JP4335708B2 - コイルブロック - Google Patents

Description

本発明は主としてスピーカ用デジタルアンプ回路に用いられるインダクタに関するものである。

図６はスピーカ用デジタルアンプ回路の１チャンネル分の回路概略図である。
図６（ａ）はＳＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）方式による回路概略図であり、図６（ｂ）はＢＴＬ（Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｌｅｓｓ）方式による回路概略図である。
図においてＩＣはＰＷＭ変調する集積回路、ＡＭＰはデジタルアンプ、Ｌ，ＣはローパスフィルタＬＰＦを構成するインダクタとコンデンサであり、ＳＰはスピ−カである。 このようにＳＥＰＰ回路方式は１チャンネルについて１組のＬＰＦが必要であり、ＢＴＬ回路方式は１チャンネルについて２組のＬＰＦが必要である。

近年、デジタルアンプにおいては映画館に近い臨場感のあふれるサラウンド機能が脚光を浴び、多チャンネル化している。このサラウンド機能においては図６（ｂ）のＢＴＬ回路方式が主流となってきており、１チャンネルつき２組のＬＰＦが必要である。一般的に４チャンネルから８チャンネル用いられており、形状の大きなインダクタ（およそ、外径１０ｍｍφ、高さ１５ｍｍ）を８個から１６個用いる。このように、多チャンネル化することにより各々のスピーカに接続されるインダクタを多数使用されるようになり、インダクタの基板占有面積が大きくなることから、２つのインダクタを一体型とした製品が要求されるようになった。

図７に商品化された２つのインダクタを一体型としたコイルブロックを示す。このコイルブロック１０は３枚鍔のドラムコア１１に２つのインダクタを形成する巻線１２、１３を施し、ポットコア１４を被せたものである。巻線１２と巻線１３の結合を小さくするためにドラムコア１１の鍔外周面とポットコア１４の内周面間とのギャップＧ１とドラムコア１１の上鍔上面とポットコア１４の天井面とのギャップＧｓを小さくすることであるが、直流重畳特性を良くするためには磁気抵抗となるギャップＧ１、Ｇｓを大きく設ける必要がある。また、ドラムコア１１の上鍔上面とポットコア１４の天井面とのギャップＧsのばらつきを抑える目的で、樹脂製のスペーサＳを設けている。しかし、組み立て時の挿入圧が不十分である場合、ギャップＧsが増える方向にバラツク。そのばらつきを抑えるため、ポットコア１４内に巻線を施したドラムコア１１の底面を加圧しながら挿入し、固定（接着時による）する工程が必要となり、作業工程および作業工数が増大する。

このように、総合ギャップＧo（＝Ｇ１＋Ｇs）を最小限にし巻線間の結合を減らすと、直流重畳特性が悪くなるという相反する特性を持っている。
そして、直流重畳特性を加味し、総合ギャップＧoを大きくとると巻線１２と巻線１３との磁束が漏れて結合するため、互いに所定のインダクタンスが得られない問題が起こる。そのため、デジタルアンプ用チョークコイルに要求される特性に対し十分に対応したインダクタとはいえない。
そこで、２つの巻線の結合を無くして２個のインダクタを一体型としたコイルブロックを図８に示す。このコイルブロック２０の構造は、巻線２２を施した断面がＴ字状コア２１の凸部の上面とポットコア２４の天井間にスペーサＳ挟んで構成されたインダクタを２個樹脂ケース２５の中に縦に積み重ね収納したものである。しかし、インダクタ２個をディスクリートで使った場合より価格がＵＰする。
特開２００３−１５１８３２

