JP2010278389A - バリアブルキャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】機械的消耗を減らして寿命を延ばすことができるとともに、可動分解能が比較的粗い時においても静電容量を微調整することができるバリアブルキャパシタを提供する。
【解決手段】真空容器１に正負２枚の集電導体１１，１２を相対するように設け、これら集電導体の対向面に、これら集電導体と直交する向きに固定電極２を複数枚平行に取り付けてあり、これら複数枚の固定電極は一方の前記集電導体１１側に電極部１３を、他方の前記集電導体１２側に非電極部１４をそれぞれ備え、前記固定電極に接触せず且つ該固定電極と平行に可動電極３を複数枚配設し、これら可動電極は前記集電導体と直交する方向に移動して、前記可動電極と前記固定電極の電極部とが重なる面積に応じて静電容量が変化するように構成してあることを特徴とするバリアブルキャパシタ。
【選択図】図１

Description

本発明は、大電力送信機の発振回路、半導体製造装置用の高周波電源、あるいは誘導加熱装置のタンク回路などに用いられるバリアブルキャパシタに関するものである。

従来のバリアブルキャパシタを図５に示す。図５に示すバリアブルキャパシタは、真空容器５０の一面に固定集電導体５１を備え、これと相対するように真空容器５０内に可動集電導体５２を設けてある。それぞれの集電導体５１，５２には電極５３，５４を取り付けてある。これら電極５３，５４は集電導体５１，５２と直交する向きに取り付けてある。可動集電導体５２は固定集電導体５１に向かって移動するが、その際に互いの電極５３，５４が接触しないようにしてある。可動集電導体５２には可動リード５５が固着してあり、この可動リード５５には調整ねじ５６を取り付けてある。調整ねじ５６を回動させることにより、可動集電導体５２が移動して、可動電極５４と固定電極５３とが重なる面積に応じて静電容量が変化するように構成してある。（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平５−４１３３５号公報 特開２０００−５８３８５号公報

しかし、上記バリアブルキャパシタは、調整ねじを回動させて、静電容量を変化させていたため、例えば、調整ねじの磨耗などにより可動部分が消耗し、機械的に寿命を短くする課題がある。特に電流が大きくなると可動部分に負担が大きくなり、機械的寿命の短縮がより顕著となる。また、可動部分が消耗することにより、可動集電導体が正常に移動動できなくなると、バリアブルキャパシタの特徴である静電容量の可変ができなくなる。バリアブルキャパシタは比較的高額であるため、容易に交換できるものではない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、機械的消耗を減らして、従来品より寿命を延ばすことができるバリアブルキャパシタを提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係るバリアブルキャパシタは、真空容器に正負２枚の集電導体を相対するように設け、これら集電導体の対向面に、これら集電導体と直交する向きに固定電極を複数枚平行に取り付けてあり、これら複数枚の固定電極は一方の前記集電導体側に電極部を、他方の前記集電導体側に非電極部をそれぞれ備え、前記固定電極に接触せず且つ該固定電極と平行に可動電極を複数枚配設し、これら可動電極は前記集電導体と直交する方向に移動して、前記可動電極と前記固定電極の電極部とが重なる面積に応じて静電容量が変化するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係るバリアブルキャパシタは、前記可動電極は、実際に前記固定電極の電極部が重なる面積に応じて静電容量が変化するために用いる主容量可動電極と、前記主容量可動電極に比べて容量が小さく、静電容量の変化の微調整を行うために用いる補助容量可動電極と、から構成し、それぞれの可動電極が別々に前記固定電極の電極部と非電極部で構成した固定電極領域内において、前記集電導体と直交する方向に移動するように構成してあることを特徴とする。
また、本発明に係るバリアブルキャパシタは、前記固定電極の電極部の長さを前記固定電極の非電極部の長さより長くしてあることを特徴とする。
さらに、本発明に係るバリアブルキャパシタは、前記可動電極を一体的に移動するように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、上記構成により、集電導体を移動させない構造にしてあるため、集電導体が機械的に消耗することを大幅に減らすことができる。これにより、本来の目的である静電容量の可変動作を長期間行うことができる。また、上記構成より、電流の大きさに影響を受けずに、長期間静電容量の可変動作を行うことができる効果を有する。

また、本発明によれば、可動電極は電極部と非電極部とで構成する固定電極領域内を移動する構造になっているため、可動分解能が比較的粗い時においても静電容量を微調整することができる効果を有する。

