(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップ分散特性を有する少なくとも一つの成形可能な磁性材料から完全に製造されている一体型の磁性体と、
該磁性体内に埋め込まれている複数の予備形成コイルであって、各コイルが、第１の表面実装端子と、第２の表面実装端子と、該第１の表面実装端子と該第２の表面実装端子との間の巻線とを備える、複数の予備形成コイルと
を備える磁気部品アセンブリであって、
前記複数のコイルは、互いに磁束を共有する関係において前記磁性体内に配置され、前記磁性体及び複数のコイルは結合電力インダクタを形成し、各コイルは電力の異なる位相にそれぞれ接続可能であり、それぞれの前記複数のコイルによって搬送される電力の異なる位相間に、自己インダクタンス及び結合インダクタンスが提供され、
前記少なくとも一つの成形可能な磁性材料は、第１の磁気特性を有する第１の磁性材料と、第２の磁気特性を有する第２の磁性材料とを含み、前記第２の磁気特性は前記第１の磁気特性と異なる、磁気部品アセンブリ。
【請求項２】
前記第２の磁性材料は、前記第１の磁性材料の少なくとも一部と前記複数の予備形成コイルの各々の一部とを分離する、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項３】
前記第２の磁性材料は、前記磁性体の上面と、下面と、互いに反対側に位置した端面と、横側面とに延びる、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項４】
前記第２の磁性材料は、第１の平面内と、該第１の平面に対して実質的に垂直に延びる第２の平面内とに延びる、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項５】
前記第１および第２の磁性材料の一方は、プレス加工された磁気シートを備える、請求項４に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項６】
前記第１および第２の磁性材料の一方は磁気粉末を含む、請求項４に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項７】
前記第１および第２の磁性材料の少なくとも一方は、前記複数の予備形成コイルの周りでプレス加工されている、請求項４に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項８】
前記第１および第２の磁性材料は、前記複数の予備形成コイルの周りの中実の本体を共同して画定する、請求項４に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項９】
前記複数の予備形成コイルは平型コイルである、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の予備形成コイルの各々は巻線の第１の部分的なターンをそれぞれ画定する、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１１】
さらに回路基板を含み、該回路基板は前記複数の予備形成コイルの各々について巻線の第２の部分的なターンを画定し、前記第１および第２の部分的なターンは互いに接続されている、請求項１０に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の予備形成コイルのそれぞれの表面実装端子は前記磁性体の表面上に非対称なパターンを画定する、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１３】
複数の物理的なギャップが前記磁性体内に形成されている、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１４】
前記複数の物理的なギャップはそれぞれの前記複数の予備形成コイルの各々の一部から前記磁性体のそれぞれの端縁に外向きに延びる、請求項１３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１５】
当該アセンブリはさらに回路基板を含み、前記複数の物理的なギャップは前記回路基板の平面に対して実質的に平行に延びる、請求項１４に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１６】
前記複数の物理的なギャップは互いに離間されておりかつ互いに概して同一平面上にある、請求項１５に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１７】
前記複数の物理的なギャップは、前記磁性体の互いに反対側に位置したそれぞれの端部上のみに延びる、請求項１６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１８】
前記複数の予備形成コイルは互いに離間されており、前記複数の物理的なギャップは、隣接するコイル間に延びない、請求項１３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項１９】
前記物理的なギャップはそれぞれの前記複数の予備形成コイルの各々から前記磁性体の上面に外向きに延びる、請求項１３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２０】
さらに回路基板を含み、前記物理的なギャップは前記回路基板の平面に対して実質的に垂直に延びる、請求項１９に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２１】
前記磁性体は、前記回路基板と当接接触している該磁性体の下面と、前記下面の反対側に位置する上面とを含む、請求項２０に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２２】
前記物理的なギャップは、それぞれの前記複数のコイルの各々から前記磁性体の下面に外向きに延びる、請求項１３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２３】
さらに回路基板を含み、前記磁性体の下面は前記回路基板と当接接触している、請求項２２に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２４】
前記物理的なギャップは前記回路基板の平面に対して実質的に垂直に延びる、請求項２３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２５】
前記物理的なギャップは、離間されておりかつ実質的に平行な複数のギャップを備える、請求項１３に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２６】
前記少なくとも一つの成形可能な磁性材料は、さらに、前記第１および第２の磁性材料とは異なる第３の磁性材料を含む、請求項１に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２７】
前記第３の磁性材料は前記第１の磁性材料と前記第２の磁性材料との間に挿入されている、請求項２６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２８】
前記第３の磁性材料は、前記複数のコイルのうちの隣接するコイル対の間で、異なる厚さを有する、請求項２６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項２９】
前記第１の磁性材料、前記第２の磁性材料、および前記第３の磁性材料は互いに対してプレス加工されている、請求項２６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項３０】
前記第１および第２の磁性材料の少なくとも一方は積み重ね磁気シートを備える、請求項２６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項３１】
前記第１および第２の磁性材料の少なくとも一方は成形可能な磁気粉末を備える、請求項２７に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項３２】
前記第１および第２の磁性材料はギャップ分散特性を有する、請求項２６に記載の磁気部品アセンブリ。
【請求項３３】
ギャップ分散特性を有する成形可能な磁性材料から製造されている一体型の磁性体であって、上面と、下面と、上面と下面とを相互連結する互いに反対側に位置する端面と、前記上面と前記下面と前記互いに反対側に位置する端面とを相互連結する、互いに反対側に位置する横側面とを有する一体型の磁性体と、
複数の予備形成コイルであって、該複数の予備形成コイルの各々が、回路基板への接続のための第１の端子と、回路基板への接続のための第２の端子と、該第１の端子と該第２の端子との間の巻線とを備える、複数の予備形成コイルと
を備える磁気部品アセンブリであって、
前記複数の予備形成コイルの各々の前記巻線は前記磁性体内に埋め込まれ、前記複数のコイルは、前記互いに反対側に位置する横側面に平行に延在し且つ前記互いに反対側に位置する端面に垂直に延びる軸線方向において、互いから離間され、
前記成形可能な磁性材料は、第１の磁気特性を有する第１の磁気材料と、第２の磁気特性を有する第２の磁気材料とを含み、前記第２の磁気特性は前記第１の磁気特性と異なる、磁気部品アセンブリ。
【請求項３４】