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、多チャンネル化に対応し、複数のインダクタを収納するコイルブロックにおいて、各々のインダクタにおける相互結合を抑え、十分な磁気抵抗を持つ、直流重畳特性のよい安価なコイルブロックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、デジタルアンプ回路に用いる複数のインダクタを内蔵するコイルブロックにおいて、複数のインダクタは、リングコアと棒状コアに絶縁被膜導線で巻線を施したコイルを備え、リングコアの開口部から挿入し、リングコア内に棒状コアの両端面とリングコア内壁面が対向するように平行に、複数のコイルを積み重ねて収納したことを特徴とする。さらに、底面に開口部を設けた金属ケース内に収納したり、または、リングコアの代わりにポットコアを用いたことを特徴とする。
リングコアまたはポットコアの底面に、複数のコイルの巻線端末を保持する基板を取り付けたことを特徴とする。

本発明のコイルブロックは、リングコアまたはポットコア内に絶縁被膜導線で巻線を施した棒状コアを複数縦に配置した構造は、棒状コアの両端面とリングコアの内周との間に形成されるギャップを十分に設けることで大きな磁気抵抗を作り、直流重畳特性を良くすることができる。また、複数のコイルから発生する磁束は、各々の棒状コアの両端からリングコアを巡回するような磁束のループをとるため、巻線間の結合を極力少なくすることができ、互いのインダクタンスは安定している。
このように、各々のコイルにおける相互結合を抑え、十分な磁気抵抗を持つ、直流重畳特性のよい安価なコイルブロックを提供することができる。

多チャンネル化に対応し、複数のインダクタを収納するコイルブロックにおいて、各々のインダクタにおける相互の結合を抑え、十分な磁気抵抗を持つ、直流重畳特性のよい安価なコイルブロックを提供するために、複数のインダクタは、リングコアまたはポットコアと、棒状コアに絶縁被膜導線で巻線を施したコイルを複数備え、リングコアまたはポットコア内に棒状コアの両端面とリングコアまたはポットコア内壁面が対向するように複数のコイルを縦に積み重ねて収納することによって形成する。

以下、本発明の一実施例であるコイルブロックについて、図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施例である２つのインダクタを一体型とした説明のための組み立て斜視図を示す。
図１において、１は底面に開口部を設けた金属ケース、２は筒状のリングコア、３ａ、３ｂはコイル、４はコイルを形成する丸棒状コア、５はコイルを形成する巻線、７は巻線の端末を保持する基板の構成である。

リングコア２および丸棒状コア４はフェライト磁性体を焼成して形成したものである。コイル３ａ、３ｂは丸棒状コア４に絶縁皮膜処理を施した絶縁被膜導線を用いて所定の巻数を巻回したものである。なお、コイル３ａ、３ｂは予め巻線された空芯のスプリングコイルを丸棒状コア４に挿入したものでもよい。

基板７は絶縁及び耐熱性のある樹脂薄板に外部接続用の端子を出して保持するための孔を設けたものであり、コイル３ａ、３ｂの巻線端末を所定の位置の孔に通して保持し、外部接続用端子とする。そして、基板７の孔を通して出た巻線端末は浸漬はんだ等により絶縁皮膜を取り除き、外部接続用端子とする。
なお、コイル３ａ、３ｂの状態で又はスプリングコイルの状態で予め浸漬はんだ等により絶縁皮膜を取り除いてもよい。
また、基板７は巻線端末を保持するために、基板７の孔周辺にランドパターンを設けたり、スルーホールを設け、浸漬はんだにより絶縁皮膜を取り除くと同時にはんだ付けしてもよい。

金属ケース１は外部回路のアースと接続するためのアース端子１ａを底面側に延設してある。コイルブロックの組み立ては、金属ケース１の底面の開口部より、リングコア２を挿入し、基板７にコイル３ａ、３ｂを、コア軸を平行に装着してリングコア２内に収納し、リングコア２の底面と基板７を接着剤で固定する。
また、リングコア２内に絶縁樹脂からなる耐熱性接着剤を流し込んでコイル３ａ、３ｂと基板７を固定してもよい。さらにまた、金属ケース１とリングコア２は予め接着剤を用いて固定しておいてもよい。