さらに、本発明によれば、可動電極は、実際に固定電極の電極部が重なる面積に応じて静電容量が変化するために用いる主容量可動電極と、前記主容量可動電極に比べて容量が小さく、静電容量の変化の微調整を行うために用いる補助容量可動電極と、から構成し、それぞれの可動電極が別々に固定電極の電極部と非電極部で構成した固定電極領域内において、集電導体と直交する方向に移動するように構成していることにより、より精密に静電容量を微調整することができる効果を有する。

本発明に係るバリアブルキャパシタにおける発明を実施するための最良の形態の構成を示す斜視図である。 図１図示バリアブルキャパシタの動作を示す構成図である。 同じく図１図示バリアブルキャパシタの別の動作を示す構成図である。 同じく図１図示バリアブルキャパシタの別の動作を示す構成図である。 従来のバリアブルキャパシタに一例を示す構成図である。

発明を実施するための最良の形態に係るバリアブルキャパシタの静電容量が変化する動作を理解することができる状態の構成斜視図を図１に示し、動作を示す構成図を図２乃至図４に示す。また、図２乃至図４のそれぞれ（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示してある。この実施形態に係るバリアブルキャパシタは、六面体の真空容器１を設けてある。

図１における真空容器１の平面及び底面には正負２枚の集電導体１１，１２を相対するように設けてある。これら集電導体１１，１２の対向面から固定電極２を複数枚取り付けて一体的にしてあり、これら固定電極２は集電導体１１，１２と直交する向きに且つ、各固定電極２がそれぞれ平行になるように取り付けてある。これら複数枚の固定電極２は一方の集電導体１１側には、後述する可動電極が重なると静電容量が変化する電極部１３を、他方の集電導体１２側には、可動電極が重なっても静電容量が変化しない非電極部１４をそれぞれ備え、電極部１３と非電極部１４との間に、且つ、真空容器１の２枚の集電導体１１，１２と平行になるように、隙間を設けて固定電極２を配設してある。なお、本実施例では、電極部１３の長さを非電極部１４の長さより長くしてある。これは可動電極３の一部が常に電極部１３内の領域内に有するためである。この際、２枚の電極部１３と非電極部１４との間に空間ができるが、この空間は後述する可動電極が移動可能な固定電極領域になり、可動電極がこの固定電極領域内を移動して、静電容量が変化するように構成してある。

また、このバリアブルキャパシタは可動電極３と固定電極２の電極部１３とが重なる面積に応じて静電容量が変化するように構成してあることを特徴としているが、本実施形態に係る可動電極３は以下のように構成してある。先ず、可動電極３は複数枚の板状体で且つ、固定電極２より短い長さで構成し、可動電極３は２枚の集電導体１１，１２と直交する向きに且つ、各可動電極３がそれぞれ平行になるように取り付けてある。また、これら可動電極３は固定電極２に接触せず且つ固定電極２と平行になるように配設してある。

本実施形態に係るバリアブルキャパシタは以上のように構成してあり、以下のように作用する。先ず、本発明に係るバリアブルキャパシタは可動電極３が固定電極２の電極部１３と重なる面積に応じて静電容量が変化する。具体的には、この容器１内の静電容量をＣ（Ｆ）とし、真空の誘電率をε₀（＝８．９×１０^-12（Ｆ／ｍ））、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積をＳ（ｍ²）、可動電極３の先縁部と固定電極２の電極部１３の先縁部との距離をｄ（ｍ）とすると、静電容量Ｃ（Ｆ）は、下記数１となる。

即ち、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積が広くなるほど静電容量が大きくなり、可動電極３の先縁部と固定電極２の電極部１３の先縁部との距離が拡がるほど静電容量が小さくなる。

続いて、可動電極３の移動による態様について説明する。本実施形態では、主容量可動電極１５と補助容量可動電極１６との２つの可動電極３を備えてある。主容量可動電極１５は、２つの可動電極３のうち、容量が大きい方で、固定電極２の電極部１３が重なる面積に応じて静電容量が変化するために用いる。一方、補助容量可動電極１６は、主容量可動電極１５に比べて極めて小さく、静電容量の変化の微調整を行うために用いる。主容量可動電極１５と補助容量可動電極１６をそれぞれ別々に移動させることにより、静電容量を微調整することができる。実際には、先ず、主容量可動電極１５を可動させて、静電容量を調整し、さらに補助容量可動電極１６を可動させて、静電容量を微調整することが好ましい。ただし、後述する図２乃至図４に示す実施形態においては、説明の便宜上、主容量可動電極１５と補助容量可動電極１６とを同様に移動させて、静電容量を調整してある。

