CN114068151A - 电感部件和使用其的dcdc转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明的技术问题在于，在具有在设置于磁芯的贯通孔中插入2个线圈导体的结构的电感部件中，抑制电感值的降低和电感值的偏差。本发明的电感部件(1)具备：多个磁性薄带在z方向上层叠而成的磁芯(2)；插入磁芯(2)的贯通孔(31、32)的线圈导体(10)；以及插入磁芯(2)的贯通孔(33、34)的线圈导体(20)。磁性薄带的各个被网眼状的裂纹分割成多个小片，并且贯通孔(31～34)的周围未被比裂纹大的裂缝在周向上断开，而是被多个小片包围。这样，由于使用将具有网眼状的裂纹的磁性薄带层叠而成的磁芯，因此不需要在贯通孔的周围设置裂缝。因此，能够抑制由裂缝引起的电感值的降低和电感值的偏差。

Description

电感部件和使用其的DCDC转换器
技术领域
本发明涉及电感部件和使用其的DCDC转换器，特别涉及具有在设置于磁芯的贯通孔中插入2个线圈导体的结构的电感部件和使用其的DCDC转换器。
背景技术
作为具有在设置于磁芯的贯通孔中插入2个线圈导体的结构的电感部件，已知有专利文献1记载的电感部件。专利文献1记载的电感部件通过以贯通孔的周围在周向上被断开的方式在磁芯设置裂缝，使2个线圈导体的耦合系数降低。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2019-212806号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
然而，若在磁芯设置裂缝，则存在电感值降低的问题。而且，电感值根据裂缝的宽度而大幅变化，另一方面，由于不容易高精度地加工裂缝的宽度，所以还存在电感值容易产生偏差的问题。
因此，本发明的目的在于，在具有在设置于磁芯的贯通孔中插入2个线圈导体的结构的电感部件中，抑制电感值的降低和电感值的偏差。另外，本发明的目的在于提供一种使用这样的电感部件的DCDC转换器。
[用于解决课题的方法]
根据本发明的电感部件包括：磁芯，在相互正交的第一方向和第二方向上延伸的多个磁性薄带在与第一方向和第二方向正交的第三方向上层叠而成；第一线圈导体，插入在第三方向上贯通磁芯的第一贯通孔和第二贯通孔；以及第二线圈导体，插入在第三方向上贯通磁芯的第三贯通孔和第四贯通孔，第一贯通孔和第二贯通孔以穿过磁芯的第二方向上的中心位置的、沿第一方向延伸的第一中心线为对称轴相互轴对称，第三贯通孔和第四贯通孔以第一中心线为对称轴相互轴对称，第一贯通孔和第三贯通孔以穿过磁芯的第一方向上的中心位置的、沿第二方向延伸的第二中心线为对称轴相互轴对称，第二贯通孔和第四贯通孔以第二中心线为对称轴相互轴对称，多个磁性薄带的各个被网眼状的裂纹分割成多个小片，并且第一贯通孔至第四贯通孔的周围未被比裂纹大的裂缝在周向上断开，而是被多个小片包围。
根据本发明，由于使用将具有网眼状的裂纹的磁性薄带层叠而成的磁芯，所以不需要在贯通孔的周围设置裂缝。因此，能够抑制由裂缝引起的电感值的降低和电感值的偏差。
在本发明中，也可以是，在将第一贯通孔的中心与第三贯通孔的中心在第一方向上的距离设为b，将磁芯在第二方向上的宽度设为Wy的情况下，b/Wy的值为26％以上且65％以下。由此，在将第一线圈导体和第二线圈导体设为相同极性的情况下，能够将两者的耦合系数控制在0.03～0.2的范围。并且，也可以是，b/Wy的值为40％以上且55％以下。由此，在将第一线圈导体和第二线圈导体设为相同极性的情况下，能够将两者的耦合系数控制在0.05～0.1的范围。
在本发明中，也可以是，在将第一贯通孔的中心与第二贯通孔的中心在第二方向上的距离设为a，将磁芯在第一方向上的宽度和在第二方向上的宽度中的较大一方设为W的情况下，a/W的值为35％以上且70％以下。由此，能够使得到的电感值最大化。
在本发明中，也可以是，磁性薄带由非晶合金或纳米结晶合金构成。由此，能够得到更大的电感值。
在本发明中，也可以是，裂纹的平均间隔为15μm以上且1mm以下。由此，能够确保高电感值并且防止磁饱和。
根据本发明的一个实施方式的DCDC转换器具备：在输入端子与输出端子之间并联连接的第一电路和第二电路，第一电路包含串联连接的第一开关晶体管和第一电感器，第二电路包含串联连接的第二开关晶体管和第二电感器，第一电感器和第二电感器由上述电感部件构成，第一线圈导体构成第一电感器，第二线圈导体构成第二电感器。
根据本发明的另一实施方式的DCDC转换器具备：第一开关晶体管，连接在输入端子与中间端子之间；以及第一电路和第二电路，并联连接在中间端子与输出端子之间，第一电路包含串联连接的电容器和第一电感器，第二电路包含串联连接的第二开关晶体管和第二电感器，第一电感器和第二电感器由上述电感部件构成，第一线圈导体构成第一电感器，第二线圈导体构成第二电感器。
