JPH0227845B2 - Denjichensen - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインダクタンス素子と容量を組合せた
電磁遅延線に係り、特にコンピユータ等における
デイジタル信号処理用に好適な電磁遅延線の改良
に関する。

従来、この種の電磁遅延線、例えば、立上り時
間が0.5nS〜10nS程度の中・高速電磁遅延線とし
ては、合成樹脂等の非磁性体製の棒状ボビンの外
周に巻溝を所定間隔で複数共軸的に形成し、この
巻溝にコイルを順次分割して連続的に巻回してイ
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する構造のも
のが知られている。

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、構造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磁束が集束しにくい。

そのため、各コイル間に電磁遅延線として最適
な結合状態を形成し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、各コイル間の最適な結合係数を選定する
ための要素が、複数存在するので、実際にはコイ
ル間の最適な結合係数の選定も煩雑であり、良好
な遅延特性を小形の電磁遅延線で得ることは困難
であつた。

なお、電磁遅延線において、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
置してなる構造のものもある。しかし、ドラム状
ボビンを用いる電磁遅延線にあつては、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、
更にボビンの材料費が比較的高価となつて製造コ
ストを上昇させるうえ、やはり理論的な最適結合
係数を得ることが困難で、遅延特性が十分なもの
ではなかつた。

しかも、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状態を得ることが困難で、
結局コイル毎にボビンを用意しなければならなか
つた。

本発明はこのような従来の欠点を解消するため
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の電磁遅延線の提供を目的と
する。

この目的を達成するために本発明は、導体によ
つて複数ターン巻回されたコイルを複数その巻軸
を共軸的に直列接続したインダクタンス素子と、
このインダクタンス素子に組合せた容量とからな
る電磁遅延線において、前記各コイルの前記各導
体が前記巻軸に対しほぼ垂直に積層されるととも
に、前記各コイルの対向する２辺が前記巻軸の同
一方向に所定のずれ間隔でずらされてなることを
特徴とするものである。

以下、本発明の電磁遅延線を詳細に説明する。

第１図〜第４図は本発明の電磁遅延線の一実施
例を説明する図であり、特に第１図および第２図
は電磁遅延線に用いるボビンを示す正面図および
側面図である。

第１図および第２図において、合成樹脂からな
る非磁性体製のボビン１は、断面長方形の角柱状
をなし、横置きした状態で幅の広い上面部および
下面部に、各々ボビン１の軸心（後述する巻軸）
へ垂直かつ直交する巻溝２，２′が形成されてい
る。

各巻溝２，２′の幅Ｓは、後述する導線の線径
と略同じ幅もしくは僅かに広くなつており、ボビ
ン１の上面部および下面部の各々において所定の
ピツチＰを隔てて形成されるとともに、上面部の
巻溝２と下面部の巻溝２′とは所定のずれ間隔Ｂ
だけ巻軸方向にずれて形成されている。

このボビン１の巻溝２，２′には、第３図およ
び第４図に示すようにボビン１の上面部の巻溝２
とずれ間隔Ｂだけずれたボビン下面部の巻溝２′
を１コイル分の巻溝として導線が複数ターン巻回
されてコイル３が形成され、さらに各コイル３が
直列かつ共軸的に連結されて分割巻され、インダ
クタンス素子４が構成されている。すなわち、各
コイル３は、導線が巻軸に対し積層してスパイラ
ル状に巻回され、上面部および下面部においてボ
ビン１の巻軸（コイルの巻心）に対し垂直かつ直
交し、上面部と下面部間の側面においては巻軸に
対し傾斜した状態で巻回され、インダクタンス素
子４の１区間分に相当している。

