KR101991460B1 - 커패시터 제조방법 - Google Patents

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Abstract

절연 파이프(2), 상기 절연 파이프(2)의 개구단부에 설치된 단자전극들(3,4) 및 상기 단자전극들(3,4)에 연결되는 나선형 전극들(5,6)을 구비한 진공 커패시터(1)의 제조방법이 개시되어진다. 전극판(7)과 스페이서(8)가 심부재(9)에 권회되어 나선형 전극(5)이 만들어지고, 전극판(10)과 스페이서(8)가 심부재(11)에 권회되어 나선형 전극(6)이 만들어진다.
절연 파이프(2)의 내부에 단자전극(3)의 표면에 형성된 홈(3b)에 선형 납땜재료(12)가 공급된다. 판형 납땜재료(13)가 단자전극(3)과 나선형 전극(5)사이에 삽입되어 나선형 전극(5)을 단자전극(3)에 고정시킨다. 절연 파이프(2)와 나선형 전극(6)이 단자전극(4)상에 위치되고 단자전극(3)이 절연 파이프(2)상에 배치되어 진공 커태시터(1)가 가조립된다. 진공 커패시터(1)가 진공 가열로에 투입되고 단자전극(3)과 나선형 전극(5), 단자전극(4)와 나선형 전극(6), 및 절연 파이프(2)와 단자전극들(3,4)이 각각 납땜된다.

Description

커패시터 제조방법
본 발명은 커패시터 제조방법에 관한 것이다. 특히, 진공 커패시터와 같은 진공기기에 적용되는 납땜기술에 관한 것이다.
진공 커패시터는 진공용기내에 설치된 한쌍의 전극에 의해 커패시턴스를 형성한다(예를 들면 특허문헌1). 예를 들어 진공 커패시터는 절연 파이프의 개구단부를 밀봉하는 한쌍의 단자전극과 각각의 단자전극상에 세워진 튜브 전극판들을 구비하고 있다. 튜브 전극판들에 있어서, 직경이 다른 전극판들이 동심원상으로 배열된다.
일반적으로 진공 커패시터의 제조방법에 있어서, 절연 파이프의 상단과 하단에 단자전극들이 배치되고 절연 파이프와 단자전극들이 납땜된다. 그러므로, 절연 파이프의 상단에 배치된 단자전극에서 전극판이 하방으로 연장된다. 전극판이 단자전극에 납땜되지 않으면 단자전극과 전극판은 서로 분리된다. 이와 같이 전극판은 단자전극과 1차 납땜되고 절연 파이프와 단자전극이 2차 납땜된다. 이와 같은 방법으로 진공 커패시터의 납땜이 적어도 2회에 걸친 납땜단계를 거침으로써 완성된다. 이는 진공 커패시터에만 국한되는 것이 아니고, 가스충전타입의 커패시터에 있어서도 마찬가지다.
그러나, 납땜 횟수의 증가는 커패시터의 제조비용을 증가시킨다.
특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 공보 제2000-58384호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출되었으며, 본 발명의 목적은 커패시터 납땜 횟수를 줄임으로써 커패시터 제조비용을 절감하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 커패시터 제조방법의 일형태에 따르면, 절연 파이프, 상기 절연 파이프의 개구단부에 설치된 제1 및 제2 단자전극들, 상기 제1 단자전극에 세워 설치되고 상기 제1 단자전극으로부터 상기 절연 파이프의 내부 방향으로 연장되는 제1 전극판, 상기 제2 단자전극에 세워 설치되고 상기 제2 단자전극으로부터 상기 절연 파이프의 내부 방향으로 연장되는 제2 전극판, 상기 제1 전극판이 권회되는 제1 심부재, 및 상기 제2 전극판이 권회되는 제2 심부재를 구비하여 이루어지고, 상기 절연 파이프의 내측면상 상기 제1 단자전극의 표면에 홈이 형성된 커패시터의 제조방법은 상기 제1 전극판과 스페이서를 적층시켜 상기 제1 심부재에 권회시켜 제1 나선형 전극을 얻는 단계; 상기 제2 전극판과 스페이서를 적층시켜 상기 제2 심부재에 권회시켜 제2 나선형 전극을 얻는 단계; 상기 제1 단자전극의 홈에 납땜재료를 넣고 상기 제1 나선형 전극을 상기 제1 단자전극에 가부착하는 단계; 상기 제2 단자전극에 상기 절연 파이프와 상기 제2 나선형 전극을 재치시키고 상기 절연 파이프의 상부 개구단부에 상기 제1 나선형 전극이 가부착된 제1 단자전극을 배치하여 커패시터를 조립하는 단계; 및 상기 제1 단자전극과 상기 제1 나선형 전극의 납땜, 상기 제2 단자전극과 상기 제2 나선형 전극의 납땜, 상기 제1 단자전극과 상기 절연 파이프의 납땜, 및 상기 제2 단자전극과 상기 절연 파이프의 납땜을 실행하는 단계;로 이루어진다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 커패시터 제조방법의 다른 형태는 상기 커패시터의 제조방법에 있어서, 상기 제1 단자전극과 제1 나선형 전극을 가부착하는 공정에서 상기 제1 단자전극과 상기 제1 나선형 전극의 사이에 납땜재료를 공급한다.
