KR19990029632A

KR19990029632A - 가변 커패시터

Info

Publication number: KR19990029632A
Application number: KR1019980036997A
Authority: KR
Inventors: 야수노부 시바타
Original assignee: 무라따 미치히로; 가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 1999-04-26
Also published as: KR100323583B1; US6134097A; CN1099685C; CN1211051A; TW391021B

Abstract

본 발명에 따른 가변 커패시터는 고정자와, 로터 및 커버를 포함한다. 고정자는 고정자 전극, 및 상기 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자를 포함한다. 로터는, 유전체층을 사이에 두고, 상기 고정자 전극에 대향하는 로터전극을 포함한다. 커버는, 고정자에 대하여 로터가 회전가능하도록 상기 로터를 수용하고 지지하도록 성형된다. 커버에는, 로터를 회전하는데 사용되는 도구의 삽입을 허용하기 위한 조정용 홀이 형성된다. 스프링 작용부는 조정용 홀 주위에 형성되어, 이에 의해 고정자에 대하여 로터를 압박한다. 고정자 단자는, 커버의 에지부에 대향하는 고정자 표면에까지 연장되지 않도록 형성되기 때문에, 고정자 단자와 커버의 에지부와의 사이, 및 고정자 단자와 로터와의 사이에 간격을 상대적으로 길게 유지할 수 있다. 따라서, 가변 커패시터의 크기 또는 높이가 감소된 경우에는, 고정자의 근방에 커버의 에지부와 로터가 위치된 경우나, 또는 로터의 회전중에 커버 또는 로터의 위치가 변경되는 경우에 발생하는 경향이 있는 단락 또는 절연내력의 불양의 문제점이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 스프링 작용부에 의해 로터에 부여된 압박력으로부터 발생할 수 있는 로터변형도 방지될 수 있다.

Description

가변 커패시터

본 발명은 가변 커패시터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고정자 전극과 로터 전극과의 사이에 형성된 유효대향면적(effective overlapping area)이 고정자 전극에 대한 로터전극의 회전에 의해서 변화되어, 이에 의해 정전용량이 변화되는 가변 커패시터에 관한 것이다.

한 종류의 가변 커패시터가 일본특허출원 공개번호 6-120079호 공보에 개시되어 있다. 도13a 및 도13b는 그 출원에 기재된 가변 커패시터를 나타낸다.

도13a 및 도13b에 나타낸 바와 같이, 가변 커패시터(1)는 고정자(3)와 로터(5)로 구성된다. 고정자(3)는 거기에 형성되어 있는 고정자 전극(2)을 구비하며, 유전체 세라믹으로 구성된다. 로터는 이것의 하면측상에 (도13b에 나타낸 바와 같이) 로터전극(4)을 구비하며, 금속으로 구성된다. 로터전극(4)은 고정자(3)를 구성하는 유전체 세라믹의 일부분을 사이에 두고 고정자 전극(2)에 대향한다.

로터전극(4)와 고정자 전극(2)간의 유효대향면적을 변화하기 위해, 로터(5)가 고정자(3)에 대하여 회전가능하도록, 금속커버(6)는 로터(5)를 고정한다. 커버(6)는, 로터(5)를 회전가능하게 수용하도록 성형되며, 고정자(3)에 부착된다.

커버(6)에는, 로터(5)를 회전하기 위한 공구를 삽입하도록, 조정용 홀(7)이 내부에 형성되어 있다. 또, 커버(6)는, 고정자(3)에 대하여 로터(5)를 압착하기 위하여, 조정용 홀(7)의 주위에 형성되어 있는 스프링 작용부(8)를 구비한다. 스프링 작용부(8)는 (도13b에 도시한 바와 같이) 조정용 홀(7)의 중심을 향하여 아래쪽으로 경사지는 방식으로 성형되고, 이에 의해서 조정용 홀(7)의 주위에 금속재료존재에 의한 탄성력(spring force)을 제공한다.

이렇게 형성된 가변 커패시터(1)에 있어서, 서로 대향하는 고정자 전극(2)과 로터전극(4) 사이의 정전용량을 형성하기 위해, 고정자 단자(9)와 로터단자(10)가 설치된다. 고정자 단자(9)는 고정자(3)의 단부의 외표면상에 설치되며, 고정자 전극(2)에 전기적으로 접속되어 있는 도전막으로 구성된다. 로터단자(10)는, 도전성 커버(6)와 일체적으로 형성되며, 로터전극(4)이 형성되어 있는 로터(11)에 접촉한다. 따라서, 고정자 단자(9)와 로터단자(10) 사이에서, 이 장치의 정전용량이 시험될 수 있다(예를 들어, 외부회로에 접속될 수 있다). 로터(5)의 회전에 의해, 고정자 전극(2)과 로터전극(4)간의 유효대향면적이 변화되며, 이에 따라서 정전용량이 변화된다.

또 하나의 가변 커패시터가 본 발명의 출원인에 의하여 1997년 5월 16일에 출원된 일본 특허 출원번호 9-126586호 공보에 개시되어 있다. 도15는 그 특허 출원에서 제안된 가변 커패시터(101)을 나타낸다.

도15에 나타낸 바와 같이, 가변 커패시터(101)는 주로 고정자(2), 로터(103) 및 커버(104)로 구성된다. 고정자(102)의 주요부는 예를 들어, 세라믹 등의 유전체로 형성된다. 로터(103)는, 예를 들어 황동(brass) 등의 재료로 형성된다. 커버(104)는, 예를 들어, 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 구리 합금(copper alloy) 등의 재료로 형성된다.

이하, 상술한 가변 커패시터(101)의 소자(elements)를 상세하게 설명한다.

고정자(102)는 일반적으로 대칭적인 구조를 갖는다. 고정자 전극(105)와 (106)은 고정자(102)에 평행하게 형성된다. 고정자 단자(107), (108)은, 고정자 전극(105), (106)과 각각 전기적인 결합을 이루도록 고정자(102)의 대응하는 말단부의 외표면 상에 도전성 박막으로 구성된다. 고정자 전극(105)와 (106)을 피복하는 유전체층(109)은, 고정자(102)를 구성하는 유전체의 일부분으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 2개의 고정자 전극(105), (106) 및 2개의 고정자 단자(107), (108)은, 가변 커패시터(101)의 조립시에 고정자(102)의 방향을 고려할 필요가 없게 하기 위하여, 고정자(102)가 대칭구조를 갖도록 형성된다.

로터(103)는, 유전체층(109)의 외표면과 접하도록 고정자(102)에 설치된다. 실질적으로 반원 형상의 로터전극(111)은 유전체층(109)을 사이에 두고 고정자 전극(105)(또는 106)에 대향하도록 (도15에 나타낸 바와 같이) 로터(103)의 바닥면측으로부터 돌출된다. 도16은 로터(103)의 저면도를 나타낸다.

또한, 돌출부(112)가 설치되며, 이것은 로터전극(111)과 가능한 한 멀리 떨어져서 돌출한다. 이 돌출부(112)는, 로터전극(111)이 형성된 영역과는 다른 영역에서 로터(103)의 바닥면측에 형성된다. 돌출부(112)는 로터전극(111)의 존재에 의해 발생될 수 있는 로터(103)의 기울어짐을 방지하는 것으로 작용한다.

드라이버 홈(113)은, 예를 들어, 사각 관통홀 등의 형상을 구비하며, 로터(103)를 회전시키는데 사용되는 드라이버(driver) 등의 도구를 수용하기 위하여 로터(103)에 형성된다.

커버(104)는 고정자(102)에 부착되며, 로터(103)를 수용한다. 커버(104)는, 고정자(102)에 대하여 로터(103)가 회전할 수 있도록 로터(103)를 지지한다. 커버(104)는 드라이버 홈(113)이 커버를 통하여 노출되도록 형성된 조정용 홀(114)을 구비한다. 따라서, 로터(103)를 회전시키는 경우에, 드바이버 등의 도구가 조정용 홀(114)를 통해서 드라이버 홈(113)에 삽입될 수 있다.

커버(114)는 조정용 홀(114) 주위에 형성된 스프링 작용부(115)를 구비한다. 스프링 작용부(115)는 (도15에 나타낸 바와 같이) 로터(103)의 상면과 부분적으로 접촉되어 있고, 이에 의해서 고정자(102)에 대하여 로터(113)를 가압밀착하는 탄성력을 제공한다. 스프링 작용부(115)는 조정용 홀(114)의 중심을 향하여 아래쪽으로 경사지도록 형성되고, 이에 의해서 조정용 홀(114)의 주위에 금속재료존재에 의한 탄성력을 제공한다.

스프링 작용부(115)에는 복수개의 돌출부(116)가 로터(103)의 회전방향(예를 들어, 로터(103)의 회전에 의해 정의된 방향)을 따라서 동일한 간격으로 형성되어 있다. 이들 돌출부(116)는 실질적으로 로터(103)에 점접촉한다. 이들 돌출부(116)는 커버(104)를 구성하는 금속판에 예를 들어, 엠보싱(embossing) 등으로 형성될 수 있다.

또한, 커버(104)는 (도15에 나타낸 바와 같이) 아래쪽으로 연장한 로터단자(117)을 구비한다.

상술한 고정자(102), 로터(103) 및 커버(104)를 이용함으로써, 가변 커패시터(101)이 하기의 방법으로 조립된다.

로터(103)가 고정자(102)의 상에 놓여진 후에, 커버(104)가 로터(103)를 덮도록 고정자(102)의 상에 놓여진다. 그런 다음, 커버(104)가 고정자(102)에 대하여 로터(103)를 압박하기 위하여 고정자(102)에 부착되고 고정자(102)를 향하여 압박한다.

이런 경우에, 커버(104)와 결합되어 있는 로터단자(117)는, 고정자(102)에 형성된 고정자 단자(108)과 대향하도록 배치된다. 도15에 도시되어 있는 구조에서, 고정자 단자(108)는 고정자 단자(107)와 동일한 방법으로 고정자 단자로서 기능하지 못하며, 따라서 상술한 전기적 접속에 의한 전기적인 문제를 발생시키지 않는다.

이러한 조립 상태에서, 로터전극(111)은 유전체층(109)을 사이에 두고 고정자 전극(105)에 대향하며, 이에 의해서 정전용량을 나타낸다. 로터전극(111)과 고정자 전극(105)와의 사이의 유효대향면적을 변화시켜 정전용량을 변화시키기 위해서, 로터(103)를 회전시킨다. 정전용량은 고정자 단자(107)와 로터단자(117)와의 사이에 외부적으로 인출(引出)될 수 있다. 고정자 단자(107)는 고정자 전극(105)에 전기적으로 접속되어 있다. 로터단자(117)는 커버(104)와 일체적으로 형성되며, 상기 커버(104)는 로터전극(111)이 형성되어 있는 로터(103)에 접촉된다.

가변 커패시터(101)에서, 커버(104)의 스프링 작용부(115)에 형성된 돌출부 (116)은 실질적으로 로터(103)에 점접촉되어 있다. 따라서, 돌출부(116)는, 로터(103)를 확실하게 고정된 위치에서 압박한다. 로터전극측과 반대측과의 사이에서 로터(103)의 평행도가 빈약한 경우나; 또는 로터(103)의 로터전극측 또는 반대측의 평탄성, 또는 스프링 작용부(115)의 최상부의 평탄성이 빈약한 경우에도, 접촉압력은 로터(103)에 안정한 방법으로 부여될 수 있다. 즉, 이들 기계적인 변형은 가변 커패시터의 성능에 감지할 수 있을 정도의 효과를 나타내지 못하며, 이에 의해 효과적으로 흡수된다. 따라서, 로터(103)는, 이것의 전체 표면에 걸쳐서 고정자(102)에 대하여 일정하게 압박된다. 그러므로, 가변 커패시터(101)의 정전용량이 안정되며 로터(103)의 회전이 유연하게 변화한다. 또한, 설정위치에서의 드리프트(drift)가 안정되며, 로터(103)를 회전시키기 위해 요구되는 토크(torque)가 일정하게 된다.

그러나, 상술한 가변 커패시터(1)는 적어도 하기의 문제점들을 갖는다.

전술한 바와 같이, 커버(6)는 로터(5)를 수용하도록 성형되며, 그 결과 커버(6)의 에지부(11)와 고정자(3)와의 사이에 대향배치를 얻는다.

전술한 바와 같이, 고정자(3)의 단부 외표면상에 형성되어 있는 도전막은, 고정자 단자(9)로서 작용한다. 상기 도전막은 일반적으로 하기의 방법으로 형성된다. 고정자(3)의 대응하는 단부는 소정의 두께를 갖는 도전성 페이스트층에 돌입되며, 이에 의해 고정자(3)의 단부에 도전성 페이스트를 도포한다. 그런 다음, 이렇게 도포된 도전성 페이스트에는, 고정자(3)에 도전성 페이스트를 고착시키기 위해, 소성이 실시된다.

상술한 방법에 의한 고정자 단자(9)의 형성결과로서, 도13b를 부분적으로 확대하여 도시한 도14에 잘 나타낸 바와 같이, 고정자(3)의 단부 외표면상에 형성되어 있는 고정자 단자(9)는, 상기한 단부 외표면과 이웃하는 표면들에까지 부분적으로 연장된다. 특히, 로터(5)의 하면에 대향하는 고정자(3)의 표면(12)에 대하여, 고정자 단자(9)가 상기 표면(12)에 연장하는 부분(13)을 포함한다.

따라서, 커버(6)의 단부(11), 또는 로터(5)의 원주면이 고정자 단자(9)의 부분(13)에 직접 대향한다. 가변 커패시터(1)에 있어서, 커버(6)와 로터(5)는 로터전극(4)과 동(同)전위를 가지며, 한편 고정자 단자(9)는 고정자 전극(2)과 동전위를 갖는다. 그 결과, 고정자 단자(9)의 부분(13)과 커버(6)의 단부(11)와의 사이에 단락이 발생하거나, 또는 고정자 단자(9)의 부분(13)과 로터(5)의 원주면과의 사이에 단락이 발생하는 경우, 가변 커패시터가 정지될 수 있다.

이런 단락을 방지하기 위해, 또는 절연내력(dielectric strength)을 향상하기 위해, 고정자 단자(9)의 부분(13)과 커버(6)의 단부(11)와의 간격, 또는 고정자 단자(9)의 부분(13)과 로터(5)의 원주면과의 간격을 가능한 한 크게 한다.

그러나, 가변 커패시터(1)의 크기 또는 높이를 감소하는 경우, 고정자 단자(9)의 단부(13)와 커버(6)의 에지부(11)간의 간격, 또는 상기 부분(13)과 로터(5)의 원주면간의 간격이 불가피하게 감소될 수 있다. 가변 커패시터(1)의 크기는, 예를 들어, 도13a 또는 도13b에서 고정자(3)의 좌우방향 측정치수를 감소시킴으로써, 효과적으로 줄여질 수 있다. 이 경우, 로터(5)의 직경이 감소된다면, 얻을 수 있는 최대 정전용량이 감소한다; 따라서, 어느 정도의 최대 정전용량을 유지하기 위해서는, 로터(5)의 직경의 감소를 가능한 한 방지한다. 따라서, 가변 커패시터(1)의 크기를 줄이면서 어느 정도의 최대 정전용량을 유지하고자 하는 경우에는, 도13a 또는 도13b에서 고정자(3)의 좌우방향 측정치수만을 감소한다. 그 결과, 고정자 단자(9)의 단부(13)와 커버(6)의 에지부(11)간의 간격, 및 고정자 단자(9)의 부분(13)과 로터(5)의 원주면간의 간격이 불가피하게 감소된다.

