JP4158471B2 - 可変コンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変コンデンサに関するもので、特に、ロータを回転させたとき、３６０度周期で静電容量が変化するように構成された、可変コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明にとって興味ある従来の可変コンデンサについて、図１２を参照して説明する。
【０００３】
図１２に示すように、可変コンデンサ１は、電気絶縁性材料からなるステータ２を備え、ステータ２の表面上には、ステータ側電極３が形成される。このステータ側電極３に接触するように、誘電体からなるロータ４が配置される。ロータ４の表面上には、ロータ側電極５が形成され、このロータ側電極５は、ロータ４を介してステータ側電極３に対向するようにされる。これらステータ側電極３とロータ側電極５との対向によって、対向面積に応じた大きさの静電容量が形成される。
【０００４】
上述の対向面積あるいは静電容量は、ロータ４をステータ２に対して回転させることによって、変化する。このようにロータ４を回転可能に保持するため、調整部材６の軸部７が、ロータ４に設けられた軸受穴８およびステータ２に設けられた軸受穴９を貫通するように設けられる。調整部材６は、その上端部に形成されたフランジ１０がロータ側電極５に半田付けされるなどして、ロータ４に対しては固定されるが、ステータ２に対しては、軸部７の軸線まわりに回転可能である。したがって、フランジ１０の上面に形成された調整用溝１１にスクリュードライバのような調整用工具（図示せず。）を係合させて、調整部材６を回転させれば、ロータ４をステータ２に対して回転させることができる。
【０００５】
調整部材６の軸部７の下端部には、スプリングワッシャ１２が嵌め込まれ、次いでプッシュナット１３が嵌め込まれる。プッシュナット１３は、軸部７から抜けないように軸部７の周面に食い込み、また、スプリングワッシャ１２は、プッシュナット１３をステータ２から離隔させる方向に付勢しているため、このスプリングワッシャ１２の作用によって、ロータ４がステータ側電極３に対して安定して接触する状態を維持することができる。
【０００６】
図１２では、ステータ側電極３およびロータ側電極５が正確には図示されていないが、この可変コンデンサ１は、次のような構成を有している。
【０００７】
すなわち、ステータ側電極３は、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部とステータ側第２電極部とからなり、図１３に示すように、ステータ側第１電極部とロータ側電極５との対向によって第１のコンデンサ部１６が形成されるとともに、ステータ側第２電極部とロータ側電極５との対向によって第２のコンデンサ部１７が形成され、かつ第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７とはロータ側電極５によって等価回路的に直列に接続されている。
【０００８】
このような直列静電容量は、ステータ側第１電極部およびステータ側第２電極部にそれぞれ接続された第１および第２の端子電極１８および１９（図１２）から取り出されるが、静電容量の調整操作をより容易にするためには、この静電容量は、ロータ４の回転に応じて３６０度周期で変化するようにされることが望ましい。
【０００９】
このような要望を満たす可変コンデンサが、たとえば特開平１０−２３３３３８号公報（特許文献１）に記載されている。この特許文献１には、ステータ側電極およびロータ側電極の各形状に関する種々の例が開示されているが、それらのうちの代表的な例のいくつかについて、以下に説明する。
【００１０】
図１４ないし図１６は、第１の従来例を説明するためのものである。図１４ないし図１６において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。図１４および図１５には、それぞれ、可変コンデンサ１に備えるロータ４およびステータ２が平面図で示されている。また、図１６は、ロータ４のいくつかの典型的な回転角度における、ステータ側電極３ａに対するロータ側電極５ａ（破線で示す。）の対向状態を示している。
【００１１】
図１４を参照して、誘電体からなるロータ４の表面上には、ロータ側電極５ａが形成される。ロータ側電極５ａは、互いに実質的に同心であって、軸受穴８に対応するロータ４の回転中心から互いに逆方向への広がりを有する、比較的大径の略半円形の主領域２１ａと、比較的小径の略半円形の副領域２２ａとを備えている。
【００１２】
他方、図１５を参照して、電気絶縁性材料からなるステータ２の表面上には、ステータ側電極３ａが形成される。ステータ側電極３ａは、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部１４ａとステータ側第２電極部１５ａとからなる。ステータ側第１電極部１４ａは、軸受穴９に対応するロータ４の回転中心の一方側に形成され、ステータ側第２電極部１５ａは、ロータ４の回転中心の他方側に形成される。
【００１３】
より特定的には、ステータ側第１電極部１４ａは、ロータ側電極５ａの主領域２１ａの略全面に対向し得る形状をもってロータ４の回転中心の一方側にのみ形成されている。また、ステータ側第２電極部１５ａは、ロータ側電極５ａの主領域２１ａの外周側部分に対向し得るが、副領域２２ａに対向し得る位置において切欠き部分２３ａを有している。
【００１４】
また、ステータ側第１電極部１４ａには、第１の端子電極１８ａが接続され、ステータ側第２電極部１５ａには、第２の端子電極１９ａが接続される。これら端子電極１８ａおよび１９ａは、それぞれ、ステータ２の端面まで引き出される。
【００１５】