図２に、本発明の実施例であるコイルブロックの特性を説明するための断面図を示す。図２（ａ）は上面から見たときのリングコア内の断面図であり、図２（ｂ）は側面から見たリングコア内の縦断面図である。
図２（ｂ）に示すように、コイル３ａおよび３ｂの磁束φａ、φｂは丸棒状コア４の一方側端面４ａ（又は４ｂ）からリングコアの内側近接部からリングコアに入り、２ａ側のリングコア内をとおり、丸棒状コア４の他方側端面４ｂ（又は４ａ）とリングコアの内周近接部から丸棒状コア４に入る磁束ループφａ１、φｂ１と、丸棒状コア４の一方側端面４ａ（又は４ｂ）からリングコアの内側近接部からリングコアに入り、２ｂ側のリングコア内をとおり、丸棒状コア４の他方側端面４ｂ（又は４ａ）とリングコアの内周近接部から丸棒状コア４に入る磁束ループφａ１、φｂ１となる。なお、コイル３ａの磁束φａは、φａ＝φａ１＋φａ２ であり、コイル３ｂの磁束φｂは、φｂ＝φｂ１＋φｂ２ である。この時、リングコア２内におけるコイル３ａ（又は３ｂ）の位置関係はコイルの一方側端面４ａとリングコアの内周面とのギャップＧａと、コイルの他方側端面４ｂとリングコアの内周面とのギャップＧｂは、Ｘ軸方向のずれに対し、左右のギャップ寸法の合計である総合ギャップＧｏ（＝Ｇａ＋Ｇｂ）が一定となることから、安定したインダクタとなる。

また、コイル３ａと３ｂの漏れ磁束による結合は、上記磁束のループφａ、φｂのようにリングコアに集中することから上下の結合は極めて小さく、インダクタンスの変化は認められない。
このことは、コイル３ａと３ｂの結合は極めて小さく、そして、Ｘ軸方向の位置ズレによるインダクタンスの変化はなく、総合ギャップＧｏを大きくとれることで直流重畳特性を良好にし、製造における位置精度を上げることなく容易に組み立てできることから、ばらつきのない安定した安価なコイルブロックを実現できる。また、Ｙ軸方向に関しては、２つのコイルがリングコア内であればインダクタ等に影響を及ぼすことはない。

次に、図３に、本発明の第２の実施例について説明する。なお、前記第１の実施例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図３に示す第２の実施例のコイルブロックにおいて、前記第１の実施例と異なる点は、基板７を用いないことである。すなわち、外部回路の基板にコイル３ａ、３ｂを直にコア軸を平行に積み重ねて装着した後、リングコア２と金属ケース１を装着して、コイルブロックにしたものである。このように、本発明のコイルブロックはブロック基板等に個々の部品を簡単に組み立てることができる。

また、コイル３ａ、およびコイル３ｂをコア軸と平行に積み重ねたが、コイルの巻線端末と外部回路の接続位置を変える場合、図４に示すようにコイルの位置関係を水平に回転させて巻線端末位置をずらしてもよい。例えば、図４（ａ）はコイル３ｂに対しコイル３ａを４５°回転させたものであり、図４（ｂ）はコイル３ｂに対しコイル３ａを９０°回転させたものである。このようにコイル３ａとコイル３ｂの位置関係を水平に回転させて外部回路との接続位置を変えることができる。

さらに、図５に、本発明の第３の実施例について説明する。なお、前記実施例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図５（ａ）は、ポットコアを用いた縦断面図である。図５（ｂ）は縦横比の異なる丸みを帯びた角形ポットコアを用いた底面図である。
図５に示すように、第１、第２の実施例と異なる点は、リングコアの代わりにリングコアの上面を塞いだポットコア２ｐを用いた点であり、金属ケースを取り除いて部品点数を少なくしたことが特徴である。

