JP7357485B2 - Variable capacitor and NMR probe - Google Patents

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Description

本発明は、可変コンデンサ及びそれを含むNMRプローブに関し、特に、可変コンデンサにおける軸受け構造に関する。 The present invention relates to a variable capacitor and an NMR probe including the same, and particularly to a bearing structure in a variable capacitor.

核磁気共鳴(NMR)測定装置は、検出回路を含むNMRプローブを有する。検出回路は、一般に、検出コイル、同調用コンデンサ、及び、整合用コンデンサを有する。同調用コンデンサ及び整合用コンデンサは、それぞれ可変コンデンサにより構成される。例えば、各可変コンデンサに対しては、操作部材を介して、操作力が伝達される。これにより容量(静電容量)が変更される。具体的には、操作部材の直線運動又は回転運動として、操作力が伝達される。 A nuclear magnetic resonance (NMR) measurement device has an NMR probe that includes a detection circuit. The detection circuit generally includes a detection coil, a tuning capacitor, and a matching capacitor. The tuning capacitor and the matching capacitor each include a variable capacitor. For example, an operating force is transmitted to each variable capacitor via an operating member. This changes the capacitance (capacitance). Specifically, the operating force is transmitted as linear movement or rotational movement of the operating member.

可変コンデンサは、一般に、軸体を保持し且つ軸体の運動を案内する軸受け構造を備える。軸受け構造として、ボールベアリングが周知である。それは点接触方式に従うものであり、個々のボールの回転のために、潤滑油を必要とするものである。低温下、特に極低温下では、潤滑油の機能が低下し、あるいは、それが機能しなくなる。低温下においてボールベアリングは採用し難い。一方、軸受け構造として、小さな摩擦係数を有する樹脂(例えばフッ素系樹脂)からなる筒状部材を備えた軸受け構造を利用することが考えられる。それは面接触方式に従うものである。一般に、樹脂の線膨張係数は大きく、大きな温度変化がある環境下においては、そのような軸受け構造が適正に機能しない可能性を指摘できる。 Variable capacitors generally include a bearing structure that holds the shaft and guides movement of the shaft. Ball bearings are well known as bearing structures. It follows a point contact system and requires lubricating oil for the rotation of the individual balls. At low temperatures, particularly at extremely low temperatures, the functionality of lubricating oils deteriorates or even ceases to function. Ball bearings are difficult to use at low temperatures. On the other hand, it is conceivable to use a bearing structure that includes a cylindrical member made of a resin (eg, fluororesin) having a small coefficient of friction. It follows the surface contact method. Generally, the linear expansion coefficient of resin is large, and it can be pointed out that such a bearing structure may not function properly in an environment where there is a large temperature change.

なお、特許文献1に開示された可変コンデンサは、軸部材を進退自在に保持するブッシュを有する。ブッシュは軸部材を挿通した環状部材である。なお、NMR測定装置以外の装置においても可変コンデンサが使用され得る。 Note that the variable capacitor disclosed in Patent Document 1 has a bush that holds the shaft member so that it can move forward and backward. The bushing is an annular member into which the shaft member is inserted. Note that variable capacitors may be used in devices other than NMR measurement devices.

米国特許第9500726号明細書US Patent No. 9500726

可変コンデンサにおける軸受け構造として、当該可変コンデンサが使用される環境下において、運動する軸体を安定的に保持でき且つ軸体の運動を円滑に案内できるものを実現することが望まれる。例えば、極低温の冷却下において適正な保持機能及び適正な案内機能を発揮する軸受け構造を実現することが望まれる。 It is desired to realize a bearing structure for a variable capacitor that can stably hold a moving shaft and smoothly guide the movement of the shaft under the environment in which the variable capacitor is used. For example, it is desired to realize a bearing structure that exhibits appropriate holding functions and appropriate guiding functions under cryogenic cooling.

本発明の目的は、可変コンデンサが使用される環境下において軸体を適正に保持でき且つ軸体の運動を適正に案内できる軸受け構造を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、可変コンデンサの冷却状態において軸体を安定的に保持でき且つ軸体の運動を円滑に案内できる軸受け構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a bearing structure that can properly hold a shaft body and properly guide the movement of the shaft body in an environment where a variable capacitor is used. Alternatively, it is an object of the present invention to provide a bearing structure that can stably hold the shaft while the variable capacitor is in a cooled state and can smoothly guide the movement of the shaft.

実施形態に係る可変コンデンサは、第1部材、第2部材、及び、軸受け構造を有する。第1部材は空洞を有する部材である。第2部材は、空洞に挿入される軸体を有し、容量可変時に第1部材に対して相対的に運動する部材である。軸受け構造は、第1部材及び第2部材にわたって設けられた構造である。詳しくは、軸受け構造は、第1部材及び第2部材の内の一方の部材に設けられた複数の線状接触子と、第1部材及び第2部材の内の他方の部材に設けられ、複数の線状接触子が接触する接触面と、を含む。各線状接触子は、第2部材の相対的な運動方向に沿って伸長している。接触面は、第1部材に形成された内周面、又は、第2部材に形成された外周面である。 The variable capacitor according to the embodiment includes a first member, a second member, and a bearing structure. The first member is a member having a cavity. The second member has a shaft body inserted into the cavity, and is a member that moves relative to the first member when changing the capacity. The bearing structure is a structure provided across the first member and the second member. Specifically, the bearing structure includes a plurality of linear contacts provided on one of the first member and the second member, and a plurality of linear contacts provided on the other member of the first member and the second member. a contact surface with which the linear contact contacts. Each linear contact extends along the direction of relative movement of the second member. The contact surface is an inner circumferential surface formed on the first member or an outer circumferential surface formed on the second member.

上記構成は線接触方式を採用したものである。線接触方式によれば、一般に、点接触方式に比べて、安定した保持作用を得られ易く、面接触方式に比べて、摩擦抵抗の低減を図り易い。すなわち、上記構成によれば、各線状接触子が相対的な運動方向に沿って伸長しているので、且つ、軸体の周囲において複数の線状接触子が接触面に接触しているので、一方の部材による他方の部材の保持が安定化され、且つ、一方の部材に対する他方の部材の相対的な運動の案内が円滑化される。各線状接触子が比較的に柔軟な金属線で構成されてもよい。第1部材及び第2部材の一方又は両方が運動する部材として構成される。 The above configuration employs a line contact method. According to the line contact method, it is generally easier to obtain a stable holding effect than the point contact method, and it is easier to reduce frictional resistance than the surface contact method. That is, according to the above configuration, since each linear contactor extends along the relative movement direction, and since the plurality of linear contacts are in contact with the contact surface around the shaft body, The holding of the other member by one member is stabilized, and the relative movement of the other member with respect to the one member is guided smoothly. Each wire contact may be constructed from a relatively flexible metal wire. One or both of the first member and the second member are configured as moving members.

