JPH0316205A - 可変インダクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、コア構或の改善による可変インダクタの制御
電力の低減に関するものである。

く従来の技術〉 第５図は可変インダクタの原理図である。

第５図において、コア１０にはａ　１　　ａ　２巻線と
ｂ１−ｂ２巻線がそれぞれ施されている，ここでーａｔ
　　ａ２ａ線に流れる電流を１１、均数をｎ，ｂ　　　
Ｊ巻線に流れる電流を１２、巻数１１ をｎ２、コア１０の断面積をＳ，磁路長を２、透磁率を
μとすると、ａ　　　ａ２巻線からみたイン１ ダクタンスしは、 ２ し＝μ（　ｎｉ　）　　Ｓ／　１　　　　　　　・・・
■と表わす事が出来る，従って、透磁率μを変化させる
事が出来れば、インダクタンスＬを変える事が出来る， 第６図はコアの磁化（　Ｂ　−　１−１　＋　１ｌＩｌ
線図である。

第６図において、その勾酎で表わされる微分透磁率は、
コアの飽和特性により磁界の大きさと共に変化する．実
際には、第５図に示すｔ流１１は有限の大きさを持つ為
、透磁率μは、 μ＝ΔＢ／ΔＨ　　　　　　　　　　・・・■と表わせ
る．従って、バイアス磁界を変化させれば、透磁率μを
変える事が出来る事になる．このバイアス磁界を変化さ
せる為に、第５図にホすｂ−ｂ　　巻線を施し、電流１
２を流しているゆ１２ 第７図は可変インダクタの特性図である．なお、第７図
では、空隙部有りと無しの場合をそれぞれ示し、又、ｐ
１〜Ｐ３（Ｐ１１〜ｐ３１）点は、第６図の動作点Ｐ１
〜Ｐ３に対応している．第７図において、例えば第５図
のコア１０に長さ２　の空隙部を付けた場合、コアの磁
気抵抗Ｒ９ は、 Ｒ＝１／（μＳ） ↓ Ｆｔ＝１／（μｓ〉＋ハ／（μｏＳ〉 ＝Ｎ／（μｏＳ））（ｉＦ／μ，＋ｌｇ＞と変化する．
一般に、空隙部の長さｌｇは０．１〜ＩＲ、磁路長ｌは
数十〜数百〜、μ，は数千あるので、空隙部を入れる事
により、磁気抵抗Ｒは非常に大きくなり、飽和し難くな
る．又、インダクタンスしは、 Ｌ＝ｎ　　２／Ｒ １ と表わされるから、絶対値は小さくなる．第７図の空隙
部有りの場合は、これを示しており、ｐ１〜Ｐ　点はＰ
１１〜Ｐ３１点となるが、インダクタン３ スＬは殆ど変化しない．大きな変化を得る為には、更に
大きな制御電流を流す必要がある．第５図の可変インダ
クタでは、ａ　１　　ａ　２巻線に電圧を印加すると、
ｎ　２　／　ｎ　１なる電圧がｂ１ｂｚ巻線に発生ずる
。一般に、制御巻線は制御電流を小さくする為に巻数は
多いので、ｎ２／ｎ１は数！一〜数百と大きく、ｂ　１
ｂ　２巻線には大きな電圧を発生する．従って、可変イ
ンダクタの製作が難しくなったり、高電圧による絶縁破
壊を起こしたりする事になる．この問題を解決する為、
第８図に示す様に、可変インダクタを差動格或としてい
る． 第８図は従来の可変インダクタの一例を示す構成図であ
る．（イ）図では、ａ　１　　ａ　２巻線を制御巻線、
ｂ　−ｂ２巻線をインダクタ用巻線とす１ る場合と、その逆の場合とする事が可能であり、両者と
も同様の動作をする。又、（ロ）図では、ａ　１　　ａ
　２巻線を制御巻線、ｂ１−ｂ２巻線をインダクタ用巻
線とすれば、インダクタ用巻線からは飽和させ難く、制
御巻線からは空隙部が無く、飽和させ易くなり、小さな
制ｅａｔ力で済む事になる． く発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来技術に示す可変インダクタにお
いて、第８図《イ）で、ａ１−ａ２″４線を制御巻線と
する場合、ａ　１　　ａ　２巻線間ではｂ−ｂ　巻線に
よる誘起電圧を打ち消すが、それ１２ ぞれの脚でみると、ｂ　−ｂ２巻線との巻数比に１ 対応した電圧Ｖ　　，Ｖ２がそれぞれ発生する事に１ なる。一般には、制御巻線の巻数は多い為、電圧ｖ１、
ｖ２は高圧となり、製作が難しいという課題がある．一
方、ｂ　　　ｂ２巻線を制御巻線とす１ る場合、磁束レベルで打ち消し合い、ｂ　１ｂ　２巻線
に電圧は発生しないが、図に示す空隙部（ｇ１〜ｇ３）
がない場合には、信号電流が大きいとａ　　　ａ２巻線
の電流でコアが飽和し、可変イン１ ダクタとしては実用的でない．その為、（イ）図に示す
空隙部（ｇ　〜ｇ３）は必須となるが、空１ 隙部を付けると、制御巻線からも飽和させ難くなり、大
きな制御電力が必要となるという課題がある．又、（ロ
）図においては、小さな制御電力で済むが、ａ１−ａ２
巻線とｂ１　ｂ２巻線の巻数比に応じた高圧がａ　　　
３２巻線のそれぞれの脚１ に発生する為、実用に供し得ないという課題があった． 本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成されたもので
あり、インダクタ用巻線からは飽和させ難く、制御巻線
からは飽和させ易く、制御電力の小さい可変インダクタ
を提供する事を目的としたものである． く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決する為の本発明の横或は、中央脚を共有
する様に設けられた１対の対称な第１の閉磁路と、前記
中央脚の周りに巻かれた制御巻線と、前記第１の閉磁路
の内側に空隙部を有して設けられた１対の対称な第２の
閉磁路と、前記中央脚に生じる磁束が互いに打ち消す様
に前記第２の閉Ｉａｌ＃Ｉのそれぞれの周りに巻かれた
インダクタ用巻線とを備えた事を特徴とするものである
．く作用〉 本発明によると、インダクタ用巻線からみた磁気抵抗と
制御巻線からみた磁気抵抗とを大きく異なる値とする事
が出来る為、インダクタ用巻線からは飽和させ難く、制
御巻線からは飽和させ易くする事が出来る． く実施例〉 以下、本発明を図面に遁づいて説明する．第１図は本発
明に係わる可変インダクタの一実施例を示すＳ戊図であ
る． 第１図において、中央脚！。及び中央脚１０に関して対
称に設けられたｌ，〜ｌ３脚、’１１〜ｌ３１脚は、中
央脚ｌ。を共有し、その両側に１対の対称な閉磁路を形
成し、第１の磁気回路を構成している，ｂ−ｂ　　巻線
はｌ。脚に施された制御１２ 巻線である。又、ｌ　脚、’４１脚は任意の長さの４ 空隙部ｇ　〜ｇ４を介して、第１の磁器回路（ｌ１ 。脚・２　〜Ｉ３脚・’１１〜’３１脚）の両開に接１ 続して、１対の対称な閉磁路を形成し、第２の磁気回路
を梢成している．！　脚、’４１脚には図に４ 示す様に、ａ　　　８２巻線が施されており、この１ ａ１−ａ２巻線によって生じる磁束は１０ＷＪでは互い
に逆向きで打ち消し合い，このａ１　　ａ２壜線をイン
ダクタ用巻線として使用している。

