JPH0689629A - 高電力ｒｆスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロランＣ送信機その他の如き用途において、
その連結／出力ネットワークの間でのスイッチング等の
ために、非常に高電流の短いＲＦパルスの冷熱スイッチ
ングなどの目的で用いられる、新規な高速動作高電圧Ｒ
Ｆスイッチに関する。このスイッチは、長手方向に延び
る上部及び下部の接続されていない平坦な入力及び出力
バスストリップの対からなり、これらはバスストリップ
から僅かに隔置された平坦なリンクストリップを横方向
から挿入し、接続されていない入力及び出力バスストリ
ップの隣接する端部に対して迅速に圧接することにより
電気的に接続可能である。 【効果】 接触表面の摩耗を生じずに迅速なスイッチン
グを行うことが可能となり、しかも高電圧での動作に必
要な適切な間隔をもたらすと共に、電流アークを排除す
るだけの適度な接触圧力を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電力高周波（ＲＦ）
スイッチネットワークの間でスイッチングを行うための
装置に関し、より詳しくは電流アーク及びスイッチの接
触摩耗の問題に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の重要な用途の一つは、特にソリ
ッドステートロランＣ送信機その他に適用可能な、非常
に高電流の短いＲＦパルスの冷熱(cold)スイッチングに
ある。そのような送信機は、好ましい形態においては、
本出願人に譲渡された米国特許第４００１５９８号に記
載された如き、並列に接続された多数（８−６４）の半
サイクル発生器からなる。これらの発生器の出力は、結
合／出力ネットワークに接続されている。高い信頼性を
得るためには、結合／出力ネットワークは冗長とされ、
結合／出力ネットワークの一つから他へのスイッチング
は、本発明の高電力スイッチにより行われる。このこと
は、発生器モジュールの一つが故障した場合、或いはそ
の他の理由により迂回されるべき場合に適切なことであ
る。

【０００３】電流アークを防止するためには、全接触表
面積にわたる高い接触圧力が必要とされる。しかしなが
ら従来は、この接触圧力は、係合する接触表面をバネ負
荷することによって得られていた。このバネ負荷の結
果、接触挿入力は高くなり、また過剰の接触摩耗を許容
しなければならなかった。実際、スイッチが開位置にあ
る場合に、高い開スイッチ電圧に耐えるためには大きな
エアギャップが必要とされる。従って、長い接触行程及
び高い挿入力が組み合わさった結果、従来は接触摩耗が
過剰となるばかりでなく、スイッチの動作は比較的遅か
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】接触に対するバネ負荷
を排除し、また新規なリンク／バス圧接構造を用いるこ
とにより、本発明のスイッチはこれらの問題を両方とも
大きく排除し、またそれに加えて優れた電気的表面接触
をもたらすと共に、これらの用途においてこれまで達成
可能であったものよりも迅速なスイッチングを可能にす
ることが見い出されている。

【０００５】従って本発明の一つの課題は、高電流ＲＦ
パルス回路その他に用いる新規且つ改良されたスイッチ
ング装置であって、従来技術の構造における接触摩耗、
アーク、又は本来的に比較的遅いスイッチング速度の何
れにも煩わされず、逆に、高速スイッチングでもって、
実質的に接触表面における何らの摩耗もなしに電流アー
クを排除すべくスイッチ接触圧力を適切にすることを可
能にするものを提供することである。

【０００６】本発明の別の課題は、新規なスライド式リ
ンク／バス圧縮構造を具体化した新規且つ改良された高
電力ＲＦスイッチを提供することである。

【０００７】本発明のその他の、及びさらなる課題は以
下に記述されるところであり、より特定的には特許請求
の範囲に関連して記載されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はその観点の一つ
からして概略的に、高電圧ＲＦスイッチを具現化するも
のである。これは、長手方向に延びると共に同一平面に
配置された導電性の入力バスストリップ及び出力バスス
トリップの第一の対であって、隣合った端部が電気的に
接続されていない第一の対と、同様に同一平面にあり長
手方向に延びる接続されていない入力及び出力バススト
リップの第二の対であって、バスストリップの第一の対
の垂直方向下側に整列して配置されてバスストリップを
上下の対となす第二の対と、バスストリップのそれぞれ
の対の側部に対して水平方向横側に、且つバスストリッ
プの上部の対の下側平面及び下部の対の上側平面から僅
かに離隔された上部及び下部の平面に配置された第一及
び第二のリンクストリップと、上部及び下部のリンクス
トリップをバスストリップの上部及び下部の対のそれぞ
れの隣接する端部上に横たわるよう横方向に水平に移動
させる手段と、リンクストリップをバスストリップの第
一及び第二の対の前記上側平面及び下側平面に対して圧
接させてこれを電気的に接続させ、スイッチの閉鎖をも
たらす手段との組み合わせからなる。