軸受け構造の態様として、複数の態様が挙げられる。第1の態様では、第1部材が固定部材として構成され、第2部材が可動部材として構成され、第1部材に内側に突出した複数の線状接触子が設けられ、第2部材に外側を向く接触面が設けられる。第2の態様では、第1部材が固定部材として構成され、第2部材が可動部材として構成され、第1部材に内側を向く接触面が設けられ、第2部材に外側に突出した複数の線状接触子が設けられる。第3の態様では、第1部材が可動部材として構成され、第2部材が固定部材として構成され、第1部材に内側に突出した複数の線状接触子が設けられ、第2部材に外側を向く接触面が設けられる。第4の態様では、第1部材が可動部材として構成され、第2部材が固定部材として構成され、第1部材に内側を向く接触面が設けられ、第2部材に外側に突出した複数の線状接触子が設けられる。 There are several aspects of the bearing structure. In the first aspect, the first member is configured as a fixed member, the second member is configured as a movable member, the first member is provided with a plurality of linear contacts projecting inwardly, and the second member is provided with an outer side. A facing contact surface is provided. In a second aspect, the first member is configured as a fixed member, the second member is configured as a movable member, the first member is provided with an inwardly facing contact surface, and the second member includes a plurality of outwardly projecting lines. A shaped contact is provided. In a third aspect, the first member is configured as a movable member, the second member is configured as a fixed member, the first member is provided with a plurality of linear contacts projecting inwardly, and the second member is provided with an outer side. A facing contact surface is provided. In a fourth aspect, the first member is configured as a movable member, the second member is configured as a fixed member, the first member is provided with an inwardly facing contact surface, and the second member includes a plurality of outwardly projecting lines. A shaped contact is provided.

上記の相対的な運動として、直線運動及び回転運動が挙げられる。直線運動が採用される場合、各線状接触子は直線状の線状接触子として構成される。その場合、複数の線状接触子は軸体の中心軸の周囲に配列される。回転運動が採用される場合、各線状接触子は円形の線状接触子として構成され、その場合、複数の線状接触子は、軸体の中心軸に沿って並べられる。 The above relative motion includes linear motion and rotational motion. If linear motion is employed, each linear contact is configured as a linear linear contact. In that case, the plurality of linear contacts are arranged around the central axis of the shaft. When rotational movement is employed, each linear contact is configured as a circular linear contact, in which case the plurality of linear contacts are arranged along the central axis of the shaft.

実施形態において、第1部材は固定部材であり、第2部材は可動部材である。複数の線状接触子は固定部材に設けられ、接触面は軸体の外周面である。相対的な運動方向は軸体が有する中心軸の方向である。この構成は、上記の第1の態様に相当するものである。 In embodiments, the first member is a fixed member and the second member is a movable member. The plurality of linear contacts are provided on the fixed member, and the contact surface is the outer peripheral surface of the shaft body. The relative movement direction is the direction of the central axis of the shaft. This configuration corresponds to the first aspect described above.

実施形態において、軸受け構造は、複数のループを有するワイヤーを含む。複数の線状接触子は、複数のループにおいて軸体の外周面に接触する複数の部分(線状部分)である。この構成によれば、複数の線状接触子の配置及び製造が容易化される。 In embodiments, the bearing structure includes a wire with multiple loops. The plurality of linear contacts are a plurality of portions (linear portions) that contact the outer peripheral surface of the shaft body in a plurality of loops. According to this configuration, the arrangement and manufacturing of the plurality of linear contacts is facilitated.

実施形態において、ワイヤーに含まれるループ数は3以上30以下である。3以上であれば、軸体の中心軸が安定化する。ループ数があまり多すぎると、面接触に近づいてしまい、摩擦抵抗が大きくなるので、ループ数を30以下とするのが望ましい。軸体が比較的に細い場合、ループ数を3以上20以下としてもよい。隣接するループ間にある程度の隙間が生じるように、ループ数を調整するのが望ましい。また、円周方向に並ぶ複数の隙間のサイズをおよそ揃えるのが望ましい。 In the embodiment, the number of loops included in the wire is 3 or more and 30 or less. If it is 3 or more, the central axis of the shaft body is stabilized. If the number of loops is too large, surface contact will approach and frictional resistance will increase, so it is desirable that the number of loops be 30 or less. When the shaft body is relatively thin, the number of loops may be set to 3 or more and 20 or less. It is desirable to adjust the number of loops so that a certain amount of space is created between adjacent loops. Further, it is desirable that the sizes of the plurality of gaps arranged in the circumferential direction are approximately the same.

実施形態において、複数のループは、円環状のコアに巻き付けられた螺旋状の形態を有する。この構成によれば、複数の線状部材をより簡便に形成できる。例えば、物理的に見て1本のワイヤーをコアに螺旋状に順次巻き付けることにより、複数のループが形成される。中心軸に対する個々のループの傾斜角度が僅かであれば、その傾斜角度は無視でき、つまり、その場合でも安定した保持作用及び円滑な運動案内作用を得られる。ワイヤーを構成する材料を比較的に柔らかい金属で構成してもよい。上記構成によれば、運動方向への摩擦抵抗を低減しつつ、運動方向と直交する方向の摩擦抵抗が自然に増大される。また、接触面と複数のループとの間で良好な接触状態(電気的接触状態を含む)を形成し易くなる。実施形態において、複数のループは円環状のコアに互いに独立して巻き付けられている。この構成によれば、各ループの作用をより理想的なものにできる。 In embodiments, the plurality of loops have a helical configuration wrapped around a toroidal core. According to this configuration, a plurality of linear members can be formed more easily. For example, multiple loops are formed by physically wrapping a single wire around a core in a helical manner. If the angle of inclination of the individual loops with respect to the central axis is small, the inclination angle can be ignored, ie, even in this case a stable holding effect and a smooth movement guiding effect can be obtained. The wire may be made of a relatively soft metal. According to the above configuration, while reducing the frictional resistance in the direction of movement, the frictional resistance in the direction perpendicular to the direction of movement is naturally increased. Moreover, it becomes easier to form a good contact state (including an electrical contact state) between the contact surface and the plurality of loops. In embodiments, the plurality of loops are independently wrapped around the toroidal core. According to this configuration, the action of each loop can be made more ideal.

実施形態において、外周面には摩擦力を低減するコーティングが施されている。また、実施形態において、各線状接触子にも摩擦力を低減するコーティングが施されている。それらの構成によれば、摺動抵抗を低減でき、あるいは、適度な摺動抵抗を得られる。 In embodiments, the outer circumferential surface is coated with a coating that reduces frictional forces. In the embodiment, each linear contact is also coated with a coating that reduces frictional force. According to these configurations, sliding resistance can be reduced or an appropriate sliding resistance can be obtained.

実施形態において、固定部材は固定電極を有し、軸体は固定電極に対して電気的に絶縁された導電部材を有し、可動部材の進退運動により固定電極と導電部材との空間的関係が変化し、これにより容量が変化する。具体的には、導電部材は固定電極の対極をなす可動電極である。あるいは、固定電極は、対極関係にある第1固定電極及び第2固定電極を含み、導電部材は、第1固定電極及び第2固定電極の間の誘電率を変化させるための部材である。 In the embodiment, the fixed member has a fixed electrode, the shaft body has a conductive member electrically insulated from the fixed electrode, and the spatial relationship between the fixed electrode and the conductive member is changed by moving the movable member back and forth. This changes the capacitance. Specifically, the conductive member is a movable electrode that serves as a counter electrode to a fixed electrode. Alternatively, the fixed electrode includes a first fixed electrode and a second fixed electrode that are opposite to each other, and the conductive member is a member for changing the dielectric constant between the first fixed electrode and the second fixed electrode.

実施形態において、当該可変コンデンサは冷却状態において使用されるものである。上記軸受け構造においては、運動を支援する潤滑油を必ずしも必要とせず、また、冷却状態において固定部材及び可動部材の間でガタが生じ難い。 In an embodiment, the variable capacitor is used in a cooled state. The bearing structure described above does not necessarily require lubricating oil to support movement, and looseness is less likely to occur between the fixed member and the movable member in a cooled state.