このようなステータ２およびロータ４を用いて、図１２に示した可変コンデンサ１を構成したとき、図１３に示すような等価回路を実現する。すなわち、ステータ側第１電極部１４ａとロータ側電極５ａとの対向によって第１のコンデンサ部１６が形成されるとともに、ステータ側第２電極部１５ａとロータ側電極５ａとの対向によって第２のコンデンサ部１７が形成される。また、第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７とはロータ側電極５ａによって等価回路的に直列に接続され、これら第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７との直列静電容量は、第１および第２の端子電極１８ａおよび１９ａから取り出される。
【００１６】
上述の静電容量は、ロータ４の回転に従って、ステータ側第１電極部１４ａとロータ側電極５ａとの対向面積、およびステータ側第２電極部１５ａとロータ側電極５ａとの対向面積を変えることによって、変えられる。その態様が、図１６に示されている。図１６には、ロータ４の回転角度を、（１）０度、（２）４５度、（３）９０度、（４）１３５度、および（５）１８０度、というように変えたときにもたらされる、ステータ側第１電極部１４ａとロータ側電極５ａとの対向部分、およびステータ側第２電極部１５ａとロータ側電極５ａとの対向部分が、それぞれ、ハッチングした領域をもって示されている。
【００１７】
図１６に示すように、ロータ４の回転角度が大きくなるにつれて、ステータ側第１電極部１４ａとロータ側電極５ａとの対向面積Ａが減少し、他方、ステータ側第２電極部１５ａとロータ側電極５ａとの対向面積Ｂが増加している。また、図示しないが、ロータ４の回転角度が１８０度を超えたときには、順次、（４）、（３）、（２）に示した各状態とは上下対称的な状態が得られ、対向面積Ａが増加する一方、対向面積Ｂが減少し、回転角度が３６０度となったとき、再び（１）に示した状態が得られる。
【００１８】
上述のことから、ロータ４の回転によって変化する静電容量は、１８０度を中心として対称的な特性を示すことが理解できる。そして、（１）０度において、ステータ側第２電極部１５ａとロータ側電極５ａとの対向面積Ｂは「０」であるので、静電容量は最小値を示すことも理解できる。
【００１９】
この従来例では、静電容量は、（５）１８０度において、最大値を示すように設計されている。したがって、静電容量は、ロータ４の回転に応じて３６０度周期で変化する。
【００２０】
図１７ないし図１９は、第２の従来例を説明するためのものである。図１７、図１８および図１９は、それぞれ、前述した第１の従来例に係る図１４、図１５および図１６に相当する図である。
【００２１】
図１７を参照して、ロータ４の表面上には、ロータ側電極５ｂが形成される。ロータ側電極５ｂは、比較的大径の略半円形の主領域２１ｂと、比較的小径の略半円形の副領域２２ｂとを備えながら、主領域２１ｂにおいて、この主領域２１ｂと実質的に相似形の開口部分２５を有している。
【００２２】
他方、図１８を参照して、ステータ２の表面上には、ステータ側電極３ｂが形成される。ステータ側電極３ｂは、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部１４ｂとステータ側第２電極部１５ｂとからなる。
【００２３】
より特定的には、ステータ側第１電極部１４ｂは、ロータ側電極５ｂの副領域２２ｂに対向し得る略半円形の形状をもってロータ４の回転中心の一方側にのみ形成されている。また、ステータ側第２電極部１５ｂは、ロータ側電極５ｂの副領域２２ｂに対向し得る位置において切欠き部分２３ｂを形成した形状を有している。
【００２４】
また、ステータ側第１電極部１４ｂには、引出電極２４を介して、第１の端子電極１８ｂが接続され、ステータ側第２電極部１５ｂには、第２の端子電極１９ｂが接続される。
【００２５】
この従来例によっても、前述した図１３に示すような等価回路が実現されることができる。すなわち、ステータ側第１電極部１４ｂとロータ側電極５ｂとの対向による第１のコンデンサ部１６と、ステータ側第２電極部１５ｂとロータ側電極５ｂとの対向による第２のコンデンサ部１７とが、直列接続され、この直列接続によって与えられた静電容量は、ロータ４の回転に従って、ステータ側第１電極部１４ｂとロータ側電極５ｂとの対向面積、およびステータ側第２電極部１５ｂとロータ側電極５ｂとの対向面積を変えることによって、変えられる。その態様が、図１９に示されている。
【００２６】
図１９を参照して、ロータ４の回転角度が大きくなるにつれて、ステータ側第１電極部１４ｂとロータ側電極５ｂとの対向面積Ａ、およびステータ側第２電極部１５ｂとロータ側電極５ｂとの対向面積Ｂがともに増加し、（５）１８０度において、これら対向面積ＡおよびＢは、ともに最大値を示し、それゆえ、静電容量も最大値を示す。図示しないが、ロータ４の回転角度が１８０度を超えたときには、順次、（４）、（３）、（２）に示した各状態とは上下対称的な状態が得られ、対向面積ＡおよびＢがともに減少し、回転角度が３６０度となったとき、再び（１）に示した状態が得られ、この状態において、対向面積ＡおよびＢはともに「０」となり、静電容量は最小値を示す。
【００２７】
【特許文献１】
特開平１０−２３３３３８号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例は、いずれも、ステータ側電極３ａおよび３ｂにおけるステータ側第１電極部１４ａおよび１４ｂとステータ側第２電極部１５ａおよび１５ｂとを、ロータ４の回転中心の一方側および他方側の各々に延びるように形成することによって、ロータ４のステータ２に対する接触バランスを安定させ、それによって、静電容量を安定させることを目的として提案されたものであるが、以下のように、より改善されるべき問題を有している。
【００２９】
