JP2017092071A - Inductance element and evaluation method for inductance element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばスイッチング電源においてチョークコイルとして使用されるインダクタンス素子およびインダクタンス素子の評価方法に関する。 The present invention relates to an inductance element used as, for example, a choke coil in a switching power supply and an inductance element evaluation method.
近年の電子機器では、さまざまなデバイスを駆動するために、適切な電源を供給する高効率なスイッチング電源が、負荷となるデバイス毎に設置されることが多くなっている。 In recent electronic devices, in order to drive various devices, a high-efficiency switching power source that supplies an appropriate power source is often installed for each device as a load.
高性能なCPUやSOCを有するコンピュータやサーバーあるいはモバイル機器やスマートフォンなどの通信機器では、高度で高速の処理を行うための高集積のデバイスが使用されており、これらのデバイスへの供給電流が増大している。そこで、スイッチング電源としては、スイッチング周波数の高周波化が必要であり、さらには大電流に対応できることが必要となっている。 Computers and servers with high-performance CPUs and SOCs, or communication devices such as mobile devices and smartphones use highly integrated devices for high-speed and high-speed processing, and the supply current to these devices increases. doing. Therefore, as a switching power supply, it is necessary to increase the switching frequency, and it is also necessary to be able to cope with a large current.
直流デバイスを駆動するスイッチング電源において、大電流でも安定して動作できるようにするためには、直流重畳電流が大電流となっても安定して動作できるインダクタ素子を使用することが必要になる。 In order to enable a switching power supply for driving a DC device to operate stably even with a large current, it is necessary to use an inductor element that can operate stably even when the DC superimposed current becomes a large current.
スイッチング電源の電力変換に係るインダクタンス素子には、直流が重畳したインダクタ電流が流れるが、スイッチング電源の動作において、インダクタ電圧VLと、インダクタンス値Lと、インダクタ電流ILとの関係は、VL=L・(dIL/dt)となる。 The inductance element according to the power conversion switching power supply, direct current flows inductor current superimposed, in operation of the switching power supply, the relationship between the inductor voltage V L, and the inductance value L, the inductor current I L, V L = L · (dI L / dt).
この関係から、大きな直流重畳電流が与えられて、コアが磁気飽和し、インダクタンス素子のインダクタンス値Lが低下すると、(dIL/dt)が増大し、インダクタンス素子に流れるリップル電流ΔILの増大をもたらすこととなる。このような直流重畳電流の増加に対してコアが急激に磁気飽和し、インダクタンス値の低下が生じているときの、リップル電流ΔILの急激な増大は、電源デバイスの損傷や、電源装置ならびにそれが設置された機器の焼損などの障害を起こし得る。 From this relationship, given the large DC bias currents, the core is magnetically saturated, the inductance value L of the inductance element is reduced, the increase (dI L / dt) is increased ripple current [Delta] I L flowing through the inductor Will bring. Such core is rapidly magnetically saturated with respect to an increase in DC bias current, when the decrease in the inductance value occurs, a rapid increase in the ripple current [Delta] I L is damage to the power supply device, the power supply and it May cause damage such as burning of the equipment in which is installed.
そのため、不測のインダクタ電流の増大が生じた場合であっても、規定のインダクタンス値からの急激な低下を起こさない特性とすることが望ましい。 Therefore, it is desirable to have a characteristic that does not cause a sudden drop from the specified inductance value even when an unexpected increase in the inductor current occurs.
従来のフェライトで形成されたコアを用いたインダクタンス素子は、2つのコアの接合部にギャップを形成し、大きな直流重畳電流が与えられたときのインダクタンス値Lの低下を抑制している。さらに、このギャップ幅を広げることで、いわゆる直流重畳特性を改善できるようにしている。 A conventional inductance element using a core formed of ferrite forms a gap at the joint between two cores, and suppresses a decrease in the inductance value L when a large DC superimposed current is applied. Furthermore, by increasing the gap width, so-called DC superposition characteristics can be improved.
また、最近の電源装置では、小型化などのためにスイッチング周波数を高くすることも要求されるため、ギャップを広げてインダクタンス値を低く動作させることに加えて、インダクタンス素子のコイルの巻き数を低下させ、コア体積を小さくすることも求められている。 In addition, recent power supply devices are required to increase the switching frequency in order to reduce the size, etc. In addition to operating the inductance value lower by widening the gap, the number of turns of the coil of the inductance element is reduced. It is also required to reduce the core volume.
ところがこの場合には、広く形成されたギャップから高周波の磁界が漏れ出ることになり、この洩れ磁界が近接する他のデバイスや、配線に影響を与えることになる。さらには、ギャップからの洩れ磁界が、インダクタンス素子の自らの巻き線に渦電流を生じさせ、交流抵抗(ACR)を増加させる原因にもなっている。 However, in this case, a high-frequency magnetic field leaks from a widely formed gap, and this leakage magnetic field affects other devices and wiring that are close to each other. Furthermore, the leakage magnetic field from the gap causes an eddy current in its own winding of the inductance element and causes an increase in AC resistance (ACR).
次に、以下の特許文献1,2,3に従来のインダクタに関する発明が記載されている。
図26(A)には、特許文献1に記載されたインダクタ30が断面図で示されており、(B)にメタルダストコア32を接合面側から見た底面図が示されている。このインダクタ30は、透磁率が大きいMn−Znフェライトコア31と、飽和磁束密度が高いメタルダストコア32とを組み合わせることで、直流重畳飽和電流特性を劣化させることなく、コイル33のターン数を下げて直流抵抗を低減できるようにしている。また、メタルダストコア32の中央脚32aにコイル33が巻かれ、メタルダストコア32とMn−Znフェライトコア31とが接合されて、図26(B)でハッチングを付している部分に実質的なギャップGa,Gbが形成されている。
Next, the following
FIG. 26A shows a cross-sectional view of the
特許文献2には、第1の磁芯として、透磁率が高く、高周波における鉄損が少ないフェライトを使用し、第2の磁芯として、第1の磁芯よりも透磁率が低いが飽和磁束密度が高く、直流重畳特性に優れた金属製の磁性材料を使用したインダクタンス素子が記載されている。また、特許文献2の段落(0036)(0037)では、ギャップを設けることで直流重畳特性を改善しようとするとインダクタンスが低下するとの課題が提起されており、この課題を解決するために、前記の第1の磁芯と第2の磁芯とで相互補完を行わせることによって、直流重畳特性に優れるようになり、インダクタンスの低下を抑制できることが説明されている。
In
特許文献3には、上記特許文献2と同様に、第1のフェライトビーズコアと、それより低い透磁率を有する第2のコアを有するインダクタが記載されている。この2つのコアを磁束が通り抜けるように構成することで、大きな直流電流下におけるコアの磁気飽和を回避するものとなっている。
特許文献1と特許文献2および特許文献3に記載のように、透磁率が高いフェライトで形成したコアと、飽和磁束密度の高いダストコアなどとを使用したインダクタンス素子は、2種類のコアが相反する特性を有するため、両コアを最適な状態で組み合わせることが難しく、また両コアの最適値を効率よく求める手法も確立されていない。
As described in Patent Literature 1,
次に、前述のように、インダクタンス素子では磁気コアのギャップからの洩れ磁界が、インダクタンス素子の自らの巻き線に渦電流を生じさせ、交流抵抗(ACR)を増加させる課題がある。 Next, as described above, in the inductance element, the leakage magnetic field from the gap of the magnetic core causes an eddy current in the winding of the inductance element, thereby increasing the AC resistance (ACR).