【０００９】好ましい最適モードの構造的特徴につい
て、以下に詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】以下に本発明を添付図面を参照して説明す
る。バスのスイッチングの問題を図１に示す。そこにお
いては二つの垂直方向に間隔を置いた、引き込み用の平
坦且つ平行な導電性のフラットプレート、ストリップ又
はシートからなる長手方向に延びるバス、即ち入力バス
＃１及び入力バス＃２として示されるものがある。これ
らの入力バスは例えば、それぞれ出力バス＃１及び出力
バス＃２として示した同一平面にある出力バスに対応し
て、切り換えることが望ましいＲＦ発生出力回路ネット
ワークに対して接続することができる。同一平面にあり
整列して重ねられたバスからなるこれら二つの入力−出
力対は、リンク＃１及びリンク＃２として示したそれぞ
れ二つのフラットプレートリンクによって連結可能であ
ることが、概略的に示されている。バススイッチを閉じ
るには、リンク＃１及びリンク＃２は、図１に点線で示
されているようにして入力バス及び出力バスの＃１及び
＃２のそれぞれに載置され、次いで接続を行うように、
物理的に横方向から挿入されねばならない。しかしなが
ら電流アークを防止するためには、高い接触圧力が必要
である。

【００１１】バスの典型的な寸法は、例えば幅７６ミリ
（３インチ）、厚み６．４ミリ（０．２５インチ）であ
る。スイッチが開位置とされる場合には、高い開スイッ
チ電圧に耐えることができるように、接続されていない
入力及び出力バスのそれぞれの隣接する端部の間の間隔
と、開いているリンクとバスとの間の間隔は、約５１ミ
リ（２インチ）に等しいか又はそれ以上でなければなら
ない。この大きな間隔、高い接触圧力を得る一方で、高
速スイッチング動作を可能にするために、スイッチング
動作は二つの部分に分割される。即ち長手方向に延びる
入力及び出力バスのそれぞれの間にリンクを横方向に挿
入してこれらを橋架けする動作と、リンク及び対応する
バスを一緒に垂直方向に圧接して接続する動作である。

【００１２】リンク挿入過程の平面図を、概略的に図２
に示す。リンク（例示的にリンク＃１について示す）は
側方から挿入され、好ましくはＵ字形の平坦なストリッ
プであって、上部（又は下部）のバスストリップ表面か
ら僅かに間隔を置いている。図３に関して後述するよう
に、Ｕ字のアームの部分及びこれを繋ぐ基部の部分は、
バスをクランプし分離するのに用いられる絶縁材料中に
おける沿面経路をより長くすることを可能にする。図２
（ａ）においてはスイッチは開位置に示されていて、Ｕ
字形のリンク＃１は入力バス＃１及び出力バス＃１の側
部に水平方向に離されており、また図２（ｂ）の閉位置
においては、平坦なリンク表面がバスストリップの隣接
する端部の上に横たわり、これらを相互に接続してい
る。

【００１３】図２（ｂ）の閉位置におけるリンク／バス
圧接機構を示すスイッチの正面図が、図３に示されてい
る。この圧接機構は、Ｇ１０等の適切なプラスチックそ
の他の如き絶縁材料の三つのブロック、ブロック＃１，
＃２及び＃３からなる積層体からなる。ブロック＃２
は、上部及び下部のバスの間での取付空間を提供するも
のであり、リンクを受容するためのギャップＧ及びＧ′
を含んでいる。またブロック＃１及び＃３は、トルクモ
ータＭ及び螺刻されたステンレス鋼シャフトＳにより、
バス及び挿入されたリンクを一緒に圧接させるものであ
る。

