(57)【要約】      （修正有）【課題】渦電流損失が低減されるインダクタを提供する。【解決手段】インダクタ１００は、磁性層４１ａ、４２ａと絶縁層５１ａ、５２ａとが交互に積層される積層部３１ａ〜３３ａを含むコア３０ａと、コア３０ａの周囲に巻回される巻回部２１を含み、巻回部２１の巻軸が積層部の積層方向と略直交して配置されるコイル２０と、コア３０ａおよびコイル２０を収容する素体４０とを備える。積層部３１ａ〜３３ａは、第１磁性層４１ａおよび絶縁層５１ａが交互に積層される第１積層部３１ａと、第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａとを含む。第１積層部３１ａは、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有する。第２積層部３２ａは、第１の面に配置され、第３積層部３３ａは、第２の面に配置される。【選択図】図１
2020053486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、
前記コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含み、前記巻回部の巻軸が前記積層部の積層方向と略直交して配置されるコイルと、
対向する端面を有し、前記コアおよび前記コイルを収容する素体と、
を備え、
前記磁性層は、第１磁性層と、前記第１磁性層よりも電気抵抗率が大きい第２磁性層とを含み、
前記積層部は、前記第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、前記第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含み、
前記第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有し、
前記第２積層部は前記第１の面に配置され、前記第３積層部は前記第２の面に配置されるか、または
前記第２積層部は前記第３の面に配置され、前記第３積層部は前記第４の面に配置されるインダクタ。
【請求項２】
磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、
前記コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含み、前記巻回部の巻軸が前記積層部の積層方向と略直交して配置されるコイルと、
対向する端面を有し、前記コアおよび前記コイルを収容する素体と、
を備え、
前記磁性層は、第１磁性層と、前記第１磁性層よりも比透磁率が大きい第２磁性層とを含み、
前記積層部は、前記第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、前記第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含み、
前記第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有し、
前記第２積層部は前記第１の面に配置され、前記第３積層部は前記第２の面に配置されるか、または
前記第２積層部は前記第３の面に配置され、前記第３積層部は前記第４の面に配置されるインダクタ。
【請求項３】
前記第２磁性層の電気抵抗率と比透磁率との積は、前記第１磁性層の電気抵抗率と比透磁率との積よりも大きい請求項１または請求項２に記載のインダクタ。
【請求項４】
前記１対の引き出し部は、前記巻回部の外周から前記素体の対向する端面方向にそれぞれ引き出され、
前記第２積層部における第２磁性層の積層数と、前記第３積層部における第２磁性層の積層数とが異なる請求項１から請求項３のいずれかに記載のインダクタ。
【請求項５】
前記第１積層部、第２積層部および第３積層部のうち、少なくとも２つの積層方向が異なる請求項１から請求項４のいずれかに記載のインダクタ。
【請求項６】
前記第１積層部、第２積層部および第３積層部のうち、少なくとも１つは前記巻回部の巻軸方向に略直交する少なくとも１つの面で分割されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のインダクタ。
【請求項７】
前記コアは、前記第２磁性層の厚みの二乗を前記第２磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値が、
