JP2005504444A - 電流性能を向上した可変コンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、請求項1による電流性能を向上した可変コンデンサ、および請求項11と12による使用方法に関する。
【0002】
可変真空コンデンサは、通常、一方で、金属製ばねベローズと電気的に結合された電極から外部接触位置に電流を通し、他方で、電極の周囲で支配する真空と外部の周囲大気圧との間に機械的に変形可能な隔壁を有する金属製ばねベローズを利用する。長期の寿命を達成するため、すなわち可能な限り多くの動作サイクルを可能にするために、ベローズ材料は、優れた機械的性質を有するように選択しなければならない。他方、ベローズ材料は、電気損失を低減して、機械的な長時間特性に再び悪影響を及ぼすことがある不必要な加熱を回避するために、優れた導電率を有しなければならない。同時に、ベローズの不可欠な折畳み構造によって、長さによる電気抵抗の上昇および直列インダクタンスの増加をもたらす長い電流経路が生じる。
【背景技術】
【0003】
米国特許第3,611,075号によれば、低い自己共振周波数に優れ、かつ同軸導体用の片側の電気接続部を提供する可変真空コンデンサが公知である。この可変真空コンデンサは特定の用途に指定されるかまたは用途が固定されている。さらに、この可変真空コンデンサは、特に3つの絶縁体部分から構成され、構造的に費用がかかり、同様に不都合である。
【特許文献1】
米国特許第3,611,075号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の課題は、従来の実施態様およびその大きさと比較して、従来の公知の寿命期間値の何倍もの増加をもたらす電流性能の際だった向上を可能にする可変コンデンサを提供することである。
【0005】
本発明のさらなる課題は、既存の用途の定格値を最小の構造費用で簡単に持続的に向上するために既存の実施態様との交換が可能であるように、可変コンデンサの形状を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、上記課題は、請求項1に記載の内容による可変コンデンサおよび請求項11と12に記載の使用方法によって解決される。
【0007】
図面を参照して、本発明について以下に記述する。
【実施例】
【0008】
図1は、電流性能を向上した可変コンデンサの概略断面図を示している。
【0009】
ハウジング底部13と、その外側に導電して取り付けられた接続部14とを有する可変コンデンサ20は、ハウジング底部13の内側に、固定電極部の部分である、ハウジング底部と導電結合された内部電極11を備える。ハウジング底部13はその外部境界において円筒状ハウジング内に移行し、この円筒状ハウジングに絶縁体リング7の下側が気密固定される。絶縁体リング7の上側に、円筒状ハウジングジャケット5が同様に気密固定され、ハウジングジャケットはその上端において、ハウジングカバーによってその外側に導電して取り付けられた接続部2により閉じられる。ハウジングカバーは、案内装置3を介して可変電極部を移動可能に案内する調整装置1用の開口部を中央に備える。案内装置3はばねベローズ4を介してハウジングカバーの内側と気密結合される。ハウジングジャケット5とばねベローズ4との間に存在する空間は、真空引きまたはガス充填に使用される。内部電極9と、これと直流によりまた機械的に結合された外部電極10とから構成される可変電極部は、絶縁体6を介して調整装置1と結合される。内部電極9は、コンデンサの中心軸の周りに同心にまたは渦巻状に配置されるある数の電極要素または電極プレートから構成される。調整装置1によって、電極要素および電極プレートが固定電極部の電極内に沈めることが可能である。
【0010】
ハウジングジャケット5は、絶縁体リング7のハウジングジャケットの固定部の上方で、その内側において、内部ジャケットリング8に導電して継続され、内部ジャケットリングの下端に固定電極部の部分である外部電極12が固定される。これによって、ハウジングジャケット5は外部電極12と機械的かつ電気的に結合される。外部電極12は、コンデンサの中心軸を同心にまたは渦巻状に囲むが固定電極部の内部電極11から直流的にまた機械的に分離して配置されるある数の電極要素または電極プレートから構成される。
【0011】
電極要素9、10、11、12は、渦巻状の形状を備えることもできる。
【0012】
上方接続部2とハウジングジャケット5と内部ジャケットリング8とを介して固定電極部の外部電極12に給電されることによって、ばねベローズ4は無通電のままであるが、この理由は、絶縁体6が、電極9、10を有する可変電極部からばねベローズ4を有する案内装置3を直流的に分離するために働くからである。
【0013】
