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KR102567655B1 - 진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법 - Google Patents

진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법 Download PDF

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KR102567655B1
KR102567655B1 KR1020200151412A KR20200151412A KR102567655B1 KR 102567655 B1 KR102567655 B1 KR 102567655B1 KR 1020200151412 A KR1020200151412 A KR 1020200151412A KR 20200151412 A KR20200151412 A KR 20200151412A KR 102567655 B1 KR102567655 B1 KR 102567655B1
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fixed
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주식회사 비츠로이엠
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Abstract

본 발명은 진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 조립성이 향상되고 제조 비용이 절감될 수 있는 진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공 커패시터는 고정컵; 상기 고정컵 중심에서 돌출되는 돌출부; 상기 돌출부의 측방향으로 연장되고 상기 돌출부 보다 낮은 높이로 형성되는 코킹부; 및 상기 코킹부에 의해 고정되는 복수의 전극을 포함한다.
본 발명은 복수의 전극을 코킹부로 고정하는 것에 의해, 복수의 전극 각각을 고정하기 위한 브레이징 공정을 생략할 수 있다.

Description

진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법{Vacuum capacitor and Method for manufacturing the same}
본 발명은 진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법에 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 제조 비용이 절감될 수 있는 진공커패시터 및 진공커패시터 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공 커패시터는 고정컵; 상기 고정컵 중심에서 돌출되는 돌출부; 상기 돌출부의 측방향으로 연장되고 상기 돌출부 보다 낮은 높이로 형성되는 코킹부; 및 상기 코킹부에 의해 고정되는 복수의 전극을 포함한다.
여기서, 상기 복수의 전극은 수평부, 수직부 및 고정홀을 포함하고, 상기 복수의 전극은 상기 고정홀을 이용해 상기 코킹부에 끼워질 수 있다.
그리고, 상기 복수의 전극의 고정홀은 원모양이고, 상기 복수의 전극의 고정홀은 동일한 반경을 가질 수 있다.
또한, 상기 코킹부는 코킹되면서, 가장 내측에 위치한 전극의 수평부를 가압하는 것에 상기 복수의 전극을 상기 고정컵 상에 고정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공 커패시터 제조 방법은 고정홀을 이용해 복수의 전극이 코킹부에 끼워지면서 적층되는 전극 조립체 조립 공정; 및 상기 코킹부 상부에 압력을 가하여, 상기 복수의 전극 중 가장 내측에 위치한 전극의 수평부를 가압하는 것에 의해, 상기 복수의 전극을 상기 고정컵 상에 고정하는 코킹 공정을 포함한다.
본 발명은 복수의 전극을 코킹부로 고정하는 것에 의해, 복수의 전극 각각을 고정하기 위한 브레이징 공정을 생략할 수 있다.
본 발명은 코킹부에 의해 복수의 전극의 센터링이 되므로, 센터링을 위한 별도의 구조가 필요없을 수 있다.
위 같은 효과에 의해, 본 발명은 진공 인터럽터의 조립성을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공커패시터의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 전극 조립체의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 전극 조립체의 조립 공정을 마친 전극 조립체의 단면도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 코킹 공정을 설명하기 위한 도면이다.
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.
이하, 도 2를 참고하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공 커패시터에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해, 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 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. 제 1 전극 조립체(210)는 고정 도체(200)의 내측 하면에 고정될 수 있다. 제 1 전극 조립체(210)는 하부를 향하여 개방될 수 있다. 제 1 전극 조립체(210)는 제 1 고정캡(211), 복수의 제 1 전극(212), 제 1 돌출부(213), 제 1 코킹부(214)를 포함할 수 있다. 제 1 고정캡(211)은 하부가 개방된 컵 모양일 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 제 1 코킹부(214)를 기준으로 측방향으로 가면서 측면이 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)은 제 1 코킹부(214)에서 외측으로 갈수록 반경이 커질 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)은 복수의 제 2 전극(312) 사이에 대향할 수 있다. 복수의 제 1 전극(212)은 제 1 코킹부(214)에 의해 제 1 고정캡(211) 상에 고정될 수 있다. 제 1 돌출부(213)와 제 1 코킹부(214)는 원통형 형상일 수 있다. 제 1 돌출부(213)는 제 1 고정캡(211) 하부 안쪽면 중심에서 하부로 돌출되게 형성될 수 있다. 제 1 코킹부(214)는 제 1 돌출부(213)의 상부 영역이 측방향으로 연장되는 형태일 수 있다. 제 1 코킹부(214)는 제 1 돌출부(213) 보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 제 1 코킹부(214) 끝부분은 측방향으로 코킹된 영역을 가질 수 있다.
제 1 전극 조립체(210)의 구체적인 구조는 도 5c를 참고하여 후술한다.
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 가이드(301)는 가동 플랜지(300)의 천공된 영역 가장자리에서 직상방으로 연장될 수 있다. 가동 도체 가이드(310)는 중공형의 원통 모양일 수 있다.
가동 도체(302)는 가동 도체 가이드(301) 내측에 위치할 수 있다. 가동 도체(302)는 원통형일 수 있다. 가동 도체(302)는 가동 도체 가이드(301)의 가이드를 받으며 상하로 이동할 수 있다.
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.
