コイルを使う人のための話 | 第2部|第8回 | 結合したコイルのはなし

コイル間の結合の度合いを表す結合係数kは、結合したコイルの一端を図-2のように接続して、L1、L2、L3の値を測定し、次の計算式から求めることが出来ます。


L1 = (1) - (2) 間インダクタンス、L2 = (3) - (4) 間インダクタンス、L3 = (1) - (3) 間インダクタンス

試しに、オーディオフィルタ用に使用していた3枚ツバ・ドラムコア（写真-1）の結合係数を測定した結果を表-1に示します。コイルの極性の関係でL3の値が2種類になりますが、Mの絶対値と結合係数は同じ値になります。

図-1の回路で、＋M表記とプラス記号が付いた表記になっているのは、コイルの結合の極性で3個目のインダクタンスの値が、プラス（＋）になるかマイナス（－）になるか、変わるからです。

図-3の左の極性だとプラス（＋）になり、右の極性だとマイナス（－）になります。

図-4の3次のLCフィルタで、L1とL2の結合係数kだけ変えて周波数特性を計算してみました。

グラフ-1は、結合無し(k = 0：青線)、結合係数k = +0.3（黒線）とk = -0.3（赤線）の場合の周波数特性の計算結果です。

コイルの結合の有無と極性で、フィルタの周波数特性が大きく変化するのが分かると思います。

ラインフィルタの回路の一例として、図-5のような回路があります。 T1（結合係数k =1.0のコイル）がコモンモード用のコイル、L1とL2がノーマルモード用コイルとして機能し、ノイズを除去します。

ここで、T1の結合係数kを1.0よりも小さくなるように、コイル間の結合を弱めると、図-1のように2個のコイル（L1-M、L2-M）が表れてきます。

このコイルを、図-5のL1とL2の代わりに使うことで、現実のコイルを無くして、図-6のようにしてしまおうと言うものです。

コモンモード用のコイルは、ノーマルモード信号（必要な信号）に対しては無いのと同じですが、実際にはノーマルモード信号にも不必要な高周波信号が含まれていることもあります。

このような場合に、部品点数を増やさないで不必要な高周波信号を減衰させることが可能になります。

写真-2の7W14Aは、2ch分を一体化した弊社のデジタルアンプ用インダクタですが、実装工数の削減を目的とした2個のコイルを合体させた製品で、結合をさせない事を前提にした製品となっています。

第1部の11回目に紹介しましたが、このタイプのインダクタのコイル間の結合は非常に小さい値で、結合係数は、ほぼゼロ（結合していない）になります