JP4843569B2

JP4843569B2 - インダクタ

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Publication number: JP4843569B2
Application number: JP2007170554A
Authority: JP
Inventors: 勇二風神
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP2009010190A

Description

本発明は、インダクタンスを調整することができるインダクタに関するものである。

高周波電源からプラズマ負荷などに電力を供給する場合には、特許文献１に示されているように、インダクタやキャパシタにより構成されるインピーダンス整合器が電源と負荷との間に設けられる。この種のインピーダンス整合器は例えば図１４に示すように、コイルＬ1，Ｌ2からなるインダクタと、キャパシタＣ1，Ｃ2とにより構成されて、入力端子ＩＮが図示しない高周波電源の出力端子に接続され、出力端子ＯＵＴが負荷に接続される。この種のインピーダンス整合器においては、インダクタのコイルＬ1よりもＬ2に大きい電流が流れる。周知のように、高周波電流は、表皮効果により導体の表面を流れるため、大きな高周波電流を流すためには、表面積が大きい導体を用いてコイルを構成する必要がある。そのため、図１４に示したインピーダンス整合器においては、コイルＬ2として、平角導体を巻回軸線の回りに螺旋状に巻回したコイルを用いている。

ところで、この種のインピーダンス整合器においては、インピーダンスの整合をとる際に、キャパシタを調整するだけでなくインダクタをも調整し得るようにしておくことが好ましい。インダクタのインダクタンスを調整する方法としては、特許文献２に示されているように、平面上に渦巻き状のコイルを形成して、このコイルの一部を短絡板を通して短絡する方法が提案されている。

また特許文献３に示されているように、コイル全体を特に拘束しないで、コイルを伸縮させてコイルピッチを変化させることにより、そのインダクタンスを調整するようにしたものもある。

更に、特許文献４に示されているように、コイルを筒状のケース内に収容して、コイルをケースの内面によりガイドしつつ、伸縮させることにより、そのインダクタンスを調整するようにしたものもある。
特開平０６−１１５２８号公報特開平０６−９６９６７号公報実開昭６０−１１４１８号公報特開平０８−２６４３２７号公報

特許文献２に示された発明による場合には、コイルを平面状に構成する必要があるが、平面状のコイルは、設置する際に大きいスペースを必要とするため実用的でない。またコイルの一部を短絡する方法では、インダクタンスの微調整を行なうことが困難である。

特許文献３に示されたように、コイルを伸縮させる方法によると、インダクタンスの微調整が可能であるが、コイルを拘束することなく、コイル全体を伸縮させるようにすると、コイルの伸縮の過程で、コイルピッチが変化するだけでなく、コイルが径方向へも変形するため、コイルの近傍に他の部品が存在すると、コイルが他の部品に接触してしまうおそれがある。特に、コイルの巻回中心軸線を水平方向に向けた状態で設置する場合には、コイルが重力により撓むため、コイルの径方向への（下方への）変形量が多くなり、隣接する部品に接触するおそれが大になる。特許文献４に示されたように、コイルをケース内に収容して、コイルをケースによりガイドしつつ伸縮させるようにすれば、コイルの径がケースの内径以上に拡大されるのを防ぐことができる。しかしながら、コイルをケース内に収容した場合には、コイルを縮めた際に、コイルの各ターンが、コイルの巻回中心軸線から偏心して、コイルがケースの内面に接触することがあるので、コイルの伸縮をスムーズに行なわせることができなくなるおそれがある。特に平角導体コイルの場合には、コイル導体が角部を有するため、コイルがケースの内面に接触するとスムーズな伸縮を行なわせることが困難になる。コイルの伸縮をスムーズに行なわせるために、ケースを緩めに構成しておくことも考えられるが、ケースを緩めに構成した場合には、ケースが大形になるため、インダクタが大形になり、好ましくない。また通電電流が大きく、発熱が多い平角導体コイルをケース内に収容すると、コイルからの放熱が悪くなるため、好ましくない。

特に、図１４に示したようにコイルＬ1及びＬ2を有するインダクタにおいて、通電電流が比較的小さいコイルＬ1をエナメル線などにより構成し、電流が多く流れるコイルＬ2を平角導体により構成する場合には、インダクタをコンパクトに構成するために、平角導体コイルＬ2をコイルＬ1の内側に同心的に配置する構造が採用されるが、この場合、内側に配置される平角導体コイルＬ2が大形になると、外側のコイルＬ1も大形になり、インダクタ全体が大形になるのを避けられない。

本発明の目的は、平角導体コイルを備えたインダクタにおいて、大形化の原因になるケースを用いることなく、しかもコイルを近傍の部品に接触させることなく伸縮させて、インダクタンスの調整を円滑に行なわせることができるようにすることにある。

本発明は、直線的に延びる巻回軸線に沿って平角導体を巻回してなる平角導体コイルを備えたインダクタを対象とする。

本発明においては、平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて平角導体コイルを間にして相対する第１及び第２のフレームと、平角導体コイルの内側を巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸と、第１のフレーム側で支持軸に支持されて平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束する第１のコイル保持部材と、第２のフレーム側で支持軸に支持されて平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束する第２のコイル保持部材とが設けられる。そして、第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の少なくとも一方が支持軸に沿ってスライドし得るように設けられ、支持軸に沿ってスライドし得るように設けられたコイル保持部材の巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構が設けられる。