前記第１磁性層の厚みの二乗を前記第１磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値よりも小さい請求項１から請求項６のいずれかに記載のインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣＤＣコンバータ等のチョークコイルに用いられるパワーインダクタとして、軟磁性合金からなる磁性粉末と樹脂とを混練した封止材でコイルを封止したインダクタが広く利用されている。例えば、特許文献１に記載されるインダクタは、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１９３８５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１８／０７９４０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような封止材は、軟磁性合金からなる磁性粉末と樹脂とを混練したものなので、封止材中の磁性粉の占める割合が低いので比透磁率が低い。そのため、封止材でコイルを封止したインダクタは、単一の軟磁性合金等からなるインダクタに比べて、インダクタンス値を高くできない。所望のインダクタンス値を得るためには、コイルの巻回数を多くする必要があり、インダクタの直流抵抗が高くなり易いという問題があった。このような問題を解決するため、特許文献２には、軟磁性体層と絶縁体層が交互に積層されたコアをコイルの内部空有間に配置するインダクタが開示されている。特許文献２に記載されたインダクタは、コイルの巻回数を多くしなくても所望のインダクタンス値を得られ、コイルに流れる電流により磁場で発生する渦電流損失等を低減することができる。しかしながら、ＤＣＤＣコンバータの高効率化のため、さらに渦電流損失を低減する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題を鑑み、コアを有しながら、渦電流損失が低減されるインダクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインダクタの一態様は、磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含み、巻回部の巻軸が積層部の積層方向と略直交して配置されるコイルと、対向する端面を有し、コアおよびコイルを収容する素体とを備える。磁性層は、第１磁性層と、第１磁性層よりも電気抵抗率が大きい第２磁性層とを含む。積層部は、第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含む。第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有する。第２積層部は第１の面に配置され、第３積層部は第２の面に配置されるか、または、第２積層部は第３の面に配置され、第３積層部は第４の面に配置される。
【０００７】
本発明のインダクタの一態様は、磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含み、巻回部の巻軸が積層部の積層方向と略直交して配置されるコイルと、対抗する端面を有し、コアおよびコイルを収容する素体とを備える。磁性層は、第１磁性層と、第１磁性層よりも比透磁率が大きい第２磁性層とを含む。積層部は、第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含む。第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有する。第２積層部は第１の面に配置され、第３積層部は第２の面に配置されるか、または、第２積層部は第３の面に配置され、第３積層部は第４の面に配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コアを有しながら、渦電流損失が低減されるインダクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のインダクタの概略透過斜視図である。
【図２】図１のインダクタの概略断面図である。
【図３】実施例４のインダクタのコアの一例を示す概略斜視図である。
【図４】実施例５のインダクタの概略断面図である。
【図５】実施例６のインダクタのコアの一例を示す概略斜視図である。
【図６】実施例７のインダクタのコアの一例を示す概略斜視図である。
【図７】実施例８のインダクタのコアの一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係るインダクタは、磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイルと、対向する端面を有し、コアおよび前記コイルを収容する素体とを備える。コイルは巻回部の巻軸を積層部の積層方向と略直交させて配置される。また、磁性層は、第１磁性層と、第１磁性層よりも電気抵抗率が大きい第２磁性層とを含む。積層部は、第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含む。第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有する。第２積層部は前記第１の面に配置され、第３積層部は第２の面に配置されるか、または、第２積層部は第３の面に配置され、第３積層部は前記第４の面に配置される。
【００１１】
インダクタでは、コアが磁性層と絶縁層とを積層してなる積層部から形成され、積層部の積層方向すなわち磁性層の厚み方向をコイルの巻回部の巻軸に略直交させて、巻回部の内部空間に配置されている。積層部では、第１磁性層よりも電気抵抗率が大きい第２磁性層から形成される第２積層部および第３積層部が、第２磁性層よりも電気抵抗率が小さい第１磁性層から形成される第１積層部の外側面上に配置され、巻回部の導線に近接している。第２積層部および第３積層部では第２磁性層の電気抵抗率が大きいため、磁路に直交する磁性層の断面で発生する渦電流が小さくなり、電気抵抗率が小さい第１磁性層をコイルの巻回部に近接して配置する場合よりも渦電流損失を低減することができる。これにより、特にインダクタがＤＣＤＣコンバータのチョークコイルに用いられた場合のＤＣＤＣコンバータの軽負荷時において、磁束が通過する第２積層部および第３積層部における渦電流損失が低減されることになる。
