CN102844827B - 真空电容器 - Google Patents

Abstract

本发明能在维持真空电容器的真空室中的真空状态的同时容易地调节真空电容器的电容。通过在真空室（1b）的轴向上以一定间距分层布置多个平板状电极元件（5）而形成固定电极（4）。通过在真空室（1b）的轴向上以一定间距分层布置多个平板状电极元件（8）并且将电极元件（8）固定到可动电极轴（9）而形成可动电极（7）。通过可动电极轴（9）的旋转，每个电极元件（8）以与固定电极（4）的电极元件（5）非接触的方式插入固定电极（4）的电极元件（5）之间的间隙以及从其抽出。磁通量接收部（106b）固定至设置于可动电极轴（9）处的盘元件（106a）的密封元件（102）侧。设置于电容控制单元（14）处的磁通量产生单元（104）相对于磁通量接收部（106b）沿平行于可动电极轴（9）的方向布置。通过使电容控制单元（14）旋转，从而在磁通量产生单元（104）的磁吸引力作用下也使磁通量接收部（106b）旋转，可动电极（7）相对于固定电极（4）的重叠面积被改变，从而能够调节电容。

Description

真空电容器

技术领域

本发明涉及一种应用于例如半导体制造系统中使用的高频供电电路中的真空电容器，并且涉及一种其中固定电极和可动电极布置于真空外壳中并且其电容值可变的可变型真空电容器。

背景技术

很多真空电容器应用于例如半导体制造系统中使用的高频供电电路中。在将真空电容器按其结构宽泛地归类时，有两种类型的真空电容器：电容值固定的固定型真空电容器以及电容值可变的可变型真空电容器（例如，专利文献1~3）。

作为可变型真空电容器的例子，已知一种电容器，其中固定电极和可动电极布置于真空外壳中并且在通过使用波纹管等保持真空外壳中的真空状态的同时通过移动可动电极来使电容变化。作为真空外壳，提供由绝缘材料（比如陶瓷材料）制成的绝缘管本体以及由铜等材料制成的密封元件，并且绝缘管本体的每个开口端侧由所述密封元件封闭，从而形成真空外壳。每个密封元件主要由设置于绝缘管本体的开口端侧处的管元件和封闭管元件的盖元件形成。

固定电极由直径彼此不同并且同心地布置的多个基本上圆柱形电极元件所形成（例如，这些圆柱形电极元件以一定间距布置）。固定电极设置在真空外壳内密封元件之一（下文中，称为一侧密封元件，并且另一个称为另一侧密封元件）处。与固定电极相同，可动电极由直径彼此不同并且同心地布置的多个基本上圆柱形电极元件所形成（例如，这些圆柱形电极元件以一定间距布置）。在真空外壳内设置可动电极以使得可动电极的每个电极元件能以可动电极的每个电极元件与固定电极的电极元件非接触的方式插入固定电极的电极元件之间的间隙和从该间隙中抽出（可动电极的电极元件以交错构造布置以便插入固定电极的电极元件之间的间隙和从该间隙中抽出并且交替地与固定电极的电极元件重叠）。该可动电极由沿真空外壳的轴向移动的可动电极轴（可动电极轴移动以便能调节可动电极相对于固定电极的插入/抽出程度）支撑。

可动电极轴由例如支撑可动电极的支撑元件（下文中称为可动支撑元件）和从可动支撑元件的背面侧（例如从可动支撑元件的面对另一侧密封元件的表面侧）向真空外壳的轴向延伸的杆（下文中称为可动杆）形成。该可动电极轴例如通过设置在真空外壳处的轴承元件（例如固定在盖元件中部处的轴承元件）可滑动地支撑（例如该可动电极轴被可滑动地支撑使得可动杆能沿真空外壳的轴向滑动）。

为了通过沿真空外壳的轴向移动可动电极轴来调节电容，例如，使用连接至可动杆的一端侧并且由驱动源（比如马达）所旋转的元件（下文中，称为电容控制单元）。该电容控制单元被拧到可动杆的所述一端侧上（例如，形成在电容控制单元处的内螺纹部被拧到形成在可动杆的所述一端侧处的外螺纹部上），然后与可动杆连接。采用能由驱动源（比如马达）所旋转的电容控制单元。另外，例如通过由例如止推轴承形成的支撑元件相对于真空外壳等可旋转地支撑电容控制单元。

波纹管是具有膨胀/收缩特性的波纹管金属元件。波纹管用作真空电容器的电流路径的一部分，并将真空外壳内部分隔为真空室和大气室。由于这种波纹管，在真空外壳中的固定电极、可动电极和波纹管包围出的空间保持密封而作为真空室（该空间处于真空状态）的情况下，可动电极、可动支撑元件和可动杆能沿真空外壳的轴向移动。例如，波纹管的一侧边缘在轴承元件侧连接至所述另一侧密封元件的内壁侧，而波纹管的另一侧边缘连接至可动支撑元件等。

