特開 2024-61638 コイル装置および電子回路

(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】P2024061638

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】コイル装置および電子回路

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20240425BHJP

   H01F 19/04 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

H01F17/04 F

H01F17/04 A

H01F19/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023173138

(22)【出願日】2023-10-04

(31)【優先権主張番号】17/969,832

(32)【優先日】2022-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】梅木 陸

(72)【発明者】

【氏名】藤原 清文

(72)【発明者】

【氏名】村田 耕樹

(72)【発明者】

【氏名】ヤオ， ヨウリ

【テーマコード（参考）】

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E070AA11

5E070AB03

5E070BA08

5E070BB03

(57)【要約】

【課題】小型化を実現可能なコイル装置および電子回路を提供する。
【解決手段】コイル装置は、第１導体と、前記第１導体の内側に配置してある第２導体と、前記第２導体の内側に配置してある第１中芯部と、前記第１導体と前記第２導体との間に配置してある第２中芯部と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導体と、
前記第１導体の内側に配置してある第２導体と、
前記第２導体の内側に配置してある第１中芯部と、
前記第１導体と前記第２導体との間に配置してある第２中芯部と、を有するコイル装置。

【請求項2】

前記第２導体は、前記第１導体に沿って延在する延在部を有し、前記延在部は、前記第１導体から離れて延在する第１部分と、前記第１導体の近くで延在する第２部分と、を有し、
前記第２中芯部は、前記第１部分と前記第１導体との間に配置してある請求項１に記載のコイル装置。

【請求項3】

外脚部をさらに有し、前記外脚部と前記第１中芯部とで閉磁路を形成する請求項１に記載のコイル装置。

【請求項4】

前記第１中芯部および前記第２中芯部は、同じ磁性材料で形成してある請求項１に記載のコイル装置。

【請求項5】

前記第１中芯部および前記第２中芯部は、異なる磁性材料で形成してある請求項１に記載のコイル装置。

【請求項6】

前記第２中芯部は、前記第１中芯部よりも透磁率が低い材料で構成してある請求項５に記載のコイル装置。

【請求項7】

前記第１中芯部および前記第２中芯部は、磁性材料と樹脂材料とを有するモールド材で構成してある請求項１に記載のコイル装置。

【請求項8】

請求項１に記載のコイル装置を有する電子回路。

【請求項9】

前記コイル装置が複数である請求項８に記載の電子回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コイル装置および電子回路に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のコイル装置は、導体間に高い磁気結合を実現することができ、電源回路等に用いられるカップリングインダクタとして好適に用いられている。このようなカップリングインダクタを用いた電源回路において、さらに小型化が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－３３７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、上記の実情を鑑みてなされ、その目的は、装置の小型化を実現可能なコイル装置および電子回路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本開示に係るコイル装置は、
第１導体と、
前記第１導体の内側に配置してある第２導体と、
前記第２導体の内側に配置してある第１中芯部と、
前記第１導体と前記第２導体との間に配置してある第２中芯部と、を有する。

【0006】

また、本開示に係る電子回路は、前記コイル装置を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】図１Ａは一実施形態に係るコイル装置の斜視図である。

【図1B】図１Ｂは図１Ａに示すコイル装置の平面図である。

【図2】図２は図１Ａに示すコイル装置の分解斜視図である。

【図3】図３は図１Ａに示すコイル装置の一部分の斜視図である。

【図4】図４は図１Ａに示すＩＶ－ＩＶ線での断面図である。

【図5】図５は他の実施形態に係る断面図である。

【図6】図６はさらに他の実施形態に係る断面図である。

【図7】図７は一実施形態に係る電子回路を示す回路図である。

【図8】図８はコイル装置の特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の実施形態を、図面を用いて説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本開示の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。また、以下、実施形態により具体的に説明するが、これらの実施形態に限定されるものではない。

【0009】

第１実施形態
図１Ａに示すように、本実施形態に係るコイル装置１０は、第１面２ａと、第２面２ｂと、第３面２ｃと、第４面２ｄと、第５面２ｅと、第６面２ｆとを有する略直方体の外形を有するが、形状は特に限定されない。第１面２ａと第２面２ｂとはＸ軸方向に対向しており、第３面２ｃと第４面２ｄとはＹ軸方向に対向しており、第５面２ｅと第６面２ｆとはＺ軸方向に対向している。なお、図面において、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは相互に直交している。

【0010】

コイル装置１０の寸法は特に限定されないが、Ｘ軸方向の幅はたとえば９．０～１２．０ｍｍであり、Ｙ軸方向の幅はたとえば４．０～６．０ｍｍであり、Ｚ軸方向の高さはたとえば３．０～２０．０ｍｍである。

【0011】

図２に示すように、コイル装置１０は、磁性体コア２０ａ，２０ｂと、第１導体３０と、第２導体４０とを有する。第１導体３０および第２導体４０のいずれか一方は一次コイルとして機能し、他方は二次コイルとして機能する。導体３０，４０の詳細については後述する。

【0012】

図１Ａに示すように、例示的な実施形態では、磁性体コア２０ａ，２０ｂが組み合わされて、コイル装置１０の第１面２ａと、第２面２ｂと、第３面２ｃと、第４面２ｄと、第５面２ｅと、第６面２ｆと、を構成している。図１Ｂに示すように、磁性体コア２０ａ，２０ｂは、いわゆるＥ字形状からなり、それぞれ同一形状を有するが、形状はこれに限定されない。たとえば一方の磁性体コアがＥ字形状であり、他方の磁性体コアがＩ字形状であってもよい。

