(57)【要約】      （修正有）【課題】高周波大電力を取り扱う場合にも、容易にインダクタンス値を変更できる。【解決手段】可変インダクタが、第１の方向に延びた導体で形成され第１の電力入出力端子が接続される第１の固定部１１ａと、第１の固定部と並行して配置され、第１の方向に延びた導体で形成され第２の電力入出力端子が接続される第２の固定部１１ｂと、第１の方向に移動可能なように第１の固定部１１ａと第２の固定部１１ｂとに結合され、導体で形成された可動部１２とを備え、可動部１２は、第１の固定部と結合され第１の方向に延びた第１の横方向部１２ａと、第２の固定部と結合され第１の方向に延びた第２の横方向部１２ｂと、第１の横方向部と第２の横方向部との間に架け渡され第１の方向と交差する第２の方向に延びた架渡し部１２ｃとを備え、可動部１２の位置を第１の方向に移動することでインダクタンス値を変更する。【選択図】図１
2013214585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第１の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第１の固定部と、
前記第１の固定部と並行して配置されるとともに、前記第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第２の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第２の固定部と、
前記第１の方向に移動可能なように、前記第１の固定部と前記第２の固定部とに結合され、導体で形成された可動部とを備え、
前記可動部は、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第１の固定部と結合される第１の横方向部と、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第２の固定部と結合される第２の横方向部と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延びた形状であり、前記第１の横方向部と前記第２の横方向部との間に架け渡されるように設けられた架渡し部とを備え、
前記可動部の位置を前記第１の方向に移動することによりインダクタンス値を変更可能であることを特徴とする可変インダクタ。
【請求項２】
請求項１に記載された可変インダクタであって、
前記架渡し部は、前記第１の方向に延びた形状の横方向部と、前記第２の方向に延びた形状の縦方向部とを、それぞれ複数備えることを特徴とする可変インダクタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された可変インダクタであって、
前記第１の固定部又は前記第１の横方向部のいずれか一方に長穴又はスリットが設けられ、かつ、前記第２の固定部又は前記第２の横方向部のいずれか一方に長穴又はスリットが設けられ、
前記第１の固定部と前記第１の横方向部、及び前記第２の固定部と前記第２の横方向部が、それぞれ、螺子により結合されることを特徴とする可変インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンス値を変更することが可能な可変インダクタに関し、例えば、電力合成器等において大電力を取り扱うときでも、容易にインダクタンス値を変更することが可能な可変インダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に高周波大電力を取り扱うインダクタにおいて、空芯の疎巻コイルを用いることが多いが、インダクタを構成する各部品のばらつき等により、インダクタンス値のばらつきが発生する。そこで、該インダクタのインダクタンス値を変化させて調整し、インダクタンス値を最適化する必要が生じる。
例えば、図５に示す疎巻コイルのインダクタンス値は、下記のWheelerの近似式 (1)で求められることが知られており（非特許文献１）、そのコイルの長手軸方向の長さ Ｌenを変更することで、インダクタンス値を変更することが可能である。図５において、５１と５２は電力の入出力端子であり、５３はコイルである。
【０００３】
【数１】
2013214585.tif 000003
ここで、ｎはコイルの巻き数（ターン）、ｒはコイルの半径（インチ）、Ｌenはコイルの長手軸方向の長さ（インチ）である。
【０００４】
ところで、高周波大電力を取り扱う場合、表皮効果によりコイルの表面にしか電流が流れないため、電流による発熱を抑えるためにはコイル線径を太くしてコイルの表面積を大きくする必要がある。コイル線径を太くした場合、そのコイルの長手軸方向の長さＬenを人の手で変更することは困難であり、また機械等を用いる場合は、その装置が大掛りになるという問題があった。