따라서, 가변 커패시터(1)의 조립시에, 고정자(3)와 로터(5)간의 위치결정이나, 또는 고정자(3)와 커버(6)간의 위치결정에 오차가 발생하는 경우나, 또는 로터(5)의 회전중에, 커버(6) 또는 로터(5)의 위치가 변하게 되는 경우에도, 고정자 단자(9)의 단부(13)와 커버(6)의 단부(11)와의 사이, 및 상기 부분(13)과 로터(5)의 원주면과의 사이에 단락 또는 절연내력의 악화가 발생한다.

또한, 가변 커패시터(101)를 더욱 박형화하게 제조하고자 하는 경우에, 로터(103)를 박형화하여 제조하는 것이 가장 효과적하다. 그러나, 로터(103)를 0.3㎜ 이하의 두께로 박형화하는 경우에, 스프링 작용부(115)에 의해서 로터(103)에 부여되는 압박력은 로터(103)를 변형시키는 원인이 될 수 있다. 특히, 돌출부(116)가 스프링 작용부(115)에 형성되어 있는 도15에 나타낸 가변 커패시터(101)의 경우에서와 같이, 압박력은 제한된 좁은 영역에서 로터(103)에 부여된다. 따라서, 로터(103)가 변형될 수 있다고 알려져 있다. 로터(103)의 이러한 원하지 않는 변형은, 로터(103)의 회전에 의해 영향받는 유연한 정전용량의 변화를 방해하고, 전형적으로 정전용량 변화의 선형성을 악화시키며, 또 그 결과 설정위치의 드리프트를 발생한다.

도15에 있어서, 일점쇄선(一點鎖線)은 커버(104)의 스프링 작용부(115) 부분의 위치를 나타내며, 상기 부분은 로터(103)에 접촉하게 된다. 더욱 상세하게는, 이 선은 스프링 작용부(115)에 설치되어 있는 돌출부(116)의 접촉부분(118)의 위치를 나타내며, 상기 접촉부분(118)은 로터(103)에 접촉하게 된다. 로터(103)가 회전함에 따라서, 접촉부분(118)은 도16에서 일점쇄선으로 표시한 바와 같이, 로터(103) 상에서 원궤도(圓軌道)(70)을 따라 그린다. 도16는 도15의 로터(103)의 저면도이다. 상기 원궤도(119)는, 로터(103)의 상면 상에서(도15에 도시한 바와 같이) 접촉부분(118)에 의해 그려지는 원궤도를 로터(103)의 바닥면측에서 투영한 것이다.

도15 및 도16에 나타낸 바와 같이, 로터(103)의 바닥면측에 형성되어 있는 돌출부(112)는 원궤도(119) 상에 위치되지 않으며, 원궤도(119)의 바깥쪽에 위치된다. 따라서, 스프링 작용부(115)에서 돌출부(116)를 통과하여 로터(103)에 부여되는 압박력(pressing force)은 돌출부(112)와 로터전극(111)간에 위치된 로터(103) 부분에 작용하며, 로터(23a)가 구부려지는 방법으로 변형된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 적어도 단락 및 빈약한 절연내력의 상술한 문제점들을 해결할 수 있는 가변 커패시터를 제공하는 것이며, 또 원하지 않는 로터변형에 대한 상술한 문제점을 해결할 수 있는 가변 커패시터를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 바람직한 제1구현예에 따른 가변 커패시터를 상면측에서 본 사시도이다.

도2는 도1의 가변 커패시터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도3은 도1의 가변 커패시터의 단면도이다.

도4는 도1의 가변 커패시터의 분해 사시도이다.

도5는 도4에 나타낸 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도6은 도4에 나타낸 고정자를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도7은 도3의 가변 커패시터를 부분적으로 확대하여 본 단면도이다.

도8은 본 발명의 바람직한 제2구현예에 따른 가변 커패시터의 단면도이다.

도9는 도8의 가변 커패시터에 사용되는 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도10은 본 발명의 바람직한 제3구현예에 따른 가변 커패시터에 사용되는 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도11은 본 발명의 바람직한 제4구현예에 따른 가변 커패시터에 사용되는 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도12은 본 발명의 바람직한 제5구현예에 따른 가변 커패시터에 사용되는 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

도13a는 본 발명과 비교하기 위한 종래의 가변 커패시터의 상면도이다.

도13b는 도13a의 B-B선을 따라서 절단한 단면도이다.

도14는 도13b의 가변 커패시터를 부분적으로 확대하여 본 단면도이다.

도15는 본 발명과 비교하기 위한 또 하나의 가변 커패시터의 단면도이다.

도16는 도15의 가변 커패시터에 사용되는 로터를 하면측으로부터 본 사시도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

21: 가변 커패시터 22: 고정자

23, 23a, 23b, 23c, 23d: 로터 24: 커버

25: 고정자 전극 31: 로터전극

32a, 23b, 23c, 23d: 돌출부 33: 드라이버 홈

34: 조정용 홈 35: 스프링 작용부

36: 돌출부 37, 38: 계합편

40: 에지부 41: 고정자의 표면

50: 유전체층 60: 접촉부분

70: 원궤도

본 발명의 제1측면에 따른 가변 커패시터는, 고정자와 로터 및 도전성 커버를 포함한다. 상기 고정자는 고정자 전극 및 상기 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자를 포함한다. 상기 로터는 유전체층을 사이에 두고 고정자 전극에 대향하는 로터전극을 포함한다. 로터전극과 고정자 전극간의 유효대향면적을 변화하기 위해, 고정자에 대하여 로터가 회전가능하도록 도전성 커버는 로터를 수용하고 유지하도록 성형된다. 도전성 커버는, 이것의 단부가 고정자에 대향하도록 고정자에 부착되며, 로터전극에 전기적으로 접속된다. 고정자 단자는, 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장되지 않도록 형성된다.

고정자 단자는, 커버의 에지부에 대향하는 고정자 표면에까지 연장되지 않도록 형성되기 때문에, 고정자 단자와 커버의 에지부와의 사이, 및 고정자 단자와 로터의 원주면과의 사이에 간격을 상대적으로 길게 유지할 수 있다. 따라서, 가변 커패시터의 조립시에, 고정자와 로터간의 위치결정이나, 또는 고정자와 커버간의 위치결정에 오차가 발생하는 경우나, 또는 로터의 회전중에, 커버 또는 로터의 위치가 변하게 되는 경우에도, 단락용 전위가 감소될 수 있으며 또, 절연내력의 악화가 감소될 수 있다. 따라서, 가변 커패시터의 크기 및 높이는, 단락이나 또는 절연내력 불량의 문제에 덜 민감하게 감소될 수 있다.

본 발명은, 고정자가 유전체로 구성되며, 이것의 내부에 고정자 전극이 형성되며, 또 이것의 외표면상에 고정자 단자가 형성되도록 구성된 경우에 유리하게 적용된다.

이 경우, 고정자 전극과 로터전극과의 사이의 거리를 감소함으로써, 도달할 수 있는 최대 정전용량을 증가시키려고 하는 경우에는, 고정자에 형성되어 있는 고정자 전극이, 로터 또는 커버의 근방에 위치되어야 한다. 그 결과, 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자가 또한 로터 또는 커버의 근방에 위치된다. 따라서, 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 고정자 단자가 연장되어 있는 설계를 이용하는 경향이 있으며, 이에 의해 단락 또는 절연내력의 불량이라는 문제에 매우 민감하게 되었다. 그러므로, 커버의 에지부에 대향하는 고정자 표면에까지 고정자 단자가 연장되어 있지 않는 전술한 설계를 이용함으로써, 이러한 단락이나 또는 절연내력불량의 문제를 매우 효과적으로 방지할 수 있다.

바람직하게는, 고정자 단자가, 고정자의 표면에 형성되어 있는 도전막에 의해 설치된 경우에, 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 도전막이 연장되지 않도록, 도전막을 부분적으로 제거하는 것이 좋다. 이 경우, 도전막의 형성이 효율적으로 수행될 수 있다.

또한, 본 발명은, 커버에 로터를 회전하는데 사용되는 도구의 삽입을 허용하기 위한 조정용 홀이 형성됨과 함께, 로터에 접촉함으로써 로터를 고정자에 대하여 압박하는 방식으로 스프링 작용부가 조정용 홀 주위에 형성되어 있는 경우에 효과적으로 적용된다.