この点に関し、特許文献1に記載されたインダクタは、コイル33が中央脚32aの外周に巻かれているために、中央脚32aに形成される実質的なギャップGbはコイル33の内周に沿って接近して形成されてはいるが、磁気コアの両側部の脚部に直線的に形成される実質的なギャップGa,Gaは、円形にまかれたコイル33の外周面から離れた位置に形成されている。したがって、この構造は本来前記渦電流に対する影響が小さくなっている。
In this regard, in the inductor described in Patent Document 1, since the
一方で、特許文献2及び特許文献3に記載のインダクタは、磁気コア内のコイル導線に沿って、2つの磁気コアの接合部である接合ギャップが存在しているため、その構造の違いにより、コイルが受ける洩れ磁界の影響の度合いが異なってはいるが、いずれもギャップからの洩れ磁界による影響に対する対策が必要である。
On the other hand, the inductors described in
また、この種のインダクタでは、2つの磁気コアの接合部に所望のギャップ幅を形成することを目的とした非磁性層を積極的に介在させたものではないとしても、接合面の面粗度やコア間を接合する接合材料の介在により、磁気コアの接合に実質的なギャップが存在するのを避けることができない。ところが、特許文献2や特許文献3に記載されたインダクタでは、このような実質的なギャップの存在に起因する弊害を排除する対策が施されていない。
Further, in this type of inductor, even if the nonmagnetic layer intended to form a desired gap width is not actively interposed at the junction of two magnetic cores, the surface roughness of the junction In addition, it is inevitable that a substantial gap exists in the bonding of the magnetic core due to the interposition of the bonding material for bonding between the cores. However, in the inductors described in
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、所望のインダクタンス値を得やすく、直流重畳特性に優れ、しかも通過可能な電流値を高く保つことができる構造のインダクタンス素子を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an inductance element having a structure in which a desired inductance value can be easily obtained, a direct current superposition characteristic is excellent, and a current value that can be passed is kept high. It is said.
また本発明は、所望のインダクタンス値を得やすく、直流重畳特性に優れ、しかも通過可能な電流値を高く保つことができる構造のインダクタンス素子を、効率よく評価することができるインダクタンス素子の評価方法を提供することを目的としている。 In addition, the present invention provides an inductance element evaluation method capable of efficiently evaluating an inductance element having a structure that makes it easy to obtain a desired inductance value, has excellent DC superposition characteristics, and can maintain a high current value that can be passed. It is intended to provide.
本発明は、磁気コアの内部に導体が収納されているインダクタンス素子において、
前記磁気コアは、磁性材料で形成された第1のコアと、透磁率が前記第1のコアよりも低く直流重畳特性が前記第1のコアよりも優れた磁性材料で形成された第2のコアとが接合されて形成されており、
(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率との積を、18以上で80以下に設定したことを特徴とするものである。
The present invention provides an inductance element in which a conductor is housed inside a magnetic core.
The magnetic core includes a first core made of a magnetic material, and a second core made of a magnetic material having a permeability lower than that of the first core and a DC superposition characteristic superior to that of the first core. It is formed by joining the core,
The product of the minimum magnetic path cross-sectional ratio obtained by (the minimum magnetic path cross-sectional area of the second core / the minimum magnetic path cross-sectional area of the first core) and the magnetic permeability of the second core is 18 or more and 80 or less. It is characterized by being set to.
本発明のインダクタンス素子は、単位巻き数当たりの初期インダクタンスと、直流重畳特性が所定の比率となるときの起磁力との積を単位体積当たりで算出した値であるインダクタ性能指数が15以上となることが好ましい。 The inductance element of the present invention has an inductor performance index of 15 or more, which is a value calculated per unit volume of the product of the initial inductance per unit number of turns and the magnetomotive force when the DC superposition characteristic has a predetermined ratio. It is preferable.
本発明のインダクタンス素子は、前記第1のコアの透磁率が1000以上であり、前記第2のコアの透磁率が100以下であることが好ましい。
本発明のインダクタンス素子は、例えば、前記第2のコアがダストコアである。
In the inductance element of the present invention, it is preferable that the magnetic permeability of the first core is 1000 or more, and the magnetic permeability of the second core is 100 or less.
In the inductance element of the present invention, for example, the second core is a dust core.
本発明のインダクタンス素子は、前記磁気コアの内部で、前記第1のコアと前記第2のコアとの接合ギャップに近接する位置に、前記磁気コアと前記導体との間の隙間が、前記導体に沿って形成されており、(コア−コイル隙間/接合ギャップ)の比が1以上であることが好ましい。 In the inductance element of the present invention, the gap between the magnetic core and the conductor is located in the magnetic core at a position close to the joint gap between the first core and the second core. It is preferable that the ratio of (core-coil gap / joining gap) is 1 or more.
さらに本発明のインダクタンス素子は、前記接合ギャップが50μm以下であることが好ましい。 Furthermore, in the inductance element of the present invention, the junction gap is preferably 50 μm or less.
なお、前記接合ギャップの幅はなるべく小さいことが好ましく、計算上では接合ギャップがゼロの場合には、(コア−コイル隙間/接合ギャップ)の比が無限大である。ただし、接合ギャップを可能な限り小さくしても、前記第1のコアと前記第2のコアの接合部での対向面の面粗さや、あるいは、接着層を介在させる場合にはその厚さなどから、最小限の実効的なギャップ幅が存在することがある。このような実質的な実効ギャップの幅としては、通常5μm程度生じる。この場合には、(コア−コイル隙間/接合ギャップ)の比は20以下程度となることがある。 The width of the bonding gap is preferably as small as possible. In calculation, when the bonding gap is zero, the ratio of (core-coil gap / bonding gap) is infinite. However, even if the junction gap is made as small as possible, the surface roughness of the opposing surface at the junction between the first core and the second core, or the thickness when an adhesive layer is interposed, etc. Therefore, there may be a minimum effective gap width. Such a substantial effective gap width is usually about 5 μm. In this case, the ratio of (core-coil gap / joining gap) may be about 20 or less.
