JP5888871B2 - 可変インダクター - Google Patents

Description

本発明は、可変インダクターに係り、特に、インダクタンス値を比較的広範囲にわたって可変設定することを可能とした可変インダクターに関する。

従来より、高周波機器分野では、各種の回路，用途に応じてインダクターが使われている。インダクターは、例えばコンデンサーと組みあわせることによって、共振回路，フィルタ，マッチング回路などを構築するものである。インダクターが用いられる高周波回路は、高周波損失などの少ないものが必要であり、しかも高いＱが要求されるものである。更に、インダクターは、磁気飽和しない範囲で用いられることが一般的であり、耐磁気飽和性が要求される。

インダクタンス値を可変設定する従来技術としては、例えば下記特許文献１に示すように、従来からいくつかの先行例が知られている。この特許文献１には、異なるインダクタンス値を有する二つのコイルを、その中心軸をほぼ同一として、上下に配置した可変インダクターが開示されている。

この特許文献１に開示された従来技術では、２つのコイルのコイル端の相互間隔を短くすると、一方のコイルに電流を流したときに発生する磁束の内、他方のコイルを通る鎖交磁束が増える。このため、相互インダクタンスが大きくなる。又、２つのコイルのコイル端の相互間隔離を長くすると、一方のコイルに電流を流したときに発生する磁束の内、他方のコイルを通る鎖交磁束が減る。このため、他方のコイルを通らない漏れ磁束が増えるため、相互インダクタンスが小さくなる。
かかる状態の変化は、即ち、インダクタンス値が可変設定された状態として捉えることができる。

特開２００６−３０３１２０号公報

ここで、上記特許文献１に開示された可変インダクターは、２つのコイル間における距離の長短による鎖交磁束の増減に基づいて相互インダクタンス値を変化させるものであり、コイルにコアを用いないものであるから、次のような課題がある。

即ち、特許文献１に開示された可変インダクターは、コアレスであるため、コイルの巻数を少なくして大きなインダクタンスを得ることができず、大きなインダクタンスを得るには、コイルの巻き線長を長くせざるを得ないという課題がある。
又、この特許文献１に開示された可変インダクターは、コイルの巻線長を長くすると、巻線の有する電気抵抗が大きくなり、これが電力損失を招来するという不都合がある。

〔発明の目的〕
本発明は、電力損失が少なく、且つインダクタンス値を連続して変化させることが可能な可変インダクターを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る可変インダクターは、インダクタンス値を変化させることが可能な可変インダクターであって、
磁性体の円環構造の一部に磁気ギャップが形成された少なくとも二つのリングコアを有し、前記各リングコアは、その中心軸を同一にして且つ端面同士を突き合わせた状態で配置されると共に、前記各リングコアの内の一のリングコアは、他の一のリングコアに対して回転可能にリング状ケース内に組み込まれた構成とし、
前記インダクターを構成する巻線は、前記複数のリングコア全体を一つとしてそのコア部分を中心軸に沿って内側と外側とを連続して巻回するように、前記リング状ケースに巻回装備されてなり、
前記リング状ケース内には、前記各リングコアの内の一のリングコアが回転可能状態に又他の一のリングコアが非回転状態に装備されると共に、このリング状ケースには、他の一のリングコアとの当接状態を維持しつつ同軸上で前記一のリングコアに往復回動を付勢する往復回転力付勢機構を装備し、
この往復回転力付勢機構を、
前記リング状ケース内にて環状側面の内壁面に沿ってそれぞれ反対方向に向けて敷設されその先端部が前記一のリングコアに固着された一方と他方の２本の紐状の駆動力伝達部材と、この各駆動力伝達部材の他端部を前記リング状ケース外にあって係止すると共に前記一のリングコアの回転駆動に際してはその駆動方向に沿った一方の駆動力伝達部材に引張力を付加することにより当該一のリングコアに当該駆動方向の回転力を付勢するコア駆動操作手段とを備えた構成とし、
前記コア駆動操作手段を、前記リング状ケースの中心軸にて回転自在に装備され前記一方と他方の２本の紐状の駆動力伝達部材を巻回若しくは巻き放す機能を備えた駆動軸により構成し、
前記２本の紐状の駆動力伝達部材は、前記リング状ケースの中心部側環状側面のケース内の壁面に沿って敷設されると共に、当該リング状ケースの環状側面の中心部側に予め形成された紐ガイド孔を介して敷設され且つ前記駆動軸によって巻回若しくは巻き放される構成としたことを特徴とする。

本発明は上述したように構成したので、これによると、突き合わせて配置したリングコアを相対回転させると、リングコアの磁気ギャップの位置関係が円周方向にずれることにより、前記磁気ギャップにおける漏洩磁束が夫々相手方リングコアの磁気ギャップのない端面によって再び相手側リングコア内に結合するため、磁気ギャップの効果が低下し、結果として電流によるリングコアの磁気飽和と、インダクタンス値を連続して可変設定することができ、更に上述した構成の外部操作可能な往復回転力付勢機構を設けたので、その要部を成す２本の紐状の駆動力伝達部材が有効に機能して全体的な形状を変化させることなく当該インダクタンス値の変化率を大きく且つ自在に、そして容易に設定することができるという従来にない優れた可変インダクターを提供することができる。