根据本发明，能够通过1个电感部件来实现用于DCDC转换器的2个电感器。
在本发明中，也可以是，第一电感器和第二电感器以成为相同极性的方式连接。由此，能够抑制流过第一电感器和第二电感器的纹波电流，并且减小输出电压的变动。
在本发明中，也可以是，以在输出端子出现的输出电压成为供给到输入端子的输入电压的20％以下的方式，控制第一开关晶体管和第二开关晶体管。由此，能够得到大的降压比。
[发明效果]
这样，根据本发明，在具有在设置于磁芯的贯通孔中插入2个线圈导体的结构的电感部件中，能够抑制电感值的降低和电感值的偏差。另外，根据本发明，能够提供使用了这样的电感部件的DCDC转换器。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的电感部件1的外观的大致立体图。
图2是电感部件1的大致分解立体图。
图3是用于说明构成磁芯2的磁性薄带M的结构的图。
图4是用于说明磁芯2的制作方法的示意图。
图5是示出磁芯2的宽度Wy和贯通孔31～34的间距b与耦合系数k的关系的模拟结果。
图6是示出磁芯2的宽度Wx、Wy中的较大一方W与电感值L的关系的模拟结果。
图7是根据使用电感部件1的第一例的DCDC转换器41的电路图。
图8是示出在DCDC转换器41中，线圈导体10、20的耦合系数k与输出电压Vout的变动和流过电感器L1、L2的纹波电流的关系的图表。
图9是根据使用电感部件1的第二例的DCDC转换器42的电路图。
图10是示出在DCDC转换器42中，线圈导体10、20的耦合系数k与输出电压Vout的变动和流过电感器L1、L2的纹波电流的关系的图表。
[附图标记说明]
1 电感部件
2、2A 磁芯
2a 磁芯的上表面
2b 磁芯的下表面
3 单位磁芯
3A、3B 磁性片
4 非磁性材料
5 覆盖膜
6 辊
7 切割机
10、20 线圈导体
11、12、21、22 插入部
11a、12a、21a、22a 插入部的前端
13、23 连接部
31～34 贯通孔
41、42 DCDC转换器
51、52 输入端子
53、54 输出端子
55 中间端子
C1、C2 电容器
CL 裂纹
D1、D2 二极管
L1、L2 电感器
M 磁性薄带
P 小片
R 非磁性材料
SW1、SW2 开关晶体管
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的电感部件1的外观的大致立体图。另外，图2是电感部件1的大致分解立体图。
如图1和图2所示，根据本实施方式的电感部件1具备：具有4个贯通孔31～34的磁芯2；插入贯通孔31、32的线圈导体10；以及插入贯通孔33、34的线圈导体20。磁芯2的外形为大致长方体形状，x方向上的宽度为Wx，y方向上的宽度为Wy。贯通孔31～34的xy截面为圆形，并且在z方向上贯通磁芯2地进行设置。磁芯2具有在xy方向上延伸的多个磁性薄带隔着树脂等非磁性材料在z方向上层叠的结构。线圈导体10、20由铜(Cu)等良导体构成。
线圈导体10由插入贯通孔31的插入部11、插入贯通孔32的插入部12、和位于磁芯2的上表面2a侧并且连接插入部11、12的连接部13构成，并且具有将它们一体化的结构。优选插入部11、12的xy截面为圆形，连接部13的xz截面为大致矩形，但也可以分别为椭圆形、矩形等。插入部11、12和连接部13的截面积优选相互一致。位于磁芯2的下表面2b侧的插入部11、12的前端11a、12a从磁芯2的下表面2b突出，一方用作输入端子，另一方用作输出端子。
线圈导体20由插入贯通孔33的插入部21、插入贯通孔34的插入部22、和位于磁芯2的上表面2a侧并且连接插入部21、22的连接部23构成，并且具有将它们一体化的结构。优选插入部21、22与连接部23的截面积相互一致。优选插入部21、22的xy截面为圆形，连接部23的xz截面为大致矩形，但也可以分别为椭圆形、矩形等。位于磁芯2的下表面2b侧的插入部21、22的前端21a、22a从磁芯2的下表面2b突出，一方用作输入端子，另一方用作输出端子。
如图2所示，贯通孔31、32沿y方向排列，其x方向位置相互一致。同样地，贯通孔33、34沿y方向排列，其x方向位置相互一致。另外，贯通孔31、33沿x方向排列，其y方向位置相互一致。同样地，贯通孔32、34沿x方向排列，其y方向位置相互一致。