さらに本発明のインダクタンス素子は、前記導体が、矩形の断面積を有しており、前記コア−コイル隙間が、前記導体の少なくとも一方の側面に沿って形成されているものである。 Furthermore, in the inductance element of the present invention, the conductor has a rectangular cross-sectional area, and the core-coil gap is formed along at least one side surface of the conductor.
次に、本発明は、磁性材料で形成された第1のコアと、透磁率が前記第1のコアよりも低く直流重畳特性が前記第1のコアよりも優れた磁性材料で形成された第2のコアとが接合されて形成された磁気コアの内部に、導体が収納されているインダクタンス素子の評価方法において、
(1)(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率との積を求め、
インダクタンスの直流重畳特性を、前記(1)の積との関係で評価することを特徴とするものである。
Next, the present invention provides a first core made of a magnetic material, and a first core made of a magnetic material having a lower magnetic permeability than the first core and a DC superimposition characteristic superior to that of the first core. In an evaluation method of an inductance element in which a conductor is housed inside a magnetic core formed by joining two cores,
(1) Obtain the product of the minimum magnetic path cross-sectional ratio obtained by (the minimum magnetic path cross-sectional area of the second core / the minimum magnetic path cross-sectional area of the first core) and the permeability of the second core;
The direct current superposition characteristics of the inductance are evaluated in relation to the product of (1).
また、本発明のインダクタンス素子の評価方法は、
(2)前記導体の単位巻き数当たりの初期インダクタンスを、前記(1)で求めた積との関係で評価し、
(3)直流重畳特性が所定の比率となるときの起磁力を、前記(1)で求めた積との関係で評価するものである。
In addition, the evaluation method of the inductance element of the present invention is:
(2) The initial inductance per unit number of turns of the conductor is evaluated in relation to the product obtained in (1),
(3) The magnetomotive force when the DC superimposition characteristic becomes a predetermined ratio is evaluated in relation to the product obtained in (1).
さらに本発明のインダクタンス素子の評価方法は、
(4)前記導体の単位巻き数当たりの初期インダクタンスと、直流重畳特性が所定の比率となるときの起磁力との積を単位体積当たりで算出した値であるインダクタ性能指数を、前記(1)で求めた積との関係で評価するものである。
Furthermore, the evaluation method of the inductance element of the present invention is:
(4) The inductor performance index, which is a value obtained by calculating the product of the initial inductance per unit winding number of the conductor and the magnetomotive force when the DC superimposition characteristic is a predetermined ratio, per unit volume is (1) The evaluation is based on the relationship with the product obtained in.
本発明は、2種類のコアを組み合わせた磁気コアを使用したインダクタンス素子において、(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率の積に着目し、この積の値を18以上で80以下の値に設定することで、所望のインダクタンス値を示し直流重畳特性に優れ、通過可能な電流量を多くすることが可能である。 The present invention relates to an inductance element using a magnetic core in which two types of cores are combined, and a minimum magnetic path cross section obtained by (the minimum magnetic path cross section of the second core / the minimum magnetic path cross section of the first core). Paying attention to the product of the ratio and the magnetic permeability of the second core, and setting the value of this product to a value between 18 and 80, the desired inductance value is shown, the direct current superposition characteristics are excellent, and the current that can pass It is possible to increase the amount.
さらに、(コア−コイル隙間/接合ギャップ)の比を1以上とすることで、接合キャップからの漏れ磁束の導体に対する影響を抑制し、高い周波数の電流に対しても交流抵抗値を低く抑えることが可能になる。 Furthermore, by setting the ratio of (core-coil gap / joining gap) to 1 or more, the influence of leakage magnetic flux from the joining cap on the conductor is suppressed, and the AC resistance value is kept low even for high-frequency currents. Is possible.
また本発明のインダクタンス素子の評価方法では、第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率の積など、これまで使用されていなかったパラメータを使用することで、高機能のインダクタンス素子を容易に評価できまた設計できるようになる。 In the inductance element evaluation method of the present invention, the minimum magnetic path cross-sectional ratio obtained by the minimum magnetic path cross-sectional area of the second core / the minimum magnetic path cross-sectional area of the first core) and the magnetic permeability of the second core. By using parameters that have not been used so far, such as the product of, high-performance inductance elements can be easily evaluated and designed.