先ず、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積が最も広い場合について説明する。これについては図２に示すとおりである。この場合、数１で明らかなように、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積が最も広く、可動電極３の先縁部と固定電極２の電極部１３の先縁部との距離が最も短く。そのため、静電容量が最も大きい。

続いて、静電容量が最大でも最小でもない場合、即ち、可動電極３の一部が固定電極２の電極部１３内に有する場合について説明する。これについては図３に示すとおりである。前述した通り、可動電極３が固定電極２の電極部１３と重なる面積に応じて静電容量が変化する。

続いて、可動電極３が固定電極２の非電極部１４側に移動して、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積が最も狭い場合について説明する。これについては図４に示すとおりである。この場合、数１で明らかなように、固定電極２の電極部１３と可動電極３とが重なる面積が一番狭く、可動電極３の先縁部と固定電極２の電極部１３の先縁部との距離が最も長い。そのため、静電容量が最も小さい。

以上のようにバリアブルキャパシタを構成したことにより、従来のような調整ねじを回動させて、静電容量を変化させることはないため、機械的に消耗することはほとんどあり得ず、静電容量の可変動作を長期間行うことができる。また、上記構成より、電流の大きさに影響を受けずに、長期間静電容量の可変動作を行うことができる。

また、可動電極３は電極部１３と非電極部１４とで構成する固定電極領域内を移動する構造になっているため、可動分解能が比較的粗い時においても静電容量を微調整することができる。

さらに、可動電極３は、実際に固定電極２の電極部が重なる面積に応じて静電容量が変化するために用いる主容量可動電極１５と、この主容量可動電極１５に比べて容量が小さく、静電容量の変化の微調整を行うために用いる補助容量可動電極の２つの可動電極と、から構成し、それぞれの可動電極１５，１６が別々に固定電極２の電極部１３と非電極部１４で構成した固定電極２の領域内において、集電導体１と直交する方向に移動するように構成していることにより、より精密に静電容量を微調整することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている内容が本発明の技術的範囲に属する。

本発明によれば、集電導体を移動させない構造にしてあるため、集電導体が機械的に消耗することを大幅に減らすことができる。これにより、本来の目的である静電容量の可変動作を長期間行うことができる。また、上記構成より、電流の大きさに影響を受けずに、長期間静電容量の可変動作を行うことができ、産業上利用可能である。

また、本発明によれば、可動電極は電極部と非電極部とで構成する固定電極領域内を移動する構造になっているため、可動分解能が比較的粗い時においても静電容量を微調整することができ、産業上利用可能である。

１ 真空容器
１１，１２ 集電導体
２ 固定電極
１３ 電極部
１４ 非電極部
３ 可動電極
１５ 主容量可動電極
１６ 補助容量可動電極

Claims (4)

1. 真空容器に正負２枚の集電導体を相対するように設け、これら集電導体の対向面に、これら集電導体と直交する向きに固定電極を複数枚平行に取り付けてあり、これら複数枚の固定電極は一方の前記集電導体側に電極部を、他方の前記集電導体側に非電極部をそれぞれ備え、前記固定電極に接触せず且つ該固定電極と平行に可動電極を複数枚配設し、これら可動電極は前記集電導体と直交する方向に移動して、前記可動電極と前記固定電極の電極部とが重なる面積に応じて静電容量が変化するように構成してあることを特徴とするバリアブルキャパシタ。
2. 前記可動電極は、実際に前記固定電極の電極部が重なる面積に応じて静電容量が変化するために用いる主容量可動電極と、前記主容量可動電極に比べて容量が小さく、静電容量の変化の微調整を行うために用いる補助容量可動電極と、から構成し、それぞれの可動電極が別々に前記固定電極の電極部と非電極部で構成した固定電極領域内において、前記集電導体と直交する方向に移動するように構成してあることを特徴とする請求項１記載のバリアブルキャパシタ。
3. 前記固定電極の電極部の長さを前記固定電極の非電極部の長さより長くしてあることを特徴とする請求項１又は２記載のバリアブルキャパシタ。
4. 前記可動電極を一体的に移動するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバリアブルキャパシタ。

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