【0013】

磁性体コア２０ａ，２０ｂは、それぞれＹ軸方向に対向するように配置されている。磁性体コア２０ａ，２０ｂは、互いに接着剤等を用いて接合されていてもよい。磁性体コア２０ａ，２０ｂは、磁性体で構成され、たとえば、Ｎｉ－Ｚｎ系フェライトや、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト、あるいは金属磁性体などの比較的透磁率の高い磁性材料で構成された磁性粉体を、成型および焼結することにより作製されていてもよい。

【0014】

図２に示すように、磁性体コア２０ａ，２０ｂは、それぞれ、ベース部２１と、外脚部２２１，２２２と、外脚部２２１，２２２のＸ軸に沿っての間に配置される中芯部２３と、溝部２４と、第１側方溝部２５１と、第２側方溝部２５２と、を有する。ベース部２１は、略平板形状（略直方体形状）からなる。以下では、主として、磁性体コア２０ａについて説明するが、磁性体コア２０ａについての説明は、磁性体コア２０ｂにも適用される。

【0015】

図２に示すように、外脚部２２１，２２２は、それぞれベース部２１のＸ軸方向の一方側および他方側の端部に、Ｘ軸方向に離間して配置してある。外脚部２２１，２２２は、それぞれ、ベース部２１から、Ｙ軸方向の他方側のベース部２１に向けて突出している。外脚部２２１，２２２は、それぞれＺ軸方向に細長い形状を有し、ベース部２１のＺ軸方向の上端から下端部にかけて延在している。

【0016】

図２に示すように、中芯部２３は、第１中芯部２３１と、第２中芯部２３２と、を有する。また、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２は、それぞれ、ベース部２１のＹ軸方向の一方側の面から、Ｙ軸方向の一方側に向けて突出している。

【0017】

図２に示すように、第１中芯部２３１は、ベース部２１のＸ軸方向の略中心部に形成されている。第１中芯部２３１は、ベース部２１のＺ軸方向の下部に配置してある。第２中芯部２３２は、第１中芯部２３１のＺ軸方向の上部に、第１中芯部２３１から離間して配置してある。第１中芯部２３１および第２中芯部２３２のＹ軸方向への突出幅は、外脚部２２１，２２２のＹ軸方向の突出幅と略等しくなっている。例示的な実施形態では、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２のＸ軸方向幅は、外脚部２２１，２２２のＸ軸方向幅よりも大きく、略２～３倍程度となっている。

【0018】

図２に示すように、溝部２４は、外脚部２２１，２２２の間に形成してある。溝部２４は、第１側方部２４１と、第２側方部２４２と、上方部２４３と、中間部２４４と、を有する。第１側方部２４１および第２側方部２４２は、それぞれＺ軸方向に沿って略直線状に延在しており、ベース部２１のＺ軸方向の上端部から下端部にかけて延在している。

【0019】

図２に示すように、第１側方部２４１は、Ｘ軸方向の一方側に位置する外脚部２２１と中芯部２３との間に形成されている。また、第２側方部２４２は、Ｘ軸方向の他方側に位置する外脚部２２２と中芯部２３との間に形成されている。第１側方部２４１および第２側方部２４２の各々のＸ軸方向の幅は、導体３０，４０の各々の厚み（板厚）の和よりも大きくなっている。

【0020】

図２に示すように、上方部２４３は、ベース部２１の上方に形成されており、Ｘ軸方向に沿って延在している。上方部２４３は、第１側方部２４１の上端部と第２側方部２４２の上端部とを接続している。上方部２４３のＺ軸方向の幅は、導体３０の厚み（板厚）よりも大きくなっている。

【0021】

図２に示すように、中間部２４４は、第１中芯部２３１と第２中芯部２３２との間に形成されており、Ｘ軸方向に沿って延在している。中間部２４４は、第１側方部２４１の中腹部と第２側方部２４２の中腹部とを接続している。中間部２４４のＺ軸方向幅は、導体４０の厚み（板厚）よりも大きくなっている。

【0022】

図２に示すように、第１側方溝部２５１は、Ｘ軸方向の一方側に位置する外脚部２２１の下方に形成されている。第１側方溝部２５１は、Ｘ軸方向に沿って、ベース部２１のＸ軸方向の一端側に向かって延びている。第２側方溝部２５２は、Ｘ軸方向の他方側に位置する外脚部２２２の下方に形成されている。第２側方溝部２５２は、Ｘ軸方向に沿って、ベース部２１のＸ軸方向の他端側に向かって延びている。側方溝部２５１，２５２は、それぞれ側方部２４１，２４２の下端部に接続されており、側方部２４１，２４２と側方溝部２５１，２５２とで略Ｌ字状の溝部が形成されている。側方溝部２５１，２５２の各々のＺ軸方向幅は、第１導体３０の厚み（板厚）と同程度、あるいはそれよりも大きくなっている。