这里，关于波纹管的连接，例如采用真空铜焊。另外，对于波纹管，存在着一些具有不同结构的波纹管。例如，已知其结构为其中波纹管的所述另一侧边缘连接至可动杆的表面的波纹管以及具有双重波纹管结构（例如，其中不锈钢波纹管和铜波纹管组合起来的结构）的波纹管。

在具有上述这种结构的真空电容器中，通过由驱动源（比如马达）旋转电容控制单元，由电容控制单元的旋转引起的旋转运动转换为可动电极轴的轴向运动，然后固定电极和可动电极之间的重叠面积响应于可动电极轴的移动量而变化。此时，波纹管根据可动杆的运动而膨胀或收缩。

这样，当电压施加至固定电极和可动电极并且波纹管膨胀或收缩时，固定电极和可动电极之间的重叠面积改变，并且出现于这两个电极之间的电容值就连续地改变，从而进行阻抗调节。关于使用这种真空电容器的情况下的高频装置的高频电流，高频电流从所述一侧密封元件通过波纹管和两个面对电极之间（固定电极和可动电极之间）的电容流向所述另一侧密封元件。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.JP6-241237

专利文献2：日本专利申请公开No.JP2005-180535

专利文献3：日本专利申请公开No.JP8-45785

专利文献4：日本专利申请公开No.JP11-158604

发明内容

技术问题

如上所述，在可变型真空电容器中在维持真空室的真空状态的同时通过移动可动电极轴而改变电容的情况下，可知，需要具有膨胀/收缩特性的金属元件，比如波纹管（以将真空外壳的内部分隔为真空室和大气室）。另外，可知，需要通过电容控制单元的旋转运动沿真空外壳的轴向移动可动电极轴。

也就是说，在移动可动电极轴时，需要抵抗真空室的分隔壁（波纹管、绝缘管本体和一侧密封元件等）处出现的压力来进行可动电极轴的移动。另外，由于在每次重复膨胀/收缩时高的机械应力施加于金属元件比如波纹管上，因此金属元件很可能会破裂，并且真空电容器（真空室等）的寿命也会变短。尤其是在波纹管用作电流路径时，波纹管的温度由于施加电流时发热而变高。因而真空电容器的寿命变得更短。

在由电容控制单元引起的旋转运动转换为可动电极轴的轴向运动的情况下，例如，采用其中电容控制单元和可动电极轴（可动杆等）通过螺纹连接而连接的结构。然而，因为需要电容控制单元的多次旋转运动，所以需要花费很多时间来调节电容，因此难以即时地改变电容值。

问题的解决方案

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，一种真空电容器，在该真空电容器中，在真空外壳中布置由多个电极元件形成的固定电极并且在固定电极的电极元件之间形成的间隙中布置由多个电极元件形成的可动电极，并且通过使支撑可动电极的可动电极轴旋转而改变出现于可动电极和固定电极之间的电容，该真空电容器包括：使可动电极轴在真空外壳中旋转的磁通量接收部；在真空外壳的外部相对于磁通量接收部沿平行于可动电极轴的方向布置并且通过磁吸引力而使磁通量接收部旋转的磁通量产生单元；以及使磁通量产生单元旋转的电容控制单元。

为了解决上述问题，根据本发明的另一方面，一种真空电容器，包括：通过由相应的密封元件封闭绝缘管本体的两个开口端侧而形成的真空外壳；通过在真空外壳中沿真空外壳的轴向以一定间距分层布置多个平板状电极元件而形成的固定电极；通过在真空外壳中沿真空外壳的轴向以一定间距分层布置多个平板状电极元件而形成的可动电极，该可动电极固定至沿真空外壳的轴向延伸并且在真空外壳中被可旋转地支撑的可动电极轴，并且通过可动电极轴的旋转，可动电极的每个电极元件以可动电极的每个电极元件与固定电极的电极元件非接触的方式插入固定电极的电极元件之间的间隙以及从该间隙中抽出并且交替地与固定电极的电极元件重叠；固定至真空外壳中的可动电极轴并且经由密封元件从真空外壳的外部接收磁通量的磁通量接收部；在真空外壳的外部相对于磁通量接收部沿平行于可动电极轴的方向布置并且产生磁通量的磁通量产生单元；以及具有所述磁通量产生单元并且在密封元件的外部被可旋转地支撑的电容控制单元。并且，通过使电容控制单元旋转，从而在磁通量的磁吸引力作用下也使磁通量接收部旋转，可动电极相对于固定电极的重叠面积被改变，从而能够调节电容。