상술한 구조를 갖는 가변 커패시터가 크기나 높이의 감소에 효과적이기 때문에, 본 발명이 이런 가변 커패시터에 적용된 경우, 본 발명의 효과, 즉, 단락이나 또는 절연내력의 불량이라는 전술한 문제점에 대한 가능성을 줄이는 것이 한층 의미심장하게 된다.

본 발명의 제2측면에 따른 가변 커패시터는, 고정자와 도전성 로터 및 스프링 작용부를 포함한다. 상기 고정자는, 고정자 전극과, 상기 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자, 및 상기 고정자 전극을 도포하도록 형성되어 있는 유전체층을 구비한다. 상기 도전성 로터는, 고정자 상에서 상기 유전체층의 외표면에 접하도록 배치된다. 로터전극은, 유전체층을 사이에 두고 고정자 전극에 대향하도록 상기 유전체층의 외표면과 마주하는 로터의 표면으로부터 돌출한다. 로터의 표면상에서, 로터전극과 가능한 한 멀리 떨어져서 돌출되어 있는 돌출부는, 로터전극이 형성되어 있는 영역 이외의 영역에 형성된다. 로터 전극과 고정자 전극과의 유효대향면적을 변화시키기 위하여, 로터는 고정자에 대하여 상대적으로 회전가능하도록 지지된다. 도전성 커버는, 이것의 에지부가 고정자에 대향하도록 고정자에 부착되며, 로터전극에 전기적으로 접속된다. 스프링 작용부는, 로터전극 및 돌출부가 형성되어 있는 로터의 표면과는 반대쪽의 로터의 표면에 접촉되어 있고, 이에 의해 고정자에 대하여 로터를 압박하는 탄성력을 제공한다. 고정자 단자는, 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장하지 않는 방식으로 형성된다. 돌출부의 위치는, 실질적으로 로터가 회전할 때에 로터와 접촉하는 스프링 작용부의 선택에 의해서 로터 위에 그려지는 원궤도상에 배치되도록 선택된다. 따라서, 스프링 작용부에 의해서 로터에 부여되는 압박력은, 로터상에서, 상기 돌출부에 대응하는 위치에 작용한다.

또한, 박형화된 가변 커패시터를 얻기 위하여, 로터를 더 얇게 제조하는 경우에도, 스프링 작용부에 의해 로터에 부여되는 압박력의 결과로부터 발생할 수 있는 로터의 변형을 억제할 수 있다. 그 결과, 가변 커패시터의 정전용량은 로터의 회전을 통해서 유연하게 변화될 수 있고, 정전용량의 변화의 선형성이 향상되며, 이에 의해서 설정위치에서 드리프트를 안정시킬 수 있다.

본 발명에서, 돌출부는 다양한 형태들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 돌출부는 상술한 윈궤도를 따라서 원호 형상으로 연장될 수 있다. 이런 경우에, 돌출부는 로터전극으로부터 일체적으로 연장될 수 있고, 연속적인 원호 형상으로 연장될 수도 있으며, 또는 원호 형상의 중간부에서 부분적으로 단절되도록 연장될 수도 있다. 또한, 복수개의 돌출부가 상술한 원궤도를 따라서 형성될 수도 있다.

돌기가 원궤도를 따라서 원호 형상으로 연장되는 경우에, 로터의 기계적인 강도는 늑골 효과(rib effect)에 의해서 향상될 수 있다.

또, 돌기가 로터전극으로부터 일체적으로 연장되는 경우에, 돌기는 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐서 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 돌기가 연속적인 원호 형상으로 연장하는 경우에도, 돌기는 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐서 형성될 수 있다. 더욱이, 돌기가 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐 형성되면, 스프링 작용부가 로터와 단속적으로 접촉하는 경우에도, 돌기는 넓은 각도 범위의 로터의 회전에 걸쳐서 스프링 작용부와 로터와의 접촉위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 로터의 변형을 억제하는 돌기의 효과(protrusion's effect)가 크게 향상된다.

돌기가 로터전극으로부터 일체로 연장하여 연속적인 원호 형상으로 형성되는 경우에, 또는 스프링 작용부가 로터에 단속적으로 접촉하고 있는 경우에도, 돌기 또는 로터전극이 로터회전의 전체 회전 범위에 걸쳐서 스프링 작용부와 로터와의 접촉위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 변형을 억제하는 점에서, 이러한 돌출부의 형태는 효과적이다.

또한, 돌출부가 단속적인 원호 형상으로 연장되거나 또는 원궤도를 따라서 배열된 복수개의 돌출부들로 형성되는 경우에, 돌기와 유전체층과의 접촉면적이 감소될 수 있고, 이에 의해 가변 커패시터의 최소 정전용량에서 원하지 않는 정전용량의 증가를 억제할 수 있다.

또, 본 발명은, 가변 커패시터가, 로터를 고정자에 대하여 회전가능하도록 수용하고 지지하기 위한 형상의 커버를 더 포함하는 경우에 효과적으로 적용된다. 상기 커버에는 로터를 회전 조작하기 위하여 공구의 삽입을 허용하는 조정용 홀이 형성되며, 상기 조정용 홀의 주위에는 스프링 작용부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 구조는 박형화된 가변 커패시터를 얻는데 효과적이며, 또 로터가 변형되지 않는다.

상술한 특정 구조를 갖는 가변 커패시터에 있어서, 스프링 작용부는 로터에 실질적으로 점접촉하는 돌출부를 구비하는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 스프링 작용부는 로터의 회전 방향에 따라서 배열된 적어도 3개 이상의 돌출부를 구비하는 것이 바람직하다.

스프링 작용부가, 로터에 실질적으로 점접촉하게 되는 돌출부를 구비하는 경우, 스프링 작용부가 로터의 제한된 영역에만 압박력을 가하게 되어, 이에 의해 압박력은 로터를 변형시키기 쉽게 된다. 그러므로, 본 발명이 이런 가변 커패시터에 적용되는 경우, 로터의 변형을 방지하는 본 발명의 효과가 의미있게 된다. 또한, 돌출부를 형성함으로써, 스프링 작용부가 로터에 안정한 방법으로 탄성력을 부여할 수 있으며, 이에 의해 로터와 고정자간에 안정한 접촉이 달성될 수 있다.

또한, 로터의 회전방향을 따라서 스프링 작용부에 적어도 3개의 돌출부가 형성되는 경우에도, 돌출부와 로터간의 접촉상태가 더욱 안정하게 된다.

본 발명의 전술한 목적과 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부된 도면과 함께 하기의 상세한 설명으로 더욱 쉽게 이해될 것이다.

이하, 본 발명의 구현예들을 도면을 참조하여 설명한다. 동일한 참조부호는 동일하거나 유사하게 표시한다.

도1~도7은 본 발명의 제1구현예에 따른 가변 커패시터(21)를 도시한 것이다.

가변 커패시터(21)는 주로 고정자(22)와 로터(23) 및 커버(cover)(24)로 구성된다. 고정자(22)의 주요부(主要部)가, 예를 들어, 세라믹과 같은 유전체로 구성된다. 로터(23)는, 예를 들어, 황동(brass)과 같은 금속재료 등으로 구성된다. 커버(24)는, 예를 들어, 스테인레스 스틸(stainless steel) 또는 구리(copper)합금과 같은 금속재료 등으로 구성되며, 땜납성을 향상시키기 위해, 적당한 부분에 땜납(solder), 주석(tin), 은(silver) 등의 금속으로 표면처리될 수 있다.

이하, 가변 커패시터(21)의 상술한 요소들을 설명한다.