上記のように、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターン部分を機械的に拘束した状態でコイルの一端側及び（または）他端側の軸線方向位置を調整するようにすると、コイルの拘束されていない部分を伸縮させてインダクタンスを調整することができる。インダクタンスを調整するためにコイルを伸縮させた際に、コイルの両端の拘束されている部分は径方向へも軸線方向へもほとんど変形しない。平角導体コイルの拘束されていない部分は軸線方向に容易に変形するが、径方向にはほとんど変形しない。これは、コイルの両端の複数ターンの部分が拘束されていることによる。

このように、本発明によれば、コイルの内側に配置したコイル保持部材によりコイルの両端の複数ターン部分を拘束して、コイルの径方向への変形を抑制しつつコイルを伸縮させてインダクタンスを調整するため、コイルを収容するケースなどのガイド手段をコイルの外側に配置する必要がない。従って、インダクタの構造が複雑になるのを防いで、インダクタの小形化を図ることができる。またコイルを収容するケースを設けないため、平角導体コイルの伸縮を円滑に行なわせることができ、コイルからの放熱を良好にすることができる。

上記平角導体コイルの一端側及び他端側でコイル保持部材により拘束するコイルのターン数（「拘束ターン数」という。）は、平角導体コイルを伸縮させた際に生じる該コイルの径方向（巻回軸線に対して偏心した方向）への変形量及び撓み量を許容範囲内に収め、かつ平角導体コイルのインダクタンスを所定量だけ調整するために必要なコイルの伸縮量が得られるように、実験的に決定される。拘束ターン数の最適値は、平角導体コイルの材質、ターン数、長さ等により異なる値をとる。

本発明の好ましい態様では、第１及び第２のコイル保持部材が、平角導体コイルの内周部に臨む複数の端部を平角導体コイルの周方向に間隔をあけて有し、第１及び第２のコイル保持部材のそれぞれの平角導体コイルの内周部に臨む各端部に、平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターン及び他端側の複数ターン部分の各ターンを嵌合させるための溝が形成される。そして、平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターンが第１のコイル保持部材の各端部の溝内に嵌合され、平角導体コイルの巻回軸線方向の他端側の複数ターンの部分の各ターンが第２のコイル保持部材の各端部の溝内に嵌合されることにより、平角導体コイルの一端側の複数ターンの部分及び他端側の複数ターンの部分が機械的に拘束される。

上記のようにコイル保持部材に溝を設けて、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分の各ターンを溝内に嵌合させるようにすると、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分の拘束を容易にすることができる。

本発明の他の好ましい態様では、上記第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材が円柱状の絶縁部材により構成されていて、第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の外周に螺旋状の溝が形成され、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分がそれぞれ第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の外周の螺旋状の溝内に嵌合されることによって、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分が拘束される。

上記のように構成すると、平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分をより強固に拘束することができる。

上記位置調整機構は、第１及び第２のフレームの内、位置調整がされるコイル保持部材側のフレームに回転自在に支持されたネジ棒と、位置調整がされるコイル保持部材側に設けられてネジ棒に螺合された雌ネジ部とにより構成することができる。

上記のように位置調整機構を構成する場合、支持軸は、平角導体コイルの巻回中心軸線に軸線を一致させた状態で設けるのが好ましい。この場合、ネジ棒及び雌ネジ部は平角導体コイルの巻回中心軸線から偏心した位置に設ける。

また上記のようにネジ棒と雌ネジ部とにより位置調整機構を構成する場合、支持軸を平角導体コイルの巻回中心軸線から偏心した位置に設けて、ネジ棒及び雌ネジ部を平角導体コイルの巻回中心軸線に軸線を一致させた状態で設けるようにしてもよい。

更に、上記のようにネジ棒と雌ネジ部とにより位置調整機構を構成する場合、支持軸を複数個設けて、該複数の支持軸を平角導体コイルの巻回中心軸線に対して対称な位置に配置するようにしても良い。

上記のように、ネジ棒及び雌ネジ部を、平角導体コイルの巻回中心軸線に軸線を一致させた状態で設けると、ネジ棒を回転させた際に、軸線方向に対して傾斜した方向の駆動力がコイル保持部材に作用することがないため、コイル保持部材をバランス良く変位させてインダクタンスの調整を円滑に行なわせることができる。

本発明においてはまた、コイル保持部材を第１のフレーム及び第２のフレームのうちの一方の側のみに設けることもできる。即ち、本発明に係わるインダクタは、平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて平角導体コイルを間にして相対する第１及び第２のフレームと、平角導体コイルの内側を巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸と、第１のフレーム及び第２のフレームのうちの一方の側で支持軸に支持されて平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの（一方のフレーム寄りの部分の）複数ターンの部分を機械的に拘束するコイル保持部材とを備えた構成とすることもできる。この場合、第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方の側に位置する平角導体コイルの端部を第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方に対して固定しておく。またコイル保持部材は、支持軸に沿ってスライドし得るように設けておき、このコイル保持部材の巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構を設けておく。

