專利名稱：真空電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種應(yīng)用于例如半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中使用的高頻供電電路中的真空電容器，并且涉及一種其中固定電極和可動電極布置于真空外殼中并且其電容值可變的可變型真空電容器。
背景技術(shù)：
很多真空電容器應(yīng)用于例如半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中使用的高頻供電電路中。在將真空電容器按其結(jié)構(gòu)寬泛地歸類時，有兩種類型的真空電容器電容值固定的固定型真空電容器以及電容值可變的可變型真空電容器(例如，專利文獻廣3 )。
作為可變型真空電容器的例子，已知ー種電容器，其中固定電極和可動電極布置于真空外殼中并且在通過使用波紋管等保持真空外殼中的真空狀態(tài)的同時通過移動可動電極來使電容變化。作為真空外殼，提供由絕緣材料(比如陶瓷材料)制成的絕緣管本體以及由銅等材料制成的密封元件，并且絕緣管本體的每個開ロ端側(cè)由所述密封元件封閉，從而形成真空外売。每個密封元件主要由設(shè)置于絕緣管本體的開ロ端側(cè)處的管元件和封閉管元件的蓋元件形成。固定電極由直徑彼此不同并且同心地布置的多個基本上圓柱形電極元件所形成(例如，這些圓柱形電極元件以一定間距布置)。固定電極設(shè)置在真空外殼內(nèi)密封元件之一(下文中，稱為ー側(cè)密封元件，并且另一個稱為另ー側(cè)密封元件)處。與固定電極相同，可動電極由直徑彼此不同并且同心地布置的多個基本上圓柱形電極元件所形成(例如，這些圓柱形電極元件以一定間距布置)。在真空外殼內(nèi)設(shè)置可動電極以使得可動電極的每個電極元件能以可動電極的每個電極元件與固定電極的電極元件非接觸的方式插入固定電極的電極元件之間的間隙和從該間隙中抽出(可動電極的電極元件以交錯構(gòu)造布置以便插入固定電極的電極元件之間的間隙和從該間隙中抽出并且交替地與固定電極的電極元件重疊)。該可動電極由沿真空外殼的軸向移動的可動電極軸(可動電極軸移動以便能調(diào)節(jié)可動電極相對于固定電極的插入/抽出程度)支撐?？蓜与姌O軸由例如支撐可動電極的支撐元件(下文中稱為可動支撐元件)和從可動支撐元件的背面?zhèn)?例如從可動支撐元件的面對另ー側(cè)密封元件的表面?zhèn)?向真空外殼的軸向延伸的桿(下文中稱為可動桿)形成。該可動電極軸例如通過設(shè)置在真空外殼處的軸承元件(例如固定在蓋元件中部處的軸承元件)可滑動地支撐(例如該可動電極軸被可滑動地支撐使得可動桿能沿真空外殼的軸向滑動)。為了通過沿真空外殼的軸向移動可動電極軸來調(diào)節(jié)電容，例如，使用連接至可動桿的一端側(cè)并且由驅(qū)動源(比如馬達)所旋轉(zhuǎn)的元件(下文中，稱為電容控制單元)。該電容控制單元被擰到可動桿的所述一端側(cè)上(例如，形成在電容控制單元處的內(nèi)螺紋部被擰到形成在可動桿的所述一端側(cè)處的外螺紋部上)，然后與可動桿連接。采用能由驅(qū)動源(比如馬達)所旋轉(zhuǎn)的電容控制単元。另外，例如通過由例如止推軸承形成的支撐元件相對于真空外殼等可旋轉(zhuǎn)地支撐電容控制単元。
波紋管是具有膨脹/收縮特性的波紋管金屬元件。波紋管用作真空電容器的電流路徑的一部分,并將真空外殼內(nèi)部分隔為真空室和大氣室。由于這種波紋管,在真空外殼中的固定電極、可動電極和波紋管包圍出的空間保持密封而作為真空室(該空間處于真空狀態(tài))的情況下，可動電極、可動支撐元件和可動桿能沿真空外殼的軸向移動。例如，波紋管的一側(cè)邊緣在軸承元件側(cè)連接至所述另ー側(cè)密封元件的內(nèi)壁側(cè)，而波紋管的另ー側(cè)邊緣連接至可動支撐元件等。這里，關(guān)于波紋管的連接，例如采用真空銅焊。另外，對于波紋管，存在著ー些具有不同結(jié)構(gòu)的波紋管。例如，已知其結(jié)構(gòu)為其中波紋管的所述另ー側(cè)邊緣連接至可動桿的表面的波紋管以及具有雙重波紋管結(jié)構(gòu)(例如，其中不銹鋼波紋管和銅波紋管組合起來的結(jié)構(gòu))的波紋管。在具有上述這種結(jié)構(gòu)的真空電容器中，通過由驅(qū)動源(比如馬達)旋轉(zhuǎn)電容控制單元，由電容控制単元的旋轉(zhuǎn)引起的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為可動電極軸的軸向運動，然后固定電極和可動電極之間的重疊面積響應(yīng)于可動電極軸的移動量而變化。此時，波紋管根據(jù)可動桿 的運動而膨脹或收縮。這樣，當電壓施加至固定電極和可動電極并且波紋管膨脹或收縮時，固定電極和可動電極之間的重疊面積改變，并且出現(xiàn)于這兩個電極之間的電容值就連續(xù)地改變，從而進行阻抗調(diào)節(jié)。關(guān)于使用這種真空電容器的情況下的高頻裝置的高頻電流，高頻電流從所述ー側(cè)密封元件通過波紋管和兩個面對電極之間(固定電極和可動電極之間)的電容流向所述另ー側(cè)密封元件。引用列表專利文獻專利文獻I :日本專利申請公開No. JP6-241237專利文獻2 :日本專利申請公開No. JP2005-180535專利文獻3 :日本專利申請公開No. JP8-45785專利文獻4 :日本專利申請公開No. JP11-15860
