(57)【要約】【課題】  直流重畳特性を改善しつつ、２つのコイルの結合係数を所望の値に設定することができるインダクタアレイおよび電源装置を提供する。【解決手段】  インダクタアレイ１の積層体２は、信号電極１０Ａ〜１０Ｄからなる第１コイルＬ1と、信号電極１２Ａ〜１２Ｄからなる第２コイルＬ2を内蔵する。第１コイルＬ1の信号電極１０Ｃ，１０Ｄ間には、第１非磁性体部１４が設けられる。第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ，１２Ｂ間には、第２非磁性体部１５が設けられる。第１コイルＬ1の信号電極１０Ｄと第２コイルＬ2の信号電極１２Ａとの間には、第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅが設けられる。第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ〜１０Ｃ間には、第１磁性体部１７Ａ，１７Ｂが設けられる。第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ〜１２Ｃ間には、第２磁性体部１８Ａ，１８Ｂが設けられる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層と信号電極が積層された積層体によって構成され、前記積層体内には、複数の前記信号電極からなる第１コイルと第２コイルとが２段積みして設けられたインダクタアレイにおいて、
複数の前記信号電極のうち、前記第１コイルと前記第２コイルとに挟まれた層に近い位置であって厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体を設け、
複数の前記信号電極のうち、前記第１コイルと前記第２コイルとに挟まれた層から離れた位置であって厚さ方向で対面する残余の信号電極の間には、磁性体を設けたことを特徴とするインダクタアレイ。
【請求項２】
前記第１コイルの複数の信号電極のうち、前記第２コイルの近くに位置して厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体からなる第１非磁性体部を設け、
前記第２コイルの複数の信号電極のうち、前記第１コイルの近くに位置して厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体からなる第２非磁性体部を設け、
前記第１コイルの信号電極と前記第２コイルの信号電極との間には、非磁性体からなる第３非磁性体部を設けてなる請求項１に記載のインダクタアレイ。
【請求項３】
前記非磁性体が設けられた一部の信号電極と前記磁性体が設けられた残余の信号電極との間には、非磁性体からなる非磁性体層を設けてなる請求項１または２に記載のインダクタアレイ。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかに記載のインダクタアレイを用いた電源装置であって、
互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、
前記第１コイルに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの一方の出力電流を供給し、前記第２コイルに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの他方の出力電流を供給してなる電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのコイルが２段積みされた積層型のインダクタアレイと、このインダクタアレイを用いた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数のコイルが積み重ねて設けられた積層型のインダクタアレイが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１には、２つのコイルの巻方向を逆にした構成が開示されている。この構成では、２つのコイルに同相の直流電流が流れたときに、これらのコイルによって発生する磁束を相殺し、同相電流に対する重畳電流特性を改善することができる。
【０００３】
一方、特許文献２，３には、各コイルを形成する複数の信号電極間に非磁性体を挿入した構成が開示されている。この場合、２つのコイルを跨いで閉磁路が形成されるため、結合係数が大きくなり、磁束の相殺効果が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９４４７４号公報
【特許文献２】特開平８−８８１２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１７５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のインダクタアレイでは、磁束は磁性抵抗が小さなパスを通過する傾向があるため、閉磁路がそれぞれのコイルで独立して形成されてしまい、結合係数を大きくすることができない。また、磁束は積層体内の場所に応じて強め合うところと弱め合うところが発生し、直流重畳特性はそれほど改善されないという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２，３のインダクタアレイでは、２つのコイルを跨いで閉磁路が形成されるため、結合係数はほぼ１になり、直流重畳特性は改善される。しかし、直流電力を出力する電源装置にインダクタアレイを適用する場合、低い結合係数の方が高効率になることがある。
