KR20230072022A - 가변형 진공 커패시터 - Google Patents

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KR20230072022A
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차영광
이일회
장지훈
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주식회사 비츠로이엠
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Abstract

본 발명은 가변형 진공 커패시터에 관한 것으로, 고정도체 및 가동도체를 포함하는 가변형 진공 커패시터에 있어서, 상기 가동도체의 하부 외측으로 돌출되는 가동 플랜지와, 상기 가동 플랜지의 상면에 하단이 고정되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈 하부측을 감싸는 캡과, 상기 캡의 상부측에서 상기 벨로우즈를 감싸도록 돌출되며, 상부 끝단이 안쪽으로 절곡되어, 절곡부분 저면에서 상기 벨로우즈의 상단이 밀착 고정되는 벨로우즈 외함을 포함할 수 있다.

Description

가변형 진공 커패시터{Variable type vacuum capacitor}
본 발명은 가변형 진공 커패시터에 관한 것으로, 더 상세하게는 수명을 증가시킨 가변형 진공 커패시터에 관한 것이다.
진공 커패시터는 바람직하게는 진공 밀봉재(vacuum-tight enclosure)와 상기 진공 밀봉재 내의 전도성 표면(전극)의 커패시턴스 생성 어렌지먼트로 이루어진다. 내부 용적(volume)은 매우 낮은 압력(바람직하게는 10-6 mbar이하)으로 압력을 받고(pumped down), 상기 진공 밀봉재에 의하여 상기 장치의 전체 수명에 걸쳐 낮게 유지된다. 상기 진공은 전극들이 전기적으로 좋게 절연되도록 하고, 상기 장치의 유전성 손실(dielectric losse)을 대단히 적게 한다.
진공커패시터는 음극과 양극이 대전하는 면적을 가변하여 커패시터 용량을 가변할 수 있다. 이러한 진공커패시터를 용량 가변형 진공커패시터라 칭한다.
1. 한국출원특허 제10-2001-0012821호 (출원일 : 2001.03.13) 2. 한국출원특허 제10-2014-7021842호 (출원일 : 2012.02.03)
본 발명은 조립성이 향상되고, 수명을 증가시킬 수 있는 가변형 진공 커패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변형 진공 커패시터는, 고정도체 및 가동도체를 포함하는 가변형 진공 커패시터에 있어서, 상기 가동도체의 하부 외측으로 돌출되는 가동 플랜지와, 상기 가동 플랜지의 상면에 하단이 고정되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈 하부측을 감싸는 캡과, 상기 캡의 상부측에서 상기 벨로우즈를 감싸도록 돌출되며, 상부 끝단이 안쪽으로 절곡되어, 절곡부분 저면에서 상기 벨로우즈의 상단이 밀착 고정되는 벨로우즈 외함을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 가동도체의 상부측에서 측면방향으로 돌출되는 가동전극판을 포함하고, 상기 가동전극판의 저면에서 하향으로 돌출되는 원통형의 가동축 가이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 가동축 가이드는, 상기 벨로우즈 외함의 외면에 내면이 접하는 것일 수 있다.
본 발명은 벨로우즈의 내측과 외측의 압력차 유지가 용이한 구조를 제공하여, 가변형 진공 커패시터의 수명 단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변형 진공 커패시터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 가변 상태의 단면 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변형 진공 커패시터의 단면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 가변 상태 단면도이다.
도 1과 도 2를 각각 참조하면, 진공커패시터는 본체(10), 고정도체(200) 및 가동 플랜지(300)를 포함할 수 있다.