在上述真空电容器中，优选地，可动电极轴的轴承是平面轴承。

另外，在解决上述问题的上述真空电容器中，每个电极元件的面积小于真空外壳内部沿横截面方向的面积，并且通过可动电极轴在一次回转内的旋转，电容在从最小电容值至最大电容值的范围内可变。

另外，在解决上述问题的上述真空电容器中，以可动电极轴被夹在设置在绝缘管本体的两个开口端处的密封元件之间的方式，可动电极轴被可旋转地支撑。

发明效果

如上所述，根据本发明，无需使用波纹管，并且能有助于延长真空电容器的寿命。另外，能通过可动电极的旋转实现电容的即时改变。

附图说明

图1是根据本实施例的真空电容器的一部分的纵向剖切的透视图。

图2是根据本实施例的固定电极的一部分的分解透视图，用于说明布置于真空室中的固定电极的例子。

图3是根据本实施例的用于说明布置于真空室中的可动电极的例子的示意图。

图4是根据本实施例的用于说明通过固定电极和可动电极的插入/抽出而改变电容的例子的示意图。

图5是根据本实施例的用于说明通过固定电极和可动电极的插入/抽出而改变电容的例子的示意图。

图6是根据本实施例的用于说明电容控制单元的支撑结构的例子的示意图。

图7是根据本实施例的用于说明其中磁通量产生单元的磁通量φ由磁通量接收部所接收的结构的例子的示意图。

图8是根据本实施例的用于说明其中磁通量产生单元的磁通量φ由磁通量接收部所接收的结构的例子的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，将参照图1至图8说明根据本发明的可变型真空电容器的实施例。

图1是可变型真空电容器的一部分的纵向剖切的透视图。

提供由绝缘材料（比如陶瓷材料）制成的绝缘管本体1a以及均由铜等材料制成的一侧密封元件2和另一侧密封元件102，并且绝缘管本体1a的两个开口端侧由密封元件2和102封闭，从而形成真空外壳1。真空外壳1具有在真空外壳1内部的真空室1b。

图1中的一侧密封元件2具有设置于绝缘管本体1a的一个开口端侧处（在图1中下侧处）的管元件2a和封闭管元件2a的盖元件2b。另外，支撑后面提到的固定电极轴6以便使之直立的凹槽部2c（在图2中为三个凹槽部）在真空室1b中形成于盖元件2b的内表面上的外周边缘部处。用以安装后面提到的导向件11c的凹槽部2d在真空室1b中形成于盖元件2b的中部处。

图1中的另一侧密封元件102具有盖元件102b和设置在盖元件102b的下端端部的外周表面上的真空分隔板102a。通过在真空条件下进行铜焊，真空分隔板102a的外周部被固定到密封部112b，该密封部形成于设置在绝缘管本体1a的另一开口端侧（在图1中上侧处）的管元件112a的内周部处。作为后面提到的磁通量产生单元104的运动通道的环状凹槽部112e由管元件112a、真空分隔板102a和盖元件102b这些的外周所包围的空间限定。

在真空室1b中在盖元件102b的内表面上的中部处形成用于可旋转地支撑后面提到的可动电极轴9的凹槽部102f。另外，通过轴承（无油轴承等）14d宽松地插入后面提到的电容控制单元14的控制元件侧导向轴14b中的盖元件侧导向轴102i形成于盖元件102b的与形成有凹槽部102f的表面相对的表面上。于是，电容控制单元14由盖元件侧导向轴102i可旋转地支撑。

通过沿真空室1b的轴向（沿连接密封元件2和102的直线的方向）以一定间距（该间距比可动电极7的电极元件8的厚度大）分层布置多个平板状电极元件5来形成固定电极4。固定电极4由固定电极轴6固定地支撑。

在图1中，使用两个分开的固定电极轴6a和6b。一个固定电极轴6a直立在盖元件2b上并且固定至盖元件2b，且电连接至在真空室1b外部、在盖元件2b外侧处所设置的引线连接终端（未示出）。另一固定电极轴6b由穿过绝缘管本体1a并且位于绝缘管本体1a的纵向中部处的引线连接终端6c固定地支撑。固定电极轴6b电连接至引线连接终端6c。这样，固定电极4被分成位于一侧密封元件2侧并且电连接至引线连接终端（未示出）的电极（下文中称为一侧固定电极）以及位于另一侧密封元件102侧并且电连接至引线连接终端6c的电极（下文中称为另一侧固定电极）。

