(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143520
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】インダクタ、及びＤＣ－ＤＣコンバータ
(51)【国際特許分類】
H01F 37/00 20060101AFI20241003BHJP
H01F 17/00 20060101ALI20241003BHJP
H01F 17/04 20060101ALI20241003BHJP
H01F 27/32 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H01F37/00 A
H01F37/00 H
H01F37/00 C
H01F17/00 C
H01F17/04 F
H01F17/04 A
H01F27/32 140
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056245
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】黒田 朋史
(72)【発明者】
【氏名】小松 聖虎
(72)【発明者】
【氏名】五島 浩成
【テーマコード（参考）】
5E044
5E070
【Ｆターム（参考）】
5E044CA03
5E044CA09
5E044CB01
5E044CB03
5E070AA01
5E070AB04
5E070AB08
5E070BA11
5E070BB03
5E070CA07
5E070CB15
(57)【要約】
【課題】インダクタンスのバラツキを抑制しつつ、コイル導体と磁性ブロックとの間の絶縁性を確保するインダクタ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを提供する。
【解決手段】インダクタ１では、第１の導体部４Ａの第１の対向面４Ａａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び第２の導体部４Ｂの第２の対向面４Ａｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、第１の絶縁体１０Ａが配置される。インダクタ１は、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間であって、コイル導体３及び絶縁体１０Ａが配置されない領域に配置される磁性材料２０を有する。磁性ブロック２Ａ，２Ｂ間が磁性材料で埋められることにより、インダクタ１の磁路におけるエアギャップの発生が抑制される。エアギャップの発生が抑制することで、当該エアギャップの大きさのバラツキに起因するインダクタンスのバラツキを低減することができる。
【選択図】図３
【解決手段】インダクタ１では、第１の導体部４Ａの第１の対向面４Ａａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び第２の導体部４Ｂの第２の対向面４Ａｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、第１の絶縁体１０Ａが配置される。インダクタ１は、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間であって、コイル導体３及び絶縁体１０Ａが配置されない領域に配置される磁性材料２０を有する。磁性ブロック２Ａ，２Ｂ間が磁性材料で埋められることにより、インダクタ１の磁路におけるエアギャップの発生が抑制される。エアギャップの発生が抑制することで、当該エアギャップの大きさのバラツキに起因するインダクタンスのバラツキを低減することができる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の方向に互いに離間して対向する状態で配置される、直方体状の第１の磁性ブロック、及び第２の磁性ブロックと、
前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第１の導体部を有するコイル導体と、を備え、
前記第１の導体部は、前記第１の方向において、前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置され、
前記第１の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第１の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第２の対向面を有し、
前記第１の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第２の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第１の絶縁体が配置され、
前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間であって、前記コイル導体及び前記絶縁体が配置されない領域に配置される磁性材料を有する、インダクタ。
前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第１の導体部を有するコイル導体と、を備え、
前記第１の導体部は、前記第１の方向において、前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置され、
