JPH08213245A

JPH08213245A - 可変インダクタンス素子

Info

Publication number: JPH08213245A
Application number: JP7015636A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kondo; 近藤　　誠
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-20
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817647B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な電気的制御により応答性よくインダク
タンスの調整が可能で、しかも、省電力かつ小型の可変
インダクタンス素子を提供する。【構成】磁路を形成する２つのコア１ａ、１ｂは、プ
レッシャホルダ５により、互いに当接するように付勢さ
れつつ保持される。磁路に磁束を発生させるためのコイ
ル３は、２つのコア１ａ、１ｂにまたがって配置され
る。２つのコア１ａ、１ｂには、伸縮方向が２つのコア
１ａ、１ｂを離間させる方向となるように配置された圧
電アクチュエータ２が挟持される。圧電アクチュエータ
２に電圧を印加すると、圧電アクチュエータ２が伸び、
プレッシャホルダ５の付勢力に抗して２つのコア１ａ、
１ｂを押し広げ、磁路の磁気抵抗を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に磁気回路を制
御可能な可変インダクタンス素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変インダクタンス素子として
は、コア挿抜型可変インダクタンス素子や、磁束制御型
可変インダクタンス素子が知られている。

【０００３】図３は、従来のコア挿抜型可変インダクタ
ンス素子の概略構造図である。図３に示すように、コア
挿抜型可変インダクタンス素子は、コイル１０３の中空
部に、コア１０１が挿抜可能な構造となっており、コア
１０１の挿抜により、コイル１０３のインダクタンスを
調整可能としている。すなわち、コア１０１をコイル１
０３に対して挿入する方向に移動させることによって、
磁路の磁気抵抗が小さくなりインダクタンスが大きくな
る。逆に、コア１０１をコイル１０３に対して引き抜く
方向に移動させることによって、磁路の磁気抵抗が大き
くなりインダクタンスが小さくなる。コア１０１の位置
の調整には、ねじ（不図示）が用いられ、このねじを回
転することによって、コア１０１の位置が任意に調整さ
れる。この種の可変インダクタンス素子は、主に、電波
受信装置の同調器の調整に使用されている。

【０００４】図４は、従来の磁束制御型可変インダクタ
ンス素子の概略構造図である。図４に示すように、磁束
制御型可変インダクタンス素子は、コア１１１とコイル
１１３とは互いに位置関係が固定されており、このコイ
ル１１３とは別に、制御コイル１１６を有する構造とな
っている。制御コイル１１６に直流電流を流すと、コア
１１１に磁束が発生し、コア１１１が磁気飽和する。そ
の結果、コア１１１の透磁率が低下し、コイル１１３の
インダクタンスが小さくなる。

【０００５】また、特開昭６１−２６４７０４号公報に
は、図５に示すように、１次コイル１２３ａと２次コイ
ル１２３ｂとが巻かれた固定コア１２１ａに、形状記憶
合金で形成された駆動コイル１２２の変形によって動か
される可動コア１２１ｂを係止部１２７で係止した構成
の磁気回路が開示されている。例えば、常温では図５に
示す状態となり、高温になると駆動コイル１２２が縮む
ようにしておくと、駆動コイル１２２を加熱することに
よって可動コア１２１ｂが上方へ動かされて磁路が閉
じ、２次コイル１２３ｂの誘起電圧が上昇する。この例
において、固定コア１２１ａに巻かれるコイルを１つと
することで、可変インダクタンス素子が構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の可変インダクタンス素子には、以下に示すよう
な問題点があった。

【０００７】図３に示したコア挿抜型可変インダクタン
ス素子では、インダクタンスの調整はねじの回転によっ
て行うので、電気的な制御ができなかった。図４に示し
た磁束制御型可変インダクタンス素子では、インダクタ
ンスの調整は電気的に制御できるものの、制御コイルへ
の通電により行うので、電力損失が大きいものであっ
た。また、制御コイルを用いているので、重量が重く、
大きさも大きくなってしまう。図５に示した形状記憶合
金の変形を利用したものでは、駆動コイルを加熱および
冷却するための手段が必要となり、これも、小型化が難
しい。さらに、温度が所定の温度に達するまでには、あ
る程度の時間を要するので、応答性はよくない。