本発明に係る可変インダクターの一実施形態を示す図で、図１（ａ）はその全体を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）の縦断面図である。 図１に開示した実施形態におけるケースと磁性体リングコアとの関係を示す図で、図２（ａ）はケース部分を一部断面した斜視図、図２（ｂ）は対向する端面を当接させて配置した一方と他方の磁性体リングコアの関係を示す説明図である。 図１に開示した実施形態における磁性体リングコアと巻線との関係を示す図で、図３（ａ）は磁性体リングコアを組み込んだケースに巻線を施した状態を示す平面図、図３（ｂ）は磁性体リングコアを回転させるための回転駆動機構の一部を磁性体リングコアに組み付けした場合の例を示す説明図である。 図１に開示した実施形態における磁性体リングコアとリングコア回転駆動機構との関係を示す図で、図４（ａ）は磁性体リングコアの回転前の状態を示す説明図、図４（ｂ）は磁性体リングコアの９０度回転後の状態を示す説明図である。 図１に開示した実施形態における可変インダクターによって得られた実験値を示し、磁性体リングコアの回転角度θの変化に対するインダクタンス値の変化を示す線図である。 本発明に係る可変インダクターの他の実施形態を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図に基づいて詳細に説明する。
最初に、本実施形態にかかる可変インダクターの基本的構成における理論的背景を説明し、その後に、本実施形態における可変インダクターの具体的な構成内容について詳細に説明する。

〔理論的背景〕
インダクタンスを可変にするにあたって、先ず、トロイダル・コイルのインダクタンスについて考察する。
トロイダル・コイルは、従来より円環構造のトロイダルコアに巻線を施した構造のものとして知られている。この種のトロイダル・コイルのインダクタンスは、インダクタンスをＬ，トロイダルコアに巻かれた巻線の巻き数をＮ，トロイダルコアの透磁率をμ，トロイダルコアの断面積をＡ，トロイダルコアの平均磁路長をρとすると、次の式（１）で表すことができる。

（１）

この式（１）からすると、トロイダル・コイルのインダクタンスの値は、巻線の巻き数Ｎ，トロイダルコアの透磁率μ，トロイダルコアの断面積Ａ，トロイダルコアの平均磁路長ρにより決定される。そして、そのインダクタンスの値を変化させるには、これらの各演算素子の何れかを変化させれば良いこととなるが、従来技術における完成品のトロイダル・コイルでは、これらの値は固定値であり、従ってインダクタンスの値を可変にすることはできない。

インダクタンスの可変に関しては次のことが想定される。即ち、トロイダルコアは閉ループを構成しているから、トロイダル・コイルが生じる磁束は、殆どがトロイダルコア内に閉じ込められる。トロイダル・コイルが生じた磁束φは、全ての巻線と鎖交し、鎖交磁束数Φは、Φ＝Ｎφとなる。
鎖交磁束数をΦ，インダクタンスをＬ，巻線に流れる電流をＩとすると、Φ＝ＬＩであるから、この式からすると、鎖交磁束数Φを変化させれば、インダクタンスを可変させることができることとなる。

前述した特許文献１に開示された可変インダクターでは、２つのコイル間における距離の長短による鎖交磁束の増減に基づいて相互インダクタンス値を変化させることを意図したものであるが、前述したような課題がある。

また、トロイダルコアに磁気ギャップを設けると、信号（電源等）電流による磁性体リングコアの磁気飽和を緩和する、つまり、より大きな使用電流値まで磁気飽和現象を延ばすことができるから、トロイダルコアに磁気ギャップを設けて磁気飽和電流を大きくする技術が広く用いられている。しかし、トロイダルコアに磁気ギャップを設けると、磁気抵抗を増加させることになり、結果として、トロイダル・コイルのインタクタンスを低下させることとなる。

そこで、本発明者は図１及び図２に示すように、磁気ギャップを有する複数のリング状磁性体を組みあわせることにより、磁気ギャップの効果を低下させて、結果として電流によるリング状磁性体の磁気飽和の抑制と、インダクタンスを可変することができる可変インダクターを開発した。

〔構成内容〕
本発明の一実施形態に係る可変インダクターを、図１乃至図５に基づいて説明する。

（基本的構成）
図１乃至図２において、可変インダクター１は、円環状に形成された磁性体の一部に同一幅の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ （図２（ｂ）参照）がそれぞれ設けられた２つのリング状磁性体１１，１２を備えている。この各リング状磁性体（以下「リングコア」という）１１，１２は、図２に示すようにその端面同士を突き合わして積層された状態に配置されている。又、本実施形態では、この２つのリングコア１１，１２は同一の形状および大きさのものが使用され、それぞれが同一中心軸上に配置されている。