【００１２】
インダクタは、磁性層と絶縁層とが交互に積層される積層部を含むコアと、コアの周囲に巻回される巻回部と巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイルと、対向する端面を有し、コアおよび前記コイルを収容する素体とを備える。コイルは巻回部の巻軸を積層部の積層方向と略直交させて配置される。また、磁性層は、第１磁性層と、第１磁性層よりも比透磁率が大きい第２磁性層とを含む。積層部は、第１磁性層および絶縁層が交互に積層される第１積層部と、第２磁性層および絶縁層が交互に積層される第２積層部および第３積層部とを含む。第１積層部は、積層方向に直交し、互いに対向する第１の面および第２の面と、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面とを有する。第２積層部は第１の面に配置され、第３積層部は第２の面に配置されるか、または、第２積層部は第３の面に配置され、第３積層部は第４の面に配置される。第２積層部および第３積層部では第２磁性層の比透磁率が大きいため、磁路に直交する磁性層の断面で発生する渦電流が小さくなり、比透磁率が小さい第１磁性層をコイルの巻回部に近接して配置する場合よりも渦電流損失を低減することができる。
【００１３】
インダクタの積層部では、第２磁性層の電気抵抗率と比透磁率との積は、第１磁性層の電気抵抗率と比透磁率との積よりも大きくなっていてもよい。これにより、インダクタに流れる直流重畳電流が小さい軽負荷時におけるインダクタに生じる渦電流損失を低減することができる。
【００１４】
インダクタでは、１対の引き出し部が、巻回部の外周から素体の対向する端面方向にそれぞれ引き出されており、端面と平行な断面において、引き出し部が引き出される側の巻回部のコイル巻数は、引き出し部が引き出される側に対向する側よりも１ターン多くなっているので、第２積層部における第２磁性層の積層数と、第３積層部における第２磁性層の積層数とが異なっていてもよい。１対の引き出し部は、巻回部の外周から素体の対向する端面方向にそれぞれ逆向きに引き出される場合、一方の引き出し部側に配置される第２積層部または第３積層部における第２磁性層の積層数を多くすることで、より効果的に軽負荷時における渦電流損失を低減することができる。
【００１５】
第１積層部、第２積層部および第３積層部のうち、少なくとも２つの積層方向が異なっていてもよい。例えば、第２積層部および第３積層部の積層方向と、第１積層部の積層方向とを、例えば、略直交させて配置することで、より効果的に軽負荷時における渦電流損失を低減することができる。
【００１６】
第１積層部、第２積層部および第３積層部のうち、少なくとも１つの積層部は巻回部の巻軸方向に直交する少なくとも１つの面で分割されていてもよい。例えば、第２積層部および第３積層部のうち、少なくとも１つの積層部を巻回部の巻軸方向に直交する少なくとも１つの面で分割することで、より効果的に軽負荷時における渦電流損失を低減することができる。
【００１７】
第１磁性層の厚みと第２磁性層の厚みとが異なっていてもよい。その場合、コアにおいては、第２磁性層の厚みの二乗を第２磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値が、第１磁性層の厚みの二乗を第１磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値よりも小さくなっていてもよい。渦電流損失は、磁性層の厚みの二乗に比例し、磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根に反比例するため、上記関係を満たすことで、より効果的に軽負荷時における渦電流損失を低減することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、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。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に限定するものでは決してない。特に、実施形態に記載されている構成部品の寸法、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、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。またさらに、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２以降では実施例１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
