JPS605562Y2 - 可変コンデンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は可変磁器コンデンサに関する。

可変磁器コンデンサは、温度特性、周波数特性が非常に
良く、しかも小型かつ安価に製作できる利点があり、最
近、ＶＨＦもしくはＵＨＦチューナ、ＦＭチューナ等の
民生機器または通信機器の同調、発振回路、マツチング
回路、プローブ回路等の同調、容量補正用、さらには腕
時計の水晶発振回路用として広く使用されるようになっ
てきた。

可変磁器コンデンサは、一般に、第１図に示すように、
ステータ１の一面上に設けたステータ電極１ａと該ステ
ータ１上に回転自在に軸止されるロータ２のロータ電極
２ａとの重なり面積を、ステータ１に対するロータ２の
軸回転量に応じ変化させ、回転角度に応じた容量を取り
出す構造となっている。

この場合、従来は、最小容量をできるだけ小さく抑える
ために、ロータ電極２ａおよびステータ電極１ａは、内
端縁が軸孔１ｂ、２ｂの軸心を通る直径方向の中心線０
に対して、ギャップｇ１．急だけ内側に位置するような
パターンとしてあった。

このような電極パターンであると、第２図に示すように
、ロータ電極２ａがステータ電極１ａから１８０度だけ
回転した場合、ロータ電極２ａとステータ電極１ａとの
間にギャップ（ｇ１十ｇ２）が生じ、両電極１ａ、２ａ
間の重なり面積が零になるから、最小取得容量をストレ
ー容量に依存した小さな値に設定することができる。

ところが、上述のような電極パターンであると、たとえ
ば水晶発振回路やチューナ回路などのように、固定コン
デンサと可変コンデンサの並列回路を必要とする場合、
それぞれ別個の単体として構成された固定コンデンサお
よび可変コンデンサを、回路基板上で並列接続すること
が必要となり、実装時の接続作業性が悪く、部品点数、
工数の増加によるコストアップを招き、高密度実装化に
限界を生じるという欠点を生じる。

また第１図、第２図からも明らかなように、ロータ電極
２ａ、ステータ電極１ａは、その有効面積を１７２円以
下の小さい面積に定める必要があったから、最大取得容
量を大きくするためには、誘電率の大きいロータを使用
しなければならない。

このため、温度サイクル特性および回転調整後の経時的
容量変化が大きくなり、また単位角度当りの容量変化が
大きくなるため、調整し難くなるという欠点がある。

こうした欠点を除去する手段として、可変コンデンサに
固定コンデンサを一体に組込んだものも提案されたが、
固定コンデンサを省略できる訳ではないので、小型化や
コストの面で問題が残る。

本考案は上述する従来の欠点を除去腰固定コンデンサを
備えなくとも固定コンデンサを備えたと同様の機能を得
る小型かつ安価な可変コンデンサを提供することを目的
とする。

上記目的を遠戚するため、本考案は、−面上にステータ
電極を形成したステータと、該ステータの前記−面上に
対接して設けられ該−面側とは反対側の他面上にロータ
電極を形成したロータと、前記ステータ及び前記ロータ
の中心孔を貫通しロータ側の一端をロータ電極に固着し
た回転軸と、前記ステータの他面側に備えられ前記ステ
ータ側に突出する前記回転軸の端部を回転自在に挿着し
て前記ステータ及び前記ロータを圧接させる金属製のロ
ータ端子と、前記ステータに挿着され前記ステータ電極
に導通ずる金属製のステータ端子とを備える可変コンデ
ンサにおいて、前記ロータ電極及び前記ステータ電極は
、回転軸心を中心として半円以上に延長された電極パタ
ーンで成ることを特徴とする。

以下実施例たる添付図面を参照腰本考案の内容を具体的
に詳説する。

第３図は本考案に係る可変磁器コンデンサの分解斜視図
、第４図は同じく組立断面図である。

図のおいて、３は酸化チタン、チタン酸カルシウム系等
の、高誘電率の誘電体磁器を用いて円環状に形成された
ロータであり、中心孔３ａのまわりに、半円弧よりは大
きい弧状のロータ電極３ｂを設けである。