【０００７】
具体的に説明すると、例えばマルチフェーズのＤＣ−ＤＣコンバータでは、互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流を出力する。このＤＣ−ＤＣコンバータにインダクタアレイを適用すると、一方の出力電流が一方のコイルに供給され、他方の出力電流が他方のコイルに供給される。このとき、交流成分が電流の減少と増加が対称な波形（例えば正弦波）であれば、同相の電流に対するインダクタンスは不要になるため、結合係数が１に近付くに従って高効率になる。しかし、電流の減少と増加が非対称な波形（例えば鋸波）のときには、同相の電流に対するインダクタンスも必要になるため、結合係数は１よりも低いときに高効率になる。この場合に、特許文献２，３のインダクタアレイでは、結合係数を所望の値に設定することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、直流重畳特性を改善しつつ、２つのコイルの結合係数を所望の値に設定することができるインダクタアレイおよび電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の絶縁層と信号電極が積層された積層体によって構成され、前記積層体内には、複数の前記信号電極からなる第１コイルと第２コイルとが２段積みして設けられたインダクタアレイにおいて、複数の前記信号電極のうち、前記第１コイルと前記第２コイルとに挟まれた層に近い位置であって厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体を設け、複数の前記信号電極のうち、前記第１コイルと前記第２コイルとに挟まれた層から離れた位置であって厚さ方向で対面する残余の信号電極の間には、磁性体を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明では、前記第１コイルの複数の信号電極のうち、前記第２コイルの近くに位置して厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体からなる第１非磁性体部を設け、前記第２コイルの複数の信号電極のうち、前記第１コイルの近くに位置して厚さ方向で対面する一部の信号電極の間には、非磁性体からなる第２非磁性体部を設け、前記第１コイルの信号電極と前記第２コイルの信号電極との間には、非磁性体からなる第３非磁性体部を設けている。
【００１１】
請求項３の発明では、前記非磁性体が設けられた一部の信号電極と前記磁性体が設けられた残余の信号電極との間には、非磁性体からなる非磁性体層を設けている。
【００１２】
請求項４の発明では、本発明のインダクタアレイを用いた電源装置であって、互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、前記第１コイルに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの一方の出力電流を供給し、前記第２コイルに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの他方の出力電流を供給している。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、第１コイルと第２コイルとに挟まれた層に近い位置では、厚さ方向で対面する一部の信号電極の間に非磁性体を設けた。これにより、第１コイルと第２コイルとに挟まれた層に近い位置で、これらのコイルが結合した結合部を形成して、この結合部に周囲に閉磁路を形成することができる。このため、２つのコイルの結合部によって直流電流による発生する磁束を相殺して直流重畳特性を改善することができる。また、第１コイルと第２コイルとに挟まれた層から離れた位置では、厚さ方向で対面する残余の信号電極の間に磁性体を設けた。これらの信号電極では、相手方のコイルに対する結合が弱くなった非結合部を形成することができ、この非結合部によって第１コイルと第２コイルとの結合係数を１よりも低下させることができる。このため、厚さ方向で対面する信号電極間の非磁性体および磁性体の層の数を調整することによって、第１コイルと第２コイルとの結合係数を所望の値に設定することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１コイルの信号電極には第１非磁性体部を設け、第２コイルの信号電極には第２非磁性体部を設け、第１コイルの信号電極と第２コイルの信号電極との間には第３非磁性体部を設けた。これにより、第１コイルと第２コイルとに挟まれた層の近くの位置には、第１ないし第３非磁性体部を取り囲む閉磁路を形成することができる。このため、第１コイルと第２コイルを部分的に結合させることができ、直流重畳特性を改善しつつ、結合係数を調整することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、非磁性体が設けられた一部の信号電極と磁性体が設けられた残余の信号電極との間には、非磁性体からなる非磁性体層を設けたから、非磁性体の周囲と磁性体の周囲で磁路が明確に分かれて、相互の磁束による影響がなくなる。このため、直流重畳電流が大きくなっても、第１コイルと第２コイルの結合部のインダクタンスが低下することがなくなる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流を出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、第１コイルにＤＣ−ＤＣコンバータの一方の出力電流を供給し、第２コイルにＤＣ−ＤＣコンバータの他方の出力電流を供給した。このとき、交流成分が電流の減少と増加が非対称な波形になるときでも、第１コイルと第２コイルの結合係数を１よりも低い所望の値に設定して、効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインダクタアレイを示す斜視図である。