この様な横成において、制御巻線ｂ　１ｂ　２からみる
と、２　脚・１１〜ｌ３脚・’１１〜’３１脚０ の磁気回路には空隙部がなく、少ない電流で飽和させる
事が出来る。一方、ａ　　　３２巻線からみ１ ると、必ず空隙間を通る事になり、ｌ４脚又は２４１脚
を飽和させるには大きな電流が必要となる．言い換えれ
ば、インダクタ用巻線ａ　１ａ　２にかなり大きなｔ流
を流しても、空隙部長さの調整によって、１４脚（ｌ４
１脚）を飽和し難くする事が出来る． ここで、第２図は制御巻線ａ　　　ａ２に電流を１ 流した場合の等価回路図である． 単２図において、Ｒ　〜Ｒ４はそれぞれ！。、１ １１〜Ｉｌ３　（１１１〜ｌ３１｝、ｌ４（１４１》の
各脚の磁気抵抗であり、それぞれの部分での等価断面積
をＳｉ、等価磁路長をｆ，（ｉ＝１、２、３、４）、空
隙部長さをｄｇとすると、各脚の磁気抵抗＜Ｒ１〜Ｒ４
　）は、それぞれ Ｒ１＝ｄ１／μＳ１＋ｄｇ／μｏＳ１ Ｒ２＝ｄ２／μＳ２ Ｒ３”’　ｄ　３　／μＳ３ Ｒ　＝ｄ４／μＳ４ ４ と表わされる． この磁気抵抗Ｒ　〜Ｒ４を用いると、ｚｉをバ１ ラメータとして、 Ｚ　１＝　Ｒ　１／／　Ｒ　２ Ｚ　　＝Ｒ　　／／（２Ｒ４＋Ｚ１） ２３ Ｚ　　　＝Ｒ　　　／／　（２Ｒ　　　十Ｚ　　　　）
　　　　　　　　・・・■３　　２　　　　　４　　　
２ ｚ４＝Ｒ１＋２３ とすると、インダクタンスＬは、 ２ Ｌ　＝　２　　（　　ｎ　１　）　　　　／　Ｚ　，ｓ
で求められる． 但し、μ。：空気中の透磁率 μ：コアの透磁率 である，なお、コアの透磁率μはｂ　　−ｂ２＊線１ に流すｔ流値によって変化させるものであり、このコア
の透磁率μの変化は、主に２　脚・１１〜０ ｌ３脚・１１１〜ｆ３１脚の部分の飽和によって生じる
．又，第３図は制御巻線ｂ　　−ｂ２に電流を流１ した場合の等価回路図である。

この場合には、回路は左右対称となり、第６図と同一の
記号を用いると、磁気低抗几は、Ｒ＝Ｒ３＋１／２　＋
２Ｒ４十 Ｆｔｔ　Ｒ２　／　（　ｆｉ１＋　Ｒ２　）　）　　・
・・■となる。Ｒ，には空隙部が含まれているが、Ｒ　
１》Ｒ　２ であるから、■式は近似的に Ｒ＝Ｆｔ３＋１／２　（２Ｒ４＋Ｒ２）　　・・・■と
なる。

この■式には、空隙部は含まれず、磁気抵抗Ｒとしては
比較的小さいものである。従って、比較的小さな制御電
流でコアを飽和させる事が出来る事になる．一方、前記
■式の２４には空隙部が直列に含まれる為、磁気抵抗が
大きく、飽和させるには大きな制御電流が必要となる． なお、第１図の楕或図において、４箇所に設けた空隙部
は、これに限るものではなく、第４図〈イ）に示す様に
、１４，１４１脚の中間に空隙部ｇ５−ｇ６を設ける様
な構成であっても良い．又，（ロ）図に示す様に可変イ
ンダクタの形状を立体的としても良く、使用方法によっ
ては、より小形の形状とする事が出来る． く発明の効果〉 以上、実總例と共に具体的に説明した様に、本発明によ
れば、インダクタ用巻線からみた磁気抵抗と制御巻線か
らみた磁気抵抗を大きく異なる値とする事が出来る為、
インダクタ用巻線からは飽和させ難く、制御巻線からは
飽和させ易く出来る．従って、インダクタンス値を変化
させる制御電力を小さくする事が出来る．更に制御６ｍ
のアンペアターンが小さくてすむ為、導線抵抗、インダ
クタンス、並列容量を小さく出来、インダクタンス変化
の応答速度を速める事が出来る等の利点を持つ可変イン
ダクタを実現する事が出来る．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる可変インダクタの一実施例を示
す構成図、第２図はインダクタ用巻線からみた第１図の
等価回路図、第３図は制御巻線からみた第１図の等価回
路図，第４図は本発明の他の実施例を示す槽成図、第５
図は可変インダクタの原理図、第６［５！Ｉはコアの磁
化曲線図、第７図は可変インダクタの特性図、第８図は
従来例である．ａ　１　　ａ　２・・・インダクタ用巻
線、ｂ１−ｂ２・・・制御巻線、ｇ　〜ｇ　・・・空隙
部、ｌ　，１１〜２１　　４　　　　　　０ ３・’ｉｉ〜１３１・ｌ４・１４「゜”脚・第　１　図 訴　２　・ユ ゜キＪ１゛４ 卒５７″

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　中央脚を共有する様に設けられた１対の対称な第１の
   閉磁路と、前記中央脚の周りに巻かれた制御巻線と、前
   記第１の閉磁路の両側に空隙部を有して設けられた１対
   の対称な第２の閉磁路と、前記中央脚に生じる磁束が互
   いに打ち消す様に前記第２の閉磁路のそれぞれの周りに
   巻かれたインダクタ用巻線とを備えた事を特徴とする可
   変インダクタ。