【００１４】リンク及びバスのシート又はストリップと
いった二つの平坦な表面の間での電気的接触面積は、接
触圧力（Ｐａ）に比例しており、また接触金属の硬度に
反比例している。しかしながら平坦表面の微視的な不規
則性に起因して、接触表面積の僅かな部分のみしか、実
際に物理的に接触してはいない。例えば平坦な銀からな
る接触表面について、加えられた接触圧力が２ＭＰａ
（３００ｌｂｓ／ｉｎ²）の場合、表面積の僅かにほぼ
１％のみが接触している。従って、実際の接触圧力を最
大化させるために、平坦な導電性プレートからなるリン
ク及びバスは両方とも軟質銅から作成され、接触領域に
おいて金その他の貴金属でメッキされる。

【００１５】図４に示したスイッチの斜視図において、
二つのリンク＃１及び＃２は、二本の走行ロッドＲ上に
支えられたキャリッジＣ上に設けられる。キャリッジＣ
は側部に設けられた二本のソレノイド制御連結アームＬ
により、水平に横方向に前後移動される。点線の位置
Ｌ′は、前方のリンク挿入位置を示している。このスイ
ッチは、キャリッジＣを圧接ブロックに向かって（点線
及び水平方向の矢印で示すように図４において右方向
へ）駆動し、それによりリンクを圧接ブロック＃１及び
＃３とブロック＃２との間の、バスが配置されているギ
ャップＧ，Ｇ′内へと挿入し、入力バス及び出力バスの
隣接するバスストリップ端部のそれぞれの上に横たわら
せることによって閉じられる。この動作の間、圧接ブロ
ックは離ればなれに、即ち分離されていて、リンクを何
の挿入力もなしに、従って何の接触摩耗もなしに挿入可
能なようになっている。リンクがいったん圧接ブロック
の上部及び下部のギャップＧ及びＧ′内へと挿入された
ならば、トルクモータＭがターンオンされ、かさ歯車列
ＧＴを介して駆動ブロック＃１及び＃３は一緒に垂直方
向に（垂直方向の矢印）駆動され、それによりＵ字形リ
ンク＃１及び＃２のアームの部分を対応するバスに対し
て圧接し、入力及び出力バス＃１及び＃２の対のそれぞ
れを電気的に相互接続する。適切な圧接力が得られたな
らば、トルクモータＭはターンオフされ、スイッチを閉
に保つために圧接が維持される。

【００１６】スイッチを開くためには、トルクモータＭ
が再びターンオンされ、今度は圧接シャフトＳを反対方
向に回動させ、それにより圧接ブロックを分離させる。
これは従って、バスの端部上に横たわっているリンクの
アームの部分に対する圧力を解除することになる。リン
ク及びバスの分離が行われたならば、トルクモータＭは
ターンオフされる。トルクモータのターンオフは、周知
のようにして、適当に配置された図示しないマイクロス
イッチによって行われる。次いでリンクキャリッジＣを
作動するソレノイドが付勢され、キャリッジＣを圧接ブ
ロックから離れるように横方向に（左へ）駆動し、それ
によりスイッチを再び開位置の状態となす。

【００１７】

【発明の効果】リンクキャリッジＣに作用する摩擦力は
ないから、これを迅速な割合で前後に横方向へと駆動す
ることができる。トルクモータＭは、リンクをバスに対
して短い時間隔で圧接させることができる。なぜなら、
圧接ブロックが移動する距離は非常に短い（上記の例で
６．４ミリ（０．２５インチ）より短い）からである。
このようにして、実施上において２秒未満で開閉するこ
とができ、接触表面の何の摩耗も生じず、高電圧の作動
に適切な間隔をもたらし、また電流アークを排除するよ
う適切な接触圧力をもたらすスイッチが提供されたもの
である。

【００１８】ソレノイドの故障の場合に備えて、緊急手
動用のプランジャＨを設けることができる。

【００１９】本明細書で用いた、垂直及び水平、上部及
び下部、前後といった用語は、全て例示的なものであ
る。なぜならスイッチは他の向きにおいても作動可能な
ものだからである。そして当業者にはさらなる設計変更
が想起されるであろうが、それらは特許請求の範囲に規
定された本発明の思想及び範囲内に包含されるものと考
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の根底をなすバススイッチングを説明す
る、構成要素の斜視図である。