与固定电极4相同，通过沿真空室1b的轴向以一定间距（该间距比固定电极4的电极元件5的厚度大）分层布置多个平板状电极元件8而形成可动电极7。电极元件8以交错构造布置于真空室1b内部以使得以可动电极7的每个电极元件8与固定电极4的电极元件5非接触的方式，可动电极7的每个电极元件8能插入固定电极4的电极元件5之间的间隙以及从该间隙中抽出并且交替地与电极元件5重叠。可动电极7由沿真空室1b的轴向（例如，在图1中，在轴中心上）延伸的可动电极轴9可旋转地支撑。图1中的可动电极轴9在可动电极轴9的两端处设置有绝缘轴9a和9b。绝缘轴9a和绝缘轴9b分别通过穿孔11b和凹槽部102f被可旋转地支撑。

如上所述，通过由封闭绝缘管本体1a的两个开口端的密封元件2和102夹持并且可旋转地支撑可动电极轴9的两个端面，可以以不必在可动电极轴9和外壳之间的接触部处提供轴密封件等的方式实现完全真空密封。

这里，图1中的可动电极7没有电连接至真空外壳1的外部。可动电极7被分成位于一侧密封元件2侧、与所述一侧固定电极重叠且插入所述一侧固定电极以及从其中抽出的电极（下文中称为一侧可动电极）和位于另一侧密封元件102侧、与所述另一侧固定电极重叠且插入所述另一侧固定电极以及从其中抽出的电极（下文中称为另一侧可动电极）。

也就是，真空外壳1中的电容C是由一侧固定电极和一侧可动电极之间的重叠面积所引起的电容（下文中称为一侧电容）以及由所述另一侧固定电极和另一侧可动电极之间的重叠面积所引起的电容（下文中称为另一侧电容）的总电容。因此，真空外壳1的构造是将两个电容器串联连接的构造。

这里，在固定电极4被分成多个固定电极并且每个固定电极通过相应的引线连接终端电连接至真空外壳1的外部的情况下，构想了这样一种构造，在该构造中，与被划分的固定电极4一样，可动电极7和可动电极轴9也分别被分成多个可动电极和多个可动电极轴（例如，可动电极轴9使用位于可动电极轴9的一部分处的绝缘体进行划分）并且将多个这样的电容器串联连接。另外，在绝缘管本体1a被分成多个绝缘管本体的情况下，构想这样一种构造，在该构造中，相应的引线连接终端中的至少一个布置于被划分的绝缘管本体1a之间。

关于位于一侧密封元件2侧处的可动电极轴9的支撑结构，只要该结构是能维持真空室1b的真空状态的结构，就可以应用各种结构。例如，如图1中所示，该结构能够是这样的结构，其中提供设置有穿孔11b（该穿孔具有可动电极轴9的一端侧（在图1中是绝缘轴9a）能穿过的这种形状）的导向件11c以便从真空室1b的内部覆盖设置于凹槽部2d的底部上的调节膜片11a。然后，可动电极轴9的所述一端侧穿过导向件11c的穿孔11b，并且所述一端侧由调节膜片11a支撑。在这种结构的情况下，通过调节膜片11a的挤压变形所产生的力从接触调节膜片11a的所述一端侧至可动电极轴9的另一端侧地（向着另一侧密封元件102的方向）作用于可动电极轴9的所述一端侧上。

另外，在与真空外壳1的外部相通的孔11d形成于凹槽部2d中的情况下，调节膜片11a根据真空外壳1的外部的环境气压和真空室1b的真空压力之间的差被挤压变形。也就是，从真空外壳1的外部向着真空室1b的内部的方向使调节膜片11a挤压变形的力通过真空外壳1的外部和真空室1b之间的压力差作用在调节膜片11a上，并且这种挤压变形的力添加至可动电极轴9。可动电极轴9因此受到支撑，同时在向着另一侧密封元件102的方向上受压。

另外，在采用了其中可动电极轴9的一个端面侧如图1所示为平板状并且调节膜片11a的接触可动电极轴9的部分11e形成为尖状、然后可动电极轴9的所述一个端面的一部分由所述部分11e点支撑的构造的情况下，例如，与可动电极轴9的所述一个端面的整个表面受到支撑的情况相比，接触区域较小。因此，能降低可动电极轴9的旋转阻力。另外，同样在采用了其中接触可动电极轴9的部分11e没有形成尖状而是形成平板状并且可动电极轴9的端面形成为尖状、然后所述端面在该顶点处接触所述部分11e的构造的情况下，也能获得相同效果。也就是，只要所述构造是其中可动电极轴9和面向可动电极轴9的真空室1b内壁中的任一侧具有以点支撑的方式支撑另一侧的支撑部的构造，就能降低旋转阻力。

磁驱动板（磁驱动单元）106设置在真空室1b中可动电极轴9的另一侧密封元件102侧处并且与可动电极轴9一起旋转。磁驱动板106接收后面提到的磁通量产生单元104的磁通量φ。例如，磁驱动板106由铁磁性材料（比如铁和镍）制成。如图1所示，磁驱动板106具有通过可动电极轴9的穿过而被支撑的盘元件106a以及设置于盘元件106a的面对真空分隔板102a的表面上的磁通量接收部106b。

电容控制单元14经由磁通量产生单元固定导向件103设置有磁通量产生单元104，并且由另一侧密封元件102的盖元件侧导向轴102i可旋转地支撑。例如，如图1所示，使用这样的电容控制单元14，该控制单元具有通过环状控制元件侧导向轴14b相对于盖元件102b被可旋转地支撑的盘元件14a以及设置在真空室1b中在盘元件14a的内表面上的外周边缘部处并且随着盘元件14a的旋转而在凹槽部112e中运动的磁通量产生单元104。该磁通量产生单元104能由例如具有N极和S极的永磁体104以及保持永磁体104的磁通量产生单元固定导向件103形成。例如，磁通量产生单元104使用连接装置13c（比如螺钉）固定至盘元件14a。

在图1所示的真空电容器中，可动电极轴9、磁通量接收部106b以及电容控制单元14（磁通量产生单元104）沿相同方向旋转。关于真空室1b中的每个结构，例如，调节膜片11a、属于固定电极4的电极元件5、间隔件5b和固定电极轴6以及属于可动电极7的电极元件8、间隔件8b和可动电极轴9每个均能以多种方式固定。然而，能够采用这样一种方式，其中在形成真空室1b时当在高温（举例来说，大约800°C）下产生真空时通过真空状态下的铜焊来执行熔融固定。

图2是固定电极4的一部分的分解透视图，用来说明设置在真空室1b中的固定电极4的示例。如图2所示，固定电极4的每个电极元件5设置有固定孔5a（图2中为三个固定孔）以通过固定电极轴6的穿过而将固定电极轴6固定。然后层叠电极元件5以使得固定电极轴6穿过每个固定孔5a。为了在电极元件5之间形成间隔，例如，如图2所示，在电极元件5之间的每个间隔中设置固定电极轴6能穿过其中的、具有预定厚度（该厚度比可动电极7的电极元件8厚）的环形间隔件5b，从而在电极元件5之间形成间隙（即，厚度与间隔件5b相同的间隙）。

这里，要求每个电极元件5在如上所述分层布置时不与可动电极轴9以及后面提到的间隔件8b等互相干扰。如图2所示，然后适当地形成切割部分5c等。另外，要求固定电极轴6不与插入固定电极4以及从固定电极4中抽出的可动电极7干扰。例如，优选地，固定电极轴直立并且设置于靠近真空室1b的内周壁表面的位置处。

图3是用来说明布置于真空室1b中的可动电极7的示例的示意图。如图3所示，可动电极7的每个电极元件8也设置有固定孔8a以通过可动电极轴9的穿过而固定可动电极轴9。然后层叠电极元件8以使得可动电极轴9穿过每个固定孔8a。为了在电极元件8之间形成间隔，例如，如图3所示，在电极元件8之间的每个间隔中设置可动电极轴9能穿过的、具有预定厚度（该厚度比固定电极4的电极元件5厚）的环形间隔件8b，从而在电极元件8之间形成间隙（即，厚度与间隔件8b相同的间隙8c）。

这里，要求每个电极元件8在通过旋转而插入固定电极4以及从固定电极4中抽出时不与固定电极轴6和间隔件5b等干扰。例如，如图3所示，使用面积比电极元件5小的电极元件8。

图4和5是用来说明通过固定电极4和可动电极7的插入/抽出来改变电容的示例的示意图。如图4所示，当固定电极4（每个电极元件5）和可动电极7（每个电极元件8）没有彼此重叠时，真空电容器的电容是最小电容值。当可动电极7沿图4的X方向旋转并且与固定电极4重叠时，随着重叠面积变大，电容值增大。如图5所示，当重叠面积处于最大状态时，真空电容器的电容是最大电容值。

图1~图5中示出的每个电极元件5和每个电极元件8是平板状电极元件，并且各电极元件的两个端面的每个面积都小于真空室1b的内部的横截面方向上的面积。例如，电极元件为半圆盘、扇形盘以及三角形盘。即，只要电极元件5和8之间的重叠面积能根据可动电极7的旋转而改变并且电极元件8能在真空室1b内部旋转，各种形状的电极元件都能用于电极元件5和8。

虽然图中的每个电极元件5和8都是半圆盘，即，其形状是大约360°的一半，通过可动电极7在一次回转内的旋转，真空电容器的电容能在从最小电容值至最大电容值的范围内即时地改变。

