JP2664516B2 - 磁気スイッチ及び磁気スイッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、同軸高周波伝送線に使用されるスイッチ
に関するものであり、特に、伝送線等と共に使用する改
良された磁気スイッチに関する。

「従来の技術、発明が解決しようとする課題、課題を解
決するための手段、作用」 従来、同軸線間による信号入力及び信号出力の無線周
波及び高周波伝送を制御するために使用されるスイッチ
は、操作の際、ばねによる接触子、プランジャ、間接継
手あるいはその他の可動部材等、駆動が遅く、全く信頼
性のないものが用いられている。あるスイッチは、セッ
トしたポジションを保持するために自動的にラッチング
することができず、また別のスイッチは、フェールセー
フの機能がない。即ち、もし回路故障が生じた場合、接
触子を正確に要求されるポジションに自動的に戻すこと
ができい。また、従来のスイッチは複雑であるため、最
も問題となる高インピーダンスや信号伝送線に挿入損失
を引き起こす。また構造が複雑であったため大きくて重
く、製作するのに大変高価である。

この発明の第１の目的は、これまで同軸線間の信号ス
イッチ操作に使用されてきたスイッチより、駆動部分が
より少なく、小型で、重量が軽く、構造が簡単な磁気ス
イッチを提供することを目的とする。さらに別の目的
は、スイッチ切り替えされ、あるいは、自動的にフェー
ルセーフポジションに戻されたときラッチンイグするこ
とのできる磁気スイッチを提供することにある。

この発明によれば、小型で、閉導波管キャビティを有
する中空ボデーが与えられる。２本またはそれ以上の同
軸線は、ボデーに接続され、キャビティに配置されたタ
ーミナルを有する。キャビティ中の１つあるいはそれ以
上の導電性のある接触部材は、対のラインターミナルか
ら一定間隔をおいた開位置から、１対のあるいはそれ以
上の対のターミナルを橋絡する閉位置へ磁気的に移動可
能である。接触部材は、再びスイッチ切り替えされるま
でラッチされたままである。スイッチにはフェールセー
フの機能があり、解放磁力が移動されたとき、スイッチ
切り替えされる接触部材は、残っているか又は自動的に
閉位置に戻る。この発明の重要な特徴は、簡易化された
構造であり、キャビティ中のスイッチの移動部分だけが
簡単な可動接触部材であるということである。他に移動
部分があるとしてもキャビティの外側であり、その結
果、挿入損失は最低限にされ、内部機械の複雑性による
電位操作の困難は排除される。可動接触部材は、永久磁
石又は接触部材を含むスイッチングキャビティに隣接す
るパルスが与えられる電磁石によって、開位置と閉位置
との間を移動される。接触部材は、磁性を帯びた片、磁
石片、あるいは磁石又は磁性部材を運ぶ磁性を帯びてい
ない片を有している。接触部材の磁気的移動に使用され
る幾つかの永久磁石については、この接触部材に関して
操作位置の中と外とに回転させるように配置されること
ができる。磁石の回転は、電気モーターあるいは適当な
タイプの簡単な機械的動作によるものであって良い。単
一又は複数の磁極、単一又は複数の磁極スイッチング配
列の２本、３本、４本、あるいはそれ以上の同軸伝送線
間の磁気スイッチ配列を成し遂げた。

１つの特定の磁気スイッチング部品は、ラッチング操
作に接触するようになっており、高周波を伝達できない
２つの当接メタルブロックまたは閉導波管を規定する凹
部によって形成されるプレートを具備する小型軽量のボ
デーを有している。キャビティには、２つの可動磁気ス
イッチ接触子が設けられている。これらの接触子は、２
つのブロック中に設けられた穴に、摺動可能に挿入され
る絶縁性のガイドピンによって、移動可能に案内された
る。接触子の移動量は大変小さい。２つ１組になってス
イッチ開閉される３本の同軸線は、固定された接触子ま
たはキャビティに開いているターミナルを支持するコネ
クターを有する。固定された接触子は、可動接触子によ
って交互に橋絡されまたは、閉回路及び開回路にされ
る。操作に際して、１つの可動接触子は、他の可動接触
子が高周波入力−出力をラインの２つの間に導電してい
るときに同時にグランドされる。メタルボデー上は磁気
を有する電磁石であり、導波管キャビティに配置される
磁極で終端する３本の脚を具備する軟鉄を有する。コア
には、２つのコイルが巻回されており、このコイルに
は、磁極の磁性を逆転するために、交互に電気的パルス
が与えられる。可動接触子は、磁極の磁性によって交互
に引き付けられ、反発される永久磁石を支持している。
一方の接触子が隣接する磁極に引き付けられる間に、他
方の接触子は固定接触子に反発される。このように装置
は、単極、双投スイッチとして機能する。補足の接触子
は、リモートテレメトリック回路を開いたり閉じたりす
る機能がある。これは、可動接触子の１つが隣接する磁
極に引き付けられたとき、その接触子に設けられたガイ
ドピンの１つによって、メタルボデーの外側に位置され
て操作される、設置部材を有する。

「実施例、発明の効果」 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を具体的に
説明する。

第１図および第２図の参照符号20は、第１の実施例を
示す磁気スイッチであり、この磁気スイッチ20はボデー
21を有している。このボデー21は上部メタルブロック22
を有しており、上部メタルブロック22は、これに当接し
ている下部メタルブロック28が有する凹部26に対向し
た、凹部24を有している。これら凹部24,26は高周波を
伝送しない閉導波管キャビティ25を形成している。

下部メタルブロック28は、横方向に間隔を置き、軸が
夫々平行に配設された３本の円柱状の同軸線コネクタ32
と螺合結合される３つのねじ穴30を有する。各コネクタ
32は、第１図および第４図に詳細に示すように、中に絶
縁ライナー40を具備した導電メタルシェル38を有してい
る。各絶縁ライナー40には、軸穴43に中央コンダクタコ
ア42がこれに沿って延出しており、これはソケット44で
終端している。各中央コンダクタコア42中に、軟鉄デイ
スク48から同軸的に支柱46が延出し、ソケット44に収容
されている（第４図参照）。３つの軟鉄ディスク48は、
固定されたスイッチ接触子として夫々動作し、これら
は、横方向に１列に配列してキャビティ25内に配置され
る。

電磁石50は、２つのセクション54a,54bを有するクロ
スバー54で形成された軟鉄コア52を有している。このコ
ア52は第1,3,8,9図で示すように、３本の従属する脚56
を有している。前記上メタルブロック22に形成された孔
60には、軟鉄ねじ61が貫通されており、これは各脚56中
に形成されたねじ穴62に螺合結合されている。各ねじ61
の軟鉄ヘッド64は、ブロック22に接しており、固定接触
子48に対して同列に配置され、磁極として機能する。こ
の穴66は以下に述べる目的のため、上メタルブロック22
に形成されている。この穴66は、キャビティ25から電磁
石50が設けられている上メタルブロック22の上側に向け
て延出している。コア52の両クロスバーセクション54a,
54bには、２つのコイル58,59が巻回されており、これ
は、第８図、第９図に示すように外側パルス回路に接続
するリード70,72,74に接続されている。コイル58は、２
つのセクション（コイル部分）58a,58bを有しており、
それぞれクロスバーの54a,54b上に逆方向に巻回されて
いる。２つのコイル部分58a,58bは、第８図において実
線で示されており、第９図においては、破線で示されて
いる。コイル59は、２つのセクション（コイル部分）59
a,59bを有しており、それぞれクロスバーの54a,54b上に
逆方向に巻回されている。コイル部分59a,59bは、第８
図において破線で示されており、第９図においては、実
線で示されている。コイル部分58a,58bの巻回し方向は
共に、コイル部分58a,59bのそれと反対方向である。コ
イル部分の反対方向の巻回しは、コイル59がそのまま
で、１対のリード線72,74にパルスＰ′がコイル58に与
えられたとき、第８図に示されるように、３本の磁極に
それぞれＮ−Ｓ−Ｎの極性を与える。同様に第９図に示
されるように、コイル58がそのままで、１対のリード線
70,74にパルスＰがコイル59に与えられたとき、３本の
磁極にはそれぞれＳ−Ｎ−Ｓの極性が現れる。ボデー21
上には、電磁石50を囲んで機密カバー75が設けられてい
る。

キャビティ25の内部には、２つの可動磁気接触子80,8
2が設けられている。各可動磁気接触子80,82は、第１
図、及び第５図乃至第９図に示すように、堅い導電性メ
タルベース片84,85を有している。メタルベース片84,85
の上側の両端部には、円形のディスク型永久磁石86が設
けられている。可動磁気接触子80は、メタルベース片84
の孔92に貫通して固定され、空間を開けられて絶縁され
ている、２本のプラスチックガイドピン88,90を支持し
ておいる。プラスチックガイドピン88,90はメタルベー
ス片84の下方に延びる等しい長さの突出部94を有してお
り、上方に長さの異なる突出部96,98を夫々有してい
る。突出部98は、突出部96より長く形成されている。可
動磁気接触子82には、メタルベース片85上に全く等しい
２本の絶縁ガイドピン88′が固定されている。メタルベ
ース片85の下方には、夫々長さが等しい突出部94′が、
上方には、夫々長さが等しく突出部94′より長い突出部
96′が形成されている。突出部94,94′は夫々等しい長
さであり、突出部96,96′も夫々等しい長さである。突
出部94,94′は、下メタルブロック28の夫々間隔を置か
れて形成された穴97に摺動可能に係合される（第１
図）。突出部96,96′は、上メタルブロック28に夫々形
成された穴99に係合される。最も長い突出部98は、ブロ
ック22の穴66に摺動可能に係合される。

可動磁気接触子80が、それに隣接する１対のヘッド
（磁極）64に磁気的に上方に移動されたとき、突出部98
は上昇し、ばね接触子102の舌片101に接触する（第10
図、第11図参照）。ばね接触子102は、絶縁物104によっ
てブロック22の上面部にその一端部が取り付けられてい
る。ばね接触子102の他端部100は自由になっており、上
メタルブロック22上に固定されたグランド部材106に接
触する。ばね接触子102は、リード線108によって外部の
リモートテレメータ回路に接続されている。可動磁気接
触子（スイッチ）80が上昇移動する度に、リモートテレ
メータ回路をグランドする接触子102を開く。

リード72,74又はリード70,74にパルスＰ又はＰ′が入
力されると、第８図及び第９図に示すように、可動磁気
接触子80及び82は、交互に上下に移動される。リード7
0,74にパルスＰが入力されると、第９図に示すように、
コイル59は可動磁気接触子82が上昇している間に、可動
磁気接触子80を下降させる。可動磁気接触子の磁石は、
第８図および第９図で示すように、両端部でＮ極とＳ極
に分かれており、可動磁気接触子82の磁石のＮ極とＳ極
が、隣接する脚56のＳ極とＮ極に引き付けられている間
に、可動磁気接触子80は、隣接する脚56のＮ極とＳ極に
より反発される（第９図参照）。同様に、リード72,74
にパルスＰ′が入力されると、ヘッド64の磁極は逆転さ
れ、可動磁気接触子80はヘッド64に引き付けられ、上部
グランドポジションに位置される。このとき、可動磁気
接触子82は反発され、隣接した同軸線コネクタ32の高周
波導電回路を閉じるために、軟鉄デイスク48に固定され
る下部ブリッジポジションに位置されている。ヘッド64
の磁化は強く、磁石86によって与えられる磁力より強い
ので、可動磁気接触子80と82は上位置と下位置とにそれ
ぞれ直接動かされ、ヘッド64の極性が変わるまで確実か
つ安全に保持される。各可動磁気接触子80及び82が上位
置にあるとき、キャビティ25は高周波の絶縁導波管とし
て機能するため、１対の組み合わされたコネクタとライ
ンとの間に開回路があることになる。このように橋絡さ
れた１対の同軸線は、１対の同軸線が開いていない間に
高周波流を導電する。同軸線の入力−出力は、このよう
に交互に、導電及び絶縁状態をスイッチ切り替えされ
る。

典型的な磁気スイッチは、直流０〜9000ヘルツの範囲
の高周波流を操作するように意図されており、約10ワッ
トが安全にスイッチ切り替えされることができる。例え
ばスイッチ20のようなスイッチは、可動磁気接触子80及
び82の移動量が約0.05インチに要求されるであろう。可
動磁気接触子80,82は、金メッキされた発光性合成物ブ
ロンズ片から作られることができ、幅が約1/8インチ、
厚さが約0.15インチ、長さが約0.5インチにすることが
できる。。ガイドピン88,88′90は、ポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロン）等により作成してもよい。永久
磁石86は、直径が約1/8インチ、厚さが約0.02インチに
することができる。軟鉄デイスク48もまた金メッキさ
れ、すべての操作コンディションの下、安定性を保証
し、使用期間も長くなる。上下メタルブロック22,28
は、軽量アルミニウムから作ることができる。

スイッチ20全体は、幅が約0.6インチ、長さが約1.5イ
ンチ、高さが約1.5インチに作成することができる。こ
のように、スイッチ20全体は、明らかに大変小さく、コ
ンパクトで、軽量である。また、可動部分が最小でシン
プルな構造である。同軸線のスイッチング接触子は、従
来のプランジャと可動部材が負荷される回転されるばね
との使用を排除する。スイッチは非常に小さいサイズで
あるにもかかわらず、非常に頑丈で、不利なコンディシ
ョンが長引いてもスイッチングの有効性はそのままであ
ろう。

第１図乃至第11図の磁気スイッチ20は、ラッチングタ
イプの基本である。すなわち、可動磁気接触子80,82
は、電磁石50のコイル58,59が励磁されなくなったと
き、最終セットポジションに位置している。コイル58,5
9にパワーが励磁されなくなったとき、または、磁極56
の磁気保持力が弱まったときに、可動磁気接触子80,82
は安全位置に引込むように適用するのが望ましい。これ
は、第12図において示す第２の実施例である磁気スイッ
チ20Aによって達成される。なお、第１の実施例である
スイッチ20と対応する部分については、同一の符号を付
す。

可動磁気接触子80a,82aのそれぞれは、ガイドピン88a
を支持する接触片84a,または85aを有している。接触片8
4a,または85aは、永久的に磁化された材質によって作ら
れており、棒磁石である（第13図参照）。各接触片の下
では、ブロック28aに埋めこまれた２本の円筒状の永久
磁石110が、それぞれ接触片84a,85aの下部中心に位置さ
れており、反対側にはキャビティ25aが位置している。
通常、スイッチ20Aは、上述したスイッチ20と同じ方法
で操作する。しかしながら、もし、磁極56,64の磁場が
弱められた場合、磁石110は、高められた磁化または磁
化された可動磁気接触子80a（82a）を、開回路位置から
引込め、安全位置へ保持し、閉回路位置を軟鉄ディスク
48が隣接する２本の隣接するラインへ橋螺する。

第14図は、単極で、単投型の第３の実施例である磁気
スイッチ20Bを示す。この磁気スイッチ20Bは、電磁石50
bのコア58b上のコイル58bが充電されなくなったとき、
可動磁気接触子82bが２本の同軸線32bの軟鉄ディスク48
bを橋絡する、閉じられたフェールセーフポジションを
有する。可動磁気接触子82bは、電気的に導電性の材料
で、磁石または磁化されていない可動接触片84bを有す
る。可動接触片84bの上端部には、その中心位置磁気デ
ィスク112が取り付けられている（第15図参照）。可動
接触片84bは、１対の絶縁性のピン114を支持しており、
このピンは、下ブロック28bに設けられた穴116中をスラ
イドする。閉じられた高周波キャビティ25bは、下ブロ
ック28bと上ブロック22bとの間に形成される。ブロック
22bの底には、電磁石50bが充電されたとき、磁気ディス
ク112が突出できる空洞118が形成されている。その結
果、磁化されたコアまたは磁極56は、スイッチ接触子82
bを上昇させるために、磁気ディスク112と可動接触片84
bとを引き付ける。可動磁気接触子82bが下げられた位置
では、可動接触片84bは、軟鉄ディスク48bを橋絡する
（第14図）。これは、閉じられたフェールセーフポジシ
ョンである。このとき、下ブロック28bにはめ込まれた
永久磁石110bは、フェールセーフブリッジポジション中
の可動磁気接触子82bを保持するアクティブ磁石であ
る。電磁石50bが充電されなくなったとき、可動磁気接
触子82bは、フェールセーフ閉回路ポジションである下
げられた位置に残っている。電磁石50bが充電されたと
き、永久磁石110bによって残された比較的弱い磁場を支
配する磁極56によって磁場が発生され、可動磁気接触子
82bは、スイッチが磁化される開回路へ上昇され、スイ
ッチは開回路ポジションに残る。磁場が弱められたと
き、スイッチは、磁石110bが２つのラインターミナル48
bを橋絡するに至るまで、可動磁気接触子82bを引き寄せ
るようにフェールセーフ閉回路ポジションに閉じられ
る。

第16図は、単極、双投型のフェールセーフオペレーシ
ョンに配置された第４の実施例である磁気スイッチ20c
を示している。なお、第14図および第15図に示された部
分と類似する部分については上述されている。部品20c
は、巻線またはコイル56c′,56c″中に、個々に円筒状
のポールまたはコア56c′,56c″を軸方向に配列された
２つの電磁石50c′,50c″を有している。ポール56c′,5
6c″は、ブロックの上端部の凹部あるいは下ブロックま
たはプレート28cのキャビティ25cを閉じるプレート22c
上で終端している。キャビティ25cの底には、３本の同
軸線32c,32c′,32c″の上端部に３つの軟鉄ディスク48c
が形成されている。第15図で示される接触子82bと同様
の２つの接触子82c′,82c″は、ピン114によって案内さ
れ、キャビティ25c中を往復可能に上下する。部品20cに
おける２つの可動磁気接触子82c′,82c″は、それぞれ
接触片84cおよび中央磁気ディスク112cを有している。
各ディスク112は、ブロック28cの軸穴122にそれぞ配置
され、軸上に配列された円筒形の永久磁石110c′,110
c″を有しており、この永久磁石110c′,110c″は、キャ
ビティ25cの外側にある。ポール56c′,56c″もまた、キ
ャビティ25cの外側で終端している。接触片84cの片方
は、通常フェールセーフ閉回路ポジションの軸線32c,32
c′を橋絡する。電磁石50c′,50c″の片方または双方が
充電されたとき、ポール56c′,56c″の磁場は、永久磁
石110c′,110c″によって与えられた弱い磁力を支配し
ているので、接触片84cの片方または双方は、ブロック2
2cへ向けて上方へ引き付けられる。電磁石50c′,50c″
の片方または双方の増力電流がオフつまり停止したと
き、すなわちポール56c′,56c″の磁場が弱められ、ま
たは停止したとき、可動磁気接触子82c′,82c″は、同
軸線32c,32c′および／または32c′,32c″を橋絡するフ
ェールセーフポジションへ降ろされる。電磁石50c′,50
c″に交互に充電された場合、接触子82c′,82c″は、交
互に上方へ引き付けられ、同軸線32c,32c′および32
c′,32c″を開回路にし、スイッチは、単極、双投スイ
ッチとして機能する。この点について注目すべきこと
は、前述した磁気スイッチ20および20Aもまた、ライン
ポジションを開いたり閉じたりして、二者を交換する単
極、双投スイッチとして機能し、これとスイッチ20bを
対比すると、スイッチ20bは、ただ２本のライン32bを１
つの開位置と１つの閉位置にする単極、単投スイッチと
して機能する。

第17図乃至第21B図は、本発明の第５の実施例を示す
磁気スイッチ20Dを示すものであり、双極、双投操作に
適用される。このスイッチは、セクターモーター125を
有しており、このモーター125は、シリンダシェルによ
って囲繞され、かつ、固定ベースブロックまたはプレー
ト132によって保持される円筒状のハウジング130によっ
て支持される固定コイル126を具備している。モーター1
25は、外部からの電圧によるパルスが与えられるごと
に、一方向または他対方向に90゜回転するように配置さ
れている。回転軸発電子134は、プレート138を支持する
中央シャフト136を有し、このプレート138は、シャフト
136および発電子134と共に回転する。互いに180゜間隔
を置いた一対の凹部140には、永久磁石ディスク142a,14
2bが設けられている。このディスク142a,142bは、固定
伝導グランドプレート144に隣接して回転し、このプレ
ート144は、ブロック132中のキャビティ25bを閉じてい
る。

４つの磁気スイッチ接触子150a,150b,150c,および150
dは、キャビティ25d中のグランドプレート144の下方
で、矩形に配列して配置されている。各４つの接触子
は、ディスク142aまたは142bの１つが、接触子150の中
央部上方に配置されたとき選択的に上方の開回路グラン
ドポジションへ往復可能である。各接触子150は、鋭角
端部148で終端している平面接触片146を有している（第
17図18図そして第20図参照）。２つのガイドピン151
が、平面接触片146の底面部から下方に延出しており、
これらは、ブロックまたはプレート132の穴内を摺動可
能に配置されている。

４本の同軸線154a〜154dは、それぞれブロック132の
穴155に固定されている。各同軸線154a〜154dの中央コ
ンダクター156は、導電ディスクまたはヘッド158で終端
している。４つの穴160は、それぞれ永久磁石164を備え
てブロック132中に形成されている。永久磁石164は、接
触子150a〜150dの４つの接触片146の下方中央に位置さ
れている。永久磁石164は、ディスク142a,142b同様、キ
ャビティ25dの外側に位置されている。

磁気スイッチ20Dを使用する場合、同軸線154aと154c
とを信号入力線、同軸線154bと154dとを信号出力線と仮
定する（第18図、21A図、21B図）。スイッチは、交互に
２つのスイッチポジションP1またはP2を有する。第21A
図で概略的に示すように、P1のポジションにある場合、
ディスク142a,142bは、接触子150bおよび150dの中心上
で回転させられる。ディスク142a,142bは、接触子150b,
150dをグランドプレート144へ引き付ける。接触子150a
と150cは、磁石164に保持されており、同軸線154a,154b
および154c,154dをそれぞれ橋絡する。このように信号
は、ライン154aおよび154cから入力し、ライン154bおよ
び154dへ出力する。なお、ライン154cから154bおよび15
4aから154dは、開回路である。ライン154aおよび154c
は、第21A図に示すように、フェールセーフ閉回路ブリ
ッジポジションである。

モーター125がディスク142a,142bを90゜だけ回転し
て、プレート138をポジションP2としたとき、スイッチ
は逆転する（第21B図）。それから、接触子150aと150c
がライン154a,154bおよび154c,154dを開回路にしている
間に、接触子150bは、ライン154bと154cをブリッジし、
接触子150dは、ライン154aと154cを橋絡する。このよう
にスイッチ20Dは、双極、双投スイッチとして働く。も
し、ディスク142a,142bが、図面で示される位置とは異
なった場所で停止した場合、または、もし、ディスク14
2a,142bの磁力が弱くなった場合、接触子150a〜150dの
すべては、閉回路またはフェールセーフポジションに自
動的に下降し、磁石164によって保持される。

上述したスイッチ20Dを操作するために、接触片146
は、例えば、軟鉄のような磁性材料で作成すべきであ
る。この軟鉄は、磁化されることができ、接触子は磁石
142a,142b,164によって択一的に引き付けられることが
できる。同時にこれらの接触片は、入力および出力同軸
線との間で伝導するために、より良い導電性を有する必
要がある。２つの機能を分けるために、接触子は第22図
で示すように構成されることができる。すなわち、接触
子150′は、磁性のない高伝導性材料、例えば、銅、
銀、金メッキされたメタル等でつくられた接触片146′
を有している。磁石164と142a142bとの間にある接触子
を交互に引き付けるために、小さい磁気ディスクまたは
磁石170が接触片146′の中央部に設けられている。この
構造は、スイッチ20の接触子80および82に類似してい
る。すなわちそこでは、磁石86は接触片84上に設けられ
ており、この接触片84は、磁気を帯びている必要がな
く、磁性を帯びたラインターミナル48間に電流を流すた
めにより良い導電性であればよい。磁石86は、磁化され
たターミナル48と共に動く。第13図で示されるように、
接触子80a,82aの接触片85aは、磁化されたスイッチ20A
に使用されており、磁化されたラインターミナル48と共
に動き、導電機能を成し遂げる。第15図および第22図で
示されるように、接触片が中央に配置される磁石または
磁性部材を支持しているとき、接触片は磁性材料で作る
必要がなく、接触ターミナル48b,48c,158は磁化されて
いる必要はない。このように磁気がない接触片、磁気を
帯びた接触片、あるいは、磁化され補助の磁石がない接
触片を用いることは有用であるが、すべてのケースにお
いて接触片は、低い挿入損失である高導電性のものでな
ければならない。

第23図は、単極、四重投、三重投、双投、または単投
スイッチを操作することのできる、第６の実施例である
磁気スイッチ20Eの概略図である。このスイッチは、第1
7図および第18図に示したスイッチ20Dの配列と近似する
矩形配列であって、コーナーにおいて４つの同軸線を有
する。ここで、すべての同軸線180a,180b,180cおよび18
0dは、信号出力線が磁性のないターミナル48eで末端と
なるように構成されている。４つの薄く、フラットな可
動磁気接触子182a〜182dは、十字状に配列されている。
各接触片183の内側端部は、中央同軸線180eのターミナ
ルディスク48′に接触することができる。各接触片182
は、中央に位置された磁気ディスク184を支持してお
り、この磁気ディスク184は下部永久磁石186を引き付け
る。モーターまたは機械的なアクチュエーター（図示せ
ず）は、90゜離れて配置された４つの上磁石142′を支
持している。第23図において示すポジションは、すべて
の接触子182a〜182dが、入力ターミナル48eを出力ライ
ン180a〜180dのターミナルへそれぞれ橋絡するフェール
セーフ閉回路位置にある。磁石142′が45゜回転された
とき、４つの磁石はすべての接触片182上の中心におか
れ、それらの接触片をラインターミナルディスク48e,48
e′から放して上方の開回路ポジションに引き付ける。
このように磁石のローターによる45゜の回転により、す
べての入力−出力接続を開けることができ、その後の45
゜の回転により、すべての入力−出力接続を磁石186に
よって閉じることができる。切り替え構造においては、
磁石142′は、第14図および第16図で示した４つの個々
の電磁石等によって置き換えられることができる。これ
らの電磁石は、４つの接触片182の中心上に永久に位置
されたポールを有する。それから各永久磁石は充電さ
れ、磁化されたポールは、連合された接触子182a〜182d
を上方へ引き付ける。そして、電磁石が励磁されなくな
ったとき、引き付けられた接触子は、連合された磁石18
6の引力によって下方へ放される。このように、すべて
の接触子182a〜182dは、電磁石が充電され、または充電
されなくなることにより、互いに独自に操作することが
できる。すべての接触部材は、電磁石が充電されなくな
ったとき閉回路フェールセーフブリッジポジションへ戻
る。もし要求されるのなら５本以上の同軸線180′をス
イッチ20Eに接続させることができる。追加のスイッチ
接触部材182′には、加えられたラインと中央ライン180
eとを橋絡するために、それぞれ追加のラインが設けら
れている。中央ライン180eは、信号出力ラインとして使
用することも可能であり、他のすべてライン180a〜180d
は信号入力ラインとすることができる。同様に、上述し
た他のすべてのスイッチについても、信号入力ラインと
出力ラインとの機能を置き換えさせることができる。

前述したことから２つの基本的なタイプの磁気スイッ
チが明確になった。第１図のスイッチ20によって例証さ
れたラッチングタイプでは、可動磁気接触子は、連合さ
れた電磁石が励磁されなくなったとき最終セットポジシ
ョンに残っている。そして、スイッチ20B〜20Eのフェー
ルセーフタイプでは、スイッチ接触子は、活動磁場が弱
められ、または消されたとき常にフェールセーフライン
ブリッジポジションへ戻る。

もし要求されるなら、磁気スイッチの30操作の基本モ
ードを変えることなく、電気駆動モーターとは異なった
機械的なアクチュエータ手段等により、スイッチ20D,20
Eの磁石142a,142b,142′を回転し、または適当な位置に
おくことも可能である。

シールされたキャビティ25,25a〜25dは、マイクロウ
ェーブや高周波信号とは異なった電気的信号をスイッチ
するための継電器キャビティとして使用されることがで
きる。

磁気スイッチの実用的な実施例においては、いくつか
の磁石は、ミニチュアサイズまたはまれに接地材料から
作られることができる。接触片が軟鉄から作られている
場合、伝導性を増し、挿入損失を低くするために、それ
らは金メッキされたプレートにすることができる。いく
つかの磁気スイッチは、小型構造に作成されている。可
動接触子の接触片は、厚さが約0.019インチ、それらの
上下方向の移動量は、約0.09インチにすることができ
る。

スイッチは、外部からの影響を避けるために十分にシ
ールされたキャビティ25a〜25dを有している。可動接触
子の下の小磁石110,11b、110c′,110c″,164,186は、陽
極を保証するのに十分な強さであり、同軸線のターミナ
ルを具備する電気的接続を確実にする。入力−出力ライ
ン接続を開く上磁石を回転し、または適当な位置にする
モーターまたは機械的なアクチュエータは、同一平面上
で磁石を回転させるだけなので、大変軽い負荷がかけら
れるだけである。ライン接続を閉じる力は、可動接触子
の下の磁石によって与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る磁気スイッチの第１の実施例の
縦断面図である。 第２図は、第１図において２−２線の縦断面図である。 第３図は、２つの可動接触子を駆動する電磁石のコアを
示す斜視図である。 第４図は、第１図および第２図の部品に用いられる同軸
コネクターと固定されたターミナル接触子を示す拡大斜
視図である。 第５図は、２つの可動接触子のうちの１つの拡大された
平面図である。 第６図は、第５図において６−６線の部分断面図であ
る。 第７図は、第６図と同様の図であり、２つの可動接触子
のうちの他方の部分断面図である。 第８図および第９図は、それぞれ電磁石の概略図を示す
図であり、隣接して取り付けられた１対の接触子に関し
て、２つの可動接触子が交互に操作ポジションになって
いる状態を示す図である。 第10図は、リモートテレメトリック回路を作動させるた
めに、スイッチに用いられる補足ばね接触子の拡大斜視
図である。 第11図は、第10図におけるばね接触子の部分断面図であ
り、接触子は、グランド接触子に関して開位置にある状
態を示す。 第12図は、本発明に係る磁気スイッチの第２の実施例を
示す図であり、第９図と同様の状態を示す概略図であ
る。 第13図は、第12図の第２のスイッチに用いられる可動接
触子の拡大斜視図である。 第14図は、本発明に係る磁気スイッチの第３の実施例を
示す縦断面図である。 第15図は、第14図における磁気スイッチに用いられる可
動スイッチ接触子の拡大斜視図である。 第16図は、本発明に係る磁気スイッチの第４の実施例を
示す縦断面図である。 第17図は、本発明に係る磁気スイッチの第５の実施例の
一部分を示す縦断面図である。 第18図および第19図は、第17図においてそれぞれ18−18
線,19−19線方向の断面図である。 第20図は、第17図〜第19図のスイッチに用いられる磁気
スイッチ接触子の拡大斜視図である。 第21A図および第21B図は、第17図〜第19図のスイッチの
２つの操作ポジションを説明する概略図である。 第22図は、第20図におけるスイッチ接触子に代わって使
用可能な、別の磁気スイッチ接触子を示す拡大斜視図で
ある。 そして第23図は、第18図と同様の図を示し、本発明に係
る磁気スイッチの第６の実施例の一部分を概略的に示す
図である。 20……磁気スイッチ,22……上メタルブロック,25……キ
ャビティ,28……下メタルブロック,32……コネクタ,40
……絶縁ライナー,48……軟鉄ディスク,50……電磁石,5
2……軟鉄コア,58、59……コイル,80、82……可動磁気
接触子,84……メタルベース片,86……永久磁石,88、90
……プラスチックガイドピン,102……ばね接触子,106…
…グランド部材。

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定間隔をおいて配置され、閉じたキャビ
   ティを形成する複数の壁を有し、これら壁の１つに互い
   に横方向に所定距離をおいて形成された穴を具備する中
   空ボデーと、 前記穴に係合され、前記キャビティ中に横方向に一定間
   隔を置いて配設された第１および第２の導電性ラインタ
   ーミナルを有する第１および第２の同軸伝送線と、 前記第１および第２のラインターミナルを橋絡する閉回
   路第１のポジションと、前記両ラインターミナルから一
   定間隔離れた開回路第２のポジションとの間で前記キャ
   ビティ中を往復動可能な導電性接触部材と、 前記キャビティ中に設けられ、前記第１のポジションと
   第２のポジションとの間の前記接触部材の往復動を規制
   するガイド手段と、 前記中空に支持され、前記接触部材を前記閉回路第１の
   ポジションから開回路第２のポジションへ磁気的に移動
   するように配置された第１の磁気手段と、 前記ボデーに支持され、前記接触部材を前記開回路第２
   のポジションから閉回路第１のポジションへ磁気的に移
   動するように配置された第２の磁気手段と、 磁化可能なコアと、このコア上の巻線とを具備する電磁
   石と、を具備し、 前記第１の磁気手段は、前記巻線の第１のコイル部分を
   有し、 前記電磁石は、第１のコイル部分が励磁されたとき、前
   記接触部材を前記閉回路第１ポジションから開回路第２
   ポジションへ磁気的に移動させ、 前記第２の磁気手段は、前記巻線の第２コイル部分を有
   し、 前記電磁石は、第１のコイル部分が消磁されている間に
   第２のコイル部分が励磁されたとき、前記接触部材を前
   記開回路第２のポジションから閉回路第１のポジション
   へ磁気的に移動させ、 前記接触部材は、非磁性材から作られた接触片と、前記
   第１および第２のコイル部分が交互に励磁されたとき、
   電磁石により交互に引き付け、反発するように前記接触
   片上に配置された、少なくとも１つの永久磁石とを、有
   することを特徴とする磁気スイッチ。
2. 【請求項２】前記磁気スイッチはさらに、接触部材に隣
   接して配置され、前記第１および第２のコイル部分が消
   磁されたとき、閉回路第２のポジションの前記接触部材
   を保持する、第３の磁気手段を有することを特徴とする
   請求項１に記載の磁気スイッチ。
3. 【請求項３】一定間隔をおいて配置され、閉じたキャビ
   ティを形成する複数の壁を有し、これら壁の１つに互い
   に横方向に所定距離をおいて形成された穴を具備する中
   空ボデーと、 前記穴に係合され、前記キャビティ中に横方向に一定間
   隔を置いて配設された第１および第２の導電性ラインタ
   ーミナルを有する第１および第２の同軸伝送線と、 前記第１および第２のラインターミナルを橋絡する閉回
   路第１のポジションと、前記両ラインターミナルから一
   定間隔離れた開回路第２のポジションとの間で前記キャ
   ビティ中を往復動可能な導電性接触部材と、 前記キャビティ中に設けられ、前記第１のポジションと
   第２のポジションとの間の前記接触部材の往復動を規制
   するガイド手段と、 前記中空に支持され、前記接触部材を前記閉回路第１の
   ポジションから開回路第２のポジションへ磁気的に移動
   するように配置された第１の磁気手段と、 前記ボデーに支持され、前記接触部材を前記開回路第２
   のポジションから閉回路第１のポジションへ磁気的に移
   動するように配置された第２の磁気手段と、 磁化可能なコアと、このコア上の巻線とを具備する電磁
   石と、を具備し、 前記第１の磁気手段は、前記巻線の第１のコイル部分を
   有し、 前記電磁石は、第１のコイル部分が励磁されたとき、前
   記接触部材を前記閉回路第１ポジションから開回路第２
   ポジションへ磁気的に移動させ、 前記第２の磁気手段は、前記巻線の第２コイル部分を有
   し、 前記電磁石は、第１のコイル部分が消磁されている間に
   第２のコイル部分が励磁されたとき、前記接触部材を前
   記開回路第２のポジションから閉回路第１のポジション
   へ磁気的に移動させ、 前記接触部材は、前記第１のコイル部分と第２のコイル
   部分とが交互に励磁されたとき、前記電磁石によって交
   互に引き付け、反発するための磁化された材料から作ら
   れた接触片を有することを特徴とする磁気スイッチ。
4. 【請求項４】前記磁気スイッチはさらに、前記接触部材
   に隣接して配置され、前記第１および第２のコイル部分
   が消磁されたとき、閉回路第２のポジションの前記接触
   部材を保持する第３の磁気手段を有することを特徴とす
   る請求項３に記載の磁気スイッチ。
5. 【請求項５】前記磁気スイッチはさらに、前記接触部材
   に隣接して配置され、この接触部材を開回路第２のポジ
   ションから閉回路第１のポジションへ移動させ、前記第
   １のコイル部分が消磁されたとき、閉回路第１のポジシ
   ョンに前記接触部材を保持する永久磁石を有することを
   特徴とする請求項１に記載の磁気スイッチ。
6. 【請求項６】一定間隔をおいて配置され、閉じたキャビ
   ティを形成する複数の壁を有し、これら壁の１つに互い
   に横方向に所定距離をおいて形成された穴を具備する中
   空ボデーと、 前記穴に係合され、前記キャビティ中に横方向に一定間
   隔を置いて配設された第１および第２の導電性ラインタ
   ーミナルを有する第１および第２の同軸伝送線と、 前記第１および第２のラインターミナルを橋絡する閉回
   路第１のポジションと、前記両ラインターミナルから一
   定間隔離れた開回路第２のポジションとの間で前記キャ
   ビティ中を往復動可能な導電性接触部材と、 前記キャビティ中に設けられ、前記第１のポジションと
   第２のポジションとの間の前記接触部材の往復動を規制
   するガイド手段と、 前記中空に支持され、前記接触部材を前記閉回路第１の
   ポジションから開回路第２のポジションへ磁気的に移動
   するように配置された第１の磁気手段と、 前記ボデーに支持され、前記接触部材を前記開回路第２
   のポジションから閉回路第１のポジションへ磁気的に移
   動するように配置された第２の磁気手段と、を有し、 前記第１の磁気手段は、前記接触部材を磁気的に引き付
   け、開回路第２のポジションへ移動させる第１の永久磁
   石を有する、ことを特徴とする磁気スイッチ。
7. 【請求項７】前記第２の磁気手段は、前記接触部材に隣
   接して配置され、前記接触部材を磁気的に引き付けて閉
   回路第２のポジションへ移動させると共に、閉回路第２
   のポジションに接触部材を保持する、第２永久磁石を有
   することを特徴とする請求項６に記載の磁気スイッチ。
8. 【請求項８】前記接触部材は、前記第１および第２の永
   久磁石によって交互に磁気的に引き付けられ、動かされ
   る磁気接触片を有することを特徴とする請求項７に記載
   の磁気スイッチ。
9. 【請求項９】前記接触部材は、前記第１および第２の永
   久磁石によって交互に磁気的に引き付けられ、動かされ
   る磁気部材を具備した磁気のない接触片を有することを
   特徴とする請求項７に記載の磁気スイッチ。
10. 【請求項１０】前記磁気スイッチはさらに、 前記穴の内、別の穴の１つに係合されると共に、前記キ
    ャビティの第２のラインターミナルから横方向に一定間
    隔おいて配置される第３のラインターミナルを有する第
    ３の同軸伝送線と、 前記第２および第３ラインターミナルを橋絡する閉回路
    第３のポジションと、前記第２及び第３ラインターミナ