図５（ｂ）は、２つのコイルを巻線軸を平行に縦に積み重ねることにより、縦横比の異なる丸みを帯びた角形ポットコア２ｑを用いることにより、丸形状および正方形のものより、実装面積を少なくした実施例である。
このように、ポットコアを用いることで、リングコアと比較して、コイルから発生する漏れ磁束を少なくでき、結果として、このコイルブロックを用いている機器の性能を上げることができる。さらにまた、落下衝撃に強く、成型・加工が容易なため安価に入手できる。
このことにより、製品単価を安価にすることができると共に落下衝撃に強いコイルブロックができるメリットがある。

以上説明したように、本発明のコイルブロックは、リングコアまたはポットコア内に複数のコイルを積み重ねて縦に配列した構造は、棒状コアの両端面とリングコアまたはポットコア内周面に形成される総合ギャップを十分に設けることで大きな磁気抵抗を作り、直流重畳特性を良くすることができる。また、各々コイルの磁束は、リングコア内を巡回するため、コイル間の結合を極めて小さくできる。
また、コイルブロックの製造方法においても、Ｘ軸方向の位置精度を上げることなく容易に組み立てできることから、作業性のよい安価なコイルブロックを実現できる。さらにまた、金属ケースを被せることおよびポットコアを用いることにより、コイルの漏れ磁束を外部に流出することなく、また、外部からの漏れ磁束の影響を受けることが無い。

以上、本発明のコイルブロックの実施例を述べたが、これらの実施例に限られるものではない。例えば、本発明の実施例では２つのコイルを積み重ねて形成したが、２つに限られるものでなく必要に応じた複数のコイルを積み重ねて形成してもよい。また、棒状コアは断面が丸であったが、高さを低くしたい場合は楕円形状、又は平角形状でも良く、目的に合った形状とすればよい。さらに、リングコア、ポットコアおよび金属ケースを丸形状で説明したが四角形、多角形にして、方向性のある形状にしてもよい。さらにまた、２つのコイル間は互いに絶縁が確保できればよく、隙間でなく樹脂性の接着剤でもよく、薄板等用いてもよい。

本発明の第１の一実施例であるコイルブロックの組み立て斜視図。 本発明の第１の実施例であるコイルブロックのコイルとリングコアの位置関係を示す図で、上部から見た断面図（ａ）と側面から見た縦断面図（ｂ）。 本発明の第２の実施例で外部回路基板を用いたコイルブロック。 本発明の第１のコイルブロックにおけるコイルとリングコアの位置関係を示す説明図。 本発明の第３の実施例であるコイルブロックの縦断面図（ｂ）と底面図。 デジタルアンプ用回路概略図。 従来の３枚鍔を用いたコイルブロック。 従来の樹脂ケースを用いたコイルブロック。

符号の説明

１ 金属ケース
２ リングコア
３ａ、３ｂ コイル
４ 棒状コア
５ 巻線
７ 基板

Claims (4)

1. デジタルアンプ回路に用いる複数のインダクタを内蔵するコイルブロックにおいて、
   複数のインダクタは、リングコアと棒状コアに絶縁被膜導線で巻線を施したコイルを複数備え、該リングコア内に該棒状コアの両端面と該リングコア内壁面が対向するように平行にし、複数の該コイルを積み重ねて収納したことを特徴とするコイルブロック。
2. 請求項１記載のコイルブロックにおいて、
   底面に開口部を設けた金属ケースと、該金属ケースの開口部から該コイルブロックを挿入したことを特徴とするコイルブロック。
3. デジタルアンプ回路に用いる複数のインダクタを内蔵するコイルブロックにおいて、複数のインダクタは、ポットコアと棒状コアに絶縁被膜導線で巻線を施したコイルを複数備え、該ポットコア内に該棒状コアの両端面と該ポットコア内壁面が対向するように平行にし、複数の該コイルを積み重ねて収納したことを特徴とするコイルブロック。
4. 請求項１乃至請求項３記載のコイルブロックにおいて、複数の該コイルの巻線端末を保持する基板を設け、該リングコアの底面に取り付けたことを特徴とするコイルブロック。

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