KR101364580B1 - 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치는 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제1 급전 리드와 상기 제1 급전 리드에 전기적으로 연결된 제1 급전 전극을 구비하는 제1 다중 축전 전극, 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 대향되어 용량적으로 결합되는 복수개의 제2 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제2 급전 리드와 상기 제2 급전 리드에 전기적으로 연결된 제2 급전 전극을 구비하는 제2 다중 축전 전극, 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바가 장착되는 제1 부재, 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바가 장착되는 제2 부재, 및 상기 제1 부재 또는 제2 부재를 작동시켜 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바의 대향 면적을 가변함으로 정전용량을 가변하는 작동 유닛을 포함한다. 본 발명의 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치는 얇은 원통형 바 구조를 갖는 복수개의 제1 도전성 축전 바와 복수개의 제2 도전성 축전 바를 용량 결합 전극으로 이용하기 때문에 단순한 전극판 구조의 전극보다 전극의 표면적을 증가할 수 있어서 콘덴서의 용량을 고용량화 할 수 있다. 또한 복수개의 제1 도전성 축전 바와 복수개의 제2 도전성 축전 바를 탄소 섬유 코어를 이용하여 구성함으로서 열팽창에 의한 가변 콘덴서 장치의 손상을 방지할 수 있다. 또한 기존 가변 콘덴서 장치에 비하여 고경량화 및 고강도화를 이룰 수 있다.

Description

다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치{VARIABLE CONDENSER DEVICE HAVING MULTI CHARGING ELECTRODE STRIP}
본 발명은 가변 콘덴서 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 복수개의 도전성 축전 바를 이용하여 가변 콘덴서의 축전 용량을 고용량화 할 수 있으며 도전성 축전 바를 탄소섬유를 이용하여 구성함으로서 열팽창에 의한 가변 콘덴서 손상을 방지할 수 있는 다중 축전 전극 스트립을 갖는 가변 콘덴서 장치에 관한 것이다.
통상적으로 콘덴서는 전하를 축적하기 위한 회로 소자로 대향된 도체판 사이에 절연체를 끼워 구성한다. 콘덴서는 절연체의 재료에 따라 여러 가지 종류로 분류되는데 예를 들어 세라믹 콘덴서, 필름 콘덴서, 전계 콘덴서 등이 있다. 최근 전자 기기의 소형화나 프린트 기판의 고밀도 및 실장의 효율화 등이 요구되고 있다. 이에 수반하여 콘덴서의 경우에도 고용량의 요청이 놓아지고 있다. 일반적으로 도체판을 사용하는 콘덴서의 경우 열팽창에 따른 전극 열화로 성능이 저하되거나 변질될 수 있으며 수명이 단축되는 등의 문제가 발생될 수 있다.
콘덴서 전극은 체적당 용량을 높이기 위한 다양한 구조가 사용되고 있다. 예를 들어, 다수개의 전극판을 매질을 사이에 두고 적층시켜 구성하거나 두루마리 형태로 말아서 구성하는 방법 등이다. 또는 전극판에 미세 가공을 하여 전극 표면적을 증가시키는 방법 등이 사용되고 있다. 그런데 이러한 방법은 전극의 제조 공정이 단순치가 않기 때문에 생산비가 증가하여 제품 원가가 상승되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 복수개의 도전성 축전 바를 이용하여 가변 콘덴서 장치의 축전 용량을 고용량화 할 수 있으며, 구체적으로 도전성 축전 바를 탄소섬유를 이용하여 구성함으로서 열팽창에 의한 가변 콘덴서 장치의 손상을 방지할 수 있는 다중 축전 전극 스트립을 갖는 콘덴서 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치에 관한 것이다. 본 발명의 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치는 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제1 급전 리드와 상기 제1 급전 리드에 전기적으로 연결된 제1 급전 전극을 구비하는 제1 다중 축전 전극; 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 대향되어 용량적으로 결합되는 복수개의 제2 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제2 급전 리드와 상기 제2 급전 리드에 전기적으로 연결된 제2 급전 전극을 구비하는 제2 다중 축전 전극; 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바가 장착되는 제1 부재; 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바가 장착되는 제2 부재; 상기 제1 부재 또는 제2 부재를 작동시켜 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바의 대향 면적을 가변함으로 정전용량을 가변하는 작동 유닛을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 또는 제2 축전 바는 하나 이상의 탄소 섬유 가닥으로 구성된 탄소 섬유 코어; 및 상기 탄소 섬유 코어의 외부에 코팅된 절연층을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 또는 제2 축전 바는 하나 이상의 탄소 섬유 가닥으로 구성된 탄소 섬유 코어; 상기 탄소 섬유 코어의 외부에 코팅된 금속층; 및 상기 금속층의 외부에 코팅된 절연층을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 작동 유닛은 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바의 대향 면적이 가변되도록 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재의 상대적 위치를 변화 시키는 작동 메커니즘; 및 상기 작동 메커니즘을 제어하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 외부에서 입력되는 임피던스 정합을 위한 조절 신호에 응답하여 상기 작동 메커니즘을 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바를 수용하는 중공 영역을 갖는 콘덴서 하우징을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 중공 영역은 진공 또는 비진공 상태 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바를 수용 영역을 갖고, 상기 수용 영역을 진공 상태로 유지하는 진공 부재를 포함한다.