ばねベローズ4の外側のパスに電流線を案内することによって、純粋に機械的な観点に従ってばねベローズ用の材料を最適化することができる。次に、高周波電流に関しなお有利な金属経路に電流を流すことができる。このことによる位相幾何学的な帰結として、電極パケットは、ばねベローズ4を含む電極9、10を有する可変電極部用の調整要素が無通電のままであるように設計される。これによって、ばねベローズは加熱を受けず、材料節約が行われる。このことは、可変電極部または調整可能な電極が、コンデンサの容量調整のために固定電極部の部分である直流的に互いに分離された2つの別の電極内に多少深く沈められる電気的なブリッジ機能を引き受けることによって達成することができる。次に、最後に挙げた両方の電極11、12は、コンデンサの接続点または接続部との機械的に剛性の電気結合部と結合することができる。コンデンサの両方の接続部2、14によって、コンデンサが周知の構造と同一または同様の構造形態で100%の交換可能性を有するように、コンデンサを形成することができる。このことは後付け作業の際に特に有利である。
【0014】
電極の形態には、大きな限界が設定される。したがって、例えば、固定電極部の電極11の電極要素は互いに異なる高さを有することができ、これによって、本明細書に詳述しない調整範囲内の新規な容量特性が得られる。しかし、電極要素は同一の高さであることが好ましい。
【0015】
電極11について記述したような異なる高さの電極要素を有する構造は、他の電極9、10と12、またはそれらの部分にも適用される。本発明によれば、同時に寿命を5倍に高めつつ電流負荷の増加は20〜30%になり、すなわち、最高5倍までサイクルを実施することができる。
【0016】
このような可変コンデンサの記述した構造は、真空コンデンサに適用されることが好ましいが、ガス充填されたコンデンサにも原則として有効である。
【0017】
図2は接続互換性の可変真空コンデンサの第1の実施例を示している。
【0018】
図示した可変真空コンデンサは、図1によるコンデンサの構造に本質的に一致し、また次に述べる違いを有する。絶縁体リング7は、コンデンサの全高が130mmの場合、直径90mm、断面20x7mmを有し、またハウジング底部13の上方に僅かな間隔を空けて存在する。ハウジングジャケット5はより長く形成され、内部ジャケットリングは省略され、また固定電極部の外部電極12はハウジングジャケット5の絶縁体リング7の上方にほぼ垂直に固定される。容量は500pF、許容電圧は10kVptである(ピーク試験)。
【0019】
電極12と11用の接続部2と14は、外径70mmまたは35mmでリング状に製造され、この結果、前記接続部は、全高130mmの既存の可変真空コンデンサの接続形状を備え、既存の可変真空コンデンサに代えて簡単に交換することができ、すなわち接続互換性を有する。
【0020】
図3は、大きな下方接続リングを有する可変真空コンデンサの第2の実施例を示している。
【0021】
図示した可変真空コンデンサは、図2によるコンデンサの構造に本質的に一致する。可変真空コンデンサは次に述べる違いを有する。絶縁体リング7は寸法80x15mmのセラミックリングである。絶縁体6は外径40mm、断面15x5mmのセラミックリングである。全高は120mmである。容量は800pF、許容電圧は5kVptである(ピーク試験)。電極12用の接続部14は外径70mmでリング状に製造され、この結果、前記接続部は、全高120mmの既存の真空コンデンサの接続形状の条件も満たし、この既存の真空コンデンサと完全に接続互換性を有する。
【0022】
図4は、ハウジング底部の部分として絶縁体を有するガス充填された可変コンデンサの第3の実施例を示している。
【0023】
図示したガス充填された可変コンデンサは、図2によるコンデンサの構造に本質的に一致する。可変コンデンサは次に述べる違いを有する。絶縁体リング7は円盤状に形成され、ハウジング底部13の構成部分である。絶縁体リングは外径80mm、断面5x15mmを有する。コンデンサの全高は120mmである。容量は1000pF、許容電圧は5kVptである(ピーク試験)。電極11用の接続部14はリング状であり、外径は52mm、断面は1.5x13mmである。ばねベローズ4とハウジングジャケット5との間の空間には、通常のガス充填部がある。
【0024】
本発明による可変コンデンサの利点は、同時に数倍の寿命を有しつつ電流負荷が高くなることである。電気的要件と機械的要件との間の従来の妥協的解決方法は不必要となる。
【0025】
さらに、製造は同一の構造で行うことができ、すなわち、同一のまたは少なくとも非常に類似したハウジングを提供し、これによって、既存の機器構造のHF電流の増大、HF出力の増大および寿命の延長に関して簡単な「アップグレード」が可能になる。
【0026】
このようなコンデンサが使用される新しい構造は、寸法それ自体を大きくすることなく、より高いHF電流およびHF出力のために設計することができる。
【0027】
電気的出力損失の低減によって電気経路の抵抗が減少し、全体効率の向上をもたらす。電気回路の短縮は直列インダクタンスの低減ももたらし、これにより、真空コンデンサの適用範囲が超短波の範囲(>150MHz)まで拡大される。