まず、図１４ないし図１６を参照して説明した第１の従来例では、図１６（１）に示す、ロータ４の回転角度が０度（＝３６０度）の状態の近傍での静電容量が比較的小さい領域において、分解能が比較的低いという問題を有している。すなわち、ロータ４のわずかな回転でも、静電容量が大きく変化してしまうという問題を有している。
【００３０】
他方、図１７ないし図１９を参照して説明した第２の従来例では、比較的高い分解能を得ることができるが、ロータ側端子５ｂとステータ側第１電極部１４ｂおよびステータ側第２電極部１５ｂとの対向面積が比較的小さいため、静電容量が比較的小さいという問題を有している。
【００３１】
また、第２の従来例は、次のような問題も有している。すなわち、第２の従来例では、ステータ側第１電極部１４ｂに接続される引出電極２４が形成されている。この引出電極２４は、たとえば、図１９（１）、同（２）および同（３）に示すように、ロータ側電極５ｂと対向することがあり、したがって、この対向によっても静電容量が形成される。この引出電極２４による静電容量は、ロータ４の回転に従い、静電容量を均一に変化させることの妨げとなる。この不都合を抑えるためには、引出電極２４の幅を狭くする必要があるが、この場合には、ステータ側第１電極部１４ｂと第１の端子電極１８ｂとの電気的接続の信頼性が低下するという問題に遭遇する。
【００３２】
そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る可変コンデンサを提供しようとすることである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ステータ側電極を有するステータと、ステータ側電極に誘電体を介して対向するロータ側電極を有しかつステータに対して回転可能に保持されたロータとを備え、ステータ側電極は、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部とステータ側第２電極部とからなり、ステータ側第１電極部とロータ側電極との対向によって第１のコンデンサ部が形成されるとともに、ステータ側第２電極部とロータ側電極との対向によって第２のコンデンサ部が形成され、かつ第１のコンデンサ部と第２のコンデンサ部とはロータ側電極によって等価回路的に直列に接続され、第１のコンデンサ部と第２のコンデンサ部とが与える直列静電容量は、ロータの回転に応じて３６０度周期で変化するようにされている、可変コンデンサに向けられる。
【００３４】
このような構成の可変コンデンサにおいて、上述した技術的課題を解決するため、この発明では、前述の誘電体は、ステータ側第１電極部とロータ側電極との間に位置する部分での厚みが、ステータ側第２電極部とロータ側電極との間に位置する部分での厚みより薄くされ、それによって、第１のコンデンサ部が与える静電容量は、ロータの回転角度に関わらず、第２のコンデンサ部が与える静電容量より常に大きくなるようにされていることを特徴としている。
【００３６】
この発明において、ステータが、前述の誘電体をその一部に与える誘電体材料からなる場合には、ロータ側電極は、ステータに接触するようにロータの表面上に形成され、ステータ側第１電極部およびステータ側第２電極部は、ステータの内部に形成され、ステータ側第１電極部は、ステータ側第２電極部に比べて、ロータ側電極により近い位置に位置される、といった構成が有利に採用される。
【００３７】
上述の構成において、好ましくは、ステータ側第１電極部の少なくとも一部は、ロータの回転中心の一方側に形成され、ステータ側第２電極部は、ロータの回転中心の他方側に形成され、ロータ側電極は、略半円形の主領域を少なくとも備えるようにされる。
【００３８】
この場合、ステータ側第１電極部は、ロータの回転中心の両側に跨がるように形成され、ステータ側第２電極部は、ロータ側電極の主領域の外周側部分に対向し得るように形成されることが好ましい。
【００３９】
より好ましくは、ロータ側電極は、主領域と実質的に同心であって、主領域とはロータの回転中心を介して逆方向へ延び、かつ主領域より小径の略半円形の副領域を備え、ステータ側第１電極部は、ロータ側電極の主領域および副領域に対向し得る形状をもってロータの回転中心の両側に跨がるように形成され、ステータ側第２電極部は、副領域に対向し得ないように形成される。
【００４０】
他方、ステータ側第１電極部およびステータ側第２電極部が、ロータに接触するようにステータの表面上に設けられ、ロータが、誘電体をその一部に与える誘電体材料からなる場合には、ロータ側電極は、ロータの内部にそれぞれ設けられかつ互いに電気的に接続されるロータ側第１電極部とロータ側第２電極部とを備え、ロータ側第１電極部は、ロータ側第２電極部に比べて、ステータ側第１電極部およびステータ側第２電極部により近い位置に位置され、ステータ側第１電極部は、ロータ側第１電極部およびロータ側第２電極部の双方に対向し得るが、ステータ側第２電極部は、実質的にロータ側第２電極部にのみ対向し得るようにされる、といった構成が有利に採用される。
【００４１】
上述の場合、ロータ側第１電極部とロータ側第２電極部とは、ロータの内部において、スルーホール接続されることが好ましい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、この発明の第１の実施形態による可変コンデンサ３１を説明するためのものである。この可変コンデンサ３１の全体の構成が図１に示されている。図１（ａ）は平面図であり、同（ｂ）は右側面図であり、同（ｃ）は断面で示す正面図であり、同（ｄ）は底面図である。
【００４３】
可変コンデンサ３１は、大きくとらえて、ステータ３２、ロータ３３およびカバー３４を備えている。ステータ３２は、誘電体セラミックのような誘電体材料から構成される。ロータ３３は、導電性金属から構成される。カバー３４は、任意の材料から構成可能であるが、この実施形態では、金属から構成される。以下、上述した各要素の詳細な構造について説明する。
【００４４】
図２には、ロータ３３が底面図をもって単独で示されている。ロータ３３の下面上には、ロータ側電極３５が形成されている。より詳細には、ロータ側電極３５は、ロータ３３の下面側において、突出する段部を設けることによって形成される。
【００４５】
ロータ側電極３５は、略半円形の主領域３６を備えるとともに、主領域３６と実質的に同心であって、主領域３６とはロータ３３の回転中心を介して逆方向へ延び、かつ主領域３６より小径の略半円形の副領域３７を備えている。また、副領域３７には、略半円形の凹部３８が形成されている。
【００４６】
また、図１（ａ）および同（ｃ）に示すように、ロータ３３の上面側には、ロータ３３を回転操作し、それによって可変コンデンサ３１が与える静電容量を調整するための調整用溝３９が設けられている。
【００４７】
図３には、ステータ３２が単独で示されている。図３（ａ）は平面図であり、同（ｂ）は断面で示す正面図である。
【００４８】
ステータ３２は、上述したロータ３３の下面側において、ロータ側電極３５に接触するように配置される。ステータ３２の内部には、ステータ側電極４０が形成される。ステータ側電極４０は、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部４１とステータ側第２電極部４２とからなる。
【００４９】
図３（ｂ）によく示されているように、ステータ側第１電極部４１は、ステータ側第２電極部４２に比べて、ステータ３２におけるより浅い位置すなわちロータ側電極３５により近い位置に位置される。これによって、誘電体材料からなるステータ３２の一部によって与えられるステータ側電極４０とロータ側電極３５との間に介在する誘電体は、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との間に位置する部分での厚みｔ１が、ステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との間に位置する部分での厚みｔ２より薄くされる。
【００５０】
ステータ側第１電極部４１の少なくとも一部は、ロータ３３の回転中心の一方側に形成され、ステータ側第２電極部４２は、ロータ３３の回転中心の他方側に形成される。特に、この実施形態では、ステータ側第１電極部４１は、ロータ側電極３５の主領域３６および副領域３７に対向し得る形状をもってロータ３３の回転中心の両側に跨るように形成されている。ステータ側第２電極部４２は、ロータ側電極３５の主領域３６の外周側部分に対向し得るように形成され、また、ロータ側電極３５の副領域３７に対向し得ないように形成されている。
【００５１】
このようなステータ３８は、たとえば積層セラミックコンデンサの場合と同様、複数のセラミックグリーンシートを積層する技術を適用して製造することができる。
【００５２】
また、図１に示すように、ステータ３２の各端部には、たとえば導電性ペーストの付与および焼き付けによる第１および第２の端子電極４３および４４が形成される。第１の端子電極４３は、ステータ側第１電極部４１に電気的に接続され、第２の端子電極４４は、ステータ側第２電極部４２に電気的に接続される。
【００５３】
カバー３４は、ロータ３３を収容しながら、ステータ３２に固定されるもので、このカバー３４によって、ロータ３３は、ステータ３２に対して回転可能なように保持される。
【００５４】
カバー３４には、ロータ３３の調整用溝３９を露出させる調整用穴４５が設けられ、これによって、たとえばスクリュードライバのような工具の調整用溝３９への挿入が許容される。
【００５５】
調整用穴４５の周囲には、ロータ３３の上面に部分的に接触して、ロータ３３をステータ３２に向かって圧接させるためのばね作用部４６が設けられている。ばね作用部４６は、調整用穴４５の周囲において、中心に向かうほど下方へ傾斜する形状が付されることによって与えられている。
【００５６】
また、ばね作用部４６には、ロータ３３に実質的に点接触する複数の突起４７が、ロータ３３の回転方向に沿って等間隔に分布するように設けられている。これら突起４７は、カバー３４を構成する金属板に型付け加工することによって形成されることができる。突起４７をばね作用部４６に設けることにより、ばね作用部４６がロータ３３を抑える場所が確実に決まるので、ロータ３３に対して安定した接触圧を及ぼすことができる。
【００５７】
カバー３４には、また、下方へ延びる係合片４８および４９が相対向するように一体に設けられている。係合片４８および４９は、それぞれ、ステータ３２の下面に形成された凹部５０および５１に係合するように折り曲げられ、それによって、カバー３４がステータ３２に固定される。
【００５８】
このような可変コンデンサ３１も、前述の図１３に示すような等価回路を実現する。すなわち、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との対向によって第１のコンデンサ部１６が形成されるとともに、ステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との対向によって第２のコンデンサ部１７が形成され、かつ第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７とは、ロータ側電極３５によって、さらにはロータ３３全体によって、等価回路的に直列に接続され、これら第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７との直列静電容量は、第１および第２の端子電極４３および４４から取り出される。
【００５９】
