紧凑型水冷电容器的制作方法

1.本实用新型涉及电容器技术领域，特别涉及一种紧凑型水冷电容器。


背景技术：

2.真空电容器是以真空作为介质的电容器，这种电容器的电极组是采用高导无氧铜带通过一整套高精度模具一道道引伸而形成的一组同心圆柱形电极，并被密封在一个真空容器中，其性能稳定可靠，不容易产生飞弧、电晕等现象。真空电容器分成两个主要类别：具有固定电容的真空电容器，其中电极之间的几何关系保持不变；可变电容器，其中一个或两个电极的形状、定向或间隔可以变化，从而改变设备电容。
3.随着可变陶瓷真空电容器在半导体制造设备中的大量运用，射频条件下电容器本体的发热问题逐渐被重视起来，现有技术最常见的解决方案是在电容器的两端通过螺丝进行装设冷却盘，同时在冷却盘的连接处装设o型圈进行密封，通上循环冷却水达到冷却效果。但是，直接在电容器的两端外接冷却盘不仅会导致产品高度增加，过多地占用了安装空间(例如匹配箱)，而且结构复杂，对安装造成诸多不便，o型圈长期在水流冲击下也容易出现损耗、漏水状况。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种紧凑型水冷电容器，充分利用电容器的空间结构，在不增加电容器的外形尺寸下，把冷却水送到离发热体最近的位置。
5.本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种紧凑型水冷电容器，包括：外壳体、分别设置在所述外壳体上下两端的第一端盖和第二端盖、容纳在所述外壳体内的电极环组以及冷却盘，所述第一端盖和/或所述第二端盖位于外端部围绕外周朝向轴线凹设有环形安装槽，所述冷却盘容纳在所述环形安装槽内并合围形成有环形的水循环通道，所述冷却盘上开设有连通于所述水循环通道的进水口和出水口。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却盘以焊接方式与对应的所述第一端盖或所述第二端盖固定连接为一体。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却盘为圆环状，具有相互垂直分布的第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部分别焊接在所述环形安装槽的两个内壁上。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却盘的外侧面不凸出于对应的所述第一端盖或所述第二端盖的端面及外圆周面所在面。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述第一端盖和所述第二端盖沿外端面均设置有凸起的法兰部，且两个所述法兰部的外径分别小于对应的所述第一端盖和所述第二端盖的外径进而在所述法兰部的外侧形成所述环形安装槽。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却盘位于所述进水口和所述出水口之间沿内壁设置有隔板，所述隔板延伸至所述水循环通道内且与对应的所述第一端盖或所述第二
端盖之间留有间隙。
11.作为本实用新型的进一步改进，还包括容纳在所述外壳体内的动子盘和传动组件，所述电极环组包括动子电极和定子电极，所述定子电极固定连接在所述第二端盖的顶部，所述动子电极固定连接在所述动子盘的底部并与所述定子电极相耦合；所述传动组件与所述动子盘连接，用于带动所述动子电极与所述定子电极相互靠近或远离。
12.作为本实用新型的进一步改进，还包括第一波纹管，所述第一波纹管的一端固定连接在所述动子盘上，另一端固定连接在所述第一端盖上并与位于所述第一端盖另一侧的所述水循环通道相对布置。
