CN224123257U - 电机一体化可变真空电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机一体化可变真空电容器，包括：真空电容器和电机，真空电容器包括两个电极组以及固定于其中一个电极组的定位杆，电机的输出轴以螺纹方式直接连接于定位杆，电机用于通过输出轴驱动定位杆沿轴向做直线运动，以改变两个电极组的相对位置。本实用新型通过采用电机的输出轴与真空电容器的定位杆直连的一体化结构设计与安装方式，减少连接件及其相互配合间隙对可变真空电容器电极组位置的影响，提升可变真空电容器的容值精度，并大幅减小了可变真空电容器的体积，同时降低了制造成本，满足半导体制造设备领域中对可变真空电容器高容值精度和小型化的需求。

Description

电机一体化可变真空电容器

技术领域

本实用新型涉及电容器技术领域，特别涉及一种电机一体化可变真空电容器。

背景技术

在可变真空电容器中，其动电极组通常是通过内部的定位杆以及连接件与电机传动连接，由电机驱动连接件旋转并带动定位杆上下移动来改变两组电极的耦合长度，实现容值的变化与调节。在射频阻抗匹配器中，容值的大小直接影响射频电源输出功率值的大小。因此稳定一致的容值变化是半导体制造设备厂家对可变真空电容器的关键需求。

通常反映可变真空电容器的容值有两个参数，一个是电机旋转角度与电容器容值之间对应的位置容值，另一个是电机顺时针旋转与逆时针旋转到同一个位置的容值。目前普通用户要求可变真空电容器在重复调节过程中，位置容值差异值的百分比不大于±2％。同时要求电机顺时针旋转与逆时针旋转到同一个位置的容值差异值百分比≤0.5％。

随着半导体芯片的集成度越来越高，半导体制造设备要求射频阻抗匹配器的输出功率更加稳定，因此需要可变真空电容器的容值变化日趋稳定受控，对可变真空电容器的这两个容值精度参数就提出了更高的需求。同时为降低半导体设备的整体制造成本，要求可变真空电容器的体积更小。

在现有技术中，如公告号为CN222672823U、公告日为2025.03.25公开的一种可变电容器的连接结构，包括安装支架、轴承和接头，安装支架采用一体式结构，并用以固定连接于可变电容器的驱动电机与外壳体之间；轴承嵌设于安装支架，并用以承接可变电容器的螺杆；接头内置于安装支架，并用以将驱动电机的输出轴与螺杆固定连接。可见，传统的可变真空电容器与电机之间的连接非常复杂，且对各零件尺寸公差与配合间隙要求很高。受到零件加工精度的影响，组装各连接零件之后的累计公差通常在0.2mm～0.4mm之间，因此动电极组上的定位杆与电机输出轴之间的同轴度差，造成可变真空电容器的容值波动较大，同时也会导致可变真空电容器的体积增大，难以满足用户对可变真空电容器高容值精度和小型化的需求。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种电机一体化可变真空电容器，以克服传统可变真空电容器与电机之间的连接复杂导致可变真空电容器的容值波动较大及体积较大的缺陷。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电机一体化可变真空电容器，包括：真空电容器和电机，所述真空电容器包括两个电极组以及固定于其中一个所述电极组的定位杆，所述电机的输出轴以螺纹方式直接连接于所述定位杆，所述电机用于通过所述输出轴驱动所述定位杆沿轴向做直线运动，以改变两个所述电极组的相对位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述定位杆的一端沿轴向设有螺纹孔，所述输出轴的外圆柱面上设有与所述螺纹孔适配的外螺纹，所述输出轴螺纹连接于所述螺纹孔内。

作为本实用新型的进一步改进，所述真空电容器还包括基座，所述电机固定安装在所述基座上，从而构成电机-真空电容器一体化。

作为本实用新型的进一步改进，所述基座设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔用于所述真空电容器将自身固定于外部的工作位置上，所述第二安装孔用于固定所述电机。