実施例１のインダクタ１００を図１および図２を参照して説明する。図１はインダクタ１００の一例を示す概略透過斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を通り、コイルの巻軸に平行な面におけるインダクタ１００の概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、インダクタ１００は、巻回部２１と巻回部２１から引き出される１対の引き出し部２２ａおよび２２ｂからなるコイル２０と、コイル２０の巻回部２１に包囲されるコア３０ａと、コイル２０およびコア３０ａを収容する素体４０と、引き出し部２２ａおよび２２ｂにそれぞれ電気的に接続する１対の外部端子６０とを備える。巻回部２１の巻軸方向Ｚからみた外周形状は、長軸および短軸を有する楕円形状または長円形状である。素体４０は、実装面側の底面と、底面に対向する上面と、底面および上面に隣接し、互いに対向する１対の端面７０および１対の側面７２とを有する。１対の端面７０は巻回部２１の長軸方向と略直交し、１対の側面７２は巻回部２１の短軸方向と略直交する。また、素体４０は巻回部２１の巻軸に直交する断面における長軸方向に平行な長手方向Ｌと、巻回部２１の長軸方向に直交する短軸方向に平行な短手方向Ｗと、巻軸方向Ｚに平行な素体の高さ方向Ｈを有する。
【００２１】
素体４０は、コイル２０とコア３０ａが埋設された複合材料に圧力をかけて形成される。素体４０を形成する複合材料は、例えば、磁性粉と樹脂等の結着剤とを含む。磁性粉には、例えば、鉄（Ｆｅ）、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系等の鉄系の金属磁性粉、鉄を含まない組成系の金属磁性粉、鉄を含む他の組成系の金属磁性粉、アモルファス状態の金属磁性粉、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉、表面を改質した金属磁性粉、ナノ結晶状態の金属磁性粉、多結晶状態の金属磁性粉、フェライト粉等を用いることができる。また、結着剤には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００２２】
コイル２０は、絶縁被覆を有する断面矩形の導線（以下、平角線ともいう）を、引き出し部２２ａおよび２２ｂが外周に位置し、巻回部２１が渦巻き状の２段に巻き回されて形成されている。巻回部２１は、導線が巻回される巻回部２１の内側にコア３０ａを収納する空間を有し、巻軸を素体４０の底面および上面に略直交させて素体４０の内部に配置されている。１対の引き出し部２２ａおよび２２ｂは、巻回部の最外周から互いに反対方向に素体４０の長手方向Ｌの端面７０方向に向けてそれぞれ引き出され、素体４０のそれぞれの端面７０から引き出し部２２ａおよび２２ｂの一部が露出している。素体４０の端面７０および底面の一部には、素体４０から露出する引き出し部２２ａおよび２２ｂに電気的に接続する外部端子６０がそれぞれ設けられる。
【００２３】
コア３０ａは、第１磁性層４１ａと絶縁層５１ａとが交互に積層される第１積層部３１ａと、厚みおよび比透磁率が第１磁性層と等しく、電気抵抗率が第１磁性層より大きい第２磁性層４２ａと絶縁層５２ａとが交互に積層される第２積層部３２ａおよび第２磁性層４２ａと絶縁層５３ａとが交互に積層される第３積層部３３ａとを備える。第１積層部３１ａ、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａ（併せて、単に積層部ともいう）は、それぞれが直方体形状を有している。また、第１積層部３１ａは、積層方向に直交して最外層に位置して、互いに対向する第１の面および第２の面と、第１の面および第２の面に隣接し、積層方向および巻軸方向に平行な面であり、互いに対向する第３の面および第４の面と、それら以外の２つの側面とを有する。インダクタ１００では、第２積層部３２ａ、第１積層部３１ａおよび第３積層部３３ａは、積層方向を一致させてこの順に積層されてコア３０ａを形成している。すなわち、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａは、それぞれ第１積層部３１ａの互いに対向する第１の面と第２の面上に、積層方向が平行になるように配置される。コア３０ａは積層方向を、巻回部２１の巻軸と略直交させて巻回部２１の内部空間に収容される。コア３０ａでは、電気抵抗率が大きい第２磁性層から形成される第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ｂが、第１積層部よりも巻回部２１を形成する導線に接近して配置される。
【００２４】