実施形態に係るNMRプローブは、検出回路、及び、伝達部材を有する。検出回路は、同調用又は整合用の可変コンデンサを有し、冷却状態で使用されるものである。伝達部材は、可変コンデンサの容量可変時に、可変コンデンサに対して外部からの操作力を伝達する部材である。可変コンデンサは、固定部材、可動部材、及び、軸受け構造を有する。固定部材は、空洞を有する。可動部材は、空洞に挿入される軸体を有し、操作力により、軸体が有する中心軸の方向に直線運動する部材である。軸受け構造は、固定部材及び可動部材にわたって設けられた構造である。詳しくは、軸受け構造は、複数の線状接触子と、接触面と、を含む。複数の線状接触子は、固定部材に設けられ、各線状接触子は、中心軸の方向に沿って伸長している。接触面は、複数の線状接触子が接触する面であり、それは軸体の外周面である。 The NMR probe according to the embodiment includes a detection circuit and a transmission member. The detection circuit has a variable capacitor for tuning or matching, and is used in a cooled state. The transmission member is a member that transmits an external operating force to the variable capacitor when the capacitance of the variable capacitor is varied. The variable capacitor has a fixed member, a movable member, and a bearing structure. The fixing member has a cavity. The movable member is a member that has a shaft body that is inserted into a cavity, and that moves linearly in the direction of a central axis that the shaft body has in response to an operating force. The bearing structure is a structure provided across the fixed member and the movable member. Specifically, the bearing structure includes a plurality of linear contacts and a contact surface. A plurality of linear contacts are provided on the fixed member, and each linear contact extends along the direction of the central axis. The contact surface is a surface with which a plurality of linear contacts come into contact, and is the outer circumferential surface of the shaft body.

上記可変コンデンサは線接触方式に従うものであり、冷却状態において、安定的な保持を図りつつ、中心軸の方向への運動時に摩擦抵抗の低減を図れるものである。 The above-mentioned variable capacitor follows a line contact method, and is capable of stably holding the capacitor in a cooled state while reducing frictional resistance when moving in the direction of the central axis.

本発明によれば、可変コンデンサが使用される環境下において軸体を適正に保持でき且つ軸体の運動を適正に案内できる。あるいは、本発明によれば、可変コンデンサの冷却状態において軸体を安定して保持でき且つ軸体の運動を円滑に案内できる。 According to the present invention, the shaft body can be properly held and the movement of the shaft body can be appropriately guided in an environment where a variable capacitor is used. Alternatively, according to the present invention, the shaft body can be stably held while the variable capacitor is in a cooled state, and the movement of the shaft body can be smoothly guided.

核磁気共鳴(NMR)測定装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a nuclear magnetic resonance (NMR) measurement device. 第1実施形態に係る可変コンデンサの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the variable capacitor according to the first embodiment. 第1実施形態に係る可変コンデンサの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a variable capacitor according to a first embodiment. 第1実施形態に係る可変コンデンサの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the variable capacitor according to the first embodiment. 図2においてAで示す断面を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing the cross section indicated by A in FIG. 2; ワイヤー軸受けの上部を示す斜視図である。It is a perspective view showing the upper part of a wire bearing. 第2実施形態に係る固定部及び可動部の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of a fixed part and a movable part according to a second embodiment. 第1実施形態に係る可変コンデンサの動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the variable capacitor according to the first embodiment. 第2実施形態に係る可変コンデンサの動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the variable capacitor according to the second embodiment. 第3実施形態に係る可変コンデンサの動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of a variable capacitor according to a third embodiment. 第1変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing a first modification. 第2変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing a second modification.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described based on the drawings.

図1には、第1実施形態に係る核磁気共鳴(NMR)測定装置の構成例が示されている。このNMR測定装置は、試料の解析のために、試料において生じるNMRを測定する装置である。図示されたNMR測定装置は、分光計10、静磁場発生器12、及び、NMRプローブ14を有している。それらに加えて、真空ポンプ20及び冷却装置22を有している。分光計10は、メインコンソールを構成する。具体的には、分光計10は、送信器、受信器、スペクトル生成部等を有している。静磁場発生器12は、z方向に平行な静磁場を生成する。静磁場発生器12は、例えば、超電導コイルを有している。なお、各図において、第1水平方向がx方向であり、第2水平方向がy方向であり、垂直方向がz方向である。3つの方向は互いに直交している。 FIG. 1 shows a configuration example of a nuclear magnetic resonance (NMR) measurement apparatus according to a first embodiment. This NMR measuring device is a device that measures NMR generated in a sample in order to analyze the sample. The illustrated NMR measurement apparatus includes a spectrometer 10, a static magnetic field generator 12, and an NMR probe 14. In addition to these, it has a vacuum pump 20 and a cooling device 22. Spectrometer 10 constitutes the main console. Specifically, the spectrometer 10 includes a transmitter, a receiver, a spectrum generator, and the like. The static magnetic field generator 12 generates a static magnetic field parallel to the z direction. The static magnetic field generator 12 includes, for example, a superconducting coil. In each figure, the first horizontal direction is the x direction, the second horizontal direction is the y direction, and the vertical direction is the z direction. The three directions are orthogonal to each other.

NMRプローブ14は、挿入部16及び基部18により構成される。挿入部16は、静磁場発生器12のボア12A内に挿入される円筒状の部分である。挿入部16の上端部はプローブヘッドであり、その内部には検出回路26が設けられている。検出回路26は、試料管24内の試料においてNMRを生じさせ、また、生じたNMRを検出する回路である。典型的には、検出回路26は、検出コイル、同調用コンデンサ、及び、整合用コンデンサを有する。 The NMR probe 14 includes an insertion section 16 and a base section 18 . The insertion portion 16 is a cylindrical portion inserted into the bore 12A of the static magnetic field generator 12. The upper end of the insertion section 16 is a probe head, and a detection circuit 26 is provided inside the probe head. The detection circuit 26 is a circuit that generates NMR in the sample in the sample tube 24 and detects the generated NMR. Typically, the detection circuit 26 includes a detection coil, a tuning capacitor, and a matching capacitor.

図示された構成例において、例えば、可変コンデンサ28は、同調(チューニング)用コンデンサであり、可変コンデンサ30は、整合(マッチング)用コンデンサである。検出回路26内に、3つ又はそれ以上の可変コンデンサが設けられてもよい。実施形態において、2つの可変コンデンサ28,30は、互いに同じ構成を有している。それらの構成を異ならせてもよい。 In the illustrated configuration example, for example, variable capacitor 28 is a tuning capacitor, and variable capacitor 30 is a matching capacitor. Three or more variable capacitors may be provided within the detection circuit 26. In the embodiment, the two variable capacitors 28, 30 have the same configuration. Their configurations may be different.