【０００８】そこで本発明は、簡単な電気的制御により
応答性よくインダクタンスの調整が可能で、しかも、省
電力かつ小型の可変インダクタンス素子を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の可変インダクタンス素子は、対向配置された２
つのコアと、前記２つのコアで形成される磁路に磁束を
発生させるためのコイルと、前記２つのコアが互いに当
接するように、前記２つのコアを付勢しつつ保持する保
持手段と、前記２つのコアに挟持され、電圧が印加され
ることで前記保持手段の付勢力に抗して前記２つのコア
を相対移動させ、前記磁路の磁気抵抗を変化させる圧電
アクチュエータとを有することを特徴とする。

【００１０】また、前記圧電アクチュエータは、電圧の
印加により前記２つのコアが互いに離間する方向に前記
２つのコアを相対移動させるように配置されているもの
であってもよく、この場合には、前記圧電アクチュエー
タは、磁性金属管に収められていてもよい。

【００１１】一方、前記圧電アクチュエータは、電圧の
印加により前記２つのコアの接触面積が変化する方向に
前記２つのコアを相対移動させるように配置されている
ものであってもよく、この場合には、前記２つのコアの
対向部の少なくとも一部に、それぞれ先端が平面となる
突起が形成され、前記突起が形成されている部位では、
前記２つのコアは前記突起の先端で互いに接触している
ものであってもよい。

【００１２】

【作用】上記のとおり構成された本発明の可変インダク
タンス素子では、対向配置された２つのコアは、保持手
段により、互いに当接するように付勢されて保持され
る。また、２つのコアには圧電アクチュエータが挟持さ
れている。圧電アクチュエータに電圧を印加すると、２
つのコアは、保持手段の付勢力に抗して相対移動し、２
つのコアで形成される磁路の磁気抵抗が変化する。これ
により、コイルのインダクタンスが変化する。一方、圧
電アクチュエータへの通電を停止すると、２つのコアは
保持手段の付勢力により元の位置関係に戻る。すなわ
ち、圧電アクチュエータへの印加電圧を制御することに
より２つのコアの相対的な位置関係が制御され、これに
より、コイルのインダクタンスが任意に調整される。

【００１３】このように、２つのコアで形成される磁路
の磁気抵抗を変化させることでインダクタンスを調整し
ているので、圧電アクチュエータを、２つのコアが離間
する方向に移動するように配置したり、２つのコアの接
触面積が変化する方向に移動するように配置すれば、２
つのコアの移動により磁路の磁気抵抗が変化する。

【００１４】特に、２つのコアが離間する方向に移動す
るように圧電アクチュエータを配置した場合には、２つ
のコアの間の距離に比例してインダクタンスが変化し、
２つのコアが離れると、磁束は圧電アクチュエータを通
過しやすくなる。従って、圧電アクチュエータを、磁性
金属管に収めることで、圧電アクチュエータを磁束が通
過することによる圧電アクチュエータの異常発振が防止
され、安定した動作が得られる。

【００１５】一方、２つのコアの接触面積が変化する方
向に移動するように圧電アクチュエータを配置した場合
には、２つのコアの接触面積に比例してインダクタンス
が変化する。従って、２つのコアの対向部の少なくとも
一部にそれぞれ突起を形成することで、必要なインダク
タンスの変化量に応じて両者の接触面積は任意に設定さ
れる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】（第１実施例）図１は、本発明の可変イン
ダクタンス素子の第１実施例の概略構造図である。

【００１８】図１に示すように、本実施例の可変インダ
クタンス素子は、保持手段であるプレッシャホルダ５に
保持されて対向配置された２つのコア１ａ、１ｂを有
し、２つのコア１ａ、１ｂで形成される磁路に磁束を発
生させるためのコイル３が、２つのコア１ａ、１ｂにま
たがって配置されている。プレッシャホルダ５は板ばね
等の弾性部材からなるもので、２つのコア１ａ、１ｂ
を、互いの対向面が当接するように付勢している。