이상의 본 발명에 따르면, 커패시터 납땜 공정의 회수가 줄어들어 커패시터 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터의 주요부를 보여주는 단면도이고, 도 1b는 상기 커패시터의 확대단면도이다.
도 2는 나선형 전극이 단자전극에 배치되는 단계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 단자전극과 나선형 전극사이에 형성되는 간극을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4a 내지 4e는 나선형 전극이 단자전극에 가부착되는 예시적인 방법을 보여주는 도면으로서, 도 4a는 고정링을 사용한 방법을 보여주는 도면, 도 4b는 고정링과 코킹을 사용한 방법을 보여주는 도면, 도 4c는 프레스 피팅(압입)을 사용한 방법을 보여주는 도면, 도 4d는 프레스 피팅과 코킹을 사용한 방법을 보여주는 도면, 도 4e는 나사(또는 리벳)을 이용하여 고정하는 방법을 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 커패시터의 제조방법이 상세하게 설명되어질 것이다.
상기 실시예의 설명에 있어서, 납땜 단계에서 절연 파이프의 상부에 배치된 단자전극은 상부 단자 전극으로 정의되고, 절연 파이프의 하부에 배치된 단자전극은 하부 단자 전극으로 정의된다. 그러나, 상하부 지정이 본 발명을 국한시키지는 않는다.
도 1에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공 커패시터(1)(커패시터, 이하 동일)는 절연 파이프(2), 상기 절연 파이프(2)의 개구단부에 배치된 한쌍의 단자 전극들(3,4)(제1 및 제2 단자전극), 상기 단자전극(3)과 연결되는 나선형 전극(5)(제1 나선형 전극, 이하 동일), 및 상기 단자전극(4)에 연결되는 나선형 전극(6)(이하 동일)을 구비하고 있다.
단자전극(3)(제1 단자전극, 이하 동일)은 절연 파이프(2)의 개구단부를 밀봉하기 위하여 절연 파이프(2)의 일단부에 배치된다. 단자전극(4)(제2 단자전극, 이하 동일) 은 절연 파이프(2)의 개구단부를 밀봉하기 위하여 절연 파이프(2)의 타단부에 배치된다. 이러한 방법으로, 절연 파이프(2)의 개구단부들이 단자전극들(3,4)에 의하여 밀봉되어 진공 용기를 형성한다. 단자전극들(3,4)은 단자전극들(3,4)의 외주부를 따라 절연 파이프(2)를 향해 연장되는 연결부(3a, 4a)를 구비한다. 또한, 단자전극들(3,4)은 그 중앙부에 절연 파이프(2)의 내부를 향하여 돌출한 돌출부(3b, 4b)를 구비한다.
납땜시에 상측에 배치되는 단자전극(3)의 절연 파이프(2) 내측 표면에 홈(3c)(예를 들어 단자전극(3)의 외주부와 동심원상의 홈(3c))이 형성된다. 납땜 단계에서, 납땜재료가 상기 홈(3c)에 공급된다. 상기 실시예의 설명에 있어서, 연결부(3a, 4a)가 직접 절연 파이프(2)에 납땜되지만, 절연 파이프(2)의 단부들에 미리 밀봉부재를 구비시킨 다음, 단자전극들(3,4)이 상기 밀봉 부재에 납땜되는 형태로 하는 것도 가능하다.
나선형 전극(5)은 단자전극(3)의 절연 파이프(2)의 내측으로 세워 설치되는 전극판(7)(제1 전극판, 이하 동일), 전극판들(7) 사이의 거리를 결정하는 스페이서(8), 및 그 위에 전극판(7)이 감겨지는 심부재(9)(브리지, 제1 심부재, 이하 동일)를 구비한다. 유사하게, 나선형 전극(6)은 단자전극(4)의 절연 파이프(2)의 내측으로 세워 설치되는 전극판(10)(제2 전극판, 이하 동일), 전극판들(10) 사이의 거리를 결정하는 스페이서(8), 및 그 위에 전극판이 감겨지는 심부재(11)(브리지, 제2 심부재, 이하 동일)를 구비한다.