前記第１の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第１の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第２の対向面を有し、
前記第１の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第２の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第１の絶縁体が配置され、
前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間であって、前記コイル導体及び前記絶縁体が配置されない領域に配置される磁性材料を有する、インダクタ。
【請求項2】
前記磁性材料は、前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックに接するように配置される、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項3】
前記絶縁体は、少なくとも絶縁層と、接着層と、を含む、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項4】
前記第１の導体部の前記第１の対向面、及び前記第２の対向面の少なくとも一部は、それぞれ前記第１の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第４の対向面と平行である、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項5】
前記第１の方向において、前記第１の導体部から前記絶縁層、及び前記接着層の順に配置される、請求項３に記載されたインダクタ。
【請求項6】
前記絶縁層は、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向における前記第１の導体部の表面を覆う部分をさらに備える、請求項３に記載されたインダクタ。
【請求項7】
前記磁性材料の透磁率は５以上である、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項8】
前記第１の磁性ブロック及び前記第２の磁性ブロックは、それぞれ磁性薄帯が複数積層されて構成され、
前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び第４の対向面は、凹凸部を有する、請求項１に記載されたインダクタ。
前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び第４の対向面は、凹凸部を有する、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項9】
前記コイル導体は、
前記第２の方向に延びるとともに前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置される第２の導体部と、
前記第１の導体部と前記第２の導体部とを連結する連結部と、を更に備え、
前記第２の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第５の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第６の対向面を有し、
前記第５の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第６の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第２の絶縁体が配置される、請求項１に記載されたインダクタ。
前記第２の方向に延びるとともに前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置される第２の導体部と、
前記第１の導体部と前記第２の導体部とを連結する連結部と、を更に備え、
前記第２の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第５の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第６の対向面を有し、
前記第５の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第６の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第２の絶縁体が配置される、請求項１に記載されたインダクタ。
【請求項10】
請求項１～９の何れか一項に記載のインダクタを備える、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、インダクタ、及びＤＣ－ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ＥＩコアと称される一対の磁性ブロックと、一対の磁性ブロックの間に配置されるコイル導体と、を備えるインダクタが知られている（例えば、特許文献１）。一対の磁性ブロック同士は接着剤等によって接合されている。コイル導体において、各磁性ブロックに対する対向面には、絶縁膜が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０００－０６８１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、上述のインダクタにおいては、磁性ブロックのうちＥコアの中脚部の寸法を短くすることによって磁性ブロック間にエアギャップを形成し、透磁率を下げることで飽和特性を改善することが知られている。しかしながら、当該構造においては、Ｅコアの中脚部と外脚部との寸法加工精度によってエアギャップの厚みにバラツキが生じてしまう。また、一対の磁性ブロックを接合するときに接着剤が必要となることで、エアギャップの厚みにバラツキが生じてしまう。エアギャップのバラツキが大きいことにより、インダクタンスのバラツキが大きくなってしまう。