【００１９】また、各コア１ａ、１ｂの図示右端部に
は、それぞれ突状部が形成され、これら突状部に、磁性
金属管４に収められ伸縮方向が図示上下方向となるよう
に配置された圧電アクチュエータ２が、挟まれて支持さ
れている。圧電アクチュエータ２には、信号線８を介し
て電圧が印加され、これにより圧電アクチュエータ２が
伸び、プレッシャホルダ５の付勢力に抗して２つのコア
１ａ、１ｂを離間させる構成となっている。なお、磁性
金属管４としては、珪素鋼板や鉄板等の、ある程度透磁
率が高く、加工性のよい材料で形成されたものを用いる
ことが好ましい。

【００２０】上記構成に基づき、圧電アクチュエータ２
に通電していないときには、プレッシャホルダ５の付勢
力により２つのコア１ａ、１ｂは互いに当接している。
この状態では、２つのコア１ａ、１ｂの間のギャップは
ゼロとなり、磁路の磁気抵抗が最小となるのでコイル３
のインダクタンスは最大となる。一方、圧電アクチュエ
ータ２に通電すると、圧電アクチュエータ２が伸び、プ
レッシャホルダ５の付勢力に抗して２つのコア１ａ、１
ｂの間のギャップを押し広げる。これにより、磁路の磁
気抵抗が大きくなり、コイル３のインダクタンスが小さ
くなる。

【００２１】例えば、圧電アクチュエータ２に０Ｖから
１００Ｖ程度の直流電圧を連続的または段階的に印加
し、圧電アクチュエータ２の長さを数十μｍ伸ばすこと
によって、２つのコア１ａ、１ｂの間のギャップをゼロ
から数十μｍまで押し広げる。これによりコイル３のイ
ンダクタンスが変化するが、その値は、概ねギャップの
大きさに比例したものとなる。

【００２２】すなわち、圧電アクチュエータ２の電気的
またはソフトウエア的制御により２つのコア１ａ、１ｂ
の間のギャップを調整し、これによりコイル３のインダ
クタンスを任意に調整することができる。インダクタン
スの変化率を大きくするには、各コア１ａ、１ｂの材料
として、フェライト等の透磁率が大きいものを用い、各
コア１ａ、１ｂの当接面が十分に平坦になっていること
が望ましい。この場合、５０％程度の変化率が得られ
る。

【００２３】また、圧電アクチュエータ２は電圧に対す
る応答性がよいため、圧電アクチュエータ２により２つ
のコア１ａ、１ｂの間のギャップを調整することで、コ
イル３のインダクタンスの調整も応答性がよいものとな
る。さらに、コイル３のインダクタンスを調整するため
に使用される電圧は圧電アクチュエータ２に印加する電
圧だけでよく、しかも、圧電アクチュエータ２やプレッ
シャホルダ５は容積的にも大きくはないので、従来の磁
束制御型可変インダクタンス素子に比べて、省電力で、
かつ小型の可変インダクタンス素子となる。

【００２４】加えて、圧電アクチュエータ２を磁性金属
管４に収めることにより、圧電アクチュエータ２を磁束
が通過し、この磁束により圧電アクチュエータ２の電極
に渦電流が発生するのが防止される。その結果、圧電ア
クチュエータ２の異常発振は発生せず、動作が安定す
る。なお、圧電アクチュエータ２には、伸縮寿命を向上
させる目的で、アルミチューブに封入されたものも存在
する。この場合には、アルミチューブにより上記効果が
期待できるが、その程度は小さいので、アルミチューブ
に封入された圧電アクチュエータ２を用いた場合にも、
圧電アクチュエータ２を磁性金属管４に収めたほうがよ
い。

【００２５】本実施例では、圧電アクチュエータ２に電
圧が印加されていない場合に、２つのコア１ａ、１ｂが
互いに当接している例を示したが、２つのコア１ａ、１
ｂの当接面の間に、予めギャップスペーサ（不図示）を
挟み込んでいてもよい。この場合、インダクタンスの変
化率は小さくなる。また、コイルを安定させるために、
インダクタンス素子には一般的に含浸処理が施される
が、本実施例においては、コイル３の部分のみに行う。