ここで、２個のリングコア１１，１２は、本実施形態では、それぞれ透磁率μが等しい磁性体によって形成され、その磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅ｄ_１ ，ｄ_２ も、それぞれ等しい場合について説明する。

このリングコア１１，１２は、前述した磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置関係が円周方向にずれる方向に相対回転可能にリング状ケース２０に組み込まれている。これにより、前記磁性体リングコア１１，１２は、同心円筒形状ケース内で前記磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置関係が円周方向にずれる方向に相対回転可能となっている。

この場合、リングコア１１，１２は、その相対回転の際に、前記一のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ は、相手方の他のリングコア１２との当接面側が当該相手方のリングコア１２の前記磁気ギャップＧ_２ 或いは磁気ギャップＧ_２ の無い領域の面に対面した状態（本実施形態では当接した状態）になるように配設されている。

又、本実施形態における可変インダクター１の要部である巻線２は、前記リングコア１１，１２に鎖交させた状態で、前記リング状ケース２０の外側に、インダクタンスの設定値に応じて特定される所定回数分、巻回装備されている（図１参照）。符号５は、前述したドーナツ状のリング状ケース２０とこれに巻回された巻線２とによって形成されたトロイダル・コイルを示す。

即ち、２段に重ねたリングコア１１，１２を収納した非磁性体金属部材或いは絶縁材（以下「非磁性体材」という）から成るリング状ケース２０の外側には、数１０ターンの巻線２が、前記リングコア１１，１２に鎖交させて施されている。これにより、前記巻線２と前記リングコア１１，１２との間が電気的に絶縁されたトロイダル・コイル５が得られる。この場合、前記巻線２としては、表面に絶縁材を塗布した線材が用られている。

ここで、前述した各リングコア１１，１２は、本実施形態では同一形状で且つ内径及び外径が同一寸法のリング状に形成され、その中心軸線が前述したように相互に一致した状態でリング状ケース２０に組み込まれている。

リング状ケース２０は、非磁性体材から成り、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、内筒２０Ａ及び外筒２０Ｂと、これらを一体的に連結し且つ内部にリングコア１１，１２用の空間を形成するドーナツ状の上蓋２０Ｃおよび下蓋２０Ｄとを備えている。
このリング状ケース２０の内径側の空間領域２０Ｋには、前述した各リングコア１１，１２の内のーのリングコア１１を他のーのリングコア１２との当接状態を維持しつつその当接円周面上を往復移動させるための往復回転力付勢機構３０が、後述するように前記リング状ケース２０と一体的に装備されている。

この往復回転力付勢機構３０は、本実施形態では、図３および図４に示す前述のリング状ケース２０の中心軸に沿って回転自在に装備されたコア駆動操作手段である駆動軸３１と、この駆動軸３１の往復回転力を前記リングコア１１に伝達する紐状の駆動力伝達部材３２とにより構成されている。
ここで、この紐状の駆動力伝達部材３２は、前記巻線２の線相互間の隙間領域および内筒２０Ａに予め形成された紐挿通ガイド部（紐ガイド孔）２１，２２を経て敷設され、これによって、上述したように、駆動軸３１の往復回転力が前記リングコア１１に伝達されるようになっている。

上記した紐状の駆動力伝達部材３２は、本実施形態では一端部がそれぞれ前記駆動軸３１に固着され且つ異なった巻き取り方向で当該駆動軸３１に複数回巻き取られた状態の少なくとも二本の駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂで構成されている。そして、この各紐部材３２Ａ，３２Ｂの各先端部が、前述したリング状ケース２０内の内径側に沿ってそれぞれ反対方向に向けて敷設され且つその先端部が同ー部材である前記リングコア１１の紐部材係止部１５，１６に固着装備されている。

この場合、この各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂは、リング状ケース２０の内径側（具体的には内筒２０Ａの内壁面）に沿って敷設され（図３（ｂ），図４参照）、前述した各リングコア１１，１２の内のーのリングコア１１を、他のーのリングコア１２との当接状態体を維持しつつその当接円周面上にて且つリング状ケース２０内で、往復移動させる駆動力伝達機能を備えている。

（具体的構成）
上述した各構成要素について、更に詳細に説明する。
各リングコア１１，１２は、前述したようにリング状ケース２０内に二段重ねの状態で収納されている。この場合、下方に収納されたリングコア１２は、リング状ケース２０内には接着剤等で固着された状態で収納されている。一方、上方に収納されたリングコア１１は、リング状ケース２０内に、中心軸線Ｐを回転中心として往復回転自在に収納装備されている。

前述した往復回転力付勢機構３０の一部を成す二本の駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂは、前述したリングコア１１に往復移動力を付勢するためのもので、本実施形態ではそれぞれが同一の長さに設定され、前述したリングコア１１が図４（ａ）の位置に有る場合にはその半分以上の長さが駆動軸３１にそれぞれ逆方向に巻回された状態に装備されている。

