JP6737260B2

JP6737260B2 - インダクタ

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Publication number: JP6737260B2
Application number: JP2017249822A
Authority: JP
Inventors: 正剛白井; 佐藤　嘉千安; 嘉千安佐藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2020-08-05
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Description

本発明は、インダクタに関する。

パワーインダクタとして、磁性体粉末と樹脂とを混練した封止材で巻線を封止したインダクタが広く利用されている。特許文献１に示すインダクタは、加圧成形した封止材でコイルを挟み、さらに加圧することによって成形されて製造される。

特開２０１６−１１９３８５号公報

しかし、上記のような封止材は、フェライトや軟磁性合金に比べて透磁率が低く、インダクタンス値が低くなる。そのため、所望のインダクタンス値を得るために、コイルの巻数を多く巻かなければならず、インダクタの直流抵抗が高くなり易いという課題があった。また、フェライト、軟磁性合金を封止材の代わりに巻線の内部空間に配置して使用すると、磁気飽和しやすいため、インダクタに流すことのできる電流値が小さくなる傾向があり、さらには、フェライト、軟磁性合金の巻線近傍の部分に磁束が集中することにより、Ｑ値が低下する傾向があった。

上記の課題を鑑み、本発明は、高いインダクタンス値と高いＱ値とを両立可能なインダクタの提供を目的とする。

本発明のインダクタは、コアと、前記コアの周囲に巻回された導体を含むコイルと、前記コアおよび前記コイルを収容する素体と、を備え、前記コアは、磁性体および絶縁体が交互に積層された積層部を含み、前記積層部の積層方向が前記コイルの巻軸方向と直交して配置され、前記コアの磁性体は、素体よりも高い透磁率を有し、前記コアは、前記コイルの巻軸方向の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有する。

本発明によれば、高いインダクタンス値と高いＱ値とを両立可能なインダクタの提供することができる。

実施例１のインダクタの透過斜視図である。実施例１のインダクタに使用するコアの斜視図である。実施例１のインダクタに使用するコア上面の拡大図である。比較例１のインダクタの磁束密度分布を示す断面図である。比較例２のインダクタの磁束密度分布を示す断面図である。実施例１のインダクタの磁束密度分布を示す断面図である。実施例１のインダクタに使用するコアの別例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の断面図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。インダクタに使用するコアの他の例の斜視図である。実施例３のインダクタの透過斜視図である。実施例３のインダクタに使用するコアの一例の斜視図である。実施例３のインダクタに使用するコアの別例の斜視図である。実施例４のインダクタの断面図である。

インダクタは、コアと、前記コアの周囲に巻回された導体を含むコイルと、前記コアおよび前記コイルを収容する素体と、を備え、前記コアは、磁性体および絶縁体が交互に積層された積層部を含み、前記積層部の積層方向が前記コイルの巻軸方向と直交して配置され、前記コアの磁性体は、前記素体よりも高い透磁率を有し、前記コアは、前記コイルの巻軸方向の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有する。コアが素体よりも高い透磁率を有する磁性体を含むことで高いインダクタンス値が得られる。さらにコアが、コイルの巻軸方向の少なくとも一方向に向けて、コイルの巻軸方向に直交する面の断面積が漸減する領域を有することでコイルに近接するコアの外周部における磁束集中が緩和され、渦電流損失が低下して高いＱ値を得ることができる。

前記コアは、コイルの巻軸方向に平行な断面の少なくとも一部に、コイルの巻軸方向におけるコアの長さが、コイルに近い部分の方がコイルから遠い部分よりも短くなっている領域を有する断面を有していてもよい。コイルに近接するコアの外周部におけるコイルの巻軸方向のコアの長さが短くなっていることでコアの外周部における磁束集中が緩和される。

前記コアは、コイルの巻軸方向に平行で前記積層部の積層面と直交する断面において、コイルの巻軸方向におけるコアの長さの最大値（コアの高さ）よりも短い長さを有する部分を、コアの長さの最大値を与える部分よりもコイルに近い位置に有していてもよい。コイルに近接するコアの外周部におけるコイルの巻軸方向のコアの長さが短くなっていることでコアの外周部における磁束集中が緩和される。

