電感元件以及電感元件的評價方法技術

本發明專利技術提供一種具有接合了兩個芯的磁芯且實現了動作的最優化的電感元件及其評價方法。將第一芯的最小磁路截面積與第二芯的最小磁路截面積之比和第二芯的導磁率的積作為評價的基準，對多個使用了各磁芯的電感元件的電感器性能指數(μH·A/T·mm

Inductance component and inductance element evaluation method

The present invention provides an inductance element having a magnetic core joined with two cores and achieving an optimized action, and an evaluation method thereof. The minimum cross-sectional area of the first magnetic core magnetic minimum cross-sectional area and the ratio of the second core and second core permeability product is used as the reference for the evaluation, performance index of multiple inductors using the magnetic core inductance element (H - A/T - mm

【技術實現步驟摘要】
電感元件以及電感元件的評價方法
本專利技術涉及例如在開關電源中作為扼流線圈使用的電感元件以及電感元件的評價方法。
技術介紹
在最近的電子設備中，為了驅動各種器件，對成為負載的每個器件設置供給合適的電源的高效的開關電源的情況逐漸增多。在具有高性能的CPU、SOC的計算機、服務器或者移動設備、智能電話等通信設備中，使用了用于進行高度且高速的處理的高集成的器件，對這些器件的供給電流增大。因此，作為開關電源，需要開關頻率的高頻化，進而需要能夠應對大電流。在驅動直流器件的開關電源中，為了在大電流下也能夠穩定地動作，需要使用即使直流疊加電流為大電流也能夠穩定地動作的電感元件。在開關電源的電力變換涉及的電感元件中流過疊加了直流的電感器電流，在開關電源的動作中，電感器電壓VL、電感值L、以及電感器電流IL的關系為VL＝L·(dIL/dt)。根據該關系，若供給大的直流疊加電流使芯磁飽和且電感元件的電感值L降低，則(dIL/dt)增大，造成流過電感元件的脈動電流ΔIL的增大。對于這樣的直流疊加電流的增加，芯會急劇地磁飽和，產生電感值的降低時的、脈動電流ΔIL的急劇的增大可能引起電源器件的損傷、電源裝置以及設置了該電源裝置的設備的燒損等故障。因此，希望做成為即使在產生了難以預料的電感器電流的增大的情況下也不會從規定的電感值發生急劇的降低的特性。以往的使用了由鐵氧體形成的芯的電感元件在兩個芯的接合部形成縫隙，抑制了供給大的直流疊加電流時電感值L降低。進而，通過擴大該縫隙寬度，從而能夠改善所謂的直流疊加特性。此外，在最近的電源裝置中，為了小型化等還要求提高開關頻率，因此除了擴大縫隙從而降低電感值進行動作以外，還要求降低電感元件的線圈的纏繞數，減小芯體積。可是，在該情況下，高頻的磁場會從形成得較寬的縫隙泄露，該漏磁場會影響靠近的其它器件、布線。進而，來自縫隙的漏磁場會使電感元件自身的繞線產生渦流，成為增加交流電阻(ACR)的原因。此外，在以下的專利文獻1、2、3中記載了關于以往的電感器的專利技術。在圖26(A)以剖視圖示出了專利文獻1記載的電感器30，在圖26(B)示出從接合面側觀察壓粉金屬芯32的底視圖。在該電感器30中，通過組合導磁率大的Mn-Zn鐵氧體芯31和飽和磁通量密度高的壓粉金屬芯32，從而能夠在不使直流疊加飽和電流特性劣化的情況下降低線圈33的匝數來減小直流電阻。此外，在壓粉金屬芯32的中央腳32a纏繞線圈33并接合壓粉金屬芯32和Mn-Zn鐵氧體芯31，在圖26(B)中標注影線的部分形成有實質性的縫隙Ga、Gb。在專利文獻2記載了如下的電感元件，在該電感元件中，作為第一磁芯使用了導磁率高且在高頻中的鐵損少的鐵氧體，作為第二磁芯使用了導磁率比第一磁芯的導磁率低但飽和磁通量密度高且直流疊加特性優異的金屬制的磁性材料。此外，在專利文獻2的第[0036]段、第[0037]段中，提到了若要通過設置縫隙來改善直流疊加特性則電感會降低的課題，并且做出如下說明，即，為了解決該課題，可使所述的第一磁芯和第二磁芯進行互補，從而能夠使得直流疊加特性優異，并且能夠抑制電感的降低。在專利文獻3記載了與上述專利文獻2同樣具有第一鐵氧體磁珠芯和具有比第一鐵氧體磁珠芯的導磁率低的導磁率的第二芯的電感器。通過構成為使磁通量穿過這兩個芯，從而能夠避免芯在大的直流電流下磁飽和。在先技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2005-228897號公報專利文獻2：日本專利第3818465號公報專利文獻3：歐洲公開專利EP1498915A1公報像在專利文獻1、專利文獻2以及專利文獻3記載的那樣，在使用了由導磁率高的鐵氧體形成的芯和飽和磁通量密度高的壓粉鐵芯等的電感元件中，因為兩種芯具有相反的特性，所以難以將兩個芯以最佳的狀態進行組合，此外，高效地求出兩個芯的最佳值的方法也尚未確立。此外，如前所述，在電感元件中還存在來自磁芯的縫隙的漏磁場使電感元件自身的繞線產生渦流而增加交流電阻(ACR)的課題。關于這一點，在專利文獻1記載的電感器中，因為線圈33纏繞在中央腳32a的外周，所以形成在中央腳32a的實質性的縫隙Gb沿著線圈33的內周靠近地形成，但是呈直線形成在磁芯的兩側部的腳部的實質性的縫隙Ga、Ga卻形成在與纏繞為圓形的線圈33的外周面分離的位置。因此，該構造原本對所述渦流的影響就小。另一方面，在專利文獻2和專利文獻3記載的電感器中，因為沿著磁芯內的線圈導線存在作為兩個磁芯的接合部的接合縫隙，所以由于該構造的不同，線圈所受的漏磁場的影響的程度也不同，但是都需要針對由來自縫隙的漏磁場造成的影響的對策。此外，在這種電感器中，雖然不是主動地在兩個磁芯的接合部介入了以形成所需的縫隙寬度為目的的非磁性層，但是由于接合面的面粗糙度、對芯間進行接合的接合材料的介入，并不能避免在磁芯的接合處存在實質性的縫隙。但是，在專利文獻2、專利文獻3記載的電感器中，并沒有實施排除由這種實質性的縫隙的存在所造成的弊端的對策。
技術實現思路
專利技術要解決的課題本專利技術是為了解決上述以往的課題而完成的，其目的在于，提供一種容易得到所需的電感值、直流疊加特性優異、而且能夠保持高的可通過的電流值的構造的電感元件。此外，本專利技術目的在于，提供一種能夠對容易得到所需的電感值、直流疊加特性優異、而且能夠保持高的可通過的電流值的構造的電感元件高效地進行評價的電感元件的評價方法。用于解決課題的技術方案本專利技術的電感元件，在磁芯的內部容納有導體，所述電感元件的特征在于，所述磁芯由第一芯和第二芯接合而形成，所述第一芯由磁性材料形成，所述第二芯由導磁率比所述第一芯低且直流疊加特性比所述第一芯優異的磁性材料形成，將由(第二芯的最小磁路截面積/第一芯的最小磁路截面積)求出的最小磁路截面比與所述第二芯的導磁率之積設定為18以上且80以下。優選地，在本專利技術的電感元件中，電感器性能指數為15以上，所述電感器性能指數是對平均每單位纏繞數的初始電感與直流疊加特性成為規定的比率時的磁動勢之積按平均每單位體積算出的值。優選地，在本專利技術的電感元件中，所述第一芯的導磁率為1000以上，所述第二芯的導磁率為100以下。在本專利技術的電感元件中，例如，所述第二芯為壓粉鐵芯。優選地，在本專利技術的電感元件中，在所述磁芯的內部，在靠近所述第一芯與所述第二芯的接合縫隙的位置，沿著所述導體形成有所述磁芯與所述導體之間的間隙，(芯-線圈間隙/接合縫隙)之比為1以上。進而，優選地，在本專利技術的電感元件中，所述接合縫隙為50μm以下。另外，所述接合縫隙的寬度優選盡可能小，在計算上，在接合縫隙為0的情況下，(芯-線圈間隙/接合縫隙)之比是無限大。但是，即使盡可能減小接合縫隙，由于所述第一芯與所述第二芯的接合部中的對置面的面粗糙度，或者在介入了粘接層的情況下由于粘接層的厚度等，也會存在最小限度的實效的縫隙寬度。作為這種實質性的實效縫隙的寬度，通常會產生5μm左右。在該情況下，(芯-線圈間隙/接合縫隙)之比為20以下的程度。進而，在本專利技術的電感元件中，所述導體具有矩形的截面積，所述芯-線圈間隙沿著所述導體的至少一個側面形成。此外，本專利技術是一種電感元件的評價方法，所述電感元件在磁芯的內部容納有導體，所述磁芯由第一芯和第二芯接合而形成，所述第一芯由磁性材料形成，所述第二芯由導磁率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電感元件，在磁芯的內部容納有導體，所述電感元件的特征在于，所述磁芯由第一芯和第二芯接合而形成，所述第一芯由磁性材料形成，所述第二芯由導磁率比所述第一芯低且直流疊加特性比所述第一芯優異的磁性材料形成，將由(第二芯的最小磁路截面積/第一芯的最小磁路截面積)求出的最小磁路截面比與所述第二芯的導磁率之積設定為18以上且80以下。

