JPH043659B2

JPH043659B2 -

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Publication number: JPH043659B2
Application number: JP58231056A
Authority: JP
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1983-12-06
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JPS60121713A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野この発明は、可変容量コンデンサに関するもの
で、特に、容量を変化させるための駆動源の改良
に関するものである。

先行技術の説明この発明にとつて興味ある可変容量コンデンサ
は、たとえば、移動無線機などにおける周波数切
換のために、発振回路の一部に用いられる。たと
えば、送信時と受信時とによつて、発振周波数を
切換えようとするものである。

このような複数個の発振周波数を持つ発振回路
に用いられる可変容量コンデンサとして、これま
で、可変容量型ダイオードなどが用いられてい
た。しかしながら、可変容量型ダイオードには、
Ｑの劣化が見られ、したがつて、これを用いた場
合、発振回路のＱも劣化する傾向があつた。

発明の目的それゆえに、この発明の目的は、Ｑの劣化のな
い可変容量コンデンサを提供することである。

発明の概要この発明は、コンデンサを構成する１対の電極
部材の相互の幾何学的配置を変更することによつ
て、容量を変えようとするもので、変形可能な誘
電性媒体を介して互いに対向する２個の電極部材
の相互の配置が、電界の印加により歪を生じる圧
電体の複数個の組合せからなる圧電変位素子の変
位によつて、変更されるように構成された、可変
容量コンデンサである。

発明の効果この発明によれば、圧電変位素子の変位置は圧
電体に印加される電界の強さ、すなわち電圧と関
係するので、電圧によつて制御される形式の可変
容量コンデンサが得られる。そして、圧電変位素
子の変位によつて、互いに対向する２個の電極部
材の相互の幾何学的配置が変更され、これによつ
て、２個の電極部材の間で規定される容積または
三次元的形状を直接的に変えることになるので、
Ｑの劣化がない。また、圧電変位素子に印加され
る電圧を切換えることにより、容量が変えられる
ので、迅速な容量の切換、ひいては、発振回路に
用いられたとき、迅速な周波数切換を行なうこと
ができる。また、２個の電極部材の間に充填され
る誘電性媒体として、誘電率の異なるものを適宜
選択して用いることにより、容量値を任意に変更
することができる。

実施例の説明第１図および第２図には、この発明の第１の実
施例が断面図で示されている。下面が開口とされ
た絶縁ケース１の上壁下面には、第１の電極部材
２が固定される。この第１の電極部材２と対向す
るように、第２の電極部材３が、絶縁ケース１内
において、第１の電極部材２と平行関係を保ちな
がら、上下方向に移動可能に配置される。第２の
電極部材３は、圧電バイモルフ４によつて支持さ
れる。圧電バイモルフ４は、厚み方向の伸縮に応
じて長さ方向に伸縮する２枚の圧電セラミツク板
５，６を貼り合わせて構成したものである。２枚
のセラミツク板５，６の間には、中央電極７が形
成され、各圧電セラミツク板５，６のそれぞれの
外面には、外側電極８，９が形成される。このよ
うな圧電バイモルフ４において、２つの外側電極
８，９は短絡されて一方の外部端子１０に接続さ
れ、中央電極７に他方の外部端子１１に接続され
る。ここで、外部端子１０，１１間に直流電圧を
印加すると、一方の圧電セラミツク板５が伸びる
とき、他方の圧電セラミツク板６が縮み、第２図
に示すように、全体として屈曲状態となる。した
がつて、圧電バイモルフ４を、２個の支点１２，
１３で支えることにより、上述の屈曲による圧電
バイモルフ４の長さ方向の中央付近の変位が第２
の電極部材３に与えられて、この第２の電極部材
３が、上下方向に移動する。

このようにして、第１の電極部材２と第２の電
極部材３との間隔が、変更されて、その間にある
誘電性媒体としての空気の容積を変え、結果とし
て、容量が可変とされる。すなわち、この実施例
において、外部端子１０，１１間に与えられる直
流電圧の高さに応じて、圧電バイモルフ４の屈曲
度合が変えられ、それによつて第２の電極部材３
の上下方向の位置が変更されるので、２つまたは
所望に応じてそれ以上の容量を得ることができ
る。

なお、上記実施例の圧電バイモルフに代えて、
圧電ユニモルフを用いることもできる。

第３図および第４図は、この発明の第２の実施
例を示すものである。この実施例では、圧電変位
素子として、上述の圧電バイモルフに代えて、低
電圧での駆動が可能なように、積層圧電体１４が
用いられる。その他の構成で、第１図および第２
図に示す部分に相当の部分は、同様の参照番号を
付すことによつて、重複する説明は省略する。

