专利名称：旋转电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过改变一对电极的对置面积来改变电容量的旋转电容器。
背景技术：
旋转电容器具备以预定轴为中心旋转的叶片板(第I电极)及与该叶片板对置而配置的对置电极(第2电极)作为一对电极。旋转电容器中，通过使叶片板以预定轴为中心旋转而改变一对电极的对置面积，从而改变电容量(例如，参考专利文献I)。专利文献1:日本特表2008-507826号公报例如有将同步回旋加速器适用于质子束(带电粒子束)治疗的研究。作为能够适用于质子束治疗的同步回旋加速器要求射出的质子射束的高输出化，而需要加强用于对带电粒子进行加速的磁场。同步回旋加速器具备用于对供给到加速电极的高频电力的谐振频率进行调制的可变电容器(旋转电容器)。为了实现射束的高输出化，需要旋转电容器的叶片板的高速化，为此想到会出现待解决的新课题。例如，在产生较强的磁场的环境下高速使用旋转电容器时，由于作为导体的叶片板在磁场中移动，从而涡电流流过叶片板，因此叶片板发热。尤其，当叶片板高速旋转时发热量增加，因此要求抑制发热。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够降低在叶片板中流过的涡电流而抑制发热的旋转电容器。本发明提供一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中，该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴，一对电极具有从旋转轴的周面伸出的第I电极板及相对于第I电极板向沿中心轴线的方向远离并且与第I电极板对置配置的第2电极板，在第I电极板形成有沿板厚方向贯穿的缺口。根据这种旋转电容器，由于在第I电极板形成有沿板厚方向贯穿的缺口，因此在第I电极板中流过的涡电流的路径被缺口阻挡。由此，能够降低在第I电极板中流过的涡电流而抑制发热。在此，作为发挥上述作用的具体结构，可举出如下结构:第I电极板具有朝向旋转轴的周面延伸的侧边，且在第I电极板的缘部即侧边的延伸方向上形成有多个缺口。涡电流较中央部更倾向于在侧边附近流过，因此能够通过在第I电极板的侧边设置缺口来有效地降低涡电流的流动。并且，能够设为通过在侧边的延伸方向上设置多个缺口来延长涡电流的路径而使涡电流难以流动的结构。并且，本发明提供一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中，该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴，一对电极具有从旋转轴的周面伸出的第I电极板及相对于第I电极板向沿中心轴线的方向远离并且与所述第I电极板对置配置的第2电极板，第I电极板包括:由绝缘体构成的电极板主体及覆盖电极板主体的所述第2电极板侧的表面的由导电体构成的表面层。 根据这种旋转电容器，在由绝缘体构成的电极板主体的表面上形成有由导电体构成的表面层，因此涡电流会流过表面层，而能够降低流过电极板主体的涡电流。由此，能够降低在第I电极板中流过的涡电流而抑制发热。并且，本发明提供一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中，该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴，一对电极具有从旋转轴的周面伸出的第I电极板及相对于第I电极板向沿中心轴线的方向远离并且与第I电极板对置配置的第2电极板，在第I电极板的缘部形成有厚度比中央部更薄的薄壁部。根据这种旋转电容器，在第I电极板的缘部形成有厚度比中央部更薄的薄壁部，因此能够使涡电流难以流动。由此，能够降低在第I电极板中流过的涡电流。由此，能够降低在第I电极板中流过的涡电流而抑制发热。发明效果如此，根据本发明，能够提供一种由于能够降低流过在磁场中移动的第I电极板的涡电流而能够抑制发热的旋转电容器。由于能够抑制发热，因此能够提高旋转电容器的转速。
图1是表示具备本发明的实施方式所涉及的旋转电容器的同步回旋加速器的立体图。图2是表示配置于图1所示的同步回旋加速器内的磁轭及配置于磁轭的外面侧的旋转电容器的图。 图3是表示图1所示的同步回旋加速器内的加速电极及连接于加速电极的旋转电容器的截面图。图4是表示图1所示的同步回旋加速器内的加速电极及连接于加速电极的旋转电容器的截面图。图5是沿旋转电容器的旋转轴线方向的截面图。图6是表示本发明的第I实施方式所涉及的旋转电容器的立体图。图7是从轴线方向表示本发明的第I实施方式所涉及的旋转电容器的主视图。图8是表示旋转电容器的旋转叶片的主视图。图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的旋转电容器的旋转叶片的截面图。图10是表示本发明的第3实施方式所涉及的旋转电容器的旋转叶片的截面图。图中:11_旋转电容器，12-旋转轴，13、31、41_旋转叶片(一对电极、第I电极板)13b-侧边(缘部)，14-固定电极(一对电极、第2电极板)，21-缺口(狭缝)、32_电极板主体、33-表面层。
具体实施例方式以下，参考附图对本发明所涉及的粒子加速器的优选实施方式进行说明。另外，附图的说明中，对相同或相当的要件附加相同的符号而省略重复的说明。并且，上下左右等位置关系是根据附图的位置关系。本实施方式中，对将旋转电容器适用于同步回旋加速器的情况进行说明。(同步回旋加速器)图1 图4所示的同步回旋加速器I为对离子(氢的阳离子)进行加速并射出质子射束(带电粒子射束)的装置，在真空容器2 (参考图3、图4)的内部对从未图示的离子源供给的离子(氢的阳离子)进行加速并射出质子射束。同步回旋加速器I具备上下对置配置的一对铁芯3 (磁轭)、用于使铁芯3产生磁场的线圈4 (电磁铁)及用于使真空容器2内的离子加速的加速电极5 (D形电极)。另外，图2中仅图示上下一对铁芯3中上部侧的铁芯3。铁芯3中形成有环状的空间3a，在该空间3a内容纳有线圈4。线圈4的内侧配置有真空容器2(真空箱)。通过使电流流过线圈4，从而形成以上下方向Z穿过真空容器2内的磁场，穿过真空容器2内的磁场经过线圈4外侧的铁芯3而返回到原点。加速电极5上连接有用于对来自高频电源(未图示)的高频电力的谐振频率进行调制的谐振电路10。图5是表示谐振电路10及旋转电容器11的截面图。谐振电路10具备与加速电极5电连接的内导体IOA及配置于内导体IOA外侧的外导体10B。外导体IOB呈筒状，其内部插穿有内导体10A。谐振电路10与能够使电容量改变的旋转电容器11 (可变电容器)电连接。旋转电容器11具备:设置成能够围绕中心轴线C旋转的旋转轴12、以从旋转轴12的周面12a伸出的方式安装于旋转轴12的多个旋转叶片13 (第I电极板)及与旋转叶片13对置配置的固定电极14 (第2电极板)。旋转轴12能够由铜或招等形成。旋转轴12通过旋转驱动部(未图示)以中心轴线C为中心被支承为旋转自如。旋转轴12被传递来自旋转驱动部(例如电动机)的旋转驱动力，而以预定的转速进行旋转。`旋转叶片13例如能够由铜或铝等板材形成。在正面观察(从沿旋转轴12的中心轴线C的方向观察)旋转叶片13时例如呈扇形。如图6所示，旋转叶片13具有圆弧状的外周部13a及从外周部13a两端弯曲而朝向旋转轴12的周面12a延伸的一对侧边13b、13b。另外，旋转叶片13的形状可为其他形状。作为旋转叶片13的形状，可举出梯形、椭圆形、三角形等。并且，旋转叶片13的缘部(外周部13a、侧边13b)可形成为直线，也可形成为曲线。如图6所示，本实施方式的旋转电容器11以例如4片为一组而具备多组旋转叶片13。一组旋转叶片13由在旋转轴12的周向(旋转方向R)上以等间隔(例如，90°间隔)配置的多个旋转叶片13构成。一组旋转叶片13在沿旋转轴12的中心轴线C的方向上以预定间隔配置。旋转叶片13配置于旋转轴12的一端侧(铁芯3侧)。旋转轴12的另一端侧设置有多个接地电极15 (地电极)。另外，一组旋转叶片13不限于以4片为一组的结构，也可以以其他片数(例如，3片或5片)为一组。并且，一组旋转叶片13中，多个旋转叶片13不限于沿旋转轴12的周向以等间隔配置的结构，也可以以不同的间隔(例如，以4片为一组时，依次以80° UOO0、80。UOO0的间隔)配置。图7所示的固定电极14例如能够由铜或铝等板材形成。在正面观察(从沿中心轴线C的方向观察)固定电极14时例如呈扇形。如图5所示，固定电极14以如下方式固定于筒部16，即以从包围旋转叶片13的方式设置的圆筒状筒部16的内周面(内侧面)朝向中心轴线C伸出。另外，筒部16连结于内导体10A，例如能够由铜或铝等形成。固定电极14可以以焊接或钎焊等方式固定于筒部16，也可以与筒部16—体成型。本实施方式的旋转叶片11例如以4片为一组而具备多组固定电极14。一组固定电极14在旋转轴12的周向R上以等间隔(例如，90°间隔)配置。一组固定电极14在沿中心轴线C的方向上以预定间隔配置。多个固定电极14通过在外周部连结于筒部16而电性连接。另外，一组固定电极板14不限于以4片为一组的结构，也可以以其他片数(例如，3片或5片)为一组。并且，一组固定电极板14中，多个固定电极板14不限于沿旋转轴12的周向以等间隔配置的结构，也可以以不同的间隔(例如，以4片为一组时，依次以80°、100°、80。UOO0的间隔)配置。旋转叶片13及固定电极14在沿中心轴线C的方向隔开设置，作为相互对置的一对电极而发挥作用。旋转叶片13随着旋转轴12的旋转而向旋转方向R移动。通过旋转叶片13旋转移动,一对电极(由一旋转叶片13和一固定电极14构成的一对电极)的对置面积(从沿中心轴线C的方向观察时，一旋转叶片13和一固定电极14重叠的部分的面积)发生变化。能够通过改变一对电极13、14的重叠的面积来变更旋转电容器11的电容量。在此，如图8所示，旋转叶片13的侧边13b (缘部)设置有多个缺口 21。缺口 21向板厚方向贯穿，例如在俯视观察时(从板厚方向观察时)形成为矩形。并且，缺口 21从侧边13b向旋转叶片13的中央部侧延伸。而且，缺口 21例如在侧边13b的延伸方向上以预定间隔配置。预定间隔是指设有间隔，而并不限定其间隔的具体长度。多个缺口 21之间的间隔即可以是等间隔，也可以是不同间隔。另外，图8中仅图示有I片旋转叶片13，但可以在其他所有旋转叶片13也设置相同的缺口 21，也可以仅在其他一部分旋转叶片13设置相同的缺口 21。并且，图6及图7中省略缺口 21的图示。图8中缺口 21被扩大图示，实际的缺口 21从侧边13b朝向旋转叶片13的中央部侧延伸20 30 mm左右，宽度为I 2 mm左右。缺口 21的形状不限于矩形，也可以为其他形状。作为缺口 21的形状，可举出例如V字形、U字形、半圆形等。另 外，能够适当地变更缺口 21的位置、大小及数量。缺口 21例如可以形成于旋转叶片13的外周部13a侧的缘部(边缘部)。并且，对缺口 21的开口宽度并不进行特别限定。接着，对具备旋转电容器11的同步回旋加速器I的作用进行说明。同步回旋加速器I的真空容器2内存在由离子源供给的离子。线圈4被供给来自交流电源的交流电力，在铁芯3内形成有预定磁场。真空容器2内形成有以上下方向Z穿过的磁场。真空容器2内的加速电极5被供给有来自高频电源的高频电力。通过连接于高频电源的谐振电路10对高频电力的谐振频率进行调制。旋转电容器11的旋转轴12例如以12600rpm进行旋转。旋转电容器11中，通过改变旋转叶片13和固定电极14的对置面积来改变电容量。由此，进行基于谐振电路10的谐振频率的调制，且预定的高频电力被供给到加速电极5。同步回旋加速器I中，与离子的重量增加对应地降低谐振频率，使离子加速。由此，能够避免因离子的能量升高而发生的周期延迟。因此，离子被适当地进行加速而离子的能量成为预定值以上之后，被加速的离子向真空容器2外射出。其结果，在同步回旋加速器I中能够得到高强度的射束电流。
并且，在同步回旋加速器I的使用中磁通量从铁芯3向空气中泄露。旋转电容器11配置于铁芯3的外面侧而受因泄露磁通生成的磁场(X方向的分量)的影响。因此，在磁场中移动的旋转叶片13上产生涡电流S (参考图8)。在旋转叶片13形成的涡电流S沿缘部(外周部13a、侧边13b)流动。本实施方式的旋转电容器11在旋转叶片13的侧边13b上形成有缺口 21，因此在旋转叶片13中流过的涡电流S的路径被缺口 21阻挡。由此，涡电流S以避开缺口 21的方式形成，而润电流S难以流动。其结果,能够通过降低在旋转叶片13中流过的润电流S,从而抑制旋转电容器11的发热。旋转电容器11中发热被抑制，因此能够使旋转叶片13高速旋转而适当地对同步回旋加速器I的谐振频率进行调制。其结果，能够适当地进行离子的加速并实现稳定的质子射束的照射。另外，图8中示出没有在侧边13b (缘部)形成缺口 21时的洛伦兹力密度分析结果。图8中，用虚线L表示的范围(夹在虚线L和侧边13b的区域)内为与周围比较洛伦兹力密度较高的区域。优选在该洛伦兹力密度较高的区域形成缺口 21。由此，能够有效地抑制涡电流的流动。接着，对本发明的第2实施方式所涉及的旋转电容器进行说明。图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的旋转电容器的旋转叶片31的截面图。第2实施方式的旋转电容器与第I实施方式的旋转电容器11的不同之处在于，具备层叠结构的旋转叶片31来代替在侧边13b形成有缺口 21的旋转叶片13。旋转叶片31具有由绝缘体构成的电极板主体32及覆盖电极板主体32表面的由导电体构成的表面层33。作为电极板主体32例如能够使用陶瓷。除此之外，作为能够使用于电极板主体32的绝缘体可举出不锈钢等。作为表面层33的材质，例如能够使用铜。能够通过在电极板主体32的表面实施镀铜来形成表面层33。表面层33的厚度例如较薄地形成为20 30 μ m左右。另外，作为表面层的材质能够使用铜以外的导电体。这种第2实施方式所涉及的旋转电容器中，以由绝缘体构成的电极板主体32确保刚性，并通过由导电体构成的表面层33来使必要的高频电流流动的同时较薄地形成表面层33，因此能够增大电阻而抑制涡电流。其结果，能够抑制旋转电容器的发热。另外，可以为在层叠结构的旋转叶片31上形成缺口 21的结构。并且，表面层33可以遍及电极板主体32的外表面的整个区域形成,也可以以仅覆盖电极板主体32外表面的一部分的方式形成。例如，表面层33可以构成为以仅覆盖电极板主体32的固定电极14侧的表面(仅覆盖与固定电极14对置的表面)的方式形成。接着，对本发明的第3实施方式所涉及的旋转电容器进行说明。图10是表示本发明的第3实施方式所涉及的旋转电容器的旋转叶片的缘部的截面图。第3实施方式的旋转电容器与第I实施方式的旋转电容器11的不同之处在于，具备侧边(缘部)为薄壁的旋转叶片41来代替在侧边13b形成缺口 21的旋转叶片13。
旋转叶片41的侧边13b与其他部分(旋转叶片41的中央部)相比厚度变薄。例如，将侧边形成为越朝向前端部41a越使其前端变细。如图10所示,成为逐渐弯曲的形状。另外，可以为直线倾斜而使侧边前端变细的形状，也可以通过形成阶梯面来较薄地形成。
另外，薄壁部可以形成在旋转叶片41的全周，也可以局部形成。薄壁部例如可以以在板厚方向逐渐弯曲的方式形成，也可以为设置阶梯差而成为薄壁的结构。这种第3实施方式所涉及的旋转电容器中，在旋转叶片41的侧边形成有薄壁部而使涡电流易流动的侧边部的电阻增大，因此能够降低涡电流。由此，能够降低流过旋转叶片41的涡电流而抑制发热。以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式。上述实施方式中，对将旋转电容器适用于同步回旋加速器(粒子加速器)的情况进行了说明，但旋转电容器也能够使用于其他设备及用途。另外，粒子加速器不限于同步回旋加速器，也可以是回旋加速器或同步加速器。并且，粒子束(带电粒子)不限于质子射束，可以为碳射束(重粒子射束)。旋转电容器能够使用于治疗用同步回旋加速器，但不限于治疗用，也可使用于其他用途。本申请主张基于2012年I月31日申请的日本专利申请第2012-018828号的优先权。该申请的全部内容通过 参考援用于本说明书中。
权利要求
1.一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中， 该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴， 所述一对电极具有: 第I电极板，从所述旋转轴的周面伸出 '及 第2电极板，相对于所述第I电极板向沿所述中心轴线的方向离开，并且与所述第I电极板对置配置， 所述第I电极板的缘部形成有沿板厚方向贯穿的缺口。
2.如权利要求1所述的旋转电容器，其中， 所述第I电极板具有朝向所述旋转轴的周面延伸的侧边， 在所述第I电极板的所述缘部即所述侧边的延伸方向上形成有多个所述缺口。
3.一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中， 该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴， 所述一对电极具有: 第I电极板，从所述旋转轴的周面伸出 '及 第2电极板，相对于所述第I电极板向沿所述中心轴线的方向离开，并且与所述第I电极板对置配置， 所述第I电极板包括由绝缘 体构成的电极板主体及由导电体构成的表面层，且所述表面层覆盖所述电极板主体的所述第2电极板侧的表面。
4.一种旋转电容器，其通过改变相互对置的一对电极的相重叠的面积来改变电容量，其中， 该旋转电容器具备能够围绕中心轴线旋转的旋转轴， 所述一对电极具有: 第I电极板，从所述旋转轴的周面伸出 '及 第2电极板，相对于所述第I电极板向沿所述中心轴线的方向离开，并且与所述第I电极板对置配置， 在所述第I电极板的缘部形成有厚度比中央部更薄的薄壁部。
全文摘要
本发明提供一种旋转电容器，其能够降低在旋转叶片中流过的涡电流而抑制发热。本发明的旋转电容器通过改变对置的一对电极的对置面积来改变电容量，其中，在从旋转轴的周面伸出的旋转叶片的缘部设置缺口。由此，抑制涡电流的流动。将旋转叶片设为层叠结构，并设为具备由绝缘体构成的电极板主体及被覆电极板主体表面的由导电体构成的表面层的结构。改变旋转叶片厚度而在旋转叶片的缘部形成比中央部更薄的薄壁部。
文档编号H01G5/06GK103227050SQ201310018228
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月17日 优先权日2012年1月31日
发明者户内丰 申请人:住友重机械工业株式会社