【技術特征摘要】
2015.11.02 JP 2015-2157291.一種電感元件，在磁芯的內部容納有導體，所述電感元件的特征在于，所述磁芯由第一芯和第二芯接合而形成，所述第一芯由磁性材料形成，所述第二芯由導磁率比所述第一芯低且直流疊加特性比所述第一芯優異的磁性材料形成，將由(第二芯的最小磁路截面積/第一芯的最小磁路截面積)求出的最小磁路截面比與所述第二芯的導磁率之積設定為18以上且80以下。2.根據權利要求1所述的電感器元件，其特征在于，電感器性能指數為15以上，所述電感器性能指數是對平均每單位纏繞數的初始電感與直流疊加特性成為規定的比率時的磁動勢之積按平均每單位體積算出的值。3.根據權利要求1或2所述的電感元件，其特征在于，所述第一芯的導磁率為1000以上，所述第二芯的導磁率為100以下。4.根據權利要求1或2所述的電感元件，其特征在于，所述第二芯是壓粉鐵芯。5.根據權利要求1或2所述的電感元件，其特征在于，在所述磁芯的內部，在靠近所述第一芯與所述第二芯的接合縫隙的位置，沿著所述導體形成有所述磁芯與所述導體之間的芯-線圈間隙，(芯-線圈間隙/接合縫隙)之比為1以上。6.根據權利要求5所述的電感元件，其特征在于，(芯-線圈間隙/...

【專利技術屬性】
技術研發人員：今野幸男，飯塚雅博，藤本三直，金子重光，角田清臣，
申請(專利權)人：阿爾卑斯電氣株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP