JP3570023B2 - 非可逆回路素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯の高周波回路部品として採用される非可逆回路素子、例えばアイソレータ，サーキュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マイクロ波集中定数型のアイソレータ，サーキュレータは、減衰力が信号の伝送方向には極めて小さく、逆方向には極めて大きい特性を有しており、携帯電話，自動車電話等の送信回路部に採用されている。このようなアイソレータの一例として、従来、例えば特願平５−１４３５７５号に提案された構造のものがある。
図１２に示すように、上記アイソレータ５０は、一対の金属ケース５１，５２内に電極基板５３を配置するとともに永久磁石５４を配置し、該永久磁石５４により上記電極基板５３に直流磁界を印加するよう構成されている。この電極基板５３は３本の導体５５・・を電気的絶縁状態でかつ所定角度ごとに交差させて配置し、該各導体５５の交差部分にフェライト５６を当接して構成されている。なお、５７は容量基板，５８はそれぞれ整合回路用コンデンサチップ，５９は終端抵抗チップである。
【０００３】
上記アイソレータ５０では、電気的特性の向上を図る目的から樹脂ブロック６０を用いて上記永久磁石５４の中心と各導体５５及びフェライト５６の中心とを一致させるようにしている。この樹脂ブロック６０は、上記永久磁石５４が挿入される位置決め孔６０ａを形成するとともに、電極基板５３及び容量基板５７が装着される位置決め凹部６０ｂを形成して構成されている。
【０００４】
また、上記永久磁石の取付け構造としては、従来、図１０に示すように、金属ケース６５の天壁に突起片６５ａを切り起こして形成し、該突起片６５ａで永久磁石６６を固定するものがある。さらに、図１１に示すように、金属ケース６７の天壁内面に網目状の凹凸６７ａを切り欠き形成し、これにより永久磁石と金属ケース６７との接着強度の向上を図るようにしたものがある（特願平１−１４１０２２号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の樹脂ブロックによる位置決め構造では、精度は高いものの部品全体が大型化するとともに、部品点数が増える分だけコストが上昇するという問題がある。
【０００６】
また、上記従来の金属ケースの突起片や凹凸部で永久磁石を固定する構造では、上記樹脂ブロックに比べて小型化，低コスト化に対応できるものの位置決め精度が低く所望の電気的特性が得られない場合がある。さらに上記従来の突起片を形成する構造では、金属ケースが磁性体である場合には該突起片により磁場が乱れ易く、電気的特性が劣化するおそれがある。さらにまた上記従来の凹凸部を形成する構造では、接着剤を塗布するという工程が必要であり、作業性が低いとともに、接着剤の経時劣化に対する信頼性が低いという問題がある。
【０００７】
一方、上記永久磁石を金属ケースに固定する場合、両者の側面同士が接触するとＮ極とＳ極とが直接つながることになるので磁気的に短絡した状態となる。その結果、磁場分布にばらつきが生じ易くなるとともに、印加磁力が弱くなるおそれがあり、この点での改善が要請されている。
【０００８】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、部品点数を増やすことなく、かつ電気的特性の劣化や作業性の低下を生じさせることなく永久磁石を精度良く位置決めでき、また磁場分布を均一化できるとともに印加磁力の低下を回避できる非可逆回路素子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００１０】
ここで、上記永久磁石には円板形のものを用い、金属ケースには四角形のものを用いるのが一般的であるが、本発明は、永久磁石を四角形，多角形にしたもの、あるいは金属ケースを永久磁石の形状にあわせて円板形，多角形にしたものも含まれる。
【００１１】
請求項２の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、永久磁石の角縁を金属ケースの内壁の角縁に係合させたので、永久磁石の軸直交方向の移動が規制されることから精度良く位置決め固定でき、ひいては電気的特性を向上できる。その結果、従来の樹脂ブロックによる位置決めを不要にでき、部品の大型化を回避できるとともに部品コストを低減できる。また上記永久磁石を金属ケースの内壁に係合させて位置決めするので、従来の突起片を切り起こしたり，凹凸部を切り欠いたりする必要はなく、これにより磁場の乱れによる特性劣化や接着剤による作業性の悪化，及び経時劣化の問題も解消できる。
【００１５】
請求項３の発明では、金属ケースの天壁内面に形成された凸部に永久磁石の凹部を係合させて位置決め固定したので、位置精度を向上でき電気的特性を改善でき、上述と同様に部品の大型化を回避できるとともにコストを低減できる。また金属ケースに凸部を一体形成する構造であるので、従来の切り起こしたり，切り欠いたりする場合に比べて磁場の乱れを低減できる。
【００１６】
請求項１，３の発明では、金属ケースの側壁内面，永久磁石の側面に両者の接触を回避する傾斜面を形成したので、接触による磁気的短絡を防止でき、それだけ磁力線の向きを中央に集中でき、磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる。
【００１７】
請求項２，４の発明では、金属ケースの側壁内面，永久磁石の側面に非磁性体材料，又は反磁性体材料からなる非接触膜を形成したので、両者を近接させても磁気的に短絡するのを防止でき、磁場分布を均一化できるとともに印加磁力を向上できる。また上記永久磁石を金属ケース側面に非接触膜を介して接触させることができるので、それだけ永久磁石のフェライト対向面積を確保でき、磁場分布をさらに均一化できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態によるサーキュレータを説明するための図であり、図１はサーキュレータの断面図、図２はサーキュレータの分解斜視図である。
【００１９】
図において、１はマイクロ波帯域で採用される集中定数型のサーキュレータであり、これは磁性体金属からなる下部ケース２の底壁２ａ上にアース板３を配置するとともに多層基板４を配置し、該多層基板４の上部に永久磁石５を配設し、上記下部ケース２に同じく磁性体金属からなる上部ケース６を装着して構成されている。
【００２０】
上記多層基板４の下面の両端部には凸部７，７が一体に突出形成されており、該凸部７は上記下部ケース２の下方に突出している。上記各凸部７の外側面にはそれぞれ入出力端子，アース端子としての外部接続電極８・・が形成されており、該各外部接続電極８は図示しない回路基板の電極ラインに表面実装される。
【００２１】
上記多層基板４は、図示しない厚さ数〜十数μｍの矩形状セラミックグリーンシートを多数枚積層し、これを一体焼結して形成されたものである。上記多層基板４の内部には３本の中心導体９・・が埋設されており、該各中心導体９は上記グリーンシートを挟んで電気的絶縁状態に交互に位置し、かつ互いに１２０度の角度をなすように交差させて配置されている。
【００２２】
また上記多層基板４の内部には、上記各中心導体９の一端部が接続される図示しない容量電極，及び他端部が接続されるアース電極が埋設されており、この容量電極，アース電極は上記各外部接続電極８に接続されている。これらの各電極の接続はスルーホール電極を介して接続されており、また上記中心導体９，容量電極，アース電極は上記セラミックグリーンシートに印刷，蒸着等によりパターン形成されている。
【００２３】
上記多層基板４の下面の上記各中心導体９に臨む部分には凹部４ａが形成されており、該凹部４ａ内にはフェライト１０が挿入配置されており、これによりフェライト１０は位置決め固定されている。このフェライト１０の上面は上記各中心導体９の交差部分に対向しており、下面は上記アース板３に当接している。
【００２４】
上記上部ケース６は四角形の天壁６ａの各側縁に側壁６ｂを折り曲げ形成した略箱状のもので、該上部ケース６内に上記永久磁石５が配置されており、該永久磁石５により上記各中心導体９の交差部に直流磁界を印加するように構成されている。この永久磁石５は円板形のもので、その側周面５ａは内側に傾斜しておいり、大略円錐台形をなしている。これにより上記傾斜状の側周面５ａと上部ケース６の各側壁６ｂの内面との間には磁気的短絡を回避する隙間ａが設けられている。
【００２５】
上記永久磁石５の上縁５ｂは上部ケース６の天壁６ａと側壁６ｂとでなす角縁６ｃに当接係合しており、また該永久磁石５の上面は天壁６ａに半田付けされている。これにより永久磁石５は上部ケース６に位置決め固定されており、該永久磁石５の中心と各中心導体９，及びフェライト１０の中心とは一致している。
【００２６】
本実施例の作用効果について説明する。
本実施例のサーキュレータ１によれば、上部ケース６の角縁６ｃに永久磁石５の上縁５ｂを係合させたので、該永久磁石５はこれの直径方向の移動が規制されることとなり、簡単な装着作業で精度良く位置決め固定でき、ひいては電気的特性を向上できる。その結果、従来の樹脂ブロックを不要にでき、それだけ部品全体を小型化できるとともに部品コストを低減できる。
【００２７】
また上記永久磁石５の上縁５ｂと上部ケース６の角縁６ｃとを４箇所において当接係合させて位置決めするようにしたので、従来の突起片を切り起こしたり，凹凸部を切り欠いたりする必要がなく、磁場の乱れによる特性劣化を回避できるとともに、接着剤の塗布作業を不要にでき、さらには接着剤の経時劣化による信頼性の低下を解消できる。
【００２８】
本実施例では、上記永久磁石５の側周面５ａを傾斜状に形成したので、上記４箇所の当接係合位置においても、側周面５ａと上部ケース６の側壁６ｂ内面との間に磁気的短絡を防止する隙間ａを形成でき、よって磁力線の向きを中央に集中させることができ、磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる。
【００２９】
図３は、上記実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す特性図である。この実験では、上記傾斜状の側周面５ａを有する永久磁石５の下面位置（図３のａ´参照），及び該永久磁石５の下方のフェライト位置（図３のｂ´参照）における磁力線の分布状態を測定した。また比較するために従来構造の永久磁石の下面位置（図３のａ参照），及びフェライト位置（図３のｂ参照）における磁力線の分布状態を測定した。
【００３０】
図３からも明らかなように、永久磁石５の側周面５ａを傾斜状に形成した場合は、従来構造に比べて全体として磁力線の向きが中央に集中して印加磁力が増加しており、磁場分布が改善されていることがわかる。
【００３１】
なお、上記実施例では、永久磁石５の上縁５ｂを上部ケース６の角縁６ｃに係合させて位置決め固定するとともに、上記永久磁石５の側周面５ｂを傾斜状に形成して磁気的短絡を防止した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではない。図４ないし図６は、それぞれ上記実施形態の変形例による磁気的短絡防止構造を説明するための図である。各図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３２】
図４は、永久磁石５の上縁５ｂを上部ケース６の角縁６ｃに係合させて位置決め固定し、さらに上記上部ケース６の各側壁６ｂを外側にスカート状に傾斜させて永久磁石５との間に隙間ａを得て磁気的短絡を防止するようにした例である。この例においても精度良く位置決めできるとともに、磁場分布を均一化して印加磁力を向上でき、上記実施例と同様の効果が得られる。
【００３３】
図５は、上部ケース６の天壁６ａと側壁６ｂとの屈曲部に傾斜部６ｄを形成し、該傾斜部６ｄの内側の角縁６ｃに永久磁石５の上縁５ｂを係合させて位置決め固定するとともに、該永久磁石５と側壁６ｂとの間に磁気的短絡を防止する隙間ａを設けた例である。この例においても位置決め精度を向上できるとともに磁場分布を均一化でき、上記実施例と同様の効果が得られる。また上記上部ケース６に傾斜部６ｄを形成したので、上部ケース６と下部ケース２とを接合する場合の半田の塗布が容易になり、かつ半田が接合面に流れ易くなるという効果が得られる。なお、上記傾斜部６ｄは上部ケース６の全周に渡って形成してもよく、一部に形成してもよい。また上記傾斜部６ｄはアール状に形成してもよい。
【００３４】
図６は、永久磁石５の上縁５ｂに下部５ｃより大径のフランジ部５ｄを段付き状に一体形成し、該フランジ部５ｄの外周面及び上縁５ｂを上部ケース６の側壁６ｂ及び角縁６ｃに係合させて位置決め固定するとともに、下部５ｃと側壁６ｂとの間に磁気的短絡防止する隙間ａを設けた例である。この例においても上記実施例と同様の効果が得られる。
【００３５】
図７は、本発明の第２実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３６】
本実施形態は、上部ケース６の天壁６ａの内面に位置決め用凸部６ｅを一体に突出形成し、永久磁石５の上面に上記凸部６ｅに係合する凹部５ｅを凹設して構成されている。本実施例では、永久磁石５の凹部５ｅを上部ケース６の凸部６ｅに嵌装するだけで永久磁石５を精度良く位置決め固定できる。また上部ケース６に凸部６ｅを突出形成する構造であるので、従来の突起片を切り起こして形成する場合に比べて磁場の乱れを低減でき、電気的特性の劣化を回避できる。
【００３７】
図８は、本発明の第３実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３８】
本実施形態は、永久磁石５の側周面５ｆに非磁性材料，あるいは反磁性材料からなる非接触膜２０をメッキ，コーティング等により被覆形成して構成されている。また上記永久磁石５の側周面５ｆは上記非接触膜２０を介在させて上部ケース６の側壁６ｂに当接しており、かつ上記永久磁石５の上縁５ｂは上部ケース６の角縁６ｃに係合している。
【００３９】
本実施形態では、上記永久磁石５の側周面５ｆに非接触膜２０を形成したので、磁気的短絡を防止でき、上記実施例と同様の効果が得られる。また上記非接触膜２０を形成したので、永久磁石５の直径寸法を上部ケース６の内側まで大きくすることができ、永久磁石に傾斜面を形成する場合に比べて磁場分布の均一化をさらに向上できる。
【００４０】
図９は、上記図８の実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す特性図である。この実験では、非接触膜２０を形成した永久磁石５の下面位置（図９のａ´参照），及び永久磁石５の下方のフェライト位置（図９のｂ´参照）における磁力線の分布状態を測定した。また比較するために従来構造の永久磁石の下面位置（図９のａ参照），及びフェライト位置（図９のｂ参照）における磁力線の分布状態を測定した。
【００４１】
図９において、永久磁石に非接触膜を形成した場合（ａ´，ｂ´）は、永久磁石の側面が上部ケースに近づく分だけ印加磁力は若干減少するものの、永久磁石の直径を大きくできることから磁場分布はさらに均一化しており、電気的特性が向上していることがわかる。
【００４２】
なお、上記各実施例では、サーキュレータを例にとって説明したが、本発明はアイソレータにも勿論適用でき、また他の非可逆性機能を発現する高周波回路部品にも適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明では、永久磁石の角縁を金属ケース内壁の角縁に係合させて位置決め固定したので、また請求項３の発明では、金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成したので、永久磁石を精度良く位置決め固定できる効果があり、また部品の大型化を回避できるとともに部品コストを低減でき、さらには磁場の乱れによる特性劣化，及び経時劣化の問題を解消できる効果がある。
【００４４】
請求項１，３の発明では、金属ケースの側壁内面，又は永久磁石の側面に両者の接触を回避する傾斜面を形成したので、請求項２，４の発明では、金属ケースの側壁内面，又は永久磁石の側面に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したので、磁気的短絡を防止して磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるサーキュレータを説明するための断面図である。
【図２】上記サーキュレータの分解斜視図である。
【図３】上記サーキュレータの効果を示す特性図である。
【図４】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図５】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図６】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明するための概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態を説明するための概略構成図である。
【図９】上記実施例の効果を示す特性図である。
【図１０】従来の永久磁石の位置決め構造を示す分解斜視図である。
【図１１】従来の位置決め構造を示す斜視図である。
【図１２】従来の一般的なサーキュレータを示す分解斜視図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯の高周波回路部品として採用される非可逆回路素子、例えばアイソレータ，サーキュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マイクロ波集中定数型のアイソレータ，サーキュレータは、減衰力が信号の伝送方向には極めて小さく、逆方向には極めて大きい特性を有しており、携帯電話，自動車電話等の送信回路部に採用されている。このようなアイソレータの一例として、従来、例えば特願平５−１４３５７５号に提案された構造のものがある。
図１２に示すように、上記アイソレータ５０は、一対の金属ケース５１，５２内に電極基板５３を配置するとともに永久磁石５４を配置し、該永久磁石５４により上記電極基板５３に直流磁界を印加するよう構成されている。この電極基板５３は３本の導体５５・・を電気的絶縁状態でかつ所定角度ごとに交差させて配置し、該各導体５５の交差部分にフェライト５６を当接して構成されている。なお、５７は容量基板，５８はそれぞれ整合回路用コンデンサチップ，５９は終端抵抗チップである。
【０００３】
上記アイソレータ５０では、電気的特性の向上を図る目的から樹脂ブロック６０を用いて上記永久磁石５４の中心と各導体５５及びフェライト５６の中心とを一致させるようにしている。この樹脂ブロック６０は、上記永久磁石５４が挿入される位置決め孔６０ａを形成するとともに、電極基板５３及び容量基板５７が装着される位置決め凹部６０ｂを形成して構成されている。
【０００４】
また、上記永久磁石の取付け構造としては、従来、図１０に示すように、金属ケース６５の天壁に突起片６５ａを切り起こして形成し、該突起片６５ａで永久磁石６６を固定するものがある。さらに、図１１に示すように、金属ケース６７の天壁内面に網目状の凹凸６７ａを切り欠き形成し、これにより永久磁石と金属ケース６７との接着強度の向上を図るようにしたものがある（特願平１−１４１０２２号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の樹脂ブロックによる位置決め構造では、精度は高いものの部品全体が大型化するとともに、部品点数が増える分だけコストが上昇するという問題がある。
【０００６】
また、上記従来の金属ケースの突起片や凹凸部で永久磁石を固定する構造では、上記樹脂ブロックに比べて小型化，低コスト化に対応できるものの位置決め精度が低く所望の電気的特性が得られない場合がある。さらに上記従来の突起片を形成する構造では、金属ケースが磁性体である場合には該突起片により磁場が乱れ易く、電気的特性が劣化するおそれがある。さらにまた上記従来の凹凸部を形成する構造では、接着剤を塗布するという工程が必要であり、作業性が低いとともに、接着剤の経時劣化に対する信頼性が低いという問題がある。
【０００７】
一方、上記永久磁石を金属ケースに固定する場合、両者の側面同士が接触するとＮ極とＳ極とが直接つながることになるので磁気的に短絡した状態となる。その結果、磁場分布にばらつきが生じ易くなるとともに、印加磁力が弱くなるおそれがあり、この点での改善が要請されている。
【０００８】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、部品点数を増やすことなく、かつ電気的特性の劣化や作業性の低下を生じさせることなく永久磁石を精度良く位置決めでき、また磁場分布を均一化できるとともに印加磁力の低下を回避できる非可逆回路素子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００１０】
ここで、上記永久磁石には円板形のものを用い、金属ケースには四角形のものを用いるのが一般的であるが、本発明は、永久磁石を四角形，多角形にしたもの、あるいは金属ケースを永久磁石の形状にあわせて円板形，多角形にしたものも含まれる。
【００１１】
請求項２の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、永久磁石の角縁を金属ケースの内壁の角縁に係合させたので、永久磁石の軸直交方向の移動が規制されることから精度良く位置決め固定でき、ひいては電気的特性を向上できる。その結果、従来の樹脂ブロックによる位置決めを不要にでき、部品の大型化を回避できるとともに部品コストを低減できる。また上記永久磁石を金属ケースの内壁に係合させて位置決めするので、従来の突起片を切り起こしたり，凹凸部を切り欠いたりする必要はなく、これにより磁場の乱れによる特性劣化や接着剤による作業性の悪化，及び経時劣化の問題も解消できる。
【００１５】
請求項３の発明では、金属ケースの天壁内面に形成された凸部に永久磁石の凹部を係合させて位置決め固定したので、位置精度を向上でき電気的特性を改善でき、上述と同様に部品の大型化を回避できるとともにコストを低減できる。また金属ケースに凸部を一体形成する構造であるので、従来の切り起こしたり，切り欠いたりする場合に比べて磁場の乱れを低減できる。
【００１６】
請求項１，３の発明では、金属ケースの側壁内面，永久磁石の側面に両者の接触を回避する傾斜面を形成したので、接触による磁気的短絡を防止でき、それだけ磁力線の向きを中央に集中でき、磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる。
【００１７】
