專利名稱：可變電容器及其電感－電容的組合部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變電容器和使用這種可變電容器的電感-電容(LC)組合部件，并且特別涉及一種所設計的可變電容器當使轉片旋轉一周改變靜電電容時展現有一次最大的靜電電容。本發明也涉及使用這種可變電容器的LC組合部件。
參照
圖1對與本發明相關聯的可變電容器進行描述，同時也用它描述本發明的最佳實施例。用標號1表示的可變電容器有一用電絕緣材料制成的定片2。在定片2的表面上形成定片電極3。用一種介電物質制成的轉片4與定片電極3相接觸。在轉片4的表面上形成轉片電極5，并經轉片4設置在定片電極3的對面，這樣就形成了按照轉片電極5與定片電極3相對部分的面積而改變的靜電電容。
上述的面積或靜電電容隨著轉片4相對于定片2轉動而改變。為了夾住轉片4使其可進行上述的旋轉，調節件6有一樞軸7，通過分別形成在轉片4和定片2的軸孔8和9伸展。在調節件6的項部形成一突邊10并焊接在轉片電極5上。這樣就將調節件6固定在轉片4上但可繞樞軸7的軸線相對于定片2轉動。在突邊10的頂面內形成一調節槽11。通過將一改錐之類的調節工具(未示出)與溝槽11嚙合并旋轉調節件6可以相對于定片2轉動轉片4。
在調節件6的樞軸7下端部位上裝配有一個彈簧墊圈12。然后貼近墊圈12裝配按壓螺母13。按壓螺母13插入樞軸7的外表面內以防螺母13脫開樞軸7。彈簧墊圈12向偏離定片2的方向對按壓螺母13施力使轉片4保持與定片電極3相接觸。
在圖1中，對定片電極3與轉片電極5均未作精確描繪。與本發明相關聯的電容器1是按下述設計的。定片電極3是由相互獨立的第一和第二定片電極組成的。如圖2中所示，第一定片電極相對著轉片電極5，如此形成第一電容部分16。第二定片電極與轉片電極5相對設置，如此形成第二電容部分17。第一電容部分16和第二電容部分17經轉片電極5串接相連。
這樣一個串連的靜電電容就能輕易地跨接在與第一和第二定片電極分別連接的第一和第二端電極18和19(圖1)之間。為了便于調節靜電電容，總是希望轉片4旋轉一周此靜電電容就呈現一次極大值。
滿足這一要求的可變電容器，例如在未經審查的日本實用新型專利申請公報No.58-133926中作過描述，其中如圖31中所示的轉片4有一轉片電極5P以及如圖32中所示的定片2有定片電極3P。在包括圖31和32的各種圖中，相同的構件用相同的標號表示，而那些已與圖1聯系描述的構件以后將不予描述。
如圖31中所示，轉片電極5P基片上是半圓的形狀。另一方面，定片電極3P則包括第一定片電極14P和第二定片電極15P。第一定片電極14P基本上是半圓的形狀并能面對轉片電極5P的內表面。第二定片電極15P則沿第一定片電極14 P的外表面展開約180度并能與轉片電極5P的外表面進入相對的關系。第一端電極18P與第一定片電極14P相連。與此類似，第二端電極19P則與第二定片電極15P相連。
在這一結構中，轉片電極5P面對第一定片電極14P，這就形成第一電容部分16。轉片電極5P面對第二定片電極15P，這就形成第二電容部分17。這些第一和第二電容部分16和17是經轉片電極5P串接相連的。
用此方法得到的串聯靜電電容當轉片電極5P面對定片電極3P處于圖31和32所示角度時表現出一最大值。此最大值在轉片4旋轉一周時出現一次。特別是使用現有技術，為了使在轉片4旋轉一周中靜電電容只出現一次它的最大值，將第一和第二定片電極分別安排成使當第一定片電極14P對著轉片電極5P的部分面積處于最大值時第二定片電極15P對著轉片電極5P的部分面積也是呈現最大值。更具體地說，就是第一和第二定片電極14P和15P兩者均在轉片4的旋轉中心的一側。
在采用上述形狀的定片電極3P和轉片電極5P當中，可以發生以下的問題。定片電極3P的第一和第二電極14P和15P兩者均位于轉片4的旋轉中心的只是一側。因而，由于定片電極3P的厚度而造成轉片4與定片電極3P的接觸缺乏均勻。從而，在調節中靜電電容就不夠穩定。同樣，在調節之后靜電電容也不穩定，即發生設置漂移。
有一種試圖解決這一問題的辦法，就是如圖32中所示的在定片電極3P的對側定片2上可以形成一個虛設的電極20。然而，此虛設的電極20不可能產生充分的效果。而且，還增加了成本。因此，需要有進一步的改進。
于是，本發明的一項目的是要提供一種沒有前述問題的可變電容器以及使用這種可變電容器的LC組合部件。
按照本發明的技術實現這一目的所用的可變電容器包括一個用電絕緣材料制成的定片、形成在定片表面上的定片電極、用介電物質制成并安排成與定片電極旋轉接觸的轉片、以及固定在轉片上并通過至少部分轉片與定片電極相對著的轉片電極。定片電極由彼此相互獨立的第一和第二電極組成。第一定片電極對著轉片電極，從而形成第一電容部分。第二定片電極對著轉片電極，從而形成第二電容部分。第一和第二電容部分是通過轉片電極串接相連的。當轉片旋轉一周，第一和第二電容部分的串接靜電電容呈現出一次最大值。
在本發明的一個特色中，第一定片電極與第二定片電極至少分別有一部分是在轉片旋轉中心的相對兩側形成的。這樣，上述的技術問題就解決了。
在本發明中，轉片電極可采用多種形狀。例如，轉片電極可大致做成半圓形。而且，轉片電極有一個直徑較大的主體區域和一個直徑較小的輔助區域。主體和輔助區域大體上是同心的并且沿著自轉片旋轉中心向各相反的方向展開。另外，主體區域可設有一個與主體區域相似的開口。