作为本实用新型的进一步改进，两个所述电极组中的一个为动电极组，所述动电极组包括动子盘和固定于所述动子盘的动电极环组，所述动子盘与所述基座之间通过波纹管密封连接，所述定位杆固定连接于所述动子盘并穿设于所述波纹管中。

作为本实用新型的进一步改进，两个所述电极组中的另一个为定电极组，所述定电极组包括定子盘和固定于所述定子盘的定电极环组；所述真空电容器还包括绝缘外壳，所述定子盘和所述基座分别密封固定连接于所述绝缘外壳的两端，从而由所述动子盘、所述定子盘、所述基座、所述波纹管及所述绝缘外壳共同合围形成一真空腔室，所述动电极环组与所述定电极环组均容置于所述真空腔室中并能够通过其间形成的电场相互耦合。

作为本实用新型的进一步改进，所述动电极环组和所述定电极环组均是由多个采用金属材料制成的电极环同心间隔排布而成，且所述动电极环组的电极环与所述定电极环组的电极环交替且同心地设置在所述真空腔室内。

作为本实用新型的进一步改进，所述基座上设置有导套，所述定位杆滑动配合于所述导套内。

作为本实用新型的进一步改进，电机一体化可变真空电容器还包括与所述电机电性连接的控制电路板，所述控制电路板上套装有用于屏蔽电磁干扰的防护盒。

作为本实用新型的进一步改进，所述定位杆的内螺纹和所述输出轴的外螺纹均涂抹有润滑剂。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种电机一体化可变真空电容器，通过将电机的输出轴与定位杆直接旋合，取消了其他连接件，减少连接件及其相互配合间隙对可变真空电容器电极组位置的影响，使得容值调整更加受控，显著提高了容值控制精度，同时大大简化了真空电容器与电机的连接结构，降低了加工难度和成本，并且使得产品整体高度大幅缩短，进一步减小了电机的输出轴抖动对容值的影响，从而进一步提升了真空电容器的容值控制精度，满足了用户对可变真空电容器高容值精度和小型化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型电机一体化可变真空电容器的立体图；

图2为本实用新型电机一体化可变真空电容器的剖面图；

图3为本实用新型电机一体化可变真空电容器另一实施方式的立体图。

结合附图，作以下说明：

1、真空电容器；11、定位杆；111、螺纹孔；12、动电极组；121、动子盘；122、动电极环组；13、定电极组；131、定子盘；132、定电极环组；14、基座；141、第一安装孔；15、波纹管；16、绝缘外壳；17、导套；2、电机；21、输出轴；3、控制电路板；4、防护盒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图示中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

参阅图1至图3，本实用新型提供一种电机一体化可变真空电容器，包括：真空电容器1和电机2。真空电容器1包括两个电极组和定位杆11，两个电极组中至少有一个在真空电容器1内的位置可调，从而使得真空电容器1的容值可以进行调节。

作为本申请的一个重要改进，定位杆11固定于其中一个电极组，电机2的输出轴21(即电机的转轴)以螺纹方式直接连接于定位杆11，电机2用于通过输出轴21驱动定位杆11沿轴向做直线运动，以改变两个电极组的相对位置，即改变两个电极组之间的耦合长度，实现容值调节的功能。本实用新型通过将电机2的输出轴21与定位杆11直接旋合，取消了其他连接件，极大减少了累计公差的影响，真空电容器1的容值变化仅受电机2的旋转角度以及输出轴21与与定位杆11之间配合间隙的影响，使得容值调整更加受控，显著提高了容值控制精度；同时，取消了复杂连接件后，大大简化了真空电容器1与电机2的连接结构，减少了零件数量和装配步骤，也就相应降低了因多个零件配合带来的高精度加工要求，降低了加工难度和成本，并且使得产品整体高度大幅缩短，进一步减小了电机2的输出轴21抖动对容值的影响，从而进一步提升了真空电容器1的容值控制精度，满足了用户对可变真空电容器高容值精度和小型化的需求。