ロータ電極３ｂは、たとへば銀焼付電極として構成され
る。

４はステータである。

該ステータ４は、ステアタイト、フォルステライトまた
はアルミナ等のように、誘電率が小さく、機械的強度の
大きい磁器によって構成しである。

このステータ４のロータ３と対面する面上には、中心孔
４ａに対して同軸となるステータ電極４ｂおよびロータ
３との対接平行度をとるためのダミー電極４ｃを設ケチ
する。

このステータ電極４ｂは、半円弧よりは大きい弧状に形
成してあり、またその一部を延長して形成されたリード
パターン４ｄを有していテ、該リードパターン４ｄにス
テータ端子挿着のための貫通孔５を開口させである。

４ｅは切欠溝である。

なお、ステータ電極４ｂ、ダミー電極４ｃおよびリード
パターン４ｄは、ステータ４の表面にニッケル無電解メ
ッキを施した後、これらに対応する所定パターンを残し
て他は化学的エツチング処理によって除去する方法によ
って形成するのが望ましい。

このような電極形成法を採用すると、複雑なパターンを
容易かつ正確に形成し得るし、また銀電極とした場合の
ようなシルバーマイグレーション現象を生じることがな
いからである。

６はステータ端子である。

該ステータ端子６は貫通孔５に適合する口形の挿入部６
ａの下方に、これより幅広の位置決部６ｂおよび端子部
６ｃを順次段階的に連設して段付平板上に形成しである
。

前記挿入部６ａには円孔７を設けてあり、挿入部６ａを
貫通孔５内に挿着する際、該円孔７を押し潰して固定す
るようにしである。

挿入部６ａを貫通孔５内に挿着した後、挿入部６ａの先
端部を、ステータ４のリードパターン４ｄ上に半田付け
することにより、ステータ端子６をリードパターン４ｄ
を介してステータ電極４ｂに電気的に導通させる。

なお位置決部６ｂに設けた孔８は、当該可変磁器コンデ
ンサの完成品をプリント基板等に半田付けする際の熱放
散またはフラックス洗浄液もしくはフラックス洗浄液の
流通孔となり、ロータ３、ステータ４を半田過熱から保
護すると同時に、半田仕上げを良好にする作用効果があ
る。

９は弾性に富む金属材料によって構成されたロータ端子
であり、丸皿状に形成された弾性取付部９ａの底部軸心
部に貫通孔９ｂを設けると共に、弾性取付部９ａの上端
縁にほぼ直角方向へ折れ曲る端子部９ｃを一体に連設し
、該端子部９ｃの上部を切り起して逆方向に折り曲るこ
とにより、ステータ４の切欠溝４ｅに嵌合させる舌片９
ｄを形威しである。

１０は金属材料によって構成された回転軸であり、頭部
１０ａにドライバ溝１０ｂを刻設すると共に、直杆部１
０ｃの先端部内に中空部１０ｄを設けた構造となってい
る。

該回転軸１０は、ロータ３、ステータ４およびロータ端
子９を一体的に組立支持すると同時に、ロータ電極３ｂ
をロータ端子９に電気的に導通させる導電体としても働
くもので、その頭部１０ａをロータ電極３ｂ上に半田付
けなどの手段によって固着すると共に、直杆部１０ｃを
ロータ３、ステータ４およびロータ端子９の中心孔３ａ
、４ａ、９ｂに順次貫通させ、ロータ端子９の弾性取付
部９ａから突出する中空部１０ｄの端縁を、図示しない
カシメ具により外側に開き、弾性取付部９ａの上端縁を
ステータ４の下面に強く押圧しながらカシメる。

このとき、ロータ端子の舌片９ｄがステータ４の切欠溝
４ｅに嵌合し、ロータ端子９の廻り止めが施される。

したがって、第４図に示した組立状態では、ロータ３と
ステータ４との間、ステータ４とロータ端子９との間に
、回転軸１０を介して弾性取付部９ｂの弾発力が加わり
、ロータ３がステータ４のステータ電極４ｂに圧接して
所定の回転トルクを持つようになる。

容量調整にあたって、回転軸１０のドライバ溝１０ｂに
ドライバを挿し込み、これを回転させると、ロータ電極
３ｂとステータ電極４ｂとの重なり面積が、その回転角
度に依存して変化腰容量がその回転角度に依存した値に
調整される。