前記複数のコイルは、互いに磁束を共有する関係において前記磁性体内に配置され、前記磁性体及び複数のコイルは結合電力インダクタを形成し、各コイルは電力の異なる位相にそれぞれ接続可能であり、それぞれの前記複数のコイルによって搬送される電力の異なる位相間に、自己インダクタンス及び結合インダクタンスが提供される、請求項３３に記載の磁気部品アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般的に磁気部品とその製造とに関し、より具体的には、インダクタおよび変圧器のような磁気表面実装電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子パッケージングの進歩に応じて、より小型でかつより強力な電子デバイスの製造が可能になっている。こうしたデバイスの全体的なサイズを減少させるために、こうしたデバイスを製造するために使用される電子部品が、ますます小型化されている。こうした要求に適合するように電子部品を製造することは多くの困難を呈し、したがって製造プロセスをより高コストにし、電子部品のコストを望ましくない形で増大させている。
【０００３】
インダクタおよび変圧器のような磁気部品のための製造プロセスは、他の部品と同様に、高度に競争的な電子部品製造事業においてコストを削減する方法として綿密に調査されてきた。製造コストの削減は、製造される部品がローコストかつハイボリュームの部品である時に、特に望ましい。当然のことながら、こうした部品とそれを使用する電子デバイスとのためのハイボリュームの大量生産プロセスでは、製造コストのあらゆる削減が重要である。
【発明の概要】
【０００４】
次の利点、すなわち、小型化レベルで生産することが容易な部品構造と、小型化レベルでより容易にアセンブリされる部品構造と、既知の磁気部品構成と共通の製造ステップの排除を可能にする部品構造と、より効果的な製造技術による改善された信頼性を有する部品構造と、既存の磁気部品に比較して類似しているかまたは減少したパッケージサイズで改善された性能を有する部品構造と、従来の小型化された磁気部品に比較して増大した電力性能を有する部品構造と、既知の磁気部品構成に比較して明確な性能上の利点を提供するユニークなコアおよびコイルの構成を有する部品構造という利点の１つまたは複数を実現するために有利に使用される磁気部品アセンブリとアセンブリの製造方法との例示的な実施態様が、本明細書に開示されている。
【０００５】
この例示的な部品アセンブリは、例えばインダクタおよび変圧器を構成するために特に有利であると考えられている。このアセンブリは小型のパッケージサイズで信頼性高く提供されるだろうし、回路基板に対する実装の容易性のための表面実装特徴を含むだろう。
【０００６】
非限定的かつ非排他的な実施形態が、次の図面を参照しながら説明され、これら図面では、特に指摘しない限り、様々な図のすべてにおいて、同様の参照番号が同様の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態による小型電力インダクタの上部側の斜視図と分解図とを示す。
【図２】図２は、例示的な実施形態による、中間的な製造ステップにおける、図１に示されている小型電力インダクタの上部側の斜視図を示す。
【図３】図３は、例示的な実施形態による、図１に示されている小型電力インダクタの下部側の斜視図を示す。
【図４】図４は、例示的な実施形態による、図１と図２と図３とに示されている小型電力インダクタのための例示的な巻線形状構成の斜視図を示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態によるコイルの形状構成を示す。
【図６】図６は、図５に示されているコイルの構成を含む磁気部品の断面図を示す。
【図７】図７は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の略平面図である。
【図８】図８は、結合コイルを含む別の磁気部品の略平面図である。
【図９】図９は、図８に示されている部品アセンブリの断面図である。
【図１０】図１０は、結合コイルを含む別の磁気部品アセンブリの略平面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示されている部品の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の別の実施形態の略平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示されている部品の断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の別の実施形態の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示されている部品の略平面図である。
【図１６】図１６は、図１４に示されている部品の上部斜視図である。
【図１７】図１７は、図１４に示されている部品の下部斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の別の実施形態の斜視図である。
【図１９】図１９は、図１８に示されている部品の略平面図である。
【図２０】図２０は、図１８に示されている部品の下部斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の別の実施形態の斜視図である。
【図２２】図２２は、図２１に示されている部品の略平面図である。
【図２３】図２３は、図２１に示されている部品の下部の斜視図である。
【図２４】図２４は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品の別の実施形態の斜視図である。
【図２５】図２５は、図２４に示されている部品の略平面図である。
【図２６】図２６は、図２４に示されている部品の下部の斜視図である。
【図２７】図２７は、物理的にギャップが作られている離散的なコアピースを有する部品に対する、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のシミュレーションおよび試験の結果を示す。
【図２８】図２８は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のさらに別の分析を示す。
【図２９】図２９は、物理的にギャップが作られている離散的なコアピースを有する部品に対する、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のシミュレーションデータを示す。
【図３０】図３０は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のさらに別の分析を示す。
【図３１】図３１は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のさらに別の分析を示す。
【図３２】図３２は、本発明の例示的な実施形態による結合コイルを含む磁気部品のシミュレーションおよび試験の結果を示す。
【図３３】図３３は、図２７から図３１の情報から得られた結合結果を示す。
【図３４】図３４は、磁気部品アセンブリと、磁気部品アセンブリのための回路基板との実施形態を示す。
【図３５】図３５は、結合コイルを有する別の磁気部品アセンブリを示す。
【図３６】図３６は、図３５に示されているアセンブリの断面図である。
【図３７】図３７は、結合コイルがない離散的な磁気部品に対する、結合コイルを有する本発明の実施形態のリップル電流の比較を示す。
【図３８】図３８は、磁気部品の別の実施形態の斜視図である。
【図３９】図３９は、図３８に示されている部品の平面図である。
【図４０】図４０は、図３８に示されている部品の下面図である。
【図４１】図４１は、別の磁気部品の斜視図である。
【図４２】図４２は、図４１に示されている部品の側面図である。
【図４３】図４３は、コイルが取り除かれている図４１に示されている部品の別の実施形態の側面図である。
【図４４】図４４は、図４３に示されている部品の別の実施形態の側面図である。
【図４５】図４５は、図４４に示されている部品の別の実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
当業における多数の難点を克服する本発明の電子部品設計の例示的な実施形態が、本明細書に説明されている。本発明を完全に理解するために、以下の開示内容は異なるセグメントまたは部分の形で示されており、この場合に、部分Ｉは特定の問題点および難点について言及し、部分ＩＩは、こうした問題点を克服するための例示的な部品の構成およびアセンブリを説明する。
【０００９】
Ｉ．本発明の序論
【００１０】
回路基板用途のためのインダクタのような従来の磁気部品は、典型的には、磁気コアと、磁気コア内のコイルとも呼ばれることがある導電性巻線とを含む。このコアは、コアピースの相互間に配置された巻線を有する磁性材料から作られている離散的なコアピースから作られているだろう。ＵコアおよびＩコアアセンブリ、ＥＲコアおよびＩコアアセンブリ、ＥＲコアおよびＥＲコアアセンブリ、ポットコアおよびＴコアアセンブリ、並びに、他の適合する形状を非限定的に含む、様々な形状およびタイプのコアピースおよびアセンブリが当業者によく知られている。離散的なコアピースは接着剤によって互いに接着され、かつ、典型的には、物理的に互いに離間されているかギャップが作られている。
【００１１】