上記のように平角導体コイルのいずれか一方の端部寄りの部分のみに、該コイルの複数ターンの部分を拘束するコイル導体保持部材を設けるようにした場合にも、拘束ターン数を十分に多くしておく（コイル保持部材の軸線方向寸法を十分に大きくしておく）ことにより、平角導体コイルの径方向への変形を抑制しつつ、該コイルを伸縮させてインダクタンスを調整することができる。

上記のように一つのコイル保持部材のみを設ける場合、該コイル保持部材としては、平角導体コイルの内周部に臨む複数の端部を平角導体コイルの周方向に間隔をあけて有して、平角導体コイルの内周部に臨む各端部に、導体コイルの複数ターンの部分の各ターンを嵌合させるための溝を形成したものを用いることができる。この場合、平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンをコイル保持部材の各端部の溝内に嵌合させることにより、平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束する。

また上記コイル保持部材として、円柱状の絶縁部材の外周に螺旋状の溝を形成したものを用い、平角導体コイルの複数ターンの部分をコイル保持部材の外周の螺旋状の溝内に嵌合させることにより、平角導体コイルの複数ターンの部分を拘束するようにしてもよい。

位置調整機構は、第１及び第２のフレームの内の一方に回転自在に支持されたネジ棒と、コイル保持部材側に設けられてネジ棒に螺合された雌ネジ部とを備えた構成とすることができる。

本発明の好ましい態様では、上記平角導体コイルの外側に該平角導体コイルと同心的に配置された外側コイルが更に設けられる。

上記のように外側コイルを設ける場合には、平角導体コイルを周囲から囲むように配置されて一端及び他端が第１のフレーム及び第２のフレームに支持された少なくとも４本のコイル導体支持部材を設けて、これらのコイル導体支持部材に設けたコイル導体挿入溝内にコイル導体を挿入した状態で外側コイルを巻回するようにするのが好ましい。

本発明によれば、平角導体コイルをケース内に収容する必要がないため、上記のように平角導体コイルの外側に更にコイルを設ける場合に、平角導体コイルと外側のコイルとの間の距離を長くすることなく、平角導体コイルを伸縮させてそのインダクタンスを調整することができる。従って、インダクタの大形化を招くことなく、インダクタンスの調整が可能なインダクタを得ることができる。

以上のように、本発明によれば、平角導体コイルの少なくとの一方の端部寄りの複数ターン部分をコイル保持部材により機械的に拘束した状態で該コイル保持部材の軸線方向位置を調整することによりコイルを伸縮させてインダクタンスを調整するようにしたので、コイルの径方向への変形を抑制しつつコイルを伸縮させてインダクタンスを調整することができ、コイルを収容するケースを省略することができる。従って、本発明によれば、平角導体コイルの伸縮を円滑に行なわせることができ、コイルからの放熱を良好にすることができる。またケースを設けないため、インダクタの構造が複雑になるのを防ぎ、インダクタの小形化を図ることができる。

以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるコイルの配置関係を概略的に示した模式図で、同図において、１は直線的に延びる巻回軸線に沿って平角導体を螺旋状に巻回してなる平角導体コイル、２は平角導体コイル１の外側に同心的に配置された外側コイルである。また３及び４はそれぞれ、平角導体コイル１の巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて平角導体コイル１を間にして相対する板状の第１及び第２のフレーム、５は平角導体コイル１の内側を巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸（中心導体）である。

第１のフレーム３及び４は絶縁材料からなっていて、第１のフレーム３に取り付けられた入力端子（ＩＮ）６が外側コイル２の一端２ａに接続されている。外側コイル２の他端２ｂは、第２のフレーム４に取り付けられた中継端子７に接続され、中継端子７は第２のフレーム４の外側に設けられた接続導体８を通して支持軸（中心導体）５の第２のフレーム４側の端部に接続されている。支持軸５の第１のフレーム３側の端部は、第１のフレーム３の内側に設けられた接続導体９を通して平角導体コイル１の一端１ａに接続されている。平角導体コイル１の他端１ｂは、接続導体１０を通して第２のフレーム４に取り付けられた出力端子（ＯＵＴ）１１に接続されている。

後記するように、本実施形態においては、平角導体コイル１の巻回軸線方向の一端１ａ側の複数ターンの部分及び他端１ｂ側の複数ターンの部分をそれぞれ支持軸５に支持したコイル保持部材により拘束した状態で、コイル保持部材をコイルの軸線方向に変位させることにより、平角導体コイル１を軸線方向に伸縮させて、平角導体コイル１のインダクタンスを調整する。