【0023】

図１Ｂに示すように、磁性体コア２０ａ，２０ｂの組み合わせは、第３面２ｃとはＹ軸方向の反対側に位置する磁性体コア２０ａの一方側の面と、第４面２ｄとはＹ軸方向の反対側に位置する磁性体コア２０ｂの一方側の面とを接着剤等（図示略）を介して接合することにより可能となっている。より詳細には、磁性体コア２０ａ，２０ｂの外脚部２２１，２２２同士、第１中芯部２３１同士および第２中芯部２３２同士が接合される。なお、外脚部２２１，２２２同士、第１中芯部２３１同士および第２中芯部２３２同士のすべてが接合していなくてもよく、一方またはそれぞれの双方にギャップが形成してあってもよい。

【0024】

図２に示すように、例示的な実施形態では、第１導体３０は、導体板からなり、湾曲形状（略Ｕ字形状）を有する。図１Ｂに示すように、第１導体３０は、第２導体４０とともに、磁性体コア２０ａ，２０ｂの間に配置される。第１導体３０を構成する材料としては、例えば、銅および銅合金、銀、ニッケルなどの金属の良導体が挙げられるが、導体材料であれば特に限定されない。第１導体３０は、例えば、金属の板材を機械加工して形成されるが、第１導体３０の形成方法はこれに限定されるものではない。なお、第１導体３０は、導体板に限定されず、平角線であってもよい。

【0025】

図４に示すように、例示的な実施形態では、第１導体３０は全体として縦長形状を有しており、第１導体３０のＺ軸方向の高さは、そのＸ軸方向の幅よりも大きくなっている。例示的な実施形態では、第１導体３０の延在方向に垂直な断面積は、第２導体４０の延在方向に垂直な断面積よりも大きくなっている。また、例示的な実施形態では、第１導体３０の厚み（板厚）は、第２導体４０の厚み（板厚）よりも大きくなっている。第１導体３０の厚みは、０．５～２．５ｍｍであってもよく、第２導体４０の厚みは０．１～１ｍｍであってもよい。第１導体３０のＹ軸方向の幅は、第２導体４０のＹ軸方向の幅と略等しくなっていてもよい。

【0026】

第１導体３０の表面全体には、メッキ層が形成されていてもよい。メッキ層は、単層あるいは複層で構成してもよい。メッキ層は、たとえばＣｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｓｎメッキ、Ｎｉ－Ｓｎメッキ、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎメッキ、Ｎｉ－Ａｕメッキ、Ａｕメッキ等の金属メッキ層で構成してもよい。メッキ層は、第１導体３０の表面に、たとえば電界メッキまたは無電界メッキを施すことにより形成することができる。メッキ層の厚みは、特に限定されないが、たとえば１～３０μｍであってもよい。

【0027】

図２に示すように、例示的な実施形態では、第１導体３０は、第１導体側部３１と、第２導体側部３２と、導体上部３３と、第１実装部３４と、第２実装部３５と、を有する。導体上部３３は、Ｚ軸方向の上方に配置され、Ｘ軸方向に沿って延在している。第１導体側部３１は、導体上部３３のＸ軸方向の一端に接続しており、第２導体側部３２は、導体上部３３のＸ軸方向の他端に接続している。第１導体側部３１および第２導体側部３２は、それぞれＺ軸方向に沿って延びている。

【0028】

第１実装部３４および第２実装部３５は、それぞれ第１導体３０の一端部および他端部、すなわち第１導体側部３１および第２導体側部３２の下端部に連続して（一体に）形成されている。実装部３４，３５は、導体側部３１，３２に対して屈曲しており、Ｘ軸方向の外側に向かって延びている。これらの実装部３４，３５を介して、第１導体３０を電子回路１００（図７参照）などに接続することが可能となっている。第１導体３０の電子回路への接続は、たとえばハンダや導電性接着剤等の接合部材を介して行われ得る。

【0029】

第１導体側部３１と第１実装部３４との境界付近には、Ｘ軸方向の外側（第２導体４０が配置されている側とは反対側）に向けて屈曲する第１外側屈曲部３６が形成されており、第２導体側部３２と第２実装部３５との境界付近には、Ｘ軸方向の外側に向けて屈曲する第２外側屈曲部３７が形成されている。

【0030】

図２に示すように、例示的な実施形態では、第２導体４０は、導体板からなり、湾曲形状（略Ｕ字形状）を有する。図１Ｂに示すように、第２導体４０は、第１導体３０と同様の材料で構成してあってもよい。第２導体４０は、第１導体３０とともに、磁性体コア２０ａ，２０ｂの間に配置される。なお、第２導体４０は、導体板に限定されず、平角線であってもよい。

【0031】

図４に示すように、例示的な実施形態では、第２導体４０は縦長形状を有しており、第２導体４０のＺ軸方向の高さは、そのＸ軸方向の長さよりも長くなっている。第２導体４０は、第１導体３０よりも小さい。第２導体４０は、第１導体３０の内側（第１導体側部３１と第２導体側部３２との間であり、導体上部３３のＺ軸方向の下方）に配置される。

【0032】

図２に示すように、例示的な実施形態では、第２導体４０は、第１導体３０に沿って延在する延在部４０ａと、第１実装部４４と、第２実装部４５とを有する。延在部４０ａは、導体上部４３と、第１導体側部４１と、第２導体側部４２と、を有する。導体上部４３は、Ｚ軸方向の上方に配置され、第１導体３０から離れてＸ軸方向に沿って延在している。第１導体側部４１は、導体上部４３のＸ軸方向の一端に接続しており、第２導体側部４２は、導体上部４３のＸ軸方向の他端に接続している。第１導体側部４１および第２導体側部４２は、それぞれ第１導体３０の近くでＺ軸方向に沿って延びている。