【図２】絶縁層を透視した状態で第１コイルと第２コイルを示す斜視図である。
【図３】インダクタアレイを分解して示す分解斜視図である。
【図４】インダクタアレイの第２コイルを示す平面図である。
【図５】インダクタアレイを図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた模式的な断面図である。
【図６】インダクタアレイを用いた電源装置を示す回路図である。
【図７】第１，第２のＰＷＭ信号および第１コイル、第２コイルの電流の時間変化を示す波形図である。
【図８】インダクタアレイの等価回路図である。
【図９】インダクタアレイの結合部と非結合部を分けた状態で示す等価回路図である。
【図１０】インダクタアレイの直流重畳電流と自己インダクタンスとの関係を示す特性線図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態によるインダクタアレイを分解して示す分解斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態によるインダクタアレイを示す図５と同様の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態によるインダクタアレイについて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１ないし図５は、第１の実施の形態によるインダクタアレイ１を示している。以下、インダクタアレイ１の積層方向をＺ軸方向とし、インダクタアレイ１の長辺に沿った方向をＸ軸方向とし、インダクタアレイ１の短辺に沿った方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交している。
【００２０】
図１および図２に示すように、インダクタアレイ１は、積層体２および外部電極３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂを備えている。積層体２は、例えば直方体状に形成され、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2を内蔵している。外部電極３Ａ，３Ｂはそれぞれ、第１コイルＬ1に電気的に接続されている。外部電極４Ａ，４Ｂはそれぞれ、第２コイルＬ2に電気的に接続されている。これらの外部電極３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂは、Ｘ軸方向の両端に位置する積層体２の側面を覆うように形成されている。
【００２１】
図２および図３に示すように、積層体２は、絶縁層としての磁性体層５Ａ〜５Ｅ，６Ａ〜６Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃおよび信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２ＤがＺ軸方向に積層されて形成されている。以下では、個別の磁性体層５〜９や信号電極１０，１２を示す場合には、参照符号の後ろにアルファベットを付し、これらを総称する場合には、参照符号の後ろのアルファベットを省略する。
【００２２】
磁性体層５は、磁性体として例えば強磁性のフェライトによって形成されている。他の磁性体層６〜９も、磁性体層５とほぼ同様に構成される。磁性体層５〜９は、Ｚ軸方向から平面視したときに、同じ形状および同じ大きさを有している。なお、磁性体層５〜９の層数や信号電極１０，１２の数は、図３に示したものに限らない。
【００２３】
磁性体層５Ａ〜５Ｄには、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ〜１０Ｄが設けられている。また、磁性体層６Ａ〜６Ｄには、第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。
【００２４】
磁性体層７は、磁性体層５と磁性体層６に挟まれている。磁性体層８は、磁性体層５を挟んで磁性体層７とは反対側（例えば磁性体層５の上側）に配置されている。磁性体層９は、磁性体層６を挟んで磁性体層７とは反対側（例えば磁性体層６の下側）に配置されている。このため、磁性体層８を上側に配置した場合には、磁性体層８Ａ〜８Ｃ、磁性体層５Ａ〜５Ｅ、磁性体層７Ａ〜７Ｃ、磁性体層６Ａ〜６Ｅ、磁性体層９Ａ〜９Ｃの順番でＺ軸方向の上から下へと並ぶように積層される。
【００２５】
第１コイルＬ1は、例えば四角形の枠状をなし、旋回しながらＺ軸方向に進行する螺旋状に形成されている。即ち、第１コイルＬ1のコイル軸は、Ｚ軸方向に平行である。第１コイルＬ1は、信号電極１０Ａ〜１０Ｄ、引出し部１１Ａ，１１Ｂおよびビアホール導体Ｖ11〜Ｖ13を含んでいる。
