CN101354950B - 电感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电感器，其包括第一磁性体芯和第二磁性体芯，该第一磁性体芯包括中脚部，第一外脚部，第二外脚部，以及连接所述中脚部、所述第一外脚部及所述第二外脚部的机体部，该第二磁性体芯与所述第一磁性体芯相对配置。在由中脚部、第一外脚部、机体部的一部分和第二磁性体芯形成的第一空间中配置第一导体。在由中脚部、第二外脚部、机体部的一部分和第二磁性体芯形成的第二空间中配置第二导体。中脚部在与第一外脚部的长度方向相同的方向上形成其高度比第一外脚部的高度低的区域。
Description
技术领域
本发明涉及电感器，特别是涉及适合用于构成在DC-DC转换器等电子装置的线路板(board)上的电源的电感器。
背景技术
使用多个线圈部件构成的DC-DC转换器不仅小而且能够供给20A、30A的大电流，因此作为CPU的电源而配置在线路板上。
近年来，LSI等以降低耗电为目标正在降低驱动电压。随着驱动电压的降低，所需电流都达到数十安培，不得不考虑降低从DC-DC转换器的输出端子到CPU或LSI的电源端子为止区间的电压的问题。为了解决该问题，DC-DC转换器尽量设置在CPU或LSI旁边。其结果，构成DC-DC转换器的部件要求小型且薄型化。
另一方面，在线路板上构成的DC-DC转换器，随着输出电流的增大，在一个场效应晶体管(FET)和一个扼流线圈上需要提供不会断开的电流量。为了解决该问题而采用多相(multiphase)方式。
例如，在使用输出30A的2相转换器的多相方式中，2个DC-DC转换器由各自具有有效值为15A的输出容量的FET和扼流线圈构成，成为共用1个平滑电容器的结构。通过将导通/截止的定时错开半周期，以使各FET的导通/截止的定时不相重叠，从而用一个电容器产生直流电压-电流。
多相方式中存在的问题是FET、扼流线圈等部件数量倍增。为了将电流容量减半，使各部件变小，但是因部件数量增加而实质上的安装面积增大。其结果，导致这种DC-DC转换器不适合配置于本来要求小型化的线路板上的问题。
为解决该问题而提出的使用新电路方式的耦合电感器(couplinginductor)的DC-DC转换器，公开于“IEEE TRANSACTION ON POWERELECTRONICS，VOL.16，NO.4，JULY 2001 Performance Improvements ofInterleaving VRMs with Coupling Inductor”中。在这里公开的电感器，用一个EI型芯(core)构成2个电感器，并通过设置间隙来调整电感大小。而使用该电感器的DC-DC转换器的所期望的动作已被确认。但是，在这里使用的电感器，因线圈缠绕外脚部的结构而线圈挤出芯外部，存在加大电感器外形尺寸的问题。另外，将线圈缠绕于外脚部的结构，在减小线圈的直流电阻值方面存在受约束的问题。这种缠绕线圈的结构还公开于日本专利申请特开平7-240319号公报及特开平11-195536号公报中。
发明内容
本发明是用于解决上述问题，提供一种小型且薄型化的电感器，以适应DC-DC转换器的小型化。
依据本发明得到一种电感器，其特征在于包括：第一磁性体芯，包括中脚部，第一外脚部，第二外脚部，以及连接所述中脚部、所述第一外脚部及所述第二外脚部的机体部；第二磁性体芯，与所述第一磁性体芯相对配置；配置在由所述中脚部、所述第一外脚部、所述机体部的一部分和所述第二磁性体芯形成的第一空间中的第一导体；以及配置在由所述中脚部、所述第二外脚部、所述机体部的一部分和所述第二磁性体芯形成的第二空间中的第二导体，所述中脚部在与所述第一外脚部的长度方向相同的方向上形成高度比所述第一外脚部的高度低的区域。
中脚部的其高度比第一外脚部的高度低的区域最好设定成，使表示由第一导体的自感、第二导体的自感、第一导体及第二导体之间的互感所决定的电磁耦合程度的耦合系数在0.9以下。如果耦合系数比它大，漏电感就会下降，使用耦合电感器的DC-DC转换器其脉动电流就会变大，电源效率下降。
第一导体和第二导体最好沿第一空间和第二空间分别线性配置。
第一磁性体芯和第二磁性体芯通过填缝材料来对置。填缝材料使用非磁性物。