【0033】

図４に示すように、例示的な実施形態では、第２導体４０の第１導体側部４１は、第１導体３０の第１導体側部３１に対向して配置されている。第２導体４０の第２導体側部４２は、第１導体３０の第２導体側部３２に対向して配置されている。導体上部４３は、第１導体３０の導体上部３３対向して配置されている。

【0034】

第１実装部４４および第２実装部４５は、それぞれ第１導体４０の一端部および他端部、すなわち第１導体側部４１および第２導体側部４２の下端部に連続して（一体に）形成されている。

【0035】

実装部４４，４５は、導体側部４１，４２に対して屈曲しており、Ｘ軸方向の内側に向かって延びている。図４に示すように、実装部４４，４５は第１中芯部２３１の底面に沿って延びており、実装部４４，４５の上面は、Ｚ軸方向に第１中芯部２３１の底面と離間されて配置されている。

【0036】

第２導体４０の第１実装部４４の延在方向は、第１導体３０の第１実装部３４の延在方向とはＸ軸方向に関して逆向きになっている。また、第２導体４０の第２実装部４５の延在方向は、第１導体３０の第２実装部３５の延在方向とはＸ軸方向に関して逆向きになっている。

【0037】

これらの実装部４４，４５を介して、第２導体４０を電子回路１００（図７参照）など接続することが可能となっている。第２導体４０の電子回路への接続は、たとえばハンダや導電性接着剤等の接合部材を介して行われ得る。

【0038】

図４に示すように、第２導体４０は、実装部４４，４５の電子回路などに接続する一部を除き、第２導体４０の表面を覆う絶縁層７０を有していてもよい。例示的な実施形態では、絶縁層７０は、絶縁被膜で構成されており、第２導体４０に対して一体的に形成されている。絶縁層７０の表面（外面）は第１導体３０の内面には接しておらず、第２導体４０は、絶縁層７０の外面が、第１導体３０の内面から離間して配置される。

【0039】

絶縁層７０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、エポキシ、エポキシ変性アクリル樹脂等が挙げられる。

【0040】

図４に示すように、第１導体３０の第１導体側部３１および第２導体４０の第１導体側部４１が、溝部２４の第１側方部２４１に配置される。第１導体３０の第２導体側部３２および第２導体４０の第２導体側部４２が、溝部２４の第２側方部２４２に配置される。第１導体３０の導体上部３３が、溝部２４の上方部２４３に配置される。上方部２４３のＺ軸方向の幅Ｗ３は、特に限定されない。幅Ｗ３は、導体上部３３が上方部２４３に配置された状態で、導体上部３３の上面が第５面２ｅより下方または面一に配置されるように設計してあってもよい。

【0041】

導体４０の導体上部４３が、中間部２４４に配置される。中間部２４４のＺ軸方向の幅Ｗ４は、特に限定されないが、幅Ｗ４は、導体上部４３が中間部２４４に配置された状態で、導体上部４３が第１中芯部２３１および第２中芯部２３２とＺ軸方向に離間または接触して配置してあることが好ましい。たとえば、導体４０の厚みＴに対して、幅Ｗ４は、１倍～２倍程度が好ましい。

【0042】

図４に示すように、第１導体側部３１と第２導体側部３２との間に第２導体４０および第１中芯部２３１が配置してある。第１導体側部３１と第２導体側部３２とのＸ軸方向の離間距離Ｌ１は、特に限定されない。また、第１導体側部３１と第１中芯部２３１とのＸ軸方向の離間距離Ｌ２は、特に限定されないが、離間距離Ｌ２は、第１導体側部４１が第１導体側部３１と第１中芯部２３１との間に配置された状態で、第１導体側部４１が第１導体側部３１および第１中芯部２３１とＺ軸方向に離間または接触して配置してあることが好ましい。たとえば、導体４０の厚みＴに対して、離間距離Ｌ２は、１倍～２倍程度が好ましい。なお、第１導体側部３１と第２中芯部２３２とのＸ軸方向の離間距離も離間距離Ｌ２と同様であってもよい。

【0043】

第１側方部２４１には、第１導体３０の第１導体側部３１および第２導体４０の第１導体側部４１が配置されている。第１側方部２４１のＸ軸方向の幅Ｗ２は、特に限定されない。また、幅Ｗ２は、第１導体３０の第１導体側部３１が外脚部２２１および第２導体４０の第１導体側部４１と離間または接触して配置されるように設計されていてもよい。また、幅Ｗ２は、第２導体４０の第１導体側部４１が第１中芯部２３１とＸ軸方向に離間または接触して配置されるように設計してあってもよい。また、第２側方部２４２のＸ軸方向の幅も、第１側方部２４１のＸ軸方向の幅Ｗ２と同様であってもよい。

【0044】

第１中芯部２３１および第２中芯部２３２は、Ｘ軸方向に関して、第２導体４０の第１導体側部４１と第２導体側部４２との間に配置される。第１中芯部２３１は、Ｚ軸方向に関して、第２導体４０の導体上部４３と実装部４４，４５との間に配置される。第２中芯部２３２は、Ｚ軸方向に関して、第１導体３０の導体上部３３と第２導体４０の導体上部４３との間に配置される。