基部18には、送受信ポートが設けられ、送受信ポートと分光計10との間に信号線が配設されている。基部18には配管を介して真空ポンプ20が接続されており、また、基部18には別の配管を介して冷却装置22が接続されている。真空ポンプ20の作用により、NMRプローブ14の内部(特にプローブヘッド内部)が真空とされる。冷却装置22は、冷媒循環システムの駆動源及び冷却源として機能する。冷却装置22から出た冷媒が基部18を通じてプローブヘッドまで送られる。冷媒によってプローブヘッド内の個々の要素が冷却される。その後、冷媒はプローブヘッドから基部18を介して冷却装置22へ送られる。冷媒として、液体ヘリウム、液体窒素等が挙げられる。検出回路26は、例えば、100K以下、望ましくは50K以下、の温度に維持される。それらの温度は例示に過ぎないものである。検出回路26の温度を室温としてもよい。 The base 18 is provided with a transmitting/receiving port, and a signal line is disposed between the transmitting/receiving port and the spectrometer 10. A vacuum pump 20 is connected to the base 18 via piping, and a cooling device 22 is connected to the base 18 via another piping. Due to the action of the vacuum pump 20, the inside of the NMR probe 14 (particularly the inside of the probe head) is evacuated. The cooling device 22 functions as a driving source and a cooling source for the refrigerant circulation system. Coolant exiting the cooling device 22 is routed through the base 18 to the probe head. A coolant cools the individual elements within the probe head. Coolant is then passed from the probe head through base 18 to cooling device 22 . Examples of the refrigerant include liquid helium and liquid nitrogen. The detection circuit 26 is maintained at a temperature of, for example, 100K or less, preferably 50K or less. These temperatures are exemplary only. The temperature of the detection circuit 26 may be set to room temperature.

2つの可変コンデンサ28,30に対して操作力を伝達するために2つのロッド32,34が設けられている。それらの下端には摘み36,38が設けられている。各ロッド32,34は可変コンデンサ28,30から見て操作部材として機能する。すなわち、摘み36,38を回転させると、それによる操作力がロッド32,34を介して可変コンデンサ28,30に伝達される。各ロッド32、34には、図示されていない運動転換機構が設けられている。運動転換機構は、回転運動を直線運動に転換する機構である。 Two rods 32, 34 are provided for transmitting operating forces to the two variable capacitors 28, 30. Knobs 36, 38 are provided at their lower ends. Each rod 32, 34 functions as an operating member when viewed from the variable capacitors 28, 30. That is, when the knobs 36 and 38 are rotated, the resulting operating force is transmitted to the variable capacitors 28 and 30 via the rods 32 and 34. Each rod 32, 34 is provided with a motion conversion mechanism (not shown). The motion conversion mechanism is a mechanism that converts rotational motion into linear motion.

各可変コンデンサ28,30の容量を可変する際には、各ロッド32,34を介して、直線運動力が各可変コンデンサ28,30に与えられる。ロッド32,34の回転は、手作業により行われ、あるいは、機械的に行われる。2つの可変コンデンサ28,30は、プローブ内の構造体に固定されている。構造体は2つの可変コンデンサ28,30を冷却する熱伝導部材としても機能する。以下においては、2つの可変コンデンサ28,30の内で、可変コンデンサ28を代表させ、その構造の詳細を説明する。 When varying the capacitance of each variable capacitor 28, 30, a linear motion force is applied to each variable capacitor 28, 30 via each rod 32, 34. Rotation of the rods 32, 34 can be done manually or mechanically. Two variable capacitors 28, 30 are fixed to structures within the probe. The structure also functions as a heat conducting member to cool the two variable capacitors 28,30. In the following, the variable capacitor 28 will be representative of the two variable capacitors 28 and 30, and its structure will be explained in detail.

図2には、可変コンデンサ28のxz断面が示されている。可変コンデンサ28は、固定部材としての固定部40、及び、可動部材としての可動部42を有する。また、可変コンデンサ28は、固定部40及び可動部42にわたって又は跨がって設けられた軸受け構造49を有する。固定部40の内部は空洞である。 FIG. 2 shows an xz cross section of the variable capacitor 28. The variable capacitor 28 has a fixed part 40 as a fixed member and a movable part 42 as a movable member. Further, the variable capacitor 28 has a bearing structure 49 provided over or across the fixed part 40 and the movable part 42 . The inside of the fixing part 40 is hollow.

固定部40は、構造体60に固定されている。構造体60は可変コンデンサ28を冷却するための熱伝導部材としても機能する。構造体60は例えば銅又はリン青銅により構成される。固定部40は、筒状体43を有する。筒状体43の本体は絶縁管44である。絶縁管44は、例えば、透明なサファイヤガラスにより構成される。絶縁管44は外周面及び内周面を有し、外周面の一方端部(図において上端部)には、電極層としての固定電極46が形成されている。固定電極46は、環状の形態を有し、それは薄膜である。 The fixed part 40 is fixed to the structure 60. Structure 60 also functions as a heat conductive member for cooling variable capacitor 28. The structure 60 is made of copper or phosphor bronze, for example. The fixing part 40 has a cylindrical body 43. The main body of the cylindrical body 43 is an insulating tube 44. The insulating tube 44 is made of transparent sapphire glass, for example. The insulating tube 44 has an outer circumferential surface and an inner circumferential surface, and a fixed electrode 46 as an electrode layer is formed at one end (the upper end in the figure) of the outer circumferential surface. The fixed electrode 46 has an annular shape and is a thin film.

絶縁管44の外周面の他方端部(図において下端部)には、被覆層47が形成されている。被覆層47は環状の形態を有し、それも薄膜である。固定電極46及び被覆層47は、例えば、銀めっき層として構成される。 A coating layer 47 is formed on the other end (lower end in the figure) of the outer peripheral surface of the insulating tube 44 . The covering layer 47 has an annular shape and is also a thin film. The fixed electrode 46 and the covering layer 47 are configured as, for example, a silver plating layer.

固定部40は、筒状のホルダ48を有する。ホルダ48は、例えば、リン青銅により構成される。具体的には、ホルダ48は、本体48Aと上端部48Bとからなる。上端部48Bの内部に筒状体43の下端部が差し込まれている。具体的には、上端部48Bは、肉薄部として構成されており、本体48Aは肉厚部として構成されている。それらの間に段差面が生じており、段差面に対して筒状体43の下端面が突き当たっている。上端部48Bと被覆層47は、ハンダ付け等によって相互に連結されている。本体48Aと構造体60も、必要に応じて、ハンダ付け等によって相互に連結される。 The fixing part 40 has a cylindrical holder 48. The holder 48 is made of phosphor bronze, for example. Specifically, the holder 48 consists of a main body 48A and an upper end 48B. The lower end of the cylindrical body 43 is inserted into the upper end 48B. Specifically, the upper end portion 48B is configured as a thin wall portion, and the main body 48A is configured as a thick wall portion. A step surface is formed between them, and the lower end surface of the cylindrical body 43 abuts against the step surface. The upper end portion 48B and the covering layer 47 are interconnected by soldering or the like. The main body 48A and the structure 60 are also interconnected by soldering or the like, if necessary.

本体48Aの内部に軸受け構造49が配置されている。軸受け構造49は本体48Aに固定されており、それは、実施形態において、ワイヤー軸受けを含むものである。軸受け構造49の詳細については後に説明する。 A bearing structure 49 is arranged inside the main body 48A. A bearing structure 49 is secured to the body 48A, which in embodiments includes a wire bearing. Details of the bearing structure 49 will be explained later.

可動部42は、軸体としての可動軸52、及び、可動軸52の先端に設けられた可動電極54、を有する。可動軸52及び可動電極54は、導電性部材で構成され、例えば、それらはリン青銅により構成される。可動軸52及び可動電極54の表面にはコーティングが施されている。例えば、それらの表面に金蒸着層が形成されている。可動電極54は、円柱状の肥大部を構成しており、その外径は、絶縁管44の内径よりも僅かに小さい。固定電極46と可動電極54は対極関係にあり、それらの間の容量が、可動電極54のz方向の位置によって変化する。 The movable part 42 has a movable shaft 52 as a shaft body, and a movable electrode 54 provided at the tip of the movable shaft 52. The movable shaft 52 and the movable electrode 54 are made of a conductive member, for example, made of phosphor bronze. The surfaces of the movable shaft 52 and the movable electrode 54 are coated. For example, a gold vapor deposited layer is formed on their surfaces. The movable electrode 54 constitutes a cylindrical enlarged portion, and its outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the insulating tube 44 . The fixed electrode 46 and the movable electrode 54 are opposite electrodes, and the capacitance between them changes depending on the position of the movable electrode 54 in the z direction.