図２ないし図１１を参照すると、本発明の実施形態の構成が詳細に示されている。図２は本発明の実施形態に係わるインダクタの外側コイルの構成を示した正面図、図３は同実施形態の外側コイルを取り外した状態を示した正面図、図４は図２の右側面図、図５は第１のフレームを取り外した状態での図２の右側面図、図６は図２の左側面図、図７は第２のフレームを取り外した状態での図２の左側面図である。また図８は第１のフレーム付近の縦断面図、図９は第２のフレーム付近の縦断面図、図１０及び図１１はそれぞれ第１のフレーム及び第２のフレームの外面を示した右側面図及び左側面図である。

第１のフレーム３及び第２のフレーム４は絶縁樹脂等の絶縁材料により矩形板状に形成されて、コイル巻回軸線Ｏ−Ｏ方向に相対するように配置されている。図２及び図４ないし図７に示されているように、フレーム３及び４の四隅にそれぞれ、コイルの巻回軸線方向に延びる４本の絶縁材料からなるコイル導体支持部材１５が配置されている。各コイル導体支持部材１５は、コイルの巻回軸線方向に一定の間隔を隔てて並ぶ多数の鍔板部１５a1，１５a2，…，１５anを有する部材で、各コイル導体支持部材１５の隣り合う鍔板部間にコイル導体挿入溝１５ｂが形成されている。

図示のコイル導体支持部材１５においては、一端側の鍔板部１５a1の厚みが最も厚く設定され、他端側の鍔板部１５anの厚みは一端側の鍔板部１５a1の厚みよりもやや薄く、かつ他の鍔板部１５a2，１５a3，…，１５an-1の厚みよりも厚く設定されている。他の鍔板部１５a2，１５a3，…，１５an-1の厚みはすべて等しく設定されている。各コイル導体支持部材１５は、フレーム３及び４を貫通させて各コイル導体支持部材１５にねじ込んだネジ１６によりフレーム３及び４に締結されている。

また図示の例では、フレーム３，４の上下の長辺部の略中間部の間をそれぞれつなぐように、コイル巻回軸線方向に延びる櫛歯状のコイル導体ガイド部材１８，１８（図８、図９参照）が設けられ、これらのコイル導体ガイド部材がネジ１９によりフレーム３，４に締結されている。図８及び図９に示したように、コイル導体ガイド部材１８には、コイル巻回軸線方向に並ぶ多数のコイル導体挿入溝１８ｂが設けられている。そして、４つのコイル導体支持部材１５のコイル導体挿入溝１５ｂ及びコイル導体ガイド部材１８のコイル導体挿入溝１８ｂに順次エナメル線からなるコイル導体２０を挿入しながら該コイル導体を螺旋状に巻回することにより外側コイル２が構成されている。

外側コイル２の一端（巻始め側端部）は第１のフレーム３に取り付けられた入力端子６に接続され、他端（巻き終り側端部）は第２のフレーム４に取り付けられた中継端子７に接続されている。本実施形態では、入力端子６及び中継端子７がともにネジからなっている。

平角導体コイル１は、平角導体（帯板状の導体）を、その広い板面をほぼコイル巻回軸線Ｏ−Ｏ方向に向けた状態で、該巻回軸線に沿って螺旋状に巻回したものからなっている。このように平角導体コイルを巻回しておくと、ターン間の間隔を広くとることができるため、インダクタンスを調整する際の伸縮量を大きくとることができる。

平角導体コイルの内側には、コイル巻回軸線Ｏ−Ｏに沿ってフレーム３，４間を直線的に延びる支持軸５が配置されている。本実施形態ではこの支持軸５が銅などの良導電材料からなっていて、該支持軸５が平角導体コイル１と外側コイル２とを直列に接続する接続導体を兼ねている。

支持軸５の両端には小径部５ａ，５ｂが設けられていて、これらの小径部に雄ねじが刻設されている。フレーム３及び４をそれぞれ貫通した支持軸５の小径部５ａ，５ｂのネジ部にそれぞれナット２２及び２３が螺合され、これらのナット２２及び２３が締め付けられることにより、支持軸５の一端及び他端がそれぞれフレーム３及び４に締結されている。

平角導体コイル１の軸線方向の一端側（第１のフレーム３側）の端部の内側及び他端側（第２のフレーム４側）の端部の内側にはそれぞれ支持軸５により支持された第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６が配置されている。本実施形態で用いている第１のコイル保持部材２５は、絶縁材料からなる厚肉の矩形板状部材からなっていて、その中心部に設けられた孔２５ａに支持軸５を嵌合させることにより、支持軸５にスライド自在に支持されている。同様に、第２のコイル保持部材２６も、絶縁材料からなる矩形板状の部材からなっていて、その中心部に設けられた孔２６ａに支持軸５を嵌合させることにより、支持軸５にスライド自在に支持されている。

第１のコイル保持部材２５は、第１のフレーム３側で平角導体コイル１の一端側から複数ターンの部分の各ターンに内側から係合して（何らかの機械的結合関係を持って）平角導体コイル１の一端側の複数ターンの部分を機械的に拘束するために設けられている。また第２のコイル保持部材２６は、第２のフレーム４側で平角導体コイル１の他端側から複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの他端側の複数ターンの部分を機械的に拘束するために設けられている。

