电感元件以及电感元件的评价方法技术

本发明专利技术提供一种具有接合了两个芯的磁芯且实现了动作的最优化的电感元件及其评价方法。将第一芯的最小磁路截面积与第二芯的最小磁路截面积之比和第二芯的导磁率的积作为评价的基准，对多个使用了各磁芯的电感元件的电感器性能指数(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

【技术实现步骤摘要】
电感元件以及电感元件的评价方法
本专利技术涉及例如在开关电源中作为扼流线圈使用的电感元件以及电感元件的评价方法。
技术介绍
在最近的电子设备中，为了驱动各种器件，对成为负载的每个器件设置供给合适的电源的高效的开关电源的情况逐渐增多。在具有高性能的CPU、SOC的计算机、服务器或者移动设备、智能电话等通信设备中，使用了用于进行高度且高速的处理的高集成的器件，对这些器件的供给电流增大。因此，作为开关电源，需要开关频率的高频化，进而需要能够应对大电流。在驱动直流器件的开关电源中，为了在大电流下也能够稳定地动作，需要使用即使直流叠加电流为大电流也能够稳定地动作的电感元件。在开关电源的电力变换涉及的电感元件中流过叠加了直流的电感器电流，在开关电源的动作中，电感器电压VL、电感值L、以及电感器电流IL的关系为VL＝L·(dIL/dt)。根据该关系，若供给大的直流叠加电流使芯磁饱和且电感元件的电感值L降低，则(dIL/dt)增大，造成流过电感元件的脉动电流ΔIL的增大。对于这样的直流叠加电流的增加，芯会急剧地磁饱和，产生电感值的降低时的、脉动电流ΔIL的急剧的增大可能引起电源器件的损伤、电源装置以及设置了该电源装置的设备的烧损等故障。因此，希望做成为即使在产生了难以预料的电感器电流的增大的情况下也不会从规定的电感值发生急剧的降低的特性。以往的使用了由铁氧体形成的芯的电感元件在两个芯的接合部形成缝隙，抑制了供给大的直流叠加电流时电感值L降低。进而，通过扩大该缝隙宽度，从而能够改善所谓的直流叠加特性。此外，在最近的电源装置中，为了小型化等还要求提高开关频率，因此除了扩大缝隙从而降低电感值进行动作以外，还要求降低电感元件的线圈的缠绕数，减小芯体积。可是，在该情况下，高频的磁场会从形成得较宽的缝隙泄露，该漏磁场会影响靠近的其它器件、布线。进而，来自缝隙的漏磁场会使电感元件自身的绕线产生涡流，成为增加交流电阻(ACR)的原因。此外，在以下的专利文献1、2、3中记载了关于以往的电感器的专利技术。在图26(A)以剖视图示出了专利文献1记载的电感器30，在图26(B)示出从接合面侧观察压粉金属芯32的底视图。在该电感器30中，通过组合导磁率大的Mn-Zn铁氧体芯31和饱和磁通量密度高的压粉金属芯32，从而能够在不使直流叠加饱和电流特性劣化的情况下降低线圈33的匝数来减小直流电阻。此外，在压粉金属芯32的中央脚32a缠绕线圈33并接合压粉金属芯32和Mn-Zn铁氧体芯31，在图26(B)中标注影线的部分形成有实质性的缝隙Ga、Gb。在专利文献2记载了如下的电感元件，在该电感元件中，作为第一磁芯使用了导磁率高且在高频中的铁损少的铁氧体，作为第二磁芯使用了导磁率比第一磁芯的导磁率低但饱和磁通量密度高且直流叠加特性优异的金属制的磁性材料。此外，在专利文献2的第[0036]段、第[0037]段中，提到了若要通过设置缝隙来改善直流叠加特性则电感会降低的课题，并且做出如下说明，即，为了解决该课题，可使所述的第一磁芯和第二磁芯进行互补，从而能够使得直流叠加特性优异，并且能够抑制电感的降低。在专利文献3记载了与上述专利文献2同样具有第一铁氧体磁珠芯和具有比第一铁氧体磁珠芯的导磁率低的导磁率的第二芯的电感器。通过构成为使磁通量穿过这两个芯，从而能够避免芯在大的直流电流下磁饱和。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-228897号公报专利文献2：日本专利第3818465号公报专利文献3：欧洲公开专利EP1498915A1公报像在专利文献1、专利文献2以及专利文献3记载的那样，在使用了由导磁率高的铁氧体形成的芯和饱和磁通量密度高的压粉铁芯等的电感元件中，因为两种芯具有相反的特性，所以难以将两个芯以最佳的状态进行组合，此外，高效地求出两个芯的最佳值的方法也尚未确立。此外，如前所述，在电感元件中还存在来自磁芯的缝隙的漏磁场使电感元件自身的绕线产生涡流而增加交流电阻(ACR)的课题。关于这一点，在专利文献1记载的电感器中，因为线圈33缠绕在中央脚32a的外周，所以形成在中央脚32a的实质性的缝隙Gb沿着线圈33的内周靠近地形成，但是呈直线形成在磁芯的两侧部的脚部的实质性的缝隙Ga、Ga却形成在与缠绕为圆形的线圈33的外周面分离的位置。因此，该构造原本对所述涡流的影响就小。另一方面，在专利文献2和专利文献3记载的电感器中，因为沿着磁芯内的线圈导线存在作为两个磁芯的接合部的接合缝隙，所以由于该构造的不同，线圈所受的漏磁场的影响的程度也不同，但是都需要针对由来自缝隙的漏磁场造成的影响的对策。此外，在这种电感器中，虽然不是主动地在两个磁芯的接合部介入了以形成所需的缝隙宽度为目的的非磁性层，但是由于接合面的面粗糙度、对芯间进行接合的接合材料的介入，并不能避免在磁芯的接合处存在实质性的缝隙。但是，在专利文献2、专利文献3记载的电感器中，并没有实施排除由这种实质性的缝隙的存在所造成的弊端的对策。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是为了解决上述以往的课题而完成的，其目的在于，提供一种容易得到所需的电感值、直流叠加特性优异、而且能够保持高的可通过的电流值的构造的电感元件。此外，本专利技术目的在于，提供一种能够对容易得到所需的电感值、直流叠加特性优异、而且能够保持高的可通过的电流值的构造的电感元件高效地进行评价的电感元件的评价方法。用于解决课题的技术方案本专利技术的电感元件，在磁芯的内部容纳有导体，所述电感元件的特征在于，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，所述第二芯由导磁率比所述第一芯低且直流叠加特性比所述第一芯优异的磁性材料形成，将由(第二芯的最小磁路截面积/第一芯的最小磁路截面积)求出的最小磁路截面比与所述第二芯的导磁率之积设定为18以上且80以下。优选地，在本专利技术的电感元件中，电感器性能指数为15以上，所述电感器性能指数是对平均每单位缠绕数的初始电感与直流叠加特性成为规定的比率时的磁动势之积按平均每单位体积算出的值。优选地，在本专利技术的电感元件中，所述第一芯的导磁率为1000以上，所述第二芯的导磁率为100以下。在本专利技术的电感元件中，例如，所述第二芯为压粉铁芯。优选地，在本专利技术的电感元件中，在所述磁芯的内部，在靠近所述第一芯与所述第二芯的接合缝隙的位置，沿着所述导体形成有所述磁芯与所述导体之间的间隙，(芯-线圈间隙/接合缝隙)之比为1以上。进而，优选地，在本专利技术的电感元件中，所述接合缝隙为50μm以下。另外，所述接合缝隙的宽度优选尽可能小，在计算上，在接合缝隙为0的情况下，(芯-线圈间隙/接合缝隙)之比是无限大。但是，即使尽可能减小接合缝隙，由于所述第一芯与所述第二芯的接合部中的对置面的面粗糙度，或者在介入了粘接层的情况下由于粘接层的厚度等，也会存在最小限度的实效的缝隙宽度。作为这种实质性的实效缝隙的宽度，通常会产生5μm左右。在该情况下，(芯-线圈间隙/接合缝隙)之比为20以下的程度。进而，在本专利技术的电感元件中，所述导体具有矩形的截面积，所述芯-线圈间隙沿着所述导体的至少一个侧面形成。此外，本专利技术是一种电感元件的评价方法，所述电感元件在磁芯的内部容纳有导体，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，所述第二芯由导磁率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感元件，在磁芯的内部容纳有导体，所述电感元件的特征在于，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，所述第二芯由导磁率比所述第一芯低且直流叠加特性比所述第一芯优异的磁性材料形成，将由(第二芯的最小磁路截面积/第一芯的最小磁路截面积)求出的最小磁路截面比与所述第二芯的导磁率之积设定为18以上且80以下。