積層圧電体１４は、第４図に拡大されて図解的
に示されているように、積層された複数個の圧電
セラミツク層１５ａ〜１５ｊを備える。各圧電セ
ラミツク層１５ａ〜１５ｊは、厚み方向に分極処
理されていて、各分極方向は矢印で示されてい
る。各圧電セラミツク層１５ａ〜１５ｊの両面に
は、それぞれ、電界印加用電極１６ａ〜１６ｋが
形成される。そして、各電界印加用電極１６ａ〜
１６ｋは、１つおきに、２つの外部電極１７，１
８のいずれかに接続される。このような接続態様
において、たとえば、外部電極１７にマイナス電
位が与えられ、外部電極１８にプラス電位が与え
られると、すべての圧電セラミツク層１５ａ〜１
５ｊが厚み方向に伸び、逆の電位が与えられる
と、縮むことになる。

このような積層圧電体１４を、第３図に示すよ
うに、第２の電極部材３の下面に位置させると、
上述した電界の印加による各圧電セラミツク層１
５ａ〜１５ｊの厚み方向の歪の総和が、第２の電
極部材３の移動に寄与することになる。したがつ
て、前述した実施例と同様に、電界の印加によ
り、第１の電極部材２と第２の電極部材３との間
隔が変更される。

第３図の実施例では、第１の電極部材２と第２
の電極部材３との間に充填される誘電性媒体とし
て、シリコーン油１９が用いられる。シリコーン
油１９は、第１の電極部材２と第２の電極部材３
とによつて規定される空間と連通する貯留器２０
から与えられ、この貯留器２０によつて、第１の
電極部材２と第２の電極部材３との間の容積の変
動が吸収される。シリコーン油１９は、空気より
誘電率が高いものであり、したがつて、容量値を
高く設定することができる。このような容量値の
変更の目的で、６フツ化イオウのような他の誘電
性媒体も用いることができる。

第５図は、第３図および第４図に示した実施例
における積層圧電体１４の変位量と印加電圧との
関係を示すグラフであり、第６図は、同じく、変
位量と容量変化分との関係を示したグラフであ
る。

第５図に示すように、積層圧電体１４の変位量
は、そこに印加される直流電圧に比例して現われ
る。そして、第６図に示すように、変位量に応じ
て、電極部材２，３間で取出される容量が変化す
る。なお、第６図は、積層圧電体１４が、第２の
電極部材３を第１の電極部材２から離す方向に変
位している場合を示している。

以上、図示された実施例に関連して説明した
が、圧電変位素子の変位を電極部材に与える方法
としては、図示のような直接伝達による方法のほ
か、他の機械的手段を介しての間接的伝達あつて
もよい。

また、図示の実施例では、第１の電極部材２が
固定されていたが、この第１の電極部材２も圧電
変位素子の変位によつて移動されるように構成さ
れてもよい。

さらに、電極部材の移動の方向は、互いに他に
対して平行移動である必要はなく、その他種々の
態様の移動があり得る。要するに、２個の電極部
材の相互の幾何学的配置が変更されればよく、た
とえば、相対的な角度を変えるような移動であつ
ても、互いの対向面積を変えるような電極部材の
面方向の移動であつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の第１の実施
例を示す断面図であり、互いに容量が変えられた
状態を示している。第３図および第４図は、この
発明の第２の実施例を示し、第３図は断面図であ
り、第４図は第３図の積層圧電体１４の拡大図解
図である。第５図は、上記第２の実施例における
積層圧電体１４の変位量と直流印加電圧との関係
を示すグラフである。第６図は、上記第２の実施
例における積層圧電体１４の変位量と容量変化分
との関係を示すグラフである。図において、２は第１の電極部材、３は第２の
電極部材、４は圧電バイモルフ、５，６は圧電セ
ラミツク板、７，８，９は電極、１０，１１は外
部端子、１２，１３は支点、１４は積層圧電体、
１５ａ〜１５ｊは圧電セラミツク層、１６ａ〜１
６ｋは電界印加用電極、１７，１８は外部電極、
１９はシリコーン油である。

Claims

【特許請求の範囲】１変形可能な誘電性媒体を介して互いに対向す
る２個の電極部材の相互の幾何学的配置が、電界
の印加により歪を生じる圧電体の複数個の組合せ
からなる圧電変位素子の変位によつて、変更され
るように構成されたことを特徴とする、可変容量
コンデンサ。２一方の電極部材が固定され、他方の電極部材
が前記圧電変位素子の変位によつて移動され、そ
れによつて前記相互の幾何学的配置が変更され
る、特許請求の範囲第１項記載の可変容量コンデ
ンサ。３前記圧電変位素子は、圧電ユニモルフであ
る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の可
変容量コンデンサ。４前記圧電変位素子は、圧電バイモルフであ
る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の可
変容量コンデンサ。５前記圧電変位素子は、各々が厚み方向に分極
されかつ積層された複数個の圧電セラミツク層と
各圧電セラミツク層の両面に形成された複数個の
電界印加用電極とを備え、前記各電界印加用電極
を介しての電界の印加によつて前記各圧電セラミ
ツク層に厚み方向の歪を生じさせて、この歪の総
和が前記他方の電極部材の移動に寄与するように
された、特許請求の範囲第２項記載の可変容量コ
ンデンサ。６前記誘電性媒体は、空気である、特許請求の
範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の可変
容量コンデンサ。７前記誘電性媒体は、誘電性液体である、特許
請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
の可変容量コンデンサ。