도1~도4에 나타낸 바와 같이, 고정자(22)는, 일반적으로 대칭구조(對稱構造)를 갖는다. 고정자(22)의 내부에는, 고정자 전극(25, 26)이 나란히 형성된다. 고정자 전극(25, 26)에 각각 전기적으로 접속하도록, 고정자(22)의 대응하는 각 단부의 외표면상에는, 도전막(conductive film)을 갖는 고정자 단자(27, 28)가 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 고정자(22)에 대칭구조를 부여하기 위해, 두 개의 고정자 전극(25, 26) 및 두 개의 고정자 단자(27, 28)가 형성되며, 이에 의해 가변 커패시터(21)의 조립시에, 고정자(22)의 방향을 고려할 필요가 없다. 어느 특별한 응용한 경우에 이런 이점(利點)을 원하지 않는다면, 고정자 전극(25)과 고정자 전극(26) 중의 어느 하나 및 이와 관련된 고정자 단자(27)과 고정자 단자(28) 중의 어느 하나를 생략할 수 있다.

도1에 나타내 바와 같이, 고정자(22)의 하면에는, 이것의 대향하는 양단부로부터 안쪽으로 연장하는 방식으로, 오목부(depressions)(29, 30)가 형성된다.

도1 및 도3~도5에 나타낸 바와 같이, 로터(23)는, 고정자(22)의 상면상에 배치된다. 실질적으로 반원형(半圓形)의 로터전극(31)은, 로터(23)의 하면으로부터 돌출된다. 또한, 로터전극(31)으로부터 가능한 한 멀리 떨어져서 돌출부(32)가 돌출하는데, 로터전극(31)의 존재에 의해 발생할 지도 모를 로터(23)의 기울어짐을 방지하도록, 로터(23)의 하면상에 형성된다.

로터(23)에는, 로터(23)를 회전하는데 사용되는 드라이버 등의 도구를 수용하기 위해서, 드라이버 홈(22)이 형성된다.

도1~도4에 나타낸 바와 같이, 커버(24)는 로터(23)를 수용하면서 고정자(22)에 고정된다. 커버(24)는, 로터(23)가 고정자(22)에 대하여 회전가능하도록, 로터(23)를 수용한다. 커버(24)의 내부에는 조정용 홈(34)이 형성되어 있는데, 상기 조정용 홈(34)은 이것을 통해서 드라이버 홈(33)이 노출될 수 있게 한다. 따라서, 로터(23)가 회전되는 경우에, 드라이버 등의 도구가 조정용 홈(34)을 통하여 드라이버 홈(33)에 삽입될 수 있다.

커버(24)는, 조정용 홀(34) 주위에 형성된 스프링 작용부(35)를 구비한다. 스프링 작용부(35)는 로터(23)에 접촉하여, 이에 의해 로터(23)를 고정자(22)에 대하여 압착한다. 스프링 작용부(35)는, 조정용 홀(34)의 중앙을 향하여 아래쪽으로 경사지는 방식으로(도3에 도시한다) 형성되며, 이에 의해 조정용 홀(34) 주위의 금속재료존재에 의해 스프링 힘을 가한다.

바람직하게는, 복수개의 돌출부(36)가 스프링 작용부(35)에 형성되는 것이 좋다. 이들 돌출부(36)는 로터(23)에 실질적으로 점접촉하여, 이에 의해 스프링부(35)가 복수개의 독립 위치에서 로터(23)에 점접촉하게 된다. 본 구현예에 있어서, 3개의 돌출부(36)는 동등한 간격으로 로터(23)의 회전방향을 따라 형성된다. 이들 돌출부(36)는 예를 들어 커버(24)를 구성하는 금속판을 엠보싱(embossing)함으로써 형성될 수 있다.

아랫쪽을 향하여 연장되어 있으며(도1에 도시되어 있다), 또 서로 마주보고 있는 한 쌍의 계합편(engagement pieces)(37, 38)이 커버(24)에 형성되어 있다. 계합편(37, 38)은 조립공정중에 안쪽으로 구부려지며, 이것은 후에 설명될 것이다. 이에 의해, 계합편(37, 38)은, 고정자(22)의 하면(도1에 도시한다)에 형성된 오목부(29, 30)에 맞물려진다. 구부리는 작업을 용이하게 하기 위해, 계합편(37, 38)에 홀이 형성된다.

또한, 계합편(37, 38)과 다른 위치에, 커버(24)는, 아랫쪽을 향하여 연장되는 로터단자(39)를 구비한다.

상술한 고정자(22), 로터(23) 및 커버(24)의 이용에 의해, 가변 커패시터(21)는 하기의 방법으로 조립될 수 있다.

로터(23)는 고정자(22) 위에 놓여지며, 그런 다음 로터(23)를 덮는 방식으로 커버(24)가 고정자(22) 위에 놓여진다. 그런 다음, 고장자(22)에 대하여 로터(23)를 압착하도록, 커버(24)가 고정자(22)를 향하여 압착되면서, 커버(24)의 계합편(37, 38)이 안쪽으로 구부려지며, 이에 의해 고정자(22)의 하면(도1에 도시한다)에 형성되어 있는 오목부(29, 30)에 각각 맞물려진다.

이 경우, 커버(24)에 일체화된 로터단자(39)는, 고정자(22)에 설치된 고정자 단자(28)(도1~도4에 도시한 구현예에 있어서, 고정자 단자(28)는 고정자 단자로서 기능하지 않는다)에 대향하는 위치에 형성된다. 따라서, 로터단자(39)와 고정자 단자(28)는 납땜되어(도시하지 않았음), 이에 의해 커버(24)의 고정자(22)에 대한 고정을 개선할 수 있으며, 또 고정자 단자(28)를 로터단자로서 제공할 수 있다.

따라서, 가변 커패시터(21)가 조립되었다.

이렇게 조립된 상태에서, 도3에 나타낸 바와 같이, 로터전극(31)은, 고정자(22)를 구성하는 유전체의 일부분을 사이에 두고 고정자 전극(25)에 대향하며, 이에 의해 정전용량을 형성한다. 로터전극(31)과 고정자 전극(25)과의 유효대향면적(有效對向面積)을 변화시킴으로써 정전용량을 변화하기 위해, 로터(23)가 회전된다. 고정자 단자(27)와 로터단자(39)와의 사이에, 정전용량이 외부적으로 인출(引出)될 수 있다. 고정자 단자(27)는 고정자 전극(25)에 전기적으로 접속된다. 로터단자(39)는, 로터전극(31)이 형성되어 있는 로터(23)에 접촉하는 커버(4)에 일체화되어 있다.

조립된 가변 커패시터(21)에 있어서, 커버(24)의 스프링 작용부(35)에 형성된 돌출부(36)에 의해, 스프링 작용부(35)가 안정한 스프링 작용힘을 로터(23)에 미칠 수 있다. 따라서, 로터(23)와 고정자(22)간에 안정한 접촉이 달성된다. 따라서, 로터(23)는 이것의 전면에 걸쳐서 고정자(22)에 대하여 균일하게 압착된다. 그러므로, 가변 커패시터(21)의 정전용량이 안정화되며, 로터(23)의 회전에 따라서 매끄럽게 변화한다. 또한, 설정위치의 드리프트(drift)가 안정화되며, 로터(23)를 회전시키는데 요구되는 토크(torque)가 일정하게 된다.

이렇게 형성된 커패시터(1)에 있어서, 이전에 언급한 바와 같이, 커버(24)는 로터(23)를 수용하도록 형성된다. 그 결과, 도7에 나타낸 바와 같이, 에지부(edge portion)(40)는 고정자에 대향한다.

상술한 바와 같이, 고정자(22)의 양단면에 형성된 도전막은, 고정자 단자(27, 28)로서 작용한다. 각 도전막은 일반적으로 하기의 방법으로 형성된다. 고정자(22)의 대응하는 단부는 소정의 두께를 갖는 도전성 페이스트층에 돌입되며, 이에 의해 고정자(22)의 단부에 도전성 페이스트를 도포한다. 그런 다음, 이렇게 도포된 도전성 페이스트에는, 고정자(22)에 도전성 페이스트를 고착시키는 소성이 실시된다.