본 발명의 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치는 얇은 원통형 바 구조를 갖는 복수개의 제1 도전성 축전 바와 복수개의 제2 도전성 축전 바를 용량 결합 전극으로 이용하기 때문에 단순한 전극판 구조의 전극보다 전극의 표면적을 증가할 수 있어서 콘덴서의 용량을 고용량화 할 수 있다. 또한 복수개의 제1 도전성 축전 바와 복수개의 제2 도전성 축전 바를 탄소 섬유 코어를 이용하여 구성함으로서 열팽창에 의한 가변 콘덴서 장치의 손상을 방지할 수 있다. 또한 기존 가변 콘덴서 장치에 비하여 고경량화 및 고강도화를 이룰 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치의 사시도 및 평단면도이다.
도 3은 도 1의 가변 콘덴서 장치의 수직 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4은 도 1의 제1 및 제2 도전성 축전 바의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 제1 및 제2 도전성 축전 바의 배열 구조를 변형한 예들을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치의 사시도 및 평단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 가변 콘덴서 장치의 수직 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 콘덴서 장치(10)는 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)를 갖는 제1 다중 축전 전극(20)과 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 갖는 제2 다중 축전 전극(30)을 구비한다. 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)는 서로 대향되어 용량적으로 결합된다. 후술되겠지만, 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전바(31)의 대향 면적이 가변됨으로 인하여 가변 콘덴서 장치(10)가 갖는 전기적 용량이 가변된다.
복수개의 제1 다중 축전 바(21)는 일정 길이를 갖는 얇은 원통형 바 구조를 갖고 제1 부재(23)에 일단이 연결된다. 복수개의 제2 다중 축전 바(31) 또한 얇은 원통형 바 구조를 가지고 제2 부재(33)에 일단이 연결된다. 제1 부재(23)와 제2 부재는 상하로 마주 대향되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 평면적으로 볼 때 복수개의 제1 다중 축전 바(21)와 복수개의 제2 다중 축전 바(31)는 서로 엇갈리는 구조로 배열되어 있다. 그럼으로 하나의 제1 다중 축전 바(21)의 주변에는 복수개의 제2 다중 축전 바(31)가 위치한다. 또한 하나의 제2 다중 축전 바(31)의 주변에는 복수개의 제1 다중 축전 바(21)가 위치한다. 이와 같이 복수개의 제1 다중 축전 바(21)와 복수개의 제2 다중 축전 바(31)가 균일한 분포도를 갖는다. 수직적으로 볼 때에는 복수개의 제1 다중 축전 바(21)와 복수개의 제2 다중 축전 바(31)의 원 기둥 면이 대향된다.