上述の静電容量は、ロータ３３の回転に従って、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との対向面積、およびステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との対向面積を変えることによって、変えられる。その態様が、図４に示されている。
【００６０】
図４には、ロータ３３の回転角度を、（１）０度、（２）３０度、（３）６０度、（４）９０度、（５）１２０度、（６）１５０度、および（７）１８０度、というように変えたときにもたらされる、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との対向部分、およびステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との対向部分が、それぞれ、ハッチングを施した領域をもって示されている。図４では、ロータ側電極３５が破線で示されている。
【００６１】
図４に示すように、ロータ３３の回転角度が大きくなるにつれて、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との対向面積Ａが減少し、他方、ステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との対向面積Ｂが略一定の割合で増加している。また、図示しないが、ロータ３３の回転角度が１８０度を超えたときには、順次、（６）、（５）、（４）、（３）、（２）に示した各状態とは上下対称的な状態が得られ、対向面積Ａが増加する一方、対向面積Ｂが減少し、回転角度が３６０度となったとき、再び（１）に示した状態が得られる。
【００６２】
上述のことから、ロータ４の回転によって変化する直列静電容量は、１８０度を中心として対称的な特性を示す。そして、（１）０度において、ステータ側第２電極部とロータ側電極３５との対向面積Ｂは「０」であるので、直列静電容量は最小値を示し、（７）１８０度において、ステータ側第２電極４２とロータ側端子３５との対向面積Ｂが最大となったとき、直列静電容量は最大値を示す。このようにして直列静電容量は、ロータ３３の回転に応じて３６０度周期で変化するようにされている。
【００６３】
また、上述したような第１コンデンサ部１６と第２コンデンサ部１７とが与える直列静電容量の調整において、ステータ側第１電極部４１とロータ側電極３５との間に位置する誘電体の厚みｔ１が、ステータ側第２電極部４２とロータ側電極３５との間に位置する誘電体の厚みｔ２より薄くされ、そのため、第１のコンデンサ部１６が与える静電容量は、ロータ３３の回転角度に関わらず、第２のコンデンサ部１７が与える静電容量より常に大きくなるようにされる。このことは、直列静電容量の比較的小さい領域において、高い分解能を与え得るように寄与する。
【００６４】
一般に、コンデンサの直列接続に関して、次のことが言える。第１の静電容量を第２の静電容量の２倍にすると、すなわち、第１の静電容量をＣ×２とし、かつ第２の静電容量をＣとすると、これら第１および第２の静電容量を直列接続して得られる直列静電容量は、Ｃ×２／３となる。同様に、第１の静電容量が第２の静電容量Ｃの３倍、４倍、…、ｎ倍となると、直列静電容量は、Ｃ×３／４、Ｃ×４／５、…、Ｃ×ｎ／（ｎ＋１）となり、第２の静電容量Ｃにより近づいてくる。
【００６５】
このことから、前述したように、第１のコンデンサ部１６が与える静電容量を、ロータ３３の回転角度に関わらず、第２のコンデンサ部１７が与える静電容量より常に大きくなるようにすれば、前述した分解能が高められることになる。なお、このような分解能を高める効果をより確実に発揮させるためには、第１のコンデンサ部１６が与える静電容量を、第２のコンデンサ部１７が与える静電容量の常に２倍以上となるようにすることが好ましい。
【００６６】
上述したような第１のコンデンサ部１６が与える静電容量と第２のコンデンサ部１７が与える静電容量との比率は、図３（ｂ）に示した厚みｔ１と厚みｔ２との比率を変えることにより、容易に調整することができる。
【００６７】
図５には、以上説明した可変コンデンサ３１において実現される、ロータ３３の回転角度に対する静電容量の変化が実線で示され、図１４ないし図１６を参照して説明した第１の従来例において実現される、ロータ４の回転角度に対する静電容量の変化が破線で示されている。
【００６８】
図５に示すように、この発明の実施形態による可変コンデンサ３１は、従来例の場合に比べて、静電容量がより直線的に変化し、また、分解能がより高められている。したがって、この実施形態によれば、調整操作がより容易になるという利点が奏される。
【００６９】
また、この実施形態によれば、図１８に示した第２の従来例におけるステータ側第１電極部１４ｂに備える引出電極２４のように、その幅を狭くするように設計する必要がなく、ステータ側第１電極部４１を比較的幅広のまま引き出すことができる。したがって、ステータ側第１電極部４１と第１の端子電極４３との電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００７０】
図６、図７および図８は、それぞれ、この発明の第２、第３および第４の実施形態を説明するためのもので、ロータに形成されるロータ側電極の変形例を示している。
【００７１】
図６に示したロータ３３ａでは、ロータ側電極３５ａは、主領域３６ａと副領域３７ａとを備えているが、副領域３７ａにおいて、前述した凹部３８に相当する凹部が形成されていない。
【００７２】
図７に示したロータ３３ｂでは、ロータ側電極３５ｂは、前述した主領域３６または３６ａに対応する略半円形の部分のみを備えている。
【００７３】