상술한 방법에 의한 고정자 단자(27, 28)의 형성결과로서, 고정자(22)의 단부 외표면상에 형성되어 있는 고정자 단자(27, 28)는, 고정자(22)의 상기한 단부 외표면과 이웃하는 표면들에까지 부분적으로 연장된다. 즉, 고정자 단자(27, 28)는, 일반적으로, 로터(23)의 하면에 대향하는 고정자의 표면(41)에 연장되어 형성된다. 그러나, 본 구현예에서는, 고정자 단자(27, 28)는 상기 표면(41)에까지 연장되지 않도록 형성된다. 즉, 고정자 단자(27, 28)가 형성된 이후에, 고정자 단자(27, 28)의 일부분이, 연마(polishing), 래핑(lapping) 등의 처리에 의해 표면(41)으로부터 제거된다.

도7은, 상술한 바와 바와 같이, 고정자 단자(27)의 일부분이 제거된 고정자 단자(27)를 나타낸다. 도7에 나타낸 바와 같이, 이런 제거의 결과로서, 고정자 단자(27)의 상단부와 커버(24)의 에지부(40)와의 사이에, 또는 고정자 단자(27)의 상단부(上端部)와 로터(23)의 원주면(圓周面)과의 사이에, 간격을 상대적으로 길게 유지할 수 있다.

따라서, 가변 커패시터(21)의 조립시에, 고정자(22)와 로터(23)간의 위치결정이나, 또는 고정자(22)와 커버(24)간의 위치결정에 오차가 발생하는 경우나, 또는 로터(22)의 회전중에, 로터(23) 또는 커버(24)의 위치가 변하게 되는 경우에도, 단락용 전위가 감소될 수 있다. 또한, 고정자 단자(27)의 상단부와 커버(24)의 에지부(40)간의 미약한 절연내력용의 전위나, 또는 고정자 단자(27)의 상단부와 로터(23)의 원주면간의 미약한 절연내력용의 전위가, 마찬가지로 감소될 수 있다.

본 구현예에 있어서, 고정자(22)의 표면(41)에 위치되어 있는 고정자 단자(27)의 일부분은, 연마(polishing), 래핑(lapping) 등의 처리를 이용하여 제거된다. 그러나, 표면(41)에 위치된 고정자 단자(27)의 일부분만이 제거되어야 한다.

다른 방법으로는, 고정자 단자(27, 28)가, 우선 첫째로, 이들의 도전막이 고정자(22)의 표면(41)에 연장되지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면(41)을 차폐(mask)하면서, 도전성 페이스트를 고정자에 도포할 수 있다. 또한, 도전성 페이스트는 고정자(22)에 선택적으로 인쇄될 수 있다.

고정자 단자(27, 28)로서 작용하는 도전성 막은, 도전성 페이스트의 인가, 습식도금(wet plating), 건식도금(dry plating) 등의 방법, 또는 이들 방법을 조합함으로써 형성될 수 있다.

또한, 고정자 단자(27, 28)은, 도전성 막 이외에 다른 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속박(metallic foil) 또는 금속시트(sheet)와 같은 부재(member)가, 단자(27, 28)에 이용될 수 있다.

상술한 구현예에 있어서, 금속으로 구성되어 있는 커버(24)와 로터(23)는, 커버(24)와 일체적으로 형성되어 있는 로터단자(39)를 통하여, 로터전극(31)을 외부회로에 접속하기 위한 도전성 통로(passage)로서 작용한다. 그러나, 커버(24)와 로터(23)의 구조는 여기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로터전체가 반드시 금속으로 구성될 필요는 없다.

로터는 예를 들어, 알루미나와 같은 절연체로 구성될 수 있으며, 로터의 단지 일부분만(예를 들어, 필요한 전기적 접속을 이루는데 필요한 부분만을)이 도체로 구성될 수 있다. 또한, 커버 전체가 금속으로 구성될 필요가 없다. 커버는 예를 들어 수지와 같은 절연체로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 이것의 표면만이 도체로 구성될 수 있다.

도8 및 도9는 본 발명의 바람직한 제2구현예에 따른 가변 커패시터(121)을 도시한 것이다. 도8 및 도9에 있어서, 제1구현예와 동일한 부재는 도일한 참조부호로 표시되며, 이들의 설명을 생략한다. 도8은 가변 커패시터(121)의 단면도이다.

가변 커패시터(121)는 주로 고정자(22), 로터(23a) 및 커버(24)로 구성된다. 도9는 로터(23a)의 하면측이 사시도로 도시된 것이다. 고정자(22)의 주요부는 예를 들어 세라믹과 같은 유전체로 구성된다. 로터(23)는 예를 들어, 황동과 같은 구리합금 등의 재료로 구성된다.

고정자(22)를 구성하는 유전체의 일부가, 고정자 전극(25, 26)을 도포하는 유전체층(50)을 형성한다.

로터(23a)는, 유전체층(50)의 외표면에 접촉하는 방식으로, 고정자(22)상에 위치된다. 도9에 나타낸 바와 같이, 실질적으로 반원형의 로터전극(31)은, 고정자 전극25(또는 전극26)에 대향하여 유전체층(50)이 이들 사이에 위치하도록 로터(23)의 하면측으로부터 돌출된다.

또한, 로터전극(31)으로부터 가능한 한 멀리 떨어져서 돌출되어 있는 돌출부(32a)는, 로터전극(31)이 형성되어 있는 부분 이외에 다른 부분에서 로터(32a)의 하면측상에 형성된다. 돌출부(32a)는, 로터전극(31)의 존재에 의해 발생할 지도 모를 로터(23)의 기울어짐을 방지하도록 작용한다. 본 구현예에서는, 돌출부(32a)가 원호(圓弧)형으로 로터전극(31)로부터 일체적으로 연장된다.

이렇게 형성된 가변 커패시터(121)는 제1구현예와 유사한 방법으로 조립된다.

이렇게 조립된 상태에서, 도8에 나타낸 바와 같이, 로터전극(31)은, 유전체층(50)을 사이에 두고, 고정자(25)에 대향하여, 이에 의해 정전용량을 형성한다. 로터전극(31)과 고정자 전극(25)과의 유효대향면적(有效對向面積)을 변화시킴으로써 정전용량을 변화하기 위해, 로터(23a)가 회전된다. 고정자 단자(27)와 로터단자(39)와의 사이에, 정전용량이 외부적으로 인출(引出)될 수 있다. 고정자 단자(27)는 고정자 전극(25)에 전기적으로 접속된다. 로터단자(39)는, 로터전극(31)이 형성되어 있는 로터(23a)에 접촉하는 커버(24)에 일체화되어 있다.

조립된 가변 커패시터(121)에 있어서, 커버(24)의 스프링 작용부(35)에 형성된 돌출부(36)에 의해, 스프링 작용부(35)가 안정한 스프링 작용힘을 로터(23a)에 가할 수 있다. 따라서, 로터(23)와 고정자(22)간에 안정한 접촉이 달성된다. 즉, 돌출부(36)는, 고정위치에서 로터(23a)에 접촉된다. 그 결과, 로터전극측과 대향측간의 로터(23a)의 평행도(parallelism)가 빈약한 경우나; 또는 로터(23a)의 로터전극측 또는 대향측의 평탄도(flatness), 또는 스프링부(35)의 최상부의 평탄도가 빈약한 경우에도, 돌출부(36)은 확실하게 고정위치에서 로터(23a)를 압착한다. 따라서, 이런 가공편차는 상당한 효과를 나타내지 못하며, 따라서 유리하게 흡수되며, 이에 의해 로터(23a)에 안정한 접촉압을 가한다.

따라서, 로터(23a)는 이것의 전면에 걸쳐서 고정자(22)에 대하여 균일하게 압착된다. 그러므로, 가변 커패시터(121)의 정전용량이 안정화되며, 로터(23a)의 회전에 따라서 매끄럽게 변화한다. 또한, 설정위치가 안정화되며(예를 들어, 드리프트 전위가 감소된다), 로터(23a)를 회전시키는데 요구되는 토크(torque)가 일정하게 된다.

