JP2006013350A - 可変インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型・低背であってかつ主巻線と制御巻線との間の十分な絶縁耐圧を確保できる可変インダクタを提供する。
【解決手段】本発明に係る可変インダクタ１０は、制御巻線１１と、主巻線１２、１３と、磁心２０とを備えている。磁心２０は、中央脚部２１と中央脚部２１の両側に設けられた第１および第２の側脚部２２、２３とを有している。主巻線１２、１３は第１および第２の側脚部２２、２３にそれぞれ巻回されて直列に接続されており、制御巻線１１は、中央脚部２１に巻回されている。主巻線１２、１３と制御巻線１１とは、互い違いにずらして配置されて十分な空間距離が確保され、その結果、主巻線１２、１３と制御巻線１１との間の十分な絶縁耐圧を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変インダクタに関し、詳しくは、制御巻線に通電される制御電流により磁心の透磁率を変化させ、主巻線のインダクタンスを制御する可変インダクタに関する。

図４は、従来の可変インダクタ（例えば、特許文献１参照）の構成を示す平面図である。図示されるように、可変インダクタ１００は、磁心１１０を有し、磁心１１０は、中央脚部１０１と中央脚部１０１の両側に設けられた二つの側脚部１０２、１０３とを含んで日型に構成されている。中央脚部１０１には制御巻線１１１が巻回されており、主巻線１１２、１１３は、それぞれ側脚部１０２、１０３に巻回されて直列に接続されている。可変インダクタ１００は、制御巻線１１１に通電される直流電流により発生するバイアス磁界によって磁心１１０の透磁率を変化させ、主巻線１１２、１１３のインダクタンスを制御するものである。
米国特許第３，６３１，５３４号明細書

このような従来の可変インダクタでは、その主巻線を、例えば冷陰極放電管等の点灯装置のような、高電圧を発生する回路におけるインダクタとして使用する場合、小型・低背であるという要求を満たしながら、高電圧となる主巻線と低電圧である制御巻線との間の十分な絶縁耐圧を確保することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、小型・低背であってかつ主巻線と制御巻線との間の十分な絶縁耐圧を確保できる可変インダクタを提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明に係る可変インダクタは、第１の巻線と、第２の巻線と、該第１および第２の巻線が巻回される磁心とを備え、前記第２の巻線は、前記磁心の２ヶ所に分離して巻回されて接続される２つの巻線からなり、前記第１の巻線は、前記第２の巻線をなす２つの巻線の間に挟まれることなく配置されていることを特徴とする。

特に、前記磁心は、中央脚部と該中央脚部の両側に設けられた第１および第２の側脚部を有し、前記第１の巻線は前記中央脚部に巻回され、前記第２の巻線をなす２つの巻線は、前記第１および第２の側脚部にそれぞれ巻回され、前記第１の巻線と前記第２の巻線とは、互い違いにずらして配置されることを特徴とする。

別の態様では、前記磁心は、中央脚部と該中央脚部の両側に設けられた第１および第２の側脚部とを有し、前記第１の巻線は前記第１の側脚部に巻回され、前記第２の巻線をなす２つの巻線は前記中央脚部および前記第２の側脚部にそれぞれ巻回され、前記中央脚部と前記第１の側脚部との間隔は、前記中央脚部と前記第２の側脚部との間隔よりも大きいことを特徴とする。

別の態様では、前記磁心は、三角形状に配置された３つの脚部を有し、前記第１の巻線は前記脚部の１つに巻回され、前記第２の巻線をなす２つの巻線は、前記第１の巻線が巻回されていない残りの２つの前記脚部にそれぞれ巻回されることを特徴とする。