<インダクタンス素子の構造>
図1ないし図3に示す本発明の第1の実施の形態のインダクタンス素子10は、第1のコア1と第2のコア2を有しており、第1のコア1と第2のコア2とが接合されて磁気コアCが構成されている。
<Inductance element structure>
The
第1のコア1の上面には断面が矩形状で直線的に延びる溝1aが形成されており、溝1aに導体3が収納されている。図2に示すように、導体3は、溝1aに収納されている本体部3aと、磁気コアCの左右両側で高さ方向に延びる露出部3b,3bと、第1のコア1の底部に沿って配置された一対の端子部3c,3cを有している。
A groove 1a having a rectangular cross section and extending linearly is formed on the upper surface of the first core 1, and a
導体3は直線状に延びる銅などの導電性金属線材で形成されており、本体部3aが溝1aの内部に収納された後に、両端部を折り曲げることで、前記露出部3b,3bと端子部3c,3cとが一体に形成される。
The
第2のコア2は平板形状であり、第2のコア2は、第1のコア1の上面の溝1aが形成されていない部分に接着層を介して接合されている。または、第1のコア1と第2のコア2は、その外周部をテープなどで巻き回すことで接合されている。前記接着層を使用する場合には、接着層はガラス材料や無機材料あるいは有機材料などの非磁性材料で形成されている。
The
その結果、溝1aの両側に、第1のコア1と第2のコア2とが接合された接合ギャップG1,G1が存在している。この接合ギャップG1,G1の幅は、第1のコア1と第2のコア2のコアの互いの接合面の面粗さなど、また接合部に接着層を介在させる場合には、接着剤層の厚さなどに依存する。図3(A)に接合ギャップG1,G1のギャップ幅(ギャップ長)がδ1で示されている。
As a result, joint gaps G1 and G1 where the first core 1 and the
図3(A)(B)(C)の各断面図に示すように、断面が矩形状の導体3の図示左右両側の側面と、溝1aの内壁面との間には、コア−コイル隙間G2,G2が存在している。図1に示すように、溝1aと導体3の本体部3aは直線的に延びているため、磁気コアCの内部では、本体部3aの両側部の全長に沿って、ギャップ幅(ギャップ長)δ2の幅を有するコア−コイル隙間G2,G2が形成されている。コア−コイル隙間G2,G2は、接合ギャップG1,G1に沿って存在しており、図3に示すように、コア−コイル隙間G2,G2のそれぞれは、接合ギャップG1,G1のコアの内部側の端部と連続して存在している。
As shown in each of the cross-sectional views of FIGS. 3A, 3B, and 3C, there is a core-coil gap between the left and right side surfaces of the
図4は本発明の第2の実施の形態のインダクタンス素子20を示している。
インダクタンス素子20は第1のコア1と第2のコア2が接合されて磁気コアCが形成されている。第1のコア1の上部に円形の溝1aが形成されており、この溝1a内に導体3が収納されている。図4(A)に示すように、導体3はリング状に形成された本体部3dと、磁気コアCの外部に延び出る一対の端子部3e,3eとが一体に形成されている。
FIG. 4 shows an
The
図4(B)に示すように、第1のコア1と第2のコア2との接合部では、溝1aよりも外周側に接合ギャップG3が形成され、溝1aよりも内周側に接合ギャップG4が形成されている。
As shown in FIG. 4B, a joint gap G3 is formed on the outer peripheral side of the groove 1a at the joint portion between the first core 1 and the
また、導体3の本体部3dの外周側の側面に沿って、本体部3dと溝1aの内壁面との間にコア−コイル隙間G5が存在しており、導体3の本体部3dの内周側の側面に沿って、本体部3dと溝1aの内壁面との間にコア−コイル隙間G6が存在している。コア−コイル隙間G5とコア−コイル隙間G6は、リング状の本体部3dの外側縁部および内側縁部の全周に沿って存在している。コア−コイル隙間G5は接合ギャップG3の端部と近接して存在しており、コア−コイル隙間G6は、接合ギャップG4の端部と近接して存在している。
A core-coil gap G5 exists between the
各実施の形態において、第1のコア1は、透磁率が高く、高周波帯域における鉄損が少ない酸化物磁性材料であり、例えばMn−Znフェライトなどのフェライト材料で形成されている。第2のコア2は、第1のコア1よりも透磁率が低いが、第1のコア1よりも飽和磁化(飽和磁束密度)が高く、直流重畳特性に優れた磁性金属材料で形成されている。例えば、第2のコアは、ダストコアであり、Fe−Si−B系のアモルファス材料の磁性金属粉体を使用し、圧粉成形法で形成されたもの、あるいは、Fe−P−C系のアモルファス材料の磁性金属粉体を使用し、圧粉成形法で形成されたものである。
In each embodiment, the first core 1 is an oxide magnetic material having high magnetic permeability and low iron loss in a high frequency band, and is formed of a ferrite material such as Mn—Zn ferrite. The
第1のコア1の透磁率は1000以上で5000以下が好ましい、第2のコア2の透磁率は、100以下で20以上が好ましく、さらに好ましくは50以下である。
The permeability of the first core 1 is 1000 or more and preferably 5000 or less, and the permeability of the
<ギャップ幅>
第1の実施の形態のインダクタンス素子10と第2の実施の形態のインダクタンス素子20は、第1のコア1によって高い透磁率を維持することで初期インダクタンスの低下を防ぎ、第2のコア2によって飽和磁気を高くし直流重畳特性を改善できるようにして、直流重畳電流が増大したときのインダクタンスの低下を抑制できるようにしている。
<Gap width>
The
第2のコア2を使用することで直流重畳特性を改善できるため、従来のフェライトコアを使用したインダクタンス素子のように、コアのギャップ幅を大きくし洩れ磁界を発生させて直流重畳特性を改善するというような手法を用いることが不要になる。
Since the direct current superimposition characteristic can be improved by using the
したがって、前記インダクタンス素子10,20では、第1のコア1と第2のコア2の接合ギャップG1,G3,G4のギャップ幅を可能な限り小さくすることが可能となり、その結果、接合ギャップG1,G3,G4から外部への洩れ磁界を低下させることができ、高周波帯域で使用したときに周辺機器や周辺部品に及ぼす悪影響を低減することができる。また、接合ギャップG1,G3,G4のギャップ幅を小さくすることで初期インダクタンスの低下も防止できるようになる。
Therefore, in the
インダクタンス素子10,20の磁気コアCの1辺の大きさが10mm以下の小型のものである場合には、第1のコア1と第2のコア2の接合ギャップG1,G3,G4のギャップ幅は100μm以下が好ましく、さらには50μm以下が好ましい。接合ギャップG1,G3,G4は、第1のコアと第2のコアとが接合される接合面の面粗さ、あるいは、接合面に接着層が介在する場合には、これらに起因する実効的なギャップ幅の下限は5μm〜10μm程度となる。
When the size of one side of the magnetic core C of the
図1ないし図3に示す第1の実施の形態のインダクタンス素子10は、第1のコア1と第2のコア2との接合ギャップG1の内側の端部と連続して、磁気コアCの内部にコア−コイル隙間G2が存在している。そして、接合ギャップG1の内側の端部に導体3の側面が近接して対向している。そのため、導体3に交流電流が与えられ、磁気コアCの内部に交流磁界が誘導されると、接合ギャップG1の内側の端部からの洩れ磁界が導体3の本体部3aに作用し、導体3の内部に渦電流が発生しやすくなる。その結果、いわゆる表皮効果により交流電流が導体3の表面に集まりやすくなり、交流抵抗(ACR)の増大をもたらすことになる。
The
特に、図1に示すように、小型のインダクタンス素子10において、コア−コイル隙間G2が導体3の本体部3aの両側面のほぼ全長に沿って近接距離で形成されると、前記表皮効果が導体3の本体部3aの全長に及ぶようになり、交流抵抗の増加が大きくなる。
In particular, as shown in FIG. 1, in the
これは、図4に示す第2の実施の形態のインダクタンス素子20においても同じであり、接合ギャップG3の内側の端部に連続してコア−コイル隙間G5が存在し、接合ギャップG4の端部に連続してコア−コイル隙間G6が存在し、しかもコア−コイル隙間G5,G6が、導体3のリング状の本体部3dの外周側の側面および内周側の側面のほぼ全周に沿って存在している。よって、インダクタンス素子20においても、接合ギャップG3,G4からの漏れ磁束が導体3に影響を与えやすく、導体3の内部の渦電流損によって交流抵抗が増大する課題が生じやすくなっている。
This is the same also in the
図5には、コア間の接合ギャップが導体に与える影響をシミュレーションした結果が示されている。 FIG. 5 shows the result of simulating the influence of the bonding gap between the cores on the conductor.