【0005】
そこで、本開示は、インダクタンスのバラツキを抑制しつつ、コイル導体と磁性ブロックとの間の絶縁性を確保するインダクタ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面に係るインダクタは、第１の方向に互いに離間して対向する状態で配置される、直方体状の第１の磁性ブロック、及び第２の磁性ブロックと、第１の方向と直交する第２の方向に延びる第１の導体部を有するコイル導体と、を備え、第１の導体部は、第１の方向において、第１の磁性ブロックと第２の磁性ブロックとの間に配置され、第１の導体部は、第１の磁性ブロックとの第１の対向面、及び第２の磁性ブロックとの第２の対向面を有し、第１の対向面と第１の磁性ブロックとの間、及び第２の対向面と第２の磁性ブロックとの間には、第１の絶縁体が配置され、第１の磁性ブロックと第２の磁性ブロックとの間であって、コイル導体及び絶縁体が配置されない領域に配置される磁性材料を有する。
【0007】
本開示の一側面に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、上述のインダクタを備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一側面によれば、インダクタンスのバラツキを抑制しつつ、コイル導体と磁性ブロックとの間の絶縁性を確保するインダクタ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態における電子部品の斜視図である。
【図2】インダクタの展開図である。
【図4】第１の導体部及び絶縁体の拡大断面図である。
【図5】変形例に係るインダクタの磁性ブロックである。
【図6】変形例に係るインダクタである。
【図7】変形例に係るインダクタである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
【0011】
まず、図１、図２を参照して、本実施形態におけるインダクタ１の概略構成を説明する。図１は、本実施形態におけるインダクタ１の斜視図である。図２は、インダクタ１の展開図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。本実施形態におけるインダクタ１は、磁性ブロック２Ａ，２ＢをＸ軸方向に積層することによって形成されている。本実施形態において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向は、互いに直交している。Ｘ軸方向が請求項における「第１の方向」に該当し、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向が請求項における「第２の方向」に該当し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交するＹ軸方向が請求項における「第３の方向」に該当する。
【0012】
図１に示すように、インダクタ１は、第１の磁性ブロック２Ａと、第２の磁性ブロック２Ｂと、コイル導体３と、を備える。インダクタ１は図８に示すＤＣ－ＤＣコンバータ１００の回路のチョークコイルに採用され得る。
【0013】
ＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、直流入力電圧が入力される一対の入力端子と、一対の出力端子と、一対の入力端子の高電位側に直列接続されるスイッチング素子およびチョークコイルと、スイッチング素子とチョークコイルとの接続点と一対の入力端子の低電位側との間に接続されるダイオードと、一対の出力端子間に接続されるコンデンサと、を備えている。このＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、図示しない制御回路からの制御信号に基づき、スイッチング素子のオンとオフが切り替えられることで、入力直流電圧を降圧する降圧コンバータとして動作する。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、スイッチング素子、チョークコイル、ダイオードによる変換部を複数備え、これら変換部が並列接続されたマルチフェーズコンバータであってもよく、各変換部のチョークコイルとして上記インダクタ１が採用され得る。
【0014】
第１の磁性ブロック２Ａ及び第２の磁性ブロック２Ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間して対向する状態で配置される。磁性ブロック２Ａ，２Ｂは、直方体状の形状を有する。本実施形態では、Ｘ軸方向に扁平な直方体状の形状を有する。磁性ブロック２Ａ，２Ｂは、同形状を有している。磁性ブロック２Ａ，２Ｂは、例えば、ＭｎＺｎ系フェライト、ＮｉＺｎ系フェライトなどの焼結磁心、軟磁性金属板を積層して形成した積層磁心などの磁性材料によって構成することができる。磁性ブロック２Ａ，２Ｂの透磁率は１０００以上であってもよい。また、磁性ブロック２Ａ，２Ｂは、磁気特性がほぼ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0015】