【０００５】
下記の特許文献１には、機械を用いて、ソレノイドコイルの長手軸方向の長さを変更することにより、該ソレノイドコイルのインダクタンス値を変更することができるソレノイドコイル形可変インダクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２６４３２７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】H.A. Wheeler, ”Simple Inductance Formulas for Radio Coils,” Proc. I.R.E., vol. 16, pp. 1398-1400, Oct. 1928
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来の課題を解決するために為されたもので、容易にインダクタンス値を変更することが可能な可変インダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための、本願発明の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第１の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第１の固定部と、
前記第１の固定部と並行して配置されるとともに、前記第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第２の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第２の固定部と、
前記第１の方向に移動可能なように、前記第１の固定部と前記第２の固定部とに結合され、導体で形成された可動部とを備え、
前記可動部は、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第１の固定部と結合される第１の横方向部と、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第２の固定部と結合される第２の横方向部と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延びた形状であり、前記第１の横方向部と前記第２の横方向部との間に架け渡されるように設けられた架渡し部とを備え、
前記可動部の位置を前記第１の方向に移動することによりインダクタンス値を変更可能であることを特徴とする可変インダクタ。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、高周波大電力を取り扱う装置においても、容易にインダクタンス値を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可変インダクタの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る可変インダクタの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る可変インダクタの構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る可変インダクタの電気的等価回路である。
【図５】従来技術に係る可変インダクタの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る可変インダクタについて、図１と図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る可変インダクタの構成を示す図である。図４は、第１実施形態に係る可変インダクタの電気的等価回路である。この可変インダクタは、例えば、周波数が数十ＭＨｚ、電力が数十ｋＷ程度の電力合成器等に使用される。
図１に示すように、第１実施形態に係る可変インダクタは、この可変インダクタが使用される装置に固定される固定部１１（図１では、１１ａと１１ｂ）と、固定部１１に接続され、第１の方向、つまり図１における横方向（Ｘ方向）に移動可能な可動部１２とを備える。固定部１１とは、２つの固定部１１ａ及び固定部１１ｂの総称である。
図４の電気的等価回路において、４１と４２は、可変インダクタ４３に電力を供給するための固定された入出力端子である。図１の固定部１１ａは、例えば４１に接続されて固定され、固定部１１ｂは、例えば４２に接続されて固定される。
【００１３】