在此，在假设穿过磁芯2的y方向上的中心位置的、沿x方向延伸的中心线X0的情况下，贯通孔31、32以中心线X0为对称轴相互轴对称地配置，贯通孔33、34以中心线X0为对称轴相互轴对称地配置。另一方面，在假设穿过磁芯2的x方向上的中心位置的、沿y方向延伸的中心线Y0的情况下，贯通孔31、33以中心线Y0为对称轴相互轴对称地配置，贯通孔32、34以中心线Y0为对称轴相互轴对称地配置。由此，线圈导体10的特性与线圈导体20的特性大致完全一致。在此，贯通孔31的中心与贯通孔32的中心在y方向上的距离、以及贯通孔33的中心与贯通孔34的中心在y方向上的距离为a，贯通孔31的中心与贯通孔33的中心在x方向上的距离、以及贯通孔32的中心与贯通孔34的中心在x方向上的距离为b。
图3是用于说明构成磁芯2的磁性薄带M的结构的图。
构成磁芯2的磁性薄带M由非晶合金、纳米结晶合金等高磁导率金属材料构成，如图3所示，被网眼状的裂纹CL分割成多个小片P。裂纹CL起到使磁性薄带M的xy平面方向上的磁导率降低的作用，由此防止电感部件1的磁饱和。在将电感部件1用于DCDC转换器的情况下，通过将裂纹CL的平均间隔设为15μm以上且1mm以下，能够将磁性薄带M的磁导率调整为最佳的值。
图4是用于说明磁芯2的制作方法的示意图。
在磁芯2的制作中，首先，隔着树脂等非磁性材料R层叠多个(例如4片)磁性薄带M，通过压制制作一体化的磁性片3A。磁性薄带M的厚度例如为20μm程度，磁导率例如为20000程度。接着，通过用辊6按压磁性片3A，在构成磁性片3A的磁性薄带M形成裂纹CL。针对裂纹CL的平均间隔、被裂纹CL分割的小片P的尺寸，能够通过辊6的直径、按压力、按压速度等进行调整。由此，得到通过裂纹CL将磁性薄带M小片化的磁性片3B。当磁性薄带M被裂纹CL小片化时，其磁导率降低至100～200程度，成为用于DCDC转换器的情况下最佳的值。
接着，使用切割机(cutter)7将磁性片3B切断成与磁芯2相同的平面尺寸，由此取出多个单位磁芯3。然后，隔着树脂等非磁性材料4层叠多个单位磁芯3并进行压制，由此得到块状的磁芯2A。磁芯2A的上表面和下表面也可以被由PET树脂等构成的覆盖膜5覆盖。然后，如果通过钻孔加工在磁芯2A形成贯通孔31～34，则图1和图2所示的磁芯2完成。最后，如果将线圈导体10、20插入贯通孔31～34，则根据本实施方式的电感部件1完成。
这样，磁芯2能够通过在层叠被裂纹CL小片化的磁性薄带M之后插入贯通孔31～34来制作。即，对块状的磁芯2A的机械加工仅是用于形成贯通孔31～34的加工，不需要形成用于断开磁路的裂缝等。由此，贯通孔31～34的周围没有被比裂纹CL大的裂缝在周向上断开，而是被多个小片P包围整周，因此不会产生由裂缝引起的电感值的降低和电感值的偏差。另外，非磁性材料R或4介于在z方向上邻接的磁性薄带M之间，因此几乎不产生在z方向上流动的磁通。因此，几乎不产生由z方向的磁通引起的涡电流。
在此，线圈导体10、20的电感值、耦合系数根据磁芯2的平面尺寸、贯通孔31～34的位置而变化。线圈导体10、20的耦合系数一般被认为越接近零越优选，但如后述那样，在用作DCDC转换器用的电感器的情况下，具有某种程度的耦合系数的情况输出电压的变动变小。具体而言，优选将线圈导体10、20的耦合系数调整为0.03～0.2的范围，更优选调整为0.05～0.1的范围。
图5是示出磁芯2的宽度Wy和贯通孔31～34的间距b与耦合系数k的关系的模拟结果。在模拟中，在将磁芯2的宽度Wx、Wy均设为6mm、将磁芯2的z方向的厚度设为2.8mm、将贯通孔31～34的直径设为0.7mm、将插入部11、12、21、22的直径设为0.6mm的状态下，使贯通孔31～34的位置变化。如图5所示，b/Wy的值越大，线圈导体10、20的耦合系数k越低。在此，耦合系数k为0.03～0.2的b/Wy的值为26％～65％，耦合系数k为0.05～0.1的b/Wy的值为40％～55％。
图6是示出磁芯2的宽度Wx、Wy中的较大一方W与电感值L的关系的模拟结果。在模拟中，将磁芯2的宽度Wx、Wy均为6mm、磁芯2的z方向的厚度为2.8mm、贯通孔31～34的直径为0.7mm、插入部11、12、21、22的直径为0.6mm的结构设为基本结构，在将Wx、Wy的和或积保持恒定的状态下，使Wx、Wy的值变化，或者使贯通孔31～34的位置变化。如图6所示，电感值L在a/W的值为50％的情况下取峰值，在a/W的值为35％以上且70％以下的范围得到280nH的电感值。
图7是根据使用电感部件1的第一例的DCDC转换器41的电路图。
图7所示的DCDC转换器41具备：一对输入端子51、52；一对输出端子53、54；在输入端子51与输出端子53之间串联地依次连接的开关晶体管SW1和电感器L1；在输入端子51与输出端子53之间串联地依次连接的开关晶体管SW2和电感器L2；以及在输出端子53、54之间连接的电容器C1。由开关晶体管SW1和电感器L1构成的电路和由开关晶体管SW2和电感器L2构成的电路，在输入端子51与输出端子53之间并联连接。输入端子52和输出端子54构成接地线。在开关晶体管SW1和电感器L1的连接点与接地线之间反向连接有二极管D1，在开关晶体管SW2和电感器L2的连接点与接地线之间反向连接有二极管D2。