図２に示すように、第１の磁性ブロック２Ａは、対向面２Ａａ（第３の対向面）と、主面２Ａｂと、端面２Ａｃ，２Ａｄと、側面２Ａｅ，２Ａｆと、を有する。対向面２Ａａは、Ｘ軸方向においてコイル導体３と対向する面である。主面２Ａｂは、Ｘ軸方向において対向面２Ａａと反対側の面である。対向面２ＡａはＸ軸方向の負側に配置され、主面２ＡｂはＸ軸方向の正側に配置される。端面２Ａｃ，２Ａｄは、Ｙ軸方向に対向する面である。端面２ＡｃはＹ軸方向の正側に配置され、端面２ＡｄはＹ軸方向の負側に配置される。側面２Ａｅ，２Ａｆは、Ｚ軸方向に対向する面である。側面２ＡｅはＺ軸方向の正側に配置され、側面２ＡｆはＺ軸方向の負側に配置される。
【0016】
第２の磁性ブロック２Ｂは、対向面２Ｂａ（第４の対向面）と、主面２Ｂｂと、端面２Ｂｃ，２Ｂｄと、側面２Ｂｅ，２Ｂｆと、を有する。対向面２Ｂａは、Ｘ軸方向においてコイル導体３と対向する面である。主面２Ｂｂは、Ｘ軸方向において対向面２Ｂａと反対側の面である。対向面２ＢａはＸ軸方向の正側に配置され、主面２ＢｂはＸ軸方向の負側に配置される。端面２Ｂｃ，２Ｂｄは、Ｙ軸方向に対向する面である。端面２ＢｃはＹ軸方向の正側に配置され、端面２ＢｄはＹ軸方向の負側に配置される。側面２Ｂｅ，２Ｂｆは、Ｚ軸方向に対向する面である。側面２ＢｅはＺ軸方向の正側に配置され、側面２ＢｆはＺ軸方向の負側に配置される。
【0017】
図１に示すように、磁性ブロック２Ａ，２Ｂは、Ｘ軸方向から見て端面２Ａｃ，２Ａｄ及び側面２Ａｅ，２Ａｆと、端面２Ｂｃ，２Ｂｄ及び側面２Ｂｅ，２Ｂｆと、が重なるように、Ｙ－Ｚ面内で同位置に配置される。なお、製造誤差等により生じる範囲内の位置ずれは、「同位置」に含まれるものとする。
【0018】
コイル導体３は、第１の導体部４Ａと、第２の導体部４Ｂと、連結部６と、第１の端子部７Ａと、第２の端子部７Ｂと、を備える。コイル導体３の材料は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎなどから選ばれる金属で構成される。
【0019】
導体部４Ａ，４Ｂは、Ｚ軸方向に延びる、Ｘ軸方向において、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間に配置される。第１の導体部４Ａは、Ｙ軸方向の正側に配置され、第２の導体部４Ｂは、Ｙ軸方向の負側に配置される。連結部６は、第１の導体部４Ａと第２の導体部４Ｂとを連結する部材である。連結部６は、導体部４Ａ，４ＢのＺ軸方向の正側の端部同士に接続され、Ｙ軸方向に延びる。第１の端子部７Ａは、第１の導体部４ＡのＺ軸方向の負側の端部に設けられ、Ｙ軸方向の正側へ延びる。第２の端子部７Ｂは、第２の導体部４ＢのＺ軸方向の負側の端部に設けられ、Ｙ軸方向の負側へ延びる。端子部７Ａ，７Ｂは、基板１０１の電極１０２に接合される。これにより、インダクタ１が基板１０１に実装される。
【0020】
図２に示すように、第１の導体部４Ａは、対向面４Ａａ（第１の対向面）と、対向面４Ａｂ（第２の対向面）と、側面４Ａｃ，４Ａｄと、を有する。対向面４Ａａは、Ｘ軸方向において第１の磁性ブロック２Ａと対向する面である。対向面４Ａｂは、Ｘ軸方向において第２の磁性ブロック２Ｂと対向する面である。対向面４ＡａはＸ軸方向の正側に配置され、対向面４ＡｂはＸ軸方向の負側に配置される。側面４Ａｃ，４Ａｄは、Ｙ軸方向に対向する面である。側面４ＡｃはＹ軸方向の正側に配置され、側面４ＡｄはＹ軸方向の負側に配置される。
【0021】
第２の導体部４Ｂは、対向面４Ｂａ（第５の対向面）と、対向面４Ｂｂ（第６の対向面）と、側面４Ｂｃ，４Ｂｄと、を有する。対向面４Ｂａは、Ｘ軸方向において第１の磁性ブロック２Ａと対向する面である。対向面４Ｂｂは、Ｘ軸方向において第２の磁性ブロック２Ｂと対向する面である。対向面４ＢａはＸ軸方向の正側に配置され、対向面４ＢｂはＸ軸方向の負側に配置される。側面４Ｂｃ，４Ｂｄは、Ｙ軸方向に対向する面である。側面４ＢｃはＹ軸方向の負側に配置され、側面４ＢｄはＹ軸方向の正側に配置される。
【0022】
なお、対向面４Ａａ，４Ｂａと、連結部６及び端子部７Ａ，７ＢのＸ軸方向の正側の面は、同一平面状に配置される。対向面４Ａｂ，４Ｂｂと、連結部６及び端子部７Ａ，７ＢのＸ軸方向の負側の面は、同一平面状に配置される。第１の導体部４Ａの対向面４Ａａ、及び対向面４Ａｂの少なくとも一部は、それぞれ第１の磁性ブロック２Ａの第１の導体部４Ａに対する対向面２Ａａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂの第１の導体部４Ａに対する対向面２Ｂａと平行である。第２の導体部４Ｂの対向面４Ｂａ、及び対向面４Ｂｂの少なくとも一部は、それぞれ第１の磁性ブロック２Ａの第２の導体部４Ｂに対する対向面２Ａａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂの第２の導体部４Ｂに対する対向面２Ｂａと平行である。
【0023】
次に、図３を参照して、インダクタ１の断面形状について詳細に説明する。図３に示すように、対向面４Ａａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び対向面４Ａｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、絶縁体１０Ａ（第１の絶縁体）が配置される。対向面４Ｂａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び対向面４Ｂｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、絶縁体１０Ｂ（第２の絶縁体）が配置される。