本実施形態では、図８に示したように、第１のコイル保持部材２５は、その両端に平角導体コイル１の内周部に臨む端部２５e1，２５e2を有し、これらの端部に、平角導体コイル１の巻回軸線方向の一端側の複数ターン（図示の例では約３ターン）の部分の各ターンを嵌合させるための溝２５ｂが形成されている。また図９に示したように、第２のコイル保持部材２６は、その両端に平角導体コイル１の内周部に臨む端部２６e1，２６e2を有し、これらの端部に、平角導体コイル１の巻回軸線方向の他端側の複数ターン（図示の例では約３ターン）の部分の各ターンを嵌合させるための溝２６ｂが形成されている。そして、平角導体コイル１の巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターンが第１のコイル保持部材２５の各端部の溝２５ｂ内に嵌合され、平角導体コイル１の巻回軸線方向の他端側の複数ターンの部分の各ターンが第２のコイル保持部材２６の各端部の溝２６ｂ内に嵌合されることにより、平角導体コイル１の一端側の複数ターンの部分及び他端側の複数ターンの部分が機械的に拘束されている。

なお、図８及び図９では、第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６によって、平角導体コイル１の最端部のターンから複数ターンの部分を機械的に拘束する例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、平角導体コイルの最端部のターンではない箇所（例えば２ターン目）から複数ターンの部分を第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６により機械的に拘束するようにしてもよい。

第１のフレーム３には、コイル巻回軸線方向と平行な方向に延びるネジ棒３１の一端が回転自在に支持され、このネジ棒３１のネジ部３１ａが、コイル巻回軸線方向に沿って、第１のコイル保持部材２５内に設けられた雌ネジ部２５ｃ（図８参照）に螺合されている。同様に、第２のフレーム４には、コイル巻回軸線方向と平行な方向に延びるネジ棒３２の一端が回転自在に支持され、ネジ棒３２のネジ部３２ａが、コイル巻回軸線方向に沿って、第２のコイル保持部材２６内に設けられた雌ネジ部２６ｃ（図９参照）に螺合されている。ネジ棒３１及び３２のフレーム３及び４の外側に位置する端部にはそれぞれ、つまみ３１ｂ及び３２ｂが設けられ、これらのつまみを持ってネジ棒３１及び３２を回転させることにより、コイル保持部材２５及び２６をコイル巻回軸線方向に変位させて、コイル保持部材２５及び２６の位置を調整できるようになっている。

本実施形態では、ネジ棒３１と雌ネジ部２５ｃとにより、コイル保持部材２５のコイル巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構３３が構成され、ネジ棒３２と雌ネジ部２６ｃとにより、コイル保持部材２６のコイル巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構３４が構成されている。コイル保持部材２５及び２６の移動範囲を規制するため、これらのコイル導体保持部材がフレーム３及び４から一定の距離を隔てた限界位置まで変位したときにコイル導体保持部材２５及び２６に当接してコイル導体保持部材２５及び２６の変位を阻止するストッパ４５及び４６が支持軸５に取り付けられている。

平角導体コイル１の一端１ａは、可撓性を有する接続導体９の一端に取り付けられた端子板３７にネジ３８により接続されている。接続導体９の他端は、支持軸５に接続された端子板３９に接続されている。

平角導体コイル１の他端１ｂは、可撓性を有する接続導体１０の一端に取り付けられた端子板４１にネジ４２により接続されている。接続導体１０の他端は、フレーム４に取り付けられた出力端子１１に接続されている。

本実施形態では、入力端子６が外側コイル２の一端に接続され、外側コイル２の他端が中継端子７と接続導体８と支持軸（中心導体）５と接続導体９とを通して平角導体コイル１の一端１ａに接続されている。また平角導体コイル１の他端１ｂが接続導体１０を通して出力端子１１に接続されている。

本実施形態のインダクタにおいて、そのインダクタンスを調整する際には、位置調整機構３３及び３４のネジ棒３１及び３２の少なくとも一方を回転させて、コイル保持部材２５及び２６の位置を変化させる。平角導体コイル１は、その一端側の複数ターンの部分及び他端側の複数ターンの部分がコイル保持部材２５及び２６により拘束されているため、位置調整機構３３及び３４によりコイル保持部材２５及び２６の位置を調整すると、平角導体コイル１の拘束されていない部分が伸縮し、そのインダクタンスが調整される。

上記のように、平角導体コイル１の一端側及び他端側の複数ターンの部分を機械的に拘束した状態でコイルの一端側及び他端側の軸線方向位置を変化させた場合、コイル１の拘束されていない部分は、その軸線方向には容易に変形するが、径方向（巻回中心軸線に対して偏心した方向）へは変形しにくい状態にある。コイル１の一端側及び他端側での拘束ターン数が多ければ多いほど、コイルの径方向への変形が抑制される。平角導体コイル１の巻回中心軸線を水平方向に向けた状態で設置した場合には、コイル１が重力により撓むが、コイル１の両端でコイルの複数ターンの部分を拘束しておくと、コイル１の重力によるたわみ量をも少なくすることができる。従って、コイル１の一端側及び他端側での拘束ターン数を適正に設定しておくことにより、コイル１を伸縮させた際のコイルの径方向への変形量及び撓み量を僅かな範囲に抑えることができる。

