OSCコイルの修理

概要

先日入手した2バンドラジオSRF-45の動作確認したところ、AMの受信が不可でした。455kHzを流したループ線を近づけると音が出ており、同調か局発回りがNGのようでした。IC端子の電圧を確認したところ、OSC周りの電圧が異常で、OSCコイル(局発コイル)を外したところ断線が確認できました。代品を探してみましたが、なかなか入手が難しいようでしたので、巻線を巻き直してみました。

OSCコイルについて

OSCはOscillation（発振）の略で、OSCコイルは、スーパーヘテロダイン回路に必要な発振回路に使用されるコイルです。バリコン等とセットで、受信周波数+455kHzが可変で発振できる容量のものが使用されます。トランジスタラジオでは、同調型といわれる回路が使われていることが多く、いくつか種類があるようですがいずれも同芯のコイルを介して正帰還で信号を戻して発振させていますので、構造的にはトランスと同じ形になっています。下の図はTR-620のOSC回りの回路図ですが、LCでの共振信号はベースに接続されており、ベース同調型に分類されるようです。コレクターにコイルに接続されたコイルから、発振側に帰還されます。
コイルの仕様の詳細についてはサービスマニュアル等にも詳細は書かれていないものが多く、実際のところはよくわかりませんが、昔のラジオも、最近の自作用のものも、スーパーヘテロダインのトランジスタラジオ用のものは、バリコンのOSC側容量60-80pFと合わせてインダクタンスは360μHぐらいというのが一般的のようです。ただ、帰還側のコイルの巻数や、信号を取りだすタップ位置等は、異なっています。
トランジスタの後に主流になったICラジオですが、やはり発振コイルは使われています。ただ、形状は同じような感じでコアの色も赤色のものもありますが（この機種もそうでした）構造等も含めて、ICによってかなり仕様が異なるものが使われているようです。

今回のOSCコイル

SRF-45はソニーのIC/トランジスタを併用したラジオですが、AM回りは機能は東芝のTA7640というラジオ用のICが担っています。このICは他社製のラジオを含めて比較的広く使われたのか、データシートもネットで見つけられました。また、コンパチものが2022年時点でaitendoで販売されております。ICが販売されているならば、セットのコイル・トランスも販売されていそうなものですが、見つけられませんでした。下の図は、Silicore社のコンパチICのデータシートからの引用ですが、T-4がOSCコイルになります。

このOSCコイルは、一般的なトランジスタラジオに使われているものと異なって、中間タップ付きのコイルが一つ入ったの構造です。ICの中身はわかりませんが、発振回路も異なる方式のようです。796kHzの測定で、1-3のL=288μH,Q0 = 120,　巻数は1-2 = 13T, 2-3 =75Tです。巻線は、0.08mmのポリウレタン線がつかわれています。

このOSCコイルは、大きさは7mm角、見た目は6本足ですが、1-2-3がタップ付きコイルで、4,5,6は使用されていません。2-3が断線しているようです。

番号が記載されていますが、データシートに記載された型番（C137-262, スミダ電機）とは異なっています。相当品のようです。

中間タップは2つのコイル端を外部で接続する形で作りますので、真ん中の端子には2本のリードが付いています。

線を足からはずしました。1本長い線がありますが、1巻きほどいています。この線以外は内側に入っているので、順番にとらないとほどくことができません。1本黒くなっているのがありますが、これがダメだったようです。

巻き直しについて

巻線機という、巻きつける場所が自動で動きながら電線を巻く、釣りのリールみたいな機械があり、これを使うと整然と巻き付けることができるみたいです。アマゾンとかでも販売されており、ホビーユーズでも買えない価格でもないのですが、あまり使う機会もないと思いますので、手で巻くことにしました。