幾つかの既知の部品では、例えば、コイルは、コアまたは端子クリップ（ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｃｌｉｐ）の周囲に巻き付けられている導電性ワイヤから作られている。すなわち、このワイヤは、ドラムコアまたはボビンコアと呼ばれることがあるコアピースが完全に形成され終わった後に、このコアピースの周囲に巻き付けられるだろう。コイルの各々の自由端が、リード線と呼ばれ、かつ、回路基板に対する直接的な取り付けを介して、または、端子クリップを経由した間接的な接続を介して、インダクタを電気回路に結合するために使用されるだろう。特に小さなコアピースの場合には、費用効果が高くかつ信頼性が高い形でコイルを巻き付けることは難易度が高い。手作業で巻かれた部品は、その性能に一貫性がない傾向がある。コアピースは、その形状のせいで非常に壊れやすく、コイルが巻かれる時にコアの亀裂を生じさせる可能性が高く、かつ、コアピースの相互間のギャップの変動が、部品の性能における望ましくない変化を生じさせる可能性がある。さらに別の難点が、ＤＣ抵抗（「ＤＣＲ」）が、巻き付けプロセス中の不均一な巻き付けと引っ張りとを原因として、望ましくない形で変化することがあるということである。
【００１２】
他の既知の部品では、既知の表面実装磁気部品のコイルは、典型的には、コアピースとは別々に製造され、後でコアピースとアセンブリされる。すなわち、コイルの手作業の巻き付けに起因する問題を回避するために、かつ、磁気部品のアセンブリを単純化するために、コイルは、予備形成コイルまたは予備巻きコイルと言われることがある。この予備形成コイルは、小さい部品サイズの場合に特に有利である。
【００１３】
磁気部品が回路基板上に表面実装される時にコイルに対して電気的に接続を行うために、典型的には、導電性端子すなわちクリップが備えられている。このクリップは、成形されたコアピース上にアセンブリされ、および、コイルのそれぞれの末端に電気的に接続される。端子クリップは、典型的には、例えば既知のはんだ付け方法を使用して回路基板上の導電性トレースおよびパッドに電気的に接続されることが可能な概して平坦で平面状の領域を含む。このように接続される時、および、回路基板に電流が供給される時に、電流が、回路基板から一方の端子クリップに流れ、コイルを通過し、他方の端子クリップに流れ、そして、回路基板に戻るだろう。インダクタの場合には、コイルを通過する電流は磁気コア内に磁界とエネルギーとを生じさせる。２つ以上のコイルが備えられてもよい。
【００１４】
変圧器の場合には、一次コイルと二次コイルとが備えられており、一次コイルを通過する電流が二次コイル内の電流を誘導する。変圧器部品の製造は、インダクタ部品に類似した困難さを呈している。
【００１５】
部品がますます小型化されるので、物理的にギャップが作られたコアを提供することは困難な問題である。均一なギャップサイズを確保して維持することは、費用効果が高い態様において確実に実現することは困難である。
【００１６】
さらに、小型化された表面実装磁気部品において、コイルと端子クリップとの間の電気的接続を生じさせることに関して、幾つかの実際的な問題が存在している。典型的には、コイルと端子クリップとの間の非常に脆弱な接続が、コアの外側で行われ、このため分離し易い。場合によっては、コイルと端子クリップとの間の信頼性の高い機械的連結と電気的接続とを確実なものにするために、コイルの末端を端子クリップの一部の周囲に巻き付けることが知られている。しかし、これは、製造上の観点からは、時間がかかることが判明しており、より容易で迅速な終端の解決策が望ましいだろう。これに加えて、細くて丸いワイヤ構成ほど可撓性を有しない平らな表面を有する長方形断面を有するコイルのような、幾つかのタイプのコイルの場合には、コイル末端の巻き付けは実際的ではない。
【００１７】
電子デバイスが、ますます強力になるという最近のトレンドを続けるので、例えばインダクタのような磁気部品は、ますます増大する量の電流を伝導することが必要とされている。この結果として、コイルを製造するために使用されるワイヤのゲージは典型的には増大させられる。コイルを製造するために使用されるワイヤのサイズの増大のために、丸ワイヤがコイルの製造に使用される時に、その末端は、典型的には、例えば、はんだ付け、溶接、または、導電性接着剤等を使用して端子クリップに対する機械的および電気的な接続を適切に実現するように、適した厚さおよび幅になるように平らにされる。しかし、ワイヤのゲージが大きければ大きいほど、端子クリップに対してコイルの末端を適切に接続するためにコイルの末端を平らにすることはますます困難になる。こうした問題は、使用時における磁気部品に関する望ましくない性能上の問題と変動との原因となる可能性があるコイルと端子クリップとの間の不均一な接続を結果的に生じさせている。こうした変動を減少させることは、非常に困難で高コストであることがすでに明らかになっている。
【００１８】
丸くはない平形の導体からコイルを製造することが、特定の用途に関するこうした問題を軽減するだろうが、平形の導体は、より堅くて曲がりにくく、最初の段階においてコイルの形に形成することがより困難であり、このため、他の製造上の問題を発生させる傾向がある。丸くなくて平形の導体の使用は、さらに、時として望ましくない形に、使用時のその部品の性能を変化させる可能性もある。これに加えて、幾つかの既知の構成、特に、平形の導体から製造されたコイルを含む既知の構成では、フックまたは他の構造的な特徴要素のような終端特徴要素が、端子クリップに対する接続を容易にするためにコイルの末端の形に形成されることがある。しかし、コイルの末端の形にこうした特徴要素を形成することは、製造プロセスにさらに別の費用を追加する可能性がある。
【００１９】
サイズを縮小させる最近の傾向は、さらに、電子デバイスの電力および能力を増大させ、さらに別の難題を生じさせる。電子デバイスのサイズが縮小させられるのに応じて、電子デバイス内で使用される電子部品のサイズが縮小されなければならず、このため、電子デバイスに給電するために増大した量の電流を搬送するのではなく、相対的に小型であり、時として小型化された構成を有する電力インダクタおよび変圧器を経済的に製造することに努力が注がれてきた。磁気コア構造は、電気デバイスの薄い（非常に薄いこともある）プロファイルを実現するために回路基板に対して相対的にますますより低いプロファイルを備えることが望ましい。こうした要件に合致することは、さらに別の難問をもたらす。さらに別の難問は、多相電力システムに接続されている部品に関して生じており、この場合には、小型化デバイスにおいては、異なる位相の電力に適応することが困難である。
【００２０】
磁気部品のフットプリントおよびプロファイルを最適化するための努力は、最新の電子デバイスの寸法上の要件に適合しようとする部品製造業者にとって非常に重要である。回路基板上の各々の部品は、回路基板に対して平行な平面内で測定される垂直な幅と奥行きとの寸法によって、すなわち、部品の「フットプリント」と呼ばれることがある回路基板上で部品によって占められる表面積を決定する幅と奥行きとの積によって一般的に画定されるだろう。一方、回路基板に対して直角であるかまたは垂直である方向において測定される部品の全高が、その部品の「プロファイル」と呼ばれることがある。部品のフットプリントは、部分的に、どれだけ多くの部品が回路基板上に実装できるかを決定し、および、プロファイルは、部分的に、電子デバイス内の互いに平行な回路基板の間に実現される間隔を決定する。より小さい電子デバイスは、一般的に、存在する各々の回路基板上により多くの部品が実装されること、または、隣接する回路基板の間の隙間の縮小、または、この両方を必要とする。
【００２１】
しかし、磁気部品と共に使用される多くの既知の端子クリップは、磁気部品が回路基板に表面実装される時に磁気部品のフットプリントおよび／またはプロファイルを増大させる傾向を有する。すなわち、こうした端子クリップは、磁気部品が回路基板に実装される時に磁気部品の奥行き、幅および／または高さを増大させ、望ましくない形で磁気部品のフットプリントおよび／またはプロファイルを増大させる傾向がある。特に、磁気コアの頂部部分または底部部分または側部部分において磁気コアピースの外部表面全体にわたって取り付けられるクリップの場合には、完成した部品のフットプリントおよび／またはプロファイルは、その端子クリップによって拡大されるだろう。部品のプロファイルすなわち高さの拡大が比較的に小さい場合でさえ、その影響は、あらゆる特定の電子デバイスにおいて部品および回路基板の個数が増大するのに応じて重大なものとなる可能性がある。
【００２２】
ＩＩ．例示的かつ独創的な磁気部品のアセンブリおよび製造方法
【００２３】
以下、当業における従来の磁気部品の問題点の幾つかに対処する磁気部品アセンブリの例示的な実施形態を説明する。説明のために、磁気部品アセンブリおよび製造方法の例示的な実施形態を、当業における特有の問題に対処する共通の設計上の特徴に関して一括的に説明する。
【００２４】
上述のデバイスに関連した製造段階は、部分的に明白であり、かつ、部分的に、具体的に後述される。同様に、説明されている方法段階に関連したデバイスが、部分的に明白であり、かつ、部分的に、具体的に後述される。すなわち、本発明のデバイスおよび方法は、必ずしも後述の説明において別々に説明される必要はないが、さらに別の説明なしに、十分に当業者の理解の範囲内にあると考えられる。
【００２５】
図１から図４を参照すると、磁気部品またはデバイス１００の例示的な実施形態の幾つかの図面が示されている。図１は、例示的な巻線構造内の３ターンのクリップ巻線と、少なくとも１つの磁気粉末シートと、例示的な実施形態による水平に方向付けられているコア区域とを有する、小型電力インダクタの上部側の斜視図と分解図とを示す。図２は、例示的な実施形態による、中間的な製造段階中における、図１に示されている小型電力インダクタの上部側の斜視図を示す。図３は、例示的な実施形態による、図１に示されている小型電力インダクタの下部側の斜視図を示す。図４は、例示的な実施形態による、図１と図２と図３とに示されている小型電力インダクタの１１番目の巻線構造の斜視図を示す。
【００２６】