【0045】

第１中芯部２３１のＺ軸方向の高さＨ１および第２中芯部２３２のＺ軸方向の高さＨ２は、特に限定されない。たとえば、高さＨ１およびＨ２は、第１中芯部２３１のＹ軸方向の断面積をＳ１、第２中芯部２３２のＹ軸方向の断面積をＳ２としたときの断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．５以上、１未満になるように設計されることが好ましい。また、好ましくは、高さＨ１およびＨ２は、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．７以上、０．９５未満になるように設計してもよい。

【0046】

図４に示すように、第１導体３０の実装部３４，３５が、それぞれ、側方溝部２５１，２５２に配置される。実装部３４，３５の端部（端面）は、磁性体コア２０ａ，２０ｂのＸ軸方向の側方から外部に露出している。実装部３４，３５の下面は、磁性体コア２０ａの下方（第６面２ｆ）から外部に露出している。実装部４４，４５の下面は、磁性体コア２０ａの下方（第６面２ｆ）から外部に露出している。

【0047】

図４に示すように、本実施形態に係るコイル装置１０では、第１中芯部２３１の高さＨ１および第２中芯部２３２の高さＨ２の比率を変更することで容易に断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を変更することができ、結合係数Ｋは、容易に調整することができる。

【0048】

コイル装置１０は、たとえば、図７に示すようなトランスインダクタボルテージレギュレータ（ＴＬＶＲ）回路などの電子回路に用いられ得る。図７に示すコイル装置１０は、ＴＬＶＲ回路において、カップリングインダクタとして機能し得る。コイル装置１０を有するＴＬＶＲ回路では、サーバの応答速度の向上を実現できる。図７に示すＴＬＶＲ回路では、複数のコイル装置１０を直列に接続しているが、これに限定されない。

【0049】

なお、従来のＴＬＶＲ回路では、カップリングインダクタの他に別途、インダクタＬｃを取り付けることで、所望のインダクタンスが賄われていた。図７に示すＴＬＶＲ回路では、結合係数Ｋが所定の値に調整された本実施形態のコイル装置１０をカップリングインダクタとして取り付けることで、所望のインダクタンスを賄うことができる。そのため、図７に示すようなＴＬＶＲ回路では、別途、調整用のインダクタＬｃを取り付ける必要がなくなり、装置の小型化を実現することができる。

【0050】

以下に、例示的な実施形態について説明する。例示的な実施形態では、図４に示す第１導体３０のうち、第１導体側部３１が配置されている側が、入力端子（あるいは、出力端子）として機能し、第２導体側部３２が配置されている側が、出力端子（あるいは、入力端子）として機能する。また、第２導体４０のうち、第１導体側部４１が配置されている側が、入力端子（あるいは、出力端子）として機能し、第２導体側部４２が配置されている側が、出力端子（あるいは、入力端子）として機能する。

【0051】

例示的な実施形態では、第２導体４０は、第１導体３０に沿って延在する延在部４０ａを有する。また、延在部４０ａは、第１導体３０から離れて延在する第１部分である導体上部４３と、第１導体３０の近くで延在する第２部分である第１導体側部４１および第２導体側部４２と、を有する。また、第２中芯部２３２は、導体上部４３と第１導体３０との間に配置してある。各部位がこのように配置されることで、コイル装置１０の結合係数を調整しつつ、コイル装置１０を小型化することができる。

【0052】

例示的な実施形態では、第２導体４０の実装部４４，４５は、第１中芯部２３１のＺ軸方向の下方に配置してある。第１中芯部２３１は、延在部４０ａと実装部４４，４５の内側に配置してある。第２導体４０には、絶縁被膜で構成された絶縁層７０が、一体的に形成されている。絶縁層７０の表面（外面）は第１導体３０の内面には接しておらず、第２導体４０は、絶縁層７０の外面が、第１導体３０の内面から離間して配置される。例示的な実施形態では、第２導体４０が、第１導体３０および磁性体コア２０ａ，２０ｂと良好に絶縁されている。また、第１中芯部２３１のＺ軸方向の下方の底面には、エポキシ樹脂あるいはウレタン樹脂等の絶縁コーティング層が形成してあってもよい。第１中芯部２３１の底面に、絶縁コーティング層が形成されていると、第１中芯部２３１と実装部４４，４５との絶縁がより良好になる。

【0053】

例示的な実施形態では、磁性体コア２０ａ，２０ｂは、ベース部２１と外脚部２２１，２２２と第１中芯部２３１と第２中芯部２３２とで閉磁路を形成してもよい。磁性体コアが閉磁路を形成することで、コイル装置１０の特性を向上させることができる。

【0054】

例示的な実施形態では、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２は、同じ磁性材料で形成してあってもよい。第１中芯部２３１および第２中芯部２３２が同じ材料で形成されている場合には、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２を磁性体コア２０ａ（または２０ｂ）の一部として一体成型することができ、コイル装置１０の製造が容易になる。

【0055】

例示的な実施形態では、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２は、異なる磁性材料で形成してあってもよい。第１中芯部２３１および第２中芯部２３２の磁性材料を変更することでも、容易にコイル装置の結合係数を調整することができる。たとえば第２中芯部２３２は、第１中芯部２３１よりも透磁率が低い材料で構成してあってもよい。第２中芯部２３２の透磁率が、第１中芯部２３１の透磁率よりも低い材料で形成することで、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を変更しなくても、コイル装置の結合係数を調整することができる。