図２に示すように、コア３０ａとコイルの巻回部２１が素体４０の内部に収容され、コア３０ａの第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａの外側にコイルの巻回部２１を構成する導線が近接して配置されている。図２では、コア３０ａの高さと巻回部２１の高さとが略同一に形成されている。コア３０ａは、第１磁性層４１ａおよび絶縁層５１ａが積層されてなる第１積層部３１ａと、第１磁性層４１ａより電気抵抗率が大きい第２磁性層４２ａおよび絶縁層５２ａが積層されてなる第２積層部３２ａと、第２磁性層４２ａおよび絶縁層５３ａが積層されてなる第３積層部３３ａとから形成される。第１積層部３１ａ、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａの積層方向は、すべて同一方向となっている。第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａの最外層は第２磁性層４２ａとなっている。また、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａは、第１積層部３１ａの積層方向の両側の最外層面上にそれぞれ配置され、第１積層部３１ａよりも巻回部２１の導線に近接して配置される。第１積層部３１ａと、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａとの間にはそれぞれ絶縁層５４ａおよび５５ａがそれぞれ配置される。
【００２５】
第１磁性層４１ａおよび第２磁性層４２ａは、例えば、略同一の厚みで形成され、薄い平板形状を有し、少なくとも電気抵抗率が異なっている。第１磁性層４１ａおよび第２磁性層４２ａは、例えば、略同一の比透磁率を有していてもよい。第１磁性層４１ａおよび第２磁性層４２ａ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。また第１磁性層４１ａおよび第２磁性層４２ａは、素体４０を構成する複合材料の比透磁率よりも高い比透磁率を有していれば、他の材料を用いて形成されていてもよい。絶縁層は、第１磁性層４１ａおよび第２磁性層４２ａをそれぞれ電気的に絶縁して接着するとともに、積層部間を電気的に絶縁して接着する。図２では、各絶縁層は、略同一の厚みを有している。絶縁層は、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種を含む材料で形成される。
【００２６】
第２磁性層４２ａは、第１磁性層４１ａよりも大きい電気抵抗率を有している。第２磁性層４２ａの第１磁性層４１ａに対する電気抵抗率の比は、例えば、１より大きく、好ましくは１．３以上である。
【００２７】
第１積層部３１ａ、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａの磁性層の厚みａに対する絶縁層の厚みｂの厚み比（ｂ／ａ）は、例えば、０．２以下であり、絶縁層の厚みｂは、数μｍ程度である。ここで厚み比を求める方法の一例を説明する。厚み比（ｂ／ａ）は、積層部を構成する磁性層の厚みａで、絶縁層の厚みｂを除して求められる。厚みａおよび厚みｂは、コアの略中央の断面観察画像において積層方向コアの略中心の直線上における全ての磁性層４１ａおよび４２ａの厚みと全ての絶縁層５１ａの厚みをそれぞれの厚みを測定し、その測定値の平均値として求められる。
【００２８】
一般に、インダクタにおける損失は、コイルを形成する巻線導体に起因する銅損と、コアに起因する渦電流損失とヒステリシス損失の合計である鉄損とに分けられる。また、軽負荷時には、直流重畳電流は小さく、磁束は巻回部を形成する導体に近い位置に集中する。重負荷時には、直流重畳電流は大きく、磁束は導体から遠い位置まで広がる。
【００２９】
インダクタ１００では、巻回部２１の内部空間にコア３０ａが配置されているので、軽負荷時には、コア３０ａの巻回部２１の導線に近い側の第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａにおける渦電流の原因である磁束密度が高くなるが、第２磁性層４２ａの電気抵抗率が第１磁性層４１ａよりも大きくなっているため、渦電流損失が低減されて鉄損が小さくなる。一方、重負荷時には、第２積層部３２ａ、第３積層部３３ａおよび第１積層部３１ａにおける磁束密度がともに高くなるが、直流重畳電流の増大による銅損がより大きくなるので、鉄損の影響は相対的に小さくなる。したがって、上記の構成を有するインダクタ１００では、コアを有しながら、特に軽負荷時における渦電流損失が低減される。
【００３０】
表１に、磁性層ｂと絶縁層からなる第２積層部、磁性層ａと絶縁層からなる第１積層部、および磁性層ｂと絶縁層からなる第３積層部をこの順に積層したコアを用いた実施例１のインダクタについて、直流重畳電流を０Ａ、交流電流の振幅を１０ｍＡ、磁性層ａの電気抵抗率ρａを一定として、磁性層ｂの電気抵抗率ρｂを変化させ、インダクタンス値と渦電流損失Ｐｅをシミュレーションして求めた結果を示す。実施例１のインダクタでは、磁性層ａおよび磁性層ｂの比透磁率は、それぞれ等しく、磁性層ａ、ｂは、飽和磁束密度Ｂｓ＝１．０Ｔであり、素体の大きさＬ×Ｗ×Ｈは、２．０ｍｍ×１．６ｍｍ×１．０ｍｍ、巻線のターン数は８．５とした。また、直流重畳飽和電流は、直流重畳電流が０のインダクタンス値から３０％低下した直流重畳電流値とした。なお、シミュレーションは、ムラタソフトウエア社製の有限要素法解析ソフトウエアＦｅｍｔｅｔ（登録商標）を用いて周波数１０ＭＨｚの調和磁場解析で実施した。
【００３１】
【表１】
2020053486.tif 000003
【００３２】