この実施形態では、小型電力インダクタ１００は、少なくとも１つの磁気粉末シート１０１、１０２、１０４、１０６と、巻線構造１１４内の少なくとも１つの磁気粉末シート１０１、１０２、１０４、１０６に結合されている各々にクリップの形状であってよい複数のコイルまたは巻線１０８、１１０、１１２とを含む磁性体を備える。この実施形態から理解できるように、小型電力インダクタ１００は、下面１１６とこの下面とは反対側に位置する上面とを有する第１の磁気粉末シート１０１と、下面とこの下面とは反対側に位置する上面１１８とを有する第２の磁気粉末シート１０２と、下面１２０と上面１２２とを有する第３の磁気粉末シート１０４と、下面１２４と上面１２６とを有する第４の磁気粉末シート１０６とを備える。
【００２７】
磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６は、コイルまたは巻線１０８、１１０、１１２と共に積み重ねられておりかつ積層方法または当業で公知の他の方法で互いに接合されている比較的に薄いシートの形で備えられている。磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６は、後続のアセンブリ段階における磁気部品の形成を容易にするために、別々の製造段階で予め製造されてもよい。磁性材料が、磁性体層をコイルに結合しかつ磁性体を所望の形状に画定するように、例えば圧縮成形方法または他の方法によって、所望の形状に成形可能であることが有利である。磁性材料を成形することが可能であることは、コイルを含む一体状すなわちモノリシックの構造の形で磁性体がコイル１０８、１１０、１１２の周囲に形成されることが可能であり、かつ、１つまたは複数のコイルを磁気構造にアセンブリする別々の製造段階が回避されるという点で、有利である。様々な形状の磁性体が、様々な実施形態において提供されるだろう。
【００２８】
例示的な実施形態では、各々の磁気粉末シートは、例えば、Ｃｈａｎｇ  Ｓｕｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｉｎｃｈｅｏｎ，Ｋｏｒｅａ）によって製造され、製品番号２０ｕ−ｅｆｆ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈｅｅｔとして販売されている磁気粉末シートであってよい。さらに、これら磁気粉末シートは、優勢的に特定の方向に方向配置されている粒子を有する。したがって、優勢な磁気粒子配向の方向に磁界が生じさせられる時に、より高いインダクタンスが実現されるだろう。この実施形態は４つの磁気粉末シートを示すが、磁気シートの数は、この例示的な実施形態の範囲および着想から逸脱することなく、コア区域を増減させるために増減されてよい。さらに、この実施形態は磁気粉末シートを示すが、この例示的な実施形態の範囲および着想から逸脱することなく、積層されることが可能な任意の可撓性シートが代替策として使用されることがある。
【００２９】
さらに別のおよび／または代替の実施形態では、磁気シートまたは磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６は、同一のタイプの磁気粒子または異なるタイプの磁気粒子から製造されることがある。すなわち、一実施形態では、磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６が（同一ではなくとも）実質的に類似した磁気特性を有するように、磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６のすべてが同じ１つのタイプの磁気粒子から製造されてもよい。しかし、別の実施形態では、磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６の１つまたは複数が、他の層とは異なるタイプの磁気粉末粒子から製造されることが可能である。例えば、内側の磁性体層１０４、１０６が外側の磁性体層１０１、１０６とは異なる特性を有するように、内側の磁性体層１０４、１０６が外側の磁性体層１０１、１０６とは異なるタイプの磁気粒子を含んでもよい。したがって、使用される磁性体層の数と、磁性体層の各々を形成するために使用される磁性材料のタイプとに応じて、完成した部品の性能特徴が変化させられるだろう。
【００３０】
この実施形態では、第３の磁気粉末シート１０４は、第３の磁気粉末シート１０４の下面１２０上の第１の凹み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）１２８と、第３の磁気粉末シート１０４の上面１２２上の第１の突出部（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）１３０を含むだろうし、この場合に第１の凹み１２８および第１の突出部１３０は、実質的に第３の磁気粉末シート１０４の中央部に沿って、１つの端縁からその反対側に位置した端縁に延びる。第１の凹み１２８および第１の突出部１３０は、第３の磁気粉末シート１０４が第２の磁気粉末シート１０２に結合される時に第１の凹み１２８と第１の突出部１３０とが複数の巻線１０８、１１０、１１２と同じ方向に延びるように、方向配置されている。第１の凹み１２８は、複数の巻線１０８、１１０、１１２を封入するように設計されている。
【００３１】
この実施形態では、第４の磁気粉末シート１０６は、第４の磁気粉末シート１０６の下面１２４上の第２の凹み１３２と、第４の磁気粉末シート１０６の上面１２６上の第２の突出部１３４を含むだろうし、この場合に第２の凹み１３２および第２の突出部１３４は、実質的に第４の磁気粉末シート１０６の中央部に沿って、１つの端縁からその反対側に位置した端縁に延びる。第２の凹み１３２および第２の突出部１３４は、第４の磁気粉末シート１０６が第３の磁気粉末シート１０４に結合される時に第２の凹み１３２および第２の突出部１３４が第１の凹み１２８および第１の突出部１３０と同じ方向に延びるように、方向配置されている。第２の凹み１３２は、第１の突出部１３０を封入するように設計されている。この実施形態が第３および第４の磁気粉末シート内の凹みおよび突出部を示すが、これらシート内に形成されている凹みまたは突出部は、この例示的な実施形態の範囲および着想からの逸脱することなく省略されることが可能である。
【００３２】
第１の磁気粉末シート１００と第２の磁気粉末シート１０２とを形成する時に、第１の磁気粉末シート１００および第２の磁気粉末シート１０２は、小型電力インダクタ１００の第１の部分１４０を形成するように、例えば水圧によって、高圧で一体状にプレス加工されて互いに積層される。さらに、第３の磁気粉末シート１０４および第４の磁気粉末シート１０６も、小型電力インダクタ１００の第２の部分を形成するように、一体状にプレス加工されるだろう。この実施形態では、複数のクリップ１０８、１１０、１１２が、その複数のクリップが小型電力インダクタ１００の第１の部分１４０の両側部を超えて一定の距離だけ延びるように、第１の部分１４０の上面１１８上に配置される。この距離は小型電力インダクタ１００の第１の部分１４０の高さに等しいか、または、この高さよりも大きい。複数のクリップ１０８、１１０、１１２が適正に第１の部分１４０の上面１１８上に位置決めされた直後に、第２の部分が第１の部分１４０の頂部上に配置される。その次に、小型電力インダクタ１００の第１および第２の部分１４０は、完成した小型電力インダクタ１００を形成するように、一体状にプレス加工されるだろう。
【００３３】
小型電力インダクタ１００の両方の端縁を超えて延びる複数のクリップ１０８、１１０、１１２の一部が、第１の終端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）１４２と、第２の終端１４４と、第３の終端１４６と、第４の終端１４８と、第５の終端１５０と、第６の終端１５２とを形成するように、第１の部分１４０の周囲で曲げられるだろう。これら終端１５０、１５２、１４２、１４６、１４４、１４８は、小型電力インダクタ１００が回路基板またはプリント回路基板に適正に結合されることを可能にする。本実施形態では、従来のインダクタに典型的に見出される巻線とコアとの間の物理的なギャップが取り除かれる。この物理的なギャップの排除は、巻線の振動からの可聴騒音を最小化する傾向がある。
【００３４】
複数の巻線１０８、１１０、１１２は導電性銅層から形成され、これら巻線は所望の形状を実現するように変形させられるだろう。導電性銅材料がこの実施形態で使用されるが、この例示的な実施形態の範囲および着想から逸脱することなく、任意の導電性材料が使用されてもよい。
【００３５】
この実施形態では３つのクリップしか示されていないが、より多くのまたはより少ないクリップが、この例示的な実施形態の範囲および着想からの逸脱することなく、使用されてもよい。これらクリップは、互いに並列の形状構成の形で示されているが、回路基板のトレース形状構成に応じて直列であってもよい。
【００３６】
第１の磁気粉末シートと第２の磁気粉末シートとの間の磁気シートが示されていないが、この例示的な実施形態の範囲および着想から逸脱することなく、巻線が小型電力インダクタのための端子を適正に形成するのに十分な長さである限りは、磁気シートが第１の磁気粉末シートと第２の磁気粉末シートとの間に配置されてもよい。これに加えて、２つの磁気粉末シートが、複数の巻線１０８、１１０、１１２の上方に配置されている形で示されているが、この例示的な実施形態の範囲および着想から逸脱することなく、より多くのまたはより少ないシートがコア区域を増大させまたは減少させるために使用されてもよい。
【００３７】
この実施形態では、磁界が、粒子配向の方向に対して垂直である方向に発生され、これによって、より低いインダクタンスを実現するだろうし、または、粒子配向の方向に対して平行である方向に発生され、これによって、磁気粉末シートが押し出される方向に応じて、より高いインダクタンスを実現するだろう。
【００３８】
