JP2009004122A - High-frequency relay - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波リレーに関するものである。 The present invention relates to a high frequency relay.
従来の高周波リレーとして特許文献1に記載されているようなものがある。この高周波リレーは、図11に示すように合成樹脂製のメインベース1に電磁石ブロック2および固定端子ブロック3およびカードブロック6を取り付け、一面が開口したケース4をメインベース1に結合して形成されている。
There exists a thing as described in
電磁石ブロック2は、コイル31を巻装した筒状のコイルボビン32に挿通された鉄芯33を備えている。鉄芯33の一端部にはヨーク34の一端部が結合されている。ヨーク34は図11においてコイル31の手前側を通る第1ヨーク片34aと、図11においてコイル31の下側を通る第2ヨーク片34bとを有し、第1ヨーク片34aと第2ヨーク片34bとの他端部は、鉄芯33の他端部に離間して対向する位置まで延長されている。つまり、第1ヨーク片34aと第2ヨーク片34bとの上記他端部は対向し、その対向部位の間に鉄芯33の上記他端部が位置している。ヨーク34は、図11において下方に突設された圧入片34c,34dがメインベース1に表裏に貫通して設けたヨーク圧入孔(図示せず)に圧入されることによって、メインベース1に固定されている。コイル31の両端はコイル端子35に接続されている。
The
カードブロック6は、平衡ばね41を介してメインベース1に取り付けられる可動基台40を備えている。可動基台40には永久磁石42および永久磁石42の各磁極に結合した一対の接極子43が保持されている。各接極子43はそれぞれ鉄芯33の上記他端部と第1ヨーク片34aまたは第2ヨーク片34bの上記他端部との間に挿入されている。つまり、コイル31の励磁極性に応じて、両接極子43が鉄芯33と第1ヨーク片34aとに吸引される状態と、両接極子43が鉄芯33と第2ヨーク片34bとに吸引される状態とが生じる。
The
平衡ばね41は平衡ばね保持板44に固着され、平衡ばね保持板44は一部がメインベース1に設けた保持孔5に圧入されることによって、メインベース1に固定される。この平衡ばね41は口字状に形成された板ばねであって、可動基台40をメインベース1に対して揺動可能に保持する。平衡ばね41に撓みがない状態では両接極子43は、それぞれ鉄芯33と第1ヨーク片34aおよび第2ヨーク片34bの中間に位置する。
The
しかして、コイル31を励磁すれば、上述のように励磁極性に応じて接極子43が鉄芯33および第1ヨーク片34aまたは第2ヨーク片34bに吸引されるから、接極子43の吸引される向きに可動基台40が移動することになる。この動作では、コイル31を励磁して接極子43が第1ヨーク片34aまたは第2ヨーク片34bに一旦吸引されると、次にコイル31が逆極性に励磁するまで可動基台40は移動しないから双安定動作になる。ただし、鉄芯33における第1ヨーク片34aとの対向面に非磁性体のレシジュアルプレート36を固着し、接極子43が第2ヨーク片34bに吸引されたときの永久磁石42による吸引力が平衡ばね41による復帰力よりも弱くなるように、吸引力を弱めて単安定動作になるように構成してある。つまり、接極子43を第2ヨーク片34bに吸引させるにはコイル31を励磁しなければならないが、コイル31の励磁を停止すれば平衡ばね41のばね力によって接極子43が第1ヨーク片34aに吸引されるようにしてある。その結果、コイル31に電流を流す向きを切り換えることなくコイル31に通電するか否かによって可動基台40を往復運動させることができる。
If the
可動基台40の一方の側部には絶縁材料の保持部材45を介して一対の可動接触板13a,13bが保持される。各可動接触板13a,13bはそれぞれ導電性のよい金属板よりなり、長手方向の中間部がそれぞれ保持部材45に保持されている。両可動接触板13a,13bは可動基台40の揺動方向において離間して配置され、両可動接触板13a,13bは一端部同士が互いに対向している。
A pair of
固定端子ブロック3は、中間部が円柱状の絶縁部材15に貫通された3本の端子ピン12a〜12cを備えている。絶縁部材15は金属製のベース10の端子用孔17に挿通された形で保持されて封着ガラスにより封着され、各端子ピン12a〜12cはベース10に挿通されることになる。また、ベース10の上には端子ピン12a〜12cをベース10とともに囲むシールド板11が配設される。さらに、ベース10には4本のアース端子14が孔18に挿通され固着されている。ベース10は下部がメインベース1の下面よりも下方へ突出する形でメインベース1の側部に固定される。
The
端子ピン12a〜12cは、一直線上に配列され、中央の端子ピン12bと他の端子ピン12a,12cとの間を可動接触板13a,13bで短絡する状態と開放する状態とを選択可能とすることによって接点装置3が構成される。例えば、コイル31を励磁していない状態で可動接触板13aが端子ピン12a,12bの間を短絡し、可動接触板13bが端子ピン12b,12cの間を開放するようにすれば、端子ピン12a,12bと可動接触板13aとにより常閉接点が構成され、端子ピン12b,12cと可動接触板13bとにより常開接点が構成される。
The terminal pins 12a to 12c are arranged in a straight line, and a state in which the center terminal pin 12b and the
シールド板11は、上方が開放された直方体状に形成されており、ベース10の上面の要所にクリームはんだを塗布した後にベース10に重ね合わせてシールド板11の底壁に穿孔された挿通孔(図示せず)に挿入されたアース端子14の先端部をかしめ、恒温槽を用いて上記クリームはんだを硬化させることによりベース10に結合される。なお、各端子ピン12a〜12cの一端側は、シールド板11の底壁に設けられた挿通孔を通してシールド板11で囲まれる空間に収納される。
ところで上記従来例においては、固定端ブロック3と電磁石ブロック2との間の高周波的な絶縁が充分でないため、固定端子ブロック3から入力する高周波信号に対して電磁石ブロック2の磁気回路に起因した共振が発生し、かかる共振によって、図6(b)に示すように高周波信号の周波数帯域(例えば、3GHz近傍)におけるインサーションロスにリップルが生じてしまい、高周波リレーとしての特性が劣化するという問題があった。