このシミュレーションは、図1ないし図3に示す第1の実施の形態のインダクタンス素子10をモデルとしている。コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を100μmに固定し、接合ギャップG1のギャップ幅δ1を、50μm、100μm、200μm、300μmと変化させた。また、導体3の断面の形状は縦1.4mm、幅1.5mmとした。そして、導体3に0.3MHz、0.6MHz、0.9MHz、1.2MHzの交流電流を与えたときの交流抵抗の変化を求めた。
This simulation uses the
図5の横軸は、(コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2)/(接合ギャップG1のギャップ幅δ1)の比を示し、縦軸は、(磁気コアC内に導体3を配置したときの交流抵抗の増加量)/(磁気コアCを設けないときの導体3の交流抵抗)を意味している。例えば、縦軸の0.2は、磁気コアC内に導体3が置かれることで、接合ギャップG1からの漏れ磁界が影響し、磁気コアCを設けないときの導体3の交流抵抗に比較して、交流抵抗が20%増加したことを意味している。
5 indicates the ratio of (gap width δ2 of the core-coil gap G2) / (gap width δ1 of the bonding gap G1), and the vertical axis indicates (when the
図5から、(コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2)/(接合ギャップG1のギャップ幅δ1)の比を1以上とすると、1.2MHz程度の高周波帯域においても、交流抵抗の増加を20%未満に抑えることが可能になる。また、前記比を2以上とすれば、接合ギャップG1からの洩れ磁界による交流抵抗の増大をほぼゼロに低減させることが可能になる。よって、前記比は2以上がさらに好ましい。 From FIG. 5, when the ratio of (gap width δ2 of core-coil gap G2) / (gap width δ1 of junction gap G1) is 1 or more, the increase in AC resistance is 20% even in a high frequency band of about 1.2 MHz. It becomes possible to suppress to less than. If the ratio is 2 or more, the increase in AC resistance due to the leakage magnetic field from the junction gap G1 can be reduced to almost zero. Therefore, the ratio is more preferably 2 or more.
ただし、コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を大きくしすぎると、導体3の本体部3aの断面積が小さくなってしまい、さらに抵抗値が高くなる。そのため、前記δ2/δ1の比は20以下であることが好ましい。
However, if the gap width δ2 of the core-coil gap G2 is excessively increased, the cross-sectional area of the
(ギャップ幅δ2/ギャップ幅δ1)の比を1以上で20以下としたときに、ギャップ幅δ2が大きくならないようにして導体3の本体部3aの断面積の減少を防ぐためには、接合ギャップG1のギャップ幅δ1をできる限り小さくすることが必要である。また、ギャップ幅δ1を小さくすることで、インダクタンス素子10の初期インダクタンス値(電流を与えないときのインダクタンス値)の低下を抑制でき、インダクタンス素子10の性能を向上させることができる。
In order to prevent a reduction in the cross-sectional area of the
接合ギャップG1のギャップ幅δ1の好ましい範囲は100μm以下であり、さらに好ましくは50μm以下である。
接合ギャップG1の幅寸法はできるかぎり小さいことが好ましい。
A preferable range of the gap width δ1 of the bonding gap G1 is 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less.
The width dimension of the bonding gap G1 is preferably as small as possible.
ただし、コア1とコア2が接合される対向面の面粗さや、対向面の接合部に介在する接着層で形成されることで、実効的なギャップの幅δ1は概ね5μm以上となる。このことを考慮すると、(ギャップ幅δ2/ギャップ幅δ1)の比は実質的には20以下であることが好ましくなる。
However, the effective gap width δ1 is approximately 5 μm or more by being formed of the surface roughness of the facing surface where the core 1 and the
そのため、交流抵抗の増加を抑制し、導体3の本体部3aの断面積が小さくなり抵抗値が高くなることを抑制するためには、前述のように前記δ2/δ1の比が1以上で20以下であることが好ましく、さらに好ましくは2以上で20以下である。
Therefore, in order to suppress an increase in AC resistance and to suppress a decrease in the cross-sectional area of the
換言すると、接合ギャップG1のギャップ幅δ1を5μm以上とした場合に、(ギャップ幅δ2/ギャップ幅δ1)の比を1以上で20以下とすれば、高周波帯域においても交流抵抗の増加を抑えつつ、インダクタンス素子10の初期インダクタンス値の低下を抑制でき、さらに、コア1とコア2の接合面の粗さや接合ギャップG1のギャップ幅δ1の寸法精度の管理を緩和しても、インダクタンス素子の大量生産を容易にすることが可能となる。
In other words, when the gap width δ1 of the junction gap G1 is 5 μm or more and the ratio of (gap width δ2 / gap width δ1) is 1 or more and 20 or less, an increase in AC resistance is suppressed even in a high frequency band. In addition, it is possible to suppress a decrease in the initial inductance value of the
なお、前記比の好ましい範囲は、図4に示す第2の実施の形態のインダクタンス素子20においても同じである。
The preferable range of the ratio is the same in the
<磁気コアCの構造の適正値>
第1の実施の形態のインダクタンス素子10と第2の実施の形態のインダクタンス素子20において、コア間の接合ギャップG1,G3,G4と磁気コアの内部のコア−コイル隙間G2,G5,G6を適正に設定することで、交流抵抗の増大を抑制し且つ初期インダクタンスを高く維持できるが、さらに、第1のコア1と第2のコア2の磁路断面と、第2のコアの透磁率を適正に設定することで、単位巻き数当たりの初期インダクタンスと、直流重畳特性が所定の比率となるときの起磁力との積を単位体積当たりで算出した値であるインダクタ性能指数を高い値に維持することが可能となる。
<Appropriate value of magnetic core C structure>
In the
インダクタ性能指数を求めるための本発明の評価方法と、その計算の結果として求められるインダクタンス性能指数の高いインダクタンス素子について、以下に実施例として説明する。 An evaluation method of the present invention for obtaining an inductor performance index and an inductance element having a high inductance performance index obtained as a result of the calculation will be described below as an example.
