JPH0636481B2 - フィルタ用ヒートシンク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はヒートシンクに関し、特に磁気的に同調した非
常に高い周波数のフィルタにおいて、熱が最も集中して
いる磁気ハウジングの内部の点から磁気ハウジングの外
部の点まで熱を伝導するためのフィルタ用ヒートシンク
に関する。

＜従来の技術及び発明が解決しようとする課題＞ 磁気的に同調したフィルタは、一般にフィルタハウジン
グの対応した空洞内に１個以上の共振水晶球体を具えて
いる。このフィルタハウジングは適当な磁気コイルとと
もに磁気ハウジング内に収められ、水晶球を所望の周波
数に同調することに用いられる磁界を発生する。現在磁
気的に同調したフィルタは、イットリウム−鉄−ガーネ
ット（ＹＩＧ）の水晶球を用いており、これにより約２
ＧＨｚから約２１ＧＨｚの周波数帯域がもたらされる。
この範囲の周波数では磁気コイル内を流れる電流による
熱は、特別な放熱技術を必要とするほど温度上昇を招か
ない。しかしながら必要となる電力は周波数の２乗の関
数であるため、周波数が２１ＧＨｚを超過すると発生す
る熱はたちまち無視できないものとなる。実際温度が上
昇するにつれてコイルの抵抗値も上昇し、温度上昇は一
層加速され、発熱量の増加の度合いは、周波数の３乗の
関数に近くなる。例えば周波数が４０ＧＨｚのときは、
ポールピース間の隙間によっては温度がセ氏２００度に
も違しうる。

水晶球の共振周波数は発生した磁界の強度の影響を受け
易い。磁界の強度は磁気コイルを流れる電流及びポール
ピース間の隙間に依存する。スペクトラム・アナライザ
のような様々な応用例においては、磁気的に同調したフ
ィルタは、周波数が１秒あたり１０００回程度の頻度で
連続的に帯域内を掃引するといった周期的使用が行われ
る。この為、ポールピースに熱の周期的変化が付随し、
ポールピースと水晶球との間の隙間が膨張と収縮によっ
て変化する。従ってもしこの隙間を比較的一定に保ちう
る程度に熱を発散させ得ないのであれば、出力としての
周波数は確定したものにはならない。

この熱を発散させるための試みとしては、外部ヒートシ
ンクの上に磁気ハウジングを置き、熱を磁気ハウジング
からヒートシングへ伝導させることが行われてきた。と
ころが磁気ハウジングは一般に熱伝導性が悪く、しかも
熱はポールピースに隣接した磁気ハウジング中央部のコ
イルから最も多く集中的に発生するので、この方法では
不充分である。熱を発散させるもう１つの試みとして
は、ポールピースをアルミ板で磁気ハウジングに短絡さ
せることにより、ポールピースと磁気カップの外側部分
とを熱的平衡状態に保とうとすることが行われている。
この方法では熱の発散は行われないが、熱的平衡状態に
あるので、隙間の許容変化がある範囲内で決定され補償
される。

そこで本発明の目的は、２１ＧＨｚを超えて使用される
磁気的に同調したフィルタにおいて、磁気コイルから発
生する熱を発散させるとともに磁気ハウジング内の熱的
平衡を保つことのできるヒートシンクを提供することに
ある。

＜課題を解決するための手段及び作用＞ 従って本発明では、磁気コイルと磁気ハウジングとの間
に絶縁性の隙間を設け、又熱伝導性の良い板を磁気コイ
ルに熱伝導可能なように磁気コイルに接触させ、これを
磁気ハウジングの外側に設けてある外部ヒートシンクに
接続する。この熱伝導性板は、共振水晶球を収めるフィ
ルタハウジングが適合して収まる穴を中央に持ってい
る。この板は、フィルタハウジングを外部に電気的に接
続すると共に、板のエッヂからフィルタハウジング内で
球を同調することにも用いられる径方向のチャンネルを
有している。印加される磁界に逆行して働く渦電流の発
生を防止するために、板に絶縁ギャップを設けておく。
磁気コイルからの熱は、磁気ハウジングの中央部から熱
伝導性板を通じて外部ヒートシンクへと伝導する。

本発明の目的、利点、及びその他の特徴は、図面を用い
て以下の実施例の説明により一層明らかになろう。

＜実施例＞ 第１図は本発明のヒートシンクと共働する磁気的に同調
したフィルタの断面図である。本図に示す磁気的に同調
したフィルタ（１０）は磁気ハウジング（１２）を有
し、これには外周部から中央部へ延びる中央ポールピー
ス（１４）がある。ポールピースの間にはフィルタハウ
ジング（１６）があって、強い磁界の中に置かれたとき
にマイクロ波の周波数に共振する性質を呈する水晶球が
含まれている。この周波数は磁界の強度と直接関係があ
る。ＹＩＧ以外でこれらの応用例に好適なものとして
は、リチウム−アルミニウム−フェライト（ＬＡＦ）、
ニッケル−亜鉛−フェライト（ＮＺＦ）、バリウム−フ
ェライト（ＢＡＦ）がある。必要な磁界を得る為に一対
のコイル（１８）、（２０）には各ポールピース（１
４）の周りに線を巻き、電磁回路を結線し少なくとも１
５キロガウスの強さの磁束が発生出来るようにする。コ
イル（１８）、（２０）は、空気ギャップのような絶縁
ギャップ（１５）によって磁気ハウジング（１２）とポ
ールピース（１４）から熱的に隔離されている。熱的に
隔離された支持リング（１７）またはその他の構体を、
コイル（１８）、（２０）及び磁気ハウジング（１２）
の間の隙間を確保するために絶縁ギャップ（１５）の中
に設けても良い。コイル（１８）、（２０）及びこれら
に熱的に付随するものと、フィルタハウジング（１６）
を囲んでいる物との間には、アルミニウムなどを材料と
する熱伝導性板（２２）がある。この板は適当な開口
（２６）を通じて磁気ハウジング（１２）の外側へ延び
るフランジ部（２４）がある。フランジ部（２４）は、
磁気ハウジング（１２）の外部に冷却フィンや熱伝導性
ブロックなどの従来の熱発散装置を設け、熱が伝導する
ようにこれらに取り付けても良い。熱伝導性板（２２）
は、好適には製造と組み立てをしやすくするため対称形
の２分割体で構成する。また磁気ハウジング（１２）も
好適には２個の略対称形の磁気カップで形成する。