【0024】
本実施形態では、第１の導体部４Ａに対する絶縁体１０Ａは、対向面４Ａａ上に形成される絶縁部１１Ａと、対向面４Ａｂ上に形成される絶縁部１２Ａと、を有する。側面４Ａｃ，４Ａｄ上には絶縁部は形成されていない。第２の導体部４Ｂに対する絶縁体１０Ｂは、対向面４Ｂａ上に形成される絶縁部１１Ｂと、対向面４Ｂｂ上に形成される絶縁部１２Ｂと、を有する。側面４Ｂｃ，４Ｂｄ上には絶縁部は形成されていない。なお、図２において、コイル導体３に対してハッチングが付された部分は、絶縁体１０Ａ，１０Ｂが配置される箇所である。なお、対向面４Ａａ，４Ｂａ側も同趣旨の範囲に絶縁体１０Ａ，１０Ｂが形成される。なお、連結部６も磁性ブロック２Ａ，２Ｂに挟まる場合は絶縁体が形成されてもよい。
【0025】
図４（ａ）は、絶縁体１０Ａの構成を詳細に示す断面図である。図４（ａ）に示すように、Ｘ軸方向において、第１の導体部４Ａから絶縁層１４、及び接着層１３の順に配置される。絶縁層１４は、絶縁体１０Ａの絶縁性を発揮する層である。絶縁層１４として、ポリイミド、エポキシ、ウレタン、絶縁テープ、セラミック、ガラスなどを採用してよい。なお、接着層１３は、磁性粉を含む樹脂であってもよく、磁性材料であってもよい。接着層１３は、磁性ブロック２Ａ、２Ｂと接着するための層である。接着層１３として、エポキシ、アクリルなどを採用してよい。
【0026】
なお、図４（ｂ）に示すように、絶縁層１４は、Ｙ軸方向における第１の導体部４Ａの表面（側面４Ａｃ，４Ａｄ）を覆う部分をさらに備えてよい。絶縁体１０Ａは、第１の導体部４Ａの側面４Ａｃ上に形成される絶縁部１６Ａと、側面４Ａｄ上に形成される絶縁部１７Ａと、を有する。絶縁部１６Ａ，１７Ａは、絶縁層１４を有する。また、図４（ｃ）に示すように、絶縁部１６Ａ，１７Ａが絶縁層１４のみならず接着層１３を有していてもよい。
【0027】
図３に示すように、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間であって、コイル導体３及び絶縁体１０Ａ，１０Ｂが配置されない領域に配置される磁性材料２０を有する。磁性材料２０は、第１の磁性ブロック２Ａの対向面２Ａａと、第２の磁性ブロック２Ｂの対向面２Ｂａと、第１の導体部４Ａの側面４Ａｃ，４Ａｄと、第２の導体部４Ｂの側面４Ｂｃ，４Ｂｄと、絶縁体１０Ａ，１０Ｂの側面と、に接するように配置される。なお、Ｘ軸方向から見たときに、磁性材料２０のＹ軸方向の両側の端面は、端面２Ａｃ，２Ｂｃ，２Ａｄ，２Ｂｄと一致し、磁性材料２０のＺ軸方向の両側の側面は、側面２Ａｅ，２Ｂｅ，２Ａｆ，２Ｂｆと一致する。
【0028】
磁性材料２０の透磁率は５以上であってよく、２０以上であってよい。この場合、コイル導体３がさらに厚くなったとしても、高いインダクタンスを得ることができ、コイル導体３の電気抵抗をさらに下げることができる。磁性材料２０の透磁率は１００以下であってよく、５０以下であってよい。磁性材料２０は、磁性ブロック２Ａ，２Ｂよりも低い透磁率であってよい。磁性材料２０は、第１の磁性ブロック２Ａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂに接するように配置される。磁性材料２０として、軟磁性金属粉末と樹脂の混合物などを採用してよい。軟磁性金属粉末として、鉄－ケイ素合金、パーマロイ、センダスト、アモルファス、ナノ結晶合金あるいはその混合物を用いることができる。樹脂として、エポキシなどの熱硬化性樹脂を用いることができる。磁性材料２０の厚み（すなわち磁性ブロック２Ａ，２Ｂ間の距離）は、０．２～３．０ｍｍであってよい。
【0029】
次に、本実施形態に係るインダクタ１、及びＤＣ－ＤＣコンバータ１００の作用・効果について説明する。
【0030】
本実施形態に係るインダクタ１は、Ｘ軸方向に互いに離間して対向する状態で配置される、直方体状の第１の磁性ブロック２Ａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂと、Ｚ軸方向に延びる第１の導体部４Ａを有するコイル導体３と、を備える。第１の導体部４Ａは、Ｘ軸方向において、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間に配置され、第１の導体部４Ａは、第１の磁性ブロック２Ａとの第１の対向面４Ａａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂとの第２の対向面４Ａｂを有し、第１の対向面４Ａａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び第２の対向面４Ａｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、第１の絶縁体１０Ａが配置され、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間であって、コイル導体３及び絶縁体１０Ａが配置されない領域に配置される磁性材料２０を有する。
【0031】
