(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、コイルとを含むコイル装置であって、
前記コアは、相対向する両端面を有するとともに、少なくとも２個の貫通孔を有しており、
前記貫通孔は、互いに間隔を隔てて前記両端面に向かう方向に形成され、前記両端面に互いに独立して開口しており、
前記コイルは、前記貫通孔及び前記端面を通り、前記貫通孔の間にある磁脚部の周りに巻回されており、
前記コアは、初期透磁率が、周波数５０ｋＨｚにおいて２０００以上であり、
前記磁脚部は、前記２つの貫通孔の中心を通る中心線に対して平行な線上で切断したときに現れる最小断面積が１．８ｍｍ2以上６ｍｍ2以下の範囲にあり、
１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失の最大値と、最小値との差（ｄＢ）として定義される平坦度が、３ｄＢ以下である、
コイル装置。
【請求項２】
コイル装置と、コンピュータ装置とを含むデータ通信装置であって、前記コイル装置は、請求項１に記載されたものでなり、前記コンピュータ装置は、前記コイル装置を通してデータ伝送を行うデータ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル装置に関し、更に詳しくは、データ伝送システムに用いるのに適したコイル装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルデータ伝送では、データを論理値１（高レベル）及び論理値０（低レベル）の組み合わせで表現した方形波のデジタル信号を伝送する。このため、伝送信号には各種の周波数成分が含まれる。従って、デジタルデータ伝送システムに用いられるコイル装置としては、基本的に、デジタル伝送信号に対応できるような広い帯域特性を有することが要求される。
【０００３】
しかも、データ伝送速度の高速化のために、デジタル伝送の高周波化がますます進展する方向にあるから、高周波において、広い帯域特性を有することが要求される。現実的には、例えば１１０チャンネル用ＣＡＴＶトランスでは１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの周波数帯域において、また、１ＧＨｚ用ファイバチャンネルトランスでは、４０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数帯域において、挿入損失の変動幅がある値、例えば３ｄＢ内に納まるような帯域特性が要求されている。
【０００４】
しかしながら、従来のこの種のコイル装置、例えばトランスでは、４００ＭＨｚ〜７００ＭＨｚ、または、２１０ＭＨｚ〜１３００ＭＨｚ（例えば実公平２ー１７４５４号参照）の帯域でのみ、挿入損失の低減が実現できるのみで、上述した分野において、要求される帯域特性を満たすことができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の周波数帯域において、平坦な挿入損失を実現し得るコイル装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るコイル装置は、コアと、コイルとを含む。前記コアは、少なくとも２個の貫通孔を有する。前記貫通孔は、互いに間隔を隔てて一方向に形成されている。前記コイルは、前記貫通孔を通り、前記貫通孔の間にある磁脚部の周りに巻回されている。
【０００７】
ここで、前記コアは初期透磁率が２０００以上である。前記磁脚部は、前記２つの貫通孔の中心を通る中心線に対して平行な線上で切断したときに現れる最小断面積が６ｍｍ2以下である。好ましくは、前記コアは初期透磁率が５０００以上である。また、磁脚部の最小断面積は、１．８ｍｍ2以上である。本発明において、初期透磁率の値は、全て、周波数５０ｋＨｚのときの値である。
【０００８】
上述した本発明に係るコイル装置において、コアは少なくとも２個の貫通孔を有する。貫通孔は互いに間隔を隔てて一方向に形成されている。コイルは貫通孔を通り、貫通孔の間にある磁脚部の周りに巻回されている。この構造によれば、コイルに流れる電流によって生じる磁界に対し、コアによりトロイダル型の閉磁路が形成される。このため、外部への漏洩磁束が小さくなり、磁気効率が高くなる。
【０００９】