这里，在电极元件5和8的形状的每个尺寸超过360°的一半的情况下，例如，可能就难以在将固定电极4布置于真空室1b中之后再安装可动电极7（即，可动电极7和固定电极4在安装时可能互相干扰）。为此，在图中所示的半圆盘状电极元件5和8的情况下，即，在形状的尺寸大约是360°的一半或更小的情况下，能认为在组装上具有优点。

图6是用来说明电容控制单元14的支撑结构的示例的示意图。在图6中，盖元件侧导向轴102i形成于盖元件102b的表面上，该表面在盖元件侧导向轴102i与可动电极轴9同轴布置的情况下是与面对真空室1b的表面相对的表面。然后盖元件侧导向轴102i通过轴承（无油轴承等）14d宽松地插入控制元件侧导向轴14b中，并且被可旋转地支撑。

这里，为了防止轴承14d脱落，例如，凸缘14e形成于控制元件侧导向轴14b中。另外，为了防止如上所述宽松地装配于盖元件侧导向轴102i上的电容控制单元14脱落，在盖元件侧导向轴102i的顶部处设置螺钉14f等。

图7和8是用来说明其中磁通量产生单元104的磁通量φ由磁通量接收部106b接收的结构的示例的示意图。在图7中，通过在盘元件106a处以规则间隔布置四个磁通量接收部106b形成磁驱动单元106。通过经由磁通量产生单元固定导向件103在盘元件14a的外周边缘部处以规则间隔布置四个磁通量产生单元104来形成电容控制单元14。这里，设置于磁通量产生单元固定导向件103上的磁通量产生单元104的数量不限于四个，而是优选地，这样确定磁通量产生单元104的数量和磁通量产生单元104的布置位置以使得由整个磁通量产生单元104产生的磁通量关于可动电极轴9对称。

磁通量产生单元104相对于磁通量接收部106b布置成平行于可动电极轴9，即，经由真空分隔板102a设置磁通量接收部106b和磁通量产生单元104以便它们沿平行于可动电极轴9的相同直线方向定位。这样，通过相对于磁通量接收部106b将磁通量产生单元104设置于平行于可动电极轴9的位置，磁通量产生单元104在平行于轴线的方向上吸引磁通量接收部106b。因此，即使在从整个磁通量产生单元104产生的磁通量分布出现不匀的情况下，引起可动电极轴9沿径向倾斜的力也变小。

由于每个磁通量接收部106b和每个磁通量产生单元104被布置成以便经由另一侧密封元件102的真空分隔板102a面向彼此，如图8所示，借助于由磁通量产生单元104产生的磁通量φ，在磁通量接收部106b和磁通量产生单元104之间形成磁路，并且产生磁吸引力。在电容控制单元14在如上所述地产生磁吸引力的状态下被旋转的情况下（即，在如上所述地产生磁吸引力的状态下磁通量产生单元104沿着如图1中所示的凹槽部112e运动的情况下），响应于电容控制单元14的旋转，在磁通量接收部106b处产生旋转扭矩。在磁通量接收部106b在根据如上所述的磁吸引力所产生的旋转扭矩的作用下而旋转的情况下，当通过磁吸引力产生的旋转扭矩超过可动电极轴9等的旋转阻力时，磁通量接收部106b旋转。因此，当在考虑了可动电极轴9的旋转阻力等的情况下适当地选择驱动源以及磁通量产生单元104来控制电容控制单元14时，磁通量接收部106b旋转。

根据如上所述的本发明的真空电容器，在（通过驱动源比如马达）使电容控制单元旋转时，磁通量产生单元围绕真空外壳的外周旋转，并且真空外壳中的磁通量接收部由于磁通量产生单元的磁吸引力、与磁通量产生单元的旋转同步地旋转。也就是，由于磁通量接收部固定至可动电极轴，紧固至可动电极轴的可动电极与磁通量接收部同步地旋转。因此，本发明的真空电容器不需要在现有技术的真空电容器中使用并且沿真空外壳的轴向膨胀和收缩的任何波纹管等。这样，能防止真空外壳（真空室等）的使用寿命缩短。

另外，通过相对于磁通量接收部将磁通量产生单元设置于平行于可动电极轴的位置，即使在磁通量分布出现不匀的情况下，引起可动电极轴沿径向倾斜的力也变小。例如，作为用于磁通量产生单元的永磁体，使用在形状和类型上彼此相同的多个磁体。然而，存在每个永磁体由于制造时的公差而并不严格地彼此相同的情况。另外，在通过真空状态下的铜焊来执行每个结构（每个部件或零件）的熔融固定时，存在磁通量产生单元和磁通量接收部之间的间隙出现微小差异的情况。如上所述，在每个磁通量产生单元和每个磁通量接收部之间所产生的磁通量不相同的情况下，整个磁通量产生单元中的磁通量分布关于可动电极轴不对称（磁通量分布不具有轴向对称性），并且磁通量分布可能出现不匀。在磁通量分布不具有轴向对称性时，可动电极轴被吸引并且以可动电极轴的接触膜片侧的部分是支点的方式沿在磁通量产生单元中磁吸引力强的方向倾斜，于是存在可动电极轴和轴承彼此接触的部分的旋转阻力将增加的可能性。