参阅图2，定位杆11的上端沿轴向设有螺纹孔111，输出轴21的外圆柱面上设有与螺纹孔111适配的外螺纹，输出轴21螺纹连接于螺纹孔111内。

其中，定位杆11的内螺纹和输出轴21的外螺纹规格保持一致，定位杆11的内螺纹和输出轴21的外螺纹具体参数可根据真空电容器1的容值调节需求、容值精度需求和机械寿命需求等进行相应设计。其中，定位杆11的内螺纹和输出轴21的外螺纹的参数包括但不限于螺纹精度、配合间隙、螺纹直径、螺距等。

此外，定位杆11的内螺纹和输出轴21的外螺纹均涂抹有润滑剂，润滑剂可以是润滑油脂，用于减小定位杆11与输出轴21螺纹之间的摩擦。

进一步地，真空电容器1还包括基座14，电机2直接固定安装在基座14上，从而构成电机-真空电容器一体化。这种电机-真空电容器一体化设计在空间占用上更具优势，有效减小了产品体积，使其更符合用户对小型化的需求，有利于产品在空间有限的应用场景中使用。

其中，基座14设有第一安装孔141和第二安装孔。第一安装孔141可根据需求设置多个，多个第一安装孔141呈环形等间距分布在基座14的上端面靠近边缘位置，第一安装孔141用于真空电容器1将自身固定于外部的工作位置上。第二安装孔同样设置有多个(图中未示出)，多个第二安装孔均匀分布在基座14的上端面中间位置，用于固定电机2。

在本实施例中，第一安装孔141和第二安装孔均为螺孔。

继续参阅图2，两个电极组中的一个为动电极组12，另一个为定电极组13。动电极组12包括动子盘121和动电极环组122，定电极组13包括定子盘131和定电极环组132，动子盘121和定子盘131上下相对且平行分布，动电极环组122和定电极环组132分别固定于动子盘121和定子盘131面向彼此的内端面上。

真空电容器1还包括波纹管15和绝缘外壳16，绝缘外壳16为两端均敞口的圆筒形，通常采用陶瓷材料，基座14和定子盘131通过高温钎焊方式分别密封固定连接于绝缘外壳16的两端。波纹管15密封连接在动子盘121与基座14之间，从而由动子盘121、定子盘131、基座14、波纹管15及绝缘外壳16共同合围形成一真空腔室，动电极环组122与定电极环组132均容置于真空腔室中。

其中，动电极环组122和定电极环组132均是由多个采用金属材料(例如无氧铜)制成的电极环同心间隔排布而成，且动电极环组122的电极环与定电极环组132的电极环交替且同心地设置在真空腔室内，以使得动电极环组122的电极环与定电极环组132的电极环能够通过其间形成的电场相互耦合。

更进一步地，定位杆11固定连接于动子盘121并穿设于波纹管15中。由于动子盘121通过波纹管15与基座14固定，因此固定连接于动子盘121的定位杆11周向运动被限制，在波纹管15的可伸缩作用下，定位杆11能够带动动电极组12做上下移动。

当电机2工作时，输出轴21开始转动，在输出轴21的外螺纹与定位杆11的内螺纹配合下，将旋转运动转变为直线运动，进而带动定位杆11上下移动，同时定位杆11同步带动动电极组12上下移动，从而改变动电极环组122的电极环与定电极环组132的电极环之间的耦合长度，实现改变容值的功能。

值得一提的是，基座14上还设置有导套17，定位杆11同轴滑动配合于导套17内，用于为定位杆11的上下移动提供导向作用，同时确保动电极组12不发生径向偏移，保证动电极组12与定电极组13的同心度，进而保证真空电容器1的容值精准度。