符号62は可動軸52の進退運動を示している。可動電極54が最も下方に引き下げられた状態では、固定電極46の下端レベルよりも、可動電極54の上端レベルが低くなり、容量が最小となる。一方、可動電極54が最も上方へ引き上げられた状態では、水平方向から見て、固定電極46と可動電極54が完全にオーバーラップし、容量が最大となる。第1実施形態においては、固定電極46に対して第1信号線が接続され、ホルダ48に対して第2信号線が接続される。ホルダ48と可動電極54は導通関係にある。 Reference numeral 62 indicates the movement of the movable shaft 52 back and forth. When the movable electrode 54 is pulled down to the lowest level, the upper end level of the movable electrode 54 is lower than the lower end level of the fixed electrode 46, and the capacitance is minimized. On the other hand, when the movable electrode 54 is pulled up to the highest level, the fixed electrode 46 and the movable electrode 54 completely overlap when viewed from the horizontal direction, and the capacitance is maximized. In the first embodiment, a first signal line is connected to the fixed electrode 46, and a second signal line is connected to the holder 48. The holder 48 and the movable electrode 54 are in a conductive relationship.

可動軸52の下端部にはネジ構造56が形成されている。そのネジ構造56を利用して、可動軸52がロッド32に連結される。可動軸52はロッド32と一体化されており、ロッド32を前進(上昇)させると、可動軸52が前進し、ロッド32を後退(下降)させると、可動軸が後退する。可動軸52は、ホルダ48に対して電気的に接続されている。 A screw structure 56 is formed at the lower end of the movable shaft 52. The movable shaft 52 is connected to the rod 32 using the screw structure 56. The movable shaft 52 is integrated with the rod 32, and when the rod 32 is advanced (raised), the movable shaft 52 moves forward, and when the rod 32 is retreated (lowered), the movable shaft 52 retreats. The movable shaft 52 is electrically connected to the holder 48.

なお、図2において、可動部42の長さ(z方向のサイズ)は、例えば、50~60mmの範囲内にある。絶縁管44の長さは、例えば、30~45mmの範囲内にある。固定電極46の長さは、例えば、5~15mmの範囲内にある。可動電極54の長さは、例えば、5~15mmの範囲内にある。ワイヤー軸受け50の長さは、例えば、10~15mmの範囲内にある。絶縁管44の外径は、例えば、3~8mmの範囲内にある。その肉厚は、0.3~1mmの範囲内にある。可動軸52の外径は、例えば、1.5~2.5mmの範囲内にある。容量の可変範囲は、例えば、0.5~30pFである。それらの数値はいずれも例示に過ぎないものである。 In FIG. 2, the length (size in the z direction) of the movable portion 42 is, for example, within a range of 50 to 60 mm. The length of the insulating tube 44 is, for example, within a range of 30 to 45 mm. The length of the fixed electrode 46 is, for example, within a range of 5 to 15 mm. The length of the movable electrode 54 is, for example, within a range of 5 to 15 mm. The length of the wire bearing 50 is, for example, within a range of 10 to 15 mm. The outer diameter of the insulating tube 44 is, for example, within a range of 3 to 8 mm. Its wall thickness is in the range of 0.3 to 1 mm. The outer diameter of the movable shaft 52 is, for example, within a range of 1.5 to 2.5 mm. The variable range of capacitance is, for example, 0.5 to 30 pF. All of those numerical values are merely examples.

図3は、可変コンデンサの斜視図である。既に説明したように、可変コンデンサは、固定部40と可動部42とにより構成される。 FIG. 3 is a perspective view of the variable capacitor. As already explained, the variable capacitor is composed of the fixed part 40 and the movable part 42.

図4は、可変コンデンサの分解斜視図である。可動部42は、既に説明したように、可動軸52及び可動電極54により構成される。 FIG. 4 is an exploded perspective view of the variable capacitor. As already explained, the movable part 42 is composed of the movable shaft 52 and the movable electrode 54.

固定部40は、筒状体43及びホルダ48を有する。ホルダ48の内部には、スペーサとして機能するシース68が設けられている。シース68の内部には、軸受け構造の要部をなすワイヤー軸受け50が固定的に設置されている。シース68は、例えば、導電性部材で構成される。ワイヤー軸受け50は、筒状又は円環状のコア64と、それに巻き付けられたワイヤー66と、により構成される。ワイヤー66は、導電性部材で構成され、例えば、それは銅線である。その断面は円形である。コア64は、例えば、絶縁性部材で構成される。それが導電性部材で構成される場合、少なくとも、コア64とワイヤー66との間で電気的な絶縁が図られるように、コア64又はワイヤー66が処理される。 The fixing part 40 has a cylindrical body 43 and a holder 48. A sheath 68 functioning as a spacer is provided inside the holder 48. Inside the sheath 68, a wire bearing 50, which is a main part of the bearing structure, is fixedly installed. The sheath 68 is made of, for example, a conductive member. The wire bearing 50 includes a cylindrical or annular core 64 and a wire 66 wound around the core 64. The wire 66 is made of a conductive material, for example a copper wire. Its cross section is circular. The core 64 is made of, for example, an insulating member. If it is constructed of an electrically conductive material, the core 64 or the wire 66 is treated so that at least electrical insulation is provided between the core 64 and the wire 66.

実施形態においては、ワイヤー66の表面全体に対して、摩擦抵抗を低減するコーティングが施されている。コーティングにより形成された表層は例えば金蒸着層である。ワイヤー66の直径は、例えば、0.15~0.3mmの範囲内にある。 In an embodiment, the entire surface of the wire 66 is coated with a coating that reduces frictional resistance. The surface layer formed by coating is, for example, a gold vapor deposited layer. The diameter of the wire 66 is, for example, in the range of 0.15 to 0.3 mm.

ワイヤー66の設置態様として、第1態様及び第2態様が挙げられる。第1態様では、ワイヤー66は、相互に分離された複数のワイヤー片としての複数のコイル67により構成される。複数のコイル67は、コア64に対して、周回方向に均等に巻き付けられる。その場合、可動軸52の中心軸から外側に放射状に配列をもって複数のコイル67が並ぶことになる。複数のコイル67において生じる複数の隙間は概ね均一とするのが望ましい。複数のコイル67において、可動軸52の表面に接触する複数の部分が複数の線状接触子として機能する。複数の線状接触子は、可動軸を安定的な保持し、かつ、可動軸の円滑な運動を案内する手段である。 Examples of the installation mode of the wire 66 include a first mode and a second mode. In a first embodiment, the wire 66 is constituted by a plurality of coils 67 as mutually separated pieces of wire. The plurality of coils 67 are evenly wound around the core 64 in the circumferential direction. In that case, the plurality of coils 67 are arranged radially outward from the central axis of the movable shaft 52. It is desirable that the plurality of gaps generated in the plurality of coils 67 be approximately uniform. In the plurality of coils 67, a plurality of portions that contact the surface of the movable shaft 52 function as a plurality of linear contacts. The plurality of linear contacts are means for stably holding the movable shaft and guiding the smooth movement of the movable shaft.