請求項２，４の発明では、金属ケースの側壁内面，永久磁石の側面に非磁性体材料，又は反磁性体材料からなる非接触膜を形成したので、両者を近接させても磁気的に短絡するのを防止でき、磁場分布を均一化できるとともに印加磁力を向上できる。また上記永久磁石を金属ケース側面に非接触膜を介して接触させることができるので、それだけ永久磁石のフェライト対向面積を確保でき、磁場分布をさらに均一化できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態によるサーキュレータを説明するための図であり、図１はサーキュレータの断面図、図２はサーキュレータの分解斜視図である。
【００１９】
図において、１はマイクロ波帯域で採用される集中定数型のサーキュレータであり、これは磁性体金属からなる下部ケース２の底壁２ａ上にアース板３を配置するとともに多層基板４を配置し、該多層基板４の上部に永久磁石５を配設し、上記下部ケース２に同じく磁性体金属からなる上部ケース６を装着して構成されている。
【００２０】
上記多層基板４の下面の両端部には凸部７，７が一体に突出形成されており、該凸部７は上記下部ケース２の下方に突出している。上記各凸部７の外側面にはそれぞれ入出力端子，アース端子としての外部接続電極８・・が形成されており、該各外部接続電極８は図示しない回路基板の電極ラインに表面実装される。
【００２１】
上記多層基板４は、図示しない厚さ数〜十数μｍの矩形状セラミックグリーンシートを多数枚積層し、これを一体焼結して形成されたものである。上記多層基板４の内部には３本の中心導体９・・が埋設されており、該各中心導体９は上記グリーンシートを挟んで電気的絶縁状態に交互に位置し、かつ互いに１２０度の角度をなすように交差させて配置されている。
【００２２】
また上記多層基板４の内部には、上記各中心導体９の一端部が接続される図示しない容量電極，及び他端部が接続されるアース電極が埋設されており、この容量電極，アース電極は上記各外部接続電極８に接続されている。これらの各電極の接続はスルーホール電極を介して接続されており、また上記中心導体９，容量電極，アース電極は上記セラミックグリーンシートに印刷，蒸着等によりパターン形成されている。
【００２３】
上記多層基板４の下面の上記各中心導体９に臨む部分には凹部４ａが形成されており、該凹部４ａ内にはフェライト１０が挿入配置されており、これによりフェライト１０は位置決め固定されている。このフェライト１０の上面は上記各中心導体９の交差部分に対向しており、下面は上記アース板３に当接している。
【００２４】
上記上部ケース６は四角形の天壁６ａの各側縁に側壁６ｂを折り曲げ形成した略箱状のもので、該上部ケース６内に上記永久磁石５が配置されており、該永久磁石５により上記各中心導体９の交差部に直流磁界を印加するように構成されている。この永久磁石５は円板形のもので、その側周面５ａは内側に傾斜しておいり、大略円錐台形をなしている。これにより上記傾斜状の側周面５ａと上部ケース６の各側壁６ｂの内面との間には磁気的短絡を回避する隙間ａが設けられている。
【００２５】
上記永久磁石５の上縁５ｂは上部ケース６の天壁６ａと側壁６ｂとでなす角縁６ｃに当接係合しており、また該永久磁石５の上面は天壁６ａに半田付けされている。これにより永久磁石５は上部ケース６に位置決め固定されており、該永久磁石５の中心と各中心導体９，及びフェライト１０の中心とは一致している。
【００２６】
本実施例の作用効果について説明する。
本実施例のサーキュレータ１によれば、上部ケース６の角縁６ｃに永久磁石５の上縁５ｂを係合させたので、該永久磁石５はこれの直径方向の移動が規制されることとなり、簡単な装着作業で精度良く位置決め固定でき、ひいては電気的特性を向上できる。その結果、従来の樹脂ブロックを不要にでき、それだけ部品全体を小型化できるとともに部品コストを低減できる。
【００２７】
また上記永久磁石５の上縁５ｂと上部ケース６の角縁６ｃとを４箇所において当接係合させて位置決めするようにしたので、従来の突起片を切り起こしたり，凹凸部を切り欠いたりする必要がなく、磁場の乱れによる特性劣化を回避できるとともに、接着剤の塗布作業を不要にでき、さらには接着剤の経時劣化による信頼性の低下を解消できる。
【００２８】
本実施例では、上記永久磁石５の側周面５ａを傾斜状に形成したので、上記４箇所の当接係合位置においても、側周面５ａと上部ケース６の側壁６ｂ内面との間に磁気的短絡を防止する隙間ａを形成でき、よって磁力線の向きを中央に集中させることができ、磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる。