    ルから一定間隔を置いた開回路第４のポジションとの間
    の前記キャビティ中を往復動可能な第２の導電性接触部
    材と、 前記第３のポジションと第４のポジションとの間を往復
    動する前記第２の接触部材を規制する前記キャビティ中
    に形成された別のガイド手段と、 前記ボデーに支持され、前記第２の接触部材を前記閉回
    路第３のポジションから開回路第４のポジションへ磁気
    的に移動するように配置された第３の磁気手段と、 前記ボデーに支持され、前記第２の接触部材を前記開回
    路第４のポジションから閉回路第３のポジションへ磁気
    的に移動するように配置された第４の磁気手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気スイッ
    チ。
11. 【請求項１１】前記第３の磁気手段は、前記巻線の第２
    のコイル部分を有し、 前記電磁石は、第２コイル部分が消磁されたとき、前記
    第２の接触部材を前記閉回路第３のポジションから開回
    路第４のポジションへ磁気的に移動させることを特徴と
    する請求項10に記載の磁気スイッチ。
12. 【請求項１２】前記磁気スイッチは、磁化可能な第２の
    コアと、この第２のコア上の第２の巻線とを具備する第
    ２の電磁石を有し、 前記第２の磁気手段は、第２の巻線が励磁されたとき、
    前記第２の接触部材を前記閉回路第３のポジションから
    開回路第４のポジションへ磁気的に移動させることを特
    徴とする請求項10に記載の磁気スイッチ。
13. 【請求項１３】前記第２の磁気手段は、前記巻線の第３
    のコイル部分を有し、 前記第１のコイル部分が消磁されている間に第３コイル
    部分が励磁されたとき、前記電磁石は、前記第１の接触
    部材を開回路第２のポジションから閉回路第１のポジシ
    ョンへ磁気的に移動させ、 前記第２の磁気手段はさらに、前記巻線の第４のコイル
    部分を有し、前記第３のコイル部分が消磁されている間
    に第４のコイル部分が励磁されたとき、前記電磁石は、
    前記第２の接触部材を開回路第４のポジションから閉回
    路第３のポジションへ磁気的に移動させることを特徴と
    する請求項11に記載の磁気スイッチ。
14. 【請求項１４】前記第２の磁気手段は、前記接触部材に
    隣接して配置され、この接触部材を開回路第２のポジシ
    ョンから閉回路第１のポジションへ磁気的に移動させ、
    前記第１の巻線が消磁されたとき閉回路第１のポジショ
    ンの接触部材を保持する第１の永久磁石と、 前記第２の接触部材に隣接して配置され、この第２の接
    続部材を開回路第４のポジションから閉回路第３のポジ
    ションへ磁気的に移動させ、前記第２の巻線が消磁され
    たとき閉回路第３のポジションの第２の接触部材を保持
    する第２の永久磁石と、を有することを特徴とする請求
    項12に記載の磁気スイッチ。
15. 【請求項１５】一定間隔を有し、閉じたキャビティを形
    成する内壁であって、これら壁の１つに横方向に所定間
    隔を有して穴が形成されている中空ボデーと、 いくつかのターミナルのうち隣接する２つをそれぞれ橋
    絡する閉回路第１のポジションと前記ターミナルから所
    定距離離れた開回路ポジションとの間の前記キャビティ
    中を往復動する第１、第２、第３及び第４の接触部材
    と、 前記第１のポジションと第２のポジションとの間を往復
    動する接触部材を規制する、前記キャビティに形成され
    たガイド手段と、 前記第２及び第４の接触部材が閉回路第１のポジション
    に残っている間に、前記接触部材のうち１つの位置に配
    置可能で、前記第１及び第３の接触部材が、磁気的に閉
    回路第１ポジションから開回路第２ポジションへ移動さ
    れるように配置される第１の磁気手段と、を有し、 この第１の磁気手段は、前記第１及び第３の接触部材が
    閉回路第１ポジションに残っている間に、前記１つの位
    置から一定間隔離れた別の位置で配置可能で、前記第２
    及び第４の接触部材が磁気的に閉回路第１のポジション
    から開回路第２のポジションへ移動されるように配置さ
    れることを特徴とする磁気スイッチ装置。
16. 【請求項１６】前記磁気スイッチ装置はさらに、各接触
    部材に隣接して配置され、前記第１の磁気手段が前記別
    の位置に移動されているとき、第１及び第３の接触部材
    を閉回路第１のポジションへ戻すように配置される第２
    の磁気手段を有し、この第２の磁気手段は、前記第１の
    磁気手段が前記１つの位置に移動しているとき、前記第
    ２及び第４の接触部材を閉回路第１ポジションへ戻すこ
    とを特徴とする請求項15に記載の磁気スイッチ装置。
17. 【請求項１７】前記記載の磁気スイッチ装置はさらに、
    第１の磁気手段を交互に、前記１つの位置と別の位置と
    に回転する手段を有することを特徴する請求項16に記載
    の磁気スイッチ装置。
18. 【請求項１８】前記磁気手段は、それぞれ永久磁石であ
    ることを特徴とする請求項17に記載の磁気スイッチ装
    置。
19. 【請求項１９】閉じた導波管キャビティを形成する一定
    間隔おいた壁を有するボデーであって、この壁の１つ
    は、一定間隔をおいた軸状の平行穴を有し、 ３本の同軸伝送線の第１、第２、第３の同軸コネクター
    は、それぞれ前記穴に配置され、前記キャビティ中の第
    １、第２、第３の一定間隔を有する固定接触部材で終端
    する伝導性コアを有し、 前記ボデーを電磁石アクチュエータは、それぞれ一定間
    隔をおいて固定された第１、第２、第３の磁極を有し、
    これらの磁極はそれぞれ前記キャビティ中に、直線上で
    前記固定接触部材から一定間隔をおいて配置されてお
    り、 キャビティの第１及び第２の可動接触部材には、それぞ
    れ２つの空間を介して、前記３つの磁極のうち２つに隣
    接して固定永久磁石が、対向してＮとＳの磁性を有して
    配置されており、前記第１の可動部材は、前記第１と第
    ２の磁極に隣接して配置されており、前記第２の可動部
    材は、前記第２と第３の磁極に隣接して配置されてお
    り、 各可動接触部材に設けられた絶縁性ガイド手段は、前記
    可動接触部材の前記磁極と接触部材との間における横方
    向への移動を抑制しており、 前記電磁石アクチュエーターのコイル巻線は、前記磁石
    のＮとＳの磁性にそれぞれ対応し、前記第１の可動部材
    を反発して前記第１と第２の固定接触部材に接触、固定
    保持させて、前記第１と第２の同軸コネクターの伝導性
    コアを電気的に橋絡する磁性を前期第１と第２の磁極に
    与え、前記第２の可動部材を前記第２と第３の磁極に引
    き付けて保持する磁性を第３の磁極に与えて、前記第２
    と第３の同軸コネクターのコアを開回路に保持させ、 前記電磁石アクチュエーターの他のコイル巻線は、前記
    第１の可動部材を第１と第２の磁極に引き付けて、第１
    と第２の固定接触部材から放して第１と第２の同軸コネ
    クターを開回路にする磁性を前記磁極に与え、第２の可
    動接触部材を、第２と第３の磁極から第２と第３の固定
    接触部材へ反発させて、第２と第３の同軸コネクターと
    閉回路とを橋絡し、前記各コイル巻線を交互に励磁する
    ことにより、第２と第３の伝送線が開回路にある間に第
    １と第２の伝送線を閉回路にし、第２と第３の伝送線が
    閉回路にある間に第１と第２の伝送線を開回路にするこ
    とを特徴とする磁気スイッチ。