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題如上所述，在可變型真空電容器中在維持真空室的真空狀態(tài)的同時通過移動可動電極軸而改變電容的情況下，可知，需要具有膨脹/收縮特性的金屬元件，比如波紋管(以將真空外殼的內(nèi)部分隔為真空室和大氣室)。另外，可知，需要通過電容控制單元的旋轉(zhuǎn)運動沿真空外殼的軸向移動可動電極軸。也就是說，在移動可動電極軸時，需要抵抗真空室的分隔壁(波紋管、絕緣管本體和ー側(cè)密封元件等)處出現(xiàn)的壓カ來進行可動電極軸的移動。另外，由于在每次重復(fù)膨脹/收縮時高的機械應(yīng)カ施加于金屬元件比如波紋管上，因此金屬元件很可能會破裂，并且真空電容器(真空室等)的壽命也會變短。尤其是在波紋管用作電流路徑時，波紋管的溫度由于施加電流時發(fā)熱而變高。因而真空電容器的壽命變得更短。在由電容控制単元引起的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為可動電極軸的軸向運動的情況下，例如，采用其中電容控制単元和可動電極軸(可動桿等)通過螺紋連接而連接的結(jié)構(gòu)。然而，因為需要電容控制単元的多次旋轉(zhuǎn)運動，所以需要花費很多時間來調(diào)節(jié)電容，因此難以即時地改變電容值。問題的解決方案為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，ー種真空電容器，在該真空電容器中，在真空外殼中布置由多個電極元件形成的固定電極并且在固定電極的電極元件之間形成的間隙中布置由多個電極元件形成的可動電極，并且通過使支撐可動電極的可動電極軸旋轉(zhuǎn)而改變出現(xiàn)于可動電極和固定電極之間的電容，該真空電容器包括使可動電極軸在真空外殼中旋轉(zhuǎn)的磁通量接收部；在真空外殼的外部相對于磁通量接收部沿平行于可動電極軸的方向布置并且通過磁吸引力而使磁通量接收部旋轉(zhuǎn)的磁通量產(chǎn)生單元；以及使磁通量產(chǎn)生單元旋轉(zhuǎn)的電容控制単元。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，ー種真空電容器，包括通過由相應(yīng)的密封元件封閉絕緣管本體的兩個開ロ端側(cè)而形成的真空外殼；通過在真空外殼中沿真空外殼的軸向以一定間距分層布置多個平板狀電極元件而形成的固定電極；通過在真空外殼中沿真空外殼的軸向以一定間距分層布置多個平板狀電極元件而形成的可動電極，該可動電極固定至沿真空外殼的軸向延伸并且在真空外殼中被可旋轉(zhuǎn)地支撐的可動電極軸，并且通過可動電極軸的旋轉(zhuǎn)，可動電極的每個電極元件以可動電極的每個電極元件與固定電極的電極元件非接觸的方式插入固定電極的電極元件之間的間隙以及從該間隙中抽出并且交替地與固定電極的電極元件重疊；固定至真空外殼中的可動電極軸并且經(jīng)由密封元件從真空外殼的外部接收磁通量的磁通量接收部；在真空外殼的外部相對于磁通量接收部沿平行于可動電極軸的方向布置并且產(chǎn)生磁通量的磁通量產(chǎn)生單元；以及具有所述磁通量產(chǎn)生単元并且在密封元件的外部被可旋轉(zhuǎn)地支撐的電容控制単元。并且，通過使電容控制単元旋轉(zhuǎn)，從而在磁通量的磁吸引力作用下也使磁通量接收部旋轉(zhuǎn)，可動電極相對于固定電極的重疊面積被改變，從而能夠調(diào)節(jié)電容。在上述真空電容器中，優(yōu)選地，可動電極軸的軸承是平面軸承。另外，在解決上述問題的上述真空電容器中，每個電極元件的面積小于真空外殼內(nèi)部沿橫截面方向的面積，并且通過可動電極軸在一次回轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，電容在從最小電容值至最大電容值的范圍內(nèi)可變。另外，在解決上述問題的上述真空電容器中，以可動電極軸被夾在設(shè)置在絕緣管本體的兩個開ロ端處的密封元件之間的方式，可動電極軸被可旋轉(zhuǎn)地支撐。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，無需使用波紋管，并且能有助于延長真空電容器的壽命。另外，能通過可動電極的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)電容的即時改變。