【0056】

図４に示すように、コイル装置１０は、第５面２ｅのＺ軸方向の上方に溝部２４を覆うように、Ｉコア８０をさらに有していてもよい。Ｉコア８０は接着剤などでコイル装置１０に取り付けてもよい。コイル装置１０は、Ｉコア８０を取り付けることでも結合係数を調整することができる。また、Ｉコアには、製造番号など識別子を印字することもできる。Ｉコアの材料は、磁性体コア２０ａ，２０ｂと同様の材料を用いることができる。

【0057】

コイル装置１０の製造では、図２に示す磁性体コア２０ａ，２０ｂと第１導体３０と第２導体４０とを準備する。第２導体４０としては、たとえば、表面に絶縁被膜（絶縁層７０）が形成された導体板を図２に示す形状に機械加工したものを準備する。なお、このような絶縁被膜付きの導体板は、例えば金属の板材を樹脂液に浸漬させることにより形成することができる。

【0058】

次いで、磁性体コア２０ａに第１導体３０および第２導体４０を組み合わせる。図３に示すように、第１導体３０と第２導体４０とを磁性体コア２０ａの溝部２４の内部に配置する。より詳細には、第２導体４０が第１中芯部２３１の周囲を取り囲むように配置し、その後、第２導体４０の第１導体側部４１、第２導体側部４２および第２中芯部２３２の周囲を取り囲むように、所定の間隔をあけて第１導体３０を配置する。このとき、第１導体３０および／または第２導体４０を接着剤等によって磁性体コア２０ａに固定してもよい。

【0059】

次いで、磁性体コア２０ｂの溝部２４の内部に第１導体３０および第２導体４０が収まるように、磁性体コア２０ａと磁性体コア２０ｂを組み合わせる。

【0060】

このとき、図１Ｂに示すように、磁性体コア２０ａの中芯部２３の端面が、磁性体コア２０ｂの中芯部２３の端面に突き合わされる。磁性体コア２０ａの外脚部２２１，２２２の端面が、磁性体コア２０ｂの外脚部２２１，２２２の端面に突き合わされる。磁性体コア２０，２０ｂが、それぞれ接着剤等で接合することにより、図１Ａに示すコイル装置１０が得られる。図４に示すように、さらにＩコア８０を取り付ける場合は、第５面２ｅに接着剤などを用いて接合する。

【0061】

第２実施形態
本実施形態のコイル装置１０ａは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のコイル装置１０と同様である。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は省略し、異なる部分について主として詳細に説明する。

【0062】

コイル装置１０ａの断面図は図５に示される。本実施形態では、磁性体コア２０ｃは、磁性材料と樹脂材料を有するモールド材で構成してある。

【0063】

モールド材に用いられる磁性材料は、特に限定されず、たとえば、フェライトあるいは金属磁性体であってもよい。フェライトとしては、特に限定されないが、Ｎｉ－Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト等が例示される。金属磁性体としては、特に限定されないが、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金、Ｆｅ－Ｃｏ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金などが例示される。モールド材に用いられる樹脂材料は、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、その他の合成樹脂、あるいはその他の非磁性材料等が例示される。

【0064】

本実施形態のコイル装置１０ａの製造では、以下の方法を用いてもよい。磁性材料と樹脂材料を有するモールド材と磁性体コア２０ｃの成形に用いられる金型と図２に示す第１導体３０と第２導体４０とを準備する。コイル装置１０ａは、磁性体コア成形用の金型にモールド材を充填すると共に、第１導体３０および第２導体４０を所定の位置に配置し、公知の方法でモールド材を圧縮し、磁性体コア２０ｃを成形することで得られる。なお、磁性体コア２０の成形には、射出成形などを用いてもよい。

【0065】

図５に示すように、例示的な実施形態では、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２を含む磁性体コア２０ｃは、磁性材料と樹脂材料とを有するモールド材で構成してある。モールド材で構成される第１中芯部２３１および第２中芯部２３２は、第１導体３０および第２導体４０に密着する。また、第１中芯部２３１および第２中芯部２３２をモールド材で構成することでも、コイル装置の結合係数を調整することができる。

【0066】

第３実施形態
本実施形態のコイル装置１０ｂは、以下に示す点を除いて、第１実施形態のコイル装置１０と同様である。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は省略し、異なる部分について主として詳細に説明する。

【0067】

本実施形態のコイル装置１０ｂは、図６に示す磁性体コア２０ｄを有する。なお、コイル装置１０ｂは、磁性体コア２０ｄに接合される同様の形状の磁性体コアをさらに有し、略直方体の外形を有する。

【0068】

磁性体コア２０ｄでは、中芯部２３は、第１中芯部２３１と、第２中芯部２３２ａ，２３２ｂと、を有する。第２中芯部２３２ａ，２３２ｂは、それぞれ第１中芯部２３１および外脚部２２１，２２２からＸ軸方向に離間して配置してある。

【0069】

図６に示すように、第２中芯部２３２ａは、第１中芯部２３１と外脚部２２１との間に配置してある。第２中芯部２３２ｂは、第１中芯部２３１と外脚部２２２との間に配置してある。第１中芯部２３１は、第２中芯部２３２ａ，２３２ｂの間に配置してある。第２中芯部２３２ａ，２３２ｂのそれぞれのＸ軸方向の幅は異なっていてもよい。