更に、本発明において、コアの初期透磁率が２０００以上で、かつ、磁脚部の最小断面積が６ｍｍ2以下である。この条件によれば、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の高周波帯域において、平坦な挿入損失を実現できる。具体的には、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の周波帯域において、挿入損失の最大値と、最小値との差（平坦度と称する）を３ｄＢ以下に押えることができる。
【００１０】
平坦度の改善という観点からは、コアの初期透磁率は、周波数５０ｋＨｚにおいて、２０００以上、特に好ましくは、５０００であればよく、上限はない。コアの初期透磁率が２０００未満の領域では、初期透磁率の低下とともに、平坦度が悪化する。また、磁脚部の最小断面積が６ｍｍ2を越えると、平坦度が悪くなる。これは、高周波領域において、コイル装置に発生する容量成分が増えためと推測される。
【００１１】
磁脚部の最小断面積は、好ましくは、１．８ｍｍ2以上である。磁脚部の最小断面積が１．８ｍｍ2よりも小さくなると、製造上の困難性を招く。
【００１２】
本発明に係るコイル装置は、データ伝送用トランス、コモンモードチョークコイル、または、伝送線路トランスとして用いることができる。データ伝送用トランスには、ファイバチャンネル用トランス、バルン．マッチング用トランス、発振トランス、ドライブトランス及び終段トランス等が含まれる。
【００１３】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図を参照し、更に具体的に説明する。添付図面は単に例を示すに過ぎない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るコイル装置の斜視図、図２は図１に示したコイル装置の電気回路図である。本発明に係るコイル装置は、コア１と、コイル２１、２２とを含む。コア１は、少なくとも２個の貫通孔３１、３２を有する。貫通孔３１、３２は、互いに間隔を隔てて一方向に形成されている。コア１の形状は任意でよい。例えば、円形状、角形状等の任意の外形形状を採ることができる。貫通孔３１、３２の個数、孔径、孔形状等も任意に選定できる。
【００１５】
コイル２１、２２は、貫通孔３１、３２を通り、貫通孔３１ー３２の間にある磁脚部１０の周りに巻回されている。コイル２１、２２の数及び巻数は任意である。またその端末の引出方向も任意である。
【００１６】
ここで、コア１は初期透磁率μが２０００以上である。知られている磁性材料の中からそのような初期透磁率μを有する磁性材料を選択する。この条件を満たす例としては、フェライト磁性材料を挙げることができる。
【００１７】
磁脚部１０は、２つの貫通孔３１、３２の中心を通る中心線に対して平行な線上で切断したときに現れる最小断面積が６ｍｍ2以下である。
【００１８】
図３は本発明に係るコイル装置に用いられているコア１の正面図である。図３において、２つの貫通孔３１、３２の中心Ｏ１、Ｏ２を通る中心線Ｘに対して平行な線上で切断したときに現れる磁脚部１０の断面は、無数に存在する。本発明では、そのような断面の内、最小断面積をとり上げ、その面積が６ｍｍ2以下になるようにする。実施例に示すように、貫通孔３１、３２が円形状である場合は、２つの貫通孔３１、３２の中心Ｏ１、Ｏ２を通る中心線Ｘの上で切断したときに現れる断面積が、磁脚部１０の最小断面積を与える。
【００１９】
図４は図３において中心線Ｘの上で切断したときの平面断面図を示している。磁脚部１０の最小断面積Ｓmは、幅Ｗと長さＬの積、すなわち、Ｓm＝Ｗ×Ｌとなる。本発明において、この最小断面積Ｓmが６ｍｍ2以下となる。
【００２０】
上述したように、コア１は少なくとも２個の貫通孔３１、３２を有する。貫通孔３１、３２は互いに間隔を隔てて一方向に形成されている。コイル２１、２２は貫通孔３１、３２を通り、貫通孔３１、３２の間にある磁脚部１０の周りに巻回されている。この構造によれば、コイル２１、２２に流れる電流によって生じる磁界に対し、コア１によるトロイダル型の閉磁路が形成される。このため、外部への漏洩磁束が小さくなり、磁気効率が高くなる。
【００２１】
更に、本発明において、コア１の初期透磁率μは、周波数５０ｋＨｚにおいて２０００以上で、かつ、磁脚部１０の最小断面積が６ｍｍ2以下である。この条件によれば、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の高周波、かつ、広帯域において、低挿入損失を実現できる。具体的には、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚの周波数帯域において、平坦度△ＩＬを３ｄＢ以下に押えることができる。