【図２】リンク挿入部分の説明図である。

【図３】本発明のスイッチのリンク／バス圧縮システム
の長手方向断面図である。

【図４】図１から図３の原理に従って動作する、好まし
い形態における実際的なスイッチの斜視図である。

【符号の説明】

Ｃ キャリッジ Ｇ，Ｇ′ ギャップ Ｌ 連結アーム Ｍ トルクモータ Ｒ 走行ロッド

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に延びると共に同一平面に配置
   された導電性の入力バスストリップ及び出力バスストリ
   ップの第一の対であって、隣合った端部が電気的に接続
   されていない第一の対と、 同様に同一平面にあり長手方向に延びる接続されていな
   い入力及び出力バスストリップの第二の対であって、バ
   スストリップの第一の対の垂直方向下側に整列して配置
   されてバスストリップを上下の対となす第二の対と、 バスストリップのそれぞれの対の側部に対して水平方向
   横側に、且つバスストリップの上部の対の下側平面及び
   下部の対の上側平面から僅かに離隔された上部及び下部
   の平面に配置された第一及び第二のリンクストリップ
   と、 上部及び下部のリンクストリップをバスストリップの上
   部及び下部の対のそれぞれの隣接する端部上に横たわる
   よう横方向に水平に移動させる手段と、 リンクストリップをバスストリップの第一及び第二の対
   の前記上側平面及び下側平面に対して圧接させてこれを
   電気的に接続させ、スイッチの閉鎖をもたらす圧接手段
   とを組み合わせて有する高電圧ＲＦスイッチ。
2. 【請求項２】 リンクストリップがＵ字形を有し、Ｕ字
   のアーム部分がスイッチ閉位置においてバスストリップ
   の端部上に横たわって圧接しており、Ｕ字の基部がこれ
   らの端部の間での橋架け電気接続をもたらす、請求項１
   の高電圧ＲＦスイッチ。
3. 【請求項３】 バスストリップが中間にある絶縁ブロッ
   クにより隔置され且つ担持されており、上部及び下部の
   絶縁ブロックが設けられ、圧接手段の作動に際して上部
   及び下部のブロックが、リンクストリップとバスストリ
   ップとの間で所望の接触圧力が達成される圧力でもって
   中間のブロックに対して圧接される、請求項１の高電圧
   ＲＦスイッチ。
4. 【請求項４】 圧接手段の解放及びそれによるリンクス
   トリップとバスストリップの分離に際してリンクストリ
   ップをバスストリップから水平方向横方向に後退させる
   手段が前記移動手段に備えられている、請求項１の高電
   圧ＲＦスイッチ。
5. 【請求項５】 上部及び下部のリンクストリップがキャ
   リッジ上に設けられ、キャリッジがキャリッジをバスス
   トリップに向かい又は離れる方向に横方向に移動させる
   ソレノイド制御の連結アームを備える、請求項４の高電
   圧ＲＦスイッチ。
6. 【請求項６】 圧接手段が圧接用シャフトを介してトル
   クモータにより作動され、リンクストリップをバススト
   リップに係合させまたかかる係合から離脱させるべく垂
   直方向に移動せしめる、請求項５の高電圧ＲＦスイッ
   チ。
7. 【請求項７】 圧接手段がブロックを通じて垂直方向に
   延びる圧接用シャフトを介してトルクモータにより作動
   され、上部及び下部のブロックを中間のブロックに対し
   て圧接させまたかかる圧接から離脱させるべく垂直方向
   に移動せしめる、請求項３の高電圧ＲＦスイッチ。
8. 【請求項８】 上部及び下部のブロックの圧接移動の距
   離が６．４ミリ（０．２５インチ）程度である、請求項
   ７の高電圧ＲＦスイッチ。
9. 【請求項９】 ソレノイド制御の連結アーム及びトルク
   モータがスイッチの動作を実行すべく約２秒未満で作動
   可能である、請求項８の高電圧ＲＦスイッチ。