此外，为了减小可动电极轴和轴承彼此接触的部分的旋转阻力，构想了球轴承能用作可动电极轴的轴承。然而，通过在高温下在真空状态下的铜焊来执行真空外壳的每个部件或零件的熔融固定时，存在球轴承将由于高温而熔融或在旋转时由于磨损而出现金属粉末的风险。另外，由于耐高温的陶瓷球轴承很贵，因此真空电容器变得昂贵。因此，作为是便宜的真空电容器并且在组装期间没有问题的真空电容器，构想了其中可动电极轴由滑动轴承（平面轴承）支撑的真空电容器。

在平面轴承用作所述轴承的情况下，如果可动电极轴倾斜，则存在轴承和可动电极轴之间的旋转阻力会以该轴承的接触可动电极轴的边缘的部分是支点的方式由于径向上的力而增加的风险。尤其在为了增加真空电容器的电容而增加电极元件的数量时，由于可动电极轴变长，因此出现由于可动电极轴的倾斜引起旋转阻力增加的情况。在旋转阻力增加的情况下，要求通过磁通量产生单元和磁通量接收部之间的磁吸引力来增加旋转扭矩。

因此，像本发明的真空电容器，通过相对于磁通量接收部将磁通量产生单元设置于平行于可动电极轴的位置，由于磁通量产生单元沿平行于轴线的方向吸引磁通量接收部，因此即使在从整个磁通量产生单元产生的磁通量分布出现不匀的情况下，引起可动电极轴沿径向倾斜的力也会小。因此，同样在可动电极轴由平面轴承支撑的情况下，也能实现可动电极轴的平滑旋转。

另外，在对于布置于真空外壳中的每个结构当在高温下产生真空时通过真空状态下的铜焊来执行熔融固定的情况下，例如，优选地将铁磁性材料用于磁通量接收部。能在通过真空状态下的铜焊执行真空外壳中的每个结构的熔融固定之后将磁通量产生单元布置于真空外壳的外部。也就是，例如，在磁通量产生单元在真空电容器的组装期间暴露至高温气氛的情况下，要求在考虑到由于高温造成的退磁的情况下提供磁通量产生单元（例如，要求使用大尺寸磁体）。然而，像本发明的磁通量产生单元，由于能避免在高温真空产生过程期间暴露至高温气氛（以避免由于高温造成的退磁）并且完全利用磁通量产生单元本质上具有的能力，能防止真空电容器的尺寸较大（或能减小真空电容器的尺寸）。

在图1中，固定电极被分为一侧固定电极和另一侧固定电极，并且它们的引线连接终端定位于一侧密封元件侧处而不是另一侧密封元件侧处，即，它们的引线连接终端定位为远离磁通量产生单元。因此，即使在电流施加至固定电极时由于电流的施加而产生热和磁通量，磁通量产生单元也能不受到所述热和磁通量的影响。另外，使用多个固定电极轴。也就是，由于针对所述一侧固定电极和另一侧固定电极中的每个设置单独的固定电极轴，能抑制固定电极轴由于所述热引起的膨胀/收缩现象。在此情况下，例如，能抑制可动电极和固定电极之间的间隙的变化，因此能获得稳定的电容值。

这里，在固定电极被分为多个固定电极（例如，沿电极元件的分层布置方向划分）的情况下，优选地每个被划分的固定电极通过引线连接终端被引导至真空外壳的外部，即使在电流施加至固定电极时由于电流的施加而产生热和磁通量，磁通量产生单元也不受所述热和磁通量的影响。

另外，在可动电极轴的两个端部都由绝缘体形成并且可动电极与真空外壳的外部电绝缘并且例如在可动电极轴的两个端侧设置绝缘轴的情况下，可动部分（可动电极、可动电极轴）的结构处于其中金属和绝缘体彼此接触的状态。因而不存在金属-金属接触，并且能避免胶结现象（真空状态下金属之间的接合）。在绝缘轴与其他金属元件等相比具有耐热性的情况下，例如，即使可动部分在真空电容器的组装期间暴露至高温气氛，也能抑制可动电极轴由于热引起的膨胀/收缩现象。在此情况下，例如，能进一步抑制可动电极和固定电极之间的间隙的改变，并且能获得更稳定的电容值。