また、ロータ３３ｂの下面側であって、ロータ側電極３５ｂが形成された領域以外の領域には、ロータ側電極３５ｂのための段差の高さに等しい高さを有する円弧状の凸部５２が形成されている。この凸部５２は、一方側に片寄った位置に設けられるロータ側電極３５ｂの存在のためにロータ３３ｂが傾くことを防止する。また、凸部５２は、図３（ａ）に示したステータ側第１電極部４１とステータ側第２電極部４２との間に形成される円弧状のギャップ上に位置するようにされることが好ましい。
【００７４】
図８に示したロータ３３ｃでは、上述したロータ側電極３５ｂと同様、略半円形のロータ側電極３５ｃが形成され、また、前述した凸部５２と同様の機能を有する円形の凸部５３が形成されている。
【００７５】
以上の図６ないし図８にそれぞれ示したロータ３３ａ、３３ｂおよび３３ｃは、いずれも、図１に示した可変コンデンサ３１において、ロータ３３の代わりとして用いることができる。
【００７６】
図９ないし図１１は、この発明の第５の実施形態を説明するためのものである。ここで、図９は、前述の図１（ｃ）に対応する図であり、図１１は図３（ｂ）に対応する図である。
【００７７】
図９を参照して、可変コンデンサ６１は、前述の可変コンデンサ３１の場合と同様、大きくとらえて、ステータ６２、ロータ６３およびカバー６４を備えている。
【００７８】
この実施形態の特徴とするところは、ステータ６２は、誘電体材料から構成されるのではなく、単なる電気絶縁性材料から構成され、他方、ロータ３２が誘電体セラミックのような誘電体材料から構成されることである。カバー６４は、前述のカバー３４と同様、たとえば金属から構成される。以下、上述した各要素の詳細な構造について説明する。
【００７９】
図１１は、ステータ６２を単独で示す平面図である。ステータ６２は、ステータ側電極６５を備えている。ステータ側電極６５は、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部６６とステータ側第２電極部６７とからなる。これらステータ側第１電極部６６およびステータ側第２電極部６７は、それぞれ、第１の実施形態におけるステータ側第１電極部４１およびステータ側第２電極部４２と実質的に同じ平面形状を有しているが、ステータ６２の内部ではなく、表面上に設けられ、ロータ６３に接触するようにされる。
【００８０】
ロータ６３は、ロータ側電極６８を備えている。ロータ側電極６８は、ロータ６３の内部に設けられる。ロータ側電極６８の平面形状は、図１０に示されている。
【００８１】
ロータ側電極６８は、図１０（ａ）に示したロータ側第１電極部６９と、図１０（ｂ）に示したロータ側第２電極部７０とを備えている。これらロータ側第１電極部６９とロータ側第２電極部７０とは、図１０（ｃ）に示すような平面配置をもってロータ６３の内部に形成される。このとき、図９からわかるように、ロータ側第１電極部６９は、ロータ側第２電極部７０に比べて、ステータ側第１電極部６６およびステータ側第２電極６７により近い位置に位置される。
【００８２】
また、ロータ側第１電極部６９とロータ側第２電極部７０とは、互いに電気的に接続される。そのため、ロータ側第１電極部６９とロータ側第２電極部７０とは、ロータ６３の内部において、スルーホール導体７１を介してスルーホール接続される。このようなスルーホール接続によれば、スルーホール導体７１をロータ６３の内部に位置させることができるので、外部の他の電気的要素との不所望な接触を避けることができるという利点を有している。
【００８３】
なお、上述のような利点を特に望まないならば、このようなスルーホール接続に代えて、たとえば、ロータ６３の外周面上に導体膜を形成し、この導体膜によって、ロータ側第１電極部６９とロータ側第２電極部７０とを互いに電気的に接続してもよい。
【００８４】
ロータ側第１電極部６９は、ステータ側第２電極部６７の内周径より小さい外周径を有する実質的に円形の外周を有している。また、ロータ側第１電極部６９は、略半円形の開口部分７２を有している。ロータ側第１電極部６９における開口部分７２を規定する内周径は、ステータ側第１電極部６６の外周径と等しいか当該外周径より大きくされる。
【００８５】
ロータ側第２電極部７０の内周側部分は、ロータ側第１電極部６９と重なる方が、前述したスルーホール導体７１を配置しやすく、また、より信頼性の高いスルーホール接続を実現することができる。
【００８６】
上述のように、ロータ側第２電極部７０の内周側部分であってロータ側第１電極部６９と重なる部分については、静電容量の形成に実質的に寄与しない。したがって、ロータ側第２電極部７０の内周径については、ロータ側第１電極部６９における開口部分７２を規定する内周径より大きいという条件さえ満たせばよい。また、ロータ側第２電極部７０の外周径についても、比較的自由度をもって設定することができる。すなわち、ロータ側第２電極部７０は、少なくともステータ側第２電極部に対向し得る寸法であればよく、したがって、ロータ側第２電極部７０の外周径は、ステータ側第２電極部６７の外周径より大きくても小さくてもよい。
【００８７】
ステータ側第１電極部６６、ステータ側第２電極部６７、ロータ側第１電極部６９およびロータ側第２電極部７０の各寸法の関係を上述のように選ぶことにより、ロータ６３の回転に従って、ステータ側第１電極部６６は、ロータ側第１電極部６９およびロータ側第２電極部７０の双方に対向し得るが、ステータ側第２電極部６７は、実質的にロータ側第２電極部７０にのみ対向し得るようにすることができる。
【００８８】
この実施形態においても、前述した第１の実施形態の場合と同様、ステータ６２の各端部には、ステータ側第１電極部６６およびステータ側第２電極部６７にそれぞれ電気的に接続される第１および第２の端子電極７３および７４が形成される。
【００８９】
また、ロータ６３には、これを回転操作するための調整用溝７５が設けられる。
【００９０】