【００２９】
図３は、上記実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す特性図である。この実験では、上記傾斜状の側周面５ａを有する永久磁石５の下面位置（図３のａ´参照），及び該永久磁石５の下方のフェライト位置（図３のｂ´参照）における磁力線の分布状態を測定した。また比較するために従来構造の永久磁石の下面位置（図３のａ参照），及びフェライト位置（図３のｂ参照）における磁力線の分布状態を測定した。
【００３０】
図３からも明らかなように、永久磁石５の側周面５ａを傾斜状に形成した場合は、従来構造に比べて全体として磁力線の向きが中央に集中して印加磁力が増加しており、磁場分布が改善されていることがわかる。
【００３１】
なお、上記実施例では、永久磁石５の上縁５ｂを上部ケース６の角縁６ｃに係合させて位置決め固定するとともに、上記永久磁石５の側周面５ｂを傾斜状に形成して磁気的短絡を防止した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではない。図４ないし図６は、それぞれ上記実施形態の変形例による磁気的短絡防止構造を説明するための図である。各図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３２】
図４は、永久磁石５の上縁５ｂを上部ケース６の角縁６ｃに係合させて位置決め固定し、さらに上記上部ケース６の各側壁６ｂを外側にスカート状に傾斜させて永久磁石５との間に隙間ａを得て磁気的短絡を防止するようにした例である。この例においても精度良く位置決めできるとともに、磁場分布を均一化して印加磁力を向上でき、上記実施例と同様の効果が得られる。
【００３３】
図５は、上部ケース６の天壁６ａと側壁６ｂとの屈曲部に傾斜部６ｄを形成し、該傾斜部６ｄの内側の角縁６ｃに永久磁石５の上縁５ｂを係合させて位置決め固定するとともに、該永久磁石５と側壁６ｂとの間に磁気的短絡を防止する隙間ａを設けた例である。この例においても位置決め精度を向上できるとともに磁場分布を均一化でき、上記実施例と同様の効果が得られる。また上記上部ケース６に傾斜部６ｄを形成したので、上部ケース６と下部ケース２とを接合する場合の半田の塗布が容易になり、かつ半田が接合面に流れ易くなるという効果が得られる。なお、上記傾斜部６ｄは上部ケース６の全周に渡って形成してもよく、一部に形成してもよい。また上記傾斜部６ｄはアール状に形成してもよい。
【００３４】
図６は、永久磁石５の上縁５ｂに下部５ｃより大径のフランジ部５ｄを段付き状に一体形成し、該フランジ部５ｄの外周面及び上縁５ｂを上部ケース６の側壁６ｂ及び角縁６ｃに係合させて位置決め固定するとともに、下部５ｃと側壁６ｂとの間に磁気的短絡防止する隙間ａを設けた例である。この例においても上記実施例と同様の効果が得られる。
【００３５】
図７は、本発明の第２実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３６】
本実施形態は、上部ケース６の天壁６ａの内面に位置決め用凸部６ｅを一体に突出形成し、永久磁石５の上面に上記凸部６ｅに係合する凹部５ｅを凹設して構成されている。本実施例では、永久磁石５の凹部５ｅを上部ケース６の凸部６ｅに嵌装するだけで永久磁石５を精度良く位置決め固定できる。また上部ケース６に凸部６ｅを突出形成する構造であるので、従来の突起片を切り起こして形成する場合に比べて磁場の乱れを低減でき、電気的特性の劣化を回避できる。
【００３７】
図８は、本発明の第３実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３８】
本実施形態は、永久磁石５の側周面５ｆに非磁性材料，あるいは反磁性材料からなる非接触膜２０をメッキ，コーティング等により被覆形成して構成されている。また上記永久磁石５の側周面５ｆは上記非接触膜２０を介在させて上部ケース６の側壁６ｂに当接しており、かつ上記永久磁石５の上縁５ｂは上部ケース６の角縁６ｃに係合している。
【００３９】
本実施形態では、上記永久磁石５の側周面５ｆに非接触膜２０を形成したので、磁気的短絡を防止でき、上記実施例と同様の効果が得られる。また上記非接触膜２０を形成したので、永久磁石５の直径寸法を上部ケース６の内側まで大きくすることができ、永久磁石に傾斜面を形成する場合に比べて磁場分布の均一化をさらに向上できる。
【００４０】