固定部１１ａ及び固定部１１ｂは、それぞれ第１の方向に長く延びた形状の長方形の金属板、例えば銅板で構成される。固定部１１ａ及び固定部１１ｂには、それぞれ螺子１３が螺合する螺子穴（不図示）が設けられている。固定部１１ａの左側の端部１１ａｔと、固定部１１ｂの左側の端部１１ｂｔには、上述したように、電力の入出力端子（図４の４１と４２）が接続される。
なお、固定部１１ａ及び固定部１１ｂは、本実施形態では互いに平行であるが、厳密に平行である必要はない。
【００１４】
可動部１２は、略「Ｕ」の字状の金属板、例えば銅板で構成され、固定部１１ａと螺子１３により結合される横方向部１２ａと、固定部１１ｂと螺子１３により結合される横方向部１２ｂと、横方向部１２ａと横方向部１２ｂとの間に架け渡されるように設けられた架渡し部１２ｃとを備える。
架渡し部１２ｃは、上記第１の方向と交差する第２の方向（図１のＹ方向）に延びた形状である。本実施形態では、第２の方向は、第１の方向に対して垂直方向であるが、必ずしも垂直方向に限られるものではない。また、架渡し部１２ｃは、必ずしも直線である必要はなく、曲線であってもよい。
【００１５】
横方向部１２ａと横方向部１２ｂは、上記第１の方向に長く延びた形状の直方体である。横方向部１２ａと横方向部１２ｂには、それぞれ上記第１の方向に長い長穴１２ｈが設けられており、螺子１３を緩めた状態において、可動部１２は第１の方向に移動可能である。また、固定部１１ａの右端側の一部及び固定部１１ｂの右端側の一部の上に、それぞれ横方向部１２ａの左端側の一部と横方向部１２ｂの左端側の一部を重ねた状態で螺子１３を締めることにより、固定部１１と可動部１２とが機械的及び電気的に結合され、１つのインダクタとして構成され機能する。
【００１６】
このインダクタは、ターン数が１未満のゼロターンコイルであるが、高周波数に対してはインダクタとして機能する。このインダクタの長さは、図１の場合は、固定部１１ａの左端の端部１１ａｔから略「Ｕ」の字状の可動部１２を経て固定部１１ｂの左端の端部１１ｂｔまでの長さＬｐである。インダクタの単位長さあたりのインダクタンス値は一定であるので、インダクタ全体のインダクタンス値は、インダクタの長さＬｐに比例する。したがって、螺子１３を緩めた状態で、可動部１２を第１の方向又はその逆方向に移動させることにより、機械を用いなくても人の手で容易にインダクタンス値を変更することができる。
ここで、第１の方向は、鉛直方向であってもよいし、水平方向であってもよいし、その他の方向であってもよい。
【００１７】
第１実施形態に係る可変インダクタの固定部１１は、例えば、第１の方向における長さが約５０ｍｍであり、厚さが約１ｍｍである銅板で構成され、可動部１２は、横方向部１２ａや横方向部１２ｂの第１の方向における長さが約５０ｍｍであり、架渡し部１２ｃの第２の方向における長さが約２００ｍｍであり、横方向部１２ａや横方向部１２ｂや架渡し部１２ｃの厚さが約１ｍｍである銅板で構成される。
【００１８】
上記の第１実施形態では、固定部１１ａと固定部１１ｂの第１の方向における長さを同じにし、横方向部１２ａと横方向部１２ｂの第１の方向における長さを同じにし、固定部１１ａと横方向部１２ａを結合する第１の方向における位置を、固定部１１ｂと横方向部１２ｂを結合する第１の方向における位置と同じになるように構成したが、固定部１１ａと固定部１１ｂの第１の方向における長さを異ならせることも可能であり、また、横方向部１２ａと横方向部１２ｂの第１の方向における長さを異ならせることも可能であり、結果、固定部１１ａと横方向部１２ａを結合する第１の方向における位置を、固定部１１ｂと横方向部１２ｂを結合する第１の方向における位置と異ならせるように構成することも可能である。このようにすると、可変インダクタを使用する装置へ可変インダクタを実装した状態でのインダクタンス値調整を、容易にすることが可能となる。
【００１９】
以上説明した第１実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（４）の効果を奏する。
（１）第１の方向に長く延びた形状である２つの固定部１１に、第１の方向に長く延びた形状である可動部１２を結合して可変インダクタを構成するようにしたので、固定部１１に対する可動部１２の位置を容易に変更することができ、該可変インダクタのインダクタンス値を、機械を用いなくても人の手で調整できる。
（２）第１の方向に長く延びた形状である２つの固定部１１に、第１の方向に長く延びた形状である可動部１２を結合して可変インダクタを構成するようにしたので、薄型の可変インダクタとすることができ、該可変インダクタを使用する装置への実装が容易となり、該装置を小型化できる。