磁性体１６２を画定する成形可能な磁性材料は、上述の材料のいずれかまたは当業で公知の他の適切な材料だろう。磁性体層１０１、１０２、１０４、１０６、１０８を製造するための例示的な磁気粉末粒子は、フェライト粒子、鉄（Ｆｅ）粒子、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）粒子、ＭＰＰ（Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ）粒子、ハイフラックス（ＨｉｇｈＦｌｕｘ）（Ｎｉ−Ｆｅ）粒子、メガフラックス（Ｍｅｇａｆｌｕｘ）（Ｆｅ−Ｓｉ合金）粒子、鉄を主成分とする非晶質粉末粒子、コバルトを主成分とする非晶質粉末粒子、または、当業で公知の均等の材料を含むだろう。こうした磁気粉末粒子がポリマーバインダー材料と混合されると、この結果として得られる磁性材料は、異なる磁性材料の部分に物理的にギャップを作ることまたはこうした部分を隔てることが不要であるギャップ分散特性を示す。したがって、均一な物理的なギャップサイズを確保して維持することに関連した問題点と費用が回避されることは有利である。高電流の用途の場合には、ポリマーバインダーと組み合わされた、予めアニールされた磁気非晶質金属粉末が有利だろう。
【００３９】
バインダーと混合された磁気粉末材料が有利であると考えられるが、粉末粒子および非磁性バインダー材料の両方は、磁性体１６２を形成する磁性材料のために必ずしも必要であるわけではない。これに加えて、成形可能な磁性材料は、上述されたシートまたは層の形で提供される必要は必ずしもなく、むしろ、圧縮成形方法または当業で公知の他の方法を使用してコイル１６４に直接的に結合されてもよい。図６に示されている磁性体１６２は概して細長くかつ長方形であるが、磁性体１６２の他の形状が採用可能である。
【００４０】
様々な具体例では、磁気部品１００は、直流（ＤＣ）電力用途、単相電圧コンバータ電力用途、二相電圧コンバータ電力用途、三相電圧コンバータ電力用途、および、多相電圧コンバータ電力用途における変圧器またはインバータとしての使用に明確に適合させられるだろう。様々な実施形態では、様々な目的を実現するために、コイル１０８、１１０、１１２は、その部品自体の内部において、または、その部品が上に取り付けられている回路を介して、直列または並列に電気的に接続されるだろう。
【００４１】
２つ以上の独立したコイルが１つの磁気部品内に備えられる時には、これらコイルは、コイル相互間で磁界が共有されるように配置されるだろう。すなわち、これらコイルは、単一の磁性体の一部を通る共通の磁束通路を利用するだろう。
【００４２】
図５は、打ち抜き金属、プリント技術、または、当業で公知の他の製造方法によって、概して平らな要素として製造されることがある例示的なコイル４２０を示す。コイル４２０は、図５に示されているように概してＣ字形であり、および、概して直線状の第１の導電路４２２と、第１の導電路４２２から直角に延びる概して直線状の第２の導電路４２４と、第２の導電路４２４から概して直角に延びておりかつ第１の導電路４２２に対して概して平行の方向配置にある第３の導電路４２６とを含む。コイル末端４２８、４３０が、第１および第３の導電路４２２、４２６の遠位端部において画定され、３／４ターンが、導電路４２２、４２４、４２６内においてコイル４２０全体に備えられる。コイル４２０の内側周縁部が中央磁束区域Ａ（図５に想像線で示されている）を画定する。区域Ａは、磁束がコイル４２２内で発生される時に磁束通路が中を通過させられる可能性がある内部領域を画定する。別の形で述べると、区域Ａは、導電路４２２と導電路４２６との間の場所と、導電路４２４と、コイル末端４２８、４３０を連結する想像線との間の場所とにおいて延びる磁束通路を含む。複数のこうしたコイル４２０が磁性体内で使用される時に、その中央磁束区域は、コイルを互いに結合させるために、部分的に互いに重ね合わされるだろう。図５には特定のコイル形状が示されているが、他の実施形態では、類似の効果を有する別のコイル形状が使用されことがあるということを理解されたい。
【００４３】
図６は、磁性体４４０内の幾つかのコイル４２０の断面を示す。示されている実施形態では、磁性体は、非磁性材料によって取り囲まれている磁性金属粉末粒子から製造されており、この場合に、隣接する金属粉末粒子は非磁性材料によって互いに隔てられている。この代わりに、他の磁性材料が他の実施形態で使用されることがある。磁性材料は、互いに物理的にギャップが空けられていなければならない離散的なコアピースの必要をなくすギャップ分散特性を有するだろう。
【００４４】
コイル４２０のようなコイルが磁性体４４０内に配置されている。図６に示されているように、区域Ａ１が第１のコイルの中央磁束区域を表し、区域Ａ２が第２のコイルの中央磁束区域を表し、区域Ａ３が第３のコイルの中央磁束区域を表す。磁性体４４０内のコイルの配置（すなわち、コイルの間隔）に応じて、区域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、重なり合っているだろうが、コイルの互いの結合が磁性体４４０の様々の部分の全体にわたって変化させられるように完全には重なり合ってはいないだろう。特に、各コイルによって画定される区域Ａの全てではなく一部が別のコイルと重なり合うように、コイルが磁性体内において互いに対して偏っているかまたは互い違いされうる。これに加えて、コイルは、各コイル内の区域Ａの一部が他のコイルとは全く重なり合わないように、磁性体内に配置されうる。
【００４５】
磁性体４４０内の隣接コイルの区域Ａの非重複部分内では、各々のそれぞれのコイルによって発生される磁束の一部が、隣接コイルの中央磁束区域Ａを通過することなく、中央磁束区域を発生させるそれぞれのコイルの中央磁束区域内だけに戻る。
【００４６】
磁性体４４０内の隣接コイルの区域Ａの重複区域内では、各々のそれぞれのコイルによって発生される磁束の一部が、それを発生させるそれぞれのコイルの中央磁束区域Ａ内に戻り、かつ、隣接コイルの重複した中央磁束区域Ａを通過する。
【００４７】
コイルの中央磁束区域Ａの重複部分と非重複部分との度合いを変化させることによって、コイルの相互間の結合が変化させられることが可能である。さらに、コイルの平面に対して垂直な方向における分離距離を変化させることによって（すなわち、離間された平面内にコイルを配置することによって）、磁束通路の磁気抵抗が磁性体１４０全体にわたって変化させられるだろう。隣接コイルの重複する中央磁束区域と、コイル間の特別な距離との積が、共通の磁束通路が中を通って磁性体４４０を通過する磁性体内の断面積を決定する。この断面積を変化させることによって、磁気抵抗が、関連した性能上の利点を有して変化させられるだろう。
【００４８】
図２７から図３３は、本発明のギャップ分散コアの実施形態に対する、物理的なギャップが作られている離散的なコアピースを有する従来の磁気部品に関する、シミュレーションおよび試験結果、並びに比較データを含む。図２７から図３３に示されている情報は、さらに、図６に関連して説明された方法を使用する部品の例示的な実施形態の結合特徴にも関する。
【００４９】
図７は、上述されたような磁気本体４６２内において、部分的に重なり合い且つ部分的に重なり合っていない磁束区域Ａを有して配置されている幾つかのコイルを有する磁気部品アセンブリ４６０を概略的に示す。４つのコイルがアセンブリ４６０内に示されているが、より多くのまたはより少ない数のコイルが他の実施形態では使用されてもよい。これらコイルの各々は、図５に示されているコイル４２０に類似しているが、他の形状のコイルが別の実施形態で使用されることも可能である。
【００５０】
第１のコイルが、磁性体４６２の第１の面から延びるコイル末端４２８ａ、４３０ａによって示されている。第１のコイルは、磁性体４６２内の第１の平面内を延びるだろう。
【００５１】
第２のコイルが、磁性体４６２の第２の面から延びるコイル末端４２８ｂ、４３０ｂによって示されている。この第２のコイルは、第１の平面から離間された磁性体４６２内の第２の平面内を延びるだろう。
【００５２】
第３のコイルが、磁性体４６２の第３の面から延びるコイル末端４２８ｃ、４３０ｃによって示されている。この第３のコイルは、第１および第２の平面から離間された磁性体４６２内の第３の平面内を延びるだろう。
【００５３】
第４のコイルが、磁性体４６２の第４の面から延びるコイル末端４２８ｄ、４３０ｄによって示されている。この第４のコイルは、第１、第２および第３の平面から離間された磁性体４６２内の第４の平面内を延びるだろう。
【００５４】
第１、第２、第３、および、第４の面すなわち側面は、図示されている概して直交の磁性体４６２を画定する。第１、第２、第３、および、第４のコイルに関する対応する中央磁束区域Ａが、様々な形で互いに重なり合うことが見てとれる。４つのコイル各々に関する中央磁束区域Ａの一部は、他のコイルとは重なり合わない。各コイルの中央磁束区域Ａの他の部分は、他のコイルの１つと重なり合う。各コイルの中央磁束区域のさらに別の部分は、他のコイルの２つと重なり合う。さらに別の部分において、図７における磁性体４６２の中央部に最も近い位置にある各コイルの磁束区域は、他の３つのコイルの各々と重なり合う。したがって、コイル結合における大きな変化が、磁性体４６２の様々な部分で実現される。さらに、第１、第２、第３、および、第４のコイルの平面の空間的距離を変化させることによって、磁束通路内における磁気抵抗の大きな変化も実現可能である。
【００５５】
特に、コイルの平面の相互間の間隔が必ずしも同一である必要はなく、したがって、アセンブリ内において幾つかのコイルが他のコイルに比べて互いにより接近して（または、より離れて）位置させられることが可能である。この場合も同様に、各コイルの中央磁束区域と、各コイルの平面に対して垂直な方向における隣接コイルからの間隔とが、発生した磁束が磁性体内を通過する断面積を画定する。コイル平面の空間的距離を変化させることによって、各コイルに関連した断面積が、その少なくとも２つのコイルの間で変化するだろう。