所述中脚部的其高度比第一外脚部的高度低的区域，形成为连接所述第一空间和所述第二空间。
所述中脚部的其高度比第一外脚部的高度低的区域可形成在将所述中脚部分割为多个区域的位置上。
在整个所述中脚部中，所述中脚部的其高度比第一外脚部的高度低的区域可形成为在所述相同的方向上具有同样高度。
第一导体及第二导体的自感和所述第一及第二导体间的互感至少通过所述中脚部的其高度比第一外脚部的高度低的区域尺寸来调整。
电感器最好包括设置在第一导体及第二导体的导出口的绝缘构件，将从所述导出口引出的所述第一及第二导体沿着所述绝缘构件导出到所述绝缘构件的底面，由此在所述绝缘构件底面形成面安装端子。
绝缘构件也可具备穿过所述第一导体及第二导体的导体贯通孔。
分别配置在第一空间及第二空间的第一导体及第二导体也可由绝缘体覆盖。
第一及第二磁性体芯最好用铁素体材料形成。
第一及第二磁性体芯最好具有550mT以上的饱和磁通密度。这相当于目前能够用铁素体材料实现的饱和磁通密度。
第一及第二磁性体芯也可用将金属粉末成形而成的磁性体芯来形成。
所述第一及第二导体和磁性体芯也可通过在导体周围配置粉体后挤压成形来一体成形。
第一磁性体芯或所述第二磁性体芯中至少任意一个磁性体芯也可用2种以上不同的磁性体形成。
第一磁性体芯和所述第二磁性体芯也可以用相互不同磁性体形成。
在一个实施方式有中，第二磁性体芯的形状与第一磁性体芯的形状为相同形状，第一磁性体芯的第一外脚部、中脚部及所述第二外脚部分别对置于第二芯对应的外脚部、中脚部而配置。
第一及第二磁性体芯中的一个也可为I型芯。
依据本发明，不仅通过由第一空间和第二空间之间的间隔来决定的导体间的距离，而且也通过在磁性体芯的中脚部形成高度比第一外脚部的高度低的区域，可改变决定各导体的自感和导体间的互感的磁路长度。因而，无需改变电感器的外形尺寸而能够调整各导体的自感和导体间的互感。另外，在第一空间和第二空间分别线性配置导体也能实现所希望的电感，因此无需在芯上缠绕导线，从而不仅能够实现芯的小型化，而且简化制造工序。而且，不用考虑在缠绕时损坏芯的情况，可提高成品率。
依据本发明的其它实施方式，通过改变夹在第一磁性体芯与第二磁性体芯之间的间隙的厚度，分别以中脚部和外脚部调整与第二磁性体芯之间的距离，能够实现所希望的各导体的自感和导体间的互感。因而，可在不改变电感器的外形尺寸的情况下调整电感，能够实现电感器的小型化。填缝材料通过采用非磁性物或导磁率比第一磁性体芯及第二磁性体芯低的材料，能够获得在产品结构上以及电气特性上稳定的间隙。
依据本发明的其它实施方式，所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域形成为使所述第一空间和所述第二空间相连接，而且所述中脚部的低于第一外脚部的区域形成于将所述中脚部分割成多个区域的位置上，因此能够在不改变电感器的外形尺寸的情况下，实现沿导体的电流路方向将各导体的自感和导体间的互感依次改变的结构。
还有，通过将中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域形成在整个所述中脚部上并且在所述相同的方向上形成为同样的高度，也能在不改变电感器外形尺寸的情况下调整各导体的自感和导体间的互感，从而能够实现电感器的小型化。
根据需要在一部分磁路上设置磁性间隙，通过这种结构，用铁素体材料作为芯材形成其磁性体芯，即便导通规定的电流也能使磁路不会磁饱和。而且，铁素体材料采用饱和磁通密度在550mT以上的材料，可改善直流叠加特性，并能够将线圈小型化。
依据本发明的另一实施方式，将在其一部分上形成磁性间隙的磁路，用将金属粉末成形而成的磁性体芯来形成，从而能够进一步提高可不会磁饱和而导通的电流。
依据本发明的又另一实施方式，通过形成将导体和磁性体粉末一体成形而成的电感器，在不改变电感器外形尺寸的情况下，能够实现更薄型化的结构，并且导通规定的电流也不会使电感器磁饱和。
依据本发明的另一实施方式，将由在每个磁路长度不同的部位上磁气特性不同的磁性体构成的磁性体芯组合，形成一体化的电感器，从而能够实现具有必要特性的一个小型电感器。
依据本发明的其它实施方式，还具备引出导体的导体引出部，在该导体引出部设置绝缘体，并将导体固定在绝缘体上，从而能够实现优于面安装的小型电感器。