圖I是根據(jù)本實施例的真空電容器的一部分的縱向剖切的透視圖。圖2是根據(jù)本實施例的固定電極的一部分的分解透視圖，用于說明布置于真空室中的固定電極的例子。圖3是根據(jù)本實施例的用于說明布置于真空室中的可動電極的例子的示意圖。圖4是根據(jù)本實施例的用于說明通過固定電極和可動電極的插入/抽出而改變電容的例子的示意圖。圖5是根據(jù)本實施例的用于說明通過固定電極和可動電極的插入/抽出而改變電容的例子的示意圖。圖6是根據(jù)本實施例的用于說明電容控制単元的支撐結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。圖7是根據(jù)本實施例的用于說明其中磁通量產(chǎn)生單元的磁通量Φ由磁通量接收部所接收的結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。圖8是根據(jù)本實施例的用于說明其中磁通量產(chǎn)生單元的磁通量Φ由磁通量接收部所接收的結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。
具體實施例方式在下面的描述中，將參照圖I至圖8說明根據(jù)本發(fā)明的可變型真空電容器的實施 例。圖I是可變型真空電容器的一部分的縱向剖切的透視圖。提供由絕緣材料(比如陶瓷材料)制成的絕緣管本體Ia以及均由銅等材料制成的ー側(cè)密封元件2和另ー側(cè)密封元件102，并且絕緣管本體Ia的兩個開ロ端側(cè)由密封元件2和102封閉，從而形成真空外殼I。真空外殼I具有在真空外殼I內(nèi)部的真空室lb。圖I中的ー側(cè)密封元件2具有設(shè)置于絕緣管本體Ia的一個開ロ端側(cè)處(在圖I中下側(cè)處)的管元件2a和封閉管元件2a的蓋元件2b。另外，支撐后面提到的固定電極軸6以便使之直立的凹槽部2c (在圖2中為三個凹槽部)在真空室Ib中形成于蓋元件2b的內(nèi)表面上的外周邊緣部處。用以安裝后面提到的導(dǎo)向件Ilc的凹槽部2d在真空室Ib中形成于蓋元件2b的中部處。圖I中的另ー側(cè)密封元件102具有蓋元件102b和設(shè)置在蓋元件102b的下端端部的外周表面上的真空分隔板102a。通過在真空條件下進行銅焊，真空分隔板102a的外周部被固定到密封部112b，該密封部形成于設(shè)置在絕緣管本體Ia的另ー開ロ端側(cè)(在圖I中上側(cè)處)的管元件112a的內(nèi)周部處。作為后面提到的磁通量產(chǎn)生單元104的運動通道的環(huán)狀凹槽部112e由管元件112a、真空分隔板102a和蓋元件102b這些的外周所包圍的空間限定。在真空室Ib中在蓋元件102b的內(nèi)表面上的中部處形成用于可旋轉(zhuǎn)地支撐后面提到的可動電極軸9的凹槽部102f。另外，通過軸承(無油軸承等)14d寬松地插入后面提到的電容控制單元14的控制元件側(cè)導(dǎo)向軸14b中的蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i形成于蓋元件102b的與形成有凹槽部102f的表面相対的表面上。于是，電容控制単元14由蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102 可旋轉(zhuǎn)地支撐。通過沿真空室Ib的軸向(沿連接密封元件2和102的直線的方向)以一定間距(該間距比可動電極7的電極元件8的厚度大)分層布置多個平板狀電極元件5來形成固定電極4。固定電極4由固定電極軸6固定地支撐。在圖I中，使用兩個分開的固定電極軸6a和6b。ー個固定電極軸6a直立在蓋兀件2b上并且固定至蓋元件2b，且電連接至在真空室Ib外部、在蓋元件2b外側(cè)處所設(shè)置的引線連接終端(未示出)。另ー固定電極軸6b由穿過絕緣管本體Ia并且位于絕緣管本體Ia的縱向中部處的引線連接終端6c固定地支撐。固定電極軸6b電連接至引線連接終端6c。這樣，固定電極4被分成位于ー側(cè)密封元件2側(cè)并且電連接至引線連接終端(未示出)的電極(下文中稱為ー側(cè)固定電極)以及位于另ー側(cè)密封元件102側(cè)并且電連接至引線連接終端6c的電極(下文中稱為另ー側(cè)固定電極)。與固定電極4相同，通過沿真空室Ib的軸向以一定間距(該間距比固定電極4的電極元件5的厚度大)分層布置多個平板狀電極元件8而形成可動電極7。電極元件8以交錯構(gòu)造布置于真空室Ib內(nèi)部以使得以可動電極7的每個電極元件8與固定電極4的電極元件5非接觸的方式，可動電極7的每個電極元件8能插入固定電極4的電極元件5之間的間隙以及從該間隙中抽出并且交替地與電極元件5重疊?？蓜与姌O7由沿真空室Ib 的軸向(例如，在圖I中，在軸中心上)延伸的可動電極軸9可旋轉(zhuǎn)地支撐。圖I中的可動電極軸9在可動電極軸9的兩端處設(shè)置有絕緣軸9a和％。絕緣軸9a和絕緣軸9b分別通過穿孔Ilb和凹槽部102f被可旋轉(zhuǎn)地支撐。如上所述，通過由封閉絕緣管本體Ia的兩個開ロ端的密封元件2和102夾持并且可旋轉(zhuǎn)地支撐可動電極軸9的兩個端面，可以以不必在可動電極軸9和外殼之間的接觸部處提供軸密封件等的方式實現(xiàn)完全真空密封。這里，圖I中的可動電極7沒有電連接至真空外殼I的外部?？蓜与姌O7被分成位于ー側(cè)密封元件2側(cè)、與所述ー側(cè)固定電極重疊且插入所述ー側(cè)固定電極以及從其中抽出的電極(下文中稱為ー側(cè)可動電極)和位于另ー側(cè)密封兀件102側(cè)、與所述另ー側(cè)固定電極重疊且插入所述另ー側(cè)固定電極以及從其中抽出的電極(下文中稱為另一側(cè)可動電極)。