By the way, in the above conventional example, since the high-frequency insulation between the fixed
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、磁気回路に起因した共振による特性劣化を抑制することができる高周波リレーを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high frequency relay capable of suppressing characteristic deterioration due to resonance caused by a magnetic circuit.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、コイルが外挿された鉄心並びに鉄心の一端に結合されるとともに鉄心の他端と離間したヨークを有する電磁石ブロックと、鉄心並びにヨークと対向配置された接極子並びに可動接触板を有し当該接極子が鉄心並びにヨークに吸引されることで可動接触子を移動させるカードブロックと、可動接触子と接離する固定端子を有する固定端子ブロックと、絶縁材料からなり電磁石ブロック並びに固定端子ブロックが取り付けられるベースと、鉄心とヨークを含む磁気回路を電気的に短絡させる短絡手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項1の発明によれば、鉄心とヨークを含む磁気回路を短絡手段によって電気的に短絡させるので、磁気回路に起因した共振の共振周波数を高周波側にシフトさせることができ、相対的に低い周波数帯域における特性劣化を抑制することができる。
According to the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記短絡手段は、導電性を有する非磁性体からなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the short-circuit means is made of a nonmagnetic material having conductivity.
請求項2の発明によれば、短絡手段が非磁性体からなるので、磁気回路の磁気抵抗が増加しないから動作特性を劣化させることがない。
According to the invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記短絡手段は、弾性を有する材料からなり鉄心並びにヨークに弾接して導通することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the short-circuit means is made of a material having elasticity and is electrically connected to the iron core and the yoke.
請求項3の発明によれば、短絡手段が鉄心並びにヨークに弾接して導通するので、例えば、半田付けによって導通させる場合と比較して製造工程が簡素化できる。
According to the invention of
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記短絡手段は、板状の金属材料によって、ベースに固定される固定片と、鉄心に接触する第1の接触部と、ヨークに接触する第2の接触部とが一体に形成されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the short-circuit means includes a fixed piece fixed to the base and a first contact contacting the iron core by a plate-shaped metal material. And the second contact portion that contacts the yoke are integrally formed.
請求項4の発明によれば、板状の金属材料を加工することで短絡手段を簡単に製造することができ、しかも、固定片によってベースに固定されるから別途固定手段を設ける必要が無く製造工程が簡素化できる。
According to the invention of
請求項5の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、鉄心は長手方向の一端がヨークに結合された棒状に形成され、前記短絡手段は、ヨークに結合されている端部から鉄心の全長の3分の2の長さの位置で鉄心とヨークを短絡させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the iron core is formed in a rod shape in which one end in the longitudinal direction is coupled to the yoke, and the short-circuit means is an end coupled to the yoke. The iron core and the yoke are short-circuited at a position that is two-thirds of the total length of the iron core from the section.
請求項5の発明によれば、共振周波数を可能な範囲で最も高い周波数にシフトさせることができる。
According to the invention of
本発明によれば、磁気回路に起因した共振の共振周波数を高周波側にシフトさせて相対的に低い周波数帯域における特性劣化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress characteristic deterioration in a relatively low frequency band by shifting the resonance frequency of resonance caused by the magnetic circuit to the high frequency side.
(実施形態1)
図1〜図6を参照して本発明の実施形態1を説明する。但し、図2に示すように本実施形態の基本的な構成は図11に示した従来例と共通であるから、形状や寸法が若干異なっていても同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, as shown in FIG. 2, the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the conventional example shown in FIG. 11. Therefore, the components having the same functions are the same even if the shapes and dimensions are slightly different. Reference numerals are assigned and explanations are omitted as appropriate.
本実施形態の高周波リレーは、図1〜図4に示すように合成樹脂製のベース1に電磁石ブロック2及び固定端子ブロック3を取り付けるとともに電磁石ブロック2のヨーク34にカードブロック6を取り付け、一面が開口したケース(図示せず)をベース1に結合して形成されている点は従来例と共通であるが、電磁石ブロック2の鉄心33とヨーク34を含む磁気回路を電気的に短絡させる短絡手段を備えている点に特徴がある。
As shown in FIGS. 1 to 4, the high-frequency relay of the present embodiment has the
電磁石ブロック2は、図2に示すようにコイル31を巻装した筒状のコイルボビン32に挿通された棒状の鉄芯33を備えている。鉄芯33の長手方向の一端部にはヨーク34の一端部が結合されている。ヨーク34は図2においてコイル31の下側を通る主片34Aを有し、主片34Aの先端部には図2において鉄心33の奥側に対向配置された第1ヨーク片34aと、図2において鉄心33の手前側に対向配置された第2ヨーク片34bとが全体として略コ字状に形成されている。つまり、第1及び第2のヨーク片34a,34bの間に鉄心33の他端部が位置している。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態における短絡手段は、ベース1に固定される一対の固定片70,70と、両固定片70,70を一端部で連結する連結片71と、一方の固定片70における連結片71側の端部より略直角に曲げ起こされた腕片72とを備える短絡板7からなる。この短絡板7は、図2及び図5に示すように弾性及び導電性を有する非磁性体からなる板状の金属材料を打ち抜き及び曲げ加工することで固定片70,70、連結片71、腕片72が一体に形成されてなる。また、各固定片70,70の中央部には連結片71に近付く向きに外側へ突出する圧入片70aがそれぞれ切り起こし形成されている。ベース1の長手方向に対向する側壁のうちで鉄心33の他端部と第1及び第2のヨーク片34a,34bとに対向する側の側壁には図2において上方並びに右方へ開口した圧入溝1a,1aが形成されており、圧入片70a,70aを撓めるようにして各固定片70,70をそれぞれ圧入溝1a,1aに圧入することで短絡板7がベース1に取り付けられる(図3参照)。但し、ベース1へ取り付ける際、腕片72の端縁が第1のヨーク片34aに当たって腕片72が変形するなどの不具合が生じないように、腕片72の先端部には図2における下側の端縁より下方へ突出し且つ下方に向かって手前から奥へ傾斜するガイド片72aが設けられており、このガイド片72aに第1のヨーク片34aが摺接して短絡板7をガイドしている。
In the present embodiment, the short-circuit means includes a pair of fixed
また、短絡板7の連結片71中央には、ベース1に取り付けられたときに鉄心33と対向する向き(図2における右向き)に突出する切り起こし片が形成されており、当該切り起こし片が鉄心33の他端部と弾接(接触)する第1の接触部73となる。さらに、腕片72の先端部分には第1のヨーク片34aと対向する向き(図2における奥から手前に向かう向き)に突出するダボが形成されており、当該ダボが第1のヨーク片34aと弾接(接触)する第2の接触部74となる。
Further, at the center of the connecting
而して、ベース1に電磁石ブロック2を取り付けた後、短絡板7をベース1に取り付ければ、連結片71に設けられた第1の接触部73が鉄心33の他端部に弾接するとともに腕片72に設けられた第2の接触部74が第1のヨーク片34aに弾接することで鉄心33とヨーク34が短絡板7を介して電気的に短絡(導通)させることができる(図1及び図4参照)。
Thus, after the
従来技術で説明したように、固定端ブロック3と電磁石ブロック2との間の高周波的な絶縁が充分でないために固定端子ブロック3から入力する高周波信号に対して電磁石ブロック2の磁気回路に起因した共振が発生し、かかる共振によってインサーションロスにリップルRipが生じてしまう。そして、鉄心33とヨーク34が電気的に短絡されていない従来例では、図6(b)に示すように高周波信号の周波数帯域(例えば、3GHz近傍)にリップルRipが生じていた。これに対して本実施形態では、短絡板7によって鉄心33とヨーク(第1のヨーク片34a)を電気的に短絡したので、上記共振の共振周波数を高周波側にシフトさせることができる。その結果、図6(a)に示すようにインサーションロスに生じるリップルRipも従来例に比べて高周波側(約4.8GHz近傍)にシフトするため、相対的に低い周波数帯域(例えば、3GHz周辺)における特性劣化を抑制することができる。
