(112)로부터 윗 방향으로 확장(연장)될 수 있다. 센터링 프로잭션(126)은 두 가지 측면 벽(114, 115)의 높이 및 두 종단 벽(120, 121)와 동일 높이로 높이 방향으로 확장(연장)할 수도 있고, 그 높이는 두 측면 벽(114, 115)과 두 종단 벽(120, 121)의 높이보다 작게 연장할 수 있다. 따라서 센터링 프로잭션(126)은 ER 코어(110)에 관하여 고정, 미리 정해진, 그리고 중심 위치에서 미리 감겨된 코일(130)을 유지하기 위하여 미리 감겨된 코일(130)의 내측 주변(132)으로 연장된다. 본 실시 예에서 ER 코어가 대칭 코어 구조를 갖는 것으로 설명되지만, ER 코어는 바람직한 실시 예의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 비대칭 코어 구조를 가질 수 있다.
미리 형성된 코일(130)은 1회 이상 감긴 권선, 두 터미널(134, 136) 및 리드를 가지며, 서로 180°에서 미리 형성된 코일(130)로부터 연장된다. 두 터미널(134, 136)은 미리 형성된 코일(130)에서 외측 방향으로 연장된 후, 그리고 윗 방향으로 이동하고, 미리 형성된 코일(130)을 향해 안쪽 방향으로 이동 형성된다. 그래서 U 형상을 형성한다. 미리 형성된 코일(130)은 미리 형성된 코일(130)의 내측 주변(132)으로 정의한다. 미리 형성된 코일(130)의 구성은 미리 형성된 코일(130)이 센터링 프로잭션(126)을 경유하여 ER 코어(110)에 연결되도록 설계되어 있다. 그래서 센터링 프로잭션(126)은 미리 형성된 코일(130)의 내부 주변(132)으로 확장된다. 미리 형성된 코일(130)은 구리로 제조되고, 니켈과 주석으로 도금한다. 미리 형성된 코일(130)이 구리로 제조되고 니켈과 주석으로 도금되어 만들어진다 할지라도 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 금 도금 및 납땜에 국한하지 않고 다른 적당한 도전성 재료가 미리 형성된 코일(130) 및/또는 두 터미널(134, 136)의 제조에 이용되어질 수 있다. 미리 형성된 코일(130)이 본 실시 예에서 사용할 수 있는 와인딩의 한 종류로서 기술되었지만 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 다른 형태의 와인딩을 활용할 수 있다. 또한, 미리 형성된 코일(130)을 사용하는 본 실시예는 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 반 감겨진 와인딩, 감기지 아니한 와인딩을 코일을 활용할 수 있다. 더나아가, 터미널(134, 136)이 특정한 구성에서 설명되어 있지만 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 변형된 구성으로 활용할 수 있다. 또한, 미리 형성된 코일(130)의 기하학적 형상은 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 둥근형, 사각형, 직사각형, 또는 기타 다른 기하학적인 형상이 될 수 있다. 두 측면 벽(114, 115)의 내부 표면과 두 종단 벽(120, 121)의 내부 표면은 미리 형성된 코일(130) 또는 와인딩의 기하학적 형상에 대응하여 적절하게 재구성할 수 있다. 결국 코일(130)은 다중 권선, 권선사이에 절연이 요구되어질 수 있다. 절연은 코팅 또는 권선사이에 게재될 수 있는 다른 유형의 절연체일 수 있다.
I 코어(150)는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 형상이며, 실질적으로 ER 코어(110)의 범위(footprint)에 해당한다. I 코어(150)는 서로 마주하는 두 종단(152, 154)을 가지며, 각 종단(152, 154)은 각각의 터미널(134, 136)의 종단 부분을 수용하기 위하여 각각 오목한 부분(153, 155)을 가진다. 오목한 부분(153, 155)은 터미널(134, 136)의 종단 부분의 폭과 대비하여 실질적으로 동일한 폭 또는 약간 큰 폭을 가진다.
바람직한 실시 예에서, ER 코어(110)과 I 코어(150)는 비정질 분말 코어 재료로 제조된다. 일부 실시 예에 따르면, 비정질 분말 코어 재료는 철 기반의 비정질 분말 코어 재료가 될 수 있다. 철 기반의 비정질 분말 코어 재료의 한 예는 약 80 %의 철과 20 % 다른 요소로 구성되어 있다. 다른 실시 예에 따르면, 비정질 분말 코어 재료는 코발트 기반의 비정질 분말 코어 재료가 될 수 있다. 코발트 기반의 비정질 분말 코어 재료의 하나의 예는 약 75 % 코발트와 25 % 기타 요소로 구성되어 있다. 그럼에도 불구하고 또 다른 실시 예에 의하면, 비정질 분말 코어 재료는 나노 비정질 분말 코어 재료가 될 수 있다.
이러한 재료는 분산된 갭 구조를 제공하며, 거기에서 바인더 물질은 제조된 철기반 비정질 분말 재료내에서 갭으로 작용한다. 바람직한 재료는 한국 서울에 Amosense에서 제조하고, 제품 번호 APHxx(고급 분말 코어)로 판매되며, 여기서 xx는 재료의 유효 투과율을 나타낸다. 예를 들어, 재료의 유효 투과율이 60이면, 부품 번호는 APH60이다. 이 재료는 고전류 파워 인덕터 재료로 사용할 수 있다. 또한 이 재료는 인덕터(100)에서 비정상적인 가열이 발생하지 않을 때 일반적으로 약 2 MHz 내지 약 1 MHz의 범위보다 높은 동작 주파수에서 사용할 수 있다. 이 재료는 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 더 낮거나 더 높은 주파수에 사용되어질 수 있다. 비정질 분말 코어 재료는 높은 포화 자속 밀도, 낮은 히스테리시스 코어 손실, 넓은 범위 동작 주파수, 넓은 범위 작동 온도, 더 나은 방열 및 높은 유효 투과율을 제공할 수 있다. 또한 이 재료는 이를 통해 파워와 에너지 밀도를 극대화할 수 있는 더 낮은 손실 분산 갭 재료를 제공할 수 있다. 일반적으로 성형화된 코어의 유효 투자율은 압착 밀도 문제로 인하여 매우 높지 않다. 그러나 성형화된 코어의 이러한 재료의 사용은 이전에 사용가능한 것보다 훨씬 높은 유효 투과율을 허락할 수 있다. 선택적으로, 나노 비정질 분말 재료는 철 기반의 비정질 분말 재료의 투자율과 비교하였을 때 세 배 높은 투자율까지 허용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, ER 코어(110)와 I 코어(150)는 고체 성형화된 코어를 형성하기 위하여 비정질 분말 재료로부터 압착 성형 제작된다. ER 코어(110)를 압착했을 때, 미리 형성된 코일(130)은 앞서 기술된 방법에서의 ER 코어(110)와 결합되어진다. 미리 형성된 코일(130)의 터미널(134, 136)은 두 종단 벽(120, 121)에서 갭(122, 123)을 통해서 연장된다. I 코어(150)는 ER 코어(110)와 미리 형성된 코일(130)과 결합되고, 터미널(134, 136)의 종단은 I 코어(150)의 두 오목한 부분(153, 155)과 결합되어진다. ER 코어(110), 미리 형성된 코일(130) 및 I 코어(150)는 ER-I 인덕터(100)를 형성하기 위하여 함께 압착 성형되어진다. I 코어(150)가 마주하는 두 종단(152, 154)에 형성된 오목한 부분(153, 155)을 가지는 것으로 설명되었지만 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 I 코어(150)에서 오목한 부분을 가지지 않을 수 있다.
I 코어(150)가 대칭으로 도시되어 있지만 비대칭 I 코어를 사용할 수 있으며, 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 아니한 범위에서 변형(mistake) 가공을 한 I 코어를 포함한다.
도 2는 바람직한 실시 예에 따라 여러 단계의 제조공정을 거쳐서 제조된 UI 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다. 본 실시 예에서는 파워 인덕터(200), U 코어(210), 미리 형성된 클립(230) 및 I 코어(250)로 구성되어 있다. 여기에 사용된 규격으로, U 코어(210)는 두 측면(212, 214), 두 종단(216, 218)을 가지며, 두 측면(212, 214)은 와인딩 또는 클립의 방향과 평행하고, 두 종단(216, 218)은 와인딩 또는 클립의 방향과 직각을 이룬다. 본 실시 예에 따르면, I 코어(250)는 I 코어(250)의 변형된 가공에 의하여 변형되어 왔다. 변형 가공된 I 코어(250)는 변형 가공된 I 코어(250) 바닥(251)의 한 측면(252)에서 두 평행 종단(256, 260) 각각으로부터 제거된 부분(257, 261)을 가지며, 변형 가공된 I 코어(250)의 마주하는(opposing) 측면(254)에서 같이 평행하는 두 종단(256, 260) 각각으로부터 제거되지 않은 부분(258, 262)을 가진다.
