可变真空电容器的制作方法

本发明涉及真空电容器，特别涉及一种可变真空电容器。

背景技术：

1、真空可变电容器是以真空作为电介质，通过机械驱动改变动、静电极的轴向耦合长度，从而实现电容量调节。其具有耐压高、载流能力强、高频损耗低、性能稳定等优点，广泛应用于广播发射、医疗核磁共振、高频加热、半导体刻蚀、等离子清洗等设备中，与高频电感组成谐振电路，完成高频阻抗匹配，实现射频功率的稳定传输。

2、典型的可变真空电容器主要包括真空壳体、静电极组、动电极组、金属波纹管以及驱动调节机构。真空壳体通常由绝缘管、基座和定子盘密封连接而成，内部形成真空腔室；静电极组固定于定子盘，动电极组固定于动子盘并可沿轴向移动；金属波纹管作为真空壳体的可动壁，一端密封连接基座，另一端密封连接动子盘，既维持真空腔的气密性，又随动电极组同步伸缩；驱动调节机构通过定位拉杆带动动子盘轴向移动，改变动、静电极的耦合长度，实现电容量调节。

3、在上述结构中，波纹管的内腔与大气连通、外壁处于真空环境，内外气压差会在动子盘上产生轴向自闭力，并直接作用于螺杆-螺母等传动副，显著增大传动摩擦和驱动转动力矩，导致调节操作费力，难以满足快速调谐需求，且缩短可变真空电容器的机械寿命。

4、针对波纹管自闭力过大的问题，本领域已提出多种改进方案：

5、1.同轴嵌套双波纹管方案：参见英国专利公告号gb1373866a（公告日1974年11月13日），其公开了一种真空电容器，采用两个直径不同、同轴内外嵌套的金属波纹管，其中小直径波纹管作为真空保持壁，承担真空密封功能；大直径波纹管设置于小直径波纹管外侧，其内外表面均处于真空环境，仅承担大电流导电功能。该方案将“真空密封”与“大电流导电”功能解耦，避免了大直径波纹管承受大气压差，解决了大电流工况下大直径波纹管带来的高压差载荷问题。但该方案中，承担真空密封的小直径波纹管仍然承受大气-真空压差，驱动机构仍需承受全部轴向压力，无法从根本上降低转动力矩。

6、2.预真空罩降压方案：参见中国专利公告号cn105247635a（公告日2016年01月13日），其公开了一种真空可变电容器，在主真空罩外侧设置预真空罩，将主波纹管外侧的环境从大气压改为低于大气压的低压气体，通过降低波纹管两侧的压差来减小真空力与驱动扭矩。另外，其第三实施例进一步设置第二真空罩与第二波纹管，两个波纹管串联于同一轴上，通过两侧压差产生的作用力方向相反，实现真空力的相互补偿。该方案虽然能够有效降低驱动转动力矩，但需要额外设置预真空腔、第二真空腔等多级腔体结构，整体结构复杂、制造成本高，产品体积大，且多级真空密封的可靠性要求更高。

7、随着半导体制造设备对阻抗匹配精度、调节速度和设备可靠性的要求不断提升，亟需一种结构简单、无需额外真空系统，同时能够降低转动力矩、提升容值精度的可变真空电容器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可变真空电容器，旨在克服现有可变真空电容器难以兼顾结构简单、体积小巧、成本低廉、低转动力矩以及长机械寿命的技术缺陷。

2、本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变真空电容器，包括绝缘管、基座、静电极组和动电极组，所述静电极组包括定子盘和静电极，所述定子盘与所述基座分别密封固定于所述绝缘管的两端，所述静电极固定于所述定子盘的内侧面；所述动电极组布置在所述绝缘管内且可沿所述可变真空电容器的轴向移动，所述动电极组包括动子盘以及固定于所述动子盘上的动电极；

3、所述定子盘上设置有绝缘连接件，所述动子盘的相对两侧分别设置有第一波纹管和第二波纹管，所述第一波纹管密封固定连接于所述基座与所述动子盘，所述第二波纹管密封固定连接于所述绝缘连接件与所述动子盘并处于所述动电极内部，以在所述可变真空电容器内部形成真空腔室，所述动电极与所述静电极相互耦合于所述真空腔室内；