（３）固定部１１ａと固定部１１ｂの第１の方向における長さを異ならせる等して、固定部１１ａと横方向部１２ａを結合する第１の方向における位置を、固定部１１ｂと横方向部１２ｂを結合する第１の方向における位置と異ならせるように構成した場合は、該可変インダクタを使用する装置へ実装した状態でのインダクタンス値調整を、容易に行うことが可能となる。
（４）固定部１１と可動部１２を結合する際に、長穴と螺子により結合するように構成したので、インダクタンス値を連続的に調整できる。
【００２０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る可変インダクタについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る可変インダクタの構成を示す図である。図２において、図１と異なる点は、長穴１２ｈの代わりに、スリット２２ｈを設けたことである。他の構成は、図１と同じなので説明を適宜省略する。
【００２１】
第２実施形態に係る可変インダクタにおいて、可動部２２は、第１実施形態と同様に、略「Ｕ」の字状の金属板で構成され、固定部１１ａと螺子１３により結合される横方向部２２ａと、固定部１１ｂと螺子１３により結合される横方向部２２ｂと、横方向部２２ａと横方向部２２ｂとの間に架け渡されるように設けられた架渡し部２２ｃとを備える。スリット２２ｈは、その長手方向が第１の方向と並行しており、横方向部２２ａの左端で開口している。
【００２２】
この第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、少なくとも次の（５）の効果を奏する。
（５）固定部１１と可動部１２を結合する際に、スリットと螺子により結合するように構成したので、インダクタンス値を連続的に調整できる。
【００２３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る可変インダクタについて、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係る可変インダクタにおける可動部３２の構成を示す図である。図３において、図１と異なる点は、可動部１２の代わりに可動部３２を設けたことである。他の構成は、図１と同じなので図示と説明を適宜省略する。
【００２４】
図３に示すように、可動部３２は、つづら折り状のひと繋がりの金属板（略「Ｍ」の字形状）、例えば銅板で構成され、固定部１１ａと螺子１３により結合される横方向部３２ａと、固定部１１ｂと螺子１３により結合される横方向部３２ｂと、横方向部３２ａと横方向部３２ｂとの間に架け渡される架渡し部である、縦方向部３２ｄ、縦方向部３２ｆ、縦方向部３２ｋ、横方向部３２ｅ、横方向部３２ｇとを備える。
縦方向部３２ｄは、横方向部３２ａと横方向部３２ｅとの間に位置し、縦方向部３２ｆは、横方向部３２ｅと横方向部３２ｇとの間に位置し、縦方向部３２ｋは、横方向部３２ｇと横方向部３２ｂとの間に位置する。
【００２５】
横方向部３２ａと横方向部３２ｂと横方向部３２ｅと横方向部３２ｇは、上記第１の方向に長く延びた形状の直方体である。縦方向部３２ｄと縦方向部３２ｆと縦方向部３２ｋは、上記第２の方向に長く延びた形状の直方体である。
横方向部３２ａと横方向部３２ｂには、それぞれ上記第１の方向に長い長穴３２ｈが設けられており、螺子１３を緩めた状態において、可動部３２は第１の方向に移動可能である。また、固定部１１ａの右端側の一部及び固定部１１ｂの右端側の一部の上に、それぞれ横方向部３２ａの左端側の一部と横方向部３２ｂの左端側の一部を重ねた状態で螺子１３を締めることにより、固定部１１と可動部３２とが機械的及び電気的に結合され、１つのインダクタとして構成される。
【００２６】
図３に示すように、第３実施形態に係る可変インダクタにおいては、可動部３２を、つづら折り状の金属板で構成したので、インダクタの長さＬｐを、可動方向への長さの増大を抑えつつ、第１又は第２実施形態に係る可変インダクタよりも長くすることができ、インダクタンス値を大きくすることができる。
また、第３実施形態に係る可変インダクタは、図３に示す形状に限られず、例えば、つづら折りの数を更に多くするように構成することもできる。
また、第３実施形態では、横方向部３２ａと横方向部３２ｂと横方向部３２ｅと横方向部３２ｇは、互いに平行であり、縦方向部３２ｄと縦方向部３２ｆと縦方向部３２ｋは、互いに平行としたが、これらは必ずしも平行でなくてもよい。
【００２７】
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、少なくとも次の（６）の効果を奏する。
（６）可動部３２を、つづら折り状の金属板で構成したので、第１又は第２実施形態に係る可変インダクタよりも、インダクタンス値を大きくすることができる。