実施例１の各インダクタは、インダクタンス値が同一であるから、渦電流損失以外の特性は同じインダクタと見なすことができる。実施例１の結果から、磁性層ｂの電気抵抗率ρｂが、磁性層ａの電気抵抗率ρａよりも大きくなるにしたがい、渦電流損失が低減されていることがわかる。つまり、巻回部に近接して電気抵抗率の高い磁性層を配置することにより、インダクタンス値を維持しつつ、渦電流損失を低減することができる。
【００３３】
（実施例２）
実施例２のインダクタは、第２磁性層の比透磁率が、第１磁性層の比透磁率よりも大きいこと以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。実施例２のインダクタでは、第２磁性層の電気抵抗率は第１磁性層の電気抵抗率と略同一であってもよい。
【００３４】
表２は、磁性層ｂと絶縁層からなる第２積層部、磁性層ａと絶縁層からなる第１積層部、および磁性層ｂと絶縁層からなる第３積層部をこの順に積層したコアとなる積層部の構成を変えたインダクタについて、直流重畳電流を０Ａ、交流電流の振幅を１０ｍＡとして、磁性層ａと磁性層ｂの厚みと積層数、比透磁率と電気抵抗率を変化させた場合の、インダクタンス値と渦電流損失Ｐｅをシミュレーションして求めた結果を示す。実施例２ａから２ｃのインダクタでは、磁性層ａおよび磁性層ｂの厚みは等しく、磁性層ｂの比透磁率μｂは磁性層ａの比透磁率μａより大きくなっており、磁性層ａおよび磁性層ｂの電気抵抗率ρを同様に変化させている。実施例２ｄから２ｆのインダクタでは、磁性層ａおよび磁性層ｂの厚みと比透磁率μは、それぞれ等しくなっており、磁性層ａおよび磁性層ｂの電気抵抗率ρを同様に変化させている。
【００３５】
【表２】
2020053486.tif 000004
【００３６】
実施例２ａから２ｆは、インダクタンス値に大きな差はないので、渦電流損失以外の特性は同じインダクタと見なすことができる。実施例２ａと実施例２ｄ、実施例２ｂと実施例ｅ、実施例２ｃと実施例２ｆをそれぞれ比較すると、磁性層の電気抵抗率が同一の場合には、磁性層ｂの比透磁率を磁性層ａの比透磁率よりも大きくすることで、渦電流損失が低減されていることがわかる。つまり、比透磁率の大きい第２磁性層が積層されてなる第２積層部および第３積層部が巻回部に近接して配置されることにより、特に軽負荷時における渦電流損失が低減される。
【００３７】
ここで、インダクタの渦電流損失について説明する。
一般にインダクタにおいて、磁性層と絶縁層を積層して形成されるコアの磁性層における渦電流損失Ｐｅは、磁性層の厚みｔが平板状の磁性層の面方向の幅よりも充分に小さい場合、磁性層の電気抵抗率をρ、比透磁率をμとすると、厚みｔの二乗に比例し、電気抵抗率ρと比透磁率μの積の平方根に反比例する。すなわち渦電流損失Ｐｅは下式（１）で表される。
【数１】
2020053486.tif 000005
【００３８】
例えば、実施例１のインダクタ１００では、第２積層部および第３積層部で生じる渦電流損失を第１積層部で生じる渦電流損失より小さくするために、第２積層部および第３積層部の磁性層の電気抵抗率のみを大きくした。しかし、式（１）から、第２積層部および第３積層部で生じる渦電流損失を第１積層部で生じる渦電流損失より小さくするには、第２磁性層の厚みの二乗を第２磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値が、第１磁性層の厚みの二乗を第１磁性層の比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値よりも小さくすれよいことがわかる。すなわち、第２磁性層の電気抵抗率を第１磁性層の電気抵抗率より大きくすることに加えて、それぞれの磁性層の比透磁率を変更することによって、渦電流損失をより小さくすることができる。
【００３９】
（実施例３）
実施例３のインダクタは、第２磁性層の電気抵抗率と比透磁率の積が、第１磁性層の電気抵抗率と比透磁率の積よりも大きいという関係を満たすこと以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。第１磁性層と第２磁性層は、厚みおよび比透磁率が等しい。実施例３のインダクタでは、第１磁性層および第２磁性層の電気抵抗率および比透磁率がそれぞれ異なっていてもよく、第１磁性層および第２磁性層の電気抵抗率が略同一で、比透磁率が異なっていてもよく、第１磁性層および第２磁性層の比透磁率が略同一で、電気抵抗率が異なっていてもよい。
【００４０】
実施例３のインダクタでは、電気抵抗率と比透磁率の積が第１磁性層よりも大きい第２磁性層が積層されてなる第２積層部および第３積層部が、巻回部の導体に近接して配置されるため、特に軽負荷時における渦電流損失が低減される。
【００４１】
（実施例４）
実施例４のインダクタが内蔵するコア３０ｆの構成を、図３を参照して説明する。コア３０ｆでは、第１積層部３１ｆを構成する第１磁性層４１ｆの厚みと、第２積層部３２ｆおよび第３積層部３３ｆを構成する第２磁性層４２ｆの厚みとが異なっていること以外は、実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと同様に構成される。
【００４２】
コア３０ｆでは、第１積層部３１ｆが、第１磁性層４１ｆと絶縁層５１ｆとが素体の長手方向Ｌとコイルの巻軸方向Ｚに直交するＷ方向に積層されて形成されている。
第２積層部３２ｆは、第２磁性層４２ｆと絶縁層５２ｆとが素体の短手方向Ｗに積層され、第３積層部３３ｆは、第２磁性層４２ｆと絶縁層５３ｆとが素体の短手方向Ｗ方向に積層されて形成されている。第２積層部３２ｆおよび第３積層部３３ｆは、第１積層部３１ｆの積層方向の両側の最外層面上に絶縁層５４ｆおよび５５ｆを介してそれぞれ配置される。コア３０ｆでは、第２磁性層４２ｆの厚みは、第１磁性層４１ｆの厚みよりも薄く形成され、第２磁性層４２ｆの厚みの二乗を第２磁性層４２ｆの比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値が、第１磁性層４１ｆの厚みの二乗を第１磁性層４１ｆの比透磁率と電気抵抗率の積の平方根で除した数値よりも小さくなっている。これにより、より効果的に軽負荷時における渦電流損失を低減することができる。
【００４３】
（実施例５）
実施例４のインダクタ１１０を、図４を参照して説明する。図４は、図１のＡ−Ａと同じ位置におけるインダクタ１１０の概略断面図である。インダクタ１１０は、コア３０ｂにおいて、巻回部２１のコイルの端部が引き出される側２１ａに近接して配置される第３積層部３３ｂにおける第２磁性層４２ａの積層数が、第２積層部３２ｂにおける積層数よりも多くなっていること以外は、実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと同様に構成される。
【００４４】
１対の引き出し部が、素体の互いに対向する端面に向けて引き出される場合、端面に平行な断面において、巻回部は左右対称ではない。つまり、図４の断面図において、引き出し部が巻回部２１の右側２１ａから引き出される場合、巻回部２１の右側２１ａの方が、巻回部２１の左側２１ｂよりも、導線が１ターン分多く巻回されることになる。これにより、巻回部２１の右側２１ａの方が巻回部２１の左側２１ｂと比較して磁束密度が高くなる。インダクタ１１０では、第２磁性層４２ａの積層数が第２積層部３２ｂと第３積層部３３ｂとでは異なり、巻回部２１の右側２１ａに配置される第３積層部３３ｂにおける積層数の方が多くなっている。この構成により、軽負荷時においてインダクタ１１０に発生する損失をより効果的に低減することができる。なお、コイルの引き出し部は、対向する端面方向に引き出されたのち、対向する端面に露出させてもよく、曲げられて素体の底面に露出させてもよい。
【００４５】
（実施例６）
実施例６のインダクタが内蔵するコア３０ｃの構成を、図５を参照して説明する。実施例６のインダクタでは、コア３０ｃにおける第１積層部３１ｃの積層方向と、第２積層部３２ｃおよび第３積層部３３ｃの積層方向とが略直交している点が、実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと異なり、それ以外は実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと同様に構成される。
【００４６】
コア３０ｃでは、第１積層部３１ｃが、第１磁性層４１ｃと絶縁層５１ｃとが素体の短手方向Ｗに積層されて形成されている。第２積層部３２ｃは、第２磁性層４２ｃと絶縁層５２ｃとが、素体の長手方向Ｌに積層され、第３積層部３３ｃは、第２磁性層４２ｃと絶縁層５３ｃとが素体の長手方向Ｌに積層されて形成されている。第２積層部３２ｃおよび第３積層部３３ｃは、第１積層部３１ｃの積層方向の両側の最外層面上に絶縁層５４ｃおよび５５ｃを介して配置され、第１積層部３１ｃの積層方向の両側の最外装面を被覆している。第２積層部３２ｃおよび第３積層部３３ｃにおける第２磁性層４２ｃの積層数は、実施例１のコア３０ａの、第２積層部３２ａおよび第３積層部３３ａにおける第２磁性層４２ａの積層数よりも多くなっているが、磁路に直交する磁性層の幅（Ｗ方向）も小さくなっている。渦電流損失は、磁路に直交する磁性層の幅（Ｗ方向）にも比例するので、そのため、軽負荷時におけるインダクタの渦電流損失がさらに低減される。
【００４７】
（実施例７）
実施例７のインダクタが内蔵するコア３０ｄの構成を、図６を参照して説明する。実施例７のインダクタでは、コア３０ｄにおける第１積層部３１ｄの積層方向が、素体の長手方向Ｌに略平行であり、第２積層部および第３積層部の積層方向と直交していること以外は、実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと同様に構成される。
【００４８】
コア３０ｄでは、第１積層部３１ｄが、第１磁性層４１ｄと絶縁層５１ｄとが素体の長手方向Ｌに積層されて形成されている。第２積層部３２ｄは、第２磁性層４２ｄと絶縁層５２ｄとが、素体の短手方向Ｗに積層されて形成され、第３積層部３３ｄは、第２磁性層４２ｄと絶縁層５３ｄとがそれぞれ素体の短手方向Ｗに積層されて形成されている。第２積層部３２ｄおよび第３積層部３３ｄは、第１積層部３１ｄの積層方向の両側の最外層面上に隣接し、巻軸方向に平行な面であって、互いに対向する側面である第３の面および第４の面上に、絶縁層５４ｄおよび５５ｄを介して配置され、第１積層部３１ｄの対向する側面を被覆している。