【００５６】
説明されている他の実施形態と同様に、アセンブリ内の様々なコイルが、幾つかの用途において、異なる位相の電力に接続されるだろう。
【００５７】
図８は、磁束区域Ａにおいて互いに部分的に重なり合っておりかつ部分的に重なり合っていない２つのコイル４２０ａ、４２０ｂを有する磁気部品アセンブリ４７０の別の実施形態を示す。図９に断面図の形で示されているように、２つのコイルは、磁性体４７２内の互いに異なる平面内に位置している。
【００５８】
図１０は、その磁束区域Ａ内において互いに部分的に重なり合っておりかつ部分的に重なり合っていない２つのコイル４２０ａ、４２０ｂを有する磁気部品アセンブリ４８０の別の実施形態を示す。図１１に断面図の形で示されているように、その２つのコイルは、磁性体４８２内の互いに異なる平面内に位置している。
【００５９】
図１３は、その磁束区域Ａ内において互いに部分的に重なり合っておりかつ部分的に重なり合っていない４つのコイル４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄを有する磁気部品アセンブリ４９０の別の実施形態を示す。図１１に断面図の形で示されているように、その４つのコイルは、磁性体４９２内の互いに異なる平面内に位置している。
【００６０】
図１４から図１７は、図８および図９に示されているコイル構成に類似したコイル構成を有する磁気部品アセンブリ５００の実施形態を示す。コイル５０１、５０２は、磁性体５０６の側部の周囲を延びる包み込み端子端部（ｗｒａｐ  ａｒｏｕｎｄ  ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｅｎｄ）５０４を含む。磁性体５０６は、上述されたように、または、当業で公知のように形成されてよく、かつ、層状または非層状の構造を有するだろう。アセンブリ５００は、端子端部５０４を介して回路基板に表面実装されるだろう。
【００６１】
図３４は、結合インダクタを有しかつ回路基板レイアウトに対するその関係を図示する磁気部品アセンブリ６２０の別の実施形態を示す。磁気部品６２０は、上述の磁気部品と同様に構成されかつ動作するだろうが、異なる効果を実現するために異なる回路基板レイアウトと共に使用されるだろう。
【００６２】
図示されている実施形態では、磁気部品アセンブリ６２０は電圧コンバータ電力用途のために適合化されており、このため、磁性体６２６内に第１の組の導電性巻線６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃと第２の組の導電性巻線６２４ａ、６２４ｂ、６２４ｃとを含む。巻線６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃと巻線６２４ａ、６２４ｂ、６２４ｃの各々は、例えばインダクタ本体内において、１／２ターンを終えているが、この代わりに、他の実施形態では、巻線において終えられたターンがより多いかより少ないことがある。コイルは磁性体６２６内のその物理的位置決めにおよびその形状によって互いに物理的に結合するだろう。
【００６３】
磁気部品アセンブリ６２０と共に使用するための、例示的な回路基板レイアウト、すなわち「フットプリント」６３０ａ、６３０ｂが図３４に示されている。図３４に示されているように、レイアウト６３０ａ、６３０ｂの各々は、１／２ターンの巻線を各々が画定する３つの導電路６３２、６３４、６３６を含む。レイアウト６３０ａ、６３０ｂは、公知の技術を使用して（図３４に想像線で示されている）回路基板６３８上に設けられる。
【００６４】
磁気部品アセンブリ６２０が、部品コイル６２２，６２４をレイアウト６３０ａ、６３０ｂに電気的に接続するためにレイアウト６３０ａ、６３０ｂに表面実装される時には、形成される全体的なコイル巻線経路がそれぞれの位相ごとに３ターンであるということが理解されるだろう。部品６２０内の各々１／２ターンのコイル巻線が基板レイアウト６３０ａ、６３０ｂ内の１／２ターンの巻線に接続されて、これら巻線が直列に接続され、このことによって、それぞれの位相について合計３ターンがもたらされる。
【００６５】
図３４が示すように、代替案として、同じ磁気部品アセンブリ６２０が、異なる効果を実現するために（図３４に想像線で示されている）別の回路基板６４２上の異なる回路基板レイアウト６４０ａ、６４０ｂに接続されてもよい。示されている具体例では、レイアウト６４０ａ、６４０ｂは、１／２ターンの巻線を各々が画定する２つの導電路６４４、６４６を含む。
【００６６】
磁気部品アセンブリ６２０が部品コイル６２２，６２４をレイアウト６４０ａ、６４０ｂに電気的に接続するためにレイアウト６４０ａ、６４０ｂに表面実装される時には、形成される全体的なコイル巻線経路がそれぞれの位相について２．５ターンであるということが理解されるだろう。
【００６７】
部品６２０が接続されている回路基板レイアウトを変更することによって部品６２０の効果が変化させられることが可能なので、この部品はプログラム可能結合インダクタと呼ばれることもある。すなわち、コイルの結合の度合いが、回路基板レイアウトに応じて変化させられることが可能である。したがって、実質的に同一の部品アセンブリ６２０が備えられることが可能であるが、異なるレイアウトがその部品のために与えられている場合には、その動作は、その部品が１つまたは複数の回路基板に接続されている場所に応じて異なるだろう。回路基板レイアウトの変更は、同一の回路基板または異なる回路基板の異なる区域上で実現されるだろう。
【００６８】
多くの他の変形が可能である。例えば、磁気部品アセンブリは、磁気本体内に埋め込まれている各々が１／２ターンを有する５つのコイルを含むだろうし、磁気部品は、巻線のターンを完成させるためにユーザが回路基板上に導電トレースをレイアウトする仕方によってユーザによって選択される１１個までの異なる増大するインダクタンス値と共に使用されることが可能である。
【００６９】
図３５および図３６は、磁性体６５６内に結合コイル６５２、６５４を有する別の磁気部品アセンブリ６５０を示す。これらコイル６５２、６５４は、磁性体６５６の区域Ａ２内で対称に結合し、一方、図３６における区域Ａ１、Ａ３内では非結合である。区域Ａ２内での結合の度合いは、コイル６５２、６５４の距離に応じて変化させられることが可能である。
【００７０】
図３７は、従来から行われているような各々の位相のために使用される多数離散的な非結合磁気部品に対する、上述された態様において結合コイルを有する多相磁気部品の利点を示す。具体的には、本明細書で説明されている結合コイルのような結合コイルを有する多相磁気部品を使用する時には、リップル電流が少なくとも部分的にキャンセルされる。
【００７１】
図１８から図２０は、磁性体５２４内に幾つかの部分的なターンコイル（ｐａｒｔｉａｌ  ｔｕｒｎ  ｃｏｉｌ）５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄを有する別の磁気部品アセンブリ５２０を示す。図１７に示されているように、各々のコイル５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄは１／２ターンを備える。４つのコイル５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄが示されているが、代替策として、より多くのまたはより少ない数のコイルが備えられることも可能である。
【００７２】
各々のコイル５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄは、例えば回路基板上に備えられることがある別の１／２ターンのコイルに接続されてもよい。各々のコイル５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄは、回路基板に表面実装されることがある包み込み端子端部５２６を備えている。
【００７３】
図２１から図２３は、磁性体５４４内に幾つかの部分ターンコイル５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ、５４２ｄを有する別の磁気部品アセンブリ５４０を示す。コイル５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ、５４２ｄは、図１８に示されているコイルとは異なる形状を有することが見てとれる。４つのコイル５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ、５４２ｄが示されているが、代替策として、より多くのまたはより少ない数のコイルが備えられることも可能である。
【００７４】
各々のコイル５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ、５４２ｄは、例えば回路基板上に備えられることがある別の部分的なターンコイルに接続されてもよい。各々のコイル５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ、５４２ｄは、回路基板に表面実装されうる包み込み端子端部５４６を備えている。
【００７５】
図２４から図２６は、磁性体５６４内に幾つかの部分的なターンコイル５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄを有する別の磁気部品アセンブリ５６０を示す。コイル５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄは、図１８および図２４に示されているコイルとは異なる形状を有することが見てとれる。４つのコイル５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄが示されているが、代替策として、より多くのまたはより少ない数のコイルが備えられることも可能である。
【００７６】
各々のコイル５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄは、例えば回路基板上に備えられることがある別の部分的なターンコイルに接続されてもよい。各々のコイル５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄは、回路基板に表面実装されることがある包み込み端子端部５２６を備えている。
【００７７】
図３８から図４０は、小型化磁気部品７００の別の例示的な実施形態の様々な図を示す。より具体的に述べると、図３８は、斜視図におけるアセンブリを示し、図３９は平面図であり、図４０は下面図である。
【００７８】
これら図に示されているように、アセンブリ７００は概して長方形の磁性体７０２を含み、磁性体７０２は、上面７０４と、上面とは反対側に位置する下面７０６と、上面７０２と下面７０４とを相互連結する互いに反対側に位置する端面７０８、７１０と、端面７０８、７１０と上面７０２および下面７０４とを相互連結する互いに反対側に位置する横側面７１２、１７４とを含む。下面７０６は、基板７１６上の回路から磁性体７０２内の複数のコイル７１８、７２０（図４０）への電気的接続を完成させるために、回路基板７１６に当接接触されかつ表面実装されているだろう。コイル７１８、７２０は、磁性体７０２の内側に、磁束を共有する関係において配置されており、例示的な実施形態では、磁性体７０２と、これに関連したコイル７２０は結合電力インダクタを形成する。コイル７１８、７２０の各々は、異なる位相の電力を搬送するだろう。
【００７９】
例示的な実施形態では、磁性体７０２は、ギャップ分散磁気特性を有する材料で製造されたモノリシックなまたは一体型の本体である。上述されているかまたは本明細書において特定された関連用途において説明されている磁性材料のいずれかと、必要に応じて、当業で公知の他の磁性材料とが、磁気本体を形成するために使用されるだろう。一実施形態では、磁性体７０２は、ギャップ分散特性を有する成形可能な材料から製造され、および、コイル７１８、７２０の周囲で成形される。別の具体例では、磁性体７０２は、上述した複数の積み重ね磁気シートのような複数の積み重ね磁気シートから製造されるだろう。これに加えて、異なる磁性材料の組み合わせが、一体型の磁性体を形成するために使用されるだろう。
【００８０】
図３８から図４０に示されている具体例では、磁性体は、第１の磁気特性を有する第１の磁性材料７２２と、第２の磁気特性を有する第２の磁性材料７２４とから製造されている。第１の磁性材料７２２は、全体的なサイズおよび形状に関して磁性体７０２の大部分を画定し、第２の磁性材料７２４は、図３８から図４０に示されている第１の磁性材料の部分と、コイル７１８、７２０の部分とを分離する。第２の材料７２４の異なる磁気特性によって、第２の磁性材料７２４は、第１の磁性体の各部分の間と、互いに隣接するコイル７１８、７２０の間とに、効果的に磁気的なギャップを形成しつつ、小型アセンブリにおける物理的にギャップが作られた離散的なコアピースという従来的な難題なしに、コイル７１８、７２０を取り囲む実質的に中実である本体をそれでもなお維持する。例示的な実施形態では、第２の磁性材料７２４は、接着剤のような充填剤材料と混合された磁性材料であり、したがって、第２の磁性材料は、第１の磁性材料７２２とは異なる磁気特性を有する。例示的な実施形態では、第１の磁性材料７２２は、第１の製造段階において磁性体を形成するために使用されるだろうし、および、第２の材料は、磁性体７０４を完成させるために、第１の材料内に形成されたギャップまたは空洞に適用されうる。
【００８１】
図３８から図４０に見てとれるように、第２の磁性材料７２４は、磁性体７０２の上面７０４と、下面７０６と、互いに反対側に位置する端面７０８、７１０と、横側面７１２、７１４とに延びる。これに加えて、第２の磁性材料７２４は、コイル７１８、７２０の間の磁性体７０２の内部部分に延びる。図３８および図３９から見てとれるように、第２の磁性材料７２４は、回路基板７１６の平面に対して実質的に垂直に延びる第１の平面内を延び、かつ、第１の平面に沿って第１の磁性材料７２２の部分を分離する。図３８および図４０から見てとれるように、第２の磁性材料７２４も、回路基板７１６の平面に対して実質的に平行に延びる第２の平面内を延び、かつ、第２の平面においてコイル７１８、７２０の部分と第１の磁性材料７２２とを分離する。すなわち、第２の磁性材料７２４は、２つの交差しかつ回路基板７１６に対して互いに垂直である垂直平面および水平平面において第１の磁性材料７２２を分離する。
【００８２】
図４０に示されているように、コイル７１８、７２０は平型コイルであるが、上記においてまたは関連出願において説明されているあらゆるコイルを含む他のタイプのコイルが別の実施形態において使用されうる。さらに、図３４を参照して上述された実施形態と同様に、コイル７１８、７２０の各々は、巻線の第１の部分的なターン数を画定する。回路基板７１６は、巻線の第２の部分的なターン数を画定するレイアウトを含むだろう。完成したアセンブリ内のターンの合計数が、コイル７１８、７２０内に実現されたターン数と回路基板レイアウト上に実現されたターン数との合計である。様々なターン数が、様々な目的を実現するように提供されるだろう。
【００８３】
コイル７１８、７２０の各々は、回路基板７１６上の回路に対する電気的接続を確立するために磁性体７０２の下面７０６上に露出させられている接触パッド７２６、７２８の形の表面実装端子を含む。しかし、代替策として、他の表面実装端子構造が、様々な実施形態においてスルーホール端子と共に使用されることがあるということが想定されている。この図示されている実施形態では、接触パッド７２６、７２８は、磁性体の下面７０６上の非対称なパターンを画定するが、表面実装端子の他のパターンまたは配列が採用可能である。
【００８４】
アセンブリ７００が、既存の電力インダクタを上回る多数の利点を提供する。磁性体７０２は、向上したインダクタンス値と、より高い効率と、増大したエネルギー密度とを依然として実現しながら、物理的にギャップが作られている離散的なコアを使用するアセンブリに比べてより小さいフットプリントを有するより小型のパッケージ内に備えられることが可能である。さらに、漏洩磁束の適切な抑制を依然として実現しながら、物理的にギャップが作られている離散的コアピースを有する従来のインダクタアセンブリに比較して、ＡＣ巻線損失（ＡＣ  ｗｉｎｄｉｎｇ  ｌｏｓｓ）も著しく減少させられるだろう。これに加えて、このアセンブリは、コイルに接続するために使用される回路基板レイアウトにおけるより大きな自由を実現するが、一方、このタイプの従来のインダクタは、限られたタイプの回路基板レイアウトだけと共にしか使用できなかった。特に、このタイプの従来の電力インダクタと違って、異なる位相の電力が回路基板上の同一のレイアウトを共有することができる。
【００８５】
図４１および図４２は、それぞれ、磁気部品アセンブリ７５０の別の実施形態の斜視図と側面図である。このアセンブリ７５０は、上述した成形またはプレス加工作業によって、ギャップ分散特性を有する材料から一体型に製造された磁性体７５２を含む。上記の実施形態と同様に、磁性体７５２は、上面７５４と、下面７５６と、互いに反対側に位置している端面７５８、７６０と、互いに反対側に位置している横側面７６２、７６４とを含む。下面７５６は、基板７８８上の回路と磁性体７５２内のコイル７７８、７８０との間の電気的接続を完成させるために、回路基板７６６に対して当接接触している。
【００８６】
上述の実施形態とは違って、磁性体は、磁性体の一部内に形成されている物理的なギャップ７８２、７８４を含む。図４１および図４２に示されている実施形態では、第１および第２の物理的なギャップ７８２、７８４の各々は、コイル７７８、７８０各々の中央部分７８６、７８８から磁性体のそれぞれの端面７５８、７６０に外向きに延びる。図示されている実施形態では、物理的なギャップ７８２、７８４は、概して互いに同一平面上を延びており、磁性体７５２の下面７５６に対して、ひいては回路基板７５６の平面に対して実質的に平行に延びている。さらに、図示されている実施形態では、物理的なギャップ７８２、７８４は、磁性体７５２の周縁部の周りを完全に延びてはいない。むしろ、ギャップ７８２、７８４は、コイル７７８およびコイル７８０と、磁性体７５２のそれぞれの端部７５８、７６０との間だけを延びるにすぎない。ギャップ７８２、７８４は両方とも、コイル７７８とコイル７８０との間の磁性体７５２の内部領域内に延びることはない。
【００８７】
一体型磁性体７５２と、一体状に形成されている物理的なギャップ７８２、７８４とを使用するアセンブリ７５０は、離散的コア構造に物理的にギャップを形成するという難題なしにインダクタ部品内における物理的なギャップの所望の特性を可能にする。
【００８８】
図４３は、インダクタ部品のために使用されかつ回路基板７６６と共に使用される磁性体８００の別の実施形態を示す。この磁性体８００は、上述した材料のいずれかのようなギャップ分散特性を有する磁性材料から製造され、かつ、磁性体の内部領域から、回路基板７６６に当接する磁性体８００の下面８１０に延びる、一連の物理的なギャップ８０２、８０４、８０６、８０８を伴って形成されている。物理的なギャップ８０２、８０４、８０６、８０８は、互いに対して概して平行に延び、かつ、回路基板７６６の平面に対して実質的に垂直な方向に延びる。各々のギャップ８０２、８０４、８０６、８０８は、（図４３には示されていないが、図４２に示されているコイルに類似している）コイルに関連付けられている。任意の個数のコイルおよびギャップがこのよう態様で提供されることができる。