미리 형성된(제작된) 클립(230)은 제거된 부분(257, 261)에서 미리 형성된 클립(230)을 위치시킴에 의하여 변형 가공된 I 코어(250) 주위에 결합할 수 있는 두 터미널(234, 236) 또는 리드를 가지며, 미리 형성된 클립(230)이 더 이상 움직일 수 없을 때까지 제거되지 않은 부분(258, 262)을 향하여 준비된 클립(230)을 밀어 넣는다(sliding). 미리 형성된 클립(230)은 제조공정 중에 도금(platings)의 밴딩 및 균열이 크게 감소하기 때문에 미리 형성되지 아니한 클립과 비교하였을 때 우수한 DCR 제어를 허용할 수 있다. 변형 가공된 I 코어(250)는 미리 형성된 클립(230)을 적당한 위치에서 결합할 수 있도록 하므로 U 코어(210)는 변형된 I 코어(250)에 신속하고 용이하면서 정확하게 결합을 이룰 수 있다. 변형 가공된 I 코어(250)의 하단(251)이 본 실시 예에서와 같이 변형 가공될 수 있지만, 바람직한 실시 예의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 하나 또는 다른 측면과의 결합에 의하여 변형된 가공을 이룰 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 I 코어(250)의 하단(251) 대신에 I 코어(250)의 마주하는 종단(256, 260) 또는 하단(251)에 위치시킬 수 있다. 또한 몇 가지 다른 실시 예에 따라 임의 변형없이 형성할 수 있다.
미리 제조된(형성된) 클립(230)은 구리로 제조되고, 니켈과 주석으로 도금된다. 미리 형성된 클립(230)이 구리로 제조되고 니켈과 주석으로 도금되어 만들어진다 할지라도 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 금 도금 및 납땜에 국한하지 않고 다른 적당한 도전성 재료가 미리 형성된 코일(130) 및/또는 두 터미널(134, 136)의 제조에 이용되어질 수 있다. 또한 본 실시 예서는 미리 제조된 클립(230)이 사용되지만, 클립(230)은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 부분적으로 제조하거나 제조하지 않은 상태에서 이용할 수 있다. 또한 본 실시 예에서 도시된 미리 제조된 클립(230)은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 와인딩의 임의의 형상으로 사용될 수 있다.
변형 가공된 I 코어(250)로부터 제거된 부분(257, 261)은 도 3A와 도 3B 각각 대하여 도시된 대칭적인 U 코어 또는 비대칭 U 코어를 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 필요한 크기로 제작할 수 있다. U 코어(210)는 변형 가공된 I 코어(250)의 폭과 실질적으로 동일한 폭의 크기로 제작되고, 변형 가공된 I 코어(250)의 길이와 실질적으로 동일한 길이의 크기로 제작된다. U 코어(210)의 크기는 앞서 도시되어 있지만, 제작 크기는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 변형 제작되어질 수 있다.
도 3A는 바람직한 실시 예에 따라 대칭 U 코어의 투시도를 도시한 것이다. 대칭 U 코어(300)는 일측 표면(310)과 마주하는 표면(320)을 가지며, 일측 표면(310)은 실질적으로 평면이고, 마주하는 표면(320)은 제 1 다리(322)와 제 2 다리(324)를 가지며, 클립 채널(326)은 제 1 다리(322)와 제 2 다리(324)사이로 정의한다. 대칭 U 코어(300)에서, 제 1 다리(322) 폭과 제 2 다리(324) 폭은 실질적으로 같다. 이 대칭 U 코어(300)는 I 코어(250)와 결합되어지고, 미리 제조된 클립(230)의 일측은 클립 채널(326)내에 위치된다. 임의의 바람직한 실시 예에 따르면, 미리 제조된 클립(230)의 터미널(234, 236)은 I 코어(250)의 하단 표면(251)과 결합되어진다. 그러나, 다른 바람직한 실시 예는 미리 제조된 클립(230)의 터미널(234, 236)이 U 코어(300)의 일측 표면(310)과 결합되어진다.
도 3B는 바람직한 실시 예에 따른 비대칭 U 코어의 투시도를 도시한 것이다. 비대칭 U 코어(350)는 일측 표면(360)과 마주하는 표면(370)을 가지며, 일측 표면(360)은 실질적으로 평면이고, 마주하는 표면(370)은 제 1 다리(372)와 제 2 다리(374)를 가지며, 클립 채널(376)은 제 1 다리(372)와 제 2 다리(374)사이로 정의한다. 비대칭 U 코어(350)에서, 제 1 다리(372) 폭과 제 2 다리(374) 폭은 실질적으로 같지 않다. 이 비대칭 U 코어(350)는 I 코어(250)와 결합되어지고, 미리 제조된 클립(230)의 일측은 클립 채널(326)내에 위치된다. 임의의 바람직한 실시 예에 따르면, 미리 제조된 클립(230)의 터미널(234, 236)은 I 코어(250)의 하단 표면(251)과 결합되어진다. 그러나, 다른 바람직한 실시 예는 미리 제조된 클립(230)의 터미널(234, 236)은 U 코어(350)의 일측 표면(360)과 결합되어진다. 비대칭 U 코어(350) 사용 대한 이유는 전체자기 통로를 통해서 보다 고른 플럭스 밀도 분포를 제공하기 때문이다.
바람직한 실시 예에 있어서, U 코어(210)와 I 코어(250)는 둘 다 비정질 분말 코어 재료로 제조되어 지고, 참고로 앞서 기술된 ER 코어(110)와 I 코어(150) 역시 동일한 재료이다. 몇 가지 실시 예에 따라, 비정질 분말 코어 재료는 철 기반 비정질 분말 코어 재료일 수 있다. 또한, 나노 비정질 분말 재료는 이러한 코어 재료로 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와같이 미리 형성된(제조된) 클립(230)은 I 코어(250)와 결합되고, U 코어(210)는 I 코어(250)와 결합되며, 미리 제조된 클립(230)은 U 코어(210)의 클립채널 내에 위치하게 된다. U 코어(210)는 도시된 바와 같이 U 코어(310)와 대칭이고, U 코어(350)와 비대칭이다. U 코어(210), 미리 제조된 클립(230) 및 I 코어(250)는 UI 인덕터(200)를 형성하기 위하여 압착 성형되어진다. 압착 성형(press molding)은 코어(210), (250)가 미리 제조된 클립(230)과 성형될 때 미리 제조된 클립(230)과 코어(210), (250)사이에 일반적으로 발생하는 갭을 제거한다.
도 4는 바람직한 실시 예에 따른 하나의 비드 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다. 본 실시 예에서, 파워 인덕터(400)는 비드 코어(410)와 반 미리 제조된 클립(430)으로 구성되어 있다. 여기에 사용된 규격으로, 비드 코어(410)는 두 측면(412, 414)과 두 종단(416, 418)을 가지며, 두 측면(412, 414)은 와인딩 또는 클립(430)의 방향과 평행하고, 두 종단(416, 418)은 와인딩 또는 클립(430)에 대하여 직각을 이룬다. 본 실시 예에 따르면, I 코어(250)는 I 코어(250)의 변형된 가공에 의하여 변형되어 왔다.
바람직한 실시 예에서, 비드 코어(410)는 비정질 분말 코어 재료로 제조되어 지고, 참고로 앞서 기술된 ER 코어(110)와 I 코어(150)와 동일한 재료이다. 몇 가지 실시 예에 따라, 비정질 분말 코어 재료(물질)는 철 기반 비정질 분말 코어 재료일 수 있다. 또한, 나노 비정질 분말 재료는 이러한 코어 재료로 사용할 수 있다.
반 미리 제조된 클립(430)은 두 터미널 또는 마주하는 두 종단(416, 418)에 있는 리드(434, 436)로 구성되고, 내부 중앙을 통과하는 반 미리 제조된 클립(430)을 가지고, 비드 코어(410)의 두 종단(416, 418) 주위를 감은 두 터미널(434, 436)을 가진 비드 코어(410)와 결합할 수 있다. 반 미리 제조된 클립(430)은 제조공정에서 도금의 밴딩(bending)과 균열이 크게 감소하기 때문에 미리 제조되지 않은 클립과 대비할 때 보다 나은 DCR 제어를 허용할 수 있다.
반 제조된 클립(430)은 구리로 제조되고, 니켈과 주석으로 도금된다. 또한 반 제조된 클립(430)이 구리로 제조되고 니켈과 주석으로 도금되어 만들어진다 할지라도 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 금 도금 및 납땜에 국한하지 않고 다른 적당한 도전성 재료가 반 제조된 클립(430) 제조에 이용되어 질 수 있다. 또한 본 실시 예에서는 반 제조된 클립(430)이 사용되지만, 클립(430)은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 부분적으로 제조하거나 제조하지 않은 상태에서 이용할 수 있다. 더 나아가, 본 실시 예에서 반 제조된 클립(430)이 도시되고 기술되어 있지만, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 아니한 범위에서 임의 와인딩 형상으로 활용할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반 제조된 클립(430)은 비드 코어(410) 내부를 통과하는 반 제조된 클립(430)의 일측을 가지고, 비드 코어(410)의 두 종단(416, 418) 주위를 감은 두 터미널(434, 436)을 가진 비드 코어(410)와 결합할 수 있다. 몇 가지 실시 예에서, 비드 코어(410)는 비드 코어(410)의 하단(450)의 일 측면(412)으로부터 제거된 부분(440)을 가지고 비드 코어(410)의 마주하는 측면(414)의 제거되지 않은 부분(442)을 가지도록 변형될 수 있다. 반 제조된 클립(430)의 두 터미널(434, 436)은 비드 코어(410)의 하단(450)에 위치할 수 있고, 그래서 터미널(434, 436)은 제거된 부분(442) 내에 위치한다. 비드 코어가 제거된 부분과 제거되지 않은 부분으로 기술되어 있지만, 비드 코어는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 제거된 부분을 생략할 수 있다.
바람직한 실시 예에 따르면, 비정질 분말 코어 재료로 시트(sheet)로 제조하고, 반 제조된 클립(430) 주위에 감거나 회전시켜 감아서 제작되어 있다. 반 제조된 클립(430) 주위에 비정질 분말 코어 재료를 회전시켜 감고, 감은 후 비정질 분말 코어 재료와 반 제조된 클립(430)은 높은 압력으로 압착하여 파워 인덕터(400)를 형성할 수 있다. 압착 성형은 반 제조된 클립(430) 주위에 성형된 비드 코어(410)를 가짐에 의하여 반 제조된 클립(230)과 비드 코어(410)사이에 일반적으로 발생하는 물리적 갭을 제거한다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면, 비정질 분말 코어 재료와 반 제조된 클립(430)은 몰드 내에 위치할 수 있으며, 그래서 반 제조된 클립(430) 일측을 둘러쌀 수 있다. 비정질 분말 코어 재료와 반 제조된 클립(430)은 높은 압력으로 압착하여 파워 인덕터(400)를 형성할 수 있다. 압착 성형은 반 제조된 클립(430) 주위에 성형된 비드 코어(410)를 가짐에 의하여 반 제조된 클립(230)과 비드 코어(410)사이에 일반적으로 발생하는 물리적 갭을 제거한다.
또한, 다른 방법은 앞서 기술한 인덕터를 형성하기 위하여 사용할 수 있다. 제 1 다른 방법에서, 비드 코어는 높은 압력에서 비정질 분말 코어 재료에 압력을 가하여 제조할 수 있고, 비드 코어에 와인딩으로 결합하며, 비드 코어에 비정질 분말 코어 재료를 부가하고, 그래서 와인딩은 비드 코어와 부가된 비정질 분말 코어 재료의 적어도 한 부분사이에 위치한다. 본 실시 예에서 파워 인덕터를 제조하기 위하여 비드 코어, 와인딩 및 부가된 비정질 분말 코어 재료를 함께 높은 압력으로 압착한다. 제 2 다른 방법은 두 개의 분리 성형된 코어는 높은 압력에서 비정질 분말 코어 재료로 압력을 가하여 형성하고, 이어 두 개의 분리 성형된 코어사이에 위치시키며, 부가된 비정질 분말 코어 재료를 더함에 의하여 제조할 수 있다. 본 실시 예에서 파워 인덕터를 제조하기 위하여 두 개의 분리 성형된 코어, 와인딩 및 부가된 비정질 분말 코어 재료를 함께 높은 압력으로 압착한다. 제 3 다른 방법은 비정질 분말 코어 재료와 와인딩을 함께 성형 제작 사용할 수 있다. 본 실시 예에서 기술된 비드 코어도 있지만, 바람직한 실시 예의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 다른 성형된 코어를 이용할 수 있다.
도 5는 바람직한 실시 예에 따른 단일구조로 형성된 복수의 U 성형화된 코어를 가진 파워 인덕터의 투시도를 도시한 것이다. 본 실시 예에서, 파워 인덕터(500)는 하나의 구조로 형성된 4 개 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525)와 4 개의 클립(530, 532, 534, 536)으로 구성되고, 여기서 각 클립(530, 532, 534, 536)은 각각 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525) 중 하나와 결합되어 지고, 각 클립(530, 532, 534, 536)은 미리 제작되지 않은 상태이다. 여기에 사용된 규격으로, 인덕터(500)는 두 측면(502, 504)과 두 종단(506, 508)을 가지며, 여기서 두 측면(502, 504)은 와인딩 또는 클립(530, 532, 534, 536)에 대하여 평행하고, 두 종단(506, 508)은 와인딩 또는 클립(530, 532, 534, 536)에 대하여 직각(수직)이다. 4 개 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525) 와 4 개의 클립(530, 532, 534, 536)이 하나의 구조를 이루는 것으로 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 4 개의 U 코어보다 많게 또는 적게 성형하여 거기에 해당하는 클립의 수로 하나의 구조로 제작 이용할 수 있다.
바람직한 실시 예에 따르면, 코어 재료는 철 기반 비정질 분말 코어 재료로 제조되고, 참고로 앞서 기술된 ER 코어(110)와 I 코어(150)와 동일한 재료이다. 또한 나노 비정질 분말 재료를 이러한 코어 재료를 사용할 수 있다.
각 클립(530, 532, 534, 536)은 마주하는 종단의 두 터미널(540(보이지 않음), 542) 또는 리드를 가지며, U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525) 각각 내부의 중앙을 통과하여 클립(530, 532, 534, 536)의 일부분을 구비함에 의하여 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525) 각각과 결합되어 질 수 있고, 인덕터(500)의 두 종단(506, 508) 주위를 감싸는 각 클립(530, 532, 534, 536)의 터미널(540(보이지 않음), 542)을 구비하므로 결합되어 질 수 있다.
클립(530, 532, 534, 536)은 구리로 제조되고, 니켈과 주석으로 도금된다. 클립(530, 532, 534, 536)이 구리로 제조되고 니켈과 주석으로 도금되어 만들어진다 할지라도 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범위에서 금 도금 및 납땜에 국한하지 않고 다른 적당한 도전성 재료가 클립(430) 제조에 이용되어질 수 있다. 또한, 본 실시 예에서 클립(530, 532, 534, 536)이 도시되었지만, 와인딩의 임의의 형상은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 사용할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 클립(530, 532, 534, 536)은 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525) 내부의 통과하여 클립(530, 532, 534, 536)의 일부분을 가짐과 인덕터(500)의 두 종단(506, 508) 주위를 감싸는 미리 제조된 각 클립(530, 532, 534, 536)의 두 터미널(540(보이지 않음), 542)을 가짐에 의하여 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525)와 결합되어 진다.
하나의 바람직한 실시 예에 따르면, 먼저 비정질 분말 코어 재료로 시트(sheet)로 제조하고, 제조된 시트를 클립(530, 532, 534, 536) 주위에 감는다. 제조된 시트를 클립(530, 532, 534, 536) 주위에 감을 때, 비정질 분말 코어 재료와 클립(530, 532, 534, 536)은 높은 압력으로 압착할 수 있고, 그래서 하나의 구조(505)로 형성된 복수의 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525)를 가진 U 성형화된 인덕터(500)을 제조한다. 압착 성형은 클립(530, 532, 534, 536) 주위에 성형된 코어(510, 515, 520, 525)를 가지도록 함에 의하여 클립(530, 532, 534, 536)과 코어(510, 515, 520, 525)사이에 일반적으로 발생하는 물리적 갭을 제거한다.
다른 바람직한 실시 예에 따르면, 비정질 분말 코어 재료와 클립(530, 532, 534, 536)은 금형 내에 위치할 수 있고(보이지 않음), 그래서 비정질 분말 코어 재료가 최소한 클립(530, 532, 534, 536)의 일부를 둘러싸도록 구성되어 있다. 비정질 분말 코어 재료와 클립(530, 532, 534, 536)은 높은 압력으로 압착하여 파워 인덕터(400)를 형성할 수 있고, 그래서 하나의 구조(505)로 형성된 복수의 U 성형화된 코어(510, 515, 520, 525)를 가진 U 성형화된 인덕터(500)을 제조한다. 압착 성형은 클립(530, 532, 534, 536) 주위에 성형된 코어(510, 515, 520, 525)를 가지도록 함에 의하여 클립(530, 532, 534, 536)과 코어(510, 515, 520, 525)사이에 일반적으로 발생하는 물리적 갭을 제거한다.
또한, 다른 방법이 앞서 기술한 인덕터를 형성하는데 사용될 수 있다. 제 1 다른 방법에서의 복수의 U 형 코어는 높은 압력에서 비정질 분말 코어 재료를 함께 압착 성형 제작하고, 복수의 U 형 코어 각각에 복수의 와인딩에 의하여 결합하며, 복수의 U 형 코어에 추가 비정질 분말 코어 재료를 추가함으로써 복수의 와인딩은 복수의 U 형 코어와 추가 비정질 분말 코어 재료사이에 위치하게 된다. 본 실시 예에서 기술된 인덕터를 형성하기 위하여, 복수의 U 형 코어, 복수의 와인딩 및 추가 비정질 분말 코어 재료는 높은 압력에서 함께 압착된다. 제 2 다른 방법에서, 두 개의 분리 성형된 코어의 각 분리 성형된 코어는 복수의 성형된 코어의 결합을 가지며, 높은 압력에서 비정질 분말 코어 재료로 압력을 가하여 형성하고, 두 개의 분리 성형된 코어사이에 복수의 와인딩을 위치시키며, 추가 비정질 분말 코어 재료를 부가하여 제조한다. 본 실시 예에서 기술된 인덕터를 제조하기 위하여 두 개의 분리 성형된 코어, 복수의 권선 및 추가적인 비정질 분말 코어 재료를 높은 압력에서 함께 압착 제조한다. 제 3 다른 방법으로, 주입 성형은 비정질 분말 코어 재료와 복수의 와인딩을 성형 제작함에 의하여 이룰 수 있다. 본 실시 예에서 복수의 U 형 코어를 기술하였지만, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않은 범주에서 다른 형의 코어를 사용할 수 있다.
또한, 복수의 클립(530, 532, 534, 536)은 기판에 회로를 구성할 때 서로 병렬로 연결하거나 직렬로 연결할 수 있으며, 이는 응용 요구에 의존한다. 또한, 이러한 클립(530, 532, 534, 536)은 예를 들어 3-4 위상(phase) 즉, 다중 위상 전류를 수용하도록 구성할 수 있다.
또한, 앞서 기술한 여러 실시 예가 있지만, 그것은 본 발명의 남은 실시 예에 개시된 기술을 기반으로 하나의 실시 예에서 만들어진 다양한 변형을 포함할 수 있음을 유추할 수 있다.
싱글 피스(piece) 코어 구조는 분산 갭 자성 재료와 싱글 피스 코어 구조에 배열된 하나 이상의 코일로 제조되고, 임의의 응용이 가능한 이점이 있고, 원하는 성능을 공급할 수 있도록 하나 이상의 코일과 물리적 갭이 결합 조합된 분리된 코어 피스를 구현함에 의하여 다른 응용으로 다른 이점을 얻을 수 있다. 분산 코어 피스와 물리적 갭의 조합을 수행하는 구조 및 방법은 아래 더 기술되어진다.
도 6-9은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조되는 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 어셈블리는 제 1 부 어셈블리를 형성하기 위하여 제 1 자기 코어 조각(piece, 602)과 와인딩(604)을 포함한다.
도시된 바람직한 실시 예에서, 자기 코어 조각(602)은 길쭉한 직사각형 블록 또는 벽돌 형상을 가진 I 코어이다. 자기 코어 조각(602)는 앞서 기술한 자기 재료 중에서 하나와 관련된 기술에 의하여 제조되거나 선택적으로 다른 적당한 재료와 알려진 기술로 제조되어 질 수 있다.
도시된 바람직한 실시 예에서, 와인딩(604)은 길게 일반적으로 평탄한 주 와인딩 섹션(606), 주 와인딩 섹션(606)의 다른 일측으로부터 연장되어 마주하는 다리 섹션(608, 610)을 구비한 미리 형성된(pre-formed) 와인딩 클립 형상으로 제공된다. 다리 섹션(608, 610)은 실질적으로 C 형 배열로 주 와인딩 섹션(604)의 평면으로부터 일반적으로 수직되게 연장된다. 미리 형성된 와인딩 클립(604)는 각각의 다리 섹션(608, 610)으로부터 연장된 터미널 리드 섹션(612, 614)을 포함한다. 터미널 리드 섹션(612, 614)은 다리(608, 610)의 각각의 평면으로부터 일반적으로 수직되게 연장되고, 주 와인딩 섹션(606)의 평면과 평행을 이룬다. 터미널 리드 섹션(612, 614)은 회로기판에 설치된 표면에 대하여 멀리 떨어진 접촉 패드를 제공한다(미 도시). 클립(604)와 그 섹션(606, 608, 610, 612, 614)은 내부 영역 또는 캐비티(616)로 정의된 몸체 또는 프레임을 함께 형성한다. 도시된 바람직한 실시 예로, 캐비티(616)은 제 1 자기 코어조각(602)에서 실질적으로 직사각형 또는 이를 보완한 형상으로 이루어진다.
바람직한 실시 예에서, 클립(604)은 구리, 다른 도전성 재료 또는 합금의 시트(sheet)로 제조되고, 스테핑 또는 압착 기술에 국한하지 아니하고 알려진 기술을 사용하여 도시된 형상으로 형성할 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 클립(604)은 코어 조각(602)에서 별도로 가공 및 조립을 위해 제공된다. 미리 형성된(pre-formed) 코일(604)은 특히 기존의 자기 소자 어셈블리와 비교되고, 여기서 코일은 코어 조각에 형성하거나 그러하지 않으면 코어 주위에 밴딩 또는 형성시킨 구성이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 클립(604)과 제 1 자기코어 조각(602)이 조립되거나 그러하지 않으면 제 1 서브어셈블리를 형성하기 위하여 다른 것과 결합된다. 실시 예에서, 코어조각(602)은 클립(604)으로부터 독립적으로 제조할 수 있고, 코어조각(602)은 예를 들어 슬라이딩 수단으로 부 어셈블리를 완성하기 위하여 캐비티(616)과 클립(604)를 장착한다. 다른 실시 예에서, 예를 들어, 코어조각(602)은 압력 및 몰드 공정을 사용하여 캐비티(616)에 형성할 수 있다. 그러나 도시된 바람직한 실시 예에서, 코어조각(602)은 클립(604)의 캐비티(616)를 실질적으로 채워지는 형상으로 구성된다. 코어조각(602)은 캐비티(616)를 실질적으로 채우고, 클립(604)의 캐비티(616)로부터 돌출되지는 않는다. 바꾸어 말하자면, 자기 코어조각(602)은 일반적으로 클립(604)의 내부에 위치하도록 구성되고, 도 7에 도시된 코어와 클립 어셈블리의 크기는 코어조각(602)과 조립하기 전 클립(604)의 외부 크기와 동일하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 클립(604)의 각 섹션(606, 608, 610, 612, 614)은 물리적으로 자기코어조각(602)의 다른 측면 표면 또는 표면과 맞닿아 있거나 맞물러 있다. 다리(710)는 자기코어조각(602)는 클립(604) 내에 안전하게 수용되어 올려져 있어 서브어셈블리(620)는 자기소자 부가 조립 단계에서 유니트로 움직일 수 있다.
도 8은 제 2 코어 조각(630)과 어셈블되어진 도 7의 어셈블리를 도시한 것이다. 제 2 코어 조각(630)은 앞서 기술한 자기 재료 중에서 하나와 관련된 기술에 의하여 제조되거나 선택적으로 다른 적당한 재료와 본 발명의 기술분야에서 알려진 기술로 제조되어질 수 있다. 또한, 다양한 실시 예로 제 2 코어 조각(630)은 제 1 코어 조각(602)의 제조에 사용된 것과 대비하여 같거나 다른 자기 재료로 제조할 수 있다. 필요한 경우에, 제 1과 제 2 자성 코어 조각(602, 630)은 선택된 특정 재료에 의하여 다른 자성 재료 또는 같은 자성 재료를 보일 수 있다.
도시된 바람직한 실시 예에서, 제 2 자성 코어 조각(630)은 크게 평면 표면(632)과 제 1 다리(636), 제 2 다리(638), 그리고 제 1 다리와 제 2 다리(636, 638)사이로 정의된 클립 채널(640)을 포함하는 U 형을 가진 U 코어이다. 다른 실시 예에서, 대칭 및 비대칭 U-코어는 앞서 기술되어진 바를 활용할 수 있다. 제 1 코어 조각(602)과 클립(604)을 포함하는 서브어셈블리(620)는 도 8에 도시된 바와 같이 위치시켜 삽입하도록 구성되어 코어 조각(630)에 장착되어진다. 따라서, 서브어셈블리(620)는 제 2 코어 조각(630)에서 마주하는 종단(642, 644)사이에 실질적으로 전체 축 거리에 대해 제 2 코어 조각(630)을 통해 축방향으로 확장된다. 도 6에서 클립의 다리섹션(608, 610)은 제 2 코어 조각(630)의 종단(642, 644)과 일반적으로 인접하면서 동일한 높이로 동일한 평면에 위치하도록 구성되어 있다. 조립했을 때, 제 1 및 제 2 코어 조각(602, 630)은 접착제로 함께 부착하거나 그와 유사하게 구성할 수 있다.