図９は、上記図８の実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す特性図である。この実験では、非接触膜２０を形成した永久磁石５の下面位置（図９のａ´参照），及び永久磁石５の下方のフェライト位置（図９のｂ´参照）における磁力線の分布状態を測定した。また比較するために従来構造の永久磁石の下面位置（図９のａ参照），及びフェライト位置（図９のｂ参照）における磁力線の分布状態を測定した。
【００４１】
図９において、永久磁石に非接触膜を形成した場合（ａ´，ｂ´）は、永久磁石の側面が上部ケースに近づく分だけ印加磁力は若干減少するものの、永久磁石の直径を大きくできることから磁場分布はさらに均一化しており、電気的特性が向上していることがわかる。
【００４２】
なお、上記各実施例では、サーキュレータを例にとって説明したが、本発明はアイソレータにも勿論適用でき、また他の非可逆性機能を発現する高周波回路部品にも適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明では、永久磁石の角縁を金属ケース内壁の角縁に係合させて位置決め固定したので、また請求項３の発明では、金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成したので、永久磁石を精度良く位置決め固定できる効果があり、また部品の大型化を回避できるとともに部品コストを低減でき、さらには磁場の乱れによる特性劣化，及び経時劣化の問題を解消できる効果がある。
【００４４】
請求項１，３の発明では、金属ケースの側壁内面，又は永久磁石の側面に両者の接触を回避する傾斜面を形成したので、請求項２，４の発明では、金属ケースの側壁内面，又は永久磁石の側面に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したので、磁気的短絡を防止して磁場分布を均一化できるとともに、印加磁力を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるサーキュレータを説明するための断面図である。
【図２】上記サーキュレータの分解斜視図である。
【図３】上記サーキュレータの効果を示す特性図である。
【図４】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図５】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図６】上記実施形態の他の例によるサーキュレータを示す概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明するための概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態を説明するための概略構成図である。
【図９】上記実施例の効果を示す特性図である。
【図１０】従来の永久磁石の位置決め構造を示す分解斜視図である。
【図１１】従来の位置決め構造を示す斜視図である。
【図１２】従来の一般的なサーキュレータを示す分解斜視図である。
Claims (4)
- 金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴とする非可逆回路素子。
- 金属ケース内に、複数の導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記永久磁石を上記金属ケースの天壁内面に当接させるとともに、該永久磁石の天壁側角縁を上記金属ケースの天壁と側壁とで形成される角縁に係合させて該永久磁石の軸直角方向の位置決めを行い、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴とする非可逆回路素子。
- 金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に両者の接触を回避する傾斜面を形成したことを特徴とする非可逆回路素子。
- 金属ケース内に、複数の導体を電気的非接触状態でかつ交差させて配置するとともに、該導体の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石を配置してなる非可逆回路素子において、上記金属ケースの天壁内面に位置決め用凸部を一体形成し、上記永久磁石に該凸部に係合する凹部を形成し、上記金属ケースの側壁内面，及び永久磁石の側周面の何れか一方，又は両方に非磁性体材料，あるいは反磁性体材料からなる非接触膜を被覆形成したことを特徴とする非可逆回路素子。
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