【００２２】
図５は平坦度△ＩＬの定義を説明する図である。図５において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に挿入損失（ｄＢ）をとってある。平坦度△ＩＬは、要求される周波数帯域（下限周波数Ｆｍｉｎ、上限周波数Ｆｍａｘ）において、挿入損失の最大値と、最小値との差（ｄＢ）として定義される。本発明によれば、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の周波数帯域において、平坦度△ＩＬを３ｄＢ以下に押さえることができる。
【００２３】
平坦度△ＩＬの改善という観点からは、コア１の初期透磁率μは２０００以上であればよく、上限はない。コア１の初期透磁率μが２０００未満の領域では、初期透磁率μの低下とともに、平坦度△ＩＬが悪化する。また、磁脚部１０の最小断面積が６ｍｍ2を越えると、平坦度△ＩＬが悪くなる。これは、高周波領域において、コイル装置に発生する容量成分が増えためと推測される。
【００２４】
磁脚部１０の断面積は、好ましくは、１．８ｍｍ2以上である。磁脚部１０の最小断面積が１．８ｍｍ2未満の領域まで小さくなると、製造上の困難性を招く。
【００２５】
次に、実測データを参照して、本発明を更に具体的に説明する。図１及び図２に示した構造を持つコイル装置であって、１１０ファイバーチャンネル用ＣＡＴＶトランスとして使用される試料No.Ｓ１〜Ｓ１０のコイル装置を用意した。この種のＣＡＴＶトランスは、１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの帯域で低挿入損失であることが必要である。表１はコアの初期透磁率μを１５０００とし、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍを変えた試料No.Ｓ１〜Ｓ６の平坦度△ＩＬを示している。表１には、更に、コイル２１、２２の巻数及び線径が示されている。試料No.Ｓ１〜Ｓ５は本発明に属し、試料No.Ｓ６は比較例（本発明外）に属する。
0004162061.tif 000002
【００２６】
次に、表２は磁脚部１０の最小断面積Ｓｍをほぼ一定とし、コアの初期透磁率μを変えた試料No.Ｓ７〜Ｓ１０の平坦度△ＩＬを示している。試料No.Ｓ７、Ｓ８は本発明に属し、試料No.Ｓ９、Ｓ１０は比較例（本発明外）に属する。
0004162061.tif 000003
【００２７】
図６〜図１５は試料No.Ｓ１〜Ｓ１０の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。図１６は最小断面積Ｓｍと平坦度△ＩＬとの関係を示すデータであり、表１に記載された試料No.Ｓ１〜Ｓ６について、横軸に最小断面積Ｓｍをとり、縦軸に平坦度△ＩＬ（ｄＢ）をとってある。図１７は初期透磁率μと平坦度△ＩＬとの関係を示すデータであり、表２に記載された試料No.Ｓ７〜Ｓ１０について、横軸に初期透磁率μをとり、縦軸に平坦度△ＩＬ（ｄＢ）をとってある。次に表１、表２及び図６〜図１７を参照して、本発明の効果を具体的に説明する。
【００２８】
＜最小断面積Ｓｍと平坦度△ＩＬとの関係＞
表１及び図１６を参照すると、初期透磁率μを５０００よりも大きな一定値（１５０００）に保持した場合、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍが６ｍｍ2以下の範囲にある試料No.Ｓ１〜Ｓ５では、１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの広い高周波帯域において、平坦度△ＩＬが０．４３〜１．４１（ｄＢ）の小さな値に納まる。すなわち、高周波、かつ、広帯域特性を確保することができる。
【００２９】
これに対して、試料No.Ｓ６は、試料No.Ｓ１〜Ｓ５と同じ初期透磁率μを持っているが、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍが７．２ｍｍ2であり、６ｍｍ2を越える。この試料No.Ｓ６は、平坦度△ＩＬが２５．０９（ｄＢ）にも達している。
【００３０】