돌출부(36)가 로터(23a)에 실질적으로 점접촉하기 때문에, 돌출부(36)와 로터(23a)간의 접촉면적이 상대적으로 작게되며, 이에 의해 돌출부(36)와 로터(23a)간의 분명한 접촉부하가 증가한다. 따라서, 접촉부분에 있어서, 응착마모(adhesive wear)가 발생하기 쉽우며, 그 결과 마찰저항이 증가한다. 따라서, 로터(23a)를 회전하는데 요구되는 토크가 증가될 수 있으며, 이에 의해 설정위치에서의 드리프트 전위가 감소될 수 있다.

도8에서, 일점쇄선(一點鎖線)은 커버(24)의 스프링 작용부(35) 부분의 위치를 나타내며, 상기 부분은 로터(23a)에 접촉하게 된다. 더욱 상세하게는, 이 선은 스프링 작용부(35)에 설치되어 있는 돌출부(36)의 접촉부분(60)의 위치를 나타내며, 상기 접촉부분은 로터(23a)에 접촉하게 된다. 로터(23a)가 회전함에 따라서, 접촉부분(60)은 도9에서 일점쇄선으로 표시한 바와 같이, 로터(23a) 상에서 원궤도(圓軌道)(70)을 따라 이동한다. 전술한 도16의 경우에서와 같이, 도9는 도8의 로터(23a)의 바닥면측이다. 상기 원궤도(70)는, 로터(23a)의 상면 상에서(도8에 도시한 바와 같이) 접촉부분(60)에 의해 그려지는 원궤도를 로터(23a)의 바닥측에서 투영한 것이다.

도8 및 도9에 나타낸 바와 같이, 로터(23a)의 바닥면상에 형성되어 있는 돌출부(32a)의 위치는, 로터(23a)가 회전함에 따라서, 로터(23a) 상에서 돌출부(36)의 접촉부분(60)에 의해 그려지는 원궤도(70)에 실질적으로 배치되도록 선택된다. 따라서, 스프링 작용부(35)에서 돌출부(36)를 통과하여 로터(23a)에 부여되는 압박력(pressing force)은 돌출부(32a)에 대응하는 위치에서 로터(23a)에 작용한다. 따라서, 부여된 압박력에 의해, 로터(23a)가 구부려지는 방법으로 변형되지 않는다.

상술한 제2구현예에서는, 돌출부(32a)가 로터전극(31)로부터 일체적으로 연장되고, 원궤도(70)를 따라서 연속적인 원호 형상으로 형성된다. 돌출부(32a)의 형상은 이것으로 제한되지 않고, 하기에 설명하는 다양한 형태로 변형될 수 있다.

도10 내지 도12는, 각각 본 발명의 제3 내지 제5의 구현예에 따른 가변 커패시터에 사용된 로터를 나타내며, 도9에 나타낸 가변 커패시터에 이용될 수 있다. 도10 내지 도12에 나타낸 로터는, 도9에 나타낸 로터(23a)로 대체하여 사용될 수 있다. 도10 내지 도12에 있어서, 도9와 동일한 특징은 동일한 참조부호로 나타내고, 중복된 설명은 생략한다.

도10에서, 로터(23b)에 형성된 돌출부(32b)는, 원궤도(70)를 따라서 원호 형상으로 연장되며, 그러나 중간 위치들에서 분할된다. 도10의 구현예에서, 돌출부(32b)는 3개의 부분을 형성하도록 2개소에서 분할된다.

돌출부(32b)의 분할 횟수는 임의로 변경될 수 있다. 또한, 돌출부(32b)의 말단부는 로터전극(31)으로부터 일체적으로 연장될 수도 있다.

도11에서,로터(23c)에 설치된 돌출부(32c)는 원궤도(70)를 따라서 연속적인 원호 형상으로 연장되지만, 로터전극(31)으로부터 떨어져서 위치된다(예를 들어, 돌출부(32c)는 로터전극(32)에 일제적으로 접속되지 않는다). 또, 돌출부(32c)의 원호길이 및 위치는 임의로 변경될 수 있다.

도12에서, 복수개의 돌출부(32d)는 원궤도(70)를 따라서 로터(23d)에 형성된다. 돌출부(32d)의 개수, 분포 및 형상은 임의로 변경될 수 있다.

또한, 도10 내지 도12의 2개 이상의 구현예들을 조합하여, 돌출부에 있어서 혼성의 구현예를 얻을 수도 있다.

돌출부의 존재에 의해, 가변 커패시터(121)의 최소 정전용량을 크게 할 수 있다. 따라서, 돌출부(32a, 32b, 32c 및 32d)는, 유전체층(50)과 접촉하는 면적을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 그에 따라서, 돌출부(32a, 32b 및 32c)의 폭도 가능한 한 좁게 형성하고, 또 돌출부(32d)의 직경이 가능한 한 작게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 돌출부(32b, 32c 및 32d)의 경우에서와 같이, 로터전극(31)이 형성된 영역 이외의 영역에서 원궤도(70)를 따라서 간헐적으로, 비연속적으로, 연장되는 돌출부를 이용하는 것도, 최소 정전용량을 감소시키기에 효과적이다.

본 발명에 이용된 로터 이외의 다른 소자들은,임의로 변경될 수 있다. 즉, 도8에 나타낸 특정유형 이외에도 가변 커피시터의 다른 유형에, 돌출부의 특징을 적용할 수 있다.

예를 들어, 로터(23a)의 회전방향을 따라서 3개 이상의 돌출부(36)를 배열하는 것이, 로터(23a)의 안정한 접촉을 위하여 바람직하다. 그러나, 돌출부(36)의 개수는 1개 또는 2개가 될 수도 있다.

또한, 돌출부가 형성되지 않은 스프링 작용부를 구비한 커버가 이용될 수도 있다.

상술한 구현예들에 있어서, 금속으로 구성되어 있는 커버(24)와 로터(23a)는, 커버(24)와 일체적으로 형성되어 있는 로터단자(39)를 통하여, 로터전극(31)을 외부회로에 접속하기 위한 도전성 통로로서 작용한다. 그러나, 커버(24)와 로터(23a)의 구조는 여기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로터전체가 반드시 금속으로 구성될 필요는 없다. 로터는 예를 들어 알루미나 등의 전기 절연체로 형성될 수 있고, 단지 로터의 소정 부분만(예를 들어, 필요한 전기적인 접속을 이루기 위해 요구되는 부분만)을 도체로 형성할 수 있다. 이런 경우에, 유전체층에 접촉하는 돌출부의 적어도 한쪽 표면이 전기 절연체로 남겨지면, 최소 정전용량이 효과적으로 감소된다. 이와 함께 접속에 있어서, 로터를 금속으로 형성하면, 유전체층과 접촉하는 돌출부의 적어도 한쪽 표면이 절연체로 피복될 수도 있다.

또한, 커버 전체가 금속으로 형성될 필요가 없다. 커버는 수지 등의 전기 절연체로 형성될 수 있고, 커버의 소정 부분만(예를 들어, 필요한 전기적인 접촉에 요구되는 부분만)을 도체로 형성할 수 있다. 외부회로에 로터전극을 접속시키기 위한 도전통로가, 로터 또는 커버 이외의 부분에 형성된 경우, 로터 및 커버는 전체 또는 일부가 반드시 금속으로 형성될 필요가 없다.

또한, 스프링 작용부는 커버와는 다른 부재, 예를 들어 스프링 성질을 갖는 와셔 등의 부재로 제공될 수 있다. 이 경우에, 본 발명은 로터가 커버에 의하지 않고도 회전 가능하게 지지되는 한, 커버가 없는 가변 커패시터에도 적용될 수 있다.