前記コアは、
前記コイルの巻軸方向に平行で前記積層部の積層方向に平行または直交する断面の少なくとも一部に、前記コイルの巻軸方向に直交する平行な２辺を有し、頂点が６以上の凸多角形状の断面を含んでいてもよい。また前記コアは、前記コイルの巻軸方向および前記積層部の積層方向に平行または直交する断面の少なくとも一部に、前記コイルの巻軸方向に直交する平行な２辺を有する凸八角形状の断面を含んでいてもよい。コアが特定の断面形状を有することで、より高いインダクタンス値を得ることができ、またコアの製造効率が向上する。

前記コイルの巻軸方向における、前記コアの高さが、前記コイルの高さよりも高く、前記コアの一部が、前記コイルの２つの開口面のうちの少なくとも一方と交差していてもよい。コイルの開口面から突出しているコアの突出部分によって磁気抵抗がより小さくなり、さらに高いインダクタンス値が得られる。

前記コアは、前記コイルの２つの開口面の間に配置されていてもよい。コアがコイルに内包されることで、より高いＱ値を得ることができる。

前記積層部は、前記磁性体の厚みに対する前記絶縁体の厚みの比率が、０．２以下であってもよい。これにより磁気飽和特性をより向上する。また絶縁体は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびポリイミドアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。これにより、絶縁体を薄く形成することができるので、コア全体の体積に対する磁性体の割合が増加し、磁気飽和をより効果的に抑制することができる。また、コアの磁気抵抗が低下するため、インダクタンス値がより向上する。

前記コアの磁性体は、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金およびこれらの合金からなる群から選択される軟磁性体であってもよい。軟磁性体を用いてコアを構成することでより高いインダクタンス値を容易に達成することができる。

前記素体は、磁性体粉末と樹脂とを含む封止材の加圧成形体であってもよい。これにより、より高いインダクタンス値とより高い磁気飽和特性を達成することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための、インダクタを例示するものであって、本発明は、以下に示すインダクタに限定されない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に限定するものでは決してない。特に実施例に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例において説明された内容は、他の実施例に利用可能なものもある。

実施例１
実施例１のインダクタを、図１から図３を参照して説明する。図１は、実施例１のインダクタの透過斜視図である。図２は、実施例１のインダクタに使用するコアの斜視図である。図３は本発明の実施例１のインダクタに使用するコアの上面（積層方向に平行な面のうち、コイルに包囲されない面の一方）の拡大図である。

図１に示すように、実施例１のインダクタ１００は、コイル１０と、コイル１０の内側に配置されるコア１２と、コア１２およびコイル１０を封止する素体１４と、を備えている。素体１４は、磁性体粉末と樹脂とを混練した封止材に圧力をかけて形成される。素体１４のコイルの巻軸方向と平行な面である側面からは、コイル１０の末端がそれぞれ引き出され、図示しない外部端子と電気的に接続される。外部端子は、例えば、銀を含有する樹脂を塗布した後に硬化させて形成することができる。また外部端子にはニッケルめっき、錫めっき等が施されてもよい。封止材を構成する磁性体粉末には、例えば鉄を含むアモルファス合金、ナノ結晶等を用いることができる。

コイル１０は、絶縁被覆がなされた、断面矩形の導線（以下、平角線と呼ぶ）を、巻き始めと終わりの導線をコイルの外周から引き出すように巻回したものである。図１ではコイル１０の内部空間は楕円柱形状または長円柱形状である。

図２に示すようにコア１２は、平板形状の磁性体と絶縁体とが交互に積層された積層部を有している。図２のコア１２は、積層方向とコアの長手方向に平行な面の一方である矩形状の上面と、上面に対向する下面と、積層方向に直交する矩形状の面である２つの側面と、積層方向に平行でコアの長手方向に直交する八角形状の面である２つの端面とを有している。図１では、コア１２は、積層部の積層方向とコイル１０の巻軸方向とが直交して配置される。