本発明に係る可変インダクタによれば、第２の巻線をなす２つの巻線の間に第１の巻線が挟まれていないため、可変インダクタを小型・低背に維持しながら第１の巻線と第２の巻線との間の十分な空間距離を確保することが可能となる。それによって、第１の巻線および第２の巻線の一方を主巻線とし、他方を制御巻線として、主巻線を高圧回路におけるインダクタとして使用する場合でも、主巻線と制御巻線との間の十分な絶縁耐圧を達成することができる。さらに、本発明に係る可変インダクタでは、第１の巻線と第２の巻線との間に生じる空間を、巻線数または磁路断面積の増大のために活用することができるため、可変インダクタを小型化・低背化することが可能となる。上述したように、本発明に係る可変インダクタは、高圧回路、特に、冷陰極放電管等の点灯装置における管電流制御回路のインダクタとして好適に使用することができる。

以下、本発明に係る可変インダクタを、添付図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態を通じて、第１の巻線を制御巻線、２ヶ所に分離して巻回された２つの巻線が接続されてなる第２の巻線を主巻線として説明するが、本発明に係る可変インダクタは、以下に説明する実施形態における構成と全く同様の構成をもって、第１の巻線を主巻線、第２の巻線を制御巻線として使用することもでき、その場合にも、後述する作用・効果と同様の作用・効果を有するものである。

図１は、本発明に係る可変インダクタの第１の実施形態を示す平面図である。可変インダクタ１０は、制御巻線１１と、主巻線１２、１３と、制御巻線１１および主巻線１２、１３が巻回される磁心２０とを備えている。磁心２０は、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の軟磁性材料からなるＥ型磁心とＥ型磁心との組合せ、あるいは同様のＥ型磁心とＩ型磁心との組み合わせによって構成され、中央脚部２１と中央脚部２１の両側に設けられた第１および第２の側脚部２２、２３とを有している。また、主巻線１２、１３は、絶縁性材料からなるボビン３２、３３に巻回され、各ボビン３２、３３を貫通する第１および第２の側脚部２２、２３にそれぞれ装着されて直列に接続されており、制御巻線１１は、同様のボビン３１に巻回されてボビン３１を貫通する中央脚部２１に装着されている。

このような可変インダクタ１０は、制御巻線１１に通電される直流電流により発生するバイアス磁界によって磁心２０の透磁率を変化させ、主巻線１２、１３のインダクタンスを可変制御するものである。その際、本実施形態における可変インダクタ１０では、図１に示すように、主巻線１２、１３と制御巻線１１とを互い違いにずらして配置することによって十分な空間距離が確保され、その結果、主巻線１２、１３と制御巻線１１との間の十分な絶縁耐圧が確保されている。また、中央脚部２１と第１および第２側脚部２２、２３との間の空間は、各巻線１１、１２、１３の巻線数、あるいは磁路の断面積の増大に活用することができる。さらに、本実施形態における可変インダクタ１０は、主巻線１２、１３と制御巻線１１とを、各ボビン３１、３２、３３のフランジ部３１ａ、３２ａ、３３ａよって確実に分離することができるため、主巻線１２、１３と制御巻線１１との間の絶縁耐圧を向上させる上でさらに有利なものである。

尚、主巻線１２および主巻線１３は、制御巻線１１との相互誘導による損失を抑えるため、主巻線１２、１３への通電によって発生する各磁束φ１、φ２が中央脚部２１において相殺するように巻回および接続されている。主巻線１２および主巻線１３の巻数は、磁心２０が中央脚部２１を中心として左右対称に構成されているため、等しい巻数に設定すればよい。

図２は、本発明に係る可変インダクタの第２の実施形態を示す平面図である。本実施形態において、可変インダクタ４０は、制御巻線４１と、主巻線４２、４３と、制御巻線４１および主巻線４２、４３が巻回される磁心５０とを備えている。磁心５０は、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の軟磁性材料からなるＥ型磁心とＥ型磁心との組合せ、あるいは同様のＥ型磁心とＩ型磁心との組み合わせによって構成されて、中央脚部５２と、中央脚部５２の両側に設けられた第１および第２の側脚部５１、５３とを有しており、本実施形態では、中央脚部５２と第１の側脚部５１との間隔が、中央脚部５２と第２の側脚部５３との間隔よりも大きくなるように構成されている。また、主巻線４２、４３は、絶縁性材料からなるボビン６２、６３に巻回され、各ボビン６２、６３を貫通する中央脚部５２および第２の側脚部５３にそれぞれ装着されて直列に接続されており、制御巻線４１は、同様のボビン６１に巻回されてボビン６１を貫通する第１の側脚部５１に装着されている。