第2態様では、ワイヤー66は、物理的に見て1本のワイヤーにより構成される。コア64に対してそのワイヤーを螺旋状に巻き付けることにより、複数のコイルが構成される。もっとも、複数のコイル67は相互に分離されておらず、それらは連なっている。中心軸に対する各コイルの傾斜角度は僅かであり、それらのコイルは、相互に分離された複数のコイル67とほぼ同じ機能を発揮し、すなわち、それらの一部分が上記同様に複数の線状接触子として機能する。第2態様によれば、ワイヤー軸受け50を容易に製造でき、すなわち、ワイヤー66の配置を簡便に行える。 In the second embodiment, the wire 66 is physically constituted by one wire. By spirally winding the wire around the core 64, a plurality of coils are constructed. However, the plurality of coils 67 are not separated from each other and are connected. The angle of inclination of each coil with respect to the central axis is small, and the coils perform approximately the same function as a plurality of coils 67 separated from each other, i.e. a portion of them is connected to a plurality of linear contacts as above. functions as According to the second aspect, the wire bearing 50 can be easily manufactured, that is, the wire 66 can be easily arranged.

軸受け構造は、既に説明したように、固定部材側に設けられたワイヤー軸受け50と、可動部材側に設けられた可動軸52の外周面と、により構成される。両者の配置を入れ替えてもよい。例えば、ワイヤー軸受けを可動部材に設け、ワイヤー軸受けを固定部材の内周面に接触させるようにしてもよい。軸体を固定部材として構成し、軸体が挿入される中空体を可動部材としてもよい。 As already explained, the bearing structure includes the wire bearing 50 provided on the fixed member side and the outer peripheral surface of the movable shaft 52 provided on the movable member side. The arrangement of both may be exchanged. For example, a wire bearing may be provided on the movable member, and the wire bearing may be brought into contact with the inner peripheral surface of the fixed member. The shaft body may be configured as a fixed member, and the hollow body into which the shaft body is inserted may be a movable member.

図5には、図2のAで示す断面が示されている。可動軸52は外周面72を有する。ホルダ48は空洞を有し、その空洞にはシース68が配置され、更にその内部にはワイヤー軸受け50が設けられている。ワイヤー軸受け50にはワイヤー66が巻き付けられており、それは複数のコイルからなる。各コイルは、外側部分と内側部分に大別され、外側部分がシース68の内周面に接しつつ固定されている。各コイルの内側部分が線状接触子として可動軸52の外表面に接触している。 FIG. 5 shows a cross section indicated by A in FIG. The movable shaft 52 has an outer circumferential surface 72 . The holder 48 has a cavity, a sheath 68 is disposed in the cavity, and a wire bearing 50 is provided inside the sheath 68. A wire 66 is wound around the wire bearing 50 and consists of a plurality of coils. Each coil is roughly divided into an outer portion and an inner portion, and the outer portion is fixed in contact with the inner peripheral surface of the sheath 68. The inner portion of each coil contacts the outer surface of the movable shaft 52 as a linear contact.

各線状接触子は、中心軸に平行な方向つまりz方向に伸長している。可動軸52を取り囲むように複数の線状接触子が設けられ、それらが可動軸の外周面に接触しているので、可動軸52は安定的に保持される。また、可動軸52を円滑に直線運動させることができる。図6には、ワイヤー軸受け50の上端部50Aが示されている。具体的には、図6においては、コアの上端部64A及び各コイルの上端部67Aが現れている。 Each linear contact extends in a direction parallel to the central axis, that is, in the z direction. A plurality of linear contacts are provided to surround the movable shaft 52, and since they are in contact with the outer peripheral surface of the movable shaft, the movable shaft 52 is stably held. Furthermore, the movable shaft 52 can be smoothly moved linearly. FIG. 6 shows the upper end portion 50A of the wire bearing 50. Specifically, in FIG. 6, the upper end portion 64A of the core and the upper end portion 67A of each coil are visible.

図7は、第2実施形態に係る可変コンデンサの分解斜視図である。第2実施形態に係る可変コンデンサは、基本的に、第1実施形態に係る可変コンデンサと同じ構成を有するが、電極部の構成が相違している。なお、第2実施形態において、既に説明した要素には同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7 is an exploded perspective view of the variable capacitor according to the second embodiment. The variable capacitor according to the second embodiment basically has the same configuration as the variable capacitor according to the first embodiment, but the configuration of the electrode portion is different. In the second embodiment, the same reference numerals are given to the elements that have already been explained, and the explanation thereof will be omitted.

具体的に説明すると、図7において、可変コンデンサは、固定部40Aと可動部42Aにより構成される。固定部40Aにおいて、絶縁管の端部には、中心軸の方向に隔てて設けられた2つの電極76,78からなる電極ペアが設けられている。可動部42Aは、可動軸80と導電体54Aとにより構成されている。可動軸80は、導電性部分84と絶縁性部分82とで構成され、絶縁性部分82に導電体54Aが取り付けられている。導電体54Aは、図2等に示した可動電極と同じ形態を有している。導電体54Aは、電気的に見て浮いている。 Specifically, in FIG. 7, the variable capacitor is composed of a fixed part 40A and a movable part 42A. In the fixed portion 40A, an electrode pair consisting of two electrodes 76 and 78 provided apart from each other in the direction of the central axis is provided at the end of the insulating tube. The movable portion 42A includes a movable shaft 80 and a conductor 54A. The movable shaft 80 is composed of a conductive portion 84 and an insulating portion 82, and a conductor 54A is attached to the insulating portion 82. The conductor 54A has the same form as the movable electrode shown in FIG. 2 and the like. The conductor 54A is electrically floating.

第2実施形態においては、可動軸80を進退運動させて、電極ペア74に対する導電体54Aの空間的関係を変化させることにより、容量が変更される。例えば、可動軸80を後退運動させると、容量が減少し、可動軸80を前進運動させると、容量が増大する。導電体54Aが2つの電極76,78に跨った位置あるいは完全にオーバーラップした位置に送達すると、容量が最大となる。第2実施形態において、2つの電極76,78に2つの信号線が接続される。 In the second embodiment, the capacitance is changed by moving the movable shaft 80 back and forth to change the spatial relationship of the conductor 54A with respect to the electrode pair 74. For example, when the movable shaft 80 is moved backward, the capacity decreases, and when the movable shaft 80 is moved forward, the capacity is increased. Capacity is maximized when the conductor 54A is delivered across or completely overlapping the two electrodes 76, 78. In the second embodiment, two signal lines are connected to the two electrodes 76 and 78.

第2実施形態によれば、第1実施形態に比べて、容量の可変範囲が低くなり、容量の微調整が容易となる。例えば、その容量は、0.4~2.7pFである。なお、導電体54Aの代わりに、誘電体を設けてもよい。 According to the second embodiment, the variable range of capacitance is lower than that of the first embodiment, making fine adjustment of capacitance easier. For example, its capacitance is between 0.4 and 2.7 pF. Note that a dielectric may be provided instead of the conductor 54A.

図8には、第1実施形態に係る可変コンデンサ86の動作が示されている。固定電極46に第1信号線88が接続されており、ホルダ48に第2信号線90が接続されている。符号92は等価回路を示している。符号93で示すように、可動部の上下運動により、コンデンサの容量が変化する。ライン88aは第1信号線88に相当し、ライン90aは第2信号線90に相当する。 FIG. 8 shows the operation of the variable capacitor 86 according to the first embodiment. A first signal line 88 is connected to the fixed electrode 46, and a second signal line 90 is connected to the holder 48. Reference numeral 92 indicates an equivalent circuit. As shown by reference numeral 93, the capacitance of the capacitor changes due to the vertical movement of the movable part. Line 88a corresponds to the first signal line 88, and line 90a corresponds to the second signal line 90.