このインダクタ１では、第１の導体部４Ａの第１の対向面４Ａａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び第１の導体部４Ａの第２の対向面４Ａｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、第１の絶縁体１０Ａが配置される。従って、コイル導体３と磁性ブロック２Ａ，２Ｂとの絶縁性を確保することができる。また、インダクタ１は、第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間であって、コイル導体３及び絶縁体１０Ａが配置されない領域に配置される磁性材料２０を有する。このように、磁性ブロック２Ａ，２Ｂ間が磁性材料で埋められることにより、インダクタ１の磁路におけるエアギャップの発生が抑制される。エアギャップの発生が抑制されることで、当該エアギャップの大きさのバラツキに起因するインダクタンスのバラツキを低減することができる。以上より、インダクタンスのバラツキを抑制しつつ、コイル導体と磁性ブロックとの間の絶縁性を確保することができる。
【0032】
ここで、インダクタ１のインダクタンスは磁気抵抗に反比例する。磁気抵抗は、透磁率(μ)に反比例し、磁路長（Ｌｅ）に比例する。すなわち「Ｌｅ／μ」に比例する全体の磁気抵抗は一対の磁性ブロックの磁気抵抗とエアギャップの磁気抵抗の和で近似できる。比較例として一対の磁性ブロックの間にエアギャップが存在する構成について検討する。例えば、磁性ブロックの透磁率が２０００以上、エアギャップの透磁率が１であるとする。このとき、例えば磁性ブロックの磁路長が１０ｍｍであるとすると、エアギャップの磁路長が１０μｍから２０μｍに増加すると、磁気抵抗が６７％も変化する。
【0033】
これに対し、本実施形態のようなインダクタ１の構成によれば、磁性ブロックの透磁率が２０００以上であり、磁性材料２０の透磁率が２０であるとする。例えば、磁性ブロック２Ａ，２Ｂの磁路長が１０ｍｍ、磁性材料２０の磁路長が２００μｍのとき、磁気抵抗は１０μｍのエアギャップと同等になる。例えば磁性材料２０の磁路長が２００μｍから２１０μｍに増加したとき、磁気抵抗は３％しか変化しない。このように、インダクタ１の各構成要素のバラツキによって磁性材料２０の厚みが多少変化してもインダクタンスのバラツキを抑制することができる。また、本実施形態のように磁性ブロック、コイル導体３、絶縁体１０Ａ，１０Ｂを配置することにより、一対の磁性ブロックの間の距離、すなわち磁性材料２０の厚み寸法は、コイル導体３および絶縁体１０Ａ，１０Ｂの寸法で規定できる。絶縁体１０Ａ，１０Ｂの厚みはコイル導体３に比べて十分に薄いので、コイル導体３の厚みを制御するだけで磁性材料２０の寸法のバラツキを制御することが容易になる。
【0034】
磁性材料２０は、第１の磁性ブロック２Ａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂに接するように配置される。この場合、磁性材料２０と磁性ブロック２Ａ，２Ｂとの間のエアギャップの発生を抑制することができ、インダクタンスのバラツキを抑制することができる。本実施形態では、磁性材料２０は、磁性ブロック２Ａ，２Ｂのうち、コイル導体３や絶縁体１０Ａ，１０Ｂが配置されない領域の全面に対して配置される。ただし、磁性材料２０のＺ軸方向に対向する側面やＹ軸方向に対向する端面が、磁性ブロック２Ａ，２Ｂの端面や側面と一致しない場合などのように、磁性ブロック２Ａ，２Ｂのうち、コイル導体３や絶縁体１０Ａ，１０Ｂが配置されない領域の全面に対して配置されなくともよい。この場合、磁性材料２０は、磁性ブロック２Ａ，２Ｂのうち、コイル導体３や絶縁体１０Ａ，１０Ｂが配置されない領域におけるほぼ全面（半分以上の面積を占める領域）に対して配置されてよい。
【0035】
絶縁体１０Ａは、少なくとも絶縁層１４と、接着層１３と、を含んでよい。これにより、絶縁層１４で絶縁性を確実に確保しつつ、磁性ブロック２Ａ、２Ｂにコイル導体３を固定することができる。
【0036】
第１の導体部４Ａの対向面４Ａａ、及び対向面４Ａｂの少なくとも一部は、それぞれ第１の磁性ブロック２Ａの第１の導体部４Ａに対する対向面２Ａａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂの第１の導体部４Ａに対する対向面２Ｂａと平行であってよい。この場合、第１の導体部４Ａと磁性ブロック２Ａ、２Ｂとの間にエアギャップが生じることを抑制できる。
【0037】
Ｘ軸方向において、第１の導体部４Ａから絶縁層１４、及び接着層１３の順に配置されてよい。この場合、第１の導体部４Ａ側において絶縁層１４で絶縁性を確実に確保しつつ、磁性ブロック２Ａ，２Ｂにおいて当該磁性ブロック２Ａ、２Ｂにコイル導体３を固定することができる。
【0038】
絶縁層１４は、Ｙ軸方向における第１の導体部４Ａの表面を覆う部分をさらに備えてよい。この場合、更に、絶縁性をさらに確保することができる。
【0039】
磁性材料２０の透磁率は５以上であってよい。この場合、コイル導体３が厚くなったとしても、高いインダクタを得ることができ、コイル導体３の電気抵抗を下げることができる。
【0040】
コイル導体３は、Ｚ軸方向に延びるとともに第１の磁性ブロック２Ａと第２の磁性ブロック２Ｂとの間に配置される第２の導体部４Ｂと、第１の導体部４Ａと第２の導体部４Ｂとを連結する連結部６と、を更に備え、第２の導体部４Ｂは、第１の磁性ブロック２Ａとの対向面４Ｂａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂとの対向面４Ｂｂを有し、対向面４Ｂａと第１の磁性ブロック２Ａとの間、及び対向面４Ｂｂと第２の磁性ブロック２Ｂとの間には、第２の絶縁体１０Ｂが配置されてよい。このように第２の導体部を設けることで、複数の導体部が存在する場合において、インダクタンスのバラツキを抑制することができる。
【0041】