図２では、コア１２の、コイル１０の巻軸方向とコア１２の積層方向の両方に平行な端面は、コイル１０の巻軸方向に直交する２辺と、コイル１０の巻軸方向に平行な２辺とを有する凸八角形となっている。コア１２は、端面の形状が矩形である直方体状のコアから、コアの長手方向の４つの稜線部を、コアの上面または下面と側面との両方に交差する平面で面取りした十面体の形状を有している。

コア１２は、コイル１０の巻軸方向の一方向、例えばコア１２の下面から上面に向かう方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と比べて広くなる領域と、略不変の領域と、狭くなる領域とを有している。巻軸方向に直交する面の断面積がその手前の面の断面積と比べて広くなる領域は、巻軸方向の逆方向からみると、巻軸方向に直交する面の断面積がその手前の面の断面積と比べて狭くなる領域になる。したがって、コア１２は、コイル１０の巻軸方向の両方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有している。

またコア１２は、コイルの巻軸方向に平行な断面の少なくとも一部に、コイル１０の巻軸方向におけるコア１２の長さが、コイル１０に近い部分の方がコイルから遠い部分よりも短くなっている領域を有する断面を有している。例えば、コア１２の端面では、コイル１０に近接する部分である側面の長さが、上面と下面の間の長さ（コアの高さともいう）よりも短くなっている。

図３に示すように、コア１２は、平板形状の磁性体１２ａと、平板形状の絶縁体１２ｂとを交互に積層してなる積層部を含んで形成される。コア１２を構成する磁性体１２ａの透磁率は、素体１４を構成する封止材の透磁率よりも高くなっている。図３では、磁性体１２ａと絶縁体１２ｂとは、隙間なく交互に配置されている。絶縁体１２ｂは、磁性体１２ａ同士を接着すると共に、磁性体１２ａ同士の間を電気的に絶縁する。コア１２を構成する磁性体１２ａおよび絶縁体１２ｂは、積層面の形状が矩形となっている。またコア１２は、隣接して積層される２つの磁性体１２ａについて、コイル１０に近い側の磁性体１２ａの積層面の面積が、コイル１０から遠い側の磁性体１２ａの積層面の面積以下となっていて、コイル１０に最も近接して積層される磁性体の積層面の面積が、他の磁性体の積層面の面積よりも狭くなっている。

コア１２が高い飽和磁束密度を保有するためには、磁性体１２ａの厚みａに対する絶縁体１２ｂの厚みｂの比率（ｂ／ａ、以下「厚み比率」ともいう）が例えば０．３以下、好ましくは０．２以下である。絶縁体１２ｂの厚みｂは、例えば１μｍ以上５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３μｍ以下程度である。また磁性体１２ａの厚みａは、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下程度である。

ここで厚み比率（ｂ／ａ）を求める方法の一例を説明する。厚み比率（ｂ／ａ）は、積層部を構成する磁性体１２ａの厚みａの平均値で、絶縁体１２ｂの厚みｂの平均値を除して求められる。厚みａの平均値は、コアの断面観察画像において任意に選択される１０層の磁性体１２ａについてそれぞれの最大厚みを測定し、その測定値の平均値として求められる。厚みｂの平均値は、コアの断面観察画像において任意に選択される１０層の絶縁体１２ｂについてそれぞれの最小厚みを測定し、その測定値の平均値として求められる。

絶縁体１２ｂは、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびポリイミドアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂、および／または酸化ケイ素等を含むガラスを含む材料で形成される。磁性体１２ａは、比透磁率が例えば１，０００以上１００，０００以下である。

コア１２は、コア１２の積層面がコイル１０の巻軸と平行となるよう、コイル１０の内部に配置される。すなわち、コア１２は、積層部の積層方向とコイル１０の巻軸とが直交して配置される。また図１ではコア１２は、コイル１０の巻軸方向におけるコア１２の高さとコイル１０の高さとが略同一に形成され、コイル１０の内部空間にコア１２が収容されている。すなわち、コア１２はコイル１０の２つの開口面、すなわちコイル１０の巻軸方向に直交する２つのコイル端面の間に配置されている。