也就是，真空外殼I中的電容C是由ー側(cè)固定電極和ー側(cè)可動電極之間的重疊面積所引起的電容(下文中稱為ー側(cè)電容)以及由所述另ー側(cè)固定電極和另ー側(cè)可動電極之間的重疊面積所引起的電容(下文中稱為另ー側(cè)電容)的總電容。因此，真空外殼I的構(gòu)造是將兩個電容器串聯(lián)連接的構(gòu)造。這里，在固定電極4被分成多個固定電極并且每個固定電極通過相應(yīng)的引線連接終端電連接至真空外殼I的外部的情況下，構(gòu)想了這樣ー種構(gòu)造，在該構(gòu)造中，與被劃分的固定電極4 ー樣,可動電極7和可動電極軸9也分別被分成多個可動電極和多個可動電極軸(例如，可動電極軸9使用位于可動電極軸9的一部分處的絕緣體進行劃分)并且將多個這樣的電容器串聯(lián)連接。另外，在絕緣管本體Ia被分成多個絕緣管本體的情況下，構(gòu)想這樣ー種構(gòu)造，在該構(gòu)造中，相應(yīng)的引線連接終端中的至少ー個布置于被劃分的絕緣管本體Ia之間。關(guān)于位于ー側(cè)密封元件2側(cè)處的可動電極軸9的支撐結(jié)構(gòu)，只要該結(jié)構(gòu)是能維持真空室Ib的真空狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，就可以應(yīng)用各種結(jié)構(gòu)。例如，如圖I中所示，該結(jié)構(gòu)能夠是這樣的結(jié)構(gòu)，其中提供設(shè)置有穿孔Ilb (該穿孔具有可動電極軸9的一端側(cè)(在圖I中是絕緣軸9a)能穿過的這種形狀)的導(dǎo)向件Ilc以便從真空室Ib的內(nèi)部覆蓋設(shè)置于凹槽部2d的底部上的調(diào)節(jié)膜片11a。然后，可動電極軸9的所述一端側(cè)穿過導(dǎo)向件Ilc的穿孔11b，并且所述一端側(cè)由調(diào)節(jié)膜片Ila支撐。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，通過調(diào)節(jié)膜片Ila的擠壓變形所產(chǎn)生的カ從接觸調(diào)節(jié)膜片Ila的所述一端側(cè)至可動電極軸9的另一端側(cè)地(向著另ー側(cè)密封元件102的方向)作用于可動電極軸9的所述一端側(cè)上。另外，在與真空外殼I的外部相通的孔Ild形成于凹槽部2d中的情況下，調(diào)節(jié)膜片Ila根據(jù)真空外殼I的外部的環(huán)境氣壓和真空室Ib的真空壓カ之間的差被擠壓變形。也就是，從真空外殼I的外部向著真空室Ib的內(nèi)部的方向使調(diào)節(jié)膜片Ila擠壓變形的カ通過真空外殼I的外部和真空室Ib之間的壓力差作用在調(diào)節(jié)膜片Ila上，并且這種擠壓變形的力添加至可動電極軸9。可動電極軸9因此受到支撐，同時在向著另ー側(cè)密封元件102的方向上受壓。另外，在采用了其中可動電極軸9的一個端面?zhèn)热鐖DI所示為平板狀并且調(diào)節(jié)膜片I Ia的接觸可動電極軸9的部分I Ie形成為尖狀、然后可動電極軸9的所述ー個端面的一部分由所述部分He點支撐的構(gòu)造的情況下，例如，與可動電極軸9的所述ー個端面的整個 表面受到支撐的情況相比，接觸區(qū)域較小。因此，能降低可動電極軸9的旋轉(zhuǎn)阻力。另外，同樣在采用了其中接觸可動電極軸9的部分lie沒有形成尖狀而是形成平板狀并且可動電極軸9的端面形成為尖狀、然后所述端面在該頂點處接觸所述部分lie的構(gòu)造的情況下，也能獲得相同效果。也就是，只要所述構(gòu)造是其中可動電極軸9和面向可動電極軸9的真空室Ib內(nèi)壁中的任ー側(cè)具有以點支撐的方式支撐另ー側(cè)的支撐部的構(gòu)造，就能降低旋轉(zhuǎn)阻力。磁驅(qū)動板(磁驅(qū)動單元)106設(shè)置在真空室Ib中可動電極軸9的另ー側(cè)密封元件102側(cè)處并且與可動電極軸9 一起旋轉(zhuǎn)。磁驅(qū)動板106接收后面提到的磁通量產(chǎn)生單元104的磁通量Φ。例如，磁驅(qū)動板106由鐵磁性材料(比如鐵和鎳)制成。如圖I所示，磁驅(qū)動板106具有通過可動電極軸9的穿過而被支撐的盤元件106a以及設(shè)置于盤元件106a的面對真空分隔板102a的表面上的磁通量接收部106b。電容控制単元14經(jīng)由磁通量產(chǎn)生單元固定導(dǎo)向件103設(shè)置有磁通量產(chǎn)生單元104，并且由另ー側(cè)密封元件102的蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i可旋轉(zhuǎn)地支撐。例如，如圖I所示，使用這樣的電容控制単元14，該控制単元具有通過環(huán)狀控制元件側(cè)導(dǎo)向軸14b相對于蓋元件102b被可旋轉(zhuǎn)地支撐的盤元件14a以及設(shè)置在真空室Ib中在盤元件14a的內(nèi)表面上的外周邊緣部處并且隨著盤元件14a的旋轉(zhuǎn)而在凹槽部112e中運動的磁通量產(chǎn)生單元104。該磁通量產(chǎn)生單元104能由例如具有N極和S極的永磁體104以及保持永磁體104的磁通量產(chǎn)生單元固定導(dǎo)向件103形成。例如，磁通量產(chǎn)生單元104使用連接裝置13c (比如螺釘)固定至盤元件14a。在圖I所示的真空電容器中，可動電極軸9、磁通量接收部106b以及電容控制單元14 (磁通量產(chǎn)生單元104)沿相同方向旋轉(zhuǎn)。關(guān)于真空室Ib中的每個結(jié)構(gòu)，例如，調(diào)節(jié)膜片