図４（ａ）では、駆動軸３１に二本の駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ巻き付けられた状態を示す。この場合、各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂについては、緩んだ状態が示されているが、説明の便宜上そのように図示したのであって、実際には図３（ａ）に示すように駆動軸３１に密着した状態で巻き付けられている。これにより、リングコア１１の回転駆動に際しては、引っ張り側の駆動用紐部材３２Ａ又は３２Ｂが、弛まないようになっている。

又、各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂは、その先端部が、磁気ギャップＧ_１ の位置から図３（ｂ）の左右の方向にそれぞれ６０度離れた位置のリングコア１１上に、予め固着した状態にて設置された非磁性体の留め具１５，１６によって固着されている。
これによって、上記リングコア１１は、後述する紐駆動孔との関係で、図４（ａ）の状態から左右方向にそれぞれ少なくとも１００度の往復回動範囲が確保された状態となっている。

更に、駆動軸３１を中心として磁気ギャップＧ_１ の反対側の内筒２０Ａ部分（１８０度離れた位置）には、前述した駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂをリング状ケース２０内に送り込み又は引き出すための紐挿通ガイド部（紐ガイド孔）２１，２２が前述したように設けられている。
この各紐挿通ガイド部２１，２２は、本実施形態では図３（ｂ）に示すＸ−Ｙ座標上にあって、Ｙ軸に対して左右１０度に位置で且つ図１（ａ）に示す高さ位置に設けられている。

そして、この各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂの内、図３（ａ）の左側の内部に敷設された駆動用紐部材３２Ａは、一方の紐挿通ガイド部２１を介して駆動軸３１側から送り込まれると共に、駆動軸３１上では矢印ａに示すように左巻きに巻回されるようになっている。
又、図３（ａ）の右側の内部に敷設された駆動用紐部材３２Ｂは、他方の紐挿通ガイド部２２を介して駆動軸３１側から送り込まれると共に、駆動軸３１上では点線矢印ａの反対方向の右巻きに巻回されるようになっている。

このため、各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂは、前述した駆動軸３１と紐挿通ガイド部２１，２２との間の空間では、交差した状態に配設されている。これにより、駆動軸３１を左回しするとリングコア１１も左回りに回動し、駆動軸３１を右回しするとリングコア１１も右回りに回動するようになっている。
符号３１Ｄは、駆動軸３１の先端部に装着された回動用つまみを示す。オペレータは、後述するように、この回動用つまみ３１Ｄを回すことにより、可変リアクターのインダクタンスの値を適度に且つ自在に設定し得るようになっている。

上記した各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂは、駆動軸３１上では、図１（ｂ）に示すように仕切板３１ａを介して上側に駆動用紐部材３２Ｂが巻き取られるようになっており、また仕切板３１ａを介して下側に駆動用紐部材３２Ａが巻き取られるようになっている。これにより、各駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂが図３（ａ）の左右に分かれての走行稼働領域が別々に設定され、それぞれが連動して円滑に機能し得るように配置されている。

今、図４（ａ）の状態から往復回転力付勢機構３０の前記駆動軸３１を反時計方向に回転させると、図４（ｂ）に示すように、一方の駆動用紐部材３２Ａがリング状ケース２０から紐駆動孔２１を介して引き出されて前記駆動軸３１に巻き取られると共に、他方の駆動用紐部材３２Ｂは当該駆動軸３１から繰り出されて、リング状ケース２０内に送り込まれる。

これにより、一方のリングコア１１が他方のリングコア１２上で当該他方のリングコア１２に対して回転し、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ と他方のリングコア１２の磁気ギャップＧ_２ との位置関係が円周方向にずれることとなり、後述するように鎖交磁束の量的変化が生じて、結果的に巻線２の両端にて検出されるインダクタンスＬの値が変化する。

前述したリング状ケース２０および当該リング状ケース２０に巻回されたコイル２とによって形成される前述したトロイダル・コイル５は、その円環状の両端面部分に配設された二枚の円盤状支持板４１，４２によって挟持されている。

この場合、上記二枚の円盤状支持板４１，４２によって挟持された前記トロイダル・コイル５の中心軸上に、前述した往復回転力付勢機構３０の駆動軸３１が設置されている。
この駆動軸３１は、上側に設置された一方の円盤状支持板４１の中央部に予め設けられた貫通孔４１ａを介して上方に突出した状態で回転自在に配設され、その下端部が下側に設置された他方の円盤状支持板４２の内側中央部分で回転自在に保持されている。

ここで、駆動軸３１には、その中央部分にベアリング軸受け３１Ａが装着され、このベアリング軸受け３１Ａがこれを回転自在に保持するベアリング用ハウジング３１Ｂを介して前述した上側の円盤状支持板４１の下面中央部にネジ止め等によって固着装備されている。この場合、ベアリング軸受け３１Ａはその外形部分がスナップリングを介してベアリング用ハウジング３１Ｂ内に固定されている。又このベアリング軸受け３１Ａは、その内径部分が、駆動軸３１に形成された鍔部３１ｂとスナップリングとによって挟持され当該駆動軸３１に固着されている。

