KR20010092683A - 진공 가변 커패시터 장치 - Google Patents
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Abstract
조정너트는 진공 가변 커패시터 장치의 진공 가변 커패시터의 진공 용기에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 조정 너트는 너트부 및 절연재료로 된 생크를 갖는다. 이 생크는 너트부와 일체화된 제 1단부 및 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합된 제 2단부를 갖는다. 조정너트의 또 다른 형태는 변형가능한 벨로우즈, 너트부, 및 절연재료로 된 생크를 갖는다. 이 생크는 벨로우즈의 제 2단부와 결합된 제 1단부 및 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합된 제 2단부를 갖는다.
Description
본 발명은 고전력 송신기의 발진기, 반도체 제조장치의 고주파 전원, 유도 가열장치의 탱크 회로 등의 각종 응용장치로서 사용되는 진공 가변 커패시터 장치에 관한 것이다.
도 3 및 도 4 는 각각 일본특허출원 제 평 10-0074755 호의 동등물인 일본특허공개공보 제 평 11-73998 호에 개시된 진공가변 커패시터의 종단면도 및 부분 확대도를 나타낸다.
이들 도면에서는 세라믹 등의 절연재료로 된 절연 실린더(1)가 구비된다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 이 절연 실린더(1)는 제 1 실린더(2a) 및 제 2 실린더(2b)와 각각 결합되는 제 1 및 제 2 단부를 구비하여 실린더형의 모양을 형성한다. 이 절연 실린더(1)의 제 1 및 제 2 단부는 구리로 되어 있으며 고정 단부판(3)과 가동 단부판(4)에 의해 각각 갇힌 상태로 진공 용기(5)를 형성한다. 이 고정 단부판의 내측에는 상이한 직경을 갖는 F1내지 Fn의 범위를 갖는 복수개의 제 1 실린더형 전극판(F)이 구비된다. 이 제 1 실린더형 전극판(F1내지 Fn)은 고정 단부판(3)의 내측부에 형성되어 균일한 반경방향의 간격을 두고 동심원상으로 배열되어 고정 전극(6)을 형성한다.
또한, 가동 전극(8)을 탑재시키는 도체(7)가 제공된다. 이 도체(7)는 진공용기(5)내에서 고정 단부판(3)에 대향하도록 배치된다. 이 고정 단부판(3)을 대향하고 있는 도체(7)의 제 1 측부에는 상이한 직경을 갖는 M1내지 Mn의 범위를 갖는 복수개의 제 2 실린더형 전극판(M)이 구비된다. 이 제 2 실린더형 전극판(M1내지 Mn)은 도체(7)의 제 1 측부에 형성되어 균일한 반경방향의 간격을 두고 동심원상으로 배열되어 가동 전극(8)을 형성한다. M2내지 Mn의 범위를 갖는 제 2 실린더형 전극판은 각각 인접한 두 개의 제 2 실린더형 전극판(F1내지 Fn) 사이에서 맞물리도록 출입되는 한편, F1내지 Fn 의 범위를 갖는 제 1 실린더형 전극판은 각각 인접한 두 개의 제 2 실린더형 전극판(M1내지 Mn) 사이에서 맞물리도록 출입된다. 고정 단부판(3)의 내측 중심에는 중심핀(9)이 제공된다. 또한 가이드 기능을 하는 실린더형 가동 가이드(10)가 제공된다. 이 가동 가이드(10)는 리드의 기능도 수행한다. 또한, 이 가동 가이드는 도체(7)의 중심을 관통하도록 배치된다. 이 가동 가이드(10)에는 습동되도록 중심핀(9)이 삽입된다.
이 가동 가이드(10)에 탑재되는 제 1 단부를 갖는 벨로우즈(15)가 제공된다. 이 벨로우즈(15)는 실린더 모양을 가지며 신장 및 수축이 가능하도록 되어 있다. 또한, 이 벨로우즈(15)는 진공 상태를 유지시키며 에너지 공급에 이용된다. 또한,이 벨로우즈(15)는 가동 단부판(4)의 내면에 탑재되는 제 2 단부를 구비한다. 이 가동 단부판(4)에는 개구부(4a)가 형성된다. 이 개구부(4a)는 벨로우즈(15)의 제 2 단부의 방사형 내측부에 형성된다. 가동 단부판(4)의 내면상의 개구부(4a)의 테두리 둘레 전체에는 실린더형 너트소켓(nut receptacle, 11)이 제공된다. 이 너트소켓(11)의 내측 단부에는 이음고리(collar, 11a)가 제공된다. 또한, 가동 가이드 (10)에 접속되는 제 1 단부를 갖는 나사축(12)이 제공된다. 또한, 이 나사축(12)의 제 2단부는 이음고리(11a)를 통하여 너트소켓(11)을 관통하도록 되어 있다.