なお、ある巻溝のコイル３を巻き終つて次の隣
合うコイル３を巻き始めるための巻溝への導線の
移動は、ボビン１の側面で容易に可能である。

インダクタンス素子４の各コイル３の最外周の
導線とアース間には、従来公知の手段によつて容
量Ｃが各々接続されて集中定数型の電磁遅延線５
が構成されている。

第５図は第３図に示す電磁遅延線の等価回路図
であり、図中インダクタンスＬは上述の各１区間
分のコイル３に相当し、符中a₁は隣合うインダク
タンスＬ間の結合係数を、符号a₂は１つおいて次
のインダクタンスＬ間の結合係数を、そして符号
a₃は２つ置いた次のインダクタンスＬ間の結合係
数を示している。第５図においては最左端のイン
ダクタンスＬにのみ着目して、その右側にあるイ
ンダクタンスＬとの結合を示しているが、当然そ
の左側にもインダクタンスＬがあつてそれらとも
同様に結合しており、他のインダクタンスＬも同
様に左右のインダクタンスＬと夫々結合してい
る。

そして一般に、電磁遅延線の特性は、主にイン
ダクタンス素子４を構成するコイル３間の結合係
数a₁，a₂によつて決定され、特にa₁の影響が大き
い。このa₁は符号が正で、a₂以下が存在しないと
仮定すると、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
量等の影響を考慮する必要があるので、a₁＝0.1
〜0.2の範囲で選択される。

また、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考
えられており、結局a₁およびa₂をこれらの最適範
囲に選定することによつて遅延特性の良好な電磁
遅延線が得られるが、従来の非磁性体製のボビン
を用いるものにあつてはコイルの間隔を広く設定
しなければならなかつた。

そして、上述のようにインダクタンス素子４を
形成する各コイル３を、ボビン１の上面部および
下面部においてボビン１の巻軸に対し垂直かつ直
交し、上面部および下面部間の側面において巻軸
に対し傾斜した状態に巻回し、ボビン１の上面部
の巻溝２と下面部の巻溝２′間のずれ間隔Ｂを変
化させることにより、結合係数a₁およびa₂最適範
囲に設定することが可能となる。

例えば、ボビン１において幅Ｗ方向の巻溝２，
２′の長さを６mm、厚みＴ方向の巻溝２と２′間の
間隔を0.2mm、ボビン上面部および下面部の隣合
う巻溝２間のピツチＰを0.9mmとし、線径0.07mm
の絶縁被覆導線を各巻溝２，２′当り３ターン
（３層）づつ連続して分割巻きすると、同一ター
ンを形成する上面部と下面部の巻溝２，２′間の
ずれ間隔Ｂの寸法変化に応じて、結合係数a₁およ
びa₂は第６図のように変化する。

すなわち、ずれ間隔Ｂを０mmから大きくしてゆ
くと、a₁にあつては正のまま0.05付近から一度減
少して増大し、a₂にあつては正から一度負に反転
した後、再び正に反転して増大する。

従つて、ずれ間隔Ｂが1.5mm付近において、上
述の結合係数a₁およびa₂の理論的最適値に近似と
なり、コイル３相互を近接しても小形で良好な遅
延特性を得ることができる。

しかも、ボビン１の巻溝２，２′は、ボビン１
の巻軸に対し、垂直かつ直交するよう形成すれば
よいので、ボビン１を成形する金型が簡単となつ
てボビン１の製造コストおよび製造能率が良好と
なるし、巻溝２，２′がボビン１の巻軸に対し垂
直でしかもボビン１の上面部と下面部においてず
れ間隔Ｂでずれているだけであることから、ボビ
ン１を巻線機に把持させて180゜毎に間欠回転させ
ながら簡単に巻回可能となつて製造が容易であ
り、巻回された導線がゆるみにくい。

なお、巻溝２，２′間のずれ間隔Ｂの最適値は、
ボビンの寸法、材質、巻溝２，２′の形状、導線
の線径やターン数によつて異なるので、適当に選
択すればよい。

第７図は本発明の電磁遅延線に用いる他のボビ
ン１を示す断面図である。

上述の第３図および第４図に示すボビン１は、
幅Ｗ方向における巻溝２，２′間の間隔Ｔを一定
にしているが、第７図のボビン１にあつては、幅
Ｗ方向の中央部において上面部と下面部の巻溝
２，２′間の間隔T₂が大きく、側面の間隔T₁に向
つて曲線状に狭くしてなるものである。