第１積層部３１ｄにおける第１磁性層４１ｄの積層数は、実施例１のコア３０ａの、第１積層部３１ａの積層数より多くなっているが、磁路に直交する磁性層の幅（Ｗ方向）は小さくなっている。そのため、長手方向Ｌの対向する端面で生じる渦電流損失を低減してすることができ、軽負荷時におけるインダクタの損失が低減される。
【００４９】
（実施例８）
実施例８のインダクタが内蔵するコア３０ｅの構成を、図７を参照して説明する。コア３０ｅでは、第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅがそれぞれ、巻軸方向Ｚに略直交するギャップ部４４ｅおよび４５ｅでそれぞれ分割されていること以外は、実施例１のインダクタ１００、実施例２のインダクタまたは実施例３のインダクタと同様に構成される。
【００５０】
コア３０ｅでは、第１積層部３１ｅが、第１磁性層４１ｅと絶縁層５１ｅとが素体の短手方向Ｗに積層されて形成されている。第２積層部３２ｅは、第２磁性層４２ｅと絶縁層５２ｅとが素体の短手方向Ｗに積層され、第３積層部３３ｅは、第２磁性層４２ｅと絶縁層５３ｅとが素体の短手方向Ｗに積層されて形成される。第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅは、第１積層部３１ｅの積層方向の両側の最外層面上に、絶縁層５４ｅおよび５５ｅを介して配置される。さらに、第２積層部３２ｅは、巻軸方向Ｚに直交するギャップ部４４ｅで分割され、第３積層部３３ｅは、巻軸方向Ｚに直交するギャップ部４５ｅで分割されている。ギャップ部４４ｅおよび４５ｅは、第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅのそれぞれにおいて外周部まで延在し、第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅの側面および積層方向の両側の最外層面から露出している。ギャップ部４４ｅおよび４５ｅは、分割された第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅをそれぞれ接着する材料で形成される。また、ギャップ部４４ｅおよび４５ｅは、第２磁性層４２ｅよりも比透磁率が低い材料で形成される。さらにギャップ部４４ｅおよび４５ｅの比透磁率は素体の比透磁率よりも低くてもよく、非磁性材料であってもよい。
【００５１】
第２積層部３２ｅおよび第３積層部３３ｅでは、ギャップ部４４ｅおよび４５ｅが巻軸方向Ｚに直交して磁気ギャップとして機能して、巻軸方向における磁気抵抗が高くなる。これにより渦電流損失がより低減される。
【００５２】
インダクタ１００では、コイルを形成する導体は平角線であるが、断面が略円形状、多角形状の導体であってもよい。
インダクタ１００では、コイルの巻回部の巻軸方向からみた外形形状は、楕円または長円形状であるが、円形状、矩形状、多角形状等であってもよい。コイルの巻回部は、導線が２段に巻回された、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。
インダクタ１００では、コイルの両端部が素体の端面方向にそれぞれ引き出されているが、素体の側面方向にそれぞれ引き出されていてもよい。
インダクタ１００では、コアの高さと巻回部の高さとが略同一に形成されているが、コアの高さが、巻回部の高さより高くてもよく、また低くてもよい。
インダクタ１００では、第１磁性層および第２磁性層は、厚みが異なっていてもよい。
実施例８のコア３０ｅでは、ギャップ部は第２積層部および第３積層部に設けられるが、第１積層部にギャップ部を設けてもよく、第２積層部および第３積層部のいずれか一方のみにギャップ部が設けられていてもよい。
実施例６または実施例７のインダクタでは、第１積層部、第２積層部および第３積層部の少なくとも１つに実施例８のコア３０ｅと同様にギャップ部が設けられてもよい。
実施例１から８のインダクタでは、コアは直方体形状であるが、コアの辺の少なくとも１つが平面または曲面で除去されていてもよい。
コアは、第２積層部、第１積層部および第３積層部をこの順に積層したが、第２積層部または第３積層部のどちらか一方のみでもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２０  コイル
２１  巻回部
２２ａ、２２ｂ  引き出し部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ  コア
３１ａ、３２ａ、３３ａ  ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３１ｅ、３２ｅ、３３ｅ、３１ｆ、３２ｆ、３３ｆ  積層部
４０  素体
４１ａ、４２ａ、４１ｃ、４２ｃ、４１ｄ、４２ｄ、４１ｅ、４２ｅ、４１ｆ、４２ｆ  磁性層
４４ｅ、４５ｅ  ギャップ部
５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ  絶縁層
６０  外部端子
１００、１１０  インダクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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