このような可変インダクタ４０は、制御巻線４１に通電される直流電流により発生するバイアス磁界によって磁心５０の透磁率を変化させ、主巻線４２、４３のインダクタンスを可変制御するものである。その際、本実施形態における可変インダクタ４０では、磁心５０は、中央脚部５２と第１の側脚部５１との間隔が中央脚部５２と第２の側脚部５３との間隔よりも大きくなるように構成されており、主巻線４２、４３と制御巻線４１とを離隔させて配置することによって十分な空間距離が確保されている。また、中央脚部５２と第１の側脚部５１との間の空間を、制御巻線４１の巻線数、あるいはその磁路の断面積の増大に活用することができる。

本実施形態における可変インダクタ４０でも、主巻線４２および主巻線４３は、制御巻線４１との相互誘導による損失を抑えるため、主巻線４２、４３への通電によって発生する各磁束φ１、φ２が第１の側脚部５１において相殺するように巻回および接続されている。各主巻線の巻数は、主巻線４２の巻数をＮ１、主巻線４３の巻数をＮ２、主巻線４２によって発生する磁束φ１が第１の側脚部５１を通って中央脚部５２に戻る磁路の磁気抵抗をＲｍ１、主巻線４３によって発生する磁束φ２が第１の側脚部５１を通って第２の側脚部５３に戻る磁路の磁気抵抗をＲｍ２とすれば、「Ｎ１／Ｎ２＝Ｒｍ１／Ｒｍ２」を満たすように設定すればよい。

次に、図３を参照して、本発明に係る可変インダクタの第３の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、各巻線が巻回されるボビンの図示および説明は省略するが、本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、磁心の形状に応じた任意の適切なボビンを使用して各巻線を磁心に装着するものであってもよい。

図３は、本実施形態における可変インダクタ７０を示す分解斜視図である。可変インダクタ７０は、制御巻線７１と、主巻線７２、７３と、制御巻線７１および主巻線７２、７３が巻回される磁心８０とを備えている。本実施形態において、磁心８０は、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の軟磁性材料からなり、３つの脚部８１、８２、８３が垂設されたベース部８０ａと、ベース部８０ａに固着されるカバー部８０ｂとから構成されている。本実施形態では、磁心８０は略二等辺三角形をなすように形成され、脚部８２、８３がその底辺の両端部に、脚部８１が底辺を対辺とする頂点部にそれぞれ配置されるものとし、さらに好ましくは、脚部８２、８３を両端とする底辺よりも、脚部８１と脚部８２および脚部８１と脚部８３を結ぶ残りの二辺の方が長くなるように構成される。また、主巻線７２、７３は脚部８２、８３にそれぞれ巻回されて直列に接続され、制御巻線７１は脚部８１に巻回されている。

このような可変インダクタ７０は、制御巻線７１に通電される直流電流により発生するバイアス磁界によって磁心８０の透磁率を変化させ、主巻線７２、７３のインダクタンスを可変制御するものである。その際、本実施形態における可変インダクタ７０では、磁心８０の脚部８１、８２、８３が三角形状に配置されているため、主巻線７２、７３と制御巻線７１とは、同一直線上に配列されることなく二次元的な広がりを有して離隔され、それによって十分な空間距離が確保されている。また、各脚部８１、８２、８３の間の空間を、各巻線７１、７２、７３の巻線数、あるいは磁路の断面積の増大に活用することができる。

本実施形態における可変インダクタ７０でも、主巻線７２および主巻線７３は、制御巻線７１との相互誘導による損失を抑えるため、主巻線７２、７３への通電によって発生する各磁束（図示せず）が脚部８１において相殺するように巻回および接続されている。主巻線７２、７３の巻数については、磁心８０が、上述したように略二等辺三角形をなすように形成されて、脚部８２と脚部８３を結ぶ底辺の中線に対して左右対称に構成されているため、等しい巻数に設定すればよい。