도 9는 완성된 소자(600)를 도시한 것으로, 터미널 리드 섹션(612, 614)은 노출되며, 제 2 코어 조각(630)의 하단 표면과 실질적으로 동일한 높이 또는 동일한 평면을 이루어 회로기판에 전기적으로 잘 연결 설치되도록 구성되어 있다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에서, 물리적 갭(650)은 코어 조각(602, 630)사이에 형성할 수 있으며, 이는 파워 인덕터의 원하는 성능 특성을 제공할 수 있고, 자기소자의 다른 형태를 제공할 수 있는 가능성이 있다. 도시된 실시 예에서, 갭(650)은 제 2 코어 조각(630)에서 클립채널(640, 도 8참조) 내의 서브어셈블리(620)의 다른 측면에서 축방향으로 확장된다. 갭(650)의 크기는 제 2 코어 조각(630)에서 클립체널(640, 도 8)의 크기를 조정 변형하는 구성 및/또는 제 1 코어 조각(602)에 포함된 서브어셈블리(620)의 크기를 조정 변형하는 구성으로 이룰 수 있다. 갭의 크기를 다양하게 변형함에 의하여, 얻은 자기소자의 성능 특성은 특유의 목적을 충족시킬 수 있도록 변형할 수 있고, 다양한 파워 인덕터를 제공하며, 예를들어, 종래의 자기 소자(components)와 대비하여 비교적 쉽고 효율적인 제조단계를 가지고 균일한 패키지 사이즈에서 다른 성능 특성을 가진 파워 인덕터를 공급한다.
단일 코일 실시 예는 도 6-9과 관련하여 설명되고 있지만, 그것은 실시 예의 추가 및/또는 다른 실시 예에 의하여 여러 가지의 코일 실시 예가 가능하다고 인정된다.
도 10-13은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조되는 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 어셈블리(assembly)는 제 1 서브 어셈블리를 형성에서 제 1 자기 코어 조각(702)과 미리 형성된(pre-formed) 와인딩 클립(604)이 포함되어 있다. 실시 예에서 도시된 제 1 코어 조각(702)은 실질적인 평면 표면(704)과 제 1 다리(708), 제 2 다리(710), 그리고 제 1 다리와 제 2 다리(708, 710)사이로 정의된 클립 채널(712)을 포함하는 평면(704)와 마주하는 표면(706)을 포함하는 U 형을 가진 U 코어이다. 제 1 자기 코어(702)는 앞서 기술된 자기 재료 중의 임의의 하나와 관련된 기술을 사용하거나 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조할 수 있다. 다른 실시 예에서, 대칭 및 비대칭 U-코어는 앞서 기술되어진 바에 의하여 활용할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 클립(604)을 코어 조각에 결합하였을 때, 서브어셈블리(720)가 형성된다. 클립(604)의 주 와인딩 섹션(606)은 클립 채널(712)에 슬라이딩하여 수용되고, 클립(604)의 나머지 섹션(608, 610, 612, 614)은 제 1 코어 조각(700)의 다리(710)의 외부경계 주위로 감기도록 구성된다. 제 1 코어 조각(702)의 다리(710)는 클립(604)의 내부 캐비티(616)에 수용되어진다. 클립(604)의 각 섹션(606, 608, 610, 612, 614)은 코어 조각(602)의 다리(710)의 표면 또는 다른 측면 표면과 맞닿아 있거나 맞물러 있다. 다리(710)는 클립(604) 내에 안전하게 수용되어 올려져 있어 서브어셈블리(720)는 자기소자 추가 조립 단계에서 유니트로 움직일 수 있다.
도시된 바람직한 실시 예에서, 클립(604)은 클립채널(712)에 부분적으로 수용되어 클립(604)이 서브어셈블리(720)에서 코어조각(702)의 표면(706)으로부터 돌출된다. 구체적으로, 클립(604)의 와이딩 섹션(606)은 코어조각(702)의 다리(710)의 표면 또는 다른 측면 표면에 물리적으로 맞닿아 있거나 맞물려 있는 클립(604)의 나머지 섹션(608, 610, 612, 614)을 가진 클립채널(712)과 맞물려 있다. 터미널 리드섹션(612, 614)은 클립 채널(712)과 실질적으로 평행하게 연장되고, 기판에 연결 설치하기 위하여 코어 다리(710)의 하단 표면상에 노출되어 있다.
코어조각(702)의 다리(710)는 클립(604) 내에 안전하게 수용되어 올려져 있어 서브어셈블리(720)는 자기소자 추가 조립 단계에서 유니트로 움직일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 서브어셈블리(720)는 제 2 자기 코어 조각(730)과 서로 결합되어진다. 제 2 코어 조각(730)은 실질적인 평면 표면(732)와 제 1 다리(734), 제 2 다리(736), 그리고 제 1 다리와 제 2 다리(734, 736)사이로 정의된 클립 채널(738)을 포함하는 평면(732)과 마주하는 표면(734)을 포함하는 U 형을 가진 U 코어이다. 제 2 자기 코어(730)는 앞서 기술된 자기 재료 중의 임의의 하나와 관련된 기술을 사용 제조하거나 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조할 수 있다. 마찬가지로 제 2 자기 코어(730)는 제 1 자기 코어(702)와 동일하거나 다른 재료로 제조되어질 수 있다. 다른 실시 예에서, 대칭 및 비대칭 U-코어는 앞서 기술되어진 바에 의하여 활용할 수 있다.
도시된 예에서 제 2 코어조각(730)은 코어조각(702)과 실질적으로 동일한 크기와 형상을 가지나, 제 1 코어 조각(702)에 반대, 미러 이미지 방향으로 배열되어질 수 있다. 제 2 코어조각(730)의 클립채널(738)은 클립(604)의 노출된 부분을 수용하여 클립이 제 2 코어조각(730)의 다리(736)의 외부경계를 둘러싼다. 그래서 클립(604)의 주 와인딩 섹션(610)은 제 1 코어 조각(702)의 클립채널(712)에 일부 수용되고, 제 2 코어 조각(730)의 클립채널(738)에 일부 수용되어진다. 클립(604)의 나머지 섹션(608, 610, 612, 614)은 제 1 코어 조각(702)의 다리(710)의 한 부분을 일부 봉하고(에워싸고), 제 2 코어 조각(730)의 다리(736)의 한 부분을 일부 봉하도록(enclose) 구성되어 있다. 조립했을 때, 제 1 및 제 2 코어 조각(702, 730)은 접착제로 함께 부착하거나 그와 유사하게 구성할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 완성된 소자(700)에서, 물리적 갭(752)은 코어 조각(702)과 코어조각(730)사이에 형성하여 파워 인덕터의 원하는 성능 특성을 제공할 수 있으며, 다른 실시 예에 의하여 자기소자의 다른 형태도 가능하다. 도시된 실시 예에서, 갭(752)는 평면에서 서로 마주하는 코어조각(702)와 코어조각(730)사이와 클립(604)의 주 와인딩 섹션(610, 도10))은 서로 수직하여 연장되고, 클립(604)의 주 와인딩 섹션(610)을 실질적으로 이등분한다. 갭(752)의 크기는 제 1과 제 2 코어조각(702, 730)에서 클립 채널(712(도10), 738(도12))의 크기를 변화시켜 이룰 수 있고, 서로 마주하는 코어조각(702)와 코어조각(730)사이로 확장된 클립(604)의 가로 치수를 변화시켜 이룰 수 있다. 갭의 크기를 다양하게 변형함에 의하여, 얻은 자기소자의 성능 특성은 특유의 목적을 충족시킬 수 있도록 변형할 수 있고, 다양한 파워 인덕터를 제공하며, 예를들어, 종래의 자기 소자(components)와 대비하여 비교적 쉽고 효율적인 제조단계를 가지고, 균일한 패키지 사이즈에서 다른 성능 특성을 가진 파워 인덕터를 공급한다.
단일 코일 실시 예는 도 10-13과 관련하여 설명되고 있지만, 그것은 실시 예의 추가 및/또는 다른 실시 예에 의하여 여러 가지의 코일 실시 예가 가능하다고 인정된다.
도 14-17은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조된 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 어셈블리는 제 1 서브어셈블리를 형성하는 미리 형성된 와인딩 클립(604)과 제 1 자기 코어조각(802)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 제 1 코어 조각(802)은 제 1 다리(804)로부터 거의 직각(90°)으로 연장된 제 2 잘린 다리(806)와 제 1 길게 형성된 다리(804)를 포함하는 L 형 코어이다. 제 2 다리(806)는 앞서 기술한 클립(604)과 맞물리도록 변형 가공되어 솟아오른 정지면(stop face) 또는 정지표면(stop surface)으로 정의된다. 제 1 코어 조각(802)은 앞서 기술된 자기 재료 중의 임의의 하나와 관련된 기술을 사용하거나 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 클립(604)을 코어 조각(802)에 결합하였을 때, 서브어셈블리(820)가 형성된다. 제 1 코어조각(802)의 제 1 다리(804)는 클립(604)의 내부 캐비티(616)에 수용되고, 클립은 코일(604)의 정확한 위치를 확인하여 밀어넣어서 정지표면(808)과 맞물리도록 구성되어 있다. 클립(604)의 각 섹션(606, 608, 610, 612, 614)은 코어 조각(802)의 다리(804) 표면 또는 다른 측면 표면과 맞닿아 있거나 맞물러 있다. 다리(804)는 클립(604) 내에 안전하게 수용되어 올려져 있어 서브어셈블리(820)는 자기소자 추가 조립(assembly) 단계에서 유니트로 움직일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 서브어셈블리(820)는 서브어셈블리(820)와 겹쳐 놓인 제 2 자성 코어 조각(830)이 서로 결합 구성되어 있다. 제 2 코어 조각(830)은 제 1 다리(832)로부터 거의 직각(90°)으로 연장된 제 2 잘린 다리(834)와 제 1 길게 형성된 다리(832)를 포함하는 L 형 코어이다. 제 2 자성 코어 조각(830)은 앞서 기술된 자기 재료 중의 임의의 하나와 관련된 기술을 사용하거나 선택적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조할 수 있다. 마찬가지로 제 2 자기 코어(830)는 제 1 자기 코어(802)와 동일하거나 서로 다른 재료로 제조되어질 수 있다.