表１において、最小断面積Ｓｍが５．４ｍｍ2である試料No.Ｓ５の平坦度△ＩＬが１．０５（ｄＢ）であったのに、試料No.Ｓ５よりも最小断面積Ｓｍが１．８ｍｍ2の微小量増えたに過ぎない試料No.Ｓ７の平坦度△ＩＬが２５．０９（ｄＢ）と急激に増大していること、及び、図１７の図示からは、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍ＝６ｍｍ2の付近に、平坦度△ＩＬが急激に改善されるクリティカル．ポイントがあると推測される。
【００３１】
表１において、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍのうち、最も小さい値は１．８ｍｍ2である。これは、現在の製造技術で得られる最小値である。また、データは示されていないが、磁脚部１０の最小断面積が１．８ｍｍ2よりも小さくなると、平坦度△ＩＬが悪化すると予想される。その理由は、１０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの周波帯域内においては、周波数が低くなるほど、インダクタンス値が低下し、挿入損失が増えると予測されるからである。
【００３２】
＜初期透磁率μと平坦度△ＩＬとの関係＞
表２及び図１７を参照すると、磁脚部１０の最小断面積Ｓｍをほぼ２．７ｍｍ2に保って、初期透磁率μを変えた場合、初期透磁率μが２０００よりも大きな試料No.Ｓ７、Ｓ８では、平坦度△ＩＬが、それぞれ、１．００（ｄＢ）及び０．８８（ｄＢ）となっている。
【００３３】
これに対して、初期透磁率μが１５００である試料No.Ｓ９では、平坦度△ＩＬが３．０４（ｄＢ）となる。初期透磁率μが１００である試料No.Ｓ１０では、平坦度△ＩＬが７．３４（ｄＢ）と著しく悪化している。
【００３４】
更に、表２を参照すると、試料No.Ｓ７、Ｓ８では、２０００の初期透磁率μの差に対応する平坦度△ＩＬの差が約０．１（ｄＢ）ときわめて小さいのに、試料No.Ｓ８、Ｓ９では、３５００の初期透磁率μの差に対する平坦度△ＩＬの差が約２．０（ｄＢ）にも達する。また、試料No.Ｓ９、Ｓ１０では、３４００の初期透磁率μの差に対する平坦度△ＩＬの差が約４（ｄＢ）にも達する。更に、表２に対応する図２０を見ると、初期透磁率μー平坦度特性曲線が試料No.Ｓ８と試料No.Ｓ９の間で急激に変化している。
【００３５】
これらを考慮すると、初期透磁率μ＝２０００の付近に、平坦度△ＩＬが急激に改善されるクリティカル．ポイントがあると推測される。
【００３６】
貫通孔数、その配置、及び、コイル数は種々変更することができる。その例を図１８、１９に示す。まず、図１８の実施例では、コア１は、２つの貫通孔３１、３２の組み合わせと、２つの貫通孔３３、３４の組み合わせとを有している。貫通孔３１と貫通孔３２とは互いに間隔を隔てて同一方向に形成されている。コイル２１、２２は、貫通孔３１、３２を通り、貫通孔３１と貫通孔３２の間にある磁脚部１０１の周りに巻回されている。
【００３７】
同様にして、貫通孔３３と貫通孔３４とは互いに間隔を隔てて同一方向に形成されている。コイル２３、２４は、貫通孔３３、３４を通り、貫通孔３３と貫通孔３４の間にある磁脚部１０２の周りに巻回されている。コア１は、初期透磁率が周波数５０ｋＨｚにおいて２０００以上である。
【００３８】
貫通孔３１と貫通孔３２の間にある磁脚部１０１は、貫通孔３１、３２の中心を通る中心線Ｘ１に対して平行な線上で切断したときに現れる最小断面積が６ｍｍ2以下である。貫通孔３３と貫通孔３４との間にある磁脚部１０２は、貫通孔３３、３４の中心を通る中心線Ｘ２に対して平行な線上で切断したときに現れる最小断面積が６ｍｍ2以下である。
【００３９】
図１９の実施例の特徴は、貫通孔３１、３２の中心を通る中心線Ｘ１と、貫通孔３３、３４の中心を通る中心線Ｘ２とが互いに直交することである。
【００４０】
図１９、２０に示した実施例の場合も、図１〜図１７を参照して説明したと同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