본체(10)는 양측의 개방된 중공형의 원통일 수 있다. 본체(10)는 절연성 재질(예를 들어, 세라믹)로 형성될 수 있다.
고정도체(200)는 하부가 개방된 원통컵 모양으로 형성될 수 있다. 고정도체(200)의 하면은 본체(10) 상면에 밀착되어 고정될 수 있다. 고정도체(200)는 제 1 전극(212), 제 1 돌출부(213)를 포함할 수 있다.
복수의 제 1 전극(212)은 원통 모양일 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)의 반경은 서로 다를 수 있다.
복수의 제 1 전극(212)은 측방향으로 가면서 측면이 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)은 외측으로 갈수록 반경이 커질 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)은 복수의 제 2 전극(312) 사이에 대향할 수 있다.
또한, 제 1 전극(212)은 단일한 구성으로 나선형 구조일 수 있다.
제 1 돌출부(213)는 원통형 형상일 수 있다.
가동 플랜지(300)는 상부가 개방된 원통컵 모양으로 형성될 수 있다. 가동 플랜지(300)의 상면은 본체(10) 하면에 밀착되어 고정될 수 있다. 가동 플랜지(300)의 중심 영역은 상하로 천공될 수 있다. 가동 플랜지(300)의 천공된 영역은 원형일 수 있다.
가동 도체(302)는 가동 전극판(306)의 저면에서 하부로 연장되는 가동축 가이드(330)와 벨로우즈 외함(350)에 가이드 되어 상하로 변위될 수 있다.
가동축 가이드(330)와 벨로우즈 외함(350)에 대해서는 이후에 좀 더 구체적으로 설명한다.
캡(303)은 가동 플랜지(300)의 천공된 중심 영역을 밀봉할 수 있다. 캡(303)은 내측 공간에 가동 도체(302)의 하부를 수용할 수 있는 공간을 가질 수 있다. 가동 도체(302)는 캡(303) 내부에서 자유로이 상하로 기 설정된 구간 만큼 이동할 수 있다.
또한, 상기 캡(303)의 상부측으로는 벨로우즈(307)의 측면을 감싸며, 상단부가 절곡되어 벨로우즈(307)의 상단이 절곡부분의 저면에 고정되는 벨로우즈 외함(350)이 위치한다.
벨로우즈 외함(350)은 벨로우즈(307)의 안쪽 공기 압력이 바깥쪽 공기 압력에 비하여 더 작을 때 상대적으로 수명이 길어진다. 이는 벨로우즈(307)가 원형이기 때문이다.
본 발명은 벨로우즈 외함(350)을 사용하여 벨로우즈(307) 안쪽과 바깥쪽의 공기 압력을 유지할 수 있어, 벨로우즈(307)의 수명 단축을 방지할 수 있다.
샤프트(304)는 캡(303)의 하부를 관통하여 설치될 수 있다. 샤프트(304)는 캡(303) 내부에 구비된 베어링(305)의 가이드를 받으면 상하로 이동할 수 있다. 샤프트(304)는 구동 수단(미도시)과 연결되어 구동 수단의 구동력에 의해 상하로 이동할 수 있다. 샤프트(304)의 상부는 가동 도체(302) 내측에 고정될 수 있다. 이에 의해, 샤프트(304)와 함께 가동 도체(302)가 상하로 이동할 수 있다.
가동 전극판(306)은 가동 도체(302) 상단에 구비될 수 있다. 가동 전극판(306)은 가동 도체(302) 상단에서 가동 도체(302) 외주면 외측으로 연장되는 원판 모양으로 형성될 수 있다.
상기 가동 전극판(306)의 저면에는 하향으로 연장되는 원통형의 가동축 가이드(330)가 돌출되어 있다.
상기 가동축 가이드(330)는 상기 벨로우즈 외함(350)의 외면에 내면이 접하여, 가동시 가이드를 수행한다.
또한, 가동축 가이드(330)의 내면과 상기 벨로우즈 외함(350)의 사이에는 윤활부(340)를 더 포함할 수 있다. 윤활부(340)는 탄성재를 사용할 수 있으며, 가동축 가이드(330)와 벨로우즈 외함(350)이 직접 마찰되는 것을 방지하여, 원활한 가이드가 가능하도록 한다.
복수의 제 2 전극(312)은 가동 전극판(306)의 상부에 고정될 수 있다.