도시된 실시 예에서 제 2 코어 조각(830)은 코어조각(802)과 실질적으로 동일한 크기와 형상을 가지나, 제 1 코어 조각(802)에 대하여 180° 반전하여 마주하는 방향으로 배열되어질 수 있다. 코일(604)은 각각의 코어 조각(802, 830)의 마주하는 잘린 다리(806, 834)사이를 효과적으로 둘러싸고, 코일(604)의 주 와인딩 섹션(610)은 각각의 코어 조각(802, 830)의 길게 형성된 다리(804, 832)사이에 끼어 넣어져 있다. 조립했을 때, 제 1 및 제 2 코어조각(802, 830)은 접착제와 그와 같은 것으로 함께 부착할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 완성된 소자(800)에서, 물리적 갭(852)은 클립(604)의 주 와인딩 섹션(606)과 제 2 코어조각(830)사이에 형성하는 구성 및/또는 마주하는 코어조각(800, 830)의 다른 부분에 형성하는 구성으로 이룰 수 있다. 갭(852)는 원하는 성능 특성을 가진 파워 인덕터를 제공할 수 있고, 다른 실시 예에서 자기소자의 다른 형태를 공급하는 것이 가능성하다. 도시된 실시 예에서, 갭(852)은 제 2 코어조각(830)의 다리(834)의 주 와인딩 부분(610, 도 10)과 실실적으로 평행하는 평면으로 확장된다. 갭(852)의 크기는 제 2 코어조각(830)의 다리(834) 크기를 크기 및/또는 클립(604)의 크기를 조절함에 의하여 변형할 수 있다. 갭의 크기를 다양하게 변형함에 의하여, 얻은 자기소자의 성능 특성은 특유의 목적을 충족시킬 수 있도록 변형할 수 있고, 다양한 파워 인덕터를 공급하며, 예를 들어, 종래의 자기 소자(components)와 대비하여 비교적 쉽고 효율적인 제조단계를 가지고 균일한 패키지 사이즈에서 다른 성능특성을 가진 파워 인덕터를 공급한다.
단일 코일 실시 예는 도 14-17과 관련하여 설명되었지만, 그것은 실시 예의 추가 및/또는 다른 실시 예에 의하여 여러 가지 코일 실시 예가 가능하다고 인정된다.
도 18-21은 제조의 다양한 단계를 통해서 제조된 또 다른 자기 소자 어셈블리를 도시한 것이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 어셈블리는 제 1 자기코어 조각(802)과 제 1 서브어셈블리를 형성하는 미리 형성된(pre-formed) 와인딩 클립(604)을 포함한다. 도시된 실시 예에서, 제1 코어 조각(802)은 제1 다리(804)로부터 거의 직각(90°)으로 연장된 제2 잘린 다리(806)와 제1 길게 형성된 다리(804)를 포함하는 L 형 코어이다. 제2 다리(806)는 앞서 기술한 클립(604)과 맞물리도록 변형 가공된 솟아오른 정지면(stop face) 또는 정지표면(stop surface)으로 정의된다. 제1 코어 조각(802)은 앞서 기술된 자기 재료 중 임의의 하나와 관련된 기술을 사용하거나 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조되어질 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 클립(604)을 코어 조각(802)에 결합하였을 때, 서브어셈블리(920)가 형성된다. 제1 코어조각(802)의 제1 다리(804)는 클립(604)의 내부 캐비티(616)에 완전하게 수용되고, 클립은 코일(604)의 정확한 위치를 확인하여 밀어넣어서 정지표면(808)과 맞물리도록 구성되어 있다. 도 15에 도시된 어셈블리(820)과 대비하여, 정지표면(808)과 마주하는 방향에서 클립을 통해서 확장 또는 돌출된 다리(804) 부분이 없다. 클립(604)의 각 섹션(606, 608, 610, 612, 614)은 코어 조각(802)의 다리(804) 표면 또는 다른 측면 표면과 물리적으로 맞닿아 있거나 맞물러 있다. 다리(804)는 클립(604) 내에 안전하게 수용되어 올려져 있어 서브어셈블리(820)은 자기소자 추가 조립(assembly) 단계에서 유니트로 움직일 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 서브어셈블리(920)는 서브어셈블리(920)와 겹쳐 놓인 제 2 자성 코어 조각(930)이 서로 결합 구성되어 있다. 제 2 코어 조각(930)은 제 1 다리(932)로부터 거의 직각(90°)으로 연장된 제 2 잘린 다리(934)와 제 1 길게 형성된 다리(932)를 포함하는 L 형 코어이다. 제 2 자성 코어 조각(930)은 앞서 기술된 자기 재료 중의 임의의 하나와 관련된 기술을 사용하거나 선택적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 기술과 다른 적당한 재료로 제조할 수 있다. 마찬가지로 제2 자기 코어(930)는 제 1 자기 코어(902)와 동일하거나 다른 재료로 제조되어질 수 있다.
도시된 실시 예에서 제 2 코어 조각(930)은 코어조각(802)과 유사한 형상(I 형)이나, 다른 크기와 비율을 가진다. 코일(604)의 측면은 각각의 코어 조각(802, 930)이 서로 마주하는 잘린 다리(806, 934)사이를 효과적으로 둘러싸고, 코일(604)의 주 와인딩 섹션(610)은 각각의 코어 조각(802, 830)의 길게 형성된 다리(804, 932)사이에 끼어 넣어져 있다. 조립을 하였을 때, 제 1 및 제 2 코어조각(802, 930)은 접착제와 그와 같은 것으로 함께 부착할 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 완성된 소자(900)에서, 물리적 갭(952)은 클립(604)의 주 와인딩 섹션(606)과 제 2 코어조각(930)사이에 형성하는 구성 및/또는 마주하는 코어조각(802, 930)의 다른 부분에 형성하는 구성으로 이룰 수 있다. 갭(952)은 원하는 성능 특성을 가진 파워 인덕터를 제공할 수 있고, 다른 실시 예에서 자기소자의 다른 형태를 공급하는 것이 가능성하다. 도시된 실시 예에서, 갭(952)는 제 2 코어조각(830)의 다리(834)의 주 와인딩 부분(610, 도 10)과 실실적으로 평행하는 평면으로 확장된다. 갭(952)의 크기는 코어조각(802, 930)의 다리(806, 934)의 크기 및/또는 클립(604)의 크기를 조절함에 의하여 변형할 수 있다. 갭의 크기를 다양하게 변형함에 의하여, 얻은 자기소자의 성능 특성은 특유의 목적을 충족시킬 수 있도록 변형할 수 있고, 다양한 파워 인덕터를 공급하며, 예를 들어, 종래의 자기 소자(components)와 대비하여 비교적 쉽고 효율적인 제조단계를 가지고 균일한 패키지 사이즈에서 다른 성능 특성을 가진 파워 인덕터를 공급한다.
단일 코일 실시 예는 도 18-21과 관련하여 설명되었지만, 그것은 실시 예의 추가 및/또는 다른 실시 예에 의하여 여러 가지 코일 실시 예가 가능하다고 인정된다.
도 22는 제조의 다양한 단계로 제조된 다른 자기소자 어셈블리를 도시한 것이다. 도 22A에 도시된 바와 같이, 제 1 자기 몸체(1002)가 형성되고, 이는 앞서 기술된 실시 예 중 하나에 따라 단일 조각구조 또는 복수의 조각 구조를 가질 수 있다. 도 22에 도시된 단면도에서, 미리 제조된 클립의 주 와인딩 섹션(1004)은 축방향에서 자기 몸체(1002)를 관통하도록 구성된다.
도 22B에 도시된 바와 같이, 제 2 자기 몸체(1006)가 형성되고, 이는 앞서 기술된 실시 예 중 하나에 따라서 단일 조각구조 또는 복수의 조각 구조를 가질 수 있다. 그러나 제 2 자기 몸체(1006)는 다른 자기 재료로 제조되고, 제 1 자기 몸체(1002)와 대비하여 다른 자기 특성을 가진다. 도 22에 도시된 단면도에서, 미리 제조된 클립의 주 와인딩 섹션(1004)은 축방향에서 자기 몸체(1002)를 관통하도록 구성된다.
