JP4363462B2 - 高周波リレー - Google Patents

Description

本発明は、高周波リレーに関するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２０００−１８２４９９号公報

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。

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。

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板を移動させるカードブロックと、可動接触板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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

本発明の実施形態１を示し、ケースを取り外した状態の平面図である。 同上の分解斜視図である。 同上のケースを取り外した状態の斜視図である。 同上のケースを取り外した状態の斜視図である。 同上における短絡板を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は上面図である。 （ａ）は同上のインサーションロスを示す波形図、（ｂ）は従来例のインサーションロスを示す波形図である。 本発明の実施形態２における電磁石ブロックの斜視図である。 本発明の実施形態３における電磁石ブロックの一部破断した斜視図である。 同上における電磁石ブロックの一部破断した斜視図である。 同上における電磁石ブロックの一部破断した斜視図である。 従来例の分解斜視図である。

符号の説明

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

Claims (5)

1. 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板を移動させるカードブロックと、可動接触板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高周波リレー。
2. 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請求項１記載の高周波リレー。
3. 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請求項１又は２記載の高周波リレー。
4. 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請求項１〜３の何れか１項に記載の高周波リレー。
5. 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請求項１〜３の何れか１項に記載の高周波リレー。

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