Ila、屬于固定電極4的電極兀件5、間隔件5b和固定電極軸6以及屬于可動電極7的電極元件8、間隔件Sb和可動電極軸9每個均能以多種方式固定。然而，能夠采用這樣ー種方式，其中在形成真空室Ib時當在高溫(舉例來說，大約800° C)下產(chǎn)生真空時通過真空狀態(tài)下的銅焊來執(zhí)行熔融固定。圖2是固定電極4的一部分的分解透視圖，用來說明設(shè)置在真空室Ib中的固定電極4的示例。如圖2所示，固定電極4的姆個電極元件5設(shè)置有固定孔5a (圖2中為三個固定孔)以通過固定電極軸6的穿過而將固定電極軸6固定。然后層疊電極元件5以使得固定電極軸6穿過每個固定孔5a。為了在電極元件5之間形成間隔，例如，如圖2所示，在電極元件5之間的每個間隔中設(shè)置固定電極軸6能穿過其中的、具有預(yù)定厚度(該厚度比可動電極7的電極元件8厚)的環(huán)形間隔件5b，從而在電極元件5之間形成間隙(即，厚度與間隔件5b相同的間隙)。這里，要求每個電極元件5在如上所述分層布置時不與可動電極軸9以及后面提到的間隔件8b等互相干擾。如圖2所示，然后適當?shù)匦纬汕懈畈糠?c等。另外，要求固定電極軸6不與插入固定電極4以及從固定電極4中抽出的可動電極7干擾。例如，優(yōu)選地，固定電極軸直立并且設(shè)置于靠近真空室Ib的內(nèi)周壁表面的位置處。圖3是用來說明布置于真空室Ib中的可動電極7的示例的示意圖。如圖3所示，可動電極7的每個電極元件8也設(shè)置有固定孔8a以通過可動電極軸9的穿過而固定可動電極軸9。然后層疊電極元件8以使得可動電極軸9穿過每個固定孔8a。為了在電極元件8之間形成間隔，例如，如圖3所示，在電極元件8之間的每個間隔中設(shè)置可動電極軸9能穿過的、具有預(yù)定厚度(該厚度比固定電極4的電極元件5厚)的環(huán)形間隔件Sb，從而在電極元件8之間形成間隙(即，厚度與間隔件Sb相同的間隙Sc)。這里，要求每個電極元件8在通過旋轉(zhuǎn)而插入固定電極4以及從固定電極4中抽出時不與固定電極軸6和間隔件5b等干擾。例如，如圖3所示，使用面積比電極元件5小的電極元件8。 圖4和5是用來說明通過固定電極4和可動電極7的插入/抽出來改變電容的示例的示意圖。如圖4所示，當固定電極4 (姆個電極元件5)和可動電極7 (姆個電極元件8)沒有彼此重疊時，真空電容器的電容是最小電容值。當可動電極7沿圖4的X方向旋轉(zhuǎn)并且與固定電極4重疊時，隨著重疊面積變大，電容值増大。如圖5所示，當重疊面積處于最大狀態(tài)時，真空電容器的電容是最大電容值。圖廣圖5中示出的每個電極元件5和每個電極元件8是平板狀電極元件，并且各電極元件的兩個端面的每個面積都小于真空室Ib的內(nèi)部的橫截面方向上的面積。例如，電極元件為半圓盤、扇形盤以及三角形盤。即，只要電極元件5和8之間的重疊面積能根據(jù)可動電極7的旋轉(zhuǎn)而改變并且電極元件8能在真空室Ib內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，各種形狀的電極元件都能用于電極元件5和8。雖然圖中的每個電極元件5和8都是半圓盤，S卩，其形狀是大約360°的一半，通過可動電極7在一次回轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，真空電容器的電容能在從最小電容值至最大電容值的范圍內(nèi)即時地改變。這里，在電極元件5和8的形狀的每個尺寸超過360°的一半的情況下，例如，可能就難以在將固定電極4布置于真空室Ib中之后再安裝可動電極7 (即，可動電極7和固定電極4在安裝時可能互相干擾)。為此，在圖中所示的半圓盤狀電極元件5和8的情況下，即，在形狀的尺寸大約是360°的一半或更小的情況下，能認為在組裝上具有優(yōu)點。圖6是用來說明電容控制単元14的支撐結(jié)構(gòu)的示例的示意圖。在圖6中，蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i形成于蓋兀件102b的表面上,該表面在蓋兀件側(cè)導(dǎo)向軸102i與可動電極軸9同軸布置的情況下是與面對真空室Ib的表面相対的表面。然后蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i通過軸承(無油軸承等)14d寬松地插入控制元件側(cè)導(dǎo)向軸14b中，并且被可旋轉(zhuǎn)地支撐。這里，為了防止軸承14d脫落，例如，凸緣14e形成于控制元件側(cè)導(dǎo)向軸14b中。