【００２６】
図２に示すように、信号電極１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、磁性体層５Ｂ〜５Ｅの主面上に形成され、磁性体層５と共に積層されている。各信号電極１０は、例えばＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌ等のような導電性に優れた金属、またはこれらの合金等によって略Ｃ字状に形成され、Ｚ軸方向に互いに重なるように配置されている。なお、信号電極１０は、Ｃ字状に限らず、Ｌ字状や他の形状に形成されてもよい。
【００２７】
また、信号電極１０Ｄの端部には、外部電極３Ａに接続された引出し部１１Ａが設けられている。信号電極１０Ａの端部には、外部電極３Ｂに接続された引出し部１１Ｂが設けられている。これにより、第１コイルＬ1の両端は、外部電極３Ａ，３Ｂに接続される。
【００２８】
ビアホール導体Ｖ11〜Ｖ13はそれぞれ、磁性体層５Ｂ〜５ＤをＺ軸方向に貫通するように形成されている。ビアホール導体Ｖ11〜Ｖ13は、磁性体層５が積層されたときに、隣り合う信号電極１０同士を電気的に直列接続する接続部として機能する。
【００２９】
具体的には、ビアホール導体Ｖ11は、信号電極１０Ａの端部のうち、引出し部１１Ｂが設けられていない方の端部と、信号電極１０Ｂの端部とを接続している。ビアホール導体Ｖ12は、信号電極１０Ｂの端部のうち、ビアホール導体Ｖ11が接続されていない方の端部と、信号電極１０Ｃの端部とを接続している。ビアホール導体Ｖ13は、信号電極１０Ｃの端部のうち、ビアホール導体Ｖ12が接続されていない方の端部と、信号電極１０Ｄの端部のうち、引出し部１１Ａが設けられていない方の端部とを接続している。
【００３０】
第２コイルＬ2は、第１コイルＬ1とほぼ同様に構成される。このため、第２コイルＬ2は、例えば四角形の枠状をなし、旋回しながらＺ軸方向に進行する螺旋状に形成されている。このとき、第２コイルＬ2のコイル軸は、Ｚ軸方向に平行である。但し、第２コイルＬ2の巻方向は、第１コイルの巻方向とは逆方向になっている。即ち、図８の等価回路に示すように、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2の極性は逆である。このため、例えば外部電極３Ａ，４Ａから外部電極３Ｂ，４Ｂに向けて同相の電流が流れるときには、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2は互いに逆方向の磁界、即ち相殺する方向の磁界を発生する。
【００３１】
第２コイルＬ2は、信号電極１２Ａ〜１２Ｄ、引出し部１３Ａ，１３Ｂおよびビアホール導体Ｖ21〜Ｖ23を含んでいる。図３に示すように、信号電極１２Ａ〜１２Ｄはそれぞれ、磁性体層６Ｂ〜６Ｅの主面上に形成され、磁性体層６と共に積層されている。各信号電極１２は、信号電極１０と同様に例えばＡｇ等の導電性材料によって略Ｃ字状に形成され、Ｚ軸方向に互いに重なるように配置されている。なお、信号電極１２は、Ｃ字状に限らず、Ｌ字状や他の形状に形成されてもよい。
【００３２】
また、信号電極１２Ｄの端部には、外部電極４Ａに接続された引出し部１３Ａが設けられている。信号電極１２Ａの端部には、外部電極４Ｂに接続された引出し部１３Ｂが設けられている。これにより、第２コイルＬ2の両端は、外部電極４Ａ，４Ｂに接続される。
【００３３】
ビアホール導体Ｖ21〜Ｖ23はそれぞれ、磁性体層６Ｂ〜６ＤをＺ軸方向に貫通するように形成されている。ビアホール導体Ｖ21〜Ｖ23は、磁性体層６が積層されたときに、隣り合う信号電極１２同士を電気的に直列接続する接続部として機能する。
【００３４】
具体的には、ビアホール導体Ｖ21は、信号電極１２Ａの端部のうち、引出し部１３Ｂが設けられていない方の端部と、信号電極１２Ｂの端部とを接続している。ビアホール導体Ｖ22は、信号電極１２Ｂの端部のうち、ビアホール導体Ｖ21が接続されていない方の端部と、信号電極１２Ｃの端部とを接続している。ビアホール導体Ｖ23は、信号電極１２Ｃの端部のうち、ビアホール導体Ｖ22が接続されていない方の端部と、信号電極１２Ｄの端部のうち、引出し部１３Ａが設けられていない方の端部とを接続している。
【００３５】
図５に示すように、第１非磁性体部１４は、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ〜１０Ｄのうち、第２コイルＬ2の近くに位置して厚さ方向で対面する信号電極１０Ｃと信号電極１０Ｄとの間に設けられている。第１非磁性体部１４は、非磁性体からなり、信号電極１０Ｃ，１０Ｄに沿って環状に形成されている。具体的には、信号電極１０Ｃと信号電極１０Ｄとの間に位置する磁性体層５Ｄに厚さ方向に貫通した環状の溝を設け、この溝に例えば印刷工法等によってペースト状の非磁性材料を挿入する。これによって、第１非磁性体部１４は形成されている。
【００３６】
第１非磁性体部１４の非磁性材料は、例えば樹脂材料、ガラス、ガラスセラミックス、誘電体材料等のいずれでもよい。熱膨張等を考慮すると、第１非磁性体部１４には、磁性体層５〜９と熱膨張率が近い材料として、例えば非磁性のフェライト等を用いるのが好ましい。
【００３７】