附图说明
图1A是本发明的第一实施方式的电感器的斜视图。
图1B是从引出导体的面观看图1A的电感器的正面图。
图1C是从右侧观看图1A的电感器的侧视图。
图2是沿图1B的A-A线的剖视图。
图3A是沿图2的B-B线的剖视图。
图3B是沿图2的C-C线的剖视图。
图4A是表示本发明第一实施方式的电感器可安装于线路板上的结构的斜视图。
图4B是从右侧观看图4A的电感器的侧视图。
图5A是表示本发明第一实施方式的电感器可安装于线路板上的结构的斜视图。
图5B是从右侧观看图5A的电感器的侧视图。
图6A是本发明的第二实施方式的电感器的斜视图。
图6B是从引出导体的面观看图6A的电感器的正面图。
图6C是表示由相对的中脚部形成的间隙和由相对的外脚部形成的间隙的关系的放大图。
图7是沿图6B的D-D线的剖视图。
图8A是本发明的第三实施方式的电感器的斜视图。
图8B是从引出导体的面观看图8A的电感器的正面图。
图8C是表示由中脚部和第二磁性体芯形成的间隙和由外脚部和第二磁性体芯形成的间隙的关系的放大图。
图9A是沿图8B的E-E线的剖视图。
图9B是沿图8B的F-F线的剖视图。
图10A是表示本发明第三实施方式的电感器可安装于线路板上的结构的斜视图。
图10B是从右侧观看图10A的电感器的侧视图。
具体实施方式
以下，参考附图就本发明实施方式的电感器进行详细说明。
图1A是表示本发明的第一实施方式所示的电感器外观的斜视图。电感器100包括：第二磁性体芯2a与第一磁性体芯2b对置而形成的磁性体芯2；以及与磁性体芯2的内部和其外部相连的两个导体1a、1b。在磁性体芯2a与2b之间，通过由聚酰亚胺带等构成的填缝材料9来保持间隙9a(图1B参照)。另外，导体1a、1b适合采用铜扁线等，以能将芯外部的导体兼用作安装端子。但也可以采用圆线。
图1B是从引出导体的面观看图1A的正面图，第二磁性体芯2a构成为E型芯，包括：机体部5；从该机体部5的两端侧沿垂直方向突出的第一及第二外脚部3a、3b；以及从中央部突出的中脚部3c。因而，由外脚部3a和中脚部及机体部形成第一槽，由外脚部3b、中脚部3c及机体部的一部分形成第二槽。第一磁性体芯也具有相同结构。第一及第二磁性体芯使外脚部及中脚部彼此分别相对，隔着填缝材料9相对置地配置。在各磁性体芯之间形成的空隙部4中，配置第一导体1a和第二导体1b。磁性体芯之间可通过具有粘接性的带状填缝材料来粘接，或者可以将填缝材料配置第一外脚部和第二外脚部的各自一部分上，无填缝材料的部分上涂敷粘接剂(未图示)来粘接，或者也可以组合以上两种方式来粘接。图1C是从未引出导体的面即图1A的右侧观看的侧视图。
图2是沿图1B的A-A线的剖视图。第二磁性体芯2a包括外脚部3a、3b；中脚部3c、3d；机体部；由它们形成的第一及第二槽。槽与第一磁性体芯一起形成空隙部4。空隙部4中配置了第一导体1a和第二导体1b。中脚部3c与3d之间具备与空隙部4相连的中脚非形成部6。中脚非形成部是中脚部中高度低于外脚部的区域。另外，在外脚部3a、3b的一部分表面有填缝材料9。第一磁性体芯2b也构成为与第二磁性体芯相同的结构。
图3A表示沿图2的B-B线的剖视图，图3B表示沿图2的C-C线的剖视图。如图3A所示，在图2的B-B线上的磁性体芯的部分，由于在两个导体之间配置了中脚部3c，导体间的磁耦合减弱，在B-B线位置上的各导体实质上成为以标准(normal)扼流线圈工作的部分。另外，可在配置了导体的空隙部4(参照图2)填充含有磁性体粉末的胶(paste)，通过用磁性体包覆各导体来进一步减小导体间的磁耦合，使得以标准扼流线圈工作。
另一方面，如图3B所示，在图2的C-C线上的磁性体芯的部分，由于在两个导体之间配置了中脚非形成部6，而不存在作为磁性体的中脚部，因而大部分磁通围绕在第一导体和第二导体各自的周围，在这些导体间的磁耦合变强，成为实质上以公共扼流线圈工作的部分。而且，可以在中脚非形成部配置导磁率小于磁性体芯的磁性体(未图示)，以使导体间的磁耦合增强，从而以共模(common mode)扼流线圈工作。