【００２８】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施形態では、可変インダクタの固定部と可動部を金属板で構成したが、金属板に限られず導体であればよい。また、板状でなく、例えば棒状の導体でもよい。
また、前記実施形態では、長穴又はスリットを固定部に設けたが、可動部に設けるように構成してもよい。この場合は、螺子穴を固定部に設けるようにする。また、螺子穴を設けずに、ナットで螺子を固定することも可能である。また、一方の固定部に長穴又はスリットを設け、該固定部に対応する可動部に螺子穴を設け、他方の固定部に螺子穴を設け、他方の固定部に対応する可動部に長穴又はスリットを設ける構成とすることもできる。
また、前記実施形態では、固定部と可動部とを螺子により結合したが、他の手段、例えば半田付け等により結合することも可能である。
【００２９】
本明細書の記載事項には、少なくとも次の構成が含まれる。
第１の構成は、
第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第１の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第１の固定部と、
前記第１の固定部と並行して配置されるとともに、前記第１の方向に延びた形状の導体で形成され、第２の電力入出力端子が接続され、その位置が固定された第２の固定部と、
前記第１の方向に移動可能なように、前記第１の固定部と前記第２の固定部とに結合され、導体で形成された可動部とを備え、
前記可動部は、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第１の固定部と結合される第１の横方向部と、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第２の固定部と結合される第２の横方向部と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延びた形状であり、前記第１の横方向部と前記第２の横方向部との間に架け渡されるように設けられた架渡し部とを備え、
前記可動部の位置を前記第１の方向に移動することによりインダクタンス値を変更可能であることを特徴とする可変インダクタ。
ここで、第１の方向は、水平方向であってもよいし、垂直方向であってもよいし、その他の方向であってもよい。
【００３０】
第２の構成は、第１の構成の可変インダクタであって、
前記架渡し部は、前記第１の方向に延びた形状の横方向部と、前記第２の方向に延びた形状の縦方向部とを、それぞれ複数備えることを特徴とする可変インダクタ。
【００３１】
第３の構成は、第２の構成の可変インダクタであって、
前記可動部の前記架渡し部は、
前記第２の方向に延びた形状であり、前記第１の横方向部と繋がる第１の縦方向部と、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第１の縦方向部と繋がる第３の横方向部と、
前記第２の方向に延びた形状であり、前記第３の横方向部と繋がる第２の縦方向部と、
前記第１の方向に延びた形状であり、前記第２の縦方向部と繋がる第４の横方向部と、
前記第２の方向に延びた形状であり、前記第４の横方向部及び前記第２の横方向部と繋がる第３の縦方向部と、
を備えることを特徴とする可変インダクタ。
【００３２】
第４の構成は、第１の構成ないし第３の構成の可変インダクタであって、
前記第１の固定部又は前記第１の横方向部のいずれか一方に長穴又はスリットが設けられ、かつ、前記第２の固定部又は前記第２の横方向部のいずれか一方に長穴又はスリットが設けられ、
前記第１の固定部と前記第１の横方向部、及び前記第２の固定部と前記第２の横方向部が、それぞれ、螺子により結合されることを特徴とする可変インダクタ。
【符号の説明】
【００３３】
１１ａ…固定部、１１ａｔ…端部、１１ｂ…固定部、１１ｂｔ…端部、１２…可動部、１２ａ…横方向部、１２ｂ…横方向部、１２ｃ…架渡し部、１２ｈ…長穴、１３…螺子、２２…可動部、２２ａ…横方向部、２２ｂ…横方向部、２２ｃ…架渡し部、２２ｈ…スリット、３２…可動部、３２ａ…横方向部、３２ｂ…横方向部、３２ｃ…架渡し部、３２ｄ…縦方向部、３２ｅ…横方向部、３２ｆ…縦方向部、３２ｇ…横方向部、３２ｋ…縦方向部、３２ｈ…長穴、４１…入出力端子、４２…入出力端子、４３…可変インダクタ。
【図１】
2013214585.tif 000004
【図２】
2013214585.tif 000005
【図３】
2013214585.tif 000006
【図４】
2013214585.tif 000007
【図５】
2013214585.tif 000008