【0028】
可変電極部の1つのみの第2の絶縁体によって、ばねベローズが無通電保持されることが特に有利であることが実証されている。
【0029】
このような可変コンデンサは、高周波発生器および工業用HF利用のためのマッチボックスと適合ネットワークにおいて、HF出力電子回路内および送信システムの出力部内の調整可能なフィルタとして使用される。
【0030】
本発明で重要なことは、本発明によるコンデンサが、電極の特別な配列によって周知の構造よりも明らかに高い電流を許容すること、本発明によるコンデンサが同時に予測寿命の延長に優れていること、および本発明によるコンデンサが接続互換性を有することである。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】電流性能を向上した本発明による可変コンデンサの概略断面図である。
【図2】接続互換性の可変真空コンデンサの第1の実施例の図面である。
【図3】小さな下方接続リングを有する可変真空コンデンサの第2の実施例の図面である。
【図4】ハウジング底部の部分として絶縁体を有するガス充填された可変コンデンサの第3の実施例の図面である。
Claims (12)
- 固定電極部および可変電極部と、ハウジング底部(13)と、絶縁体リング(7)と、ハウジングジャケット(5)と、ばねベローズ(4)と、調整装置(1)とを含む可変コンデンサにおいて、前記固定電極部が、内部電極(11)と、該内部電極によって直流的に分離された外部電極(12)とから構成されることと、前記可変電極部が、内部電極(9)と、該内部電極と直流結合された外部電極(10)とから構成されることと、前記可変電極部が絶縁体(6)を介して調整装置(1)と結合され、かつ前記調整装置がばねベローズ(4)を介してハウジングジャケット(5)と気密結合されることと、ハウジングジャケット(5)がハウジング底部(13)から絶縁体リング(7)によって分離されることと、また前記可変電極部の内部および外部電極(9、10)が案内装置(3)を介して調整装置(1)によって移動可能であり、かつ前記固定電極部の内部および外部電極(11、12)内に沈め可能に配置され、ばねベローズ(4)が無通電であることとを特徴とする可変コンデンサ。
- 前記固定電極部の外部電極(12)がハウジングジャケット(5)と電気的に結合され、前記ハウジングジャケットがその上側に一方の電流供給が行われる外部電極(12)の接続部(2)を備え、また前記固定電極部の内部電極(11)が他方の電流供給が行われる下方接続部(14)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の可変コンデンサ。
- 前記固定電極部の外部電極(12)が内側ジャケットリング(8)によってハウジングジャケット(5)と電気的に結合されることを特徴とする、請求項1または2に記載の可変コンデンサ。
- 前記可変コンデンサが、既存の可変コンデンサと外部構造が同一の形状を備え、したがって、前記既存の可変コンデンサと交換可能または接続互換性を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 電極(9、10、11、12)の電極要素が、同心に配置された個別電極から構成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 電極(9、10、11、12)が同心に互いに配置されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 電極(9、10、11、12)が、渦巻状に配置された電極要素からまたは個別電極から構成されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 電極(9、10、11、12)が同心に互いに配置されることを特徴とする、請求項7に記載の可変コンデンサ。
- 外部電極(10、12)が、内部電極(9、11)に対して異なる電極高さを有するが、好ましくは同一の高さであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 電極(9、10、11、12)の電極要素が互いに異なる高さを有するが、好ましくは同一の高さであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の可変コンデンサ。
- 高周波発生器におけるおよび工業用HF利用のためのマッチボックスと適合ネットワークにおける、請求項1〜10のいずれか1項に記載の可変コンデンサの使用方法。
- HF出力電子回路内および送信システムの出力部内の調整可能なフィルタにおける、請求項1〜10のいずれか1項に記載の可変コンデンサの使用方法。
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