図9には、第2実施形態に係る可変コンデンサ94の動作が示されている。電極76に第1信号線96が接続されており、電極78に第2信号線98が接続されている。符号100は等価回路を示している。符号101a及び101bで示すように、可動部の上下運動により、直列接続された2つのコンデンサ要素の容量が連動して変化する。ライン96aは第1信号線に相当し、ライン98aは第2信号線に相当する。ライン102aは電気的に浮いている導電体に相当する。 FIG. 9 shows the operation of the variable capacitor 94 according to the second embodiment. A first signal line 96 is connected to the electrode 76, and a second signal line 98 is connected to the electrode 78. Reference numeral 100 indicates an equivalent circuit. As shown by numerals 101a and 101b, the capacitance of two capacitor elements connected in series changes in conjunction with the vertical movement of the movable part. Line 96a corresponds to the first signal line, and line 98a corresponds to the second signal line. The line 102a corresponds to an electrically floating conductor.

図10には、第3実施形態に係る可変コンデンサ104の構成及び動作が示されている。絶縁管の端部における一方側には半円筒状の電極108が設けられ、その他方側には半円筒状の電極110が設けられている。電極108には第1信号線122が接続されており、電極110には第2信号線114が接続されている。可動部は可動電極を備えている。第3信号線116は、ワイヤー軸受け及び可動軸を介して、可動電極と導通関係にある。符号118は等価回路を示している。符号119a,119bで示すように、可動部の上下運動により、2つのコンデンサ要素の容量が連動して変化する。ライン112aは第1信号線に相当し、ライン114aは第2信号線に相当する。ライン116aは第3信号線に相当する。 FIG. 10 shows the configuration and operation of the variable capacitor 104 according to the third embodiment. A semi-cylindrical electrode 108 is provided on one end of the insulating tube, and a semi-cylindrical electrode 110 is provided on the other end. A first signal line 122 is connected to the electrode 108, and a second signal line 114 is connected to the electrode 110. The movable part includes a movable electrode. The third signal line 116 is electrically connected to the movable electrode via the wire bearing and the movable shaft. Reference numeral 118 indicates an equivalent circuit. As shown by reference numerals 119a and 119b, the capacitances of the two capacitor elements change in conjunction with each other due to the vertical movement of the movable part. Line 112a corresponds to a first signal line, and line 114a corresponds to a second signal line. Line 116a corresponds to the third signal line.

図11には第1変形例が示されている。可動部は可動軸124を有する。固定部は、ホルダ120及び軸受け122を有する。軸受け122は、可動軸124を保持しその回転運動を案内するものである。軸受けは、円筒状の本体126と、本体の内周面に設けられた環状突起列128と、からなる。環状突起列128は、中心軸Cの方向に並んだ複数の環状突起130により構成される。個々の環状突起130における頂点部分132がリング状の形態を有する線状接触子として機能する。各頂点部分132は可動軸124の外周面134に接触している。複数の環状突起130とそれらが接する外周面とにより軸受け構造が構成される。 FIG. 11 shows a first modification. The movable part has a movable shaft 124. The fixed part includes a holder 120 and a bearing 122. The bearing 122 holds the movable shaft 124 and guides its rotational movement. The bearing consists of a cylindrical main body 126 and an annular projection row 128 provided on the inner peripheral surface of the main body. The annular projection row 128 is composed of a plurality of annular projections 130 arranged in the direction of the central axis C. The apex portion 132 of each annular projection 130 functions as a linear contact having a ring shape. Each vertex portion 132 is in contact with the outer peripheral surface 134 of the movable shaft 124. A bearing structure is configured by the plurality of annular protrusions 130 and the outer circumferential surface in contact with them.

複数の環状突起130により可動軸が保持されるので、その保持状態が安定化される。また、個々の環状突起130は環状の形態を有しているので、可動軸124の回転運動時に生じる摩擦抵抗を低減できる。第1変形例では、可動軸の回転により容量が変化する構成が採用されている。 Since the movable shaft is held by the plurality of annular protrusions 130, its holding state is stabilized. Furthermore, since each annular protrusion 130 has an annular shape, the frictional resistance generated during rotational movement of the movable shaft 124 can be reduced. In the first modification, a configuration is adopted in which the capacity changes with rotation of the movable shaft.

図12には第2変形例が示されている。ワイヤー軸受け144は、可動軸140に固定されている。ワイヤー軸受け144は、コア146とそれに巻き付けられた複数のコイル150とを有し、各コイルの外側部分がホルダ142の内周面に接触している。すなわち、各外側部分が線状接触子として機能している。第2変形例を採用する場合、ホルダ142を中心軸の方向へ長くするか、ワイヤー軸受けの中心軸の方向の長さを増大させることが望まれる。第1変形例及び第2変形例においても接触関係にある2つの部材にコーティングを施すのが望ましい。 FIG. 12 shows a second modification. A wire bearing 144 is fixed to the movable shaft 140. The wire bearing 144 has a core 146 and a plurality of coils 150 wound around the core 146 , and the outer portion of each coil is in contact with the inner peripheral surface of the holder 142 . That is, each outer portion functions as a linear contact. When adopting the second modification, it is desirable to lengthen the holder 142 in the direction of the central axis or to increase the length of the wire bearing in the direction of the central axis. In the first modification and the second modification, it is also desirable to coat two members that are in contact with each other.

上記の各実施形態によれば、可変コンデンサが使用される環境下において可動軸を適正に保持でき且つ可動軸の運動を適正に案内できる。特に、冷却状態において可動軸を安定して保持でき且つ可動軸の運動を円滑に案内できる。 According to each of the above embodiments, the movable shaft can be properly held and the movement of the movable shaft can be appropriately guided in an environment where the variable capacitor is used. In particular, the movable shaft can be stably held in a cooled state and the movement of the movable shaft can be smoothly guided.

10 分光計、12 静磁場発生器、14 NMRプローブ、26 検出回路、28,30 可変コンデンサ、40 固定部(固定部材)、42 可動部(可動部材)、46 固定電極、49 軸受け構造、50 ワイヤー軸受け、52 可動軸、54 可動電極、64 コア、66 ワイヤー、67 ループ。 10 Spectrometer, 12 Static magnetic field generator, 14 NMR probe, 26 Detection circuit, 28, 30 Variable capacitor, 40 Fixed part (fixed member), 42 Movable part (movable member), 46 Fixed electrode, 49 Bearing structure, 50 Wire bearing, 52 movable shaft, 54 movable electrode, 64 core, 66 wire, 67 loop.