As explained in the prior art, because the high frequency insulation between the
また、本実施形態では短絡板7が非磁性体からなるので、磁気回路の磁気抵抗が増加しないから高周波リレーの動作特性を劣化させることがなく、また、短絡板7を鉄心33並びにヨーク34に弾接して導通させているので、例えば、半田付けによって導通させる場合と比較して製造工程が簡素化できるという利点がある。さらに、本実施形態の短絡板7は板状の金属材料を加工することで簡単に製造することができ、しかも、固定片70,70によってベース1に固定されるから別途固定手段を設ける必要が無く、高周波リレーの製造工程が簡素化できるという利点がある。
Further, in this embodiment, since the short-
(実施形態2)
本実施形態は、従来例において鉄芯33における第1ヨーク片34aとの対向面に固着されている非磁性体のレシジュアルプレート36を短絡手段とした点に特徴がある。具体的には、図7に示すようにレシジュアルプレート36の端部をヨーク34に当接させることでレシジュアルプレート36を介して鉄心33とヨーク34を短絡(導通)している。なお、これ以外の構成は従来例若しくは実施形態1と共通であるから、共通の構成要素に同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略する。
(Embodiment 2)
The present embodiment is characterized in that, in the conventional example, a non-magnetic
本実施形態の高周波リレーでは、他の用途を有するレシジュアルプレート36を短絡手段に兼用したので、実施形態1のように別部品(短絡板7)を追加する必要が無く、部品点数並びに製造工程の増加によるコストアップを防ぐことができるという利点がある。
In the high frequency relay of the present embodiment, since the
(実施形態3)
本実施形態は、図8〜図10に示すように鉄心33とヨーク34の主片34Aとの間に配置される短絡ばね8を短絡手段とした点に特徴がある。なお、これ以外の構成は従来例若しくは実施形態1と共通であるから、共通の構成要素に同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略する。
(Embodiment 3)
This embodiment is characterized in that the short-
短絡ばね8は、弾性及び導電性を有する非磁性材料の板材を加工することにより、帯状の主片80と、主片80の長手方向両端部が互いに主片80の厚み方向における逆向きに曲げられてなる一対の接触片81,82とが一体に形成されてなる。そして、一方の接触片(第1の接触部)81を鉄心33の端面に接触させ、他方の接触片(第2の接触部)82をヨーク34の主片34Aに接触させることで短絡ばね8を介して鉄心33とヨーク34を短絡させている。なお、短絡ばね8の配設位置、つまり、鉄心33とヨーク34を短絡させる位置は図8に示すように鉄心33とヨーク34の結合部分の近傍、図9に示すように鉄心33の他端部(結合部分から最も離れた位置)、あるいは図10に示すようにその中間の位置の何れかが考えられる。
The short-
ここで、図10に示すように鉄心33の全長をL、鉄心33のヨーク34と結合されている側の端部から長手方向に沿った距離をxとしたとき、距離xの位置で鉄心33とヨーク34が短絡されるとすると、鉄心33とヨーク34が結合されている端部の位置と短絡位置が共振の節となり、L≠xであれば鉄心33の他端部が共振の腹となるから、距離xの間で生じる共振の共振周波数をf1、距離xよりも遠い位置で生じる共振の共振周波数をf2とすると、
f1=2x,f2=4(L−x)
となる。そして、これらの共振周波数f1,f2が等しいとおくと、
2x=4(L−x)
x=2L/3
となる。すなわち、距離xが鉄心33の全長Lの3分の2の値であるときに共振周波数f1,f2が最も高くなることになるから、このような位置を短絡位置とすれば共振周波数のシフト量を可能な範囲(鉄心33の全長Lに基づく範囲)内で最大とすることができる。そして、共振周波数のシフト量が最大になれば、インサーションロスに生じるリップルRipの高周波側へのシフト量も最大となり、相対的に低い周波数帯域における特性劣化を最大限に抑制することができる。故に、短絡ばね8の配設位置としては、図10に示すようにヨーク34に結合されている端部(図10における右端)から鉄心33の全長の3分の2の長さの位置とすることが望ましい。
Here, as shown in FIG. 10, when the total length of the
f1 = 2x, f2 = 4 (Lx)
It becomes. And if these resonance frequencies f1 and f2 are equal,
2x = 4 (Lx)
x = 2L / 3
It becomes. That is, when the distance x is 2/3 of the total length L of the
1 ベース
2 電磁石ブロック
3 固定端子ブロック
6 カードブロック
7 短絡板
33 鉄心
34 ヨーク
1
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