제1 부재(23)는 원반형 구조를 갖고, 제2 부재(33)는 상부가 개구된 수용 영역을 갖는다. 제2 부재(33)의 수용 영역에는 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)가 수용된다. 제1 부재(23)와 제2 부재(33)는 작동 유닛(40)에 의해서 상대적 거리가 가변적으로 조절된다. 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)가 수용되는 영역을 대기 상태로 구성할 수도 있으며, 또는 진공 상태로 구성할 수도 있다. 진공 상태를 구성하려는 경우 제1 부재(23)와 제2 부재(33) 사이에 진공 절열을 위한 밸로즈(12)를 구성할 수도 있다. 이 실시예에서는 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(32)를 진공 상태에서 수용하기 위한 진공 부재로서 제1 부재(23)와 제2 부재(33) 그리고 벨로즈(12)를 이용하였다. 그러나 별도의 진공 부재를 사용하여 제1 부재(23)와 제2 부재(33)를 모두 진공 상태에서 수용할 수 있도록 할 수도 있을 것이다.
제1 부재(23)의 내부에는 제1 도전성 급전 리드(22)가 매설되어 있다. 제1 도전성 급전 리드(22)는 복수개의 제1 전도성 축전 바(21)에 전기적으로 연결된다. 제1 도전성 급전 리드(22)는 제1 부재(23)의 표면에 장착될 수도 있다. 제2 부재(33)의 내부에는 제2 도전성 급전 리드(32)가 매설되어 있다. 제2 도전성 급전 리드(32)는 복수개의 제2 전도성 축전 바(31)에 전기적으로 연결된다. 제2 도전성 급전 리드(32)는 제2 부재(33)의 표면에 장착될 수도 있다. 제1 부재(23)의 상부에는 제1 급전 리드(22)와 전기적으로 연결되는 제1 급전 전극(24)이 구성된다. 제2 부재(33)의 하부에는 제2 급전 리드(32)와 전기적으로 연결되는 제2 급전 전극(34)이 구성된다. 제1 급전 전극(24)과 제2 급전 전극(34)의 설치 위치는 필요에 따라 달리 구성할 수 있다.
작동 유닛(40)은 작동 메커니즘(41)과 제어부(42)를 구비한다. 작동 메커니즘(42)은 제어부(42)의 제어를 받아서 제1 부재(24) 또는 제2 부재(34)를 기계적 또는 전기적으로 작동 시켜 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)의 대향 면적이 가변되도록 제1 부재(24)와 제2 부재(34)의 상대적 위치를 변화 시킨다. 예를 들어, 본 발명의 가변 콘덴서 장치(10)가 임피던스 정합기에 구성되는 경우 제어부(42)는 외부로부터 입력되는 입피던스 정합을 위한 조절 신호에 응답하여 작동 메커니즘(41)을 제어한다.
도 4은 도 1의 제1 및 제2 도전성 축전 바의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 도전성 축전 바(21,31)는 하나 이상의 탄소 섬유 가닥으로 구성된 탄소 섬유 코어(25, 35)와 그 외부에 코팅된 절연층(26,36)으로 구성될 수 있다. 또는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 도전성 축전 바(21,31)는 하나 이상의 탄소 섬유 가닥으로 구성된 탄소 섬유 코어(25, 35)와 그 외부에 코팅된 금속층(26,36) 그리고 금속층(26, 36)의 외부에 코팅된 절연층(25, 35)으로 구성될 수 있다. 제1 도전성 축전 바(21)와 제2 도전성 축전 바(31)는 기본적으로 동일한 구조와 구성을 갖지만 서로 다른 구조를 가질 수 도 있다. 예를 들어, 제1 도전성 축전 바(21)와 제2 도전성 축전 바(21) 중 어느 하나만이 탄소 섬유 코어를 가지고 다른 하나는 금속층만으로 구성될 수 있다. 또는 제1 도전성 축전 바(21)와 제2 도전성 축전 바(21) 모두 탄소 섬유 코어를 갖되 둘 중 어느 하나만이 금속층을 가질 수 도 있다.
이와 같이 본 발명의 가변 콘덴서 장치는 얇은 원통형 바 구조를 갖는 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 용량 결합 전극으로 이용하기 때문에 단순한 전극판 구조의 전극보다 전극의 표면적을 증가할 수 있어서 콘덴서의 용량을 고용량화 할 수 있다. 또한 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 탄소 섬유 코어(25, 35)를 이용하여 구성함으로서 열팽창에 의한 가변 콘덴서 장치의 손상을 방지할 수 있다. 또한 기존 가변 콘덴서 장치에 비하여 고경량화 및 고강도화를 이룰 수 있다.