図２０は本発明に係るコイル装置をファイバチャンネル用トランス６１、６２として用いたデータ通信装置のブロック図である。本発明に係るコイル装置よりなるファイバチャンネル用トランス６１、６２は、コンピュータ装置７１、７２のそれぞれに接続されており、コンピュータ装置７１、７２の間で相互データ通信を行うデータ伝送回路を構成している。本発明に係る試料Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ７及びＳ８は、図７、８、９、１３、１４に示したように、１ＧＨｚ以上の周波数帯域まで、低挿入損失特性を維持しており、４０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの高周波、かつ、広帯域において、平坦度△ＩＬが３ｄＢ未満の値となっている。このため、実施例に示した上記試料Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ７及びＳ８は、１ＧＨｚファイバチャンネル用トランスとして用いることができる。
【００４２】
図２１は本発明に係るコイル装置を伝送線路トランスとして用いた例を示している。コイル２１は端末２１１が信号入出力端を構成し、端末２１２が接地されている。コイル２２は、端末２２２が信号入出力端を構成し、端末２２１が接地されている。
【００４３】
図２２は本発明に係るコイル装置をコモンモードチョークコイルとして用いた例を示している。コイル２１、２２は、巻き始端に対応する端末２１１、２２１を対の入出力端として用い、巻き終端に対応する端末２１２、２２２を別の対の入出力端として用いる。
【００４４】
図示は省略するが、本発明に係るコイル装置は、バルン．マッチング用トランス、発振トランス、ドライブトランス及び終段トランス等としても用いることができる。また、各実施例を組み合わせた変形例が多数存在し得ることは自明である。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、１０ＭＨｚ以上１ＧＨｚ付近の周波数帯域において、平坦な挿入損失を実現し得るコイル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコイル装置の斜視図である。
【図２】図１に示したコイル装置の電気回路図である。
【図３】本発明に係るコイル装置に用いられているコアの正面図である。
【図４】図３において中心線Ｘの上で切断したときの平面断面図を示している。
【図５】平坦度の定義を説明する図である。
【図６】試料No.Ｓ１の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図７】試料No.Ｓ２の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図８】試料No.Ｓ３の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図９】試料No.Ｓ４の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１０】試料No.Ｓ５の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１１】試料No.Ｓ６の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１２】試料No.Ｓ７の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１３】試料No.Ｓ８の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１４】試料No.Ｓ９の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１５】試料No.Ｓ１０の周波数ー挿入損失特性の実測データを示す図である。
【図１６】最小断面積と平坦度との関係を示すデータである。
【図１７】透磁率と平坦度との関係を示すデータである。
【図１８】本発明に係るコイル装置の別の例を示す正面図である。
【図１９】本発明に係るコイル装置の更に別の例を示す正面図である。
【図２０】本発明に係るコイル装置を用いたデータ通信装置のブロック図である。
【図２１】本発明に係るコイル装置を伝送線路トランスとして用いた例を示す図である。
【図２２】本発明に係るコイル装置をコモンモードチョークコイルとして用いた例を示す図である。
【符号の説明】
１                    コア
１０                  磁脚部
２１、２２            コイル
３１、３２            貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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