전극판(7,10)은 긴 띠모양 박판이다. 전극판(7)과 스페이서(8)가 적층되면서 심부재(9)에 감겨진다. 즉, 단자전극(3)에 연결되는 전극판(7)은 스페이서(8)의 두께만큼 이격되면서 나선형을 이루고 절연 파이프(2)의 내부를 향하여 단자전극(3)으로부터 연장되도록 구비된다. 유사하게, 전극판(10)과 스페이서(8)는 적층되면서 심부재(11)에 감겨진다. 즉, 단자전극(4)에 연결되는 전극판(10)은 스페이서(8)의 두께만큼 이격되면서 나선형을 이루고 절연 파이프(2)의 내부를 향하여 단자전극(4)으로부터 연장되도록 단자전극(4)상에 구비된다.
심부재들(9,11)은 나선형 전극들(5,6)의 나선 모양을 결정하는 부재들이다. 심부재(9)의 반경과 심부재(11)의 반경 사이에는 스페이서(8)의 1/2 정도의 차이가 있고, 심부재(9)와 심부재(11)은 전극판(7)(또는 전극판(10))이 설치되는 그들 표면중 하나가 다른 하나에 대향하는 형태로 배치된다. 이로써, 전극판(7)과 전극판(10)은 교호로 배치된다. 심부재들(9,11)은 그 중앙부에 심부재들(9,11)의 축방향으로 관통하고 나선형 전극(5,6)을 형성하기 위한 홀들(9a, 11a)이 형성된다.
(커패시터 제조 방법)
우선, 전극판(7)과 스페이서(8)가 용접 등에 의해 심부재(9)의 기점에 고정되면서, 심부재(9)에 권회되고, 그들의 말단부가 역시 용접 등에 의해 고정된다. 유사하게, 전극판(10)과 스페이서(8)가 용접 등에 의해 심부재(11)의 기점에 고정되면서, 심부재(11)에 권회되고, 그들의 말단부가 역시 용접 등에 의해 고정된다.
다음에, 납땜시에 상측으로 되는 단자전극(3)에 나선형 전극(5)을 고정한다. 이때, 도 2에 보여지는 바와 같이, 선형 납땜재료(12)가 단자전극(3)의 홈(3c)에 공급되고, 단자전극(3)과 나선형 전극(5) (즉, 심부재(9)와 전극판(7)이 서로 일체화된 것)사이에는 판형 납땜 재료(13)가 공급된다.
단자전극(3)과 나선형 전극(5)은 예를 들어, 단자전극(3)의 돌출부(3b)가 심부재(9)를 관통하여 형성된 홀(9a)에 삽입되는 형태로 서로 고정되고, 다음에 링부재(14)가 고정을 위해 압입된다.
다음에, 나선형 전극(6)(즉, 심부재(11)과 전극판(10)이 서로 일체화된 것)이 납땜시 하측으로 되는 단자전극(4)상에 판형 납땜재료(도시되지 않음)를 삽입시켜서 위치되도록 한다. 또한, 단자전극(4)의 연결부(4a)와 단자전극(3)의 연결부(3a)에는 납땜재료가 공급되고, 그들 사이에 절연 파이프가 설치된다. 또한, 단자전극(3)은 전극판들(10)사이에 전극판(7)을 삽입하는 방식으로 절연 파이프(2)상에 제공되어 진공 커패시터(1)를 가조립시킨다.
가조립 진공 커패시터(1)는 진공 납땜을 위해 진공 가열로에 투입된다. 이 납땜 단계에서, 단자전극(3)과 나선형 전극(5)사이의 납땜, 단자전극(4)와 나선형 전극(6)사이의 납땜, 및 절연 파이프(2)와 단자전극(3)과 단자전극(4)사이의 납땜이 실행된다.
본 발명의 실시예에 따른 커패시터 제조방법에 따르면, 1회 납땜으로 상부 단자전극(3)과 나선형 전극(5)(즉, 전극판(7))사이, 및 하부 단자전극(4)과 나선형 전극(6)(즉, 전극판(10)) 사이의 납땜이 가능하다.
결과로서, 납땜 횟수를 줄임으로써 진공 커패시터(1)의 제조경비를 절감할 수 있다.
종래에는, 진공커패시터의 납땜을 실행할 때, 가조립 상태에 있는 진공 커패시터를 납땜을 위해 진공 가열로에 투입했다. 이때, 상부 단자전극에 연결될 전극판이 떨어지는 것을 방지하기 위해 전극판이 사전에 단자전극에 납땜되었다. 동심원상 전극이나 나선형 전극의 경우에도 단자 전극과 전극판이 첫번째 납땜에 의해 결합 고정된 후 가조립된 진공커패시터의 납땜이 두번째로 실행되었다. 즉, 단자전극과 전극판사이의 납땜 및 단자전극과 절연 파이프 사이의 납땜이 각각 2번으로 실행된 것이다.
이에 비해, 본 발명에 따른 커패시터의 제조방법에 있어서는, 단자전극(3)과 나선형 전극(5) 사이의 납땜, 단자전극(4)과 나선형 전극(6) 사이의 납땜, 및 절연 파이프(2)와 단자전극들(3,4) 사이의 납땜이 1회 납땜으로 동시에 실행된다. 나선형 전극(5)에 있어서, 심부재(9)에 권회된 전극(7)이 단일부품 형태로 된다. 따라서, 설사 뒤집어지더라도 분리되지 않는다. 나선형 전극(5)을 단자전극(3)에 고정시키는 것이 예를 들어, 단자전극(3)의 돌출부(3b)를 심부재(9)의 홀(9a)로 압입하는 방법에 의해 가능해진다. 이러한 방법에 의해, 전극판(7)이 떨어져 나가는 것을 방지하면서 나선형 전극(5)을 단자전극(3)에 고정시키는 것이 가능하다. 따라서, 단자전극(4)과 전극판(10)사이의 납땜 및 절연 파이프(2)와 단자전극들(3,4) 사이의 납땜을 실행할 때 동시에 단자전극(3)과 나선형 전극(5) 사이의 납땜을 실행하는 것이 가능하게 된다.
판형 납땜재료(13)가 단자전극(3)과 나선형 전극(5)사이에 공급되면, 판형 납땜재료(13)의 두께만큼의 간극이 납땜시에 필수적으로 발생된다. 이 간극은 판형 납땜재료(13)로 다 채워질 수 없고, 이는 단자전극(3)과 나선형 전극(5) 사이의 부분적 납땜을 유발함으로써, 납땜 강도를 낮출 위험을 야기한다. 따라서, 도 3에 보여지는 바와 같이, 나선형 전극(5)을 단자전극(3)의 중앙부에 고정시키는 경우에는 그 중량에 기인한 나선형 전극(5) 외주부의 휨에 의해 간극(15)이 발생될 위험이 있다. 이 간극(15)은 충진된 판형 납땜 재료(13)의 양만으로는 채워질 수 없다.
따라서, 본 발명의 커패시터의 제조방법에서는 단자전극(3)에 홈(3c)이 형성되고, 선형 납땜재료(12)가 이 홈(3c)에 공급됨으로써, 단자전극(3)과 나선형 전극(5)을 결합시키기 위한 납땜재료의 양을 보충하여, 간극(특히, 판형 납땜 재료(13)만큼의 간극 또는 간극(15))을 채우는 것이 가능하다. 결과적으로, 납땜 횟수를 지금까지의 2회 이상에서 1회로 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 커패시터의 제조 방법은 단자전극(3)과 나선형 전극(5) 사이의 납땜 및 다른 부품들과의 납땜(예를 들면, 단자전극(4)과 나선형 전극(6) 사이의 납땜, 및 절연 파이프(2)와 단자전극(3) 또는 단자전극(4)사이의 납땜)을 동시에 실행하는 것을 가능케 한다. 필요에 따라, 납땜을 2회 이상으로 하는 것은 선택적이다.
이상에서, 본 발명의 커패시터 제조방법이 구체적인 실시예와 함께 상세히 설명되어졌다. 그러나, 본 발명의 커패시터 제조방법은 상기 실시예에 국한되지 않으며, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 설계 변경이 가능하다. 이러한 설계 변경 실시예들도 역시 본 발명의 기술적 범주에 속함은 당연하다.
예를 들면, 실시예의 설명에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 커패시터의 제조방법은 예로서 진공 커패시터를 제시하여 설명되었지만, 본 발명의 커패시터 제조방법은 진공 커패시터만에 적용되는 것이 아니라, 가스 충진 커패시터 등에도 적용될 수 있다.
따라서, 고정 용량 커패시터 또는 가변 용량 커패시터의 제조 방법에도 적용될 수 있다. 커패시터의 용량을 가변시키는 경우에는 단자전극들 사이의 거리를 변동시키기 위하여 벨로우즈 등을 적용한다.
그러므로, 실시예의 설명에 있어서, 판형 납땜재료(13)가 단자전극(3)과 나선형 전극(5)사이에 공급되지만, 단자 전극(3)의 홈(3c)에 공급되는 선형 납땜재료(12)에 의해 충분한 납땜재료가 확보된다면 판형 납땜재료(13)를 생략하는 것도 가능하다. 그러나, 판형 납땜재료(13)가 공급되는 경우에는 상기 판형 납땜재료(13)는 선형 납땜재료(12)를 용이하게 홈(3c)으로부터 나오게 하는 일종의 트리거로서 작용한다. 이로써, 보다 확실하게, 단자전극(3)과 나선형 전극(5) 사이의 간극을 채울 수 있게 된다.
따라서, 단자 전극(3)에 형성되는 홈(3c)과 홈(3c)에 공급되는 선형 납땜재료(12)의 수, 모양, 위치, 크기 등에는 특별한 제한이 없다. 단자전극(3)과 나선형 전극(5)의 납땜을 위해 필요한 만큼의 수, 모양, 위치, 및 크기가 적절히 선택된다.
따라서, 진공 커패시터(1)의 가조립시 나선형 전극(5)을 단자전극(3)에 고정하는 방법은 도 4a에 도시한 바와 같이 단자전극(3)의 돌출부(3b)를 심부재(9)의 홀(9a)에 삽입한 후 심부재(9)가 링부재(14)에 의해 고정되는 방법에 국한되지 않는다.
나선형 전극(5)을 단자전극(3)에 고정하는 다른 방법으로서, 예를 들어, (도4b에 도시된 바와 같이) 단자전극(3)의 돌출부(3b)가 심부재(9)의 홀(9a)에 삽입된 후 심부재(9)가 링부재(14)에 의해 고정되고 돌출부(3b)의 말단부가 나선형 전극(5)을 고정하기 위해 코킹되는 방법, (도4c에 도시한 바와 같이) 단자전극(3)의 돌출부(3b)를 심부재(9)의 홀(9a)에 삽입하여 나선형 전극(5)을 고정시키는 방법, (도4d에 도시한 바와 같이) 단자전극(3)의 돌출부(3b)가 심부재(9)의 홀(9a)에 삽입된 후 지그로 심부재(9)를 변형시켜 나선형 전극(5)을 고정시키는 방법, (도4e에 도시한 바와 같이) 단자전극(3)의 돌출부(3b)가 심부재(9)의 홀(9a)에 삽입된 후 단자 전극(3)과 심부재(9)가 함께 나사(또는 리벳) 등에 의해 고정되는 방법이 가능하다.
또한, 본 발명은 커패시터의 제조방법에 관한 발명이지만, 그 제조방법에 따라 제조된 커패시터도 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (2)

  1. 절연 파이프, 상기 절연 파이프의 개구단부에 설치된 제1 및 제2 단자전극들, 상기 제1 단자전극에 세워 설치되고 상기 제1 단자전극으로부터 상기 절연 파이프의 내부 방향으로 연장되는 제1 전극판, 상기 제2 단자전극에 세워 설치되고 상기 제2 단자전극으로부터 상기 절연 파이프의 내부 방향으로 연장되는 제2 전극판, 상기 제1 전극판이 권회되는 제1 심부재, 및 상기 제2 전극판이 권회되는 제2 심부재를 구비하여 이루어지고, 상기 절연 파이프의 내측면상 상기 제1 단자전극의 표면에 홈이 형성된 커패시터의 제조방법에 있어서,
    상기 제1 전극판과 스페이서를 적층시키고 상기 제1 심부재에 권회시켜 제1 나선형 전극을 얻는 단계;
    상기 제2 전극판과 스페이서를 적층시키고 상기 제2 심부재에 권회시켜 제2 나선형 전극을 얻는 단계;
    상기 제1 단자전극의 홈에 납땜재료를 넣고 상기 제1 나선형 전극을 상기 제1 단자전극에 가부착하는 단계;
    상기 제2 단자전극에 상기 절연 파이프와 상기 제2 나선형 전극을 재치시키고 상기 절연 파이프의 상부 개구단부에 상기 제1 나선형 전극이 가부착된 제1 단자전극을 배치하여 커패시터를 조립하는 단계; 및
    상기 제1 단자전극과 상기 제1 나선형 전극의 납땜, 상기 제2 단자전극과 상기 제2 나선형 전극의 납땜, 상기 제1 단자전극과 상기 절연 파이프의 납땜, 및 상기 제2 단자전극과 상기 절연 파이프의 납땜을 실행하는 단계;
    로 이루어지는 커패시터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자전극에 상기 제1 나선형 전극을 가부착하는 단계에서 납땜재료가 상기 제1 단자전극과 상기 제1 나선형 전극의 사이에 공급되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 제조방법.
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