このように、本発明によれば、コイルの変形を抑制しつつコイルを伸縮させてインダクタンスを調整することができるため、平角導体コイル１を伸縮させた際に該コイルが外側コイル２に接触するのを防ぐために、平角導体コイル１を収容するケースなどを両コイルの間に配置することなく、両コイルを接近させて配置することができる。従って、インダクタの構造が複雑になるのを防ぎ、インダクタの小形化を図ることができる。また平角導体コイルの伸縮を円滑に行なわせることができ、コイルからの放熱を良好にすることができる。

上記の実施形態では、平角導体コイル１の巻回中心軸線Ｏ−Ｏに沿って１本の支持軸５を配置するようにしたが、支持軸を平角導体コイル１の巻回中心軸線から偏心した位置に設けて、ネジ棒３１，３２及びこれらのネジ棒が螺合する雌ネジ部２５ｃ及び２６ｃを平角導体コイル１の巻回中心軸線Ｏ−Ｏに軸線を一致させた状態で設けるようにしてもよい。このように構成する場合には、支持軸を複数個設けて、該複数の支持軸を平角導体コイルの巻回中心軸線に対して対称な位置に配置するようにするのが好ましい。

例えば、図１２に示したように、ネジ棒３１，３２及びこれらのネジ棒が螺合する雌ネジ部２５ｃ及び２６ｃを平角導体コイル１の巻回中心軸線Ｏ−Ｏに軸線を一致させた状態で設け、２本の支持軸５Ａ及び５Ｂを平角導体コイルの巻回中心軸線Ｏ−Ｏに対して対称な位置に配置するようにするのが好ましい。この場合には、いずれか一方の支持軸、例えば支持軸５Ａを通して平角導体コイル１と外側コイル２とを直列接続する。

図１２のように、ネジ棒３１，３２及び雌ネジ部２５ｃ，２６ｃを、それぞれの中心軸線を平角導体コイル１の巻回中心軸線に一致させた状態で設けると、ネジ棒３１，３２を回転させた際に、軸線方向に対して傾斜した方向の駆動力がコイル保持部材２５，２６に作用することがないため、コイル保持部材２５，２６をバランス良く変位させてインダクタンスの調整を円滑に行なわせることができる。

コイル保持部材２５，２６をバランス良く支持するためには、２本の支持軸５Ａ及び５Ｂを平角導体コイルの巻回中心軸線Ｏ−Ｏに対して対称な位置に配置するのが好ましいが、支持軸５Ａ及び５Ｂのうち、平角導体コイル１と外側コイル２とを電気的に直列接続するために用いる支持軸（図示の例では支持軸５Ａ）以外の支持軸５Ｂを省略することもできる。

上記の実施形態では、コイル保持部材２５，２６を矩形板状に形成したが、第１及び第２のコイル保持部材は、平角導体コイル１の内周部に臨む複数の端部を平角導体コイルの周方向に間隔をあけて有して、第１及び第２のコイル保持部材のそれぞれの平角導体コイル１の内周部に臨む各端部に、平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターン及び他端側の複数ターン部分の各ターンを嵌合させるための溝を有するものであれば良く、コイル保持部材の形状は上記実施形態で用いたものに限定されない。例えば、図１３に示すように、支持軸５を貫通させる孔２５ａを中心部に有するボス部２５ｄの外周部から３つの腕部２５f1ないし２５f3を放射状に突出させて、腕部２５f1ないし２５f3の先端部２５e1ないし２５e3にコイル１の各ターンを嵌合させる溝２５b1ないし２５b3を形成したものでも良い。他のコイル保持部材２６も同様に構成することができる。なお各コイル保持部材の平角導体コイル１の内周部に臨む複数の端部２５e1ないし２５e3は、図１３に示されているように、等角度間隔で設けるのが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

また第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６を円柱状の絶縁部材により構成して、第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の外周に螺旋状の溝を形成し、平角導体コイル１の一端側及び他端側の複数ターンの部分をそれぞれ第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６の外周の螺旋状の溝内に嵌合されることによって、平角導体コイル１の一端側及び他端側の複数ターンの部分を拘束するようにしても良い。

第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６の位置を調整する位置調整機構としては、上記の実施形態で示したように、ネジ棒と該ネジ棒が螺合する雌ネジ部とを備えた螺進機構を用いるのが好ましいが、螺進機構の構成は上記のものに限定されるものではない。例えば、フレーム３，４に回転自在に支持したナットに、コイル保持部材２５，２６に固定したネジ棒を螺合させて、ナットを回転させることによりネジ棒を直線変位させるようにした螺進機構を用いることもできる。

上記の実施形態では、第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６の双方の位置を調整するようにしたが、本発明においては、第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６の少なくとも一方を支持軸５に沿ってスライドし得るように設けて、支持軸に沿ってスライドし得るように設けられたコイル保持部材の支持軸５の軸線方向に沿った位置を調整するように位置調整機構を設ければよい。従って、上記の実施形態において、コイル保持部材２５，２６の一方を支持軸に固定し、他方のコイル保持部材に対してのみ位置調整機構を設けるようにしても良い。