又、この駆動軸３１の下端部は、前述した下側の円盤状支持板４２の上面中央部に固着装備された駆動軸用ハウジング３１Ｃにより、回転自在に保持されている。符号３１Ｃａは駆動軸３１の下端部を回転自在に保持する貫通穴を示す。
これにより、駆動軸３１は軸方向の移動（ガタ）がなくなり、その円滑な回転動作が保証された構造となっている。

前述した二枚の円盤状支持板４１，４２は、図１に示すように、内側に前記トロイダル・コイル５を配置した状態で、その周囲４か所が９０度間隔に配置された四本の固定部材４３，４３，……とその係止用固定ネジ４４，４４，……とによって、相互に一体的に固着保持されている。

ここで、この四本の各固定部材４３は、下端部に基盤係止部４３Ａを有する逆Ｔ字状に形成されている。そして、この各固定部材４３は、まずその軸部分が、下側の円盤状支持板４２の周端部４か所に設けられた各貫通穴４２ａ，４２ａ，…を介して当該円盤状支持板４２を保持する形態で図１の上方向に突設され、その先端部が前述した上側の円盤状支持板４１の周端部に同様に設けられた各貫通穴４１ｂ，４１ｂ，…部分に係合した状態に設定され、この各貫通穴４１ｂ，４１ｂ，…部分で、各固定部材４３の上端面の中心線上に予め形成されたネジ穴に前述した各ネジ部材４４が円盤状支持板４１を介して螺合されている。

これにより、図１における上側と下側の各円盤状支持板４１，４２が、トロイダル・コイル５を介して、四本の各固定部材４３，４３，……とこれに対応して装備された各係止用固定ネジ４４，４４，……とによって挟持され、前述した可変リアクタ１が形成されている。

そして、このような構成にあって、前述したリングコア１１，１２は、同心円筒形状ケースであるリング状ケース２０内で、前記磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置関係が円周方向にずれる方向に一方のリングコア１１が他方のリングコア１２に対して相対的な回転が可能となっている。このため、前述したように、非磁性体から成るリング状ケース２０の外側から導体巻線を施せば、インダクターが形成され、前述したように前記リングコア１１，１２の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の各配置位置を相対的に変化させれば、インダクターのインダクタンス値を変化させることが可能となる。

尚、上記実施形態では、上述したようにリングコア１１，１２については２個の場合を示している。

又、図４（ａ）（ｂ）に示した例では、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ と他方の磁性体リングコア１２の磁気ギャップＧ_２ とが一致する位置を０度とすると（図４（ａ））、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ と他方のリングコア１２の磁気ギャップＧ_２ とが、本実施形態では一方の側に最大で約１００度，他方の側に最大で約１００度，そして全体的には最大で約２００度の範囲まで隣接したリングコア１１，１２同士を相対的に回動させることができるように構成されている。
ここで、図４（ｂ）では、お互いの磁気ギャップＧ_２ に対して、磁気ギャップＧ_１ を左方向（左回り）に９０度ずらせた状態を示している。

この図４では、図４（ａ）に開示した一方のリングコア１の磁気ギャップＧ_１ の位置を基準として、左右方向それぞれ９０度の範囲で回転可能に設定されているが、磁気ギャップＧ_２ を図４（ｂ）の位置（又は図４（ｂ）の位置から１８０度回転させた位置）に予め固定させることにより、上述した最大１８０度の範囲までの回転動作が可能となり、そのように形成してもよい。

このため、本実施形態では、一方のリングコア１の磁気ギャップＧ_１ と他方のリングコア２の磁気ギャップＧ_２ とをずらす角度は、インダクタンス値を可変する度合いによって任意に設定することが可能となっている。

ここで、リングコア１１，１２の各磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ とインダクタンスＬの変化との関連性を説明する。
各リングコア１１，１２は、同一軸上にリングコア１１，１２の端面１１ａ，１２ａ同士を突き合わせているため、リングコア１１，１２を相対回転させて、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ と他方のリングコア２の磁気ギャップＧ_２ とが一致する位置からずれた際に、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ は、他方の磁性体リングコア１２の磁気ギャップＧ_２ がない端面１２ａに対面することとなる。

この場合、リングコア１１，１２の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置を相対的にずらすと、一方のリングコア１１の磁気ギャップＧ_１ における漏洩磁束が他方のリングコア１２の磁気ギャップＧ_２ 又は磁気ギャップＧ_２ が無い当接端面１２ａによって再び他方のリングコア１２内に結合するため、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の効果が低下し、結果として巻線２を流れる電流によるリングコア１１，１２の磁気飽和と、巻線２とリングコア１１，１２によるインダクタンスを可変することが可能となる。
つまり、リングコア１１，１２の素材の飽和起磁力（巻線の飽和限界電流値）の範囲内での可変インダクターを形成することができる。