도 5 내지 도 7은 제1 및 제2 도전성 축전 바의 배열 구조를 변형한 예들을 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일 변형 예는 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)를 동심원 구조로 배열하고 이와 엇갈리게 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)도 동심원 구조로 배열하여 상호 체결될 수 있는 구조를 갖도록 하는 것이다. 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 원형 구조로 갖도록 하기 위하여 제1 부재(23)와 제2 부재(33)의 구조를 원통형 구조로 하고 그 내부에 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 각각 장착할 수 있다.
복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)가 형성하는 원형 구조의 각각의 지름은 서로 다르지만 용량 결합 측면에서는 동일한 대향 면적을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 제1 도전성 축전 바(21)와 제2 도전성 축전 바(31)의 개수를 조절하거나 원통 구조의 지름을 적절하게 조절하는 것 등으로 구현이 가능할 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다른 변형 예는 복수개의 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 'ㄷ'형상의 판 구조를 갖도록 하고 서로 맞물릴 수 있는 배치 구조를 갖도록 하는 것이다. 이때, 복수개의 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)가 서로 동일한 방향으로 정렬될 수 있으며, 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 교차되는 구조를 갖도록 할 수도 있다. 복수개의 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)가 위와 같은 구조를 갖도록 하기 위해서 제1 부재(23)와 제2 부재(33)의 'ㄷ'구조로 하고 그 내부에 복수개의 제1 도전성 축전 바(21)와 복수개의 제2 도전성 축전 바(31)를 각각 장착할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 축전 전극을 갖는 가변 콘덴서 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 가변 콘덴서 장치 12: 벨로즈
20: 제1 다중 축전 전극 21: 제1 도전성 축전 바
22: 제1 도전성 급전 리드 23: 제1 부재
24: 제1 급전 전극 25,35: 탄소 섬유 코어
26,36: 절연층 27,37: 금속층
30: 제2 다중 축전 전극 31: 제2 도전성 축전 바
32: 제2 도전성 급전 리드 33: 제2 부재
34: 제2 급전 전극 40: 작동 유닛
41: 작동 메커니즘 42: 제어부

Claims (8)

  1. 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제1 급전 리드와 상기 제1 급전 리드에 전기적으로 연결된 제1 급전 전극을 구비하는 제1 다중 축전 전극;
    상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 대향되어 용량적으로 결합되는 복수개의 제2 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바에 전기적으로 연결된 제2 급전 리드와 상기 제2 급전 리드에 전기적으로 연결된 제2 급전 전극을 구비하는 제2 다중 축전 전극;
    상기 복수개의 제1 도전성 축전 바가 장착되는 제1 부재;
    상기 복수개의 제2 도전성 축전 바가 장착되는 제2 부재; 및
    상기 제1 부재 또는 제2 부재를 작동시켜 상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바의 대향 면적을 가변함으로 정전용량을 가변하는 작동 유닛을 포함하고,
    상기 제1 또는 제2 도전성 축전 바는
    하나 이상의 탄소 섬유 가닥으로 구성된 탄소 섬유 코어;
    상기 탄소 섬유 코어의 외부에 코팅된 금속층; 및
    상기 금속층의 외부에 코팅된 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 작동 유닛은
    상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바의 대향 면적이 가변되도록 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재의 상대적 위치를 변화 시키는 작동 메커니즘; 및
    상기 작동 메커니즘을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 외부에서 입력되는 임피던스 정합을 위한 조절 신호에 응답하여 상기 작동 메커니즘을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바를 수용하는 중공 영역을 갖는 콘덴서 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중공 영역은 진공 또는 비진공 상태 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 도전성 축전 바와 상기 복수개의 제2 도전성 축전 바를 수용 영역을 갖고, 상기 수용 영역을 진공 상태로 유지하는 진공 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 콘덴서 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005303215A (ja) * 2004-04-16 2005-10-27 Daihen Corp 可変容量コンデンサ及びこの可変容量コンデンサを備えたインピーダンス整合器
JP2010045217A (ja) * 2008-08-13 2010-02-25 Oki Semiconductor Co Ltd 可変容量素子
WO2011139174A1 (ru) * 2010-05-04 2011-11-10 Kogan Andrey Yakovlevich Устройство конденсатора двойного слоя или ультраконденсатора

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