13.作为本实用新型的进一步改进，还包括第二波纹管，所述第二波纹管的两端分别固定连接在所述动子盘和所述第一端盖上，且所述第二波纹管设置在所述第一波纹管内。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述电极环组包括第一电极和第二电极，所述第一电极固定连接在所述第一端盖的底部，所述第二电极固定连接在所述第二端盖的顶部并与所述第一电极相耦合。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型提供一种紧凑型水冷电容器，通过在电容器两端的第一端盖和第二端盖上分别安装有冷却盘，冷却盘为圆环形，是被配置于第一端盖和第二端盖上所设置的环形安装槽内，并形成有水循环通道，此结构设计充分利用了电容器的空间结构，在不增加电容器的尺寸下，实现水循环冷却，用户可在原有的匹配箱内进行使用，无需为电容器预留更多的安装空间，整体结构更加紧凑简洁；
17.2、两个冷却盘采用焊接方式分别与第一端盖和第二端盖一体连接，取消了o形圈和螺栓等紧固件的使用，从而有效避免因零部件老化导致产品性能下降的风险；
18.3、采用双波纹管结构设计，第二波纹管采用不锈钢材质，可有效维系外壳体内真空腔体和减小大气压压差导致的扭矩；第一波纹管采用耐高温的高导铜合金材质，可在射频条件下保持高导电性和弹性，并能够减少发热；
19.4、通过将冷却盘的水流位置设置在最靠近第一波纹管处，直接给最热的部位冷却，避免了热量外溢，冷却效率更优。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例紧凑型水冷电容器实施例一的立体图；
21.图2为本实用新型紧凑型水冷电容器实施例一的剖视图；
22.图3为本实用新型紧凑型水冷电容器实施例一中冷却盘的立体图；
23.图4为本实用新型紧凑型水冷电容器实施例一中冷却盘的剖视图；
24.图5为本实用新型紧凑型水冷电容器实施例二的立体图；
25.图6为本实用新型紧凑型水冷电容器实施例二的剖视图。
26.结合附图，作以下说明：
27.1、外壳体；2、第一端盖；3、动子电极；4、水循环通道；
28.5、冷却盘；501、进水口；502、出水口；503、第一端部；504、第二端部；505、隔板；6、第二波纹管；7、第一波纹管；8、定子电极；9、第二端盖；10、法兰部；11、拉杆；12、导套；13、定位螺母；14、套筒；15、螺杆；16、动子盘；17、第一电极；18、第二电极。
具体实施方式
29.以下结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
30.实施例一
31.参阅图1至图4，本实用新型提供一种紧凑型水冷电容器，为可变电容器，包括：外壳体1、第一端盖2、第二端盖9、电极环组、传动组件、动子盘16以及两个冷却盘5。外壳体1为瓷管，具有高绝缘性能，且介质耐压高，保证电容器内高真空环境。外壳体1的上下两端均焊接有连接圈，第一端盖2采用焊接方式密封固定连接在位于上部的连接圈上，第二端盖9采用焊接方式密封固定连接在位于下部的连接圈上。
32.电极环组包括动子电极3和定子电极8，动子电极3和定子电极8均由若干相互嵌套的电极环构成。第二端盖9作为定子盘使用，定子电极8固定连接在第二端盖9的上端面，动子盘16活动设置在外壳体1的腔体内且位于定子电极8的上方，动子电极3固定连接在动子盘16的下端面并与定子电极8相耦合，其中动子电极3与定子电极8的偶合部分是由两组螺旋形电极带组成的电荷储存单元。
33.传动组件设置在第一端盖2上并伸入外壳体1的腔体内与动子盘16连接。具体的，传动组件包括拉杆11、导套12、定位螺母13、套筒14和螺杆15。导套12焊接在第一端盖2上且其下端伸入外壳体1内，套筒14固定在导套12的上端并在其之间形成有行程限位腔。拉杆11滑动套设在导套12内且下端与动子电极3的动子盘固定连接，定位螺母13固定在拉杆11的上端并位于行程限位腔内。螺杆15通过轴承可转动的穿插在套筒14上并与定位螺母13传动连接。通过外部的动力装置驱动螺杆15转动，由定位螺母13将旋转运动转变为直线运动，再通过拉杆11拉动动子盘16带动动子电极3跟随上下移动进行与定子电极8相互靠近或远离，从而改变动子电极3与定子电极8之间的偶合长度，实现电容器的容值调节。