【0070】

図６に示すように、磁性体コア２０ｄでは、溝部２４は、第１側方部２４１と、第２側方部２４２と、上方部２４３と、第１中間部２４４ａと、第２中間部２４４ｂと、を有する。第１側方部２４１は、一方の外脚部２２１と一方の第２中芯部２３２ａとの間に形成されている。また、第２側方部２４２は、他方の外脚部２２２と他方の第２中芯部２３２ｂとの間に形成されている。第１側方部２４１および第２側方部２４２は、それぞれＺ軸方向に沿って略直線状に延在しており、ベース部２１のＺ軸方向の上端部から下端部にかけて延在している。

【0071】

図６に示すように、第１中間部２４４ａは、第１中芯部２３１と一方の第２中芯部２３２ａとの間に形成されている。また、第２中間部２４４ｂは、第１中芯部２３１と他方の第２中芯部２３２ｂとの間に形成されている。第１中間部２４４ａおよび第２中間部２４４ｂは、それぞれＺ軸方向に沿って略直線状に延在しており、ベース部２１のＺ軸方向の上端部から下端部にかけて延在している。なお、各中間部間のＸ軸方向の幅は、それぞれ異なっていてもよい。

【0072】

図６に示すように、溝上方部２４３は、ベース部２１の上方に形成されており、Ｘ軸方向に沿って延在している。上方部２４３は、第１側方部２４１の上端部と第２側方部２４２の上端部と第１中間部２４４ａの上端と第２中間部２４４ｂの上端とをそれぞれ接続している。

【0073】

図６に示すように、例示的な実施形態では、第１導体３０は、第１導体側部３１と、第２導体側部３２と、導体上部３３と、第１実装部３４と、第２実装部３５と、を有する。

【0074】

図６に示すように、例示的な実施形態では、第２導体４０は、第１導体３０に沿って延在する延在部４０ａと、第１実装部４４と、第２実装部４５とを有する。延在部４０ａは、第１導体３０の近くで延在する第２部分である導体上部４３と、第１導体３０から離れて延在する第１部分である第１導体側部４１および第２導体側部４２と、を有する。導体上部４３は、Ｚ軸方向の上方に配置され、第１導体３０の導体上部３３の近くでＸ軸方向に沿って延在している。

【0075】

第１導体側部４１は、導体上部４３のＸ軸方向の一端に接続しており、第２導体側部４２は、導体上部４３のＸ軸方向の他端に接続している。第１導体側部４１および第２導体側部４２は、それぞれ、第１導体３０の導体側部３１，３２から離れてＺ軸方向に沿って延在している。図６に示す第２導体４０の第１導体側部４１と第１導体３０の第１導体側部３１との間の離間距離Ｌ４を有する。

【0076】

図６に示すように、第１導体３０の導体上部３３および第２導体４０の導体上部４３が、溝部２４の上方部２４３に配置される。第１導体３０の第１導体側部３１が、溝部２４の第１側方部２４１に配置される。第１導体３０の第２導体側部３２が、溝部２４の第２側方部２４２に配置される。導体４０の第１導体側部４１が、第１中間部２４４ａに配置される。導体４０の第２導体側部４２が、第２中間部２４４ｂに配置される。

【0077】

第１中芯部２３１は、Ｘ軸方向に関して、第２導体４０の第１導体側部４１と第２導体側部４２との間に配置される。第１中芯部２３１は、Ｚ軸方向に関して、第２導体４０の導体上部４３と実装部４４，４５との間に配置される。第２中芯部２３２ａは、Ｘ軸方向に関して、第１導体３０の第１導体側部３１と第２導体４０の第１導体側部４１との間に配置される。第２中芯部２３２ｂは、Ｘ軸方向に関して、第１導体３０の第２導体側部３２と第２導体４０の第２導体側部４２との間に配置される。

【0078】

第１中芯部２３１のＸ軸方向の幅Ｗ１および第２中芯部２３２ａ，２３２ｂのＸ軸方向の幅Ｗ５は、特に限定されない。本実施形態では、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）に関して、断面積Ｓ２は、第２中芯部２３２ａ，２３２ｂのＹ軸方向の断面積の合計として計算してもよい。コイル装置１０ｂでは、第１中芯部２３１の幅Ｗ１および第２中芯部２３２ａ，２３２ｂの幅Ｗ５の比率を変更することで、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を変更することができ、結合係数Ｋは、容易に調整することができる。

【0079】

なお、上述した実施形態は、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。

【0080】

図６に示すように、コイル装置１０ｂでは、中芯部２３が、１つの第１中芯部２３１と２つの第２中芯部２３２ａ，２３２ｂが形成してあるが、第１中芯部２３１が複数に分割されていてもよく、第２中芯部が連結されていてもよい。

【実施例0081】

以下、実施例に基づき説明するが、これら実施例は例示にすぎず、これに限定されない。

【0082】

実施例では、第１中芯部２３１のＹ軸方向の断面積Ｓ１、第２中芯部２３２のＹ軸方向の断面積Ｓ２としたときの断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）と、コンピュータシミュレーションによって求められた結合係数Ｋとを比較した。その結果を図８に示す。

【0083】

実施例１
実施例１では、図１Ａに示すコイル装置１０に関して、コンピュータシミュレーションによって結合係数Ｋを求めた。磁性体コア２０ａ，２０ｂにおいて、第１中芯部２３１、第２中芯部２３２、外脚部２２１，２２２およびベース部２１のすべての材質を、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトとし、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を０．７、０．８、０．９、１になるように、中芯部２３の幅Ｗ１を一定にし、第１中芯部２３１の高さＨ１と第２中芯部２３２の高さＨ２の値を変更した。図８に示すように、実施例１では、結合係数Ｋは、理想直線に近く、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。