次にロータ３の回転に伴う容量の変化を、第５図ａ〜ｅ
を参照して詳細に説明する。

まず、第５図ａに示すように、ロータ電極３ｂがステー
タ電極４ｂ上に完全に重なる場合、両電極３ｂ、４ｂの
重なり面積は最大となり、取得容量が最大となる。

このときロータ３の回転角度を０度とする。

次に第５図すに示すように、ロータ３を矢印Ｐ方向に回
転していった場合、回転角度αが大きくなるに従ってロ
ータ電極３ｂとステータ電極４ｂとの重なり面積が減少
してゆき、それにつれて取得容量も減少してゆく。

この容量は、ロータ電極３ｂの回転前方の端縁３ｂ１が
ステータ電極４ｂの回転前方の端縁４ｂ□に一致する回
転位置まで、減少し続ける。

次に、第５図Ｃに示すように、ロータ電極３ｂの前端縁
３ｂ、が、ステータ電極４ｂ□の端縁４ｂ□に重なる位
置まで回転したとき、ロータ電極３ｂ１の後端縁３ｂ２
は、ステータ電極４ｂ□の領域内にあり、したがってロ
ータ電極３ｂの後端縁３ｂ２とステータ電極４ｂの端縁
４ｂ２とによって、面積Ｓ１の重なり面積が形成され、
この重なり面積に応じた容量が取得される。

次に、第５図Ｃの位置から、第５図ｄ、 ｅのように、
ロータ３を更に回転させていった場合、前記型なり面積
Ｓ□は、回転角度につれて減少してゆくが、ロータ電極
３ｂの前端縁３ｂ、がステータ電極４ｂの領域内に入っ
てゆくので、ロータ３の回転前方に前記減少分と等しい
重なり面積Ｓ２が形成される。

したがって、ロータ３が第５図Ｃの位置から第５図ｅの
位置まで回転する間は、ロータ電極３ｂとステータ電極
４ｂとの間の重なり面積はほぼ一定の最小値に保たれ、
最小の容量ＣＭ、Ｎが取得される。

第５図ｅの位置から更に矢印Ｐ方向に回転させると、回
転角度が大きくなるにつれて重なり面積も増大腰最初の
第５図ａの位置まで回転したとき、最大容量ＣＭａｘが
取得される。

第６図は上記の回転角度と容量変化との関係を示す図で
、曲線Ｌ１が本考案に係る可変コンデンサの回転角度−
容量変化特性曲線、曲線Ｌ２が第１図、第２図に示した
従来の可変コンデンサ回転角度−容量変化特性曲線であ
る。

図からも明らかなように、第５図Ｃの位置から第５図ｅ
の位置までロータ３が回転して行く間、ロータ電極３ｂ
とステータ電極４ｂとの間には、最小の重なり面積が形
成され、この重なり面積に応じた最小容量ＣＭｉＮが取
得される。

したがって本考案に係る可変コンデンサは、第７図に示
すように、可変容量Ｃｘに対して、前記最小容量ＣＭＩ
Ｎを並列に接続した回路と実質的に同一になる。

この結果、たとえば水晶発振回路やチューナ回路などに
おいて要求される固定コンデンサと可変コンデンサの並
列回路を、単一の可変コンデンサによって実現すること
となるから、部品点数が少なく、小形で、高密度実装化
の要請に合い、コストの安価な可変コンデンサを提供す
ることとなる。

しかも、図からも明らかなように、ロータ電極３ｂ、ス
テータ電極４ｂの有効面積が、第１図、第２図に示した
従来例より必然的に大きくなり、最大容量ＣＭｉＬＸが
増大するから、ロータ３を比較的誘電率の小さい誘電体
で構成しても充分大きな容量を取得でき、温度サイクル
特性および回転調整後の経時的容量変化の小さい高信頼
度の可変コンデンサを提供することが可能となる。