Claims (13)

空洞を有する第1部材と、
前記空洞に挿入される軸体を有し、容量可変時に前記第1部材に対して相対的に運動する第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材にわたって設けられた軸受け構造と、
を含み、
前記軸受け構造は、
前記第1部材及び前記第2部材の内の一方の部材に設けられ、複数のループを有するワイヤーと、
前記第1部材及び前記第2部材の内の他方の部材に設けられた接触面と、
を含み、
前記複数のループにおいて前記接触面に接触する複数の部分が複数の線状接触子として機能し、
前記各線状接触子は、前記第2部材の相対的な運動方向に沿って伸長し、
前記相対的な運動方向は、前記軸体が有する中心軸の方向であり、
前記接触面は、前記第1部材に形成された内周面、又は、前記第2部材に形成された外周面である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
a first member having a cavity;
a second member having a shaft body inserted into the cavity and moving relative to the first member when changing the capacity;
a bearing structure provided across the first member and the second member;
including;
The bearing structure is
A wire provided on one of the first member and the second member and having a plurality of loops;
a contact surface provided on the other of the first member and the second member;
including;
A plurality of portions that contact the contact surface in the plurality of loops function as a plurality of linear contacts,
Each of the linear contacts extends along the relative movement direction of the second member,
The relative movement direction is a direction of a central axis of the shaft body,
The contact surface is an inner circumferential surface formed on the first member or an outer circumferential surface formed on the second member,
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
前記第1部材は固定部材であり、
前記第2部材は可動部材であり、
前記複数の線状接触子は前記固定部材に設けられ、
前記接触面は前記軸体の外周面である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
The first member is a fixed member,
the second member is a movable member;
The plurality of linear contacts are provided on the fixed member,
The contact surface is an outer peripheral surface of the shaft body,
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
前記ワイヤーは金属線である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
the wire is a metal wire;
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
前記ワイヤーに含まれるループ数は3以上30以下である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
The number of loops included in the wire is 3 or more and 30 or less,
A variable capacitor characterized by:
空洞を有する第1部材と、
前記空洞に挿入される軸体を有し、容量可変時に前記第1部材に対して相対的に運動する第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材にわたって設けられた軸受け構造と、
を含み、
前記軸受け構造は、
前記第1部材及び前記第2部材の内の一方の部材に設けられ、複数のループを有するワイヤーと、
前記第1部材及び前記第2部材の内の他方の部材に設けられた接触面と、
を含み、
前記複数のループにおいて前記接触面に接触する複数の部分が複数の線状接触子として機能し、
前記各線状接触子は、前記第2部材の相対的な運動方向に沿って伸長し、
前記接触面は、前記第1部材に形成された内周面、又は、前記第2部材に形成された外周面であり、
前記複数のループは円環状のコアに巻き付けられた螺旋状の形態を有する、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
a first member having a cavity;
a second member having a shaft body inserted into the cavity and moving relative to the first member when changing the capacity;
a bearing structure provided across the first member and the second member;
including;
The bearing structure is
A wire provided on one of the first member and the second member and having a plurality of loops;
a contact surface provided on the other of the first member and the second member;
including;
A plurality of portions that contact the contact surface in the plurality of loops function as a plurality of linear contacts,
Each of the linear contacts extends along the relative movement direction of the second member,
The contact surface is an inner circumferential surface formed on the first member or an outer circumferential surface formed on the second member,
The plurality of loops have a spiral shape wound around an annular core,
A variable capacitor characterized by:
空洞を有する第1部材と、
前記空洞に挿入される軸体を有し、容量可変時に前記第1部材に対して相対的に運動する第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材にわたって設けられた軸受け構造と、
を含み、
前記軸受け構造は、
前記第1部材及び前記第2部材の内の一方の部材に設けられ、複数のループを有するワイヤーと、
前記第1部材及び前記第2部材の内の他方の部材に設けられた接触面と、
を含み、
前記複数のループにおいて前記接触面に接触する複数の部分が複数の線状接触子として機能し、
前記各線状接触子は、前記第2部材の相対的な運動方向に沿って伸長し、
前記接触面は、前記第1部材に形成された内周面、又は、前記第2部材に形成された外周面であり、
前記複数のループは円環状のコアに互いに独立して巻き付けられている、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
a first member having a cavity;
a second member having a shaft body inserted into the cavity and moving relative to the first member when changing the capacity;
a bearing structure provided across the first member and the second member;
including;
The bearing structure is
A wire provided on one of the first member and the second member and having a plurality of loops;
a contact surface provided on the other of the first member and the second member;
including;
A plurality of portions that contact the contact surface in the plurality of loops function as a plurality of linear contacts,
Each of the linear contacts extends along the relative movement direction of the second member,
The contact surface is an inner circumferential surface formed on the first member or an outer circumferential surface formed on the second member,
The plurality of loops are wound around the annular core independently of each other,
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
前記接触面には摩擦力を低減するコーティングが施されている、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
The contact surface is coated with a coating that reduces frictional force.
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
前記各線状接触子には摩擦力を低減するコーティングが施されている、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
Each of the linear contacts is coated with a coating that reduces frictional force.
A variable capacitor characterized by:
請求項2記載の可変コンデンサにおいて、
前記固定部材は固定電極を有し、
前記軸体は前記固定電極に対して電気的に絶縁された導電部材を有し、
前記可動部材の進退運動により前記固定電極と前記導電部材との空間的関係が変化し、これにより容量が変化する、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 2,
The fixed member has a fixed electrode,
The shaft body has a conductive member electrically insulated from the fixed electrode,
The spatial relationship between the fixed electrode and the conductive member changes due to the forward and backward movement of the movable member, thereby changing the capacitance.
A variable capacitor characterized by:
請求項9記載の可変コンデンサにおいて、
前記導電部材は前記固定電極の対極をなす可動電極である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 9,
The conductive member is a movable electrode that serves as a counter electrode to the fixed electrode.
A variable capacitor characterized by:
請求項9記載の可変コンデンサにおいて、
前記固定電極は、対極関係にある第1固定電極及び第2固定電極を含み、
前記導電部材は、前記第1固定電極及び前記第2固定電極の間の誘電率を変化させるための部材である、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 9,
The fixed electrode includes a first fixed electrode and a second fixed electrode in a counter electrode relationship,
The conductive member is a member for changing the dielectric constant between the first fixed electrode and the second fixed electrode,
A variable capacitor characterized by:
請求項1記載の可変コンデンサにおいて、
当該可変コンデンサは、NMRプローブ内において冷却状態で使用される同調用コンデンサ又は整合用コンデンサである、
ことを特徴とする可変コンデンサ。
The variable capacitor according to claim 1,
The variable capacitor is a tuning capacitor or matching capacitor used in a cooled state in an NMR probe.
A variable capacitor characterized by:
同調用又は整合用の可変コンデンサを有し、冷却状態で使用される検出回路と、
前記可変コンデンサの容量可変時に、前記可変コンデンサに対して外部からの操作力を伝達する伝達部材と、
を含み、
前記可変コンデンサは、
空洞を有する固定部材と、
前記空洞に挿入される軸体を有し、前記操作力により、前記軸体が有する中心軸の方向に直線運動する可動部材と、
前記固定部材及び前記可動部材にわたって設けられた軸受け構造と、
を含み、
前記軸受け構造は、
前記固定部材に設けられ、複数のループを有するワイヤーと、
前記軸体の外周面と、
を含み、
前記複数のループにおいて前記中心軸の方向に沿って伸長した複数の部分が複数の線状接触子として機能し、
前記複数の線状接触子が前記外周面に接触する、
ことを特徴とするNMRプローブ。
a detection circuit having a variable capacitor for tuning or matching and used in a cooled state;
a transmission member that transmits an external operating force to the variable capacitor when the capacitance of the variable capacitor is varied;
including;
The variable capacitor is
a fixing member having a cavity;
a movable member that has a shaft inserted into the cavity and that moves linearly in the direction of a central axis of the shaft due to the operating force;
a bearing structure provided across the fixed member and the movable member;
including;
The bearing structure is
A wire provided on the fixing member and having a plurality of loops;
an outer peripheral surface of the shaft;
including;
A plurality of portions extending along the direction of the central axis in the plurality of loops function as a plurality of linear contacts,
the plurality of linear contacts contact the outer peripheral surface;
An NMR probe characterized by:
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