开关晶体管SW1、SW2通过未图示的控制电路交替地开关，由此，生成将输入电压Vin降压的输出电压Vout。开关晶体管SW1、SW2能够以输出电压Vout成为输入电压Vin的20％以下的方式进行控制。
在具有这样的结构的DCDC转换器41中，根据本实施方式的电感部件1被用作电感器L1、L2。例如，线圈导体10构成一个电感器L1，线圈导体20构成另一个电感器L2。由此，能够削减构成DCDC转换器41的部件数量。
图8是示出在DCDC转换器41中，线圈导体10、20的耦合系数k与输出电压Vout的变动和流过电感器L1、L2的纹波电流的关系的图表，并且示出输出电压Vout为0.6V、开关晶体管SW1、SW2的占空比为0.05的情况。输出电压Vout的变动是峰-峰的值(mV)，纹波电流的值是流过电感器L1的纹波电流Δi(L1)和流过电感器L2的纹波电流Δi(L2)的平均值(Ap-p)。
如图8所示，可知：流过电感器L1、L2的纹波电流在耦合系数k为零的情况下最小。但是，关于输出电压Vout的变动，与耦合系数k为零的情况相比，耦合系数k在正方向上越大，越被抑制。耦合系数k在正方向上变大时，纹波电流增加，但如果耦合系数k的值为0.2以下，则其增加量足够小，如果耦合系数k的值为0.1以下，则其增加量是几乎能够忽略的水平。另一方面，为了充分得到抑制输出电压Vout的变动的效果，耦合系数k的值优选为0.03以上，耦合系数k的值更优选为0.05以上。
因此，在图7所示的DCDC转换器41中使用根据本实施方式的电感部件1的情况下，需要以线圈导体10、20彼此成为相同极性的方式进行连接。例如，将插入部11、21的前端11a、21a用作输入端子，将插入部12、22的前端12a、22a用作输出端子即可。
图9是根据使用电感部件1的第二例的DCDC转换器42的电路图。
图9所示的DCDC转换器42具备：一对输入端子51、52；一对输出端子53、54；在输入端子51与中间端子55之间连接的开关晶体管SW1；在中间端子55与输出端子53之间串联地依次连接的电容器C2和电感器L1；在中间端子55与输出端子53之间串联地依次连接的开关晶体管SW2和电感器L2；以及在输出端子53、54之间连接的电容器C1。由电容器C2和电感器L1构成的电路和由开关晶体管SW2和电感器L2构成的电路在中间端子55与输出端子53之间并联连接。输入端子52和输出端子54构成接地线。在电容器C2和电感器L1的连接点与接地线之间反向连接有二极管D1，在开关晶体管SW2和电感器L2的连接点与接地线之间反向连接有二极管D2。
开关晶体管SW1、SW2通过未图示的控制电路交替地开关，由此，生成将输入电压Vin降压的输出电压Vout。开关晶体管SW1、SW2能够以输出电压Vout成为输入电压Vin的20％以下的方式进行控制。
在具有这样的结构的DCDC转换器42中，根据本实施方式的电感部件1被用作电感器L1、L2。例如，线圈导体10构成一个电感器L1，线圈导体20构成另一个电感器L2。由此，能够削减构成DCDC转换器42的部件数量。
图10是示出在DCDC转换器42中，线圈导体10、20的耦合系数k与输出电压Vout的变动和流过电感器L1、L2的纹波电流的关系的图表，并且示出输出电压Vout为0.6V、开关晶体管SW1、SW2的占空比为0.1的情况。输出电压Vout的变动是峰-峰的值(mV)，纹波电流的值是流过电感器L1的纹波电流Δi(L1)和流过电感器L2的纹波电流Δi(L2)的平均值(Ap-p)。
如图10所示，可知：流过电感器L1、L2的纹波电流在耦合系数k为零的情况下最小。但是，关于输出电压Vout的变动，与耦合系数k为零的情况相比，耦合系数k在正方向上越大，越被抑制。耦合系数k在正方向上变大时，纹波电流增加，但如果耦合系数k的值为0.2以下，则其增加量足够小，如果耦合系数k的值为0.1以下，则其增加量是几乎能够忽略的水平。另一方面，为了充分得到抑制输出电压Vout的变动的效果，耦合系数k的值优选为0.03以上，耦合系数k的值更优选为0.05以上。
因此，在图9所示的DCDC转换器42中使用根据本实施方式的电感部件1的情况下，需要以线圈导体10、20彼此成为相同极性的方式进行连接。例如，将插入部11、21的前端11a、21a用作输入端子，将插入部12、22的前端12a、22a用作输出端子即可。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，这些变更当然也包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种电感部件，其特征在于：