这样，第一实施方式的电感器的磁性体芯构成为沿着导体围着它们的磁路长度不同，具有磁路长度不同的结构的电感器的电感分量由耦合系数大致为0的标准扼流线圈部分和耦合系数大致为1的公共扼流线圈部分构成。另外，对整个电感器来说，等同于串联连接标准扼流线圈部分的耦合系数和公共扼流线圈部分，因此电感器的耦合系数可在0到1之间调整为任意值。还有，电感器的耦合系数由相当于标准扼流线圈部分的线路长度与相当于共模扼流线圈的部分的线路长度来决定，因此对于以怎样的顺序串联连接，可根据制造、组装的容易度来自由决定。
图4A及图4B分别是表示将图1A及图1C所示的电感器安装于线路板上时结构的外观斜视图及侧视图。在这里，电感器100的引出导体一侧设有板状绝缘构件7，在绝缘构件7的与图1B的空隙部4对应的位置形成有贯通孔40。从该贯通孔40引出扁平形状的导体8a及8b，沿着板状绝缘构件弯曲而在电感器的底部形成安装端子。还有，如图5A及图5B所示，可只在第二磁性体芯2a侧设有绝缘构件17，并将安装端子18a及18b设置成夹住绝缘构件。
接着，就表示本发明第二实施方式的电感器进行详细说明。图6A是表示本发明第二实施方式的电感器外观的斜视图。电感器110包括将第二磁性体芯12a和第一磁性体芯12b相对置而形成的磁性体芯12；以及在磁性体芯内部和外部配置的两个导体11a、11b。在这里，通过由聚酰亚胺带等构成的填缝材料19来在磁性体芯12a和12b之间设置间隙19a。另外，导体11a、11b适合采用铜扁线等，以能将导体兼用作安装端子，但采用圆线也可。
图6B是从引出导体的面观看图6A的正面图，其中，第一、第二磁性体芯构成为E型芯，包括：机体部15；从该机体部15的两端侧突出的外脚部13a、13b；以及从中央部突出的中脚部13c。第一、第二磁性体芯的外脚部及中脚部彼此分别相对，并且隔着填缝材料19来配置。中脚部彼此之间形成的间隙19b的尺寸大于外脚部彼此之间通过填缝材料19来形成的间隙19a的尺寸。图6C是图6B中的间隙19b部分的放大图。这里的第二磁性体芯12a中的中脚非形成部，指的是在中脚部中中脚部高度达不到外脚部高度的部分的空间。在磁性体芯之间形成的空隙部14中配置有第一导体11a和第二导体11b。还有，从未引出导体的面观看的外观侧视图与图1C大致相同。
图7是沿图6B的D-D线的剖视图。第二磁性体芯12a具备外脚部13a、13b；中脚部13c；以及2个槽。该槽分别与第一磁性体芯的各槽相对，构成空隙部14。空隙部14中配置有第一导体11a和第二导体11b。与第一实施方式不同，中脚非形成部没有被配置成分割中脚部，中脚部13c从引出磁性体芯的导体的一个侧面连续形成到相对的另一侧面。还有，在本实施方式中，第一磁性体芯12b也具有与第二磁性体芯相同的结构。
如图6B及图7所示，通过分别改变中脚部13c从机体部15开始计的高度和第一及第二外脚部13a及13b从机体部15开始计的高度，能够分别调整从外脚部13a通过机体部15而进入中脚部13c并通过机体部15而回到外脚部的磁路的磁阻，和从外脚部13a通过机体部15而进入另一外脚部13b并通过机体部15而回到外脚部13a的磁路的磁阻。在前一磁路的磁阻中常模(normal mode)扼流线圈的特性占优势，而后一磁路的磁阻中共模扼流线圈的特性占优势。因而，通过这样调整两个磁路的磁阻，能够调整两个导体的磁耦合。具体地说，使中脚部彼此之间的间隙19b大于第一磁性体芯和第二磁性体芯的外脚部彼此之间的间隙19a，从而通过中脚部而围绕的磁路的磁阻大于通过外脚部围绕的磁路的磁阻，而通过中脚部的磁通小于通过外脚部的磁通。因而两个导体的磁耦合会接近共模。相反减小中脚非形成部，使中脚部之间的间隙变窄，则作为常模扼流线圈的磁耦合变大，两个导体的磁耦合接近0。
如此，在第二实施方式中，也形成中脚非形成部，通过调整中脚部彼此之间的间隙19b和外脚部彼此之间的间隙19a的比率，能够将导体间的耦合系数设定在0到1之间。
接着，就表示本发明第三实施方式的电感器进行详细说明。图8A是表示本发明第三实施方式的电感器外观的斜视图。其中，电感器120包含对接第二磁性体芯22a和第一磁性体芯22b而形成的磁性体芯22；以及从芯内部到芯外部相连的两个导体21a、21b。导体分别从磁性体芯22的相对的面引出。这里，通过由聚酰亚胺带等构成的填缝材料29在磁性体芯22a和22b之间设置间隙29a。另外，导体21a、21b适合采用铜扁线等，以便将导体兼用作安装端子，但采用圆线也可。