更に、全回転角度に対する容量変化が（ＣＭ、ｘ−ＣＭ
ｉＮ）となり、単位角度当りの容量変化が小さくなるた
め、容量の微調整が容易になる。

第８図、第９図は本考案に係る可変コンデンサの他の実
施例におけるロータとステータの平面図をそれぞれ示し
ている。

まず第８図に示すものは、ロータ３およびステータ４の
軸孔３ａ、４ａのまわりに、ロータ電極３ｂ、ステータ
電極４ｂより導かれた半円状の弧状電極部３ｂ３．４ｂ
３を設け、該弧状電極部３ｂ３゜４ｂ３によって最小容
量を取得するようにしである。

次に第９図に示すものは、ロータ３およびステータ４の
外周部に沿って、ロータ電極３ｂ、ステータ電極４ｂよ
り延長された半円状の弧状電極部３ ｂ、＋ 、４ ｂ
４を設け、該弧状電極部３ｂ４，４ｂ４の面積の和に等
しい最小重なり面積によって最小容量を取得するように
しである。

なお、上記各実施例のいずれにおいても、ロータを誘電
体磁器によって構成したものを示したが、ロータをロー
タ電極パタンを有する金属材料によって構成腰このロー
タとステータとの間にロータとは別の誘電体を介在させ
るような構成であってもよい。

以上述べたように、本考案は、−面上にステータ電極を
形成したステータと、該ステータの前記−面上に対接し
て設けられ該−面側とは反対側の他面上にロータ電極を
形成したロータと、前記ステータ及び前記ロータの中心
孔を貫通しロータ側の一端をロータ電極に固着した回転
軸と、前記ステータの他面側に備えられ前記ステータ側
に突出する前記回転軸の端部を回転自在に挿着して前記
ステータ及び前記ロータを圧接させる金属性のロータ端
子と、前記ステータに挿着され前記ステータ電極に導通
する金属製のステータ端子とを備える可変コンデンサに
おいて、前記ロータ電極及び前記ステータ電極は、回転
軸心を中心として半円以上に延長された電極パターンで
戊ることを特徴とするから、ロータ電極とステータ電極
との最小重なり面積によって固定コンデンサに対応する
最小容量を取得し、固定コンデンサを備えなくとも、固
定コンデンサを備えたと同様の機能および特性を発揮す
る小型かつ安価な可変コンデンサを提供することができ
る。

また、ロータ電極およびステータ電極の最大重なり面積
が必然的に大きくなるから、最大取得容量が従来より大
きくなり、実質的な容量を定める誘電体を、比較的誘電
率の小さい誘電体で構成しても、充分に大きな容量を取
得できる。

この結果温度サイクル特性および回転調整後の経時的容
量変化の小さい高信頼度の可変コンデンサを提供するこ
ととなる。

更に、全回転角度に対する容量変化が最大取得容量と最
小取得容量の差で与えられるから、単位角度に対する容
量変化値が小さくなり、容量微調整が容易になる等々の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変コンデンサのロータとステータの構
造を説明する斜視図、第２図は同じくその動作を説明す
る図、第３図は本考案に係る可変コンデンサの分解斜視
図、第４図は同じくその組立断面図、第５図ａ ”＝
ｅは同じく回転動作時のロータ電極とステータ電極の関
係を説明する図、第６図は同じくその回転角度−容量変
化特性図、第７図は同じくその等価回路図、第８図、第
９図は同じく他の実施例におけるロータとステータの平
面図をそれぞれ示している。 ３・・・・・・ロータ、３ｂ・・・・・・ロータ’ＫＩ
’Ｌ ４−−−−−−ステータ、４ｂ・・・・・・ス
テータ電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一面上にステータ電極を形成したステータと、該ステー
   タの前記−面上に一面側を対接して設けられ反対側の他
   面上にロータ電極を形成したロータと、前記ステータ及
   び前記ロータの中心孔を貫通しロータ側の一端をロータ
   電極に固着した回転軸と、前記ステータの他面側に備え
   られ前記ステータ側に突出する前記回転軸の端部を回転
   自在に挿着して前記ステータ及び前記ロータを圧接させ
   る金属製のロータ端子と、前記ステータに挿着され前記
   ステータ電極に導通する金属製のステータ端子とを備え
   る可変コンデンサにおいて、前記ロータ電極及び前記ス
   テータ電極は、回転軸心を中心として半円以上に延長さ
   れた電極パターンで戊ることを特徴とする可変コンデン
   サ。