具备：
磁芯，在相互正交的第一方向和第二方向上延伸的多个磁性薄带在与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上层叠而成；
第一线圈导体，插入在所述第三方向上贯通所述磁芯的第一贯通孔和第二贯通孔；以及
第二线圈导体，插入在所述第三方向上贯通所述磁芯的第三贯通孔和第四贯通孔，
所述第一贯通孔和所述第二贯通孔以穿过所述磁芯的所述第二方向上的中心位置的、沿所述第一方向延伸的第一中心线为对称轴相互轴对称，
所述第三贯通孔和所述第四贯通孔以所述第一中心线为对称轴相互轴对称，
所述第一贯通孔和所述第三贯通孔以穿过所述磁芯的所述第一方向上的中心位置的、沿所述第二方向延伸的第二中心线为对称轴相互轴对称，
所述第二贯通孔和所述第四贯通孔以所述第二中心线为对称轴相互轴对称，
所述多个磁性薄带的各个被网眼状的裂纹分割成多个小片，并且所述第一贯通孔至所述第四贯通孔的周围未被比所述裂纹大的裂缝在周向上断开，而是被所述多个小片包围。
2.根据权利要求1所述的电感部件，其特征在于：
在将所述第一贯通孔的中心与所述第三贯通孔的中心在所述第一方向上的距离设为b，将所述磁芯在所述第二方向上的宽度设为Wy的情况下，b/Wy的值为26％以上且65％以下。
3.根据权利要求2所述的电感部件，其特征在于：
所述b/Wy的值为40％以上且55％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电感部件，其特征在于：
在将所述第一贯通孔的中心与所述第二贯通孔的中心在所述第二方向上的距离设为a，将所述磁芯在所述第一方向上的宽度和在所述第二方向上的宽度中的较大的一方设为W的情况下，a/W的值为35％以上且70％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电感部件，其特征在于：
所述磁性薄带由非晶合金或纳米结晶合金构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电感部件，其特征在于：
所述裂纹的平均间隔为15μm以上且1mm以下。
7.一种DCDC转换器，其特征在于：
具备：在输入端子与输出端子之间并联连接的第一电路和第二电路，
所述第一电路包含串联连接的第一开关晶体管和第一电感器，
所述第二电路包含串联连接的第二开关晶体管和第二电感器，
所述第一电感器和所述第二电感器由权利要求1～6中任一项所述的电感部件构成，
所述第一线圈导体构成所述第一电感器，所述第二线圈导体构成所述第二电感器。
8.一种DCDC转换器，其特征在于：
具备：
第一开关晶体管，连接在输入端子与中间端子之间；以及
第一电路和第二电路，并联连接在所述中间端子与输出端子之间，
所述第一电路包含串联连接的电容器和第一电感器，
所述第二电路包含串联连接的第二开关晶体管和第二电感器，
所述第一电感器和所述第二电感器由权利要求1～6中任一项所述的电感部件构成，
所述第一线圈导体构成所述第一电感器，所述第二线圈导体构成所述第二电感器。
9.根据权利要求7或8所述的DCDC转换器，其特征在于：
所述第一电感器和所述第二电感器以成为相同极性的方式连接。
10.根据权利要求7～9中的任一项所述的DCDC转换器，其特征在于：
以在所述输出端子出现的输出电压成为供给到所述输入端子的输入电压的20％以下的方式，控制所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4312235A1 (en) * 2022-07-25 2024-01-31 Steward (Foshan) Magnetics Co., Ltd. Emi magnetic bead inductor

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6120916A (en) * 1995-09-19 2000-09-19 Thomson-Csf Composite magnetic material with reduced permeability and losses
JP2006013168A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Tdk Corp コイルおよびラインフィルタ
WO2008133026A1 (ja) * 2007-04-13 2008-11-06 Hitachi Metals, Ltd. アンテナ用磁心、アンテナ用磁心の製造方法、およびアンテナ