本実施形態に係るＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、上述のインダクタを備える。
【0042】
このＤＣ－ＤＣコンバータ１００によれば、インダクタ１のインダクタンスのバラツキが小さいため、出力波形のバラツキが小さいＤＣ－ＤＣコンバータを得ることができる。
【0043】
本開示は、上述の実施形態に限定されない。
【0044】
図５に示すように、第１の磁性ブロック２Ａ及び第２の磁性ブロック２Ｂは、それぞれ軟磁性金属板４０が複数積層されて構成されてよい。軟磁性金属板４０はアモルファス合金やＦｅ基ナノ結晶合金などの磁性薄帯を用いることができる。また、第１の磁性ブロック２Ａ、及び第２の磁性ブロック２Ｂの第１の導体部４Ａに対する対向面２Ａａ、及び対向面２Ｂａは、凹凸部４１を有してよい。この場合、凹凸部４１に磁性材料２０が入り込むことで磁性ブロック２Ａ，２Ｂと磁性材料２０との密着性を高め、構造を安定させることができる。また、凹凸部４１に磁性材料２０が満たされることでエアギャップを減少させることができ、インダクタンスの変動を抑制することができる。
【0045】
なお、磁性ブロック２Ａ，２Ｂが凹凸部を有する場合も、請求項における「直方体状」に含まれるものとする。また、磁性ブロック２Ａ，２Ｂを磁性薄帯で構成した場合もフェライトで構成した場合も表面は粗さを有するため、この粗さを考慮したうえで直方体状を構成している。つまり、「直方体状」とは、厳密な直方体に限られず、全体として直方体と捉えられるものが含まれる。
【0046】
導体部の本数は特に限定されない。例えば図６に示すように、磁性ブロック２Ａ，２Ｂ間には、一本の第１の導体部４Ａだけが配置されていてもよい。また、図７に示すように、磁性ブロック２Ａ，２Ｂ，２Ｃが積層され、それぞれの間に一対の導体部４Ａ，４Ｂが配置されることで、四本の導体部が設けられてもよい。図７に示す例では、磁性ブロック２Ｂ，２Ｃ間に追加の導体部４Ａ，４Ｂが配置される。また、磁性ブロック２Ｂと導体部４Ａ，４Ｂ間に絶縁体１０Ａ，１０Ｂの絶縁部１１Ａ，１１Ｂが配置される。磁性ブロック２Ｃと導体部４Ａ，４Ｂ間に絶縁体１０Ａ，１０Ｂの絶縁部１２Ａ，１２Ｂが配置される。また、インダクタ１は、磁性ブロック２Ｂ，２Ｃの間であって、導体部４Ａ，４Ｂ及び絶縁体１０Ａ、１０Ｂが配置されていない領域に配置される磁性材料２０を有する。なお、図７に示すインダクタ１は、マルチフェーズコンバータの各変換部のチョークコイルが一体化されたインダクタとして用いることもできる。
【0047】
［形態１］
第１の方向に互いに離間して対向する状態で配置される、直方体状の第１の磁性ブロック、及び第２の磁性ブロックと、
前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第１の導体部を有するコイル導体と、を備え、
前記第１の導体部は、前記第１の方向において、前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置され、
前記第１の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第１の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第２の対向面を有し、
前記第１の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第２の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第１の絶縁体が配置され、
前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間であって、前記コイル導体及び前記絶縁体が配置されない領域に配置される磁性材料を有する、インダクタ。
［形態２］
前記磁性材料は、前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックに接するように配置される、形態１に記載されたインダクタ。
［形態３］
前記絶縁体は、少なくとも絶縁層と、接着層と、を含む、形態１又は２に記載されたインダクタ。
［形態４］
前記第１の導体部の前記第１の対向面、及び前記第２の対向面の少なくとも一部は、それぞれ前記第１の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第４の対向面と平行である、形態１～３の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態５］
前記第１の方向において、前記第１の導体部から前記絶縁層、及び前記接着層の順に配置される、形態３に記載されたインダクタ。
［形態６］
前記絶縁層は、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向における前記第１の導体部の表面を覆う部分をさらに備える、形態３に記載されたインダクタ。
［形態７］
前記磁性材料の透磁率は５以上である、形態１～６の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態８］
前記第１の磁性ブロック及び前記第２の磁性ブロックは、それぞれ磁性薄帯が複数積層されて構成され、
前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び第４の対向面は、凹凸部を有する、形態１～７の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態９］