【００２６】（第２実施例）図２は、本発明の可変イン
ダクタンス素子の第２実施例の概略構造図である。

【００２７】本実施例では、磁路を形成する２つのコア
１１ａ、１１ｂは互いに接触しており、両者の接触を保
つために、保持手段であるプレッシャホルダ１５は、２
つのコア１１ａ、１１ｂで構成されるブロックのほぼ対
角線上を互いに中心部に向けて付勢するように、２つの
コア１１ａ、１１ｂを保持している。

【００２８】一方のコア１１ａのプレッシャホルダ１５
との当接側端部（図示右端部）の上面、および他方のコ
ア１１ｂのプレッシャホルダ１５との当接側端部（図示
左端部）の上面には、それぞれ突状部が形成され、これ
ら突状部間に、伸縮方向が図示左右方向となるように配
置された圧電アクチュエータ１２が挟まれて支持されて
いる。これにより、圧電アクチュエータ１２に電圧を印
加すると、圧電アクチュエータ１２が伸び、プレッシャ
ホルダ１５の付勢力に抗して、一方のコア１１ａが他方
のコア１１ｂに対して図示右方向に移動される構成とな
っている。また、コイル１３は、他方のコア１１ｂに設
けられている。

【００２９】２つのコア１１ａ、１１ｂの接触部のう
ち、図示右側の接触部においては、各コア１１ａ、１１
ｂに、それぞれ先端が平面となった櫛歯状の複数の突起
１９ａ、１９ｂが形成され、２つのコア１１ａ、１１ｂ
は、これら各突起１９ａ、１９ｂの先端面で接触してい
る。図２に示した状態は、圧電アクチュエータ１２に電
圧が印加されていない状態であり、この状態では、一方
のコア１１ａの突起１９ａの先端面の位置は、他方のコ
ア１１ｂの突起１９ｂの先端面の位置と一致している。
すなわち、２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面積が最大
となっている。

【００３０】上記構成に基づき、圧電アクチュエータ１
２に通電していないときには、プレッシャホルダ１５の
付勢力により２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面積は最
大となっており磁路の磁気抵抗は最小となっているの
で、コイル１３のインダクタンスは最大となる。一方、
圧電アクチュエータ１２に通電すると、圧電アクチュエ
ータ１２が伸び、プレッシャホルダ１５の付勢力に抗し
て一方のコア１１ａが他方のコア１１ｂに対して図示右
方に移動される。これにより、他方のコア１１ｂの突起
１９ｂに対する一方のコア１１ａの突起１９ａの位置が
ずれて２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面積が小さくな
る。その結果、磁路の磁気抵抗が大きくなり、コイル１
３のインダクタンスが小さくなる。

【００３１】例えば、圧電アクチュエータ１２に０Ｖか
ら１００Ｖ程度の直流電圧を連続的または段階的に印加
し、圧電アクチュエータ１２の長さを数十μｍ伸ばすこ
とによって、一方のコア１１ａを数十μｍ移動させる。
これによりコイル１３のインダクタンスが変化するが、
その値は、概ね２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面積に
比例したものとなる。

【００３２】すなわち、圧電アクチュエータ１２の電気
的またはソフトウエア的制御により２つのコア１１ａ、
１１ｂの相対位置を移動させ、結果的に両者の接触面積
を調整することで、コイル１３のインダクタンスを任意
に調整することができる。インダクタンスの変化率を大
きくするには、各コア１１ａ、１１ｂの材料として、フ
ェライト等の透磁率が大きいものを用い、各コア１１
ａ、１１ｂの当接面が十分に平坦になっていることが望
ましい。２つのコア１１ａ、１１ｂの最大接触面積と最
小接触面積の比率は、圧電アクチュエータ１２の変位量
と各コア１１ａ、１１ｂの加工精度に左右され、２０％
程度の変化量を得るためには、各コア１１ａ、１１ｂの
加工精度が１００μｍ程度の単位であればよい。