【0084】

実施例２
実施例２では、図１Ａに示すコイル装置１０に関して、Ｘ軸方向の寸法（Ｌ１）を実施例１の２倍にした以外は、実施例１と同様に結合係数Ｋを求めた。図８に示すように、実施例２でも実施例１と、ほとんど同様な結果が得られることが確認できた。

【0085】

実施例３
実施例３では、図４に示すように、磁性体コアと同じ材質のＩコア８０を取り付けた以外は、実施例１と同様に結合係数Ｋを求めた。図８に示すように、実施例３では、実施例１と同様に、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。なお、実施例３では、結合係数Ｋは、実施例１と同様の条件で実施例１よりも高くなることが確認できた。

【0086】

実施例４
実施例４では、図５に示すコイル装置１０ａに関して、実施例１と同様に結合係数Ｋについて結合係数Ｋを求めた。実施例４では、実施例１と同様の寸法のコイル装置を用い、磁性体コア２０ｃの材質は、磁性材料として金属磁性体、樹脂材料としてエポキシ樹脂を使用したモールド材を用いた。図８に示すように、実施例４では、実施例１と同様に、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。なお、実施例４では、結合係数Ｋは、実施例１と同様の条件で実施例１よりも低くなることが確認できた。

【0087】

実施例５
実施例５では、磁性体コア２０ａ，２０ｂにおいて、第１中芯部２３１、第２中芯部２３２、外脚部２２１，２２２およびベース部２１の材質を、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金からなる金属磁性体を用いた以外は、実施例１と同様に結合係数Ｋを求めた。図８に示すように、実施例５では、実施例１と同様に、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。なお、実施例５では、結合係数Ｋは、実施例１と同様の条件で実施例１よりも低く、実施例４よりも高くなることが確認できた。

【0088】

実施例６
実施例６では、磁性体コア２０ａ，２０ｂのうち第２中芯部２３２の材質のみを、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金からなる金属磁性体を用いた以外は、実施例１と同様に結合係数Ｋを求めた。実施例６では、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を０．７、０．８、０．９になるように、中芯部２３の幅Ｗ１を一定にし、第１中芯部２３１の高さＨ１と第２中芯部２３２の高さＨ２の値を変更した。図８に示すように、実施例６では、実施例１と同様に、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。実施例６では、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．７～０．９の範囲で、結合係数Ｋの傾きが実施例１よりも小さいことが確認できた。なお、実施例６では、結合係数Ｋは、実施例１と同様の条件で実施例３よりも高くなることが確認できた。

【0089】

比較例１
比較例１は、実施例１で用いたコイル装置１０に関して、第２中芯部２３２を空洞にして実施例１と同様に結合係数Ｋを求めた。なお、比較例１では、断面積Ｓ２は、第２中芯部２３２が存在すると仮定し、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）とした。図８に示すように、比較例１では、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が変わっても、結合係数Ｋがほとんど変わらなかった。

【0090】

評価
図８に示すように、比較例１に比較して、実施例１～６において、結合係数Ｋは、断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の値に対応して略直線的に変化することが確認できた。実施例１～６においては、断面積比率を変更するだけで容易に結合係数Ｋを所定の範囲内で所望の値に調整することができると確認できた。

【0091】

実施例７
実施例１において使用した断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．７のコイル装置１０を実際に作製した。作製したコイル装置１０について、第１導体３０の実装部３４，３５の間で一次コイルのインダクタンスＬｐを測定した。また、第１導体３０の実装部３４と第２導体４０の実装部４４との間でリーケージインダクタンスＬｅを測定し、結合係数Ｋを実際に求めた。すなわち、コイル装置１０の一次コイルのインダクタンスＬｐ、リーケージインダクタンスＬｅの測定値と、式Ｋ＝１－Ｌｅ／Ｌｐから結合係数Ｋを計算したところ、実施例１の断面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．７の場合のシミュレーションの値と略一致することが確認できた。

【符号の説明】

【0092】

１０，１０ａ，１０ｂ…コイル装置
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…磁性体コア
２ａ…第１面
２ｂ…第２面
２ｃ…第３面
２ｄ…第４面
２ｅ…第５面
２ｆ…第６面
２１…ベース部
２２１…第１外脚部
２２２…第２外脚部
２３…中芯部
２３１…第１中芯部
２３２，２３２ａ，２３２ｂ…第２中芯部
２４…溝部
２４１…第１側方部
２４２…第２側方部
２４３…上方部
２４４…中間部
２４４ａ第１中間部
２４４ｂ第２中間部
２５１…第１側方溝部
２５２…第２側方溝部
３０…第１導体
３１…第１導体側部
３２…第２導体側部
３３…導体上部
３４…第１実装部
３５…第２実装部
３６…第１外側屈曲部
３７…第２外側屈曲部
４０…第２導体
４０ａ…延在部
４１…第１導体側部
４２…第２導体側部
４３…導体上部
４４…第１実装部
４５…第２実装部
４６…第１外側屈曲部
４７…第２外側屈曲部
７０…絶縁層
８０…Ｉコア
１００…電子回路

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】