図１では、コア１２の積層面と楕円形状のコイル１０の長手方向とが平行になるようにコアが配置されているが、コア１２の積層面と楕円形状のコイル１０の短手方向とが平行になるようにコアが配置されていてもよく、コア１２の積層面と楕円形状のコイル１０の長手方向とが任意の角度で交差して配置されていてもよい。図２および図３では、コア１２は１つの積層部から形成されているが、コイル１０の巻軸方向に複数の積層部が積層されてコア１２が形成されていてもよい。すなわちコア１２は、コイル１０の巻軸方向に直交する面で分割されていてもよい。コア１２が複数の積層部から形成される場合、２つの積層部の間には透磁率の低いギャップ部が配置されてもよい。また図１では、コイル１０は、いわゆるα巻線形状（例えば、特開２００９−２３９０７６号公報参照）で形成されているが、エッジワイズ巻、めっき導体パターン等で形成されていてもよい。

このような構造のインダクタは、以下のメリットを有する。第１のメリットは、高いインダクタンス値を得られることである。透磁率の高い磁性体を含む積層部でコアを構成しているので、高いインダクタンス値を得ることができる。つまり、所定のインダクタンス値を得るために、コイルの巻数を少なくして、直流抵抗を低減することができる。

第２のメリットは、コアにおける磁束の集中が緩和されることである。コイルの内部にコアを有するインダクタでは、コイルに近接しているコアの外周部に磁束集中が発生し易くなる。しかし、上記形状のコアを有するインダクタでは、コイルの巻軸方向からみて、コアの外周部における磁性体の長さがコアの内側部分よりも短くなっていることで、コアの外周部と内側部分とにおける封止材も含めた磁気抵抗の差が小さくなり、コアの外周部における磁束の集中が緩和され、コア全体に磁束が分布し易くなる。これにより、コアおよび封止材における渦電流損失およびヒステリシス損失が緩和され、インダクタンス値が高いにも関わらず、コアを有しないインダクタと同等のＱ値を得ることができる。

第３のメリットは、渦電流によるインダクタの損失が小さいことである。一般的に、渦電流が原因で発生する損失Ｐｅは、コイルから発生する磁束の向きと直交する導体平面の面積の２乗に比例する。実施例１のインダクタにおける、コイルから発生する磁束と直交する導体平面は、薄い軟磁性体の厚み方向の平面（厚み方向に平行な面）となる。軟磁性体は十分に薄いので、渦電流が発生する平面の面積も小さい。コイルの磁束によって発生する渦電流の値を抑制し、インダクタの渦電流損失Ｐｅを低減することができる。

第４のメリットは、磁気飽和しにくいことである。磁性体１２ａは高い飽和磁束密度Ｂｓを持った材料を使用する。磁性体１２ａと絶縁体１２ｂの厚みにおいて、磁性体１２ａの比率を大きくすることで高い磁気飽和特性を持つコアとなる。例えば、厚みを磁性体１２ａの厚みａ＝１９に対して、絶縁体１２ｂの厚みｂ＝１とすると、磁性体を構成する材料の飽和磁束密度Ｂｓの９５％の磁気飽和特性を持ったコアとなる。このようなインダクタは、磁気回路的に高透磁率で磁気抵抗が低く飽和磁束密度の高い磁性体１２ａと、低透磁率で磁気抵抗の高い素体１４の直列接続となり、磁性体１２ａの高い飽和磁束密度と素体１４の高磁気抵抗特性とにより、磁気飽和しにくい構造となっている。そして、絶縁体に対する磁性体の割合を増やし、コア１２そのものの飽和磁束密度Ｂｓを高くすることによって、より磁気飽和しにくいインダクタとなる。

インダクタにおける磁束密度分布を磁気シミュレーションして可視化した結果を図４から図６に示す。またシミュレーションにより得られたインダクタの電気特性として、インダクタンス値（Ｌ）、抵抗値（Ｒｓ）およびＱ値を表１に示す。シミュレーションは、有限要素法解析ソフトウエアＦｅｍｔｅｔ（ムラタソフトウエア社製）を用いて周波数１ＭＨｚの調和磁場解析で実施した。図４から図６には、コイル１０の巻軸方向とコア１２の積層方向の両方に平行な断面における磁束密度が示されており、色の白い部分ほど磁束が集中していることを示している。図４は内部にコアのないインダクタ１１０の磁束密度分布を示す断面図である。図４ではコイル１０近傍の磁束密度が高く、コイルの中心部に向かうにつれて磁束密度が低下している。図５は、コイル１０の巻軸方向とコア１６の積層方向に平行な断面が矩形である柱状コア１６をコイル１０の内部に配置したインダクタ１２０の磁束密度分布を示す断面図である。図５では、柱状コア１６のコイル１０に近い領域、すなわち外周部の磁束密度が高くなっており、柱状コアの外周部に磁束が集中している。図６は、コイル１０の巻軸方向とコア１６の積層方向に平行な断面が八角形状である面取りされた柱状のコア１２をコイル１０の内部に配置したインダクタ１００の磁束密度分布を示す断面図である。図６では、コア１２のコイル１０に近い領域、すなわちコイルに近接するコア１２の外周部における磁束の集中が緩和され、磁束がコア１２の全体に広がっている。

内部にコアを有しないインダクタ１１０では、インダクタンス値Ｌが低いが、Ｑ値は高くなっている。面取りをしていない柱状コア１６を備えるインダクタ１２０では、高いインダクタンス値Ｌが得られるが、抵抗Ｒｓが大きく、Ｑ値が低下している。断面が八角形状である面取りされた柱状のコア１２を備えるインダクタ１００では、インダクタ１１０に比べてインダクタンス値Ｌが向上し、インダクタ１２０と同等のインダクタンス値Ｌが得られている。またインダクタ１００では、インダクタ１２０に比べて抵抗Ｒｓが低下し、インダクタ１１０と同等のＱ値が達成できている。すなわち、インダクタ１００では、高いインダクタンス値と高いＱ値を両立させることができる。

図７は、インダクタ１００が備えるコア１２と類似の形状を有するコア１２Ａの斜視図である。図７のコア１２Ａでは、八角形状の断面を有する柱状形状を有している点でコア１２と類似の形状を有しているが、磁性体および絶縁体の積層方向がコア１２と異なっている。コア１２Ａを備えるインダクタでは、長円形状のコイル１０の長手方向と、磁性体および絶縁体の積層方向とが一致している。コア１２Ａは、コイルの巻軸の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有している。よって、コア１２Ａを備えるインダクタは、コア１２を備えるインダクタ１００と同様に、磁束の集中が緩和される。

実施例２
図８および図１０から図１５は、実施例２のインダクタに用いるコア２２Ａから２２Ｇの斜視図であり、図９は、コア２２Ａのコイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な面の断面図である。実施例１のインダクタ１００ではコア１２の形状が、長手方向に直交する断面が八角形状の柱状コアであったが、実施例２のインダクタでは柱状コアの少なくとも一部の稜線が面取りされた形状のコアを用いる。図８および図１０から図１５に示すように、コア２２Ａから２２Ｇは、コイルの巻軸の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有している。これによりコア２２Ａからコア２２Ｇの何れかを備えるインダクタでは、コアの外周部における磁束の集中が緩和され、高いインダクタンス値と高いＱ値を達成することができる。

図８のコア２２Ａは、コイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な断面が矩形である四角柱状コアの長手方向の４つの稜線部のうち、断面において対角に位置する２つの稜線部が、上面または下面および側面と交差する平面で面取りされた八面体形状を有している。図９に示すコア２２Ａの断面は、コア２２Ａの積層方向に平行な２辺と、コイルの巻軸に平行な２辺とを有する六角形状を有している。またコア２２Ａの断面では、コイルの巻軸方向におけるコイルに近接する外側領域の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さ、すなわち上面と下面の間の長さよりも短くなっている。コア２２Ａは、コア１２に比べて面取りする稜線部が少ないため、コアの製造工程が簡略化できる。