〔実験例〕
次に、上述したように構成され機能する可変インダクターのインダクタンス値について、その変化の度合いを実験的に確認したので、以下、これを実際に得られたインダクタンス値の変化の一例として説明する。

図１及び図２に示すように、２段に重ねられ且つ磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ を有するリングコア１１，１２を収納したリング状ケース２０の外側から、５０ターンの巻線２を巻き付けた可変インダクターを実験用の可変インダクターとして準備した。
そして、リング状ケース２０内に収納された上段のリングコア１１を回転させ、図１（ｂ）に示すように夫々の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置をθ°ズラした場合のインピーダンス変化をインピーダンスメータによって計測した結果を図５に示す。

この図５に示す図表にあって、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置を示すθ°とインダクタンスの値Ｌ〔ｍＨ〕とは、上段が磁気ギャップＧ_１ のズレ角度θを、下段がインダクタンス値Ｌ〔ｍＨ〕を示している。尚、この場合、対応する数値を別途設けた目盛板によって駆動軸３１の円周方向に表示するようにしても良い。

そして、この場合のインピーダンスＺは、純リアクタンスと見て差し支えないから、
Ｚ＝ｊＸ＝ｊωＬ、とおいて、L ＝Ｘ／ωとおけば、θの変化に対するインダクタンス値であるＬ〔ｍＨ〕が求められる。
尚、この時、使用したリングコア１１，１２としてフェライトコアを用い、そのリングコア１１，１２のサイズは、外径６０〔ｍｍ〕、内径４０〔ｍｍ〕、厚さ１８〔ｍｍ〕で、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅は共に４〔ｍｍ〕とした。

又、これとは別に、この４〔ｍｍ〕の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の無い同一形状の二段のリングコアに５０ターンの巻線２を巻き付けた場合におけるインダクタンスを、インピーダンスメータで計測すると、その計測値は５６〔ｍＨ〕の固定値が得られた。

〔実施形態の効果〕
以上のように、本実施形態にかかる可変リアクタによれば、突き合わせて配置した磁性体のリングコア１１，１２を相対回転させると、リングコア１１，１２の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置関係が円周方向にずれることにより、前記磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ における漏洩磁束が夫々相手方のリングコア１２又は１１の磁気ギャップＧ_２ 又はＧ_１ 或いは磁気ギャップのない端面によって再び相手側リングコア１２又は１１内に結合するため、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の効果が低下し、結果として電流による磁性体リングコアの磁気飽和とインダクタンス値とを可変にすることができるという効果を有する。

更に、本実施形態によれば、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ を設けた磁性体から成るリングコア１１，１２を多段に重ねてなる可変インダクターにおいては、各々の磁性体リングコア１１，１２の磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の位置を調整することにより、インダクタンス値をコア材の磁気飽和限界までの最大値に設定することができる。

尚、リングコア１１，１２に磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ を加工する際には、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ にエポキシ樹脂等の非磁性体樹脂を充填加工或いは非磁性体金属板を接着するなどして補強しておけばよい。この場合、金属板の採用はコア内磁束が金属板を垂直に貫くこととなるので、渦電流が発生しギャップの効果を増大させるので、注意が必要である。

以上の例では、リングコア１１，１２の透磁率が等しく、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅ｄ_１ ，ｄ_２ が等しい場合について説明したが、これらに限られるものではなく、更には磁性体リングコア１１，１２を２個用いた場合を説明したが、これに限られるものではなく、２以上であれば、その個数が制限されることはない。

又、上記実施形態では、上述したようにリングコア１２を固定してリングコア１１を往復回動する場合について例示している。

更に、上記実施形態では、隣接したリングコア１１，１２を相対回転させる機能を、駆動軸３１と、これに巻き付けてリングコア１１，１２を回転させるための駆動用紐部材３２Ａ，３２Ｂとの組合せにより構成した点に特長を有する。

更に、本実施形態を示した図１における巻線２は複数巻き線としたが、この巻数については特定されるものではない。また、本実施形態に係る可変インダクターは、インダクタンス値を可変とする必要がある電子機器であれば、何れの電子機器にも有効に適用することができる。

更に、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ は、磁性体リングコア１１，１２の板厚方向に開放してスリット状に形成した構造としたが、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ は、磁性体リングコア１１，１２の板厚方向で凹形状に切り欠いた構造としてもよい。更に、前記磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅寸法についてはこれを等間隔としたが、この幅をテーパ状に拡大する寸法に設定してもよい。更に又、磁性体リングコア１１，１２に設ける磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅寸法，磁性体リングコア１１，１２の板厚，直径などを変更することにより、磁気抵抗の調整を行うようにしてもよい。

更には、磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の幅ｄ_１ ，ｄ_２ を異ならせる、具体的には一方の磁気ギャップＧ_１ の幅ｄ_１ を他方の磁気ギャップＧ_２ の幅ｄ_２ より広くする、或いは一方の磁気ギャップＧ_１ の幅ｄ_１ を他方の磁気ギャップＧ_２ の幅ｄ_２ より狭くするようにしてもよい。要は、前述した磁気ギャップＧ_１ ，Ｇ_２ の構造及び幅寸法などを、必要とする磁気抵抗に応じて種々変更してもよいものである。

〔他の実施形態〕
次に、他の実施形態を図６に基づいて説明する。
ここで、前述した実施形態の場合と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。

この図６において、可変インダクター６１は、前述した図１乃至図４の実施形態の場合と同様に、円環構造の磁性体の一部に磁気ギャップＧ１又はＧ２が形成された２以上のリングコア１１，１２を有する（図２（ｂ）参照）。この各リングコア１１，１２は、その端面１１ａ，１２ａ同士を突き合わせて配置されている。そして、このリングコア１１，１２は、前記磁気ギャップＧ１，Ｇ２の位置関係が円周方向にずれる方向に相対回転可能にリング状ケース２０内に組み込まれている。

そして、この他の実施形態では、図６に示すように、リング状ケース２０及び巻線２を内側に設置した状態でその外周囲には、前記各リングコア１１，１２の内の一のリングコア１１を他の一のリングコア１２との当接状態体を維持しつつその当接円周面上を往復移動させるための往復回転力付勢機構６２が、前述したリング状ケース２０に一体的に装備されている。

この往復回転力付勢機構６２は、前述した巻線２の外側で且つ前述したリング状ケース２０の外周囲に沿って往復回転自在に装備されたコア駆動操作手段である環状駆動リング７１と、この環状駆動リング７１の往復回転力を前記巻線２の隙間領域（若しくは巻線２が巻かれていない領域）のリング状ケース２０部分に予め設けられた切除部を介して前記一のリングコア１１に伝達する駆動力伝達部材３２とによって構成されている。

上記リング状ケース２０部分に予め設けられた切除部として、本実施形態では紐挿通ガイド部（紐ガイド孔）２１ａ，２２ａが二箇所に分けて設けられている。この各紐挿通ガイド部２１ａ，２２ａは、本第２実施形態では図６の状態ではギャップＧ１の位置から左右それぞれ１５０度離れた位置に設定されている。

ここで、上記往復移動付勢機構６２の駆動力伝達部材３２は、本実施形態では二本の紐部材３２Ａ，３２Ｂにより構成されている。そして、この二本の紐部材３２Ａ，３２Ｂは、環状駆動リング７１内を図６に示すように、（前記各リング状ケース２０の外周囲に沿って）相互に逆方向に敷設され、その各一端部がそれぞれ前記環状駆動リング７１の内周面で相互に１８０度離れた位置（図６ではＸ軸との交点領域）に設置された係止部１５ｂ，１６ｂにそれぞれ固定されている。

又、この二本の紐部材３２Ａ，３２Ｂは、その他端部側が、それぞれ環状駆動リング７１内を図６の下側方向で逆方向（右又は左方向）に向けて配設され（部分的には相互に一部並設された状態で）、紐挿通ガイド部である紐ガイド孔２１ａ，２２ａを経てリングコア１１の外周囲をそれぞれ逆向きに敷設され、その各他端部が、前記一のリングコア１１の外周面に設けられた係止部材１５ａ，１６ａに固定されている。この係止部材１５ａ，１６ａは、図６ではギャップＧ１の位置から左右にそれぞれ６０°離れた位置に設置されている。
その他の構成は、前述した図１乃至図４の実施形態の場合と同一となっている。

このような構成にあって、オペレータが前述した環状駆動リング７１を例えば左回り（矢印Ｃ方向）に回転駆動すると、まず、係止部１５ｂに係止された紐部材３２Ａに回転駆動力が印加され、紐ガイド孔２１ａを介して敷設された紐部材３２Ａの他端部から係止部材１５ａに伝達され、これによって、係止部材１５ａと共にリングコア１１が紐部材３２Ａに引っ張られてリング状ケース２０内を左回りに回転する。
同時に、紐部材３２Ｂも、その両端部が環状駆動リング７１およびリングコア１１に係止されているので、その全体が緩んだ状態で同方向に回転移動する。

一方、オペレータが前述した環状駆動リング７１を例えば右回り（矢印Ｃとは反対の方向）に回転駆動すると、上述した場合とは逆に、係止部１６ｂに係止された紐部材３２Ｂに回転駆動力が印加され、紐ガイド孔２２ａを介して敷設された紐部材３２Ｂの他端部から係止部材１６ａに伝達され、これによって、係止部材１６ａと共にリングコア１１が紐部材３２Ｂに引っ張られてリング状ケース２０内を右回りに回転する。同時に、紐部材３２Ａは、その両端部が環状駆動リング７１およびリングコア１１に係止されているので、その全体が緩んだ状態で右回りに回転移動する。

これにより、環状駆動リング７１の左右何れの方向へも回転駆動が可能となっており、同時に環状駆動リング７１から回転駆動力を開放すると当該環状駆動リング７１と共にリングコア１１も回転動作を停止する。この回転動作の停止は、本実施形態ではオペレータの意思で自由に設定し得るのは、前述した図１乃至図４の場合と同様である。
そして、上記他の実施形態にあっても、インダクタンス値Ｌの変化は、前述した実施形態における図５の場合と同等の実験値を得ることができた。
その他の構成およびその作用効果は、前述した図１乃至図４の実施形態と同一となっている。

このように、上記他の実施形態にあっても、前述した図１乃至図４の場合と同様に、変化範囲が比較的大きいインダクタンス値Ｌの可変範囲が得られるので、外部操作によって何時でも、その可変範囲では任意のインダクタンス値を設定することができ、実用性の高いものとなっている。

本発明は、磁性体リングコアに設けた磁気ギャップの効果を低下し、電流による磁性体リングコアの磁気飽和と、インダクタンスを可変することが可能な可変インダクターの開発に貢献できるものである。

１，６１ 可変リアクタ
２ 巻線
１１，１２ 磁性体リングコア（リングコア）
１１ａ，１２ａ リングコアの当接端面
１５，１５ａ，１６，１６ａ 紐部材係止部（コア側紐係止部）
１５ｂ，１６ｂ 外部リング側紐係止部（係止部）
２０ リング状ケース
２０Ａ 内筒
２０Ｂ 外筒
２０Ｋ 内径側空間領域
２１，２１ａ，２２，２２ａ 紐挿通ガイド部（紐ガイド孔）
３０，６２ 往復回動力付勢機構
３１ 駆動軸（コア駆動操作手段）
７１ 環状駆動リング（コア駆動操作手段）
Ｇ_１ ，Ｇ_２ 磁気ギャップ

Claims (3)

1. インダクタンス値を変化させることが可能な可変インダクターであって、
   磁性体の円環構造の一部に磁気ギャップが形成された少なくとも二つのリングコアを有し、前記各リングコアは、その中心軸を同一にして且つ端面同士を突き合わせた状態で配置されると共に、前記各リングコアの内の一のリングコアは、他の一のリングコアに対して回転可能にリング状ケース内に組み込まれた構成とし、
   前記インダクターを構成する巻線は、前記複数のリングコア全体を一つとしてそのコア部分を中心軸に沿って内側と外側とを連続して巻回するように、前記リング状ケースに巻回装備されてなり、
   前記リング状ケース内には、前記各リングコアの内の一のリングコアが回転可能状態に又他の一のリングコアが非回転状態に装備されると共に、このリング状ケースには、他の一のリングコアとの当接状態を維持しつつ同軸上で前記一のリングコアに往復回動を付勢する往復回転力付勢機構を装備し、
   この往復回転力付勢機構を、
   前記リング状ケース内にて環状側面の内壁面に沿ってそれぞれ反対方向に向けて敷設されその先端部が前記一のリングコアに固着された一方と他方の２本の紐状の駆動力伝達部材と、この各駆動力伝達部材の他端部を前記リング状ケース外にあって係止すると共に前記一のリングコアの回転駆動に際してはその駆動方向に沿った一方の駆動力伝達部材に引張力を付加することにより当該一のリングコアに当該駆動方向の回転力を付勢するコア駆動操作手段とを備えた構成とし、
   前記コア駆動操作手段を、前記リング状ケースの中心軸にて回転自在に装備され前記一方と他方の２本の紐状の駆動力伝達部材を巻回若しくは巻き放す機能を備えた駆動軸により構成し、
   前記２本の紐状の駆動力伝達部材は、前記リング状ケースの中心部側環状側面のケース内の壁面に沿って敷設されると共に、当該リング状ケースの環状側面の中心部側に予め形成された紐ガイド孔を介して敷設され且つ前記駆動軸によって巻回若しくは巻き放される構成としたことを特徴とする可変インダクター。
2. 請求項１に記載の可変インダクターにおいて、
   前記コア駆動操作手段を、前記リング状ケースと中心軸を一つにして当該リング状ケースの外周囲に回転自在に装備された環状駆動リングにより構成すると共に、
   前記２本の紐状の駆動力伝達部材は、前記リング状ケースの環状側面の外周側のケース内の壁面に沿って敷設されると共に、当該リング状ケースの外周側に予め形成された紐ガイド孔を介して敷設され且つ前記環状駆動リングによる一方と他方の各回転動作に付勢されて前記一のリングコアに一方と他方の各回転動作を付勢する構成としたことを特徴とする可変インダクター。
3. 請求項１又は２に記載の可変インダクターにおいて、
   前記各リングコアは、同一形状で且つ内径および外径が同一のリングコアであって、その中心軸が相互に一致した状態で前記リング状ケースに組み込まれて成ることを特徴とした可変インダクター。

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