第２非磁性体部１５は、第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１コイルＬ1の近くに位置して厚さ方向で対面する信号電極１２Ａと信号電極１２Ｂとの間に設けられている。第２非磁性体部１５は、非磁性体からなり、信号電極１２Ａ，１２Ｂに沿って環状に形成されている。第２非磁性体部１５も、第１非磁性体部１４とほぼ同様に形成され、信号電極１２Ａと信号電極１２Ｂとの間に位置する磁性体層６ＢにＺ軸方向に貫通するように設けられている。
【００３８】
第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅは、厚さ方向で対面する第１コイルＬ1の信号電極１０Ｄと第２コイルＬ2の信号電極１２Ａとの間に設けられている。第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅは、非磁性体からなり、信号電極１０Ｄ，１２Ａに沿って環状に形成されている。第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅはそれぞれ、第１非磁性体部１４や第２非磁性体部１５とほぼ同様に形成され、信号電極１０Ｄと信号電極１２Ａとの間に位置する磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａに設けられている。
【００３９】
これにより、信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａに近い位置であって厚さ方向で対面する一部の信号電極１０Ｃ，１０Ｄ，１２Ａ，１２Ｂの間には、非磁性体からなる第１非磁性体部１４、第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅ、第２非磁性体部１５が設けられている。このため、第１コイルＬ1の信号電極１０Ｃ，１０Ｄと第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ，１２Ｂは、相互に結合した結合部ＰＣ0を構成する。
【００４０】
第１磁性体部１７Ａ，１７Ｂは、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ〜１０Ｄのうち、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａから離れた位置であって厚さ方向で対面する信号電極１０Ａ〜１０Ｃの間に設けられている。第１磁性体部１７Ａは、信号電極１０Ａと信号電極１０Ｂとの間に位置する磁性体層５Ｂによって形成されている。第１磁性体部１７Ｂは、信号電極１０Ｂと信号電極１０Ｃとの間に位置する磁性体層５Ｃによって形成されている。
【００４１】
第２磁性体部１８Ａ，１８Ｂは、第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａから離れた位置であって厚さ方向で対面する信号電極１２Ｂ〜１２Ｄの間に設けられている。第２磁性体部１８Ａは、信号電極１２Ｂと信号電極１２Ｃとの間に位置する磁性体層６Ｃによって形成されている。第２磁性体部１８Ｂは、信号電極１２Ｃと信号電極１２Ｄとの間に位置する磁性体層６Ｄによって形成されている。
【００４２】
これにより、信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄのうち、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａから離れた位置であって厚さ方向で対面する信号電極１０Ａ〜１０Ｃの間と信号電極１２Ｂ〜１２Ｄの間には、磁性体からなる第１磁性体部１７Ａ，１７Ｂ、第２磁性体部１８Ａ，１８Ｂが設けられている。この結果、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ，１０Ｂは、第２コイルＬ2との結合が抑制された第１非結合部ＮＣ1を構成する。また、第２コイルＬ2の信号電極１２Ｃ，１２Ｄは、第１コイルＬ1との結合が抑制された第２非結合部ＮＣ2を構成する。
【００４３】
本実施の形態によるインダクタアレイ１は上述の如き構成を有するもので、次にインダクタアレイ１を用いた電源装置２１について説明する。
【００４４】
図６に示すように、電源装置２１は、インダクタアレイ１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、コンデンサ２５によって構成される。
【００４５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、第１の降圧回路２３と、第２の降圧回路２４とを備えている。これらの降圧回路２３，２４の入力側は、共通の直流電源Ｅに接続される。降圧回路２３，２４の出力側は、インダクタアレイ１の外部電極３Ａ，４Ａに接続される。
【００４６】
第１の降圧回路２３は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ等からなる２つのスイッチング素子２３Ａ，２３Ｂを備える。一方のスイッチング素子２３Ａは、直流電源Ｅとインダクタアレイ１の外部電極３Ａとの間に接続される。他方のスイッチング素子２３Ｂは、インダクタアレイ１の外部電極３Ａとグランドとの間に接続される。なお、スイッチング素子２３Ｂには、ダイオードを用いてもよい。
【００４７】