図１０のコア２２Ｂは、コイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な断面が矩形である四角柱状コアの長手方向の４つ稜線部のうち、断面におけるコアの積層方向に平行な２辺のうち、一方の辺側の２つの稜線部が、上面または下面および側面と交差する平面で面取りされた八面体形状を有している。コア２２Ｂのコイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な断面は、コア２２Ｂの積層方向に平行な２辺と、コイルの巻軸に平行な２辺とを有する六角形状を有している。またコア２２Ｂの断面では、コイルの巻軸方向におけるコイルに近接する外側領域の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さ、すなわち上面と下面の間の長さよりも短くなっている。コア２２Ｂは、コア１２に比べて面取りする稜線部が少ないため、コアの製造工程が簡略化できる。

図１０のコア２２Ｂでは、コイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な断面におけるコイルの巻軸方向に平行な２辺の長さが、面取りによって除去された部分の長さよりも長くなっているが、面取りによって除去される部分の長さの方が長くなっていてもよい。また図１０の断面では積層方向に平行な２辺を有しているが、面取りされる側の辺の長さが０になるように面取りされてもよい。すなわち断面が五角形状であってもよい。また２つの稜線部が上面および下面と交差する平面で面取りされ、側面が除去されていてもよい。すなわち断面が四角形状であってもよい。

図１１のコア２２Ｃは、コア１２の長手方向に直交する端面において、コアの積層方向に平行な辺を稜線として含む４つの稜線部が、上面または下面および端面と交差する平面で面取りされた十四面体の形状を有している。したがってコア２２Ｃでは、コイルの巻軸方向とコアの積層方向の両方に平行な断面の形状が例えば、コアの長手方向に沿って、矩形状、８角形状、そして矩形状へと変化する。図１１では、コア２２Ｃの積層方向の最外層面のコイルの巻軸方向に平行な辺の長さと、コア２２Ｃの長手方向の端面におけるコイルの巻軸方向に平行な辺の長さが略同一となっているが、異なる長さで形成されていてもよい。またコア２２Ｃの長手方向の端面におけるコイルの巻軸方向に平行な辺の長さが０であってもよい。すなわち端面を有していなくてもよい。コア２２Ｃでは、長手方向においてコイルに近接する領域のコイルの巻軸方向の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さよりも短くなっている。これによりコア２２Ｃの外周部における磁束の集中がより緩和される。

図１２のコア２２Ｄは、コア２２Ｃの長手方向に直交する端面において、コイルの巻軸方向に平行な辺を稜線として含む４つの稜線部が、側面および端面と交差する平面で面取りされた十八面体の形状を有している。コア２２Ｄでは、コア２２Ｃの側面角部がさらに面取りされていることで、より大きなサイズのコアをコイルの内側に配置することができる。これによりさらにインダクタンス値を向上させることができる。またコア２２Ｄでは、長手方向においてコイルに近接する領域のコイルの巻軸方向の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さよりも短くなっている。これによりコア２２Ｄの外周部における磁束の集中がより緩和される。

図１３のコア２２Ｅは、コア２２Ｄの上面又は下面における矩形の頂点と、コア２２Ｄの長手方向の側面における矩形の頂点と、コア２２Ｄの長手方向に直交する端面における矩形の頂点とを結ぶ最小の三角形を底面とする三角錐状の８つの角部が、平面で面取りされた二十六面体の形状を有している。すなわち、コア２２Ｄの上面又は下面の隣接する２辺とそれぞれ辺を共有する２つの面と、コア２２Ｄの長手方向の側面および長手方向に直交する端面と２辺を共有する面とから形成される３つの稜線を有する三角錐状の８つの角部が、平面で面取りされた二十六面体の形状を有している。コア２２Ｅでは外周部におけるコイルの巻軸方向の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さよりも短くなっている。これによりコア２２Ｅの外周部における磁束の集中が緩和される。

上述した直方体形状の柱状コアを面取りして形成されるコア１２、２２Ａから２２Ｅでは、稜線部が平面で面取りされて形成されているが、面取りされた部分の形状は平面に限られない。図１４のコア２２Ｆでは、コイルの巻軸方向とコアの積層方向の両方に平行な断面が矩形の直方体状の柱状コアから、１２すべての稜線部が円弧状に面取りされている。例えばコア２２Ｆは、直方体状の柱状コアの稜線部をバレル研磨等の方法により円弧状に面取りすることで容易に製造することができる。このようにコアは、断面又は端面が明確な頂点、直線状の辺を有する多角形状以外の形状であってもよい。また図１５のコア２２Ｇでは、直方体状の柱状コアの長手方向の４つの稜線部が逆円弧状に面取りされている。コア２２Ｆおよび２２Ｇにおいては外周部におけるコイルの巻軸方向の長さが、コイルの巻軸方向におけるコアの高さよりも短くなっている。これによりコア２２Ｆおよび２２Ｇの外周部における磁束の集中が緩和される。