복수의 제 2 전극(312)은 원통 모양일 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)의 반경은 서로 다를 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)은 측방향으로 가면서 측면이 상호 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 제 2 전극(312)은 외측으로 갈수록 반경이 커질 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)은 복수의 제 1 전극(212) 사이에 대향할 수 있다.
또한, 제 2 전극(312)도 제 1 전극(212)과 같이 단일 구조의 나선형 구조이며, 나선형의 제 1 전극(212)과 제 2 전극(313)이 서로 일정한 간격을 두고 중첩될 수 있다.
이와 같은 구조에서, 제 2 전극(312)을 상하로 이동시키면서, 제 1 전극(212)과 제 2 전극(312)이 대향하는 면적을 조정하여, 진공 커패시터의 커패시턴스를 가변할 수 있다.
벨로우즈(307)는 상하가 개방된 주름관 형태이며, 앞서 설명한 바와 같이 벨로우즈(307)의 상단은 벨로우즈 외함(350)에 밀착 고정된다.
또한, 벨로우즈(307)는 내측에 가동 도체(302)를 수용할 수 있다.
벨로우즈(307) 상단은 벨로우즈 외함(350)에 밀착 고정되고, 벨로우즈(307)의 하단은 가동 도체(302)의 하단에서 돌출되는 플랜지(308)에 밀착 고정될 수 있다.
이에 의해, 벨로우즈(307) 내측과 외측 간에 기밀이 유지되면서, 가동 도체(302)가 상하로 이동할 수 있다.
가동 도체(302)가 하향으로 이동한 상태를 도 2의 (a)에 도시하였다.
이때 제 1 전극(212)과 제 2 전극(312)이 중첩되는 면적이 가장 적으며, 따라서 커패시턴스가 가장 작은 상태가 된다.
반대로 가동 도체(302)가 상향으로 이동한 도 2의 (b)의 상태는 제 1 전극(212)과 제 2 전극(312)이 중첩되는 면적이 가장 크며, 따라서 커패시턴스가 가장 큰 상태가 된다.
이때 벨로우즈(307)는 압축 또는 확장이 되며, 이러한 동작에서 내외부 간의 압력 차이에 의해 손상의 위험이 감소하게 된다.
진공 커패시터는 고정도체(200), 본체(10), 가동 플랜지(300), 벨로우즈(307)로 이어지는 공간에서 진공 상태를 유지하고, 벨로우즈(307)를 기준으로 반대편은 대기압일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 벨로우즈(307)의 내외측 사이의 공기 압력 차이를 유지하여, 벨로우즈(307)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
10 : 본체
200 : 고정 도체
212 : 제 1 전극
213 : 제 1 돌출부
300 : 가동 플랜지
302 : 가동 도체
303 : 캡
304 : 샤프트
305 : 베어링
306 : 가동 전극판
307 : 벨로우즈
308 : 플랜지
312 : 제 2 전극
330 : 가동축 가이드
340 : 윤활부
350 : 벨로우즈 외함

Claims (3)

  1. 고정도체 및 가동도체를 포함하는 가변형 진공 커패시터에 있어서,
    상기 가동도체의 하부 외측으로 돌출되는 가동 플랜지;
    상기 가동 플랜지의 상면에 하단이 고정되는 벨로우즈;
    상기 벨로우즈 하부측을 감싸는 캡; 및
    상기 캡의 상부측에서 상기 벨로우즈를 감싸도록 돌출되며, 상부 끝단이 안쪽으로 절곡되어, 절곡부분 저면에서 상기 벨로우즈의 상단이 밀착 고정되는 벨로우즈 외함을 포함하는 가변형 진공 커패시터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동도체의 상부측에서 측면방향으로 돌출되는 가동전극판을 포함하고,
    상기 가동전극판의 저면에서 하향으로 돌출되는 원통형의 가동축 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 진공 커패시터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가동축 가이드는,
    상기 벨로우즈 외함의 외면에 내면이 윤활부를 사이에 두고 접하는 것을 특징으로 하는 가변형 진공 커패시터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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