图8B是从引出导体的面观看图8A的正面图，第二磁性体芯22a形成为平板状的I型芯。第一磁性体芯22b成为E型芯，包括：机体部25；从该机体部25的两端侧突出的外脚部23a、23b；以及从中央部突出的中脚部23c。通过隔着填缝材料29接合第一磁性体芯的、具有外脚部23a、23b及中脚部23c的一侧与第二磁性体芯来形成磁性体22。E型芯即第一磁性体芯的中脚部23c和第二磁性体芯即I型芯之间形成的间隙29b的尺寸，大于第一磁性体芯的外脚部和I型芯之间形成的间隙29a的尺寸。在图8C中夸大表示此关系。另外，在E型磁性体芯的中脚部及外脚部之间形成的空隙部24，配置第一导体21a和第二导体21b，E型芯中外脚部从机体部开始计的高度大于第一导体21a和第二导体21b的直径，以能够在空隙部分别配置第一导体21a和第二导体21b。
图9A是沿图8B的E-E线的剖视图，其中，第一磁性体芯22b包括外脚部23a、23b；中脚部23c；以及空隙部24。在空隙部24中配置有第一导体21a和第二导体21b。图9B是沿图8B的F-F线的剖视图，其中，填缝材料29从I型芯即第二磁性体芯22a的未引出导线一侧的一个侧面的中央附近配置到另一侧面的中央附近。
在本实施方式中，中脚非形成部设于E型芯的第一磁性体上，第一磁性体中的中脚非形成部，指的是中脚部中中脚部的高度达不到外脚部的高度的部分的空间。与第二实施方式同样地，使中脚部13b从机体部15开始计的高度小于外脚部13a从机体部15开始计的高度，使通过中脚部而围绕的磁路的磁阻大于通过外脚部而围绕的磁路的磁阻，从而能够调整两个导体的磁耦合程度。将第二磁性体芯作成I型，使第一磁性体芯的外脚部从机体部开始计的高度大于导体，从而无需对齐E方芯的外脚部而装入填缝材料，因此可显著提高制造效率。另外，由于磁性体芯的一个结构可作成简单的I型芯，还得到提高制造成品率的效果。
图10A及图10B分别是表示将图8A及图8C所示的电感器安装在线路板上时的构造的外观斜视图及侧视图。在这里，在电感器130的引出导体的一侧设有绝缘构件37，从磁性体芯引出扁平形状的导体38a及38b。在这里采用将弯曲至安装面侧的安装端子绕到第二磁性体芯22a的正下方的结构。为了防止磁性体与安装端子短路，绝缘构件37不仅设在引出导体的侧面，而且也设在电感器的安装面侧。这时，最好将收容绝缘构件的薄部分用的缺口部22x和端子设于I型芯的安装面侧。此结构，防止电感器的高度受到绝缘构件厚度的影响。第一导体及第二导体分别夹着绝缘构件37的方式弯曲到安装面侧，并收容于设在I型芯的安装面侧的缺口部中，安装面侧的部分成为兼用作安装端子的结构。
在上述实施方式中，采用将从电感器的内部导出的导体直接用作安装端子的结构，但也可以除了导体而另行设置安装端子。另外，在安装时安装了绝缘构件，但是在磁性体芯不具有导电性的情况下，可省略绝缘构件。另外，填缝材料最好采用厚度均匀的材料，仅用粘接剂等作为填缝材料也可。形成磁性体芯的材料可适当地采用铁素体材料、金属粉末的成形体、将导体和磁性体粉末一体成形的成形体，或者它们的组合等来形成，以获得所希望的耦合系数。另外，在第一及第二实施方式中，第一磁性体芯和第二磁性体芯为相同的E型形状，但是也可以为不同形状。另外，可在没有设置填缝材料的间隙部分涂敷粘接剂来粘接磁性体彼此之间，也可将填缝材料作成粘接带形状来粘接磁性体彼此之间。在第三实施方式中采用的缺口部也可用于第一实施方式及第二实施方式中。
这样，在本发明中，作成设有中脚非形成部、在单一电感器中兼有实质上以标准扼流线圈工作的部位和实质上以公共扼流线圈工作的部位的结构，从而能够得到小型且薄型化的电感器。而且，如果适当选定磁性体的材料，则能够得到损耗小的电感器。
实施例
以下，利用实施例对本发明进行详细说明。
(实施例1)