本实用新型对电机1的类型不作要求，例如可以是步进电机或伺服电机等

此外，本实用新型电机一体化可变真空电容器还包括控制电路板3，控制电路板3通过电源线及数据传输线与电机2电性连接。

在可变真空电容器的使用电路中，通常定电极组13连接高压端，而与动电极组12相连的基座14接地，由于可变真空电容器的工作频率为射频，为防止电容器周围交变电磁场对电机2的控制电路板3的影响，本实用新型在控制电路板3上套装有用于屏蔽电磁干扰的防护盒4，防护盒4可以采用金属材质制成。电机2的电源线及数据传输线穿过防护盒4与控制电路板3连接。防护盒4上设有安装孔，根据用户的安装需求，可调整电源线与数据传输线的长度，防护盒4可直接固定在电机2的一侧(如图1所示)，防护盒4还可以安装在匹配器中任意位置(如图3所示)。此设计不仅可防止电磁场的干扰，同时方便控制电路板3的安装。

综上所述，本实用新型电机一体化可变真空电容器通过将电机2的输出轴21与定位杆11直接旋合，取消了其他连接件，减少连接件及其相互配合间隙对可变真空电容器电极组位置的影响，使得容值调整更加受控，显著提高了容值控制精度，同时大大简化了真空电容器1与电机2的连接结构，降低了加工难度和成本，并且使得产品整体高度大幅缩短，进一步减小了电机2的输出轴21抖动对容值的影响，从而进一步提升了真空电容器1的容值控制精度，满足了用户对可变真空电容器高容值精度和小型化的需求。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机一体化可变真空电容器，包括真空电容器(1)和电机(2)，所述真空电容器(1)包括两个电极组以及固定于其中一个所述电极组的定位杆(11)，其特征在于：所述电机(2)的输出轴(21)以螺纹方式直接连接于所述定位杆(11)，所述电机(2)用于通过所述输出轴(21)驱动所述定位杆(11)沿轴向做直线运动，以改变两个所述电极组的相对位置。

2.根据权利要求1所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述定位杆(11)的一端沿轴向设有螺纹孔(111)，所述输出轴(21)的外圆柱面上设有与所述螺纹孔(111)适配的外螺纹，所述输出轴(21)螺纹连接于所述螺纹孔(111)内。

3.根据权利要求1所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述真空电容器(1)还包括基座(14)，所述电机(2)固定安装在所述基座(14)上，从而构成电机-真空电容器一体化。

4.根据权利要求3所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述基座(14)设有第一安装孔(141)和第二安装孔，所述第一安装孔(141)用于所述真空电容器(1)将自身固定于外部的工作位置上，所述第二安装孔用于固定所述电机(2)。

5.根据权利要求3所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：两个所述电极组中的一个为动电极组(12)，所述动电极组(12)包括动子盘(121)和固定于所述动子盘(121)的动电极环组(122)，所述动子盘(121)与所述基座(14)之间通过波纹管(15)密封连接，所述定位杆(11)固定连接于所述动子盘(121)并穿设于所述波纹管(15)中。

6.根据权利要求5所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：两个所述电极组中的另一个为定电极组(13)，所述定电极组(13)包括定子盘(131)和固定于所述定子盘(131)的定电极环组(132)；所述真空电容器(1)还包括绝缘外壳(16)，所述定子盘(131)和所述基座(14)分别密封固定连接于所述绝缘外壳(16)的两端，从而由所述动子盘(121)、所述定子盘(131)、所述基座(14)、所述波纹管(15)及所述绝缘外壳(16)共同合围形成一真空腔室，所述动电极环组(122)与所述定电极环组(132)均容置于所述真空腔室中并能够通过其间形成的电场相互耦合。

7.根据权利要求6所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述动电极环组(122)和所述定电极环组(132)均是由多个采用金属材料制成的电极环同心间隔排布而成，且所述动电极环组(122)的电极环与所述定电极环组(132)的电极环交替且同心地设置在所述真空腔室内。

8.根据权利要求3所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述基座(14)上设置有导套(17)，所述定位杆(11)滑动配合于所述导套(17)内。

9.根据权利要求1所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：还包括与所述电机(2)电性连接的控制电路板(3)，所述控制电路板(3)上套装有用于屏蔽电磁干扰的防护盒(4)。

10.根据权利要求2所述的电机一体化可变真空电容器，其特征在于：所述定位杆(11)的内螺纹和所述输出轴(21)的外螺纹均涂抹有润滑剂。