以下の実施例は、図1ないし図3に示すインダクタンス素子10をモデルとしているが、図4に示すインダクタンス素子20についても同じである。
In the following embodiments, the
実施例のモデルとなるインダクタンス素子10は、図3に示す磁気コアCの断面での縦寸法Hが6.8mm、幅寸法L1が6.8mm、図1に示す長さ寸法L2が6.8mmである。導体3の断面は矩形であり、図3の上下方向の高さ寸法が1.4mm、図3の左右方向の幅寸法が1.5mmである。
The
以下の表1には、図3(A)(B)(C)に示すように、磁気コアC内での導体3の位置を高さ方向に変化させたときに、(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比の計算値を%の単位で記載している。この最小磁路断面比とは次の意味である。
Table 1 below shows that when the position of the
図3(A)と図3(B)に示すように、第1のコア1の溝1aよりも下側の厚さ寸法Wbが、溝1aの左右両側の厚さ寸法Wsよりも大きい場合は、第1のコア1の最小磁路断面積はWs×L2で求められる。第2のコア2の最小磁路断面積は、厚さ寸法をWuとすると、Wu×L2であるため、この場合の最小磁路断面比は、Wu/Ws×100(%)である。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the thickness dimension Wb below the groove 1a of the first core 1 is larger than the thickness dimension Ws on both the left and right sides of the groove 1a. The minimum magnetic path cross-sectional area of the first core 1 is obtained by Ws × L2. Since the minimum magnetic path cross-sectional area of the
図3(C)に示すように、第1のコア1の溝1aよりも下側の厚さ寸法Wbが、溝1aの側方の厚さ寸法Wsよりも小さくなると、第1のコア1の最小磁路断面積はWb×L2となる。第2のコア2の最小磁路断面積はWu×L2であるため、この場合の最小磁路断面比は、Wu/Wb×100(%)である。
As shown in FIG. 3C, when the thickness dimension Wb below the groove 1a of the first core 1 becomes smaller than the thickness dimension Ws on the side of the groove 1a, the first core 1 The minimum magnetic path cross-sectional area is Wb × L2. Since the minimum magnetic path cross-sectional area of the
表1の最右欄には、さらに前記最小磁路断面比と第2のコア2の透磁率との積が示されている。実施例では、第2のコアの透磁率を「30」「40」「60」の3種類とした。
In the rightmost column of Table 1, the product of the minimum magnetic path cross-sectional ratio and the permeability of the
<実施例1>
実施例1は、第1のコア1の透磁率を2500に固定した。また、第1のコア1と第2のコア2の接合ギャップG1のギャップ幅δ1を10μmとした。ギャップ幅δ1を10μmと小さくすることで、設計上でコア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を100μmまで大きくしても、導体3の本体部3aの断面積を十分に大きく確保でき、断面の低下による抵抗値の増大を防止できる。よって(ギャップ幅δ2/ギャップ幅δ1)の比を10に設定することが可能になる。
<Example 1>
In Example 1, the magnetic permeability of the first core 1 was fixed to 2500. Further, the gap width δ1 of the joint gap G1 between the first core 1 and the
図6は、横軸に直流電流Idc(A)を示し、縦軸にインダクタンスLの変化を示している。グラフの内部には、表1に記載された複数種の磁気コアCの構成の中から抜粋したものの変化が示されている。抜粋した磁気コアCは、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」が「μ60×180%=108」、「μ40×180%=72」、「μ30×180%=54」、「μ60×80%=48」、「μ40×80%=32」、「μ30×80%=24」「μ40×20%=8」である。 In FIG. 6, the horizontal axis indicates the direct current Idc (A), and the vertical axis indicates the change in the inductance L. In the inside of the graph, the change of what was extracted from the configuration of the plurality of types of magnetic cores C described in Table 1 is shown. In the extracted magnetic core C, “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product” is “μ60 × 180% = 108”, “μ40 × 180% = 72”, “μ30 × 180% = 54 ”,“ μ60 × 80% = 48 ”,“ μ40 × 80% = 32 ”,“ μ30 × 80% = 24 ”, and“ μ40 × 20% = 8 ”.
図7は、横軸に直流電流Idc(A)を示し、縦軸に図6に示しているのと同じ磁気コアCについての、(インダクタンスの変化量(低下量))ΔL/(初期インダクタンスL0)を示している。 7, the horizontal axis indicates the direct current Idc (A), and the vertical axis indicates (inductance change amount (decrease amount)) ΔL / (initial inductance L0) for the same magnetic core C as illustrated in FIG. ).
図6に示すように、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」の値が大きいほど初期インダクタンスL0が大きくなるが、図7にも示すように、電流の増加によるインダクタンスLの低下率が著しく高くなって、直流重畳特性が劣化する。また、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」の値が小さくなるほど、初期インダクタンスL0が低くなるが、電流の増加によるインダクタンスLの低下が抑えられ、直流重畳特性が良好になる。 As shown in FIG. 6, the initial inductance L0 increases as the value of “permeability μ of the second core × minimum magnetic path cross section ratio = product” increases, but as shown in FIG. The reduction rate of the inductance L is remarkably increased, and the direct current superimposition characteristic is deteriorated. Further, the smaller the value of “permeability μ of the second core × minimum magnetic path cross section ratio = product”, the lower the initial inductance L0. However, the decrease in the inductance L due to the increase in current is suppressed, and the DC superposition characteristics are reduced. Become good.
図6と図7に示すように、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」の値をパラメータとして用いることで、種々の形状で種々の透磁率を有する磁気コアCに対して、インダクタンス変化の直流重畳特性を同じ尺度で評価できるようになる。 As shown in FIGS. 6 and 7, the magnetic core C having various permeability in various shapes by using the value of “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product” as a parameter. On the other hand, the direct current superposition characteristics of the inductance change can be evaluated on the same scale.
図8は、横軸に「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を示し、縦軸に導体の単位巻き数当たりの初期インダクタンスAL0を示している。図8には、表1に示す7×3=21種類の磁気コアCに関して求められたAL0がプロットされている。このAL0により、導体の巻き数の多少によらずに磁気コアの特性を知ることができる。 In FIG. 8, the horizontal axis indicates “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product”, and the vertical axis indicates the initial inductance AL0 per unit number of turns of the conductor. In FIG. 8, AL0 obtained for 7 × 3 = 21 types of magnetic cores C shown in Table 1 is plotted. With this AL0, the characteristics of the magnetic core can be known regardless of the number of turns of the conductor.