スイッチング素子２３Ａ，２３Ｂは、第１のドライバ２３ＣによってＯＮとＯＦＦが制御される。第１のドライバ２３Ｃは、電源装置２１からの出力電圧に応じてスイッチング素子２３Ａ，２３ＢをＰＷＭ制御する。このとき、第１のドライバ２３Ｃは、スイッチング素子２３Ａのゲートに図７に示す第１のＰＷＭ信号Ｓ1を入力し、スイッチング素子２３Ｂのゲートに第１のＰＷＭ信号Ｓ1とＨｉｇｈとＬｏｗが反転した信号を入力する。
【００４８】
これにより、スイッチング素子２３Ａ，２３Ｂは、ＯＮとＯＦＦが互いに逆の状態になる。このため、スイッチング素子２３ＡがＯＮのときは、スイッチング素子２３ＢはＯＦＦになり、スイッチング素子２３ＡがＯＦＦのときは、スイッチング素子２３ＢはＯＮになる。そして、スイッチング素子２３Ａ，２３Ｂは、ＯＮとＯＦＦの時間の比率であるデューティ比が第１のドライバ２３Ｃによって制御される。第１の降圧回路２３は、このデューティ比に応じて直流電源Ｅの電圧Ｖinを降圧する。
【００４９】
第２の降圧回路２４は、第１の降圧回路２３とほぼ同様に構成される。このため、第２の降圧回路２４も、例えばＦＥＴ等からなる２つのスイッチング素子２４Ａ，２４Ｂを備える。一方のスイッチング素子２４Ａは、直流電源Ｅとインダクタアレイ１の外部電極４Ａとの間に接続される。他方のスイッチング素子２４Ｂは、インダクタアレイ１の外部電極４Ａとグランドとの間に接続される。なお、スイッチング素子２４Ｂには、ダイオードを用いてもよい。
【００５０】
スイッチング素子２４Ａ，２４Ｂは、第２のドライバ２４ＣによってＯＮとＯＦＦが制御される。第２のドライバ２４Ｃは、電源装置２１からの出力電圧に応じてスイッチング素子２４Ａ，２４ＢをＰＷＭ制御する。このとき、第２のドライバ２４Ｃは、スイッチング素子２４Ａのゲートに図７に示す第２のＰＷＭ信号Ｓ2を入力し、スイッチング素子２４Ｂのゲートに第２のＰＷＭ信号Ｓ2とＨｉｇｈとＬｏｗが反転した信号を入力する。
【００５１】
これにより、スイッチング素子２４Ａ，２４Ｂは、ＯＮとＯＦＦが互いに逆の状態になる。そして、スイッチング素子２４Ａ，２４Ｂは、ＯＮとＯＦＦの時間の比率であるデューティ比が第２のドライバ２４Ｃによって制御される。第２の降圧回路２４は、このデューティ比に応じて直流電源Ｅの電圧Ｖinを降圧する。
【００５２】
ここで、第１の降圧回路２３と第２の降圧回路２４は、１８０°位相がずれた状態でスイッチング素子２３Ａ，２３Ｂとスイッチング素子２４Ａ，２４Ｂが動作する。このため、第１の降圧回路２３と第２の降圧回路２４は、互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流Ｉ1，Ｉ2を出力する。出力電流Ｉ1はインダクタアレイ１の第１コイルＬ1に供給され、出力電流Ｉ2はインダクタアレイ１の第２コイルＬ2に供給される。
【００５３】
インダクタアレイ１の外部電極３Ｂ，４Ｂは、コンデンサ２５の一端側に接続されると共に、負荷ＬＯに接続される。このとき、コンデンサ２５の他端側はグランドに接続される。このため、インダクタアレイ１の２つのコイルＬ1，Ｌ2とコンデンサ２５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電流Ｉ1，Ｉ2を平滑化する平滑回路として機能する。
【００５４】
インダクタアレイ１を用いた電源装置２１は上述の如き構成を有するもので、次にその動作について説明する。
【００５５】
電源装置２１には、入力側に直流電源Ｅが接続され、出力側に負荷ＬＯが接続される。この状態で、電源装置２１が駆動すると、ドライバ２３Ｃ，２４Ｃによってスイッチング素子２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４ＢのＯＮとＯＦＦが制御され、第１の降圧回路２３と第２の降圧回路２４は、互いに同相の直流成分と逆相の交流成分とからなる２つの出力電流Ｉ1，Ｉ2を出力する。これらの出力電流Ｉ1，Ｉ2は、インダクタアレイ１の２つのコイルＬ1，Ｌ2とコンデンサ２５とによって平滑化され、負荷ＬＯに一緒に供給される。これにより、負荷ＬＯには、２つの降圧回路２３，２４からの出力電流Ｉ1，Ｉ2が加算させて供給される。
【００５６】
ここで、降圧回路２３，２４のデューティ比は、直流電源Ｅからの電圧Ｖinと負荷ＬＯに供給する電圧Ｖoutとの比率に応じて設定される。スイッチング素子２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４ＢのＯＮ時間とＯＦＦ時間が同じ場合には、インダクタアレイ１は同相の電流に対するインダクタンスが不要になる。むしろ、直流による磁束を相互に相殺して直流重畳電流による磁気飽和を抑制するために、２つのコイルＬ1，Ｌ2の結合係数が高い方、即ち結合係数が１に近付いた方が、電源装置２１は高効率で動作する。
【００５７】
しかし、実際には、スイッチング素子２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，２４ＢのＯＮ時間とＯＦＦ時間は異なる場合の方が多い。この場合、インダクタアレイ１のコイルＬ1，Ｌ2の電流は一緒に増加または減少する時間が生じるから、結合係数は１よりも低いときに高効率になる。
【００５８】