第２図は熱伝導性板（２２）の実施例を示したものであ
る。この板（２２）には、磁気ハウジング（１２）の内
径よりもやや小さな外径を有する実質的な円形部（２
８）がある。フランジ部（２４）は円形部（２８）と連
続している。熱伝導性板（２２）にはフィルタハウジン
グ（１６）が位置する中央開口（３０）がある。一対の
導体チャンネル（３２）が、円形部（２８）の縁から中
央開口（３０）まで径方向に延びており、フィルタハウ
ジング（１６）を外部同軸ケーブルへ電気的に接続して
いる。同様に同調フィルタ（３４）が、円形部（２８）
の縁から中央開口（３０）まで径方向に延びており、磁
気ハウジング（１２）の外部から調整治具を挿入してフ
ィルタハウジング（１６）の中に水晶球の調整が出来る
用になっている。おしまいに、典型的には空気ギャップ
である絶縁用板内ギャップ（３６）が、円形部（２８）
の縁から中央開口（３０）まで設けられており、熱伝導
性板（２２）に渦電流が発生することを防止する。これ
は一般にこの板の材料が良熱伝導体であるとともに良導
電体であるからである。絶縁用板内ギャップ（３６）
は、水晶球の１つを調節する為の通路として用いても良
い。フランジ部（２４）の中にあって円形部（２８）と
繋がっている同心的な溝（３８）は、磁気ハウジング
（１２）の対応する場所がここから突出して、熱伝導性
板（２２）が、コネクタ及びフィルタハウジング（１
６）の調節ねじに関して正しい位置関係に支持されるよ
うになっている。

第３図は、上部の磁気カップとコイルとを除去した本発
明に基づく磁気的に同調したフィルタのヒートシンクの
斜視図である。この実施例における熱伝導板（２２′）
は、円形部（２８′）と磁気ハウジング（１２）の外へ
向かって延びている対称的に対向したフランジ部（２
４′）がある。中央開口（３０′）内には、フィルタハ
ウジング（１６）があって、同軸ケーブル（４２）によ
って外側の同軸コネクタ（４０）と電気的に接続してい
る。調整溝（３４′）は、フィルタハウジング（１６）
内の水晶球のための調整ねじ（４４）にアクセスできる
ように設けられている。

使用にあたっては、コイル（１８）、（２０）を流れる
電流が増加し、フィルタハウジング（１６）内の水晶球
を３０−４０ＧＨｚまたはこれ以上の周波数に同調させ
るようになると、ポールピース（１４）に隣接するコイ
ルの中央部に熱が集中する。この熱は熱伝導板（２２）
に伝わり、次に磁気ハウジング（１２）の外側に伝わ
り、従来の冷却フィン、熱伝導性ブロックなどによって
発散する。磁気ハウジング（１２）とコイル（１８）、
（２０）との間の絶縁ギャップ（１５）は、熱放射は熱
伝導よりも熱を伝えにくいため、磁気ハウジングやポー
ルピース（１４）が加熱されることを最小限にとどめ
る。このように特にポールピース（１４）に起こる熱変
化は極めて僅かであり、ポールピース（１４）とフィル
タハウジング（１６）内の水晶球との隙間は実質的に一
定に保たれる。高周波数で長時間使用していると磁気ハ
ウジング（１２）とポールピース（１４）は或る程度の
熱を吸収し、熱勾配が緩やかになり、熱的平衡が保たれ
る。結果として起こるあらゆる膨張効果は直ちに測定さ
れ補償される。絶縁用板内ギャップ（３６）は、磁気コ
イル（１８）、（２０）によって発生する磁界に抗する
働きをする渦電流が熱伝導板（２２）に発生しないこと
を更に確実にする。

＜発明の効果＞ 本発明により、磁気コイルの最も熱い部分と熱が伝わる
ように接し、非常に高い周波数と同調させるのに必要な
大きな電流に起因する熱を磁気ハウジングの外へ伝導さ
せ、ポールピースと水晶共振球との隙間の変化を最小限
にとどめる事の出来る磁気的に同調したフィルタ用のヒ
ートシンクが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくヒートシンクを採用した磁気的
に同調したフィルタの断面図、第２図は第１図に示すヒ
ートシンクに用いられている熱伝導性板の平面図、第３
図は本発明に基づくヒートシンクの第２の実施例を、磁
気ハウジングの上部を除去したフィルタにおいて示した
斜視図である。 これらの図において、（１０）がフィルタ、（１２）が
磁気ハウジング、（１８）、（２０）が磁気コイル、
（２２）が熱伝導性板、（２４）がフランジ部、（３
０）が中央開口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ハウジング内に収められるフィルタ用
   ヒートシンクにおいて、 上記フィルタを収めると中央開口と、上記磁気ハウジン
   グの外部へ延びるフランジ部とを有する熱伝導性板を具
   え、該熱伝熱性板は、上記磁気ハウジング内の磁気コイ
   ルに熱伝導可能に接していることを特徴とするフィルタ
   用ヒートシンク。