또한, 조정너트(13)가 제공되어 제 1단부가 베어링(16)에 의해 이음고리(11a)에 지지되어 임의로 회전 가능하도록 되어 있다. 이 조정너트(13)의 제 1 단부에는 나사축 개구부(13a)가 규정되어 조정너트(13) 가 나사축(12)상에 하향 형성되어 있다. 이 나사축(12)의 제 2 단부에는 동축 나사 개구부(12a)가 규정되어 있다. 나사축(12)은 이 나사 개구부(12a)에 의해 나사머리(14a)를 갖는 조정나사(14)상에 하향 형성되어 있다. 또한, 이 조정나사(13)는 나사축 개구부(13a)에 인접하게 있는 큰 개구부(13b)를 갖는다. 이 큰 개구부(13b)는 나사축 개구부(13a)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다. 이 큰 개구부(13b)와 나사축 개구부(13a) 사이에 단차(13c)가 형성되어 있다.
이하, 전술한 구성을 갖는 진공 가변 커패시터의 최대 정전 용량을 확실히 유지하고 최대 정전 용량의 조정을 용이하게 하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 조정너트(13)를 약간 시계방향(오른나사의 경우)으로 돌려 나사축(12)이 최대 정전 용량을 갖는 위치(X)(위치(X)에서 중심핀(9)의 하단부가 나사축(12)의 상단부에 접함)보다 조금 낮게 이동시켜 최대 정전 용량을 소정의 값으로 조정한다. 이 약간의 조정량은 진공 가변 커패시터의 정전 용량의 편차 정도에 따라 결정된다. 다음, 조정나사(14)를 나사머리(14a)가 단차(13c)에 접할 때까지 나사구멍 (12a)에 삽입한다. 그 다음, 조정나사(14)를 접착제 등으로 나사축(12)에 고정시킨다. 이렇게 함으로써, 조정너트(13)는 최대 정전 용량을 나타내는 위치(X)에서 반시계 방향으로 회전하더라도, 조정나사(14)의 나사머리(14a)가 단차(13c)에 접하게 된다. 따라서, 조정너트(13)가 반시계 방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 나사축(12)은 최대 정전 용량을 나타내는 위치(X) 이상으로 상승할 수 없다. 이렇게 함으로써, 최대 정전 용량이 확실하게 유지될 수 있으며 최대 정전 용량의 조정이 용이하게 된다.
이하, 전술한 구성을 갖는 진공 가변 커패시터의 최대 정전 용량을 임의로 가변 조정하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 가변 전극(8)을 나사축(12)과 가동 가이드(10)를 이용하여 조정너트(13)를 상하로 이동하도록 회전시킨다. 이로써, 고정 전극(6)에 대향하는 이 가동 전극(8)의 전면적이 변하게 되어 정전 용량을 임의로 가변 조정할 수 있다. 또한, 이 가동 전극(8)은 가이드 메카니즘을 구성하도록 구비된 가동 가이드(10) 및 중심핀에 의해 이동이 안정되고 정전용량 및 내전압도 안정된 특성을 나타낸다.
상기에 기술된 종래의 방법에서, 가동 가이드(10)는 가동 리드(lead)와 일체화되어 있다. 그러나, 이와 반대로 이 가동 가이드(10)는 가동 리드(lead)로부터 분리될 수도 있다. 또한, 이 가동 가이드(10)는 중심핀(9)에 전기적으로 절연이다. 벨로우즈(15)의 제 1단부는 가동 가이드(10)가 아닌 도체(7)에 탑재될 수 있다.
전술한 진공 가변 커패시터를 이용하여 반도체 박막 제조 장치의 임피던스 매칭에 사용하는 경우, 다음의 이유 때문에 도5에 나타낸 구성을 사용할 필요가 있다. 부하가 상시 변하므로 부하 변화에 따라 진공 가변 커패시터의 임피던스를 매칭할 필요가 있다. 보다 상세하게 설명하면, 도5에서 보는 바와 같이, 진공 가변 커패시터 (19)는 한 쌍의 탑재판(18)에 의해 탑재대(17)에 수평으로 탑재되어 있으며, 이 탑재대(17)에 구동부(21)도 탑재판(20)에 의해 수평으로 탑재되어 있다. 이 구동부(21)의 회전축(22)은 결합부재(23)에 의해 조정너트(13)와 결합되어 있다. 이 구동부(21)의 구동에 의해 조정너트(13)가 시계방향 및 반시계방향으로 회전하게 됨으로써 진공 가변 커패시터(19)의 정전용량이 변하게 된다.
도6은 도5의 진공 가변 커패시터(19)를 이용한 일반적인 매칭회로를 나타낸다. 또한 이 매칭회로에는 고주파 전원(24), 코일(25) 및 부하(26)가 구비된다. 진공 가변 커패시터(19)의 가동측부와 고정측부 사이를 절연할 필요가 있다. 따라서 도5의 진공 가변 커패시터 장치는 탑재판(18) 및 결합부재(23) 각각이 절연 재료로 구성된 결합부재(23)가 필요없을 때에도 절연을 위해서 이 결합부재(23)가 제공된다. 이로 인하여 진공 가변 커패시터 장치의 구성이 복잡해지고 역회전 등을 야기하게 된다. 따라서, 구동부(21)의 제어가 어렵게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 결합부재가 필요없는 진공 가변 커패시터 장치를 제공함으로써 진공 가변 커패시터 장치의 구성을 간단하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 역회전의 발생을 방지함으로써 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 제어를 용이하게 하는 것이다.
도1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 진공 가변 커패시터 장치의 조정너트(29)의 종단면도.
도2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 진공 가변 커패시터 장치의 조정너트(31)의 종단면도.
도3은 종래기술에 따른 진공 가변 커패시터의 종단면도.
도4는 도3의 진공 가변 커패시터의 부분 확대도.
도5는 종래기술에 따른 진공 가변 커패시터의 종단면도.
도6은 진공 가변 커패시터를 이용한 매칭회로의 개략도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1 : 절연실린더 2a, 2b : 실린더
3 : 고정단부판 4 : 가동단부판
4a : 개구부 5 : 진공용기
6 : 고정전극 7 : 가동전극
8 : 가동전극 9 : 중심핀
10 : 가동가이드 12 : 나사축
15 : 벨로우즈 21 : 구동부
22 : 회전축 27 : 너트부
28 : 생크 29 : 조정너트
30 : 벨로우즈
본 발명의 일 형태에 따르면, 진공 가변 커패시터 장치의 진공 가변 커패시터의 진공 용기에 회전 가능하게 지지된 조정너트가 구비된다. 이 조정 너트는 절연 재료로 된 생크 및 너트부를 포함한다. 이 생크는 너트부와 일체화된 제 1단부 및 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합되도록 채택된 제 2단부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 진공 가변 커패시터 장치의 진공 가변 커패시터의 진공 용기에 회전 가능하게 지지된 조정너트가 구비된다. 이 조정 너트는 변형가능한 벨로우즈, 너트부 및 생크를 포함한다. 이 벨로우즈는 제 1단부 및 이 제 1단부에 대향하는 제 2단부를 갖는다. 이 너트부는 제 1단부 및 벨로우즈의 제 1단부에 결합된 제 2단부를 갖는다. 이 생크는 벨로우즈의 제 2단부와 결합된 제 1단부 및 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합된 제 2단부를 가지며 절연재료로 되어있다.
이하, 본 발명의 제 1실시예에 따른 진공 가변 커패시터에 대해 설명한다. 도1(도3, 도4 및 도5 참조)은 진공 가변 커패시터 장치의 조정너트(29)의 종단면을 나타낸다. 여기서, 너트부(27)는 베어링(16)에 의해 너트 소켓(11)의 이음고리 (11a)에 회전 가능하게 지지되며 나사축 개구부(27a)를 구비한다. 이 나사축 개구부(27a)에 의해 너트부(27)는 나사축(12)상에 하향 형성되어진다. 또한, 이너트부(27)와 일체화된 제 1단부를 갖는 생크(28)가 구비된다. 이 생크(28)는 실린더형으로 폴리카보네이트 또는 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 절연 재료로 되어 있다. 따라서 생크(28)는 제 2단부에서 플랜지(28a)를 갖게 된다. 또한, 구동부 (21)의 회전축(22)은 회전축(22)의 제 1단부에서 플랜지(22a)를 갖는다. 이 플랜지(22a)는 볼트(32)에 의해 플랜지(28a)에 직접 결합된다. 따라서 너트부(27) 및 생크(28)에 의해 조정너트(29)가 구성된다. 본 발명의 제 1실시예에 따른 진공 가변 커패시터 장치의 구성 중 다른 부분들은 종래 기술의 것들과 동일하다.
제 1실시예에 따르면, 생크(28)는 절연재료로 되어 있다. 이 생크(28)에는 회전축(22)이 직접 연결되어 있다. 따라서, 절연재료로 된 결합부재(23, 도5 참조)가 필요없다. 이 결합부재(23)의 결여는 구성을 간단하게 하고, 이 결합부재(23)에 의해 발생하는 역회전를 없애주며 구동부(21)의 제어를 용이하게 하는 등과 같은 바람직한 특성을 나타낸다. 또한 이 구동부(21)의 구동력이 조정너트(29)에 직접 전달됨으로써 효율을 향상시킨다. 또한, 생크(28)의 길이를 변화시킴으로써 진공 가변 커패시터(19)와 구동부(21) 사이의 절연 거리를 임의로 가변시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 진공 가변 커패시터를 설명한다.
도2는 본 발명의 진공 가변 커패시터 장치의 조정너트(31)의 종단면도이다. 벨로우즈(30)에 의해 너트부(27)에 연결된 생크(28)가 제공된다. 조정너트(31)는 너트부 (27), 생크(28) 및 벨로우즈(30)로 이루어진다. 본 발명의 제 2실시예에 따른 진공 가변 커패시터 장치 구성의 다른 부분들은 종래기술의 것들과 동일하다.
제 2실시예에서, 결합부재(23,도5참조)는 절연재료로 될 필요가 없다. 이 결합부재(23)의 결여는, 제 1실시예와 동일하게, 구조를 간단하게 하고, 이 결합부재(23)에 의해 발생하는 역회전를 없애주며 구동부(21)의 제어를 용이하게 하는 등의 바람직한 특성을 나타낸다. 또한, 회전축(22)과 관계된 조정너트(31) 사이에 축편차가 생길 경우에는, 벨로우즈(30)가 변형되어 이 축편차를 흡수한다. 따라서, 조정너트 (31)의 회전 토크(torque)의 증가가 방지되며 너트부(27) 및 회전축(12)의 마모와 변형이 방지된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조정너트에 절연 기능을 부여함과 동시에, 조정너트에 구동부의 회전축과 직접 결합시키고, 절연재료로 된 결합부재가 불필요하게 되어 구성이 간단하게 되며, 결합부재에 의한 역회전이 방지되며, 구동부의 제어가 용이하게 되며, 구동부의 구동력이 직접 조정너트에 전달됨으로써, 효율이 향상된다. 또한, 조정너트를 나사축과 혼합한 너트부와 구동부의 회전축을 직접 결합한 생크와 이 양자를 연결하는 벨로우즈로 구성함으로써 상기 효과를 누릴 수 있을 뿐 아니라, 조정너트와 구동부 회전축 사이의 축편차는 벨로우즈의 변형에 의해 흡수되고, 가이드 메카니즘의 습동 마모 저항은 증가시키지 않고 조정너트의 회전 토크도 증대되지 않는다. 또한, 나사축과 너트부에 가해지는 부하도 증대되지 않으므로 이들 부분의 마모 및 변형도 억제되며 수명이 연장되는 효과가 있다.
Claims (18)
- 절연실린더, 상기 절연실린더의 제 1단부에 탑재된 제 1단부판, 및 상기 절연실린더의 상기 제 1단부에 대향하는 상기 절연실린더의 제 2단부에 탑재된 제 2단부판을 포함하는 진공 용기;상기 제 1단부판의 내부에 형성되고 제 1실린더형 전극판을 포함하는 제 1전극;상기 진공용기내에 상기 제 1단부판에 대향하도록 배치된 도체;상기 도체에 탑재되고 상기 제 1단부판에 대향하는 상기 도체의 제 1측에 제 2실린더형 전극판을 포함하는 제 2전극;상기 진공용기내의 상기 도체와 상기 제 1단부판 사이에 배치되어 상기 도체의 이동을 안내하는 가이드 메카니즘;상기 도체에 탑재된 제 1단부와 상기 제 2단부판에 탑재된 제 2단부를 포함하는 벨로우즈;상기 도체의 상기 제1측에 대향하는 상기 도체의 제 2측에 탑재된 제 1단부 및 상기 제 2단부판내의 상기 벨로우즈의 상기 제 2단부의 방사형 내측부에 형성되는 개구부에 삽입되도록 제 2단부를 포함하는 나사축;상기 제 2단부판에 회전 가능하게 지지되어 상기 나사축상에 하향 형성된 절연성의 조정너트; 및상기 조정너트와 직접 결합된 회전축을 갖는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2단부판에 회전 가능하도록 지지된 조정너트가상기 나사축상에 하향 형성된 너트부; 및상기 너트부와 일체화되고 상기 구동부의 상기 회전축과 직접 결합되며 절연 재료로 된 생크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2단부판에 회전 가능하도록 지지된 조정너트가상기 나사축상에 하향 형성된 너트부;상기 구동부의 상기 회전축과 직접 결합된 절연 재료로 된 생크; 및상기 생크부와 상기 너트부 사이에 형성되어 상기 생크와 상기 너트부를 연결하는 벨로우즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 생크는 폴리카보네이트 또는 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 생크는 폴리카보네이트 또는 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1전극의 상기 제 1실린더형 전극판은상기 제 1단부판의 내면에 동심원상으로 세워진 상이한 직경을 갖는 복수개의 제 1실린더 전극판을 포함하며 제 1실린더형 전극판의 최내부로부터 최외부에 까지의 범위를 가지며,상기 제 2전극의 상기 제 2실린더형 전극판은상기 도체의 제 1측부상에 동심원상으로 세워진 상이한 직경을 갖는 복수개의 제 2실린더 전극판을 포함하며 제 2실린더형 전극판의 최내부로부터 최외부에 까지의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 제 1실린더형 전극판의 최외부로부터 제 2최내부까지의 범위를 갖는 상기 제 1실린더형 전극판 각각은 인접한 두 개의 상기 제 2실린더형 전극판 사이에서 맞물리며,상기 제2실린더형 전극판의 최외부로부터 제 1 최내부까지의 범위를 갖는 상기 제 2실린더형 전극판 각각은 인접한 두 개의 상기 제 1실린더형 전극판 사이에서 맞물리는 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기의 벨로우즈는 실질적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 상기 진공 가변 커패시터 장치.
- 진공 가변 커패시터 장치의 진공 가변 커패시터의 진공 용기에 회전 가능하게 지지된 조정너트에 있어서,너트부 및 절연 재료로 된 생크를 포함하며,상기 생크부는 상기 너트부와 일체화되고 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합되도록 체결된 제 2단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정너트.
- 제 9항에 있어서,상기 생크는 폴리카보네이트 또는 섬유 강화 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 10항에 있어서,상기 생크의 상기 제 2단부는 상기 회전축의 플랜지와 볼트에 의해 결합된 플랜지를 포함하며, 상기 생크의 상기 제 1단부에서 제 2단부에 이르는 내부 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 11항에 있어서,상기 너트부는 제 1단부에서 상기 생크의 상기 제 1단부와 일체화된 제 2단부에 이르는 내측 나사상을 갖는 개구부를 포함하며, 상기 내측 나사상을 갖는 개구부는 상기 생크의 상기 내측 개구부보다 더 작은 직경을 가지며 그 사이의 테두리를 따라 단차를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 12항에 있어서,상기 너트부의 상기 제 1단부는 베어링에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 진공 가변 커패시터 장치의 진공 가변 커패시터의 진공 용기에 회전 가능하게 지지된 조정너트에 있어서,상기 조정너트는제 1단부와 상기 제 1단부에 대향하는 제 2단부 및 제 1단부를 갖는 변형가능한 벨로우즈;제 1단부 및 상기 벨로우즈의 상기 제 1단부와 결합된 제 2단부를 갖는 너트부; 및절연 재료로 된 생크;를 포함하며상기 생크는 상기 진공 가변 커패시터 장치의 구동부의 회전축과 직접 결합되도록 체택된 제 2단부 및 상기 벨로우즈의 상기 제2단부와 결합된 제 1단부를 갖는 것을 특징으로 하는 조정너트.
- 제 14항에 있어서,상기 생크는 폴리카보네이트 또는 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 15항에 있어서,상기 생크의 상기 제 2단부는 상기 회전축의 플랜지와 볼트에 의해 결합된 플랜지로 형성되고, 상기 생크는 상기 생크의 제 1단부에서 제 2단부에 이르는 내측 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 16항에 있어서,상기 너트부는 상기 제 1단부에서 상기 너트부의 상기 제 2단부에 이르는 내측 나사산을 갖는 개구부를 형성하고, 상기 너트부의 상기 내측 나사산을 갖는 개구부는 상기 생크의 상기 내측 개구부보다 더 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
- 제 17항에 있어서,상기 너트부의 상기 제 1단부는 베어링에 의해 맞춤 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 조정너트.
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