本発明に係わるインダクタにおいて、平角導体コイル１のターン間がコイル保持部材２５，２６により短絡されたり、位置調整機構のネジ棒３１，３２を通して操作者が感電したりすることがないように、各部の材質を選択する必要があることは当然のことである。例えば、上記の説明では、コイル保持部材２５，２６全体を絶縁材料により構成するとしたが、平角導体コイルのターン間が短絡されないようにするためには、コイル保持部材２５、２６の少なくとも平角導体コイル１に係合する部分が絶縁材料からなっていればよい。但しコイル保持部材２５、２６の平角導体コイル１に係合する部分以外の部分を金属により形成する場合には、位置調整機構のネジ棒３１、３２を通して操作者が感電することがないようにするために、例えばネジ棒３１、３２を絶縁材により形成したり、つまみ３１ｂ、３２ｂの部分を絶縁材により形成したるする必要がある。

上記の実施形態においては、ネジ棒３１，３２を螺合させる雌ネジ部２５ｃ，２６ｃがコイル保持部材２５，２６に直接刻設されているように図示されているが、雌ネジ部２５ｃ，２６ｃは、コイル保持部材２５，２６にインサートされた金属部材に設けるようにしても良い。同様に、支持軸５をスライド自在に貫通させる孔を有するボス部材をコイル保持部材２５及び２６にインサートすることもできる。

外側コイル２は、上記の実施形態で示したように、平角導体コイルを周囲から囲むように配置されて一端及び他端が第１のフレーム３及び第２のフレーム４に支持された少なくとも４本のコイル導体支持部材１５のコイル導体挿入溝内にコイル導体を挿入した状態で巻回されることが好ましいが、外側コイルの設け方は上記の例に限定されない。例えば、平角導体コイル１を取り囲むように設けたボビンに外側コイル２を巻回するようにしても良い。

なお第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６の位置を調整する位置調整機構３３及び３４は、手動操作するようにしてもよく、モータを用いて操作するようにしてもよい。

上記の実施形態では、第１のフレーム３側及び第２のフレーム４側にそれぞれ第１のコイル保持部材２５及び第２のコイル保持部材２６を設けて、これらのコイル保持部材により平角導体コイルの一端側の複数ターンの部分及び他端側の複数ターンの部分を拘束するようにしたが、第１のフレーム３側にのみコイル保持部材２５を設けて、いずれか一方のフレーム側にのみコイル保持部材を設けるようにしてもよい。この場合には、平角導体コイル１の巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて平角導体コイルを間にして相対する第１及び第２のフレームと、平角導体コイルの内側記巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸と、第１のフレーム及び第２のフレームのうちの一方の側で前記支持軸に支持されて平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束するコイル保持部材とが設けられる。そして、第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方の側に位置する平角導体コイルの端部が第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方に対して固定され、コイル保持部材は、支持軸に沿ってスライドし得るように設けられる。

例えば、図３において、コイル保持部材２６を省略して、平角導体コイル１の端部１ｂをフレーム４に固定し、コイル保持部材２５を位置調整機構により巻回軸線方向に変位させる。この場合には、コイル保持部材２５の軸線方向長さを十分に長くして、該コイル保持部材により拘束するターン数を十分に多くする。

上記の実施形態では、平角導体コイル１の外側に外側コイル２が配置されているが、外側コイルが設けられない場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。

本発明の一実施形態におけるコイルの配置関係を概略的に示した模式図である。本発明の実施形態に係わるインダクタの外側コイルの構成を示した正面図である。同実施形態の外側コイルを取り外した状態を示した正面図である。図２の右側面図である。第１のフレームを取り外した状態での図２の右側面図である。図２の左側面図である。第２のフレームを取り外した状態での図２の左側面図である。本実施形態の第１のフレーム付近の縦断面図である。本実施形態の第２のフレーム付近の縦断面図である。本実施形態で用いられている第１のフレームの外面を示した右側面図である。本実施形態で用いられている第２のフレームの外面を示した左側面図である。本発明の他の実施形態の要部を示した正面図である。本発明で用いることができるコイル保持部材の変形例を示した正面図である。本発明に係わるインダクタの使用例を示した回路図である。

符号の説明

１平角導体コイル
２外側コイル
３第１のフレーム
４第２のフレーム
５支持軸
２５第１のコイル保持部材
２５ｃ雌ネジ部
２６第２のコイル保持部材
２６ｃ雌ネジ部
３１，３２ネジ棒