これに対し、本実施の形態によるインダクタアレイ１は、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａに近い位置では、厚さ方向で対面する信号電極１０Ｃ，１０Ｄ，１２Ａ，１２Ｂの間に非磁性体を設けた。具体的には、第１コイルＬ1の信号電極１０Ｃ，１０Ｄの間に非磁性体からなる第１非磁性体部１４を設け、第２コイルＬ2の信号電極１２Ａ，１２Ｂの間に非磁性体からなる第２非磁性体部１５を設け、第１コイルＬ1の信号電極１０Ｄと第２コイルＬ2の信号電極１２Ａとの間に非磁性体からなる第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅを設けた。
【００５９】
このため、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａに近い位置で、これらのコイルＬ1，Ｌ2を部分的に結合させて閉磁路を形成することができる。この結果、コイルＬ1，Ｌ2の結合部ＰＣ0を用いて直流電流による発生する磁束を相殺して直流重畳特性を改善することができる。
【００６０】
この点について、直流重畳電流と自己インダクタンスとの関係に基づいて説明する。図１０に示すように、インダクタアレイ１から第１〜第３非磁性体部１４，１５，１６Ａ〜１６Ｅを省いた比較例では、直流重畳電流が増加すると、磁束の飽和が生じて自己インダクタンスが低下する。
【００６１】
これに対し、第１の実施の形態では、信号電極１０Ｃ，１０Ｄ，１２Ａ，１２Ｂの間に第１〜第３非磁性体部１４，１５，１６Ａ〜１６Ｅを設けたから、コイルＬ1，Ｌ2の結合部ＰＣ0は直流重畳電流による磁束が相互に相殺される。このため、第１の実施の形態では、比較例に比べて、直流重畳電流が増加したときの自己インダクタンスが大きくなり、直流重畳特性が改善される。
【００６２】
一方、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた磁性体層５Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，６Ａから離れた位置では、厚さ方向で対面する信号電極１０Ａ〜１０Ｃの間、信号電極１２Ｂ〜１２Ｄの間に磁性体を設けた。具体的には、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ〜１０Ｃの間には、磁性体からなる第１磁性体部１７Ａ，１７Ｂを設け、第２コイルＬ2の信号電極１２Ｂ〜１２Ｄの間には、磁性体からなる第２磁性体部１８Ａ，１８Ｂを設けた。
【００６３】
このため、第１コイルＬ1の信号電極１０Ａ，１０Ｂは第２コイルＬ2に対する結合が弱くなると共に、第２コイルＬ2の信号電極１２Ｃ，１２Ｄは第１コイルＬ1に対する結合が弱くなるから、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2との結合係数は１よりも低下する。この結果、厚さ方向で対面する信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ間の第１〜第３非磁性体部１４，１５，１６Ａ〜１６Ｅの層の数や第１，第２磁性体部１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの層の数を調整することによって、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2との結合係数を所望の値に設定することができる。
【００６４】
この点について、図９を用いて具体的に説明する。例えば第１コイルＬ1と第２コイルＬ2のインダクタンスをいずれもＬとしたときに、インダクタンスＬは、結合部ＰＣ0のインダクタンスＬc0と非結合部ＮＣ1，ＮＣ2のインダクタンスＬnc1，Ｌnc2との和によって表される。このとき、インダクタンスＬc0とインダクタンスＬnc1，Ｌnc2とを、いずれもＬ／２に設定すれば、コイルＬ1，Ｌ2の結合係数を０．５に設定することができる。このように、本実施の形態では、結合係数が１になる結合部ＰＣ0と結合係数が０になる非結合部ＮＣ1，ＮＣ2とを分離したことに相当する。
【００６５】
このため、信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ間の第１〜第３非磁性体部１４，１５，１６Ａ〜１６Ｅの層の数や第１，第２磁性体部１７Ａ，１７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂの層の数に応じて、結合部ＰＣ0のインダクタンスＬc0や非結合部ＮＣ1，ＮＣ2のインダクタンスＬnc1，Ｌnc2を増加または減少させることができる。この結果、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2との結合係数を所望の値に設定して、電源装置２１の効率を高めることができる。
【００６６】
次に、図１１および図１２に基づいて、本発明の第２の実施の形態によるインダクタアレイ３１について説明する。第２の実施の形態の特徴は、非磁性体が設けられた一部の信号電極と磁性体が設けられた残余の信号電極との間には、非磁性体からなる非磁性体層を設けたことにある。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６７】
第２の実施の形態によるインダクタアレイ３１は、第１の実施の形態によるインダクタアレイ１とほぼ同様に、積層体３２および外部電極３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂを備えている。また、積層体３２は、外部電極３Ａ，３Ｂに接続された第１コイルＬ1と外部電極４Ａ，４Ｂに接続された第２コイルＬ2とを内蔵している。