【００８９】
図４４は、磁性体の内部領域から、回路基板７６６に当接する磁性体８００の下面８３２の反対側に位置している磁性体の上面８３０に延びる一連の物理的なギャップ８２２、８２４、８２６、８２８を有する磁性体８２０を含むアセンブリの別の代案の実施形態を示す。したがって、磁性体８２０は磁性体８００（図４３）に類似しているが、回路基板７６６に向かって延びる代わりに回路基板７６６から離れるように延びる物理的なギャップ８２２、８２４、８２６、８２８を含む。コイル８３４、８３６、８３８、８４０が、ギャップ８２２、８２４、８２６、８２８の各々に関連付けられている。
【００９０】
図４５は、磁気部品アセンブリ８５０の別の実施形態の側面図であり、磁気部品アセンブリ８５０は、第１の磁性材料８５４と、第１の磁性材料とは異なる第２の磁性材料８５８と、第１および第２の磁性材料とは異なる第３の材料８５６とから製造された一体型の磁性体８５２を含む。材料８５４、８５６、８５８は、互いに磁束を共有する関係において配置されているコイル８６０、８６２、８６４、８６６を含む単一のモノリシック部品の形にプレス加工または成形されるだろう。
【００９１】
第３の材料８５６は、様々な実施形態において磁性材料または非磁性材料であってよく、かつ、第１の磁性材料８５４と第２の磁性材料８５８との間に挿入されている。第３の材料は、磁性体８５２の軸線方向長さ全体に沿って第１の材料８５４と第２の材料８５８とを分離し、かつ、磁性体８５２の内部領域内において、隣接コイル８６０と８６２との間と、隣接コイル８６２と８６４との間と、隣接コイル８６４と８６８との間とを延びる。第３の材料は、図４５に示されているように、コイル８６０、８６２、８６４、８６６の間の磁束通路を変化させるために、複数のコイルのうちの隣接する１対のコイルの間において、異なる厚さを有することがある。
【００９２】
様々な実施形態では、第１および第２の材料８５４、８５８の一方または両方は、積み重ねられた磁気シート、成形可能な磁気粉末、シートと粉末との組み合わせ、または、当業で公知の他の材料を含む。第１および第２の材料８５４、８５８の各々は、異なる度合いのギャップ分散特性を有するだろうし、第３の材料８６５は、他の中実である磁性体８５２において第１の材料８５４と第２の材料８５８との間に効果的に磁気的なギャップを形成するために、第１および第２の材料８５４、８５８のどちらに対しても十分に明らかに異なる特性を有する。したがって、離散的な物理的なギャップ付きのコアピースをアセンブリすることの困難さが回避される。一体型の磁性体８５２を形成するために使用される第１の材料８５４、第２の材料８５６、および第３の材料８５８の相対的な量と割合と寸法とを調整することによって、アセンブリ８５０の電気的性能が変化させられるだろう。特に、コイル８６０、８６２、８６４、８６６の各々によって搬送される異なる位相の電力の間の自己インダクタンスおよび結合インダクタンスが、材料の適切な選択と、磁性体８５２を製造するための各材料の割合とによって変化させられることが可能である。
【００９３】
ＩＩＩ．開示されている例示的な実施形態
【００９４】
説明された様々な特徴が様々な組み合わせの形で組み合わされかつ整合させられうるということが明らかであるはずである。例えば、層状の構造が磁性体に関して説明される場合に、その代わりに、非層状の磁気構造物が使用されることが可能である。様々な磁気特性並びに様々な個数およびタイプのコイルを有し、かつ、具体的な用途の要求に合致するための様々な性能特徴を有する、非常に多様な種類の磁気部品アセンブリが提供されうることは有利である。
【００９５】
さらに、上記特徴の幾つかが、互いに物理的にギャップが作られておりかつ離間されている離散的なコアピースを有する構造において使用されうることも有利である。これは、特に、上述のコイル結合特徴の場合に当てはまる。
【００９６】
上述された開示内容の範囲内の様々な可能性の中で、少なくとも次の実施形態が、従来のインダクタ部品に比較して有利であると考えられる。
【００９７】
ギャップ分散特性を有する材料から製造された一体型の磁性体と、磁性体内に位置している複数のコイルとを含む磁気部品アセンブリの一実施形態が開示され、この実施形態では、コイルは、互いに磁束を共有する関係において磁性体内に配置されている。
【００９８】
採用随意に、磁性体は、ギャップ分散特性を有する成形可能な材料から製造される。モノリシックな磁性体は、第１の磁気特性を有する第１の磁性材料と、第２の磁気特性を有する第２の磁性材料とから製造されることができ、この場合、第２の磁性材料は、第１の磁性材料の一部を分離し、かつ、複数のコイルのうちの隣接するコイルの一部を分離する。第２の磁性材料は、第１の磁性材料の少なくとも一部とコイルの一部とを分離することができる。第２の磁性材料は、磁性体の上面と、下面と、互いに反対側に位置した端面と、横側面とに延びることができる。
【００９９】
さらに、採用随意に、一体型の磁性体は、第１の磁気特性を有する第１の磁性材料と、第２の磁気特性を有する第２の磁性材料とから製造されることができ、この場合、第２の磁性材料は、第１の平面内と、第１の平面に対して実質的に垂直に延びる第２の平面内とに延びる。第１および第２の磁性材料の一方は、さらに、プレス加工された磁気シートを含む。第１および第２の磁性材料の一方は、さらに磁気粉末を含んでもよい。第１および第２の磁性材料の少なくとも一方は、複数のコイルの周りでプレス加工されうる。第１の磁性材料は実質的に長方形の本体を形成することができ、第１および第２の磁性材料は、コイルの周りの中実の本体を共同して画定することができる。
【０１００】
複数のコイルは採用随意に平型コイルであってもよい。複数のコイルの各々は、巻線の第１の部分的なターンを画定することがある。アセンブリは、さらに回路基板を含むことができ、回路基板は、複数のコイルの各々に関する巻線の第２の部分的なターンを画定しこの第１および第２の部分的なターンは互いに接続されている。
【０１０１】
表面実装端子が、採用随意に、複数のコイルの各々について備えられてもよい。表面実装端子は、磁性体の表面上に非対称なパターンを画定するだろう。
【０１０２】
複数の物理的なギャップが、採用随意に、磁性体内に形成されてもよい。この物理的なギャップは、それぞれの複数のコイル各々の一部から磁性体のそれぞれの端縁に外向きに延びるだろう。アセンブリは、さらに回路基板を含むことができ、物理的なギャップは、回路基板の平面に対して平行に延び、かつ、互いに離間されて、互いに概して同一平面上にあることがある。物理的なギャップは、磁性体の互いに反対側に位置したそれぞれの端部上のみに延びてもよい。複数のコイルは互いに離間されることができ、複数の物理的なギャップは、隣接するコイル間に延びなくてもよい。
【０１０３】
代替的に、採用随意の物理的なギャップが、それぞれの複数のコイルの各々から磁性体の上面に外向きに延びる。アセンブリは、さらに回路基板を含むことができ、物理的なギャップは回路基板の平面に対して実質的に垂直に延びる。磁性体は下面を含むことができ、下面は、回路基板と、その下面の反対側に位置する上面とに当接接触している。
【０１０４】
採用随意の物理的なギャップが、それぞれの複数のコイルの各々から磁性体の下面に外向きに延びてもよい。アセンブリは、さらに回路基板を含むことができ、下面は回路基板と当接接触することができる。物理的なギャップは回路基板の平面に対して実質的に垂直に延びることができる。物理的なギャップは、離間されておりかつ実質的に平行な複数のギャップを含むことができる。
【０１０５】
磁性体は、採用随意に、第１の磁性材料と、第１の磁性材料とは異なる第２の磁性材料と、第１および第２の磁性材料とは異なる第３の材料とを含んでもよい。第３の材料は磁性材料であってもよい。第３の材料は第１の磁性材料と第２の磁性材料との間に挿入されうる。第３の材料は、複数のコイルのうちの隣接するコイル対の間で、異なる厚さを有してもよい。第１の材料、第２の材料、および第３の材料は、互いにプレス加工されうる。第１および第２の材料の少なくとも一方は積み重ね磁気シートを備えてもよい。第１および第２の材料の少なくとも一方は成形可能な磁気粉末を備えてもよい。第１および第２の磁性材料はギャップ分散特性を有してもよい。
【０１０６】
磁性体およびコイルは結合電力インダクタを形成することができる。コイルの各々は、異なる位相の電力を搬送するように形状構成されうる。
【０１０７】
ＩＶ．結論
【０１０８】
本発明の利点が、上述の具体例および実施形態から明らかであると考えられる。多数の実施形態および具体例が具体的に説明されてきたが、開示されている例示的なデバイス、アセンブリ、および方法の範囲および着想の範囲内で他の具体例および実施形態が想定可能である。
【０１０９】
この記述された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するために、かつ、さらには、当業者が任意のデバイスまたはシステムを作って使用することと任意の組み込まれた方法を行うこととを含む本発明の実施を行うことを可能にするために、具体例を使用する。本発明の特許を受けられる範囲は特許請求の範囲によって定義され、かつ、当業者が思い付く他の具体例を含むだろう。こうした他の具体例は、特許請求の範囲の逐語的な言葉と異なることがない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の逐語的な言葉との僅かな相違点がある均等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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