4、其中，所述第一波纹管和所述第二波纹管的外壁均处于所述真空腔室内，所述第一波纹管和所述第二波纹管的内部均与大气连通，所述第一波纹管内外的气压差对所述动子盘产生第一轴向自闭力，所述第二波纹管内外的气压差对所述动子盘产生第二轴向自闭力，所述第一轴向自闭力与所述第二轴向自闭力方向相反。

5、作为本发明的进一步改进，可变真空电容器还包括定位拉杆和调节传动机构，所述定位拉杆沿所述可变真空电容器的轴向设置在所述第一波纹管内，并与所述动子盘固定连接；所述调节传动机构传动连接于所述定位拉杆，用于在外部调节驱动装置的驱动下通过所述定位拉杆带动所述动电极组轴向移动。

6、作为本发明的进一步改进，所述绝缘连接件为定位瓷套，所述第二波纹管的两端分别密封焊接于所述定位瓷套与所述动子盘彼此相对的表面上，所述定位拉杆滑动配合于所述定位瓷套内。

7、作为本发明的进一步改进，所述定子盘的中部开设有第二安装孔，所述定位瓷套密封焊接于所述第二安装孔内；所述动子盘的中部开设有通孔，所述定位拉杆依次由所述通孔与所述第二波纹管中穿过并使其一端延伸至所述定位瓷套内。

8、作为本发明的进一步改进，所述定位拉杆的内部设有与大气连通的气道，同时所述定位拉杆的外周面上还开设有第一气孔和第二气孔，在所述定位拉杆的设定运动行程内，所述第一波纹管的内腔通过所述第一气孔、所述第二波纹管的内腔通过所述第二气孔均始终保持与所述气道连通。

9、作为本发明的进一步改进，所述定位瓷套呈环形，其远离所述第二波纹管的一端沿外周设有环形凸台，所述第二安装孔沿内周壁设有环形凹槽，所述环形凸台抵靠于所述环形凹槽内；所述气道贯穿于所述定位拉杆延伸至所述定位瓷套内的一端并直接通向大气。

10、作为本发明的进一步改进，所述定位瓷套采用的材料为陶瓷，其与所述定子盘及所述第二波纹管焊接的表面上均设置有经金属化处理而形成的金属过渡层。

11、作为本发明的进一步改进，可变真空电容器还包括导套，所述基座的中部开设有第一安装孔，所述导套密封焊接于所述第一安装孔内，所述第一波纹管套设于所述导套的外侧，所述定位拉杆滑动配合于所述导套。

12、作为本发明的进一步改进，所述调节传动机构包括转动螺杆和定位螺母，所述定位螺母固定安装于所述定位拉杆上，所述转动螺杆与所述定位螺母螺纹旋合连接。

13、作为本发明的进一步改进，所述基座的外侧固定设置有支撑套筒，所述转动螺杆通过平面轴承转动安装于所述支撑套筒上。

14、本发明的有益效果是：

15、1.本发明提供一种可变真空电容器，通过在动子盘的轴向两侧分别设置第一波纹管和第二波纹管，两个波纹管的外壁均处于真空腔室内、内部均与大气连通，使得两个波纹管受内外气压差作用产生的轴向自闭力均作用于动子盘且方向相反，有效减小了可变真空电容器的驱动转动力矩，降低了对驱动电机扭矩的要求，提升可变真空电容器的机械寿命；同时，整体结构简单紧凑，不会改变可变真空电容器原有尺寸，制造成本低。

16、2.本发明在定子盘上设置有定位瓷套，并将定位拉杆的下端滑动配合于定位瓷套内，从而为定位拉杆的下端提供了径向滑动支撑，可与上端导向结构共同形成双支撑导向，有效保证动电极组与静电极组的同轴度，提升容值调节的精度与稳定性，满足了用户对可变真空电容器高容值精度和长机械寿命的需求。