도 22C에 도시된 바와 같이, 제 1과 제 2 자기 몸체(1002,1006)는 함께 나란히 배열되어 서로 결합되어 있다. 결합된 몸체(1002, 1006)의 축 방향 길이는 몸체(1002)와 몸체(1006)의 길이를 합한 값이다. 주 와인딩 섹션(1004)은 몸체(1002, 1006)의 축 길이를 가로질러 연장되어 주 와인딩 섹션(1004)의 일측이 제 1 몸체(1002)의 자기 재료에 접촉되어지고, 주 와인딩 섹션(1004)의 다른 일측이 제 2 몸체(1002)의 자기 재료에 접촉되어진다. 다른 자속 경로 및 성능 특성은 이용된 서로 다른 자기재료 각각의 장점을 수용한 동일한 코일 섹션 일부를 가진 다른 몸체(1002)와 몸체(1006)에서 만들어질 수 있다. 또한 하나 이상의 물리적 갭은 추가 성능 변화 및 특성을 제공하기 위하여 자기몸체(1002, 1006)의 일부 또는 전부에 공급될 수 있다. 변화된 인덕턴스 값과 넓게 변화하는 인덕터의 성능특성은 n 개의 자기 몸체를 전략적으로 선택 결합하는 그러한 방법으로 물리적인 갭이 존재하든 존재하지 않든 하나 이상의 코일을 그들과 조립함으로 이룰 수 있다.
도 23과 도 24는 다른 자기소자 어셈블리의 분해도 및 조립도를 각각 도시한 것이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 소자 어셈블리(1100)는 도 11과 관련하여 앞서 설명한 제 1 서브어셈블리(720)를 형성한 미리 제작된 와인딩 클립(604)과 제 1 자기 코어조각(702)을 포함하는 어셈블리를 포함한다. 어셈블리(1100)는 제 2 자기 코어조각(730)을 추가로 포함하고, 제 2 서브어셈블리(1102)가 형성된 미리 제작된 와인딩 클립(604)이 함께 조립된다. 제 1과 제 2 서브어셈블리사이에 자리잡고 있으며 물리적으로 분리되며, 제 1 클립 채널(1106)과 제 1 클립 채널(1106)과 마주하는 제 2 클립 채널(1108)를 가진 제 3 자기 코어조각(1104)이 있다. 제 3 자기 코어조각(1104)은 도 23에 도시된 바와 같이 I-빔 형상으로 형성할 수 있다. 선택적으로, 제 3 자기 코어조각(1104)은 각각의 다리사이를 연장한 클립채널(1106, 1108)로 각각 U 형상으로 서로 마주하는 면을 포함할 수 있다.
제 1 클립 채널(1106)은 제 1 서브어셈블리(720)와 직면하며, 그리고 클립(604)의 일부를 수용한다. 제 2 클립 채널(1108)은 제 2 서브어셈블리(1102)와 직면하며, 그리고 클립(604)의 일부를 수용한다. 도 24에 도시된 바와 같이 조립할 때, 클립(604)은 제 3 자기 코어조각( 1104)과 서로 공간적으로 떨어져 있고, 물리적 갭(752)은 제 1과 제 2 코어 조각(702, 1104)과 제 3과 제 2 코어조각(1104, 730)사이로 확장된다. 도시된 바람직한 실시 예에서, 갭(752)은 평면에 있는 마주하는 코어조각(702, 1104)과 코어조각(1104, 730)사이로 확장되고, 각 클립(604)의 주 와인딩 섹션(610, 도10)과 수직하며, 각 클립(604)의 주 와인딩 부분(610, 도10)을 실질적으로 양분한다.
다양한 실시 예에서, 제 3 코어조각(1104)의 제조에 사용되는 자기 재료(물질)는 제 1과 제 2 조각(702, 730)을 제조하는데 사용된 자기 재료와 동일하거나 다른 것일 수 있으며, 그래서 제 3 코어조각은 코어조각(702 또는 730)과는 같거나 다른 자기 성질을 가질 수 있다. 클립(604)의 주 와인딩 섹션(610, 도 10)은 가로질러 확장될 수 있고, 그러한 실시 예에서 다른 자기 재료와 접촉되어질 수 있다. 따라서, 다른 자속 경로와 성능 특성은 이용되어진 다른 자기 재료 각각을 수용한 클립(604)을 가진 다른 몸체(702, 1104, 730)를 제조할 수 있다.
추가 자기 조각(1104)은 어셈블리(100)의 축방향 길이를 연장된 클립(604)을 제공하거나 이용할 수 있으며, 이는 비교적 간단한 배열로 더 나은 장점을 제공한다.
이것은 소자 어셈블리(600, 도 9), 800(도 17), 900(도 21)가 자기소자 어셈블리의 다른 변형을 제공하기 위하여 부가된 클립과 서로 장착된 제 3 자기조각(또는 부가된 자기조각)과 유사하게 제공할 수 있는 것으로 이해되어질 수 있다. 이러한 실시 예는 다중 위상 파워 인덕터 소자를 얻는데 특별히 도움이 될 수 있다.
본 발명의 장점과 효과는 앞서 기술한 바람직한 실시 예로부터 명백하게 알 수 있다. 현재 공개된 작용효과를 가지는 기술에 의하여 유추될 수 있는 추가 및 변형된 실시 예들은 본 발명에 기재된 바람직한 청구범위와 기술적 사상에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
자기 소자 어셈블리의 하나의 바람직한 실시 예는 제 1 자기코어조각; 제 1 자기코어조각과 결합되는 미리 제조된 클립; 제 1 자기코어조각과 결합된 코일이 장착된 제 2 자기코어조각으로 구성되어 있다.
선택적으로, 제 1 미리 형성된 클립은 실질적으로 C-형으로 형성된 평판도체를 포함할 수 있다. C-형은 제 1 및 제 2 리드 각각으로부터 확장되는 터미널 리드를 더 구비한 미리 형성된 클립을 가진 제 1 및 제 2 다리를 포함할 수 있다. 제 1 미리 형성된 클립은 실질적으로 직사각형 내부 캐비티로 정의할 수 있고, 내부 캐비티는 제 1 코어조각을 통해서 초과하여 확장된다. 제 1 코어 조각은 제 1 미리 형성된 클립의 내부 캐비티와 실질적 동일한 넓이로 형상화할 수 있다.
제 2 코어 조각은 선택적으로 제 1 코어조각을 받아서 수용하기 위한 슬롯 크기로 정의될 수 있고, 그리고 제 1과 제 2 자기코어조각은 물리적으로 서로 다른 갭(gap)이다. 제 2 코어조각은 실질적으로 U-형이다.
다른 선택 사항으로, 제 1 자기코어조각은 제 1 다리(leg), 제 2 다리 및 제 1 다리, 제 2 다리사이로 정의되는 클립 채널을 포함할 수 있고, 제 1 미리 형성된 클립의 일측은 제 1 자기 코어조각의 클립채널에 수용될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 자기코어조각은 제 1 다리, 제 2 다리 및 제 1 다리 및 제 2 자기 코어조각의 클립채널에 수용된 제 1 미리 형성된 클립의 일측을 가진 제 2 다리사이로 정의되는 클립 채널을 포함할 수 있다. 미리 형성된 클립은 C-형태로 실질적으로 형성된 평면 도체로 구성된다. C-형은 제1 다리와 제2 다리를 포함하고 부가로 제1 리드와 제2 리드 각각으로부터 연장된 터미널 리드로 구성된 미리 제작된 클립을 포함하며, 터미널 리드는 제1 과 제2 자기코어조각의 일측에서 클립채널과 실질적으로 평행되게 확장된다. 추가로 미리 형성된 클립은 실질적으로 직사각형 내부 캐비티로 정의되고, 내부 캐비티는 제1 자기코어조각을 통해서 초과하여 확장되어 제1 및 제2 다리 중 하나에 둥글게 감기도록 구성할 수 있다.
다른 선택사항으로, 제1 자기코어조각은 실질적으로 L-형일 수 있다. L-자기코어조각은 긴 다리와 긴 다리로부터 실질적으로 수직하여 연장된 짧은 다리를 포함할 수 있다. 미리 제작된 제1 클립은 실질적으로 직사각형인 내부 캐비티로 정의할 수 있으며, 내부 캐비티는 길게 초과 연장되어 긴 다리의 일측을 감싼다. 역시 제2 자기코어조각은 실질적으로 L-형일 수 있고, 제2 자기코어조각은 제1 자기코어조각에 대하여 상대적으로 역방향이며, 제1 미리 제작된 코일과 겹치도록 구성되어 있다. 제1 및 제2 자기코어조각은 실질적으로 동일한 크기와 형상으로 제작되거나 다르게 제작될 수 있다.
다른 선택사항으로, 제1 및 제2 자기코어조각은 서로 나란히 배열되어 서로 결합되며, 제1 미리 제작된 코일은 가로질러 연장되어 복수의 자기코어조각의 각각에 접촉된다. 복수의 자기코어조각 중 적어도 2개는 선택적으로 비정질 분말재료에 제한됨이 없이 다른 자기 성질을 가진 다른 자기재료로 제조할 수 있다.