このようにボビン１における巻溝２，２′間の
間隔は変化させることも可能であり、ボビン１の
上面部および下面部の巻溝２，２′がボビン側面
すなわち厚みＴ側で斜めに連続するように形成
し、導線がボビン１の側面から突出しないように
巻回形成することもできる。

また、上述の実施例においては、ボビン１を用
いてインダクタンス素子４を形成し、電磁遅延線
を構成する例を示したが、本発明の電磁遅延線に
あつては、ボビンを用いるインダクタンス素子４
に限らず、ボビン１を省略したコイル６のみから
なるインダクタンス素子７を用いて構成すること
が可能である。

すなわち、第８図イに示すように、セメントワ
イヤによつてスパイラル状に巻回して仮固定した
コイル６を、同図ロに示すように複数直列接続し
て共軸的に積層し、その後これを対向する側部
（厚みＴ側）を巻軸に対し傾斜するように変形さ
せ、その状態で加熱して固着してインダクタンス
素子７を形成し、各コイルの接続点とアース間に
容量Ｃ（図示せず）を接続して構成することが可
能で、大幅な小形化を図ることができる。

さらに、図示を省略するが、可撓性のシート上
に導線をスパイラル状に巻回してコイルを形成し
このコイルを積層して変形、固定することも可能
であり、可撓性のシートを用いる場合には、容量
をそのシート上に形成して接続の簡素化を図るこ
とができる。

さらに、本発明の実施例をコイル１層当りの巻
数が１ターンの場合（スパイラル状）で説明した
が、１層が複数ターンで複数層巻回する場合にも
実施可能である。

なお、本発明の電磁遅延線において、インダク
タンス素子を形成するコイルは、導線に限らず従
来公知の導体条等であつてもよく、巻線技術のほ
か、フオトエツチング法等化学的手法によつて形
成すればよい。

さらに、本発明は、インダクタンス素子に容量
Ｃを接続して遅延線を構成する場合に限らず、コ
イルに容量巻線をバイフアイラ巻きしてその容量
巻線の一端をアースした分布定数型の電磁遅延線
においても実施可能である。

さらにまた、インダクタンス素子の各コイルに
おいて、ボビン１の巻軸すなわちコイルの巻心に
対し傾斜する部分は、厚みＴ側の少なくとも部分
的であつても本発明の目的達成が可能であり、要
は各コイルの対向する２辺がコイルの巻軸方向に
所定のずれ間隔Ｂでずれていればよい。

以上説明したように本発明の電磁遅延線は、遅
延線を構成するインダクタンス素子の各コイルの
各導体がコイルの巻軸に対しほぼ垂直に積層する
ように巻回され、各コイルの対向する２辺がコイ
ルの巻軸の同一方向へ所定のずれ間隔でずらされ
てなるので、コイル間の間隔を狭くしても最適の
結合係数を得ることが可能となつて、小形で遅延
特性が向上する。

また、安価な非磁性体製ボビンを用いても、小
形化および遅延特性の向上を図ることが可能であ
り、コストが低減できる。

【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に用
いるボビンを示す正面図および側面図、第３図〜
第５図は本発明の電磁遅延線の一実施例を示す正
面図、側面図および等価回路図、第６図は結合係
数の変化を示す図、第７図および第８図イ〜ハは
本発明の他の実施例を示す断面図および工程図で
ある。 １……ボビン、２，２′……巻溝、３，６……
コイル、４，７……インダクタンス素子、５……
電磁遅延線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導体を複数ターン巻回したコイルを共軸的に
   複数個直列接続したインダクタンス素子と、この
   インダクタンス素子に組合せた容量とからなる電
   磁遅延線において、前記インダクタンス素子の各
   コイルの前記各導体が前記巻軸に対しほぼ垂直に
   積層するように巻回されるとともに、前記各コイ
   ルの対向する２辺が前記巻軸方向に所定のずれ間
   隔でずらされてなることを特徴とする電磁遅延
   線。