前記コイル導体は、
前記第２の方向に延びるとともに前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置される第２の導体部と、
前記第１の導体部と前記第２の導体部とを連結する連結部と、を更に備え、
前記第２の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第５の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第６の対向面を有し、
前記第５の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第６の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第２の絶縁体が配置される、形態１～８の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態１０］
形態１～９の何れか一項に記載のインダクタを備える、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
第１の方向に互いに離間して対向する状態で配置される、直方体状の第１の磁性ブロック、及び第２の磁性ブロックと、
前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第１の導体部を有するコイル導体と、を備え、
前記第１の導体部は、前記第１の方向において、前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置され、
前記第１の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第１の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第２の対向面を有し、
前記第１の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第２の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第１の絶縁体が配置され、
前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間であって、前記コイル導体及び前記絶縁体が配置されない領域に配置される磁性材料を有する、インダクタ。
［形態２］
前記磁性材料は、前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックに接するように配置される、形態１に記載されたインダクタ。
［形態３］
前記絶縁体は、少なくとも絶縁層と、接着層と、を含む、形態１又は２に記載されたインダクタ。
［形態４］
前記第１の導体部の前記第１の対向面、及び前記第２の対向面の少なくとも一部は、それぞれ前記第１の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第４の対向面と平行である、形態１～３の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態５］
前記第１の方向において、前記第１の導体部から前記絶縁層、及び前記接着層の順に配置される、形態３に記載されたインダクタ。
［形態６］
前記絶縁層は、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向における前記第１の導体部の表面を覆う部分をさらに備える、形態３に記載されたインダクタ。
［形態７］
前記磁性材料の透磁率は５以上である、形態１～６の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態８］
前記第１の磁性ブロック及び前記第２の磁性ブロックは、それぞれ磁性薄帯が複数積層されて構成され、
前記第１の磁性ブロック、及び前記第２の磁性ブロックの前記第１の導体部に対する第３の対向面、及び第４の対向面は、凹凸部を有する、形態１～７の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態９］
前記コイル導体は、
前記第２の方向に延びるとともに前記第１の磁性ブロックと前記第２の磁性ブロックとの間に配置される第２の導体部と、
前記第１の導体部と前記第２の導体部とを連結する連結部と、を更に備え、
前記第２の導体部は、前記第１の磁性ブロックとの第５の対向面、及び前記第２の磁性ブロックとの第６の対向面を有し、
前記第５の対向面と前記第１の磁性ブロックとの間、及び前記第６の対向面と前記第２の磁性ブロックとの間には、第２の絶縁体が配置される、形態１～８の何れか一項に記載されたインダクタ。
［形態１０］
形態１～９の何れか一項に記載のインダクタを備える、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【符号の説明】
【0048】
１…インダクタ、２Ａ…第１の磁性ブロック、２Ａａ…対向面（第３の対向面）、２Ｂ…第２の磁性ブロック、２Ｂａ…対向面（第４の対向面）、３…コイル導体、４Ａ…第１の導体部、４Ａａ…対向面（第１の対向面）、４Ａｂ…対向面（第２の対向面）、４Ｂ…第２の導体部、４Ｂａ…対向面（第５の対向面）、４Ｂｂ…対向面（第６の対向面）、１０Ａ…第１の絶縁体、１０Ｂ…第２の絶縁体、１３…接着層、１４…絶縁層、１００…ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】