JP5136710B1 (ja) * 2012-04-26 2013-02-06 パナソニック株式会社 磁性シートの製造方法
US20130033347A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Taiyo Yuden Co., Ltd. Laminated inductor
WO2014188739A1 (ja) * 2013-05-23 2014-11-27 株式会社村田製作所 高周波トランス、高周波部品および通信端末装置
CN104756611A (zh) * 2012-09-12 2015-07-01 费斯托股份有限两合公司 用于制造集成在基底中的或施加在基底上的线圈的方法以及电子装置
US20150235753A1 (en) * 2012-09-10 2015-08-20 Nec Tokin Corporation Sheet-shaped inductor, inductor within laminated substrate, and method for manufacturing said inductors
CN104900383A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 安泰科技股份有限公司 无线充电用单/多层导磁片及其制备方法
WO2015133310A1 (ja) * 2014-03-04 2015-09-11 株式会社村田製作所 インダクタ装置、インダクタアレイおよび多層基板、ならびにインダクタ装置の製造方法
JP2016046390A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 Ｎｅｃトーキン株式会社 インダクタ部品およびその製造方法
US20160307686A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Coil electronic component
US20170244271A1 (en) * 2014-09-29 2017-08-24 Lg Innotek Co., Ltd. Composite Magnetic Sheet and Wireless Charging Module Comprising Same
CN109102998A (zh) * 2018-07-26 2018-12-28 江门市汇鼎科技有限公司 一种软磁片及其制备方法和用途
CN109997205A (zh) * 2016-11-29 2019-07-09 松下知识产权经营株式会社 复合线圈模块以及磁性片
JP2019212806A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社トーキン インダクタ
JP2020017696A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 日立金属株式会社 軟磁性シートおよび軟磁性シートの製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4720286B2 (ja) 2005-05-19 2011-07-13 パナソニック株式会社 コイル部品
WO2013037696A1 (en) * 2011-09-13 2013-03-21 Danmarks Tekniske Universitet An integrated magnetics component
IL217576A0 (en) * 2012-01-17 2012-03-29 Eliezer Adar Three phase transformer and method for manufacturing same
JP6353642B2 (ja) 2013-02-04 2018-07-04 株式会社トーキン 磁芯、インダクタ、及びインダクタを備えたモジュール
JP2017195684A (ja) 2016-04-19 2017-10-26 京都電機器株式会社 マルチフェーズ型コンバータ用リアクトル
JP6658267B2 (ja) 2016-04-26 2020-03-04 株式会社村田製作所 積層型コイルアレイおよびモジュール
WO2018123410A1 (ja) 2016-12-28 2018-07-05 株式会社村田製作所 インダクタおよびｄｃ－ｄｃコンバータ
WO2018148218A1 (en) 2017-02-08 2018-08-16 Faraday Semi, LLC Chip embedded power converters