コイルを巻くのは、小学生の電磁石製作以来のような気がします。0.08㎜の被覆線はパインアメぐらいの小さなボビンですが、150mもあり、とても使いきれません。

1つめの巻線を外しました。50cmぐらい巻いてありました。巻数は仕様通りの75回ぴったりでした。残っているのは1-2のコイルになります。

2つめを外した後のボビンです。2つも13回で仕様通りでした。

規定回数巻いて、ほどけて来ないよう、本体に使われていたワックスを少し削り取って固めました。こういうワックスはいろいろネット探しましたが見つけることができませんでした。どこかに売っているのでしょうか。ほどけないよう、念のためセロファンテープで仮固定しています。

この状態で導通確認しました。

4つの線端にはタグをつけておかないと判別が難しいです。ボビンの端子へ巻き付け、はんだ付けしました。

測定結果

Analog discovery 2で、コアを一番中に入った状態で各値を測定しました。データシートに倣って、周波数は796kHzとしました。一般的にコイルはこの周波数で測定されているみたいですが、なんか中途半端です。

TR602 OSC circuit

Q値ですが、オリジナルと比べてなんか大きな値がでています。理論的によく理解できていないところもありますし、今一つ、この装置を使いこなせていない面がありますので、測定条件や定義等の問題かもしれません。インダクタンスについては、修理後、正しい周波数で発振できているので、それなりの値なのではと思います。

今回購入した0.08㎜のワイヤーの抵抗値は3800 Ω/kmぐらいのようです。銅線の表皮効果の深さは、1MHzで0.065mm程度ですので、直流抵抗と大差ないと思われ、今回70-80cmほど巻きましたので、Rs=3.802Ωという値は妥当な値のように見えます。Qの定義:Q= 2πfL / R からすると、2 x π x 796e+3 x 288.9e-6/ 3.8 = 380で辻褄はあっているように思いますが、定義・測定方法が異なるのでしょうか。

最終的にトラッキング調整を行いましたら、コアが1周ほど抜けたあたりになりました。結果的にはインダクタンスはやや高いものができたようです。受信についても、オリジナルの感度はよくわかりませんが、普通に受信できることを確認しました。

手巻き精度の影響

きっちり巻けなかったので、10%ほど径が大きくなってしまったという前提で、どれぐらいの差異がでるのか考えてみました。実際は、巻き方向のむらによる乱れの影響の方が大きいのかもしれません。ただ、いずれにしても実測したインダクタンスが概ね合っていれば、性能を求めなければ、使えるレベルなのではと思います。

自己インダクタンスL

理論的には、以下の式で計算できるようです。

L=K_Nμπr²N²/l

K_N: 長岡係数
μ:透磁率(H/m)
r:コイル半径 = d/2(m)
N:巻き数
l:コイル長さ(m)

巻径が大きくなるのは増加方向、一方でKNは2r/lが大きくなると、。今回、もともとはd=3mm,l=2mmぐらいだと思うのですが（測定し忘れました）、仮にd=3.3mmぐらいになったとすると、前者で+20%, KNは0.617から0.586になりますので、合わせて10%増し程度となります。

インピーダンス比率

巻数は変わっていませんので、巻き方向が概ね揃っていれば、ここは大きな影響はなさそうです。

レジスタンスとQ値

0.08mmの銅線ですが、巻径アップにより線長も伸び10%ほど増えることになりそうです。レジスタンスRが増加することで、Q=2πfL/Rから、10%ほど低下することになります。

終わりに

OSCコイル本体の修理は困難かと思いましたが、真空管ラジオでは巻き直しというのはあるみたいで、代品の調達が難しい場合は、巻き直しもありかと思いました。今回は資料が入手できたので、材料も仕様も確認しながら進められましたが、資料がなくとも、慎重に分解してできる範囲で忠実にコピーして再生すれば、実用上は問題なさそうでした。

ポリウレタン線の太さは今回資料があったので分かりましたが、安い電子ノギスでもそこそこ測定できました。0.02㎜の違いは分かりそうです。

2022/03/18