Claims

直線的に延びる巻回軸線に沿って平角導体を巻回してなる平角導体コイルを備えたインダクタにおいて、
前記平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて前記平角導体コイルを間にして相対する第１及び第２のフレームと、前記平角導体コイルの内側を前記巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸と、前記第１のフレーム側で前記支持軸に支持されて前記平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束する第１のコイル保持部材と、前記第２のフレーム側で前記支持軸に支持されて前記平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束する第２のコイル保持部材とを具備し、
前記第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の少なくとも一方は、前記支持軸に沿ってスライドし得るように設けられ、
前記支持軸に沿ってスライドし得るように設けられたコイル保持部材の前記巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構が設けられていること、
を特徴とするインダクタ。
前記第１及び第２のコイル保持部材は、前記平角導体コイルの内周部に臨む複数の端部を前記平角導体コイルの周方向に間隔をあけて有し、
前記第１及び第２のコイル保持部材のそれぞれの前記平角導体コイルの内周部に臨む各端部に、前記平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターン及び他端側の複数ターン部分の各ターンを嵌合させるための溝が形成され、
前記平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側の複数ターンの部分の各ターンが前記第１のコイル保持部材の各端部の溝内に嵌合され、前記平角導体コイルの巻回軸線方向の他端側の複数ターンの部分の各ターンが前記第２のコイル保持部材の各端部の溝内に嵌合されることにより、前記平角導体コイルの一端側の複数ターンの部分及び他端側の複数ターンの部分が機械的に拘束されていることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
前記第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材は、円柱状の絶縁部材により構成されていて、前記第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の外周に螺旋状の溝が形成され、
前記平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分がそれぞれ第１のコイル保持部材及び第２のコイル保持部材の外周の螺旋状の溝内に嵌合されることによって、前記平角導体コイルの一端側及び他端側の複数ターンの部分が拘束されている請求項１に記載のインダクタ。
前記位置調整機構は、前記第１及び第２のフレームの内、位置調整がされるコイル保持部材側のフレームに回転自在に支持されたネジ棒と、前記位置調整がされるコイル保持部材側に設けられて前記ネジ棒に螺合された雌ネジ部とを備えている請求項１，２または３に記載のインダクタ。
前記支持軸は、前記平角導体コイルの巻回中心軸線に軸線を一致させた状態で設けられ、前記ネジ棒及び雌ネジ部は前記平角導体コイルの巻回中心軸線から偏心した位置に設けられている請求項４に記載のインダクタ。
前記支持軸は、前記平角導体コイルの巻回中心軸線から偏心した位置に設けられ、
前記ネジ棒及び雌ネジ部は前記平角導体コイルの巻回中心軸線に軸線を一致させた状態で設けられている請求項４に記載のインダクタ。
前記支持軸は複数個設けられていて、該複数の支持軸が前記平角導体コイルの巻回中心軸線に対して対称な位置に配置されている請求項６に記載のインダクタ。
直線的に延びる巻回軸線に沿って平角導体を巻回してなる平角導体コイルを備えたインダクタにおいて、
前記平角導体コイルの巻回軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置されて前記平角導体コイルを間にして相対する第１及び第２のフレームと、前記平角導体コイルの内側を前記巻回軸線と同方向に延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１のフレーム及び第２のフレームに支持された支持軸と、前記第１のフレーム及び第２のフレームのうちの一方の側で前記支持軸に支持されて前記平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンに係合して該平角導体コイルの複数ターンの部分を機械的に拘束するコイル保持部材とを具備し、
前記第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方の側に位置する前記平角導体コイルの端部は前記第１のフレーム及び第２のフレームのうちの他方に対して固定され、
前記コイル保持部材は、前記支持軸に沿ってスライドし得るように設けられ、
前記コイル保持部材の前記巻回軸線方向に沿った位置を調整する位置調整機構が設けられていること、
を特徴とするインダクタ。
前記コイル保持部材は、前記平角導体コイルの内周部に臨む複数の端部を前記平角導体コイルの周方向に間隔をあけて有し、
前記コイル保持部材のそれぞれの前記平角導体コイルの内周部に臨む各端部に、前記平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンを嵌合させるための溝が形成され、
前記平角導体コイルの複数ターンの部分の各ターンが前記コイル保持部材の各端部の溝内に嵌合されることにより、前記平角導体コイルの複数ターンの部分が機械的に拘束されていることを特徴とする請求項８に記載のインダクタ。
前記コイル保持部材は、円柱状の絶縁部材により構成されていて、前記コイル保持部材の外周に螺旋状の溝が形成され、
前記平角導体コイルの複数ターンの部分が前記コイル保持部材の外周の螺旋状の溝内に嵌合されることによって、前記平角導体コイルの複数ターンの部分が拘束されている請求項８に記載のインダクタ。
前記位置調整機構は、前記第１及び第２のフレームの内の一方に回転自在に支持されたネジ棒と、前記コイル保持部材側に設けられて前記ネジ棒に螺合された雌ネジ部とを備えている請求項８，９または１０に記載のインダクタ。
前記平角導体コイルの外側に該平角導体コイルと同心的に配置された外側コイルを更に備えている請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のインダクタ。
前記平角導体コイルを周囲から囲むように配置されて一端及び他端が前記第１のフレーム及び第２のフレームに支持された少なくとも４本のコイル導体支持部材が設けられ、
前記外側コイルは、前記コイル導体支持部材のコイル導体挿入溝内にコイル導体を挿入した状態で巻回されていることを特徴とする請求項１２に記載のインダクタ。