另外，还在使用调节膜片可旋转地支撑可动电极轴的情况下，由于可动电极轴沿朝着与调节膜片相对的密封元件的方向受力，例如，因此能抑制可动电极和固定电极之间的间隙的改变，并且能获得更稳定的电容值。另外，通过将调节膜片的接触可动电极轴的部分形成为较小形状（通过形成为尖状部或锐角形部），能降低可动电极轴的旋转阻力。这能允许降低真空电容器的驱动力，举例来说，降低使电容控制单元旋转的驱动能的消耗，并且还减小真空电容器的尺寸。

虽然仅仅详细描述了本发明的上述实施例，但是对于本领域技术人员而言很显然，在本发明的技术思想的范围内这些实施例能具有变型和变化。这些变型和变化应当包括于权利要求的范围内。

附图标记的说明

1…真空电容器

1a…真空外壳

1b…真空室

2、102…密封元件

4…固定电极

5、8…电极元件

6…固定电极轴

7…可动电极

9…可动电极轴

11a…调节膜片

106b…磁通量接收部

104…磁通量产生单元

14…电容控制单元

Claims (4)

1.一种真空电容器，在该真空电容器中，在真空外壳(1)中布置由多个电极元件(5)形成的固定电极(4)并且由多个电极元件(8)形成的可动电极(7)布置在所述固定电极(4)的所述电极元件(5)之间形成的间隙中，并且通过使支撑所述可动电极(7)、沿真空外壳(1)的轴向延伸并且通过在所述真空外壳(1)的内壁内从所述轴向方向的一端侧朝着另一端侧被挤压而被可旋转地支撑的可动电极轴(9)旋转而改变出现于所述可动电极(7)和所述固定电极(4)之间的真空电容器的电容，所述真空电容器包括：

使所述可动电极轴(9)在所述真空外壳(1)中旋转的磁通量接收部(106b)；

在所述真空外壳(1)的外部相对于所述磁通量接收部(106b)沿平行于所述可动电极轴(9)的方向布置且通过磁吸引力使所述磁通量接收部(106b)旋转的磁通量产生单元(104)；以及

使所述磁通量产生单元(104)旋转的电容控制单元(14)；其中

所述可动电极轴(9)在所述真空外壳(1)中由平面轴承支撑。

2.一种真空电容器，包括：

通过由相应的密封元件(2，102)封闭绝缘管本体(1a)的两个开口端侧而形成的真空外壳(1)；

通过在所述真空外壳(1)中沿所述真空外壳(1)的轴向以一定间距分层布置多个平板状电极元件(5)而形成的固定电极(4)；

通过在所述真空外壳(1)中沿所述真空外壳(1)的轴向以一定间距分层布置多个平板状电极元件(8)而形成的可动电极(7)，该可动电极固定至沿所述真空外壳(1)的轴向延伸且通过在所述真空外壳(1)的内壁内从所述轴向方向的一端侧朝着另一端侧被挤压而被可旋转地支撑的可动电极轴(9)，通过所述可动电极轴(9)的旋转，所述可动电极(7)的每个电极元件(8)以所述可动电极(7)的每个电极元件(8)与所述固定电极(4)的电极元件(5)非接触的方式插入所述固定电极(4)的电极元件(5)之间的间隙以及从其中抽出并且交替地与所述固定电极(4)的电极元件(5)重叠；

固定至所述真空外壳(1)中的所述可动电极轴(9)并且经由所述密封元件(102)从所述真空外壳(1)的外部接收磁通量的磁通量接收部(106b)；

在所述真空外壳(1)的外部相对于所述磁通量接收部(106b)沿平行于所述可动电极轴(9)的方向布置且产生磁通量的磁通量产生单元(104)；以及

具有所述磁通量产生单元(104)并且在所述密封元件(102)的外部被可旋转地支撑的电容控制单元(14)，其中：

所述可动电极轴(9)在所述真空外壳(1)中由平面轴承支撑；并且

通过使所述电容控制单元(14)旋转，从而在磁通量的磁吸引力作用下也使所述磁通量接收部(106b)旋转，所述可动电极(7)相对于所述固定电极(4)的重叠面积被改变，从而能够调节电容。

3.如权利要求1或2所述的真空电容器，其中：

每个所述电极元件(5，8)的面积小于所述真空外壳(1)的内部的横截面方向上的面积，并且

通过所述可动电极轴(9)在一次回转内的旋转，所述电容能在从最小电容值至最大电容值的范围内改变。

4.如权利要求2所述的真空电容器，其中：

所述可动电极轴(9)以所述可动电极轴(9)被夹持在设置于所述绝缘管本体(1a)的两个开口端处的所述密封元件(2，102)之间的方式被可旋转地支撑。