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)는 가동 도체(302) 상단에서 가동 도체(302) 외주면 외측으로 연장되는 원판 모양으로 형성될 수 있다. 제 2 전극 조립체(310)는 가동 전극판(306)의 상부에 고정될 수 있다. 제 2 전극 조립체(310)는 상부를 향하여 개방될 수 있다. 제 2 전극 조립체(310)는 제 2 고정캡(311), 복수의 제 2 전극(312), 제 2 돌출부(313), 제 2 코킹부(314)를 포함할 수 있다. 제 2 고정캡(311)은 상부가 개방된 컵 모양일 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 제 2 코킹부(314)를 기준으로 측방향으로 가면서 측면이 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)은 제 2 코킹부(314)에서 외측으로 갈수록 반경이 커질 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)은 복수의 제 1 전극(212) 사이에 대향할 수 있다. 이 같은 구조에서, 제 2 전극(312)을 상하로 이동시키면서, 제 1 전극(212)과 제 2 전극(312)이 대향하는 면적을 조정하여, 진공커패시터의 커패시턴스를 가변할 수 있다. 복수의 제 2 전극(312)은 제 2 코킹부(314)에 의해 제 2 고정캡(311) 상에 고정될 수 있다. 제 2 돌출부(313)와 제 2 코킹부(314)는 원통형 형상일 수 있다. 제 2 돌출부(313)는 제 2 고정캡(311) 하부 안쪽면에서 상부로 돌출되게 형성될 수 있다. 제 2 코킹부(314)는 제 2 돌출부(313)의 하부 영역이 측방향으로 연장되는 형태일 수 있다. 제 2 코킹부(314)는 제 2 돌출부(313) 보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 제 2 코킹부(314) 끝부분은 측방향으로 코킹된 영역을 가질 수 있다. 제 2 전극 조립체(310)의 구체적인 구조는 도 5c를 참고하여 후술한다.
벨로우즈(307)는 상하가 개방된 주름관 형태일 수 있다. 벨로우즈(307)는 내측에 가동 도체(302), 가동 도체 가이드(301)를 수용할 수 있다. 벨로우즈(307) 상부 내측면은 가동 도체(302) 외주면에 밀착 고정되고, 벨로우즈(307)의 하측면은 가동 플랜지(300) 하부 내측면에 밀착 고정 될 수 있다. 이에 의해, 벨로우즈(307) 내측과 외측 간에 기밀이 유지되면서, 가동 도체(302)가 상하로 이동할 수 있다. 진공커패시터는 고정도체(200), 본체(10), 가동 플랜지(300) 벨로우즈(307)로 이어지는 공간에서 진공 상태를 유지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5b를 참고하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공 커패시터 제조 방법에 대하여 설명한다. 앞서 설명된 사항과 중복되는 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 이하의 설명에 의해, 앞서 본 진공 커패시터의 구조가 보다 명확해질 수 있다. 이하의 설명은 제 1 전극 조립체(210)와 제 2 전극 조립체(310)에 대하여 공통된다.
- 전극 조립체 조립 공정 -
도 2a에서와 같이, 일측이 개방된 고정컵(211, 311)이 준비될 수 있다. 그리고, 납재(1)가 코킹부(214, 314)에 끼워질 수 있다. 코킹부(214, 314)는 원통 모양일 수 있다.
그 다음, 도 2b에서와 같이, 고정컵(211, 311) 내측에 복수의 전극(212, 312)이 끼워질 수 있다. 도 2b의 공정을 통해, 전극 조립체(210, 310)는 도 3과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 3 및 도 4을 참조하면, 복수의 전극(212, 312) 각각은 수직부(212a, 312a)와 수평부(212b, 212b)를 가질 수 있다. 수평부(212b, 212b)은 원판 모양일 수 있다. 수평부(212b, 212b)는 중심에 고정홀(212c, 312c)를 구비할 수 있다. 고정홀(212c, 312c)은 원모양일 수 있다. 복수의 전극(212, 312)의 고정홀(212c, 312c)의 반경을 동일할 수 있고, 복수의 전극(212, 312)의 고정홀(212c, 312c)의 반경은 코킹부(214, 314)의 반경과 동일할 수 있다. 이에 의해, 복수의 전극(212, 312)의 센터링 작업이 용이할 수 있다. 수직부(212a, 312a)는 수평부(212b, 212b)의 외주면에서 직상방으로 연장될 수 있다. 이에 의해, 복수의 전극(212, 312)은 원통 모양일 수 있다. 이때, 이웃하는 복수의 전극(212, 312)에서 내측에 위치한 전극(212, 312)의 수평부(212b, 212b)의 반경은 외측에 위치한 전극(212, 312)의 수평부(212b, 212b)의 반경 보다 기 설정된 단위 간격 만큼 클 수 있다. 이에 의해, 이웃하는 전극(212, 312)의 수직부(212a, 312a)는 기 설정된 단위 간격 만큼 클 수 있다. 복수의 전극(212, 312)의 수직부(212a, 312a)의 상단은 동일 평면에 위치할 수 있다. 복수의 전극(212, 312)의 수평부(212b, 212b)는 동일한 두께를 가질 수 있다. 복수의 전극(212, 312)의 수직부(212a,, 212a)는 동일한 두께를 가질 수 있다. 복수의 전극(212, 312) 중 수평부(212b, 212b)의 반경이 가장 큰 것부터 작은 순으로 순차로, 코킹부(214, 314)에 끼워질 수 있다. 도 3에서, 코킹부(214, 314)의 높이는 복수의 전극(212, 312)이 모두 적층된 높이 보다 높을 수 있다. 이에 의해, 적층된 복수의 전극(212, 312)의 상부로 노출된 코킹부(214, 314)의 영역이 코킹 공정을 통해 코킹될 수 있다.
그리고, 브레이징 융착을 통해, 납재(1)를 매개로, 최하부에 위치한 수평부가 고정컵(211, 311) 상에 고정될 수 있다.
- 코킹 공정 -
전극 조립체 조립 공정 후에 코킹 공정이 진행될 수 있다.
도 5a에서와 같은 압착부(1000)를 가지는 프레스(미도시)가 준비될 수 있다. 압착부(1000)의 하부는 아래 방향으로 개방된 중공형의 원통 모양일 수 있다. 도 5b를 참고하면, 압착부(1000) 하부의 내주면(IS)의 반경은 돌출부(213, 313)의 반경과 동일할 수 있다. 이에 의해, 압축부(1000)와 돌출부(213, 313) 간의 센터링 작업이 용이할 수 있다. 그리고, 압착부(1000) 하단면(DS)의 폭은 코킹부(214, 314)의 폭 보다 클 수 있다. 도 5c에서와 같이, 압착부(100) 하단면(DS)으로 코킹부(214, 314)를 압착하는 것에 의해, 코킹부(214, 314)의 상부가 외측으로 코킹되면서 가장 내측에 위치한 전극(211, 312)의 수평부(212b, 312b)을 가압할 수 있다. 이에 의해, 납재(1) 상부에 순차로 적층된 복수의 전극(211, 312)의 수평부(212b, 312b)는 고정컵(211, 311) 상에 고정될 수 있다. 도 5c에서, 도면부호 ‘는 코킹부(214, 314)에서 외측으로 코킹된 영역을 나타낸다.
도 5c에서의 전극 조립체(210, 310)의 구조는 도 1에서의 전극 조립체(210, 310)의 구조와 동일할 수 있다.
1 : 납재
10 : 본체
200 : 고정 도체
211 : 제 1 고정컵
212 : 제 1 전극
212a, 212a : 수직부
212b, 212b : 수평부
213 : 제 1 돌출부
214 : 제 1 코킹부
300 : 가동 플랜지
301 : 가동 도체 가이드
302 : 가동 도체
303 : 컵
304 : 샤프트
305 : 베이링
306 : 가동 전극판
307 : 벨로우즈
310 : 제 2 전극 조립체
311 : 제 2 고정캡
312 : 제 2 전극
312a, 312a : 수직부
312b, 312b : 수평부
313 : 제 2 돌출부
314 : 제 2 코킹부