図8から、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」が大きくなるにしたがって、単位巻き数当たりの初期インダクタンスAL0が大きくなることを評価することができる。単位巻き数当たりの初期インダクタンスAL0を100μH/T2以上とするためには、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上とすることが必要である。なお、Tは導体(コイル)のターン数である。 From FIG. 8, it can be evaluated that the initial inductance AL0 per unit number of turns increases as “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product” increases. In order to set the initial inductance AL0 per unit number of turns to 100 μH / T 2 or more, it is necessary to set “the magnetic permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” to 18 or more. T is the number of turns of the conductor (coil).
図9は、横軸に「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を示し、縦軸に、インダクタンス素子の、導体の巻き数を乗じた起磁力(N・Isat)を示している。Nは導体のターン数Tを示す数値であり、実施例では「1」としている。Isatは、図7において、直流重畳によるインダクタンスの低下率ΔL/L0を30%としたときの、それぞれのインダクタンス素子に流れる直流電流Idcを意味している。 In FIG. 9, the horizontal axis indicates “permeability μ of the second core × minimum magnetic path cross section ratio = product”, and the vertical axis indicates the magnetomotive force (N · Isat) multiplied by the number of windings of the conductor of the inductance element. Is shown. N is a numerical value indicating the number of turns T of the conductor, and is “1” in the embodiment. In FIG. 7, “Isat” means a DC current Idc that flows through each inductance element when the rate of decrease in inductance ΔL / L0 due to DC superposition is 30%.
図9から、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」が大きくなるにしたがって、導体の巻き数を乗じた起磁力(N・Isat)が低下することを評価できる。N・Isatを30A/T以上とするには、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を80以下とすることが必要である。 From FIG. 9, it can be evaluated that the magnetomotive force (N · Isat) multiplied by the number of windings of the conductor decreases as “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product” increases. In order to set N · Isat to 30 A / T or more, it is necessary to set “permeability μ of second core × minimum magnetic path section ratio = product” to 80 or less.
図10は、横軸に「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を示し、縦軸に、前記AL0と前記起磁力(N・Isat)との積を磁気コアCの体積で除した値がインダクタ性能指数として示されている。 In FIG. 10, the horizontal axis indicates “permeability μ of the second core × minimum magnetic path section ratio = product”, and the vertical axis indicates the product of the AL0 and the magnetomotive force (N · Isat) as the magnetic core C. The value divided by the volume of is shown as the inductor performance index.
図10からも「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上で80以下に設定すると、磁気コアCの単位体積当たりの前記AL0と前記起磁力(N・Isat)との積、すなわちインダクタ性能指数を、15(μH・A/T・mm3)以上に設定することができる。 Also from FIG. 10, when “the magnetic permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” is set to 18 or more and 80 or less, the AL0 and the magnetomotive force (N · Isat) per unit volume of the magnetic core C are set. ), That is, the inductor performance index can be set to 15 (μH · A / T · mm 3 ) or more.
以上のように、磁気コアCの形状がどのようであろうと、また第1のコア1と第2のコア2の大きさの比がどのようであろうと、さらには、第2のコアの透磁率がどのような値であろうと、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」の値を求め、この積の値をパラメータとして使用することで、インダクタンス素子の特性を評価することが可能になる。また、図10に示すインダクタ性能指数を計算することで、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」との対比により、インダクタンス素子の個々の性能を規格化して評価できるようになる。
As described above, regardless of the shape of the magnetic core C and the ratio of the sizes of the first core 1 and the
またこの評価の結果、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上で80以下とすることで、インダクタンス素子の特性を向上させることができる。 As a result of this evaluation, the characteristic of the inductance element can be improved by setting “the permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” to 18 or more and 80 or less.
<実施例2>
実施例2は、第1のコア1の透磁率を1000に固定した。また、第1のコア1と第2のコア2との接合ギャップG1のギャップ幅δ1を10μmとした。よって、コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を100μmとし、ギャップ幅比δ2/δ1を10に設定することが可能である。
<Example 2>
In Example 2, the magnetic permeability of the first core 1 was fixed to 1000. Further, the gap width δ1 of the junction gap G1 between the first core 1 and the
図11は図6と同じ評価線図、図12は図7と同じ評価線図、図13は図8と同じ評価線図、図14は図9と同じ評価線図、図15は図10と同じ評価線図である。 11 is the same evaluation diagram as FIG. 6, FIG. 12 is the same evaluation diagram as FIG. 7, FIG. 13 is the same evaluation diagram as FIG. 8, FIG. 14 is the same evaluation diagram as FIG. It is the same evaluation diagram.
実施例2では、第1のコア1の透磁率を1000とすることで、実施例1と比較して、磁気コアCの全磁気抵抗が2%増加し、全ての磁気コアCで初期インダクタンスL0が2%減少し、直流重畳特性が1%改善される。 In the second embodiment, by setting the magnetic permeability of the first core 1 to 1000, the total magnetic resistance of the magnetic core C is increased by 2% compared to the first embodiment, and the initial inductance L0 is increased in all the magnetic cores C. Is reduced by 2%, and the DC superposition characteristics are improved by 1%.
この場合も、図13ないし図15に示すように、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上で80以下とすることで、インダクタンス素子の特性を向上させることができる。 Also in this case, as shown in FIGS. 13 to 15, the characteristic of the inductance element is improved by setting “the permeability μ of the second core × the minimum magnetic path cross section ratio = product” to 18 or more and 80 or less. be able to.
<実施例3>
実施例3は、第1のコア1の透磁率を5000に固定した。また、第1のコア1と第2のコア2との接合ギャップG1のギャップ幅δ1を10μmとした。よって、コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を100μmとし、ギャップ幅比δ2/δ1を10に設定することが可能である。
<Example 3>
In Example 3, the magnetic permeability of the first core 1 was fixed to 5000. Further, the gap width δ1 of the junction gap G1 between the first core 1 and the
図16は図6と同じ評価線図、図17は図7と同じ評価線図、図18は図8と同じ評価線図、図19は図9と同じ評価線図、図20は図10と同じ評価線図である。 16 is the same evaluation diagram as FIG. 6, FIG. 17 is the same evaluation diagram as FIG. 7, FIG. 18 is the same evaluation diagram as FIG. 8, FIG. 19 is the same evaluation diagram as FIG. It is the same evaluation diagram.
実施例3では、第1のコア1の透磁率を5000とすることで、実施例1に対して、磁気コアCの全磁気抵抗が1%減少し、全ての磁気コアCで初期インダクタンスL0が1%増加する。よって、直流重畳特性は1%悪化する。 In the third embodiment, by setting the magnetic permeability of the first core 1 to 5000, the total magnetic resistance of the magnetic core C is reduced by 1% compared to the first embodiment, and the initial inductance L0 is reduced in all the magnetic cores C. Increase by 1%. Therefore, the direct current superimposition characteristic is deteriorated by 1%.