WO2019168159A1 (ja) 2018-03-02 2019-09-06 Tdk株式会社 磁性コアとその製造方法、およびコイル部品

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6120916A (en) * 1995-09-19 2000-09-19 Thomson-Csf Composite magnetic material with reduced permeability and losses
JP2006013168A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Tdk Corp コイルおよびラインフィルタ
WO2008133026A1 (ja) * 2007-04-13 2008-11-06 Hitachi Metals, Ltd. アンテナ用磁心、アンテナ用磁心の製造方法、およびアンテナ
CN101657868A (zh) * 2007-04-13 2010-02-24 日立金属株式会社 用于天线的磁芯、制造用于天线的磁芯的方法及天线
US20130033347A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Taiyo Yuden Co., Ltd. Laminated inductor
JP5136710B1 (ja) * 2012-04-26 2013-02-06 パナソニック株式会社 磁性シートの製造方法
US20150235753A1 (en) * 2012-09-10 2015-08-20 Nec Tokin Corporation Sheet-shaped inductor, inductor within laminated substrate, and method for manufacturing said inductors
CN104756611A (zh) * 2012-09-12 2015-07-01 费斯托股份有限两合公司 用于制造集成在基底中的或施加在基底上的线圈的方法以及电子装置
WO2014188739A1 (ja) * 2013-05-23 2014-11-27 株式会社村田製作所 高周波トランス、高周波部品および通信端末装置
WO2015133310A1 (ja) * 2014-03-04 2015-09-11 株式会社村田製作所 インダクタ装置、インダクタアレイおよび多層基板、ならびにインダクタ装置の製造方法
JP2016046390A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 Ｎｅｃトーキン株式会社 インダクタ部品およびその製造方法
US20170244271A1 (en) * 2014-09-29 2017-08-24 Lg Innotek Co., Ltd. Composite Magnetic Sheet and Wireless Charging Module Comprising Same
US20160307686A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Coil electronic component
CN106057437A (zh) * 2015-04-16 2016-10-26 三星电机株式会社 线圈电子组件
CN104900383A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 安泰科技股份有限公司 无线充电用单/多层导磁片及其制备方法
CN109997205A (zh) * 2016-11-29 2019-07-09 松下知识产权经营株式会社 复合线圈模块以及磁性片
JP2019212806A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社トーキン インダクタ
CN109102998A (zh) * 2018-07-26 2018-12-28 江门市汇鼎科技有限公司 一种软磁片及其制备方法和用途
JP2020017696A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 日立金属株式会社 軟磁性シートおよび軟磁性シートの製造方法

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CN114068151B (zh) 2023-10-27
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