実施例３
実施例３のインダクタを図１６から図１８を参照して説明する。図１６は、実施例３のインダクタ３００の透過斜視図である。図１７は、実施例３のインダクタ３００に使用するコアの一例を示す斜視図である。図１７は、実施例３のインダクタ３００に使用するコアの別例を示す斜視図である。

実施例１のインダクタ１００では、コアはコイルの２つの開口面の間に配置されているが、図１６に示されるインダクタ３００では、コイル３０の巻軸方向におけるコア３２の高さがコイル３０の高さよりも高く、コア３２の一部がコイル３０の２つの開口面のうち少なくとも一方と交差している。コイル３０の中心部付近の領域において、コイル３０の巻軸方向におけるコア３２の長さが長くなることで、コイル３０の中心部の上下の封止材付近の領域における磁束密度を向上させることができる。これによりインダクタ全体に磁束をより分散させることが可能になり、Ｑ値を更に向上させることができる。

実施例３のインダクタ３００は、コイル３０と、コイル３０の内側に配置されるコア３２と、コア３２およびコイル３０を封止する素体３４と、を備えている。図１６では、コイル３０の開口面の少なくとも一方からコア３２の一部が突出している。インダクタ３００では、コイル３０の巻軸方向の一方向、例えばコア３２の下面から上面に向かう方向について、コア３２の巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と比べて狭くなる領域がコイル３０の開口面から突出しているが、コア３２の巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と略不変の領域が併せて突出していてもよい。コア３２の形状は、コイル３０の巻軸方向のコア３２の高さがコイル３０の高さよりも高ければよく、上述したコア形状から適宜選択することができる。

図１７は、インダクタ３００が備えるコア３２の一例であるコア３２Ａの斜視図である。コア３２Ａは、上面と下面の距離であるコア３２Ａの高さが、コイル３０の高さよりも高くなっている。またコア３２Ａは、下面から上面に向かう方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と比べて広くなる領域と、略不変の領域と、狭くなる領域とを有している。またコア３２Ａのコイル３０の巻軸方向と積層部の積層方向に平行な断面は、コイル３０の巻軸方向に直交する２辺と、コイル３０の巻軸方向に平行な２辺とを有する凸八角形状となっている。

図１８は、インダクタ３００が備えるコア３２の一例であるコア３２Ｂの斜視図である。コア３２Ｂは、上面と下面の距離であるコア３２Ｂの高さが、コイル３０の高さよりも高くなっている。またコア３２Ｂは、下面から上面に向かう方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と比べて略不変の領域と、狭くなる領域とを有している。またコア３２Ｂのコイル３０の巻軸方向と積層部の積層方向に平行な断面は、コイル３０の巻軸方向に直交する２辺と、コイル３０の巻軸方向に平行な２辺とを有する六角形状となっている。

実施例４
実施例４のインダクタを、図１９を参照して説明する。図１９は、実施例４のインダクタ４００のコイルの巻軸方向とコアの積層方向に平行な面の断面図である。インダクタ４００は、コイル４０と、コイル４０の内側に配置されるコア４２と、コア４２およびコイル４０を封止する素体４４と、を備えている。インダクタ４００は実施例３のインダクタ３００と同様に、コア４２の一部がコイルの開口面から突出している。またインダクタ４００では、コア４２の一方の側面４２ａおよび他方の側面４２ｂでは、コイル４０の巻き軸方向の長さが互いに異なっていて、断面が非対称の八角形状となっている。コイル４０では、平角線が巻き始め部分４０ａから巻き始められて、コイル４０の最外周から平角線の両末端のそれぞれが対向する面に引き出される。そのため末端の引出方向の右側と左側とでは、コイルの巻回数に０．５ターンの差が生じ、コイル４０の中心で磁束が左右対称にならない。インダクタ４００では、巻回数の多い側のコアの側面４２ａのコイルの巻軸方向の長さが、巻回数の少ない側のコアの側面４２ｂの長さよりも短い形状をコア４２が有している。これにより、巻回数の多い側の磁束をより効果的に分散させることが可能になり、Ｑ値を更に改善することができる。