【技术特征摘要】
2015.11.02 JP 2015-2157291.一种电感元件，在磁芯的内部容纳有导体，所述电感元件的特征在于，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，所述第二芯由导磁率比所述第一芯低且直流叠加特性比所述第一芯优异的磁性材料形成，将由(第二芯的最小磁路截面积/第一芯的最小磁路截面积)求出的最小磁路截面比与所述第二芯的导磁率之积设定为18以上且80以下。2.根据权利要求1所述的电感器元件，其特征在于，电感器性能指数为15以上，所述电感器性能指数是对平均每单位缠绕数的初始电感与直流叠加特性成为规定的比率时的磁动势之积按平均每单位体积算出的值。3.根据权利要求1或2所述的电感元件，其特征在于，所述第一芯的导磁率为1000以上，所述第二芯的导磁率为100以下。4.根据权利要求1或2所述的电感元件，其特征在于，所述第二芯是压粉铁芯。5.根据权利要求1或2所述的电感元件，其特征在于，在所述磁芯的内部，在靠近所述第一芯与所述第二芯的接合缝隙的位置，沿着所述导体形成有所述磁芯与所述导体之间的芯-线圈间隙，(芯-线圈间隙/接合缝隙)之比为1以上。6.根据权利要求5所述的电感元件，其特征在于，(芯-线圈间隙/...

【专利技术属性】
技术研发人员：今野幸男，饭塚雅博，藤本三直，金子重光，角田清臣，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP