JPH0218613B2

JPH0218613B2 -

Info

Publication number: JPH0218613B2
Application number: JP20082482A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kametani
Original assignee: Elmec Corp
Current assignee: Elmec Corp
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1990-04-26
Also published as: JPS5991718A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はインダスタンス素子と容量を組合せた
電磁遅延線に係り、特に低周波から数百ＭHz程度
の高周波まで、広い周波数帯域での使用が可能
で、カラーテレビヨンやコンピユータの遅延回路
に好適な電磁遅延線に関する。

従来、この種の電磁遅延線としては、合成樹脂
等の非磁性体製の棒状ボビンに複数の巻溝を共軸
的に形成し、この巻溝にコイルを順次分割して連
続巻きしてインダクタンス素子を構成し、隣合う
各巻溝間におけるコイルとアース間に容量を接続
してなる構造を有するものが知られている。

また一方、別の電磁遅延線としては、インダク
タンス素子を構成する複数のコイルを各々別個の
フエライト製のドラム状ボビンに巻回し、これら
コイルの巻回されたドラム状ボビンを所定の間隔
をおいて配置し、良好な遅延特性を得るよう構成
したものもある。

しかしながら、非磁性体製の棒状ボビンを用い
る電磁遅延線は、組立が簡単でボビンの材料費も
安価である反面、インダクタンス素子の各コイル
が空心状態となつてコイルの磁束が集束しない。
そのため、各コイル間に電磁遅延線として最適な
結合をもたせて良好な遅延特性を得るには、各コ
イル間の間隔を広くする必要があり、ボビンが長
大化して電磁遅延線を大形化させる欠点がある。

また、ドラム状ボビンを用いる電磁遅延線にあ
つては、比較的良好な遅延特性を得ることができ
るものの、理論的な最適結合を得ることが困難で
あるうえ、ドラム状ボビンへのコイルの巻回作業
が煩雑になつてドラム状ボビンの配置や各コイル
間の結線が面倒で、更にフエライト製ボビンを用
いる関係からボビンの材料費が比較的高くなつて
製造コストが上昇する欠点がある。

そして、ボビンの小形化を図る目的から複数の
ドラム状ボビンを一体化すると、コイル間の結合
が強過ぎて最適な結合を得ることができず、結局
コイル毎にボビンを用意しなければならないの
で、この点からも電磁遅延線の製造コストを低減
できない難点がある。

本発明はこのような従来の欠点を解決するため
になされたもので、インダクタンス素子を構成す
るコイル間の結合が小さくコイル相互を近接配置
することが可能で、略理論的な最適結合状態の得
られる安価な小形電磁遅延線を目的とする。

以下本発明の電磁遅延線を詳細に説明する。

本発明の電磁遅延線の一実施例を説明する前
に、本発明の原理を考察する。

まず、第１図および第２図に示すように、断面
四角形にして幅Ｗ方向寸法が厚みＴ方向の寸法よ
り長い経路を有する長方形の巻溝７を備えたコイ
ルボビン５を用い、このコイルボビン５の巻溝７
に導線を１層当りｍターンでｎ層、計ｍ・ｎター
ンのコイルを巻回したコイルユニツト６を考え
る。

このコイルユニツト６は、第１図中上下の幅Ｗ
方向の巻溝７に着目すると、各巻溝７には平均長
Ｗのｍ・ｎ本からなる平行導線群１，２が形成さ
れ、これら平行導線群１，２間の個々の導線間の
結合はそれらの距離によつて異なり、少しずつ異
つた多くの値となるが、平均値をとれば結合係数
−K₁₀で結合している。

同様に、第２図中左右の厚みＴ方向の巻溝７間
に着目すると、各巻溝７には平均長Ｔのｍ・ｎ本
からなる平行導線群３，４が形成され、これら平
行導線群３，４間の個々の導線間の結合はそれら
の距離によつて異なつた値となるが、平均値をと
れば結合係数−K₃₀で結合している。

これら平行導線群１，２のインダクタンスを
夫々L_W、平行導線群３，４のインダクタンスを
夫々とすれば、コイルユニツト６全体のインダク
タンスＬは、Ｌ＝2L_W（１−K₁₀）＋2L_T（１−K₃₀）で示される。

そしてこのコイルユニツト６，６′，６″…を、
第３図に示すように、間隔Ｄを隔ててコイルの巻
軸方向すなわち同図中Ｘ軸方向に配置するととも
に、更にコイルユニツト６を基準としてコイルユ
ニツト６′，６″を順にピツチＢで同図中下方向
（Ｙ軸方向）にずらせて配置した場合を考える。
この場合において、コイルユニツト６とコイルユ
ニツト６′間の結合係数a₁および、コイルユニツ
ト６とコイルユニツト６″間の結合係数a₂は、例
えば、線径0.07mmの導線をｍ＝４ターン、ｎ＝32
層、計128ターンで、幅Ｗ＝7.6mm、厚みＴ＝3.1
mmのコイルユニツトをＤ＝0.2mm隔てて配置する
と、コイルユニツト６，６′，６″をずらせるピツ
チＢとの間には第４図に示す間係があることが確
められた。

すなわち、コイルユニツト６′は、コイルユニ
ツト６″よりもコイルユニツト６に近いので、ピ
ツチＢ＝０の状態ではa₁＞a₂＞０となる。ピツチ
Ｂを増加させるとa₁＞a₂＞＝０を径てa₁＞０＞a₂
となり、更にピツチＢを増加させると０＝a₁＞a₂
を径て０＞a₁＞a₂となる。

このように結合係数a₁，a₂が正から負に変化す
る理由を、更に詳しく検討する。

各コイルユニツト６，６′，６″において、各々
の幅Ｗ側の平行導線群１，１′，１″相互の結合お
よび平行導線群２，２′，２″相互の結合はいずれ
も正であり、平行導線群１，１′，１″と平行導線
群２，２′，２″間のいずれの結合組合せも負とな
る。

まず、コイルユニツト６，６′の間係を考察す
ると、ピツチＢ＝０の場合、正の結合状態にある
平行導線群１，１′間および平行導線群２，２′間
の距離が、負の結合状態にある平行導線群１，
２′間および平行導線群２，１′間の距離より短い
ので、負の結合より正の結合が強く、結合の合計
値すなわちa₁は正となる。

そして、ピツチＢが増加すると、平行導線群
１，１′間、平行導線群２，２′間および平行導線
群１，２′間の距離が長くなるが、負の結合状態
にある平行導線群２，１′間の距離は短くなり、
負の結合の増大によつてa₁が減少する。従つて、
ピツチＢを増大してゆけば、a₁は０を径て負に変
化する。

一方、コイルユニツト６，６″間の結合関係a₂
も、上述のコイルユニツト６，６′と同様に考え
ることができるので、a₂は正から０を経て負に変
化する。この場合、コイルユニツト６″はコイル
ユニツト６′よりもピツチＢだけ更にずれている
ので、平行導線群２，１″間の負の結合寄与の割
合が平行導線２，１′の間の場合よりも大きく、
ピツチＢの変化に対してa₁よりもa₂が先に負に変
化する。

なお、各コイルユニツト６，６′，６″におい
て、厚みＴ側の平行導線群３，４についは、第３
図中図面に垂直な方向（Ｚ軸方向）への移動がな
い場合、負の結合よりも正の結合が強い。厚みＴ
側の平行導線群３，４の正の結合を含めても、a₁
やa₂が負になる理由は、幅Ｗ側の負の結合が正の
結合よりも強くなるからであり、幅Ｗを厚みＴよ
り長くすることによつて厚みＴ側の正の結合を容
易に打消してa₁，a₂を負に変化させ易くなる。

このように、コイルユニツト６，６′，６″のコ
イルの巻軸を平行かつ順次同一方向にずらせるこ
とにより、導線の径、幅Ｗ、厚みＴ、ターンｍお
よび巻層数ｎによつてその変化の程度は異なる
が、間隔ＤおよびピツチＢを適当に選択すること
によつり、a₁およびa₂を正から負へ変化させ、特
にa₂にあつてはa₁よりも早く負にすることが可能
である。

一般に、遅延線の遅延特性は、主にこれらの結
合係数a₁，a₂よつて決定され、特にa₁の影響が大
きくa₁は符号が正で、a₂以下が存在しないと仮定
すれば、従来から理論的にはa₁＝0.142（誘導ｍ型
ではｍ＝1.34に相当）が最適値とされている。も
つとも実用上では、a₂以下の存在や浮遊容量等の
影響を考慮しなければならず、結局a₁＝0.1〜0.2
の範囲で選択される。

また一方、a₂は理論的には符号が負で、その絶
対値が0.02〜0.03程度に選定することが好ましい
とされている。そしてa₁およびa₂を上述の最適範
囲に選定することにより、遅延特性の良好な遅延
線が得られる。

本発明者は、結合係数a₁およびa₂双方の最適値
を求める手段として、上述したようにインダクタ
ンス素子を形成するコイル、すなわち上述のコイ
ルユニツトを順次その巻軸を平行かつ同一方向に
ずらせることにより、a₁およびa₂を可変させて略
理論的に適切な結合値に選択可能となることを見
出した。

以下、本発明に係る電磁遅延線の実施例を説明
する。

第５図は本発明の電磁遅延線の一実施例を示す
図である。

図においてコイルボビン５，５′，５″…各々
は、上述の第１図に示すような断面四角形の巻溝
７を有し、その巻溝７は幅Ｗ方向の寸法が厚みＴ
方向の寸法より長くなつており、各巻軸を平行に
したまま、所定間隔Ｄを隔てるとともに順次同一
方向例えば第５図中下方向にピツチＢづつずらせ
て配置されている。これらのコイルボビン５，
５′，５″…は、合成樹脂等の成形容易な安価な非
磁性材料で成形されており、各フランジには導線
を通す溝（図示せず）が形成されている。なお、
コイルボビン５，５′，５″…は、別個に成形して
適当な手段によつて配置する以外に、一体成形に
よつて形成することも可能である。

このコイルボビン５，５′，５″…の各巻溝に
は、インダクタンス素子を形成するコイルが一層
当りｍターンでｎ層、計ｍ・ｎ回巻回され、フラ
ンジの溝をへて順次各巻溝に直列的に巻回されて
おり、各巻溝から次の巻溝にいたる導線を引出し
てアース間に容量Ｃを接続し、集中定数型電磁遅
延線が構成されている。なお、第６図は等価回路
図である。

なお、導線に容量Ｃを接続して遅延線を構成す
る以外にも、コイル用の導線とともに容量巻線を
バイフアイラー巻きしその容量巻線の一端をアー
スすることにより、コイル用の導線と容量巻線間
の分布容量を用いて分布定数型の遅延線を構成す
ることも可能である。

このように、本発明の電磁遅延線は、インダク
タンス素子を構成するコイルすなわち各コイルユ
ニツト６，６′，６″…が、ピツチＢで同一方向に
順次巻軸をずらせて形成されているので、各コイ
ルユニツト６，６′，６″…間の距離Ｄおよびピツ
チＢを適当に調整すれば、上述の解析で示したよ
うに、a₁およびa₂を理論値に近い最適値（a₁＝
0.1〜0.2、a₂＝−0.02〜−0.03程度）に選定可能と
なつて、良好な遅延特性が得られる。

そして、コイルボビンとして非磁性体ボビンを
用いてもa₁およびa₂を減少させることができるの
で、コイルユニツト６，６′，６″…の所定の間隔
Ｄを狭くすることが可能となり、大巾な外形寸法
の小形化およびコストの低減を図ることができ
る。

しかも、a₁およびa₂の減少が任意に可能である
ということはコイルユニツト６，６′，６″…の幅
Ｗ、厚みＴ、導線の径、ターン数ｍや巻層数ｎを
適当に選定すれば、コイルユニツト６，６′，
６″の間隔Ｄ＝０としたり、コイルユニツト６，
６′，６″の平行導線群相互を直接連接することも
可能である。

例えば、絶縁被覆を加熱することによつて互に
接着できるセメント線を巻枠に巻回して加熱し、
その巻枠を外してボビンを省略したコイルを複数
形成し、これらのコイルを直列接続するとともに
積層するように連接して圧着することも可能とな
る。このようなボビンを省略して導線のみでイン
ダクタンス素子を形成すれば、超小形の電磁遅延
線を得ることができる。

また、本発明の遅延線は、単層ソレノイド（ｎ
＝１）状のコイルユニツトからなるものにあつて
も実施可能であるし、ｍ＝１でｎ層の場合、すな
わちスパイラル状のコイルユニツトで実施するこ
とも可能である。特に、ｎ＝１もしくはｍ＝１の
場合にあつては、各コイルユニツト内の導線間の
分布容量を小さくできるので、例えば100MHz以
上の高周波帯での使用を確保することができる。

第７図は本発明の他の電磁遅延線を示すもの
で、コイルユニツトを概略的に示している。

この実施例は、枠形に巻回したコイルユニツト
８，８′，８″…を同図中Ｙ軸およびＺ軸方向に順
次ずらせて構成したものであり、この場合各コイ
ルユニツト８，８′，８″…における幅Ｗ方向の寸
法を厚みＴ方向の寸法より長くしなくとも結合係
数a₁，a₂を容易に最適値に選択できる。

また、本発明の実施例に際しては、上述の平行
導線群内の全ての導線が必ずしも互いに完全な平
行状態にある必要はなく、同一方向に巻回されて
いれば、本発明の目的達成が可能である。

さらに、上述の各実施例においてボビンの形状
を長方形として説明したが、楕円形等においても
実施可能であり、正方形や円形等のようにコイル
ユニツトにおいて互いに対向する線材間の距離が
等しいものでも実施可能である。

また、インダクタンス素子のコイルにあつて
は、断面円形の導線に限らず従来公知の導体条等
であつてもよく、印刷配線技術やフオトエツチン
グ法等によつて巻回されるように形成されたもの
も実施可能である。

なお、本発明において特記すべきことは、イン
ダクタンス素子を形成するコイルを、例えば隣接
するコイルの巻軸方向の重なる部分の面積を減少
する方向に単にずらせるのではなく、各コイルを
全て同一方向に巻軸を平行にしたまま順次ずらせ
てa₁およびa₂を容易に負結合状態に減少可能にす
るとともに、a₁＞０、a₂＜０の状態、いわゆる電
磁遅延線における理論的最適結合を得られるよう
にしたことである。

以上説明したように本発明の電磁遅延線は、巻
回されたコイルを複数直列接続したインダクタン
ス素子と容量とを組合せてなる電磁遅延線におい
て、そのコイル各々が巻軸を平行かつ順次同一方
向にずらせて配置されて構成されているので、各
コイル間の最適結合係数を容易に得ることが可能
となつて広い周波数帯域において良好な遅延特性
が得られる。

しかもボビンを用いる場合にあつては、非磁性
体製ボビンを用いてもインダクタンス素子のコイ
ルの所定の間隔を狭くすることが可能となつて、
形状の小形化およびコストの低減を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の電磁遅延線のイ
ンダクタンス素子を構成するコイル（コイルユニ
ツト）を示す断面図および正面図、第３図は本発
明の原理を説明する図、第４図はコイル（コイル
ユニツト）の位置関係と結合関係を示す図、第５
図は本発明の電磁遅延線の一実施例を示す断面
図、第６図は第５図の電磁遅延線の等価回路図、
第７図は本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。１，２，３，４……平行導線群、５，５′，５
……コイルボビン、６，６′，６″……コイル（コ
イルユニツト）、７……巻溝、８，８′，８″……
コイル（コイルユニツト）、Ｃ……容量。

Claims

【特許請求の範囲】

１巻回されたコイルを複数直列接続したインダ
クタンス素子と容量とを組合せてなる電磁遅延線
において、前記各コイルが巻軸を平行かつ順次同
一方向にずらせて配置されてなることを特徴とす
る電磁遅延線。