以上、実施例について説明したが、本発明は実施例に限るものではない。
コア形状は、コイルの内側を全て埋めた形状であっても、部分的に空隙を有する形状であってもよい。コアの形状は、コイルの巻軸方向の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積と比べて狭くなる領域を有していればよく、上記で例示した形状に限定されない。例えばコアは、三角錐、四角錐等の底面が多角形である角錐形状、底面が円、楕円または長円である円錐形状または楕円錐形状、球形状、回転楕円体形状、２つの円錐または角錐の底面を貼り合わせた形状等のいずれであってもよい。またコイルの巻軸方向におけるコアの高さはコイルの高さと同じあっても、異なっていてもよい。インダクタに望む特性によって、コアの高さはコイルの高さより高くても低くてもよい。

コアを構成する平板形状の磁性体は、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金およびこれらの合金からなる群から選択される軟磁性体である。また磁性体は、高い透磁率を有していれば、軟磁性体に限らず、他の材料を用いて形成されていてもよい。

コアを形成する絶縁体の形状は平板形状に限らず、磁性体同士の間の絶縁を取ることができれば、どのような形状でもよい。

コイルを構成する導体は、平角線に限らず、断面が円状の丸線でもよく、また、他の形状でも良い。またコイルの形状は、楕円形状に限らず、略円形状等であってもよい。

素体を構成する材料は、例えば磁性体粉末と樹脂を混練した封止材であるが、磁性体粉末は、金属磁性体粉末であっても、フェライト系磁性体粉末等であってもよい。また、素体は磁性体粉末と樹脂を混練した封止材に限らず、フェライトなど、他の材料で形成されてもよい。

１００、３００、４００インダクタ
１０、３０、４０コイル
１２、１２Ａ、２２Ａから２２Ｇ、３２、４２コア
１４、３４、４４素体

Claims

コアと、
前記コアの周囲に巻回された導体を含むコイルと、
前記コアおよび前記コイルを収容する素体と、を備え、
前記コアは、磁性体および絶縁体が交互に積層された積層部を含み、前記積層部の積層方向が前記コイルの巻軸と直交して配置され、
前記コアの磁性体は、前記素体よりも高い透磁率を有し、
前記コアは、前記コイルの巻軸の少なくとも一方向について、巻軸方向に直交する面の断面積が、その手前の面の断面積未満である領域を有し、
前記コアは、前記コイルの巻軸方向および前記積層部の積層方向に平行または直交する断面中に、前記コイルの巻軸方向に直交する平行な２辺を有する凸八角形状の断面を含む、インダクタ。
前記コアは、前記コイルの巻軸方向に平行で、前記積層部の積層方向に平行または直交する断面中に、前記コイルの巻軸方向に直交する平行な２辺を有し、頂点が６以上の凸多角形状の断面を含む、請求項１に記載のインダクタ。
前記コイルの巻軸方向における、前記コアの高さが、前記コイルの高さよりも高く、
前記コアの一部が、前記コイルの２つの開口面のうちの少なくとも一方と交差している、請求項１または請求項２に記載のインダクタ。
前記コアは、前記コイルの２つの開口面の間に配置される、請求項１または請求項２に記載のインダクタ。
前記積層部は、前記磁性体の厚みに対する前記絶縁体の厚みの比率が、０．２以下である、請求項１から請求項４のいずれかに記載のインダクタ。
前記絶縁体は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびポリイミドアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載のインダクタ。
前記コアの磁性体は、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金およびこれらの合金からなる群から選択される軟磁性体である、請求項１から請求項６のいずれかに記載のインダクタ。
前記素体は、磁性体粉末と樹脂とを含む封止材の加圧成形体である、請求項１から請求項７のいずれかに記載のインダクタ。