また、カバー６４は、第１の実施形態におけるカバー３４の場合と実質的に同様の構造および機能を有し、また、実質的に同様の方法によって、ステータ６２に固定される。図９に図示されたものについて説明すると、カバー６４には、ロータ６３の調整用溝７５を露出させる調整用穴７６が設けられ、この調整用穴７６の周囲において、中心に向かうほど下方へ傾斜する形状が付されることによって、ばね作用部７７が与えられている。なお、この実施形態の場合には、ロータ６３が、金属ではなく、たとえば誘電体セラミックから構成されるため、ロータ６３の回転をより円滑なものとするため、ばね作用部７７には、前述した突起４７に対応する突起が設けられていない。
【００９１】
以上説明したような可変コンデンサ６１も、前述の図１３に示すような等価回路を実現する。すなわち、ステータ側第１電極部６６とロータ側第１電極部６９およびロータ側第２電極部７０との対向によって、第１のコンデンサ部１６が形成されるとともに、ステータ側第２電極部６７とロータ側第２電極部７０との対向によって第２のコンデンサ部１７が形成され、かつ第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７とは、ロータ側電極６８、すなわち、ロータ側第１電極部６９、スルーホール導体７１およびロータ側第２電極部７０によって等価回路的に直列に接続され、これら第１のコンデンサ部１６と第２のコンデンサ部１７との直列静電容量は、第１および第２の端子電極７３および７４から取り出される。
【００９２】
上述の直列静電容量は、ロータ６３の回転に従って、３６０度周期で変えられる。典型的な状態について説明すると、ロータ側第１電極部６９およびロータ側第２電極部７０が、ステータ側第１電極部６０およびステータ側第２電極部６７に対して、それぞれ、図１０（ｃ）および図１１に示した姿勢のまま重なり合ったときに、直列静電容量は最大となり、この状態からロータ６３を１８０度回転させたときに、直列静電容量は最小となる。
【００９３】
また、上述したような直列静電容量を変えるための調整において、ロータ側第１電極部６９は、ロータ側第２電極部７０に比べて、ステータ側第１電極部６６およびステータ側第２電極部６７により近い位置に位置され、かつ、ステータ側第２電極部６７は、ロータ側第２電極部７０にのみ対向し得るようにされているので、ステータ側第１電極部６６によってもたらされる第１のコンデンサ部１６が与える静電容量を、ロータ６３の回転角度に関わらず、ステータ側第２電極部６７によってもたらされる第２のコンデンサ１７が与える静電容量より常に大きくすることができる。このことは、第１の実施形態の場合と同様、直列静電容量の比較的小さい領域において、高い分解能を与え得るように寄与する。
【００９４】
以上、この発明を図示したいくつかの実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００９５】
たとえば、図１ないし図４を参照して説明した第１の実施形態におけるステータ３２と図９ないし図１１を参照して説明した第５の実施形態におけるロータ６３とを組み合わせた実施形態も可能である。
【００９６】
また、ロータ側電極とステータ側電極との間に介在される誘電体は、その少なくとも一部がステータおよびロータのいずれとも別部品の板状の誘電体によって構成されてもよい。
【００９８】
また、この発明は、図１２に示した可変コンデンサ１のような構造を有する可変コンデンサにも適用することができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ステータ側第１電極部とロータ側電極との対向によって形成される第１のコンデンサ部と、ステータ側第２電極部とロータ側電極との対向によって形成される第２のコンデンサ部とが与える直列静電容量が、ロータの回転に応じて３６０度周期で変化するようにされている、可変コンデンサにおいて、第１のコンデンサ部が与える静電容量が、ロータの回転角度に関わらず、第２のコンデンサ部が与える静電容量より常に大きくなるようにされているので、特に直列静電容量の比較的小さい領域において、高い分解能を与えることができ、また、静電容量をより直線的に変化させるように設計することが容易になる。その結果、静電容量の調整のための操作を容易なものとすることができる。
【０１００】
また、この発明によれば、ステータ側第１電極部とロータ側電極との間に位置する誘電体の厚みを、ステータ側第２電極部とロータ側電極との間に位置する誘電体の厚みより薄くする構成を採用しているので、前述したような第１のコンデンサ部が与える静電容量を第２のコンデンサ部が与える静電容量より常に大きくなるようにすることを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による可変コンデンサ３１を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は断面で示す正面図、（ｄ）は底面図である。
【図２】図１に示したロータ３３を単独で示す底面図である。
【図３】図１に示したステータ３２を単独で示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面で示す正面図である。
【図４】図１に示した可変コンデンサ３１におけるステータ側電極４０のステータ側第１電極部４１およびステータ側第２電極部４２に対するロータ側電極３５の対向状態の変化を、ロータ３３の回転角度の変化とともに図解的に示す平面図である。
【図５】図１に示した可変コンデンサ３１（実線）および図１４ないし図１６に示した第１の従来例（破線）の各々におけるロータの回転角度に対する静電容量の変化を比較して示す図である。
【図６】この発明の第２の実施形態を説明するためのロータ３３ａを示す底面図である。
【図７】この発明の第３の実施形態を説明するためのロータ３３ｂを示す底面図である。
【図８】この発明の第４の実施形態を説明するためのロータ３３ｃを示す底面図である。