尚、磁心８０の三つの脚部８１、８２、８３の配置形状は、上述した二等辺三角形に限定されるものではなく、任意の不等辺三角形とすることもできる。また、脚部８１、８２、８３が三角形状に配置されている限り、磁心８０のベース部８０ａおよびカバー部８０ｂの形状自体は三角形に限定されるものではない。磁心８０が、上述したような対称性を有していない場合、各主巻線の巻数は、主巻線７２の巻数をＮ１、主巻線７３の巻数をＮ２、主巻線７２によって発生する磁束が脚部８１を通って脚部８２に戻る磁路の磁気抵抗をＲｍ１、主巻線７３によって発生する磁束が脚部８１を通って脚部８３に戻る磁路の磁気抵抗をＲｍ２とすれば、「Ｎ１／Ｎ２＝Ｒｍ１／Ｒｍ２」を満たすように設定される。

以上、上述したすべての実施形態を通じて、第１の巻線１１、４１、７１を制御巻線、２ヶ所に分離して巻回された２つの巻線からなる第２の巻線（１２、１３）、（４２、４３）、（７２、７３）を主巻線として説明してきたが、上述したように、本発明に係る可変インダクタは、第１の巻線１１、４１、７１を主巻線、第２の巻線（１２、１３）、（４２、４３）、（７２、７３）を制御巻線として使用することもできる。一般に、巻線の巻数を確保するためには２ヶ所に巻回する方が有利であるため、主巻線について高いインダクタンスを得るには、上述したような第２の巻線（１２、１３）、（４１、４２）、（７２、７３）を主巻線とする使用形態が好ましく、一方、主巻線のインダクタンスをより小さい直流電流で制御したい場合には、第２の巻線（１２、１３）、（４１、４２）、（７２、７３）を制御巻線とする使用形態が好ましい。

本発明に係る可変インダクタの第１の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る可変インダクタの第２の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る可変インダクタの第３の実施形態を示す分解斜視図である。 従来の可変インダクタを示す平面図である。

符号の説明

１０、４０、７０ 可変インダクタ
１１、４１、７１ 第１の巻線
１２、１３、４２、４３、７２、７３ 第２の巻線
２０、５０、８０ 磁心
２１、５２ 中央脚部
２２、５１ 第１の側脚部
２３、５３ 第２の側脚部
８１、８２、８３ 脚部

Claims (4)

1. 第１の巻線と、第２の巻線と、該第１および第２の巻線が巻回される磁心とを備え、
   前記第２の巻線は、前記磁心の２ヶ所に分離して巻回されて接続される２つの巻線からなり、
   前記第１の巻線は、前記第２の巻線をなす２つの巻線の間に挟まれることなく配置されていることを特徴とする可変インダクタ。
2. 前記磁心は、中央脚部と該中央脚部の両側に設けられた第１および第２の側脚部を有し、
   前記第１の巻線は前記中央脚部に巻回され、
   前記第２の巻線をなす２つの巻線は、前記第１および第２の側脚部にそれぞれ巻回され、
   前記第１の巻線と前記第２の巻線とは、互い違いにずらして配置されることを特徴とする請求項１に記載の可変インダクタ。
3. 前記磁心は、中央脚部と該中央脚部の両側に設けられた第１および第２の側脚部とを有し、
   前記第１の巻線は前記第１の側脚部に巻回され、
   前記第２の巻線をなす２つの巻線は前記中央脚部および前記第２の側脚部にそれぞれ巻回され、
   前記中央脚部と前記第１の側脚部との間隔は、前記中央脚部と前記第２の側脚部との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の可変インダクタ。
4. 前記磁心は、三角形状に配置された３つの脚部を有し、
   前記第１の巻線は前記脚部の１つに巻回され、
   前記第２の巻線をなす２つの巻線は、前記第１の巻線が巻回されていない残りの２つの前記脚部にそれぞれ巻回されることを特徴とする請求項１に記載の可変インダクタ。
   
   

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