【００３３】また、インダクタンスの値は２つのコア１
１ａ、１１ｂの接触面積に比例することは先に述べた
が、このことから、インダクタンスの可変範囲は各突起
１９ａ、１９ｂの形状や大きさにより任意に設定でき
る。すなわち各突起は、２つのコア１１ａ、１１ｂの接
触面積の変化する範囲を所定の範囲とするために形成し
たものであり、各突起１９ａ、１９ｂを形成しなくても
インダクタンスの変化に必要な接触面積が得られる場合
には、必ずしも各突起１９ａ、１９ｂを形成する必要は
なく、２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面が平坦であっ
てもよい。

【００３４】以上説明したように、圧電アクチュエータ
１２を利用して２つのコア１１ａ、１１ｂの接触面積を
変えてコイル１３のインダクタンスを調整しているの
で、第１実施例と同様に、応答性がよく、省電力で、し
かも小型の可変インダクタンス素子が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の可変インダ
クタンス素子は、対向配置された２つのコアを互いに当
接するように付勢しつつ保持する保持手段と、保持手段
の付勢力に抗して２つのコアを相対移動させる圧電アク
チュエータとを有することで、圧電アクチュエータの電
気的またはソフトウエア的制御により、応答性よくコイ
ルのインダクタンスを調整することができる。しかも、
インダクタンスの調整のための制御は圧電アクチュエー
タの制御だけでよく、また、圧電アクチュエータや保持
手段としても大型のものは必要ないので、結果的に、省
電力で、かつ、小型の可変インダクタンス素子とするこ
とができる。

【００３６】また、２つのコアが離間する方向に移動す
るように圧電アクチュエータを配置した場合には、圧電
アクチュエータを、磁性金属管に収めることで、圧電ア
クチュエータを磁束が通過することによる圧電アクチュ
エータの異常発振を防止し、安定した動作を得ることが
できる。

【００３７】一方、２つのコアの接触面積が変化する方
向に移動するように圧電アクチュエータを配置した場合
には、２つのコアの対向部の少なくとも一部にそれぞれ
突起を形成することで、両者の接触面積を、必要なイン
ダクタンスの変化量に応じて設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変インダクタンス素子の第１実施例
の概略構造図である。

【図２】本発明の可変インダクタンス素子の第２実施例
の概略構造図である。

【図３】従来のコア挿抜型可変インダクタンス素子の概
略構造図である。

【図４】従来の磁束制御型可変インダクタンス素子の概
略構造図である。

【図５】形状記憶合金を利用して磁路の磁気抵抗を可変
とした従来の磁気回路の概略構造図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂコア２、１２圧電アクチュエータ３、１３コイル４磁性金属管５、１５プレッシャホルダ８信号線１９ａ、１９ｂ突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された２つのコアと、前記２つのコアで形成される磁路に磁束を発生させるた
めのコイルと、前記２つのコアが互いに当接するように、前記２つのコ
アを付勢しつつ保持する保持手段と、前記２つのコアに挟持され、電圧が印加されることで前
記保持手段の付勢力に抗して前記２つのコアを相対移動
させ、前記磁路の磁気抵抗を変化させる圧電アクチュエ
ータとを有することを特徴とする可変インダクタンス素
子。
【請求項２】前記圧電アクチュエータは、電圧の印加
により前記２つのコアが互いに離間する方向に前記２つ
のコアを相対移動させるように配置されている請求項１
に記載の可変インダクタンス素子。
【請求項３】前記圧電アクチュエータは、磁性金属管
に収められている請求項２に記載の可変インダクタンス
素子。
【請求項４】前記圧電アクチュエータは、電圧の印加
により前記２つのコアの接触面積が変化する方向に前記
２つのコアを相対移動させるように配置されている請求
項１に記載の可変インダクタンス素子。
【請求項５】前記２つのコアの対向部の少なくとも一
部には、それぞれ先端が平面となる突起が形成され、前
記突起が形成されている部位では、前記２つのコアは前
記突起の先端で互いに接触している請求項４に記載の可
変インダクタンス素子。