【図９】この発明の第５の実施形態による可変コンデンサ６１を断面で示す正面図である。
【図１０】図９に示したロータ側電極６８の平面形状を示すもので、（ａ）はロータ側第１電極部６９を示し、（ｂ）はロータ側第２電極部７０を示し、（ｃ）はロータ側第１電極部６９およびロータ側第２電極部７０の平面配置を示す図である。
【図１１】図９に示したステータ６２を単独で示す平面図である。
【図１２】この発明にとって興味ある従来の可変コンデンサ１を断面で示す正面図である。
【図１３】図１、図９および図１２にそれぞれ示した可変コンデンサ３１、６１および１が与える等価回路を示す図である。
【図１４】第１の従来例において用いられるロータ４を示す平面図である。
【図１５】第１の従来例において用いられるステータ２を示す平面図である。
【図１６】図１５に示したステータ側第１電極部１４ａおよびステータ側第２電極部１５ａに対する図１４に示したロータ側電極５ａの対向状態の変化を、ロータ４の回転角度の変化とともに図解的に示す平面図である。
【図１７】第２の従来例において用いられるロータ４を示す平面図である。
【図１８】第２の従来例において用いられるステータ２を示す平面図である。
【図１９】図１８に示したステータ側第１電極部１４ｂおよびステータ側第２電極部１５ｂに対する図１７に示したロータ側電極５ｂの対向状態の変化を、ロータ４の回転角度の変化とともに図解的に示す平面図である。
【符号の説明】
３１，６１ 可変コンデンサ
３２，６２ ステータ
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，６３ ロータ
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，６８ ロータ側電極
３６，３６ａ 主領域
３７，３７ａ 副領域
４０，６５ ステータ側電極
４１，６６ ステータ側第１電極部
４２，６７ ステータ側第２電極部
６９ ロータ側第１電極部
７０ ロータ側第２電極部
７１ スルーホール導体

Claims (7)

1. ステータ側電極を有するステータと、前記ステータ側電極に誘電体を介して対向するロータ側電極を有しかつ前記ステータに対して回転可能に保持されたロータとを備え、
   前記ステータ側電極は、互いに電気的に独立したステータ側第１電極部とステータ側第２電極部とからなり、
   前記ステータ側第１電極部と前記ロータ側電極との対向によって第１のコンデンサ部が形成されるとともに、前記ステータ側第２電極部と前記ロータ側電極との対向によって第２のコンデンサ部が形成され、かつ前記第１のコンデンサ部と前記第２のコンデンサ部とは前記ロータ側電極によって等価回路的に直列に接続され、
   前記第１のコンデンサ部と前記第２のコンデンサ部とが与える直列静電容量は、前記ロータの回転に応じて３６０度周期で変化するようにされている、可変コンデンサであって、
   前記誘電体は、前記ステータ側第１電極部と前記ロータ側電極との間に位置する部分での厚みが、前記ステータ側第２電極部と前記ロータ側電極との間に位置する部分での厚みより薄くされ、それによって、前記第１のコンデンサ部が与える静電容量は、前記ロータの回転角度に関わらず、前記第２のコンデンサ部が与える静電容量より常に大きくなるようにされている、可変コンデンサ。
2. 前記ステータは、前記誘電体をその一部に与える誘電体材料からなり、前記ロータ側電極は、前記ステータに接触するように前記ロータの表面上に形成され、前記ステータ側第１電極部および前記ステータ側第２電極部は、前記ステータの内部に形成され、前記ステータ側第１電極部は、前記ステータ側第２電極部に比べて、前記ロータ側電極により近い位置に位置される、請求項１に記載の可変コンデンサ。
3. 前記ステータ側第１電極部の少なくとも一部は、前記ロータの回転中心の一方側に形成され、前記ステータ側第２電極部は、前記ロータの回転中心の他方側に形成され、前記ロータ側電極は、略半円形の主領域を少なくとも備える、請求項２に記載の可変コンデンサ。
4. 前記ステータ側第１電極部は、前記ロータの回転中心の両側に跨がるように形成され、前記ステータ側第２電極部は、前記ロータ側電極の前記主領域の外周側部分に対向し得るように形成される、請求項３に記載の可変コンデンサ。
5. 前記ロータ側電極は、前記主領域と実質的に同心であって、前記主領域とは前記ロータの回転中心を介して逆方向へ延び、かつ前記主領域より小径の略半円形の副領域を備え、前記ステータ側第１電極部は、前記ロータ側電極の前記主領域および前記副領域に対向し得る形状をもって前記ロータの回転中心の両側に跨がるように形成され、前記ステータ側第２電極部は、前記副領域に対向し得ないように形成される、請求項４に記載の可変コンデンサ。
6. 前記ステータ側第１電極部および前記ステータ側第２電極部は、前記ロータに接触するように前記ステータの表面上に設けられ、前記ロータは、前記誘電体をその一部に与える誘電体材料からなり、前記ロータ側電極は、前記ロータの内部にそれぞれ設けられかつ互いに電気的に接続されるロータ側第１電極部とロータ側第２電極部とを備え、前記ロータ側第１電極部は、前記ロータ側第２電極部に比べて、前記ステータ側第１電極部および前記ステータ側第２電極部により近い位置に位置され、前記ステータ側第１電極部は、前記ロータ側第１電極部および前記ロータ側第２電極部の双方に対向し得るが、前記ステータ側第２電極部は、実質的に前記ロータ側第２電極部にのみ対向し得るようにされる、請求項１に記載の可変コンデンサ。
7. 前記ロータ側第１電極部と前記ロータ側第２電極部とは、前記ロータの内部において、スルーホール接続される、請求項６に記載の可変コンデンサ。

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