利用导磁率为600且饱和磁通密度为450mT的NiZn铁素体作成图2所示的E型第二磁性体芯2a，其宽度8mm、长度12mm、高度3.6mm。与它成对的第一磁性体芯2b也作成与第二磁性体芯相同的形状。通过填缝材料9，将这些芯的外脚部3a、3b及中脚部3c、3d彼此对接而作成磁性体芯2，制作出图1所示的电感器100。另外，将磁性体芯的中脚部3c、3d都构成为宽度1.0mm、长度1.0mm，中脚非形成部的长度1形成为10mm，成为导体出入口的空隙部4形成为宽度1.4mm×高度1.4mm。高度指的是外脚部从芯的机体部竖起的方向上的尺寸，长度指的是外脚部的长度方向(对于芯来说导体延伸的方向)上的尺寸，另外，宽度指的是与外脚部的长度方向垂直的方向上的尺寸。这里，间隙9a是通过以一个面具有粘接性的由聚酰亚胺构成的厚度20μm的带作为填缝材料，粘贴在一方磁性体的各第一外脚部及第二外脚部的一部分上来形成。另外，磁性体彼此之间的接合是通过在未设置填缝材料的部分上涂敷非磁性的粘接剂来进行的。在该磁性体芯插入了长度20mm且线直径1.1mm的圆线导体。
电感器的电气特性是：各导体的自感Ls为0.48μH，导体间的耦合系数K为0.83。还有，DC-DC转换器的动作所需的一方导体上的漏电感为0.082μH。
漏电感由Ls·(1-K)得到，对应于两个导体使同一电流同时在相反方向流过状态的电感值。因此，对于电源工作状态所需要的输出电流(平滑化后的电流)的漏电感的确认很重要，只要它在输出所需电流的状态下也不降低就可用作扼流线圈。在表1中示出实施例1中电感器的电气性能一览。
表1
| 输出电流(A) | 耦合系数K | 自感Ls(μH) | 漏电感(μH) |
| 0 | 0.83 | 0.48 | 0.082 |
| 10 | 0.83 | 0.19 | 0.032 |
| 20 | 0.77 | 0.12 | 0.028 |
从表1的结果可知，随着输出电流的增大而自感Ls显著下降到原先的1/4，而实质上成为导体的电感的漏电感大致降为原先的1/3，能够制作出可使DC-DC转换器充分动作的电感器。
(实施例2)
在本实施例中，除了变更实施例1的中脚非形成部的长度1以外，在与实施例1相同的条件下作成电感器。在表2中示出实施例2的电感器的电气性能一览。
表2
| 中脚非形成部(mm) | 耦合系数K | 自感Ls(μH) | 漏电感(μH) |
| 0 | 0.55 | 0.64 | 0.29 |
| 2 | 0.60 | 0.63 | 0.25 |
| 4 | 0.65 | 0.61 | 0.22 |
| 8 | 0.76 | 0.57 | 0.14 |
| 12 | 0.92 | 0.52 | 0.04 |
由表2的结果可确认为：通过改变中脚非形成部的长度，能够将耦合系数K从0.55到0.92的范围内进行调整，并能够将漏电感从0.29到0.04的范围内进行调整。
(实施例3)
在本实施例中，除了采用导磁率2200且饱和磁通密度为510mT的MnZn铁素体以外，在与实施例2相同的条件下作成电感器。在表3中示出实施例3的电感器的电气性能一览。
表3
| 中脚非形成部(mm) | 耦合系数K | 自感Ls(μH) | 漏电感(μH) |
| 0 | 0.56 | 0.87 | 0.39 |
| 2 | 0.61 | 0.86 | 0.35 |
| 4 | 0.66 | 0.83 | 0.29 |
| 8 | 0.78 | 0.78 | 0.10 |
| 12 | 0.94 | 0.71 | 0.05 |
在表3中，示出了采用MnZn铁素体芯时的改变中脚非形成部的长度1时的耦合系数K和电感。根据表3的结果，耦合系数K显示了与表2的采用NiZn铁素体时大致相同的值，但是自感Ls可得到相应于材料的导磁率变高部分的增大值。这样，就可确认为在采用具有不同导磁率特性的材料的情况下，也能制作出不同耦合系数K的电感器。
(实施例4)
利用导磁率为2200且饱和磁通密度为510mT的MnZn铁素体来将图7所示第二磁性体芯12a作成宽10mm、长14mm、高2.0mm，同时将与它成对的第一磁性体芯12b作成与第二磁性体芯12a相同的形状。将第二磁性体芯12a和第一磁性体芯12b的各自的外脚部13a、13b及中脚部13c对接，作成图6所示的电感器110。另外，外脚部13a、13b及中脚部13c的宽度全部为1.8mm。这里，中脚部的间隙与外脚部的间隙的差在各试制例中全部为160μm。外脚部的间隙19a是通过将一个面具有粘接性的聚酰亚胺用为填缝材料，在一方磁性体的第一外脚部及第二外脚部的各一部分上粘贴来形成的。针对聚酰亚胺带的厚度分别为40μm、70μm、100μm的各种场合，研究了电感器中导体间的耦合系数K的变化。还有，在未设置填缝材料的部分通过涂敷非磁性的粘接剂来进行磁性体彼此之间的接合。在表4中示出所获得的电感值与外脚部的间隙之间的关系。
表4
| 外脚部间隙量(μm) | 耦合系数K | 自感Ls(μH) | 漏电感(μH) |
| 40 | 0.50 | 0.48 | 0.24 |
| 70 | 0.34 | 0.32 | 0.21 |
| 100 | 0.23 | 0.25 | 0.20 |
如表4所示，通过使中脚部的间隙与外脚部的间隙之差一定并改变外脚部的间隙19a的大小，能够制作出导体间的耦合系数K在0.23至0.5范围的电感器。这样就确认了通过调整外脚部的间隙也能制作出不同耦合系数K的电感器。
(实施例5)
利用导磁率为2200且饱和磁通密度为590mT的MnZn铁素体，制作出图8A、图8B所示的由I型第二磁性体芯22a和E型第一磁性体芯构成的电感器。使第一磁性体芯22b的外脚部23a、23b及中脚部23c与第二磁性体芯相对，并隔着填缝材料29制作出磁性体芯22。磁性体芯的外形尺寸是宽10mm、长14mm，第二磁性体芯的高度为1.5mm，第一磁性体芯的高度为2.1mm。这里，外脚部的间隙29b的大小是通过使用其一面具有粘接性的由聚酰亚胺构成的厚50μm的带作为填缝材料来调整。填缝材料在I型磁性体芯的与引出导线的方向垂直的方向上，横跨I型芯的中央部而配置。通过在未设置填缝材料的部分涂敷非磁性的粘接剂来进行磁性体彼此之间的接合。另外，将第二磁性体芯与第一磁性体芯的中脚部的间隙作成160μm(包括填缝材料)。依据本实施例，不同于实施例4而通过使用加工量少于E型芯的I型芯作为第一磁性体芯，能够实现生产性更优异的结构。在表5中示出了对电感的直流叠加电流的特性。
表5
| 直流叠加电流值(A) | 自感(μH) | 漏电感(μH) |
| 0 | 0.310 | 0.114 |
| 4 | 0.309 | 0.113 |
| 8 | 0.308 | 0.113 |
| 12 | 0.303 | 0.112 |
| 16 | 0.297 | 0.110 |
| 20 | 0.287 | 0.108 |
| 24 | 0.268 | 0.107 |
| 28 | 0.233 | 0.107 |
| 32 | 0.166 | 0.107 |
如表5所示，可知由于自感Ls的变化率即使在24A的直流叠加电流下也在-14％左右。这表示，尽管是外形尺寸为10mm×14mm的小电感器，也能使24A的大电流平滑。从而证实了具备构成驱动高性能CPU所需的DC-DC转换器的足够性能。
如上所述，依据本发明可实现一种电感器，其通过在两个导体之间设置中脚非形成部并调整该非形成区域的大小，能够将使用耦合电感器的DC-DC转换器之电感器的漏电感的值设定成电路所需的大小。由于能够在不改变磁性体芯的外形尺寸的情况下设定电感的值，因此可提供小型且薄型化的电感器。
Claims (22)
1.一种电感器，其特征在于，包括：第一磁性体芯，包括中脚部，第一外脚部，第二外脚部，以及连接所述中脚部、所述第一外脚部及所述第二外脚部的机体部；第二磁性体芯，与所述第一磁性体芯隔着填缝材料相对配置；配置在由所述中脚部、所述第一外脚部、所述机体部的一部分和所述第二磁性体芯形成的第一空间中的第一导体；以及配置在由所述中脚部、所述第二外脚部、所述机体部的一部分和所述第二磁性体芯形成的第二空间中的第二导体，所述中脚部在与所述第一外脚部的长度方向相同的方向上形成有高度比所述第一外脚部的高度低的区域，所述填缝材料配置于所述第一磁性体芯和所述第二磁性体芯的相对的面的一部分上，形成于所述第一磁性体芯的所述第一外脚部与所述第二磁性体芯的相对的部分之间的间隙的尺寸，小于形成于所述第一磁性体芯的所述中脚部与所述第二磁性体芯的相对的部分之间的间隙的尺寸，而且形成于所述第一磁性体芯的所述第二外脚部与所述第二磁性体芯的相对的部分之间的间隙的尺寸，小于形成于所述第一磁性体芯的所述中脚部与所述第二磁性体芯的相对的部分之间的间隙的尺寸。
2.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域设定成，使表示由所述第一导体的自感、所述第二导体的自感、所述第一导体及所述第二导体之间的互感所决定的电磁耦合程度的耦合系数在0.9以下。
3.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一导体和第二导体沿所述第一空间和所述第二空间分别线性配置。
4.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述填缝材料从所述第二磁性体芯的未引出导线一侧的一个侧面的中央附近配置到另一个侧面的中央附近。
5.如权利要求4所述的电感器，其特征在于：所述填缝材料使用非磁性物。
6.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域形成为连接所述第一空间和所述第二空间。
7.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域形成在将所述中脚部分割为多个区域的位置上。
8.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：在整个所述中脚部中，所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域形成为在所述相同的方向上具有同样高度。
9.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一导体及第二导体的自感和所述第一及第二导体间的互感，至少通过所述中脚部的高度比第一外脚部的高度低的区域的尺寸来调整。
10.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：具有设置在所述第一导体及第二导体的导出口的绝缘构件，将从所述导出口引出的所述第一及第二导体，沿着所述绝缘构件导出到所述绝缘构件的底面，由此在所述绝缘构件底面形成面安装端子。
11.如权利要求10所述的电感器，其特征在于：所述绝缘构件具备穿过所述第一导体及第二导体的导体贯通孔。
12.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：分别配置在所述第一空间及所述第二空间的所述第一导体及所述第二导体由绝缘体覆盖。
13.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一及第二磁性体芯采用铁素体材料形成。
14.如权利要求13所述的电感器，其特征在于：所述第一及第二磁性体芯具有550mT以上的饱和磁通密度。
15.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一及第二磁性体芯采用将金属粉末成形而成的磁性体芯来形成。
16.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一及第二导体和磁性体芯一体成形。
17.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一磁性体芯或所述第二磁性体芯中至少任意一个磁性体芯采用2种以上不同的磁性体形成。
18.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一磁性体芯和所述第二磁性体芯采用不同磁性体形成。
19.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第二磁性体芯的形状与所述第一磁性体芯的形状为相同形状，所述第一磁性体芯的所述第一外脚部、所述中脚部及所述第二外脚部分别对置于所述第二磁性体芯的对应的外脚部、中脚部而配置。
20.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第二磁性体芯为I型芯。
21.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一磁性体芯为E型芯。
22.如权利要求1所述的电感器，其特征在于：所述第一导体及第二导体沿其长度方向具有作为公共扼流线圈的功能占优势的区域和作为标准扼流线圈的功能占优势的区域。
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