제3 자기코어조각은 선택적으로 제1 및 제2 자기코어 조각사이에 위치할 수 있고, 제2 미리 제작된 클립은 제2 자기코어조각과 제3 자기코어조각에 제공되어 장착될 수 있다.
자기소자를 형성하는 바람직한 방법 역시 공개되어 있다. 소자는 제1 및 제2 자기코어조각과 미리 제작된 와인딩 클립을 포함한다. 방법의 구성; 제1 코어조각에 미리 제조된 와인딩 클립을 결합하고; 제2 자기코어조각에 제1 결합된 코일과 제1 자기조각을 조합하여 제1 및 제 자기조각을 함께 C 형 클립의 한 부분으로 둘러싸 봉한다(enclose).
선택적으로, 미리 제조된 와인딩 클립은 내부 캐비티로 정의하고, 미리 제조된 와인딩 클립과 제1 자기코어조각의 결합은 제1 자기코어조각의 일부를 내부 캐비티에 삽입하여 구성할 수 있다.
미리 제조된 와인딩 클립과 제1 자기코어조각의 결합은 선택적인 추가로 미리 제조된 와인딩 클립이 정지표면에 맞닿을 때까지 제1 자기코어조각을 따라서 미리 제조된 와인딩 클립을 밀어 넣어서 구성할 수 있다.
미리 제조된 와인딩 클립은 선택적으로 실질적으로 C 형일 수 있으며, 제1 및 제2 자기코어는 선택적으로 U 형일 수 있다.
다른 선택사항으로, 제1 및 제2 자기코어조각 둘 모두는 U 형일 수 있고, U 형 코어 조각 각각은 C 형 와인딩 클립의 일부에 수용된다.
또 다른 선택사항으로, 미리 제조된 와인딩 클립은 실질적으로 C 형일 수 있으며, 제1 및 제2 자기코어조각 중 하나는 L 형일 수 있다. 또한 제1 및 제2 자기코어조각은 선택적으로 L 형일 수 있고, L 형 코어조각은 서로가 역방향으로 위치할 수 있다.
본 발명이 구체적인 실시 예에 기초하여 기술되어졌지만, 이러한 기술이 제한된 의미로 해석되지 않는다. 공개된 다양한 실시 예와 발명의 다른 실시 예는 발명에 기술된 사항에 기초하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 명백하게 이해되어질 것이다. 개시된 구체적인 실시 예와 개념은 본 발명과 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조로의 설계 및 변형을 위한 기초로 이용되어질 수 있는 것을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 높이 평가되어야 한다. 부가된 청구범위 등으로 발명의 범위와 기술적 사상으로 출발하지 아니한 균등한 구조들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 구현될 수 있을 것이다. 따라서 청구범위는 발명의 범위 내에 있는 그러한 임의의 변형 및 실시 예를 커버하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (30)

  1. 제1 자기 코어조각;
    상기 제1 자기코어조각에 결합된 제1 미리 형성된 클립; 및
    제1 자기코어조각과 결합된 코일을 장착한 제2 자기코어조각으로 구성된 자기소자 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 미리 형성된 클립은 실질적으로 C 형으로 형성된 평판 도체로 구성된 자기소자 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 미리 형성된 클립은 C 형은 제1 다리와 제2 다리를 포함하고, 추가로 제1 및 제2 리드 각각으로부터 확장 구성된 미리 형성된 클립을 포함함을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    자기소자는 제1 미리 형성된 클립이 실질적으로 직사각형 내부 캐비티로 정의되고, 내부 코어는 제1 코어조각을 초과하여 확장됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    자기소자는 제1 미리 형성된 클립의 내부 캐비티와 실질적으로 같은 넓이로 형성됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    자기소자는 제2 자기코어조각이 제1 코어조각을 받아서 수용할 수 있는 크기로 형성된 슬롯으로 정의함을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    자기소자는 제1 및 제2 자기코어조각이 물리적으로 서로 갭을 가짐을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    자기소자는 제2 자기코어조각은 실질적으로 U 형임을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 자기 코어조각은 제1 다리, 제2 다리와, 제1 다리와 제2 다리사이로 정의된 클립채널을 포함하고,
    제1 미리 형성된 클립의 일부분은 제1 자기코어의 클립채널에 수용됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    제2 자기코어조각은 제1 다리, 제2 다리 및 제1 다리와 제2 다리사이로 정의된 클립채널을 포함하고,
    제1 미리 형성된 클립의 일부분은 제1 자기코어의 클립채널에 수용됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서,
    미리 형성된 클립은 실질적으로 C 형으로 형성된 평판 도체로 구성됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서,
    C-형은 제1 다리와 제2 다리를 포함하고, 추가로 제1 및 제2 리드 각각으로부터 확장된 터미널 리드로 구성된 미리 형성된 클립을 포함하며, 제1 및 제2 자기코어조각 중 하나에서 클립 채널에 실질적으로 평행하게 확장되는 터미널 리드를 포함함을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  13. 제10항에 있어서,
    자기소자는 미리 형성된 클립이 실질적으로 직사각형 내부 캐비티로 정의되고, 내부 캐비티는 제1 자기코어조각을 초과 확장하여 제1 및 제2 다리 중 하나의 주위를 둘러싸는 구성을 가짐을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  14. 제1항에 있어서,
    제1 자기코어조각은 실질적으로 L 형임을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    L 형 자기 코어조각은 긴 다리(long leg)와 긴 다리로부터 실질적으로 수직으로 확장된 짧은 다리로 구성된 자기소자 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    미리 형성된 제1 클립은 실질적으로 직사각형 내부 캐비티로 정의되고, 내부 캐비티는 초과 확장되어 긴 다리 일측을 둘러쌈을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    제2 자기코어조각은 실질적으로 L 형이며, 제2 자기코어조각은 제1 자기코어조각에 대하여 역방향으로 위치하고, 미리 형성된 코일의 일부와 겹치도록 구성된 자기소자 어셈블리.
  18. 제16항에 있어서,
    제1 및 제2 L 형 자기코어조각은 실질적으로 동일한 크기와 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  19. 제16항에 있어서,
    제1 및 제2 L 형 자기코어조각은 실질적으로 다른 크기와 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  20. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 자기코어조각은 서로 나란히 배열되어 결합되며, 제1 미리 형성된 코일은 가로질러 확장되어 복수의 자기코어조각 각각에 밀착 접촉되도록 구성된 자기소자 어셈블리.
  21. 제20항에 있어서,
    복수의 자기코어조각 중 적어도 두 개는 다른 자기성질을 가진 다른 자기 소재로 제조됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  22. 제20에 있어서,
    제1 자기코어조각은 비정질 분말 재료로 제조됨을 특징으로 하는 자기소자 어셈블리.
  23. 제1 및 제2 자기코어조각 및 미리 형성된 와인딩 클립을 포함한 자기소자 형성 방법에 있어서,
    제1 자기코어조각에 미리 형성된 와인딩 클립을 결합하고,
    결합된 코일과 미리 형성된 자기코어조각을 제2 자기코어조각에 어셈블리하여 제1 및 제2 자기코어조각이 함께 C 형 클립의 일부분을 둘러싸서 봉하는 구성으로 이루어진 자기소자 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    미리 형성된 와인딩 클립은 내부 캐비티로 정의되고,
    제1 자기코어조각의 일부가 내부 캐비티에 삽입되도록 구성하여 미리 형성된 와인딩 클립이 제1 자기코어조각과 결합하도록 구성함을 특징으로 하는 자기소자 제조방법.
  25. 제24항에 있어서,
    미리 형성된 와인딩 클립은 추가로 미리 형성된 와인딩 클립이 정지 표면과 맞닿을 때까지 제1 자기코어조각을 따라 미리 형성된 와인딩 클립을 밀어넣어 제1 자기코어조각과 결합되도록 구성함을 특징으로 하는 자기소자 제조방법.
  26. 제23항에 있어서,
    미리 형성된 와인딩 클립은 실질적으로 C 형이며, 제1 및 제2 자기코어조각 중에 하나가 U 형으로 구성된 자기소자 제조방법.
  27. 제26항에 있어서,
    제1 및 제2 자기코어조각 모두 U 형이고, U 형 코어 조각의 각각은 C 형 와인딩 클립의 일부를 수용하도록 구성된 자기소자 제조방법.
  28. 제23항에 있어서,
    미리 형성된 와인딩 클립은 실질적으로 C 형이며, 제1 및 제2 자기코어조각 중에 하나가 L 형으로 구성된 자기소자 제조방법.
  29. 제28항에 있어서,
    제1 및 제2 자기코어조각 모두 L 형이고, L 형 코어조각은 서로 상대적으로 역방향으로 위치하도록 구성된 자기소자 제조방법.
  30. 제1항에 있어서,
    추가로 제3 자기코어조각을 제1 과 제2 자기코어조각사이에 끼워넣고, 제2 미리 형성된 클립으로 제2 자기코어조각과 제3 자기코어조각을 결합시킨 구성으로 이루어진 자기소자 어셈블리.
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