【００６８】
積層体３２は、絶縁層としての磁性体層３３Ａ〜３３Ｆ，３４Ａ〜３４Ｆ，７Ａ〜７Ｃ，８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃおよび信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２ＤがＺ軸方向に積層されて構成されている。以下では、個別の磁性体層３３，３４を示す場合には、参照符号の後ろにアルファベットを付し、これらを総称する場合には、参照符号の後ろのアルファベットを省略する。
【００６９】
磁性体層３３Ａ〜３３Ｆ，３４Ａ〜３４Ｆも、磁性体層５，６とほぼ同様に構成される。図１１に示すように、信号電極１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、磁性体層３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｅ，３３Ｆの主面上に形成され、磁性体層３３と共に積層されている。同様に、信号電極１２Ａ〜１２Ｄはそれぞれ、磁性体層３４Ｂ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆの主面上に形成され、磁性体層３４と共に積層されている。
【００７０】
但し、磁性体層３３Ｃと磁性体層３３Ｄとの間には、非磁性体からなる非磁性体層３５が挿入されている。このため、磁性体層３３Ｃと磁性体層３３Ｄは、相互に対面する部位が全面に亘って非磁性体層３５に覆われている。同様に、磁性体層３４Ｂと磁性体層３４Ｃとの間には、非磁性体からなる非磁性体層３６が挿入されている。第２の実施の形態では、積層体３２が非磁性体層３５，３６を備える点で、非磁性体層３５，３６が省かれた第１の実施の形態とは異なる。
【００７１】
信号電極１０Ａ〜１０Ｄは、磁性体層３３Ｂ〜３３Ｅおよび非磁性体層３５に設けられたビアホール導体Ｖ11〜Ｖ13によって直列接続されている。信号電極１２Ａ〜１２Ｄは、磁性体層３４Ｂ〜３４Ｅおよび非磁性体層３６に設けられたビアホール導体Ｖ21〜Ｖ23によって直列接続されている。
【００７２】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、非磁性体が設けられた信号電極１０Ｃ，１０Ｄ，１２Ａ，１２Ｂと磁性体が設けられた信号電極１０Ａ，１０Ｂや信号電極１２Ｃ，１２Ｄとの間には、非磁性体層３５，３６を設けた。このため、信号電極１０Ｃ，１０Ｄ，１２Ａ，１２Ｂの周囲と信号電極１０Ａ，１０Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの周囲で磁路が明確に分かれて、相互の磁束による影響がなくなる。この結果、直流重畳電流が大きくなっても、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2の結合部ＰＣ0のインダクタンスが低下することがなくなる。
【００７３】
なお、第１の実施の形態では、第１の実施の形態によるインダクタアレイ１を用いて電源装置２１を構成した場合を例に挙げて説明したが、第２の実施の形態によるインダクタアレイ３１を用いて電源装置を構成してもよい。
【００７４】
また、前記各実施の形態では、信号電極１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄは、略四角形の枠状をなすコイルＬ1，Ｌ2を形成するものとしたが、円形、楕円形、多角形等のような他の形状のコイルを形成してもよい。
【００７５】
また、前記各実施の形態では、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた層に近い位置には、第１非磁性体部１４、第２非磁性体部１５および第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第１非磁性体部１４および第２非磁性体部１５はいずれか一方を省いてもよく、これらの両方を省いてもよい。即ち、第１コイルＬ1と第２コイルＬ2とに挟まれた層に近い位置には、第１コイルＬ1の信号電極１０Ｄと第２コイルＬ2の信号電極１２Ａとの間に第３非磁性体部１６Ａ〜１６Ｅを設ける構成とすればよく、第１非磁性体部１４および第２非磁性体部１５は省いてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１，３１  インダクタアレイ
２，３２  積層体
５Ａ〜５Ｅ，６Ａ〜６Ｅ，７Ａ〜７Ｃ，８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃ，３３Ａ〜３３Ｆ，３４Ａ〜３４Ｆ  磁性体層（絶縁層）
１０Ａ〜１０Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ  信号電極
１４  第１非磁性体部
１５  第２非磁性体部
１６Ａ〜１６Ｅ  第３非磁性体部
１７Ａ，１７Ｂ  第１磁性体部
１８Ａ，１８Ｂ  第２磁性体部
２１  電源装置
２２  ＤＣ−ＤＣコンバータ
２５  コンデンサ
３５，３６  非磁性体層
Ｌ1  第１コイル
Ｌ2  第２コイル
【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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