この場合も、図18ないし図20に示すように、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上で80以下とすることで、インダクタンス素子の特性を向上させることができる。 Also in this case, as shown in FIGS. 18 to 20, the characteristic of the inductance element is improved by setting “the permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” to 18 or more and 80 or less. be able to.
実施例1、実施例2、実施例3を比較すると、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を基準とした磁気コアCの評価がほぼ同じである。これは、第1のコア1の透磁率を1000以上で5000以下とし、第2のコア2の透磁率を100以下とし、好ましくは50以下とすると、第1のコア1と第2のコア2の透磁率の差が極端に大きくなるため、磁気コアCの全体の透磁率の変化が、主に第2のコア2の透磁率によって決まることになるからである。
When Example 1, Example 2, and Example 3 are compared, the evaluation of the magnetic core C based on “the magnetic permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” is substantially the same. This is because when the magnetic permeability of the first core 1 is 1000 or more and 5000 or less, and the magnetic permeability of the
よって、第1のコア1の透磁率が大きく変化しても、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を基準として磁気コアCを評価するができる。 Therefore, even if the magnetic permeability of the first core 1 changes greatly, the magnetic core C can be evaluated on the basis of “the magnetic permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product”.
<実施例4>
実施例4は、第1のコア1の透磁率を2500に固定した。また、第1のコア1と第2のコア2の接合ギャップG1のギャップ幅δ1を30μmとした。この場合、コア−コイル隙間G2のギャップ幅δ2を30μmとすれば、ギャップ幅比δ2/δ1を1に設定することが可能である。
<Example 4>
In Example 4, the magnetic permeability of the first core 1 was fixed to 2500. Further, the gap width δ1 of the junction gap G1 between the first core 1 and the
図21は図6と同じ評価線図、図22は図7と同じ評価線図、図23は図8と同じ評価線図、図24は図9と同じ評価線図、図25は図10と同じ評価線図である。 21 is the same evaluation diagram as FIG. 6, FIG. 22 is the same evaluation diagram as FIG. 7, FIG. 23 is the same evaluation diagram as FIG. 8, FIG. 24 is the same evaluation diagram as FIG. It is the same evaluation diagram.
実施例4では、接合ギャップG1のギャップ幅δ2を30μmに広げることで、実施例1に対して、磁気コアCの全磁気抵抗が20%増加し、全ての磁気コアCで初期インダクタンスL0が20%減少する。よって、直流重畳特性を20%改善することができる。 In Example 4, by increasing the gap width δ2 of the junction gap G1 to 30 μm, the total magnetic resistance of the magnetic core C is increased by 20% compared to Example 1, and the initial inductance L0 is 20 in all the magnetic cores C. %Decrease. Therefore, the direct current superimposition characteristic can be improved by 20%.
図23ないし図25に示すように、実施例4では、実施例1に比べて磁気抵抗が大きくなるが、「第2のコアの透磁率μ×最小磁路断面比=積」を18以上で80以下とすることで、インダクタンス素子の特性を向上させることができ、図23に示す単位巻き数当たりの初期インダクタンスAL0、図24に示す起磁力、図25に示すインダクタ性能指数を、実施例1,2,3と同等とすることができる。 As shown in FIGS. 23 to 25, the magnetic resistance in Example 4 is larger than that in Example 1, but “the permeability μ of the second core × the minimum magnetic path section ratio = product” is 18 or more. By setting it to 80 or less, the characteristics of the inductance element can be improved. The initial inductance AL0 per unit number of turns shown in FIG. 23, the magnetomotive force shown in FIG. 24, and the inductor performance index shown in FIG. , 2, 3.
1 第1のコア
1a 溝
2 第2のコア
3 導体
10,20 インダクタンス素子
G1,G3,G4 接合ギャップ
G2,G5,G6 コア−コイル隙間
δ1,δ2 ギャップ幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st
Claims (11)
前記磁気コアは、磁性材料で形成された第1のコアと、透磁率が前記第1のコアよりも低く直流重畳特性が前記第1のコアよりも優れた磁性材料で形成された第2のコアとが接合されて形成されており、
(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率との積を、18以上で80以下に設定したことを特徴とするインダクタンス素子。 In the inductance element in which the conductor is housed inside the magnetic core,
The magnetic core includes a first core made of a magnetic material, and a second core made of a magnetic material having a permeability lower than that of the first core and a DC superposition characteristic superior to that of the first core. It is formed by joining the core,
The product of the minimum magnetic path cross-sectional ratio obtained by (the minimum magnetic path cross-sectional area of the second core / the minimum magnetic path cross-sectional area of the first core) and the magnetic permeability of the second core is 18 or more and 80 or less. An inductance element characterized by being set to
(コア−コイル隙間/接合ギャップ)の比が1以上である請求項1ないし4のいずれかに記載のインダクタンス素子。 Inside the magnetic core, a core-coil gap between the magnetic core and the conductor is formed along the conductor at a position close to a bonding gap between the first core and the second core. Has been
The inductance element according to claim 1, wherein a ratio of (core-coil gap / junction gap) is 1 or more.
(1)(第2のコアの最小磁路断面積/第1のコアの最小磁路断面積)で求められる最小磁路断面比と前記第2のコアの透磁率との積を求め、
インダクタンスの直流重畳特性を、前記(1)の積との関係で評価することを特徴とするインダクタンス素子の評価方法。 A first core made of a magnetic material is joined to a second core made of a magnetic material having a lower magnetic permeability than the first core and a DC superimposition characteristic superior to that of the first core. In the evaluation method of the inductance element in which the conductor is housed inside the magnetic core formed by
(1) Obtain the product of the minimum magnetic path cross-sectional ratio obtained by (the minimum magnetic path cross-sectional area of the second core / the minimum magnetic path cross-sectional area of the first core) and the permeability of the second core;
A method for evaluating an inductance element, wherein the direct current superimposition characteristic of inductance is evaluated in relation to the product of (1).
(3)直流重畳特性が所定の比率となるときの起磁力を、前記(1)で求めた積との関係で評価する請求項9記載のインダクタンス素子の評価方法。 (2) The initial inductance per unit number of turns of the conductor is evaluated in relation to the product obtained in (1),
(3) The inductance element evaluation method according to claim 9, wherein the magnetomotive force when the direct current superimposition characteristic becomes a predetermined ratio is evaluated in relation to the product obtained in (1).
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