另夕卜，為了防止如上所述寬松地裝配于蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i上的電容控制単元14脫落，在蓋元件側(cè)導(dǎo)向軸102i的頂部處設(shè)置螺釘14f等。圖7和8是用來說明其中磁通量產(chǎn)生單元104的磁通量Φ由磁通量接收部106b接收的結(jié)構(gòu)的示例的示意圖。在圖7中，通過在盤元件106a處以規(guī)則間隔布置四個磁通量接收部106b形成磁驅(qū)動單元106。通過經(jīng)由磁通量產(chǎn)生單元固定導(dǎo)向件103在盤元件14a的外周邊緣部處以規(guī)則間隔布置四個磁通量產(chǎn)生單元104來形成電容控制単元14。這里，設(shè)置于磁通量產(chǎn)生單元固定導(dǎo)向件103上的磁通量產(chǎn)生單元104的數(shù)量不限于四個，而是優(yōu)選地，這樣確定磁通量產(chǎn)生單元104的數(shù)量和磁通量產(chǎn)生單元104的布置位置以使得由整個磁通量產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的磁通量關(guān)于可動電極軸9對稱。磁通量產(chǎn)生單兀104相對于磁通量接收部106b布置成平行于可動電極軸9,即，經(jīng)由真空分隔板102a設(shè)置磁通量接收部106b和磁通量產(chǎn)生單元104以便它們沿平行于可動電極軸9的相同直線方向定位。這樣，通過相對于磁通量接收部106b將磁通量產(chǎn)生單元104設(shè)置于平行于可動電極軸9的位置，磁通量產(chǎn)生單元104在平行于軸線的方向上吸引磁通量接收部106b。因此，即使在從整個磁通量產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的磁通量分布出現(xiàn)不勻的情況下，引起可動電極軸9沿徑向傾斜的カ也 變小。由于每個磁通量接收部106b和每個磁通量產(chǎn)生單元104被布置成以便經(jīng)由另ー側(cè)密封元件102的真空分隔板102a面向彼此,如圖8所示,借助于由磁通量產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的磁通量Φ,在磁通量接收部106b和磁通量產(chǎn)生單元104之間形成磁路，并且產(chǎn)生磁吸引力。在電容控制単元14在如上所述地產(chǎn)生磁吸引力的狀態(tài)下被旋轉(zhuǎn)的情況下(B卩，在如上所述地產(chǎn)生磁吸引力的狀態(tài)下磁通量產(chǎn)生單元104沿著如圖I中所示的凹槽部112e運動的情況下)，響應(yīng)于電容控制單元14的旋轉(zhuǎn)，在磁通量接收部106b處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩。在磁通量接收部106b在根據(jù)如上所述的磁吸引力所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下而旋轉(zhuǎn)的情況下，當通過磁吸引カ產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩超過可動電極軸9等的旋轉(zhuǎn)阻カ時，磁通量接收部106b旋轉(zhuǎn)。因此，當在考慮了可動電極軸9的旋轉(zhuǎn)阻力等的情況下適當?shù)剡x擇驅(qū)動源以及磁通量產(chǎn)生單元104來控制電容控制單元14時,磁通量接收部106b旋轉(zhuǎn)。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的真空電容器，在(通過驅(qū)動源比如馬達)使電容控制単元旋轉(zhuǎn)時，磁通量產(chǎn)生單元圍繞真空外殼的外周旋轉(zhuǎn)，并且真空外殼中的磁通量接收部由于磁通量產(chǎn)生單元的磁吸引力、與磁通量產(chǎn)生單元的旋轉(zhuǎn)同步地旋轉(zhuǎn)。也就是，由于磁通量接收部固定至可動電極軸，緊固至可動電極軸的可動電極與磁通量接收部同步地旋轉(zhuǎn)。因此，本發(fā)明的真空電容器不需要在現(xiàn)有技術(shù)的真空電容器中使用并且沿真空外殼的軸向膨脹和收縮的任何波紋管等。這樣，能防止真空外殼(真空室等)的使用壽命縮短。另外，通過相對于磁通量接收部將磁通量產(chǎn)生單元設(shè)置于平行于可動電極軸的位置，即使在磁通量分布出現(xiàn)不勻的情況下，引起可動電極軸沿徑向傾斜的カ也變小。例如，作為用于磁通量產(chǎn)生單元的永磁體，使用在形狀和類型上彼此相同的多個磁體。然而，存在每個永磁體由于制造時的公差而并不嚴格地彼此相同的情況。另外，在通過真空狀態(tài)下的銅焊來執(zhí)行每個結(jié)構(gòu)(每個部件或零件)的熔融固定時，存在磁通量產(chǎn)生單元和磁通量接收部之間的間隙出現(xiàn)微小差異的情況。如上所述，在每個磁通量產(chǎn)生單元和每個磁通量接收部之間所產(chǎn)生的磁通量不相同的情況下，整個磁通量產(chǎn)生單元中的磁通量分布關(guān)于可動電極軸不對稱(磁通量分布不具有軸向?qū)ΨQ性)，并且磁通量分布可能出現(xiàn)不勻。在磁通量分布不具有軸向?qū)ΨQ性時，可動電極軸被吸引并且以可動電極軸的接觸膜片側(cè)的部分是支點的方式沿在磁通量產(chǎn)生單元中磁吸引力強的方向傾斜，于是存在可動電極軸和軸承彼此接觸的部分的旋轉(zhuǎn)阻力將增加的可能性。此外，為了減小可動電極軸和軸承彼此接觸的部分的旋轉(zhuǎn)阻力，構(gòu)想了球軸承能用作可動電極軸的軸承。然而，通過在高溫下在真空狀態(tài)下的銅焊來執(zhí)行真空外殼的每個部件或零件的熔融固定時，存在球軸承將由于高溫而熔融或在旋轉(zhuǎn)時由于磨損而出現(xiàn)金屬粉末的風險。另外，由于耐高溫的陶瓷球軸承很貴，因此真空電容器變得昂貴。因此，作為是便宜的真空電容器并且在組裝期間沒有問題的真空電容器，構(gòu)想了其中可動電極軸由滑動軸承(平面軸承)支撐的真空電容器。在平面軸承用作所述軸承的情況下，如果可動電極軸傾斜，則存在軸承和可動電極軸之間的旋轉(zhuǎn)阻力會以該軸承的接觸可動電極軸的邊緣的部分是支點的方式由于徑向上的力而增加的風險。尤其在為了增加真空電容器的電容而增加電極元件的數(shù)量時，由于可動電極軸變長，因此出現(xiàn)由于可動電極軸的傾斜引起旋轉(zhuǎn)阻力増加的情況。在旋轉(zhuǎn)阻力増加的情況下，要求通過磁通量產(chǎn)生單元和磁通量接收部之間的磁吸引力來増加旋轉(zhuǎn)扭矩。因此，像本發(fā)明的真空電容器，通過相對于磁通量接收部將磁通量產(chǎn)生單元設(shè)置于平行于可動電極軸的位置，由于磁通量產(chǎn)生單元沿平行于軸線的方向吸引磁通量接收部，因此即使在從整個磁通量產(chǎn)生單元產(chǎn)生的磁通量分布出現(xiàn)不勻的情況下，引起可動電 極軸沿徑向傾斜的カ也會小。因此，同樣在可動電極軸由平面軸承支撐的情況下，也能實現(xiàn)可動電極軸的平滑旋轉(zhuǎn)。另外，在對于布置于真空外殼中的每個結(jié)構(gòu)當在高溫下產(chǎn)生真空時通過真空狀態(tài)下的銅焊來執(zhí)行熔融固定的情況下，例如，優(yōu)選地將鐵磁性材料用于磁通量接收部。能在通過真空狀態(tài)下的銅焊執(zhí)行真空外殼中的每個結(jié)構(gòu)的熔融固定之后將磁通量產(chǎn)生單元布置于真空外殼的外部。也就是，例如，在磁通量產(chǎn)生單元在真空電容器的組裝期間暴露至高溫氣氛的情況下，要求在考慮到由于高溫造成的退磁的情況下提供磁通量產(chǎn)生單元(例如，要求使用大尺寸磁體)。然而，像本發(fā)明的磁通量產(chǎn)生單元，由于能避免在高溫真空產(chǎn)生過程期間暴露至高溫氣氛(以避免由于高溫造成的退磁)并且完全利用磁通量產(chǎn)生單元本質(zhì)上具有的能力，能防止真空電容器的尺寸較大(或能減小真空電容器的尺寸)。在圖I中，固定電極被分為ー側(cè)固定電極和另ー側(cè)固定電極，并且它們的引線連接終端定位于ー側(cè)密封元件側(cè)處而不是另ー側(cè)密封元件側(cè)處，即，它們的引線連接終端定位為遠離磁通量產(chǎn)生單元。因此，即使在電流施加至固定電極時由于電流的施加而產(chǎn)生熱和磁通量，磁通量產(chǎn)生單元也能不受到所述熱和磁通量的影響。另外，使用多個固定電極軸。也就是，由于針對所述ー側(cè)固定電極和另ー側(cè)固定電極中的每個設(shè)置単獨的固定電極軸，能抑制固定電極軸由于所述熱引起的膨脹/收縮現(xiàn)象。在此情況下，例如，能抑制可動電極和固定電極之間的間隙的變化，因此能獲得穩(wěn)定的電容值。這里，在固定電極被分為多個固定電極(例如，沿電極元件的分層布置方向劃分)的情況下，優(yōu)選地每個被劃分的固定電極通過引線連接終端被引導(dǎo)至真空外殼的外部，即使在電流施加至固定電極時由于電流的施加而產(chǎn)生熱和磁通量，磁通量產(chǎn)生單元也不受所述熱和磁通量的影響。另外，在可動電極軸的兩個端部都由絕緣體形成并且可動電極與真空外殼的外部電絕緣并且例如在可動電極軸的兩個端側(cè)設(shè)置絕緣軸的情況下，可動部分(可動電極、可動電極軸)的結(jié)構(gòu)處于其中金屬和絕緣體彼此接觸的狀態(tài)。因而不存在金屬-金屬接觸，并且能避免膠結(jié)現(xiàn)象(真空狀態(tài)下金屬之間的接合)。在絕緣軸與其他金屬元件等相比具有耐熱性的情況下，例如，即使可動部分在真空電容器的組裝期間暴露至高溫氣氛，也能抑制可動電極軸由于熱引起的膨脹/收縮現(xiàn)象。在此情況下，例如，能進ー步抑制可動電極和固定電極之間的間隙的改變，并且能獲得更穩(wěn)定的電容值。另外，還在使用調(diào)節(jié)膜片可旋轉(zhuǎn)地支撐可動電極軸的情況下，由于可動電極軸沿朝著與調(diào)節(jié)膜片相對的密封元件的方向受力，例如，因此能抑制可動電極和固定電極之間的間隙的改變，并且能獲得更穩(wěn)定的電容值。另外，通過將調(diào)節(jié)膜片的接觸可動電極軸的部分形成為較小形狀(通過形成為尖狀部或鋭角形部)，能降低可動電極軸的旋轉(zhuǎn)阻力。這能允許降低真空電容器的驅(qū)動力，舉例來說，降低使電容控制単元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動能的消耗，并且還減小真空電容器的尺寸。雖然僅僅詳細描述了本發(fā)明的上述實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很顯然，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)這些實施例能具有變型和變化。這些變型和變化應(yīng)當包括于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。附圖標記的說明I…真空電容器Ia…真空外殼Ib…真空室2、102…密封元件4…固定電極5、8…電極兀件6…固定電極軸7…可動電極9…可動電極軸I Ia…調(diào)節(jié)膜片
106b…磁通量接收部104…磁通量產(chǎn)生單元14…電容控制單元
權(quán)利要求
1.一種真空電容器，在該真空電容器中，在真空外殼中布置由多個電極兀件形成的固定電極并且由多個電極元件形成的可動電極布置在所述固定電極的所述電極元件之間形成的間隙中，并且通過使支撐所述可動電極的可動電極軸旋轉(zhuǎn)而改變出現(xiàn)于所述可動電極和所述固定電極之間的真空電容器的電容，所述真空電容器包括 使所述可動電極軸在所述真空外殼中旋轉(zhuǎn)的磁通量接收部； 在所述真空外殼的外部相對于所述磁通量接收部沿平行于所述可動電極軸的方向布置且通過磁吸引力使所述磁通量接收部旋轉(zhuǎn)的磁通量產(chǎn)生單元；以及使所述磁通量產(chǎn)生單元旋轉(zhuǎn)的電容控制單元。
2.—種真空電容器，包括 通過由相應(yīng)的密封元件封閉絕緣管本體的兩個開口端側(cè)而形成的真空外殼； 通過在所述真空外殼中沿所述真空外殼的軸向以一定間距分層布置多個平板狀電極元件而形成的固定電極； 通過在所述真空外殼中沿所述真空外殼的軸向以一定間距分層布置多個平板狀電極元件而形成的可動電極，該可動電極固定至沿所述真空外殼的軸向延伸且在所述真空外殼中被可旋轉(zhuǎn)地支撐的可動電極軸，通過所述可動電極軸的旋轉(zhuǎn)，所述可動電極的每個電極元件以所述可動電極的每個電極元件與所述固定電極的電極元件非接觸的方式插入所述固定電極的電極元件之間的間隙以及從其中抽出并且交替地與所述固定電極的電極元件重疊； 固定至所述真空外殼中的所述可動電極軸并且經(jīng)由所述密封元件從所述真空外殼的外部接收磁通量的磁通量接收部； 在所述真空外殼的外部相對于所述磁通量接收部沿平行于所述可動電極軸的方向布置且產(chǎn)生磁通量的磁通量產(chǎn)生單元；以及 具有所述磁通量產(chǎn)生單元并且在所述密封元件的外部被可旋轉(zhuǎn)地支撐的電容控制單元，并且 通過使所述電容控制單元旋轉(zhuǎn)，從而在磁通量的磁吸引力作用下也使所述磁通量接收部旋轉(zhuǎn)，所述可動電極相對于所述固定電極的重疊面積被改變，從而能夠調(diào)節(jié)電容。
3.如權(quán)利要求I或2所述的真空電容器，其中 所述可動電極軸的軸承是平面軸承。
4.如權(quán)利要求I或2所述的真空電容器，其中 每個所述電極元件的面積小于所述真空外殼的內(nèi)部的橫截面方向上的面積，并且通過所述可動電極軸在一次回轉(zhuǎn)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，所述電容能在從最小電容值至最大電容值的范圍內(nèi)改變。
5.如權(quán)利要求2所述的真空電容器，其中 所述可動電極軸以所述可動電極軸被夾持在設(shè)置于所述絕緣管本體的兩個開口端處的所述密封元件之間的方式被可旋轉(zhuǎn)地支撐。
全文摘要
本發(fā)明能在維持真空電容器的真空室中的真空狀態(tài)的同時容易地調(diào)節(jié)真空電容器的電容。通過在真空室(1b)的軸向上以一定間距分層布置多個平板狀電極元件(5)而形成固定電極(4)。通過在真空室(1b)的軸向上以一定間距分層布置多個平板狀電極元件(8)并且將電極元件(8)固定到可動電極軸(9)而形成可動電極(7)。通過可動電極軸(9)的旋轉(zhuǎn)，每個電極元件(8)以與固定電極(4)的電極元件(5)非接觸的方式插入固定電極(4)的電極元件(5)之間的間隙以及從其抽出。磁通量接收部(106b)固定至設(shè)置于可動電極軸(9)處的盤元件(106a)的密封元件(102)側(cè)。設(shè)置于電容控制單元(14)處的磁通量產(chǎn)生單元(104)相對于磁通量接收部(106b)沿平行于可動電極軸(9)的方向布置。通過使電容控制單元(14)旋轉(zhuǎn)，從而在磁通量產(chǎn)生單元(104)的磁吸引力作用下也使磁通量接收部(106b)旋轉(zhuǎn)，可動電極(7)相對于固定電極(4)的重疊面積被改變，從而能夠調(diào)節(jié)電容。
文檔編號H01G5/06GK102844827SQ201180019789
公開日2012年12月26日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者高橋榮一, 深井利真, 巽敏規(guī), 錦織祐市, 北寄崎薰 申請人:株式會社明電舍