Claims (5)

  1. 고정컵;
    상기 고정컵 중심에서 돌출되는 돌출부;
    상기 돌출부의 측방향으로 연장되고 상기 돌출부 보다 낮은 높이로 형성되는 코킹부;
    상기 코킹부가 중앙부에 삽입되어 상기 코킹부 둘레의 상기 고정컵의 바닥에 배치되는 납재; 및
    상기 코킹부에 의해 일단이 고정됨과 아울러 브레이징 융착에 의해 상기 납재를 매개로 상기 고정컵의 바닥에 고정되는 복수의 전극을 포함하고,
    상기 복수의 전극 각각은 수직부와 수평부를 가지고,
    상기 수평부는 원판 모양이고,
    상기 수평부는 중심에 고정홀을 구비하고,
    상기 고정홀은 원모양이고,
    상기 복수의 전극의 고정홀의 반경은 동일하고,
    상기 복수의 전극의 고정홀의 반경은 상기 코킹부의 반경과 동일하고,
    상기 수직부는 상기 수평부의 외주면에서 직상방으로 연장되고,
    상기 복수의 전극 중 수평부의 반경이 가장 큰 것부터 작은 순으로 순차로 코킹부에 끼워지고,
    상기 코킹부의 높이는 상기 복수의 전극이 모두 적층된 높이 보다 높고,
    상기 코킹부를 압착하는 것에 의해, 상기 코킹부의 상부가 외측으로 코킹되면서 상기 복수의 전극 중 가장 내측에 위치한 전극의 수평부를 가압하는 것에 의해, 상기 순차로 적층된 복수의 전극의 수평부가 고정컵 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 커패시터.
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