본 발명의 제1측면에 있어서, 고정자 단자는, 커버의 에지부에 대향하는 고정자 표면에까지 연장되지 않도록 형성되기 때문에, 고정자 단자와 커버의 에지부와의 사이, 및 고정자 단자와 로터의 원주면과의 사이에 간격을 상대적으로 길게 유지할 수 있다. 따라서, 가변 커패시터의 조립시에, 고정자와 로터간의 위치결정이나, 또는 고정자와 커버간의 위치결정에 오차가 발생하는 경우나, 또는 로터의 회전중에, 커버 또는 로터의 위치가 변하게 되는 경우에도, 단락용 전위가 감소될 수 있으며 또, 절연내력의 악화가 감소될 수 있다. 따라서, 가변 커패시터의 크기 및 높이는, 단락이나 또는 절연내력 불량의 문제에 덜 민감하게 감소될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 고정자 전극과 로터전극과의 사이의 거리를 감소함으로써, 도달할 수 있는 최대 정전용량을 증가시키려고 하는 경우에는, 고정자에 형성되어 있는 고정자 전극이, 로터 또는 커버의 근방에 위치되어야 한다. 그 결과, 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자가 또한 로터 또는 커버의 근방에 위치된다. 따라서, 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 고정자 단자가 연장되어 있는 설계를 이용하는 경향이 있으며, 이에 의해 단락 또는 절연내력의 불량이라는 문제에 매우 민감하게 되었다. 그러므로, 커버의 에지부에 대향하는 고정자 표면에까지 고정자 단자가 연장되어 있지 않는 전술한 설계를 이용함으로써, 이러한 단락이나 또는 절연내력불량의 문제를 매우 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 제2측면에 따른 가변 커패시터는, 박형화된 가변 커패시터를 얻기 위하여, 로터를 더 얇게 제조하는 경우에도, 스프링 작용부에 의해 로터에 부여되는 압박력의 결과로부터 발생할 수 있는 로터의 변형을 억제할 수 있다. 그 결과, 가변 커패시터의 정전용량은 로터의 회전을 통해서 유연하게 변화될 수 있고, 정전용량의 변화의 선형성이 향상되며, 이에 의해서 설정위치에서 드리프트를 안정시킬 수 있다.

또, 본 발명에서, 돌기가 원궤도를 따라서 원호 형상으로 연장되는 경우에, 로터의 기계적인 강도는 늑골 효과(rib effect)에 의해서 향상될 수 있다.

또한, 돌기가 로터전극으로부터 일체적으로 연장되는 경우에, 돌기는 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐서 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 돌기가 연속적인 원호 형상으로 연장하는 경우에도, 돌기는 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐서 형성될 수 있다. 더욱이, 돌기가 원궤도를 따라서 넓은 각도 범위에 걸쳐 형성되면, 스프링 작용부가 로터와 단속적으로 접촉하는 경우에도, 돌기는 넓은 각도 범위의 로터의 회전에 걸쳐서 스프링 작용부와 로터와의 접촉위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 로터의 변형을 억제하는 돌기의 효과(protrusion's effect)가 크게 향상된다.

Claims

고정자 전극, 및 상기 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자를 구비하는 고정자;

유전체층을 사이에 두고, 상기 고정자 전극에 대향하는 로터전극을 구비하는 로터; 및

로터전극과 고정자 전극간의 유효대향면적을 변화하기 위해, 상기 고정자에 대하여 상기 로터가 회전가능하도록 상기 로터를 수용하는 형상을 가지며, 이것의 단부가 상기 고정자에 대향하도록 고정자에 부착되며, 또 상기 로터전극에 전기적으로 접속되어 있는 도전성 커버

를 포함하는 가변 커패시터에 있어서,

상기 고정자 단자는, 상기 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제1항에 있어서, 상기 고정자가 유전체로 구성되며, 이것의 내부에 고정자 전극이 형성됨과 함께, 또 이것의 측면의 표면상에 고정자 단자가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제2항에 있어서, 상기 커버의 에지부에 대향하는 상기 고정자의 표면이, 상기 고정자의 측면의 표면과 이웃하는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제2항에 있어서, 상기 고정자 단자로서 작용하도록, 상기 고정자의 측면의 표면상에 도전막을 형성하며, 이렇게 형성된 도전막은, 상기 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장되지 않도록, 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제1항에 있어서, 상기 커버에, 로터를 회전하는데 사용되는 도구의 삽입을 허용하기 위해 조정용 홀이 형성됨과 함께, 상기 로터에 접촉함으로써 로터를 고정자에 대하여 압박하는 방식으로 스프링 작용부가 조정용 홀 주위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
고정자 전극과, 상기 고정자 전극에 전기적으로 접속되어 있는 고정자 단자, 및 상기 고정자 전극을 도포하도록 형성되어 있는 유전체층을 포함하는 고정자;

상기 고정자 상에서, 상기 유전체층의 외표면에 접하도록 배치되고,

유전체층을 사이에 두고 고정자 전극에 대향하도록 상기 유전체층의 외표면과 마주하는 로터의 표면으로부터 돌출하는 로터전극과, 상기 로터의 표면상에서, 로터전극과 가능한 한 멀리 떨어져서 돌출됨과 함께, 상기 로터전극이 형성되어 있는 영역 이외의 영역에 형성되는 돌출부를 구비하며,

상기 로터전극과 상기 고정자 전극과의 유효대향면적을 변화시키기 위하여, 상기 고정자에 대하여 상대적으로 회전가능하도록 지지되는 도전성 로터;

이것의 에지부가 고정자에 대향하도록 상기 고정자에 부착되며, 상기 로터전극에 전기적으로 접속되는 도전성 커버; 및

상기 로터전극 및 상기 돌출부가 형성되어 있는 상기 로터의 표면과는 반대쪽의 로터의 표면에 접촉되어 있고, 이에 의해 상기 고정자에 대하여 상기 로터를 압박하는 탄성력(spring force)을 제공하는 스프링 작용부

를 포함하는 가변 커패시터에 있어서,

상기 고정자 단자는, 상기 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장하지 않는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하며, 또,

상기 돌출부의 위치는, 실질적으로 상기 로터가 회전할 때에 로터와 접촉하는 스프링 작용부의 선택에 의해서 로터 위에 그려지는 원궤도상에 배치되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제6항에 있어서, 상기 고정자가 유전체로 구성되며, 이것의 내부에 고정자 전극이 형성됨과 함께, 또 이것의 측면의 표면상에 고정자 단자가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제7항에 있어서, 상기 커버의 에지부에 대향하는 상기 고정자의 표면이, 상기 고정자의 측면의 표면과 이웃하는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제7항에 있어서, 상기 고정자 단자로서 작용하도록, 상기 고정자의 측면의 표면상에 도전막을 형성하며, 이렇게 형성된 도전막은, 상기 커버의 에지부에 대향하는 고정자의 표면에까지 연장되지 않도록, 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제6항에 있어서, 상기 돌출부가 상기 윈궤도를 따라서 원호 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제10항에 있어서, 상기 돌출부가 상기 로터전극으로부터 일체적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제10항에 있어서, 상기 돌출부가 연속적인 원호 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제10항에 있어서, 상기 돌출부가 원호 형상의 중간부에서 부분적으로 단절되도록 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제6항에 있어서, 상기 돌출부가, 상기 원궤도를 따라서 배치된 복수개의 돌출부들로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제6항에 있어서, 상기 커버에는, 상기 로터를 회전 조작하기 위하여 공구의 삽입을 허용하는 조정용 홀이 더 형성되며, 상기 조정용 홀의 주위에는 상기 스프링 작용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제6항에 있어서, 상기 스프링 작용부가, 상기 로터에 실질적으로 점접촉하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
제16항에 있어서, 상기 스프링 작용부가 상기 로터의 회전 방향에 따라서 배열된 적어도 3개의 돌출부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터.
유전체 재료로 고정자를 형성하는 단계;

상기 고정자의 적어도 하나의 단부 외표면에 도전성 재료를 피복하는 단계;

상기 고정자의 상기한 하나의 단부 외표면 밖으로 연장되어 있는 상기 도전성 재료의 부분을 제거하는 단계;

로터를 형성하는 단계; 및

상기 로터가 상기 고정자에 대하여 회전가능하도록, 상기 로터를 상기 고정자에 고정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 커패시터의 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 표면 밖으로 연장되어 있는 도전성 재료를 제거하기 위해, 상기 제거단계가, 연마(polishing) 또는 래핑(lapping) 등의 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.