此外，第一和第二定片電極可使用下述多種形式。如上所述，轉片電極沿著自轉片旋轉中心向各相反方向相互同心地展開的直徑較大的主體半圓區域和直徑較小的輔助半圓區域組成，第一定片電極只形成在轉片旋轉中心的一側并且能夠面對著主體區域。第二定片電極設有一個切口可以面對著輔助區域。
在本發明的另一個實施例中，第一定片電極延展并跨過轉片旋轉中心并能面對轉片電極。第二定片電極能夠面對主體區域的外表面并設有可以面對輔助區域的切口。
在本發明的又一個實施例中，第一定片電極大致為半圓形并能面對著輔助區域。第二定片電極也大致為半圓形且能面對著主體區域。第一和第二定片電極形成在轉片旋轉中心的相對兩側。
在上述實施例中，第二定片電極備有一個可面對輔助區域的切口。
在本發明的另一個實施例中，第一定片電極采用直徑較小的圓形并以轉片的旋轉中心為圓心。第二定片電極能夠面對主體區域的外表面并沿第一定片電極的外表面展開約180度。
第一定片電極與轉片電極相對的面積部分在這里常稱為“第一面積”。第二定片電極與轉片電極相對的面積部分在這里常稱為“第二面積”。在本發明中，第一與第二面積以下面三種典型模式變化。
在第一種模式中，當轉片旋轉時，第一與第二面積之中，一個增加而另一個則減少。當第二面積，或第二定片電極與轉片電極相對的面積部分，為最大值時，第一面積基本上與最大的第二面積相等。
在第二種模式中，無論轉片是否旋轉，第一面積，或第一定片電極與轉片電極相對的面積部分，保持不變。在轉片旋轉時，只有第二面積會改變。
在第三種模式中，當轉片旋轉時，第一與第二面積同時增加或減少。
本發明還提供了一種使用上述可變電容器的電感電容組合部件。這種電感電容組合部件包括一塊有一表面的電絕緣板。在此板面上形成一個轉片電極。在此板面上形成第一與第二端電極并分別通過第一與第二抽出電極與第一和第二定片電極分別相聯。在板面上形成一個獨立于第一和第二端電極的第三端電極。定片是由一部分板構成的。電感電容組合部件還包括一個調節部件、一個電感器和一個固定于板上的屏蔽外殼。調節部件保持為可繞垂直于板面的軸線轉動并且能使轉片旋轉。電感器連接在第三端電極與第一或第二端電極之間。屏蔽外殼設有一個用以露出部分調節部件并容納調節部件、轉片與電感器的開口。
本發明的其它目的與特色將在以下的描述過程中提出。
圖1是與本發明相關的可變電容器1的剖面圖；圖2是圖1中所示的可變電容器1的等效電路圖；圖3是用于本發明的第一實施例中轉片4的平面圖；圖4是用于第一實施例中定片2的平面圖；圖5(1)-5(5)是按照第一實施例所述的定片與轉片的示意平面圖，它們示出了轉片電極5a面對著由第一和第二定片電極14a和15a構成的定片電極3a的各種情況以及轉片4的各種角度位置；圖6是用于本發明第二實施例中轉片4的平面圖7是用于第二實施例中定片2的平面圖；圖8(1)-8(5)是繪示第二實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖9是繪示本發明第三實施例的與圖2類似的等效電路圖；圖10是用于第三實施例中的轉片4的平面圖；圖11是用于第三實施例中的定片2的平面圖；圖12(1)-12(5)是繪示第三實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖13是用于本發明第四實施例中轉片4的平面圖；圖14是用于第四實施例中定片2的平面圖；圖15(1)-15(5)是繪示第四實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖16是用于本發明第五實施例中轉片4的平面圖；圖17是用于本發明第五實施例中定片2的平面圖；圖18(1)-18(5)是繪示第五實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖19是用于本發明第六實施例中轉片4的平面圖；圖20是用于第六實施例中定片2的平面圖；圖21(1)-21(5)是繪示第六實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖22是用于本發明第七實施例中轉片4的平面圖；圖23是用于第七實施例中定片2的平面圖；圖24(1)-24(5)是繪示第七實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖25是用于本發明第八實施例中轉片4的平面圖；圖26是用于第八實施例中定片2的平面圖；圖27(1)-27(5)是繪示第八實施例的與圖5(1)-5(5)類似的圖；圖28是本發明的可變電容器1所產生的靜電電容與轉片4的角度位置的關系曲線。
圖29是使用本發明的可變電容器的電感電容組合部件26的垂直剖面圖；圖30是圖29所示電感電容組合部件26的分解透視圖；圖31是與本發明相關的已有可變電容器中的轉片4的平面圖；圖32是與圖31中所示轉片4組合在一起的定片2的平面圖。
如圖1所示，可變電容器1包括定片2和轉片4。在定片2上制作定片電極3，在轉片4上制作轉片電極5。本發明的以下各種實施例屬于這些定片電極3和轉片電極5的各種組合形式。
圖3至圖5顯示了本發明的第一實施例。圖3是可變電容器1的轉片4的平面圖。圖4是可變電容器1的定片的平面圖。圖5(1)至圖5(5)顯示了轉片4的一些典型的角度位置，其中虛線所示的轉片電極5a位于定片電極3a的對面。
參閱圖3，轉片電極5a制作在介電材料制成的轉片4的表面上。轉片電極5a包括一個較大直徑的大體上為半圓的主區21a以及一個較小直徑的大體上為半圓的輔助區22a。這些主區21a和輔助區22a幾乎是同心的，從位于軸孔8的轉片4的旋轉中心向相反方向延展。
接著參閱圖4，定片電極3a制作在由電絕緣材料制成的定片2的表面上。這些定片電極3a由彼此獨立的第一定片電極14a和第二定片電極15a組成。第一定片電極14a和第二定片電極15a制作在位于軸孔9內的轉片旋轉中心的相反的兩側。
更具體地說，第一定片電極14a被制作成可以面對轉片電極5a的主區21a的全部表面的形狀，并且只制作在轉片4旋轉中心的一側。第二定片電極15a可以面對轉片電極5a的主區21a的外表面，但有一個可以面對輔助區22a的切口23a。
第一端電極18a連接第一定片電極14a。與其相似，第二端電極19a連接第二定片電極15a。這些端電極18a和19a位于定片2的端面上。
如圖1所示可變電容器1是用上述定片2和轉片4構成的，它實現了圖2所示的等效電路圖。具體講，第一定片電極14a面對轉片電極5a，構成第一電容部16。第二定片電極15a面對轉片電極5a，構成第二電容部17。第一電容部16和第二電容部17由轉片電極5a串聯起來。第一電容部16和第二電容部17的串聯靜電電容分別跨接著第一和第二端電極18a和19a。
上述的靜電電容在轉片4旋轉時，可以通過改變面對轉片電極5a的第一定片電極部分的面積(第一面積)和面對轉片電極5a的第二定片電極部分的面積(第二面積)加以改變。這繪示于圖5(1)至圖5(5)中，其中轉片的角位置分別為0°，45°，90°，135°及180°。面對轉片電極的第一定片電極14a和第二定片電極15a的部分用陰影表示。
如圖5(1)至圖5(5)所示，隨著轉片4的角位置的增加，面對轉片電極5a的第一定片電極14a部分的面積A減少，而面對轉片電極5a的第二定片電極15a部分的面積B增加。當轉片4的角位置超過180°后，可變電容器連續經歷與圖5(4)、5(3)、及5(2)所示狀態分別垂直對稱的狀態(沒有示出)。面積A增加而面積B減小。當角位置達到360°時，重新得到圖5(1)的狀態。
從上述說明可以看出，靜電電容隨轉片4旋轉的變化具有相對于180°角位置的對稱特性。在180°(圖5(1))處，面對轉片電極5a的第二定片電極15a部分的面積B是0，因而靜電電容表現出它的極小值。
在此實施例中，靜電電容被設計為在180°時表現出極大值。所以，在轉片4旋轉一周的過程中靜電電容表現出一次極大值。當下列要求滿足時這是允許的。
在此實施例中，當轉片4轉動時，面對轉片電極5a的定片電極14a和15a部分的面積A和B之一增加，而另一減少。在此情況下，如圖5(5)所示，當面對轉片電極5a的第二定片電極15a部分的面積B取最大值時，面對轉片電極5a的第一定片電極14a部分的面積A大致等于面積B的最大值。
圖6至圖8繪示本發明的第二實施例。圖6至圖8與說明第一實施例的圖3至圖5相對應。
參閱圖6，轉片電極5b制作在轉片4的表面上，它有一個大致為半圓形的直徑較大的主區21b和一個大致為半圓形的直徑較小的輔助區22b，與第一實施例中的轉片電極類似。輔助區22b比第一實施例中的輔助區22a小。
參閱圖7，定片電極3b制作在定片2的表面上，它包括彼此獨立的第一定片電極14b和第二定片電極15b。
具體地講，第一定片電極14b伸展至轉片4旋轉中心的兩頭，幾乎可以面對轉片電極5b的整個表面。第二定片電極15b可以面對轉片電極5b的主區21b的外表面，并且具有一個切口23b，能夠面對輔助區22b。因為如上所述轉片電極5b的輔助區22b比較小，第二定片電極15b的切口23b也相應比第一實施例中的切口23a小。第一端電極18b和第二端電極19b以與第一實施例中相同的方式，分別與第一定片電極14b和第二定片電極15b連接。
第二實施例的等效電路圖如圖2所示。第一定片電極14b面對轉片電極5b而構成第一電容部16b。第二定片電極15b面對轉片電極5b而構成第二電容部17。這些第一和第二電容部的串聯組合產生一個靜電電容。當轉片旋轉時，這個靜電電容通過改變面對轉片電極5b的第一定片電極14b和第二定片電極15b部分的面積而被改變。這一點和第一實施例中的情形類似，具體如圖8(1)至8(5)所示。
參閱圖8(1)至圖8(5)，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5b的第一定片電極14b部分的面積A減少，而面對轉片電極5b的第二定片電極15b部分的面積B增加。這與圖5(1)至圖5(5)所描述的情形類似。而且，在第二實施例中，靜電電容被設計為在180°時表現出最大值(圖8(5))。這樣，在轉片4轉動一個周期中靜電電容表現出一次最大值。
因此，在第二實施例中，當面對轉片電極5 b的第二定片電極15b部分的面積B取最大值時，面對轉片電極5b的第一定片電極14b的部分的面積A大致等于面積B的最大值。
如果定片2和轉片4按照同一容差設計，在說明第二實施例的圖8(5)狀態中面對轉片電極5b的第二定片電極部分的面積B可以制成比第一實施例中所得到的面積B大。相應地，面對轉片電極5b的第一定片電極14b部分的面積A也可以增加。結果，可以得到更大最大值的靜電電容。
在下面將說明的實施例中，面對轉片電極的第一定片電極部分的面積，不論轉片如何旋轉，大體保持不變。只有面對轉片電極的第二定片電極部分的面積在轉片旋轉過程中允許改變。也就是，實現了如圖9所示由第一電容部16a和第二電容部17串聯組合組成的等效電路。只有第一電容部16a是固定的；第二電容部17是可變的。
圖10至圖12繪示了本發明的第三實施例。圖10至圖12對應于描述第一實施例的圖3至圖5。
參閱圖10，轉片電極5c制作在轉片4的表面上。與第一實施例中的轉片電極5a相似，轉片電極5c有一個大致為半圓的直徑較大的主區21c和一個大致為半圓的直徑較小的輔助區22c。
參閱圖11，定片電極3c制作在定片2的表面上，并包括彼此獨立的第一定片電極14c和第二定片電極15c。
更具體地說，第一定片電極14c大體上是半圓狀，可以面對轉片電極5c的輔助區22c。第一定片電極14c只制作在轉片4的旋轉中心的一側。第二定片電極15c大體上是半圓形，可以面對轉片電極5c的主區21c的外部表面。第二定片電極只制作在轉片4的旋轉中心的另一側。
第一端電極18c通過引出電極24c與第一定片電極14c相連。第二端電極19c與第二定片電極15c相連。
如圖1所示，按照第三實施例用定片2和轉片4構成的可變電容器1實現了圖9所示的等效電路。具體地，第一定片電極14c和轉片電極5c之間形成的第一電容部16a大體上是固定的，而第二定片電極15c和轉片電極5c之間形成的第二電容部17則是可變的。
當轉片4轉動時，第一電容部16a和第二電容部17串聯組合的串聯靜電電容將隨之改變。它在圖12(1)至圖12(5)中作了繪示。從這些圖中可以看出，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5c的第一定片電極14c部分的面積A幾乎保持不變，而面對轉片電極5c的第二定片電極15c部分的面積B則增加。當轉片4的角位置超過180°后，可變電容器連續經歷分別與圖8(4)、8(3)及8(2)所示狀態垂直對稱的狀態，并且大體上隨后只使面積B減少。當角位置達到360度時重新達到圖8(1)所示的狀態。
從迄今所提供的說明中可以理解，在轉片4的轉動過程中，靜電電容通過面對轉片電極5c的第二定片電極15c部分的面積B的變化而改變。這樣改變的靜電電容在圖8(5)所示的180度位置時表現最大值，并在圖8(1)所示的0度位置時表現最小值。
在這第三實施例中，在第一定片電極14c和轉片電極5c之間產生一個不變的靜電電容。在第二定片電極15c和轉片電極5c之間產生的靜電電容即使在最小值位置時也不為0。因此，可變電容器1的最小靜電電容可以做得比第一和第二實施例中的大。而且，通過比較圖12(5)和圖5(5)可以看出，面積B與定片2的全部面積之比可以增加，這樣最大靜電電容至少可以比第一實施例中的大。
圖13至15繪示本發明的第四實施例。圖13至15與用于說明第一實施例的圖3至5相對應。
參閱圖13，轉片電極5d制作在轉片4的表面上，它有一個大體上半圓、直徑較大的主區21d，和一個大體上半圓、直徑較小的輔助區22d。這與第一實施例相同。
參閱圖14，定片電極3d制作在定片2表面上，它包括彼此獨立的第一定片電極14d和第二定片電極15d。
更具體地講，第一定片電極14d與第三實施例中的第一定片電極14c形狀類似，大體上為半圓形，可以面對轉片電極5d的輔助區22d，而且只制作在轉片4的旋轉中心的一側。第二定片電極15d有一個形狀與第三實施例中第二定片電極15d的形狀一致的切口23d。這個切口23d設計成能夠面對轉片電極5d的輔助區22d。
與第三實施例相同，第一端電極通過引出電極24d與第一定片電極14d連接，而第二端電極19d與第二定片電極15d連接。
在第四實施例中實現了圖9所示的等效電路。也就是說，在第一定片電極14d和轉片電極5d之間產生的第一電容部16a大體上是固定的，而在第二定片電極15d和轉片電極5d之間產生的第二電容部17則是可變的。
當轉片4轉動時，第一電容部16a和第二電容部17串聯組合的靜電電容也隨之改變。如圖15(1)至圖15(5)所示，與第三實施例相同，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5d的第二定片電極部分的面積B增加，盡管面對轉片電極5d的第一定片電極部分的面積A大體上保持不變。
因此，在轉片4轉動過程中，靜電電容只隨面對轉片電極5d的第二定片電極部分的面積B的變化而改變，這與第三實施例的情形相同。以這種方式變化的靜電電容在圖15(5)所示的180度位置時表現出最大值，在圖15(1)所示的0度位置時表現出最小值。
第四實施例可以提供比第三實施例更小的最大靜電電容和最小靜電電容。
圖16至18繪示本發明的第五實施例。圖16至18對應于用以描述第一實施例的圖3至圖5。
參閱圖16，轉片電極5e制作在轉片4表面上，它有一個大體上半圓的直徑較大的主區21e和一個大體上半圓的直徑較小的輔助區22e，與第一實施例中的轉片電極5a相同。
參閱圖17，定片電極3e制作在定片2表面上，它包括互相獨立的第一定片電極14e和第二定片電極15e。
具體地說，第一定片電極14e是一個具有較小直徑、以轉片4的旋轉中心為圓心的圓片。第二定片電極15e設計成可以面對轉片電極5e的主區21e的外部表面并沿第一定片電極14e的外部表面延展大約180度的形狀。
與第三實施例相似，第一端電極18e通過一個引出電極24e與第一定片電極14e相連，而第二端電極19e與第二定片電極15e相連。
同樣地，在此第五實施例中實現了如圖9所示的等效電路。也就是說，在第一定片電極14e和轉片電極5e之間產生的第一電容部16a大體上是固定的。然而，在第二定片電極15e和轉片電極5e之間產生的第二電容部17是可變的。
當轉片4轉動時，第一電容部16a和第二電容部17串聯組合的靜電電容也隨之改變。如圖18(1)至18(5)所示，當轉片角位置增加時，與第三實施例相同，面對轉片電極5e的第二定片電極15e部分的面積B增加，盡管面對轉片電極5e的第一定片電極14e部分的面積A大體上保持不變。
因此，在轉片4轉動過程中，靜電電容以與第三實施例相同的方式，只隨面對轉片電極5e的第二定片電極15e部分的面積的變化而改變。按此方式變化的靜電電容在圖18(5)所示的180度位置時表現出最大值，在圖18(1)所示的0度位置時表現出最小值。該第五實施例可以提供比第四實施例更大的最大靜電電容。
圖19至21繪示本發明的第六實施例。圖19至21對應于用以描述第一實施例的圖3至圖5。
參閱圖19，一個大體上半圓的轉片電極5f制作在轉片4表面上。參閱圖20，定片電極3f制作在轉片2的表面上并包括互相獨立的第一定片電極14f和第二定片電極15f。這里第一和第二定片電極14f和15f分別與第五實施例中的第一和第二定片電極14e和15e一致。
與第五實施例相同，第一端電極18f通過引出電極24f與第一定片電極14f相連。第二端電極19f與第二定片電極15f相連。
同樣地，在此第六實施例中實現了如圖9所示的等效電路。也就是說，在第一定片電極14f與轉片電極5f之間產生的第一電容部16a大體上固定不變，而在第二定片電極15f與轉片電極5f之間產生的第二電容部17則是可變的。
當轉片4轉動時，第一電容部16a和第二電容部17串聯組合的靜電電容隨之改變。如圖21(1)至21(5)所示，與第三實施例的情形相同，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5f的第二定片電極15f部分的面積B增加，盡管面對轉片電極5f的第一定片電極14f部分的面積A大體上保持不變。
因此，與第三實施例相同，在轉片4轉動過程中，靜電電容只隨面對轉片電極5f的第二定片電極15f部分的面積B的變化而改變。按此方式變化的靜電電容在圖21(5)所示的180度位置時表現出最大值，在圖21(1)所示的0度位置時表現出最小值。
圖22至24繪示本發明的第七實施例。圖22至24對應于用以描述第一實施例的圖3至圖5。
參閱圖22，轉片電極5g制作在轉片4的表面上并包括一個大體上半圓的直徑較大的主區21g和一個大體上半圓的直徑較小的輔助區22g。轉片電極5g外形上與第一實施例中的轉片電極5a類似。主區21g設有一個與其類似的開口25g。
參閱圖23，定片電極3g制作在定片2的表面上，它包括互相獨立的第一定片電極14g和第二定片電極15g。這里的第一定片電極14g和第二定片電極15g分別與第一實施例中的第一定片電極14a和第二定片電極15a的形狀相似。第二定片電極15g有一個可以面對轉片電極5g輔助區22g的切口23g。
與第一實施例相同，第一端電極18g和第二端電極19g分別與第一定片電極14g和第二定片電極15g相連。
同樣地，在此第七實施例中實現了如圖9所示的等效電路。也就是說，在第一定片電極14g和轉片電極5g之間產生的第一電容部16a大致固定不變，而在第二定片電極15g和轉片電極5g之間產生的第二電容部17則是可變的。
當轉片4轉動時，第一電容部16a和第二電容部17串聯組合的靜電電容也隨之改變。如圖24(1)至24(5)所示，當轉片的角位置增加時，面對轉片電極5g的第二定片電極15g部分的面積B增加，盡管面對轉片電極5g的第一定片電極14g部分的面積A大體上保持不變。
因此，與第三實施例的情形相同，在轉片4轉動過程中，靜電電容只隨面對轉片電極5g的第二定片電極15g部分的面積B的變化而改變。按此方式變化的靜電電容在圖18(5)所示的180度位置時表現出最大值，在圖18(1)所示的0度位置時表現出最小值。
在第七實施例中，在如前所述轉動轉片4的同時，面對轉片電極5g的第一定片電極14g部分的面積A并非保持不變。相反，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5g的第二定片電極15g部分的面積B可能增加，與此同時，面對轉片電極5g的第一定片電極14g部分的面積A可能減少。在這種情形下，如圖24(5)所示，當面對第二定片電極15g的轉片電極5g部分的面積B增加到最大值時，面對轉片電極5g的第一定片電極14g部分的面積A大體上等于面積B的最大值。
圖25至27繪示本發明的第八實施例。圖25至27對應于用以描述第一實施例的圖3至5。
參閱圖25，與前面圖22所示的第七實施例中的轉片電極5g情形相同，轉片電極5h制作在轉片4的表面上，它包括一個大致為半圓、直徑較大的主區21h和一個大致為半圓、直徑較小的輔助區22h。主區21h設有一個與其類似的開口25h。
參閱圖26，定片電極3h制作在定片2的表面上，它包括彼此獨立的第一定片電極14h和第二定片電極15h。這里第一定片電極14h和第二定片電極15h與第四實施例中的定片電極3d的形狀相似。
更具體地講，第一定片電極14h是半圓形的，可以面對轉片電極5h的輔助區22h，只制作在轉片4的旋轉中心的一側。第二定片電極15h設有一個能夠面對轉片電極5h的輔助區22h的切口23h。
第一端電極18h通過引出電極24h與第一定片電極14h相連。第二端電極19h與第二定片電極15h相連。
在此第八實施例中實現了如圖2所示的等效電路。也就是說，在第一定片電極14h和轉片電極5h之間產生第一電容部16。第二電容部17產生在第二定片電極15h和轉片電極5h之間。這兩個電容部串聯產生一個靜電電容。在轉片4轉動過程中，靜電電容通過改變面對轉片電極5h的第一定片電極14h部分的面積以及面對轉片電極5h的第二定片電極15h部分的面積而改變。在圖27(1)至27(5)中對此作了繪示。
如圖27(1)至27(5)所示，當轉片4的角位置增加時，面對轉片電極5h的第一定片電極14h部分的面積A減少，而面對轉片電極5h的第二定片電極15h部分的面積B則增加。當轉片4的角位置是如圖27(5)所示的180度時，面積A和B各取其最大值，因而靜電電容取其最大值。當轉片4的角位置超過未予繪示的180度時，可變電容器連續經歷分別與圖27(4)、27(3)和27(2)中所示狀態相互垂直對稱的狀態(未標明)。面積A和B同時減少。當角位置達到360度時，重新得到圖27(1)所示的狀態。在這種條件下，面積A和B都是0，因而靜電電容取其最小值。
在圖27(1)、27(2)和27(3)所示的狀態中存在一個區域D，其中轉片電極5h面對與定片電極3h的第一定片電極14h相連的引出電極24h。然而，由這個區域D產生的靜電電容大體上是可以忽略不計的。
圖28是本發明的可變電容器1所產生的靜電電容與轉片4的角度位置的關系曲線。從這個圖可以看出，在這個可變電容器1的轉片4轉動一周(360°)過程中，靜電電容只在180度角位置取一次最大值。
參閱圖28，實線表明可變電容器1的特性，其中與第一和第二實施例的情形相同，當面對第二定片電極15a或15b的轉片電極5a或5b部分的面積B處在最大值時，面對轉片電極5a或5b的第一定片電極14a或14b部分的面積A大體上等于面積B的最大值。
虛線表示一個如下設計的可變電容器1的特性。該可變電容器1設計為面對轉片電極5c或5g的第一定片電極14c或14g部分的面積大體上不因轉片4的轉動而變化，另一方面，在轉片4轉動過程中，只有面對轉片電極5c或5g的第二定片電極15c或15g部分的面積發生變化。
后一種可變電容器1的靜電電容特性曲線可以設計得比前一種可變電容器1的靜電電容特性曲線更加接近一條直線。因此，在調節靜電容時，提高了較大靜電電容值處的分辨率。結果使調節變得更容易。
圖28中的點劃線表示另一種可變電容器。它設計為當轉片4轉動時，面對轉片電極5h的第一和第二定片電極14h和15h部分的面積同時增加或減少，這與第八實施例的情形相同。
在第八實施例中，靜電電容如點劃線所示線性變化。結果，與以虛線表示的第三至第七實施例以及以實線表示的第一及第二實施例相比，在較大靜電電容值處的分辨率得到進一步提高。這樣就進一步方便于調節。
迄今為止已說明了本發明的各種實施例。這些實施例的第一和第二定片電極將在下面從不同角度加以比較。在第一、第三、第四、第七及第八實施例中，在第一定片電極(14a，14c，14d，14g或14h)和第二定片電極(15a，15c，15d，15g或15h)之間的間距可以做得比第二、第五和第六實施例中的大。另一種選擇是，這些互相接近并平行的第一和第二定片電極的邊緣可以做得短些。
在第一、第三、第四、第七及第八實施例中，在第一定片電極(14a，14c，14d，14g或14h)與第二定片電極(15a，15c，15d，15g或15h)之間產生的非設計靜電電容可以做得比第二、第五及第六實施例中的小。因此，可以進一步減小最小靜電電容。
現在從不同的觀點比較上述各項實施例中的定片電極與端電極的連接。在第一、第二及第七實施例中，定片電極(3a，3b或3g)中的第一電極(14a，14b或14g)和第二電極(15a，15b或15g)的外部邊緣可以與轉片電極(5a，5b或5g)的外部邊緣設置齊平也可以設置到它們的外面。這樣諸如第三至第六及第八實施例中的24c，24f及24h等所有引出電極都可以省掉。
在第一、第二及第七實施例中，如上所述，可以產生不受任何引出電極影響的靜電電容。結果，在轉片4的整個轉動中可使靜電電容保持均勻。這使得調節靜電電容更為容易。然而，第三至第六及第八實施例中的引出電極24c-24f及24h最好做得盡可能薄，這樣產生的靜電電容才可能減少到可以忽略不計的程度。
盡管已經描述了本發明可變電容器的定片和轉片電極的幾個例子，各種修改和變動還是可能的。上述各實施例中的定片和轉片電極也可以以不同的方式組合起來。例如，第七實施例中的轉片電極5g可以和第二實施例中的定片電極3b，或第三實施例中的定片電極3c，或第五實施例中的定片電極3e結合起來。第六實施例中的轉片電極5f可以和第二實施例中的定片電極3b結合起來。這樣，定片和轉片電極可以在本發明的不同實施例間交換。
在已說明的實施例中，定片2和轉片4分別設有軸孔9和8。樞軸7穿插在這些軸孔中。這樣，使轉片4保持成可以相對定片2轉動。當轉片以其他方式保持時(例如保持成可以在外表面轉動)，不論定片還是轉片都無需上述軸孔，在這種情況下可使定片和轉片擴展到軸孔通常所在的區域。
在這個實施例中，轉片電極5a制作在轉片4的表面上。轉片由一個包含轉片電極的層狀結構組成。在這種情況下，轉片電極可以通過一部分厚度的轉片放置在面對定片電極的地方。這樣，可以得到更大的最大靜電電容，同時把足夠的機械強度分給轉片。
圖29和30示出本發明的電感電容組合部件26。圖29是表示電感電容組合部件26內部結構的垂直截面。圖30是電感電容組合部件26的分解透視圖，示出了它的各個部件。
這個電感電容組合部件26包括一個可變電容器1a，其結構與圖3至5所示的第一實施例中的可變電容器1相同。下面將會注意到，與圖3至5對應的部件將用與圖3至5中相同的標號表示，下面將不再予以說明。
電感電容組合部件26有一塊由一種諸如氧化鋁的電絕緣材料制成的板27。該板的一部分17構成上述定片2。由第一定片電極14a和第二定片電極14b構成的定片電極3a形成在板的一個表面上，該表面即是圖中所示板的頂面。第一端電極30和第二端電極31也形成在這個表面上并分別通過第一抽出電極28和第二抽出電極29從第一定片電極14a和第二定片電極15a連接出來。第三端電極32與第一和第二端電極30和31分別無關形成在這個表面上。一個空置電極33形成在板27的這個表面上與第三端電極32相對的一側。
電極3a和28-33可以譬如通過在板27上涂覆并烘烤一種導電膠制成。之后，電極3a和28-33最好經過鏡面拋光以提高諸如設置點漂移和品質因子等特性。通過兩次涂覆導電膠使得定片電極3a、第三端電極32和空置電極33做得厚。這樣，即使板27翹曲，定片電極3a也可得到適當地拋光。
軸孔9穿過第一和第二定片電極14a和15a各自之間的板27。孔34、35和36分別穿進第一、第二和第三端電極30、31和32。
將上述轉片4設置成與板27上的定片電極3a相接觸。軸孔8穿過轉片4的旋轉中心并與板27上的軸孔9對齊。在圖示的狀態下，轉片電極5a形成在轉片4的上表面上并通過轉片4設置在定片電極3a的對面。
裝上調節件37使其可繞垂直于板27上表面的軸線旋轉。調節件37備有帶旋轉軸的樞軸38。這個樞軸38穿過轉片4上的軸孔8和板27上的軸孔9。調節件37在其下端有一個罩39。罩39中具有可容納轉片4的空間。罩39的一端表面與板27的上表面相接觸以避免灰塵進入轉片4和板27之間。在調節件37的外表面上制作一臺階40，因而罩39以上的部分就變得較細。
在調節件37的頂端一側設有供調節的部位，例如一條調節溝槽48。諸如改錐(未示出)之類的調節工具可與這個供調節的部位嚙接。供調節的部位可采用除調節溝槽之外的其它形式。
調節件37最好全部用一種電絕緣材料做成。這種電絕緣材料例如包括聚酰胺樹脂、聚丁烯對酞酸鹽、聚合液晶、熱塑樹脂(如聚苯撐硫)，以及陶瓷材料。當使用樹脂材料時，最希望的是它們具有高的熱變形溫度以確保電感電容組合部件26在焊接或長時間處于高溫下使用時耐抗熱的穩定性。
值得提出的是調節件37并非要求全部由電絕緣材料制成。最低的要求是調節件37要與定片電極3a以及動片電極5a電絕緣。而且，只是所要求的部位需用電絕緣材料制成。
為了保證調節件37的罩39與板27的上表面相接觸，本實施例提供了一個連接件在板27的下表面一側連接樞軸38，以防止樞軸38脫離軸孔9和8。在此特定的實施例中，這個連接件是從樞軸38底部裝上套入的按壓螺母42。在該螺母裝上之后，它與樞軸38靠螺紋嚙合從而防止螺母從樞軸38上脫開。
這種保證罩與板27上表面相接觸的措施還包括使用一個由彈簧墊圈43構成的回彈件。在安裝按壓螺母42之前，將彈簧墊圈43套裝在樞軸38上并置于板27的下表面與按壓螺母42之間。彈簧墊圈43朝著偏離板27的方向向按壓螺母42施力。
彈簧墊圈43的設置確保了板27與罩39相接觸。如果這個好處是不必要的，那么按壓螺母42便可在沒有彈簧墊圈43的情況下直接與板27的下表面相接觸。
當罩39與板27如上所述相接觸時，第一和第二端電極30和31分別位于與罩39相接觸的外沿區。罩39與第一和第二抽出電極28和29均相接觸。如果重復旋轉調節件37，罩39就會受到抽出電極28和29的重復摩擦。這會造成抽出電極28和29斷裂。為了制止這一不希望出現的現象，使得與罩39相接觸的第一和第二抽出電極28和29的28a和29a部位比其它的部位寬。這樣便減少了抽出電極斷裂的可能性。并且也使得調節件37在旋轉過程中的顫動減小。
由一個回彈體組成的轉動傳送件設于罩39內的調節件37與轉片4之間，它向轉片4施加朝向板27上表面的推力并將調節件37的旋轉運動傳給轉片4，從而帶動轉片4與調節部位37一起轉動。在本實施例中，轉動傳送件是由一個O型環44制成。調節件37設有一環形溝槽以安置O型環44。
這樣，在O型環44與調節件37以及在O型環44與轉片4之間受到摩擦力。摩擦力使得轉片4和調節件37一起旋轉。O型環44的回彈力是朝向板27按壓轉片4。當O型環44固定時產生的形變最好在其彈性范圍之內。
作為電感電容組合部件26的第一端的管腳46從下方插入穿過第二端電極31的孔35。然后，管腳46與第二端電極31焊接在一起。
在本實施例中，安裝了用作電感器的線圈47，它用空心線圈制成。除使用空心線圈外，線圈47可以是芯片電感器或是印在板27上的電感圖形。線圈47的一端從板27的上方插入孔34并從板27的下方抽出。該端與第一端電極30焊接并構成電感電容組合部件26的第二端。線圈47的另一端從板27上方插入孔36，從板27下方抽出，與第三端電極32焊接構成電感電容組合部件26的第三端。
在以上的描述中，電感電容組合部件26的第二和第三端由線圈47的兩端構成。除此之外，第二和第三端可由其它諸如管腳之類分離的成品部件制成。
屏蔽外殼48安裝于板27上以容納調節件37和線圈47。屏蔽外殼48設有孔口49露出調節件37上的調節溝槽41。
屏蔽外殼48保護電感電容組合部件26的內部元件并產生屏蔽效果。例如，外殼48是用金屬板之類的導電材料板彎曲制成。部分外殼48被彎成彎進的部位50。部分外殼48還被切開拉出形成凸起的部位51。板27的邊緣就擠壓在這些彎進部位50和凸起部位51之間。這樣，屏蔽外殼48就被安裝在與板27相關的位置上。
屏蔽外殼48向板27的外面和下面擴展在板27下面形成一個空間。調節件37的樞軸38便位于這一空間中。一個接地端52從殼48的下端向下延伸。這一外殼48是用金屬或是一種可電鍍的諸如聚合物樹脂之類的樹脂或是一種導電的樹脂制成。
按上述方法構成的電感電容組合部件26中的可變電容器1a產生的靜電電容跨接在管腳46和線圈47的一端。由線圈47產生的電感跨接于線圈的相對兩端。靜電電容可以通過旋轉調節件37進行調節。
上述電感電容組合部件26包括與已在圖3-5中作過相關說明的第一實施例中的可變電容器1的結構相同的可變電容器1a。不然，組合部件26所包括的就可能是與其它任一實施例中的可變電容器1的結構相同的可變電容。
敘述至此，本發明提供了一個包括一轉片電極和相互獨立的第一與第二定片電極的可變電容器。第一定片電極設在轉片電極對面形成第一電容部。第二定片電極設于轉片電極對面形成第二電容部。第一和第二電容部通過轉片電極串接相聯。本發明還提供了一種使用該可變電容器的電感電容組合部件。為使由第一和第二電容部串聯組合的靜電電容在轉片旋轉一周時只出現一次最大值，采用例如前述未經審查的日本實用新型專利申請公報No.58-133926中所述的結構一般是可以想象。然而，如果這種結構按原樣使用，兩個定片電極必將位于轉片旋轉中心的同一側。
在本發明所提供的可變電容器以及由這一新型可變電容器組成的電感電容組合部件中，至少有一部分的第一定片電極形成在轉片的旋轉中心一側，而第二定片電極形成在旋轉中心的另一側。因而，改進了轉片與定片電極接觸的平衡。從而使得靜電電容在調節過程中更穩定。調節之后的靜電電容或設置漂移也更穩定。
權利要求
1.一種可變電容器，其特征在于，它包括一個由電絕緣材料制成的定片；在所述定片表面上形成的第一和第二定片電極，所述的第一和第二定片電極是相互獨立的；由電介質制成的轉片，且當其與所述定片電極相接觸時可繞其旋轉中心旋轉；固定于所述轉片的轉片電極，并且通過至少部分所述轉片面對所述定片電極；形成于所述第一定片電極與所述轉片電極之間的第一電容部；形成于所述第二定片電極與所述轉片電極之間的第二電容部，所述第一和第二電容部通過所述轉片電極串接相連，從而形成串接的靜電電容；每當所述轉片旋轉一周，所述串接的靜電電容呈現出一次最大值；且至少有一部分的所述第一定片電極和第二定片電極形成在所述轉片旋轉中心的相對兩側。
2.按照權利要求1所述的可變電容器，其特征在于，所述轉片電極基本為半圓形。
3.按照權利要求1所述的可變電容器，其特征在于，所述轉片電極具有大致為半圓形的直徑較大的主區和大致為半圓形的直徑較小的輔助區，且所述主區與輔助區基本同心并從所述轉片旋轉中心向相反方向伸展。
4.按照權利要求3所述的可變電容器，其特征在于，所述轉片電極的所述主區有一個與所述主區形狀大致相似的開口。
5.按照權利要求3或4所述的可變電容器，其特征在于，所述第一定片電極的形狀作成可以面對所述主區并形成在所述轉片旋轉中心的一側，其中所述第二定片電極可以面對所述主區的外表面并且設有一個可以面對所述輔助區的切口。
6.按照權利要求2-4中任何一項的可變電容器，其特征在于，所述第一定片電極的形狀作成可以面對所述轉片電極的所述主區和所述輔助區并且橫跨所述轉片的旋轉中心形成，其中所述第二定片電極可以面對所述主區的外表面并且設有一個可以面對所述輔助區的切口。
7.按照權利要求3或4所述的可變電容器，其特征在于，所述第一和第二定片電極基本為半圓形并且能夠分別面對所述輔助區和所述主區，且形成在所述轉片旋轉片中心的相對兩側。
8.按照權利要求7所述的可變電容器，其特征在于，所述第二定片電極設有一切口可以面對所述輔助區。
9.按照權利要求2-4中任一項所述的可變電容器，其特征在于，所述第一定片電極為直徑較小并以所述轉片旋轉中心為圓心的圓形，其中所述第二定片電極的形狀作成可以面對所述主區的外表面并沿所述第一定片電極的外表面伸展約180度。
10.按照權利要求5或6所述的可變電容器，其特征在于，(A)所述第一定片電極具有面對所述轉片電極的第一面積部分，(B)所述第二定片電極具有面對所述轉片電極的第二面積部分，(C)當所述轉片旋轉時，所述第一和第二面積之一會增加，而另一則減少，以及(D)當所述第二面積為最大值時，所述第一定片電極面對所述轉片電極并使所述第一面積與所述第二面積基本相等。
11.按照權利要求5、7、8或9中任一項所述的可變電容器，其特征在于，無論所述轉片是否旋轉，所述第一面積基本保持不變，其中當所述轉片旋轉時，只有所述第二面積改變。
12.按照權利要求8所述的可變電容器，其特征在于，當所述轉片旋轉時，所述第一和第二面積同時增加或減少。
13.使用按照權利要求1-12中任一項所述的可變電容器的電感電容組合部件，其特征在于，它包括一個具有第一表面的電絕緣板，部分所述板構成所述定片；所述轉片電極形成在所述第一表面上；在所述第一表面上，第一與第二端電極分別通過第一和第二抽出電極與所述第一和第二定片電極分別相連；形成在所述第一表面上與所述第一和第二端電極相獨立的第三端電極；一個調節件用于固定所述轉片從而使所述轉片可隨調節件一起旋轉，所述調節件被保持成可繞垂直于所述板的所述第一表面的軸線旋轉；連接在所述第三端電極與所述第一端電極或第二端電極之間的一個電感器；以及一個帶有開孔露出一部分所述調節件的屏蔽外殼，所述屏蔽外殼安裝在所述板上以容納所述調節件、所述轉片和所述電感器。
全文摘要
本發明公開了一種可變電容器,在其轉片旋轉一周當中靜電電容呈現出一次最大值。該可變電容器具有第一和第二定片電極及一轉片電極。第一和第二定片電極面對轉片電極,分別形成第一與第二電容部。這兩個電容部通過轉片電極串接相連。第一和第二定片電極位于轉片旋轉中心的相對兩側。這樣,改進了轉片與定片電極之間接觸的平衡。使得靜電電容更加穩定。
文檔編號H01G5/00GK1191377SQ98100628
公開日1998年8月26日 申請日期1998年2月19日 優先權日1997年2月19日
發明者木下元祐, 岸下浩幸 申請人:株式會社村田制作所