34.参阅图2和图3，第一端盖2和第二端盖9位于外端部围绕外周朝向轴线凹设有环形安装槽。具体的是，第一端盖2沿上端面向上延伸形成有环形的法兰部10，该法兰部10与第一端盖2为一体结构，且法兰部10的外径小于第一端盖2的外径，进而在法兰部10的外侧与第一端盖2之间形成环形安装槽。第二端盖9沿下端面同样设置有一个环形的法兰部10，该法兰部10为采用单独的法兰焊接在第二端盖9的下端面所构成，且该法兰部10的外径小于第二端盖9的外径，进而在法兰部10的外侧与第二端盖9之间也形成有一个环形安装槽。其中，上下两个法兰部10均用于与外部匹配箱固定连接从而实现对电容器的安装。两个冷却盘5分别固定容纳在上下两个环形安装槽内，并在电容器的上下两端分别合围形成有两个环形的水循环通道4，冷却盘5上均开设有连通于对应的水循环通道4的进水口501和出水口502，由进水口501通入冷却水，流经水循环通道4再由出水口502流出达到循环冷却效果。
35.本实施例中，两个冷却盘5均是以焊接方式分别与第一端盖2及第二端盖9固定连接为一体。具体的，冷却盘5为圆环状，其截面可以呈圆弧形、直角形结构等，在本实施例中优选的冷却盘5采用截面为直角形的结构，其具有相互垂直分布的第一端部503和第二端部504，第一端部503和第二端部504位于端面上均设置有用于容纳焊锡丝的环形凹槽，第一端部503和第二端部504分别密封焊接在环形安装槽相互垂直的两个内壁上；并且位于上部的冷却盘5的上端面不凸出于第一端盖2的法兰部10上端面所在面以及该冷却盘5的外圆周面不凸出于第一端盖2的外圆周面所在面，位于下部的冷却盘5的下端面不凸出于第二端盖9的法兰部10下端面所在面以及该冷却盘5的外圆周面不凸出于第二端盖9的外圆周面所在
面。本技术通过采用上述技术方案，冷却盘5采用焊接方式与电容器一体连接，使整体结构更加紧凑简洁，取消了o形圈和螺栓等紧固件的使用，从而有效避免因零部件老化导致产品性能下降的风险，并且充分利用电容器的空间结构，在不增加电容器的尺寸下，实现水循环冷却，用户可在原有的匹配箱内进行使用，无需为电容器预留更多的安装空间，
36.此外，采用该结构设计的电容器也能够为用户的使用提供更多的选择，当应用于如200a～400a的大电流工况时，产品在射频条件下发热量大，用户可对上下两个水循环通道4同时通冷却水进行冷却；当应用于如200a的电流工况时，其发热量相对小一些，用户可选择对其中一个水循环通道4通冷却水进行冷却；当应用于更小的电流工况时，用户也可以不通冷却水，进而具有更广的适用范围。
37.参阅图3和图4，冷却盘5位于进水口501和出水口502之间沿内壁设置有隔板505，隔板505延伸至水循环通道4内用于对进水口501和出水口502之间的水流进行阻挡，使得由进水口501流入的冷却水能够环绕水循环通道4进行流动再由出水口502流出。
38.其中，位于上部的冷却盘5的隔板505底部与第一端盖2的顶面之间留有间隙，位于下部的冷却盘5的隔板505顶部与第二端盖9的底面之间同样留有间隙，通过该间隙的设置使得由进水口501流入的部分冷却水经该间隙在进水口501与出水口502之间流动，进而能够实现冷却水在整个水循环通道4内流动，提高冷却效果。
39.参阅图2，本技术紧凑型水冷电容器还包括第一波纹管7和第二波纹管6，第二波纹管6的两端分别密封焊接在第一端盖2与动子盘16上并套设在导套12的外侧，第一波纹管7的两端同样分别密封焊接在第一端盖2与动子盘16上，且第一波纹管7同轴套设在第二波纹管6的外侧。本实施列中，第二波纹管6采用不锈钢材质，可有效维系外壳体1内真空腔体和减小大气压压差导致的扭矩；第一波纹管7采用耐高温的高导铜合金材质，可在射频条件下保持高导电性和弹性，并能够减少发热。第一端盖2的一侧与第一波纹管7的连接处形成有接触面，该接触面与位于第一端盖2另一侧的水循环通道4相对布置。第一波纹管7为电容器在射频条件下导体中的主发热体，通过将冷却盘5的水流位置设置在最靠近第一波纹管7处，直接给最热的部位冷却，避免了热量外溢，冷却效率更优。
40.作为本技术一个较优的实施例，根据不同用户的使用需求，冷却盘5也可以只设置为一个，仅焊接在第一端盖2上或仅焊接第二端盖9上，进而只对电容器的一端通循环水进行冷却。
41.本技术通过采用上述技术方案，使得动子电极3、定子电极8两部件分别先焊接在动子盘16和第二端盖9上，然后再与其他部件在真空炉内实现一次整体密封焊接成型，从而取消了排气管和一系列氩弧焊工艺，避免了电极表面氧化，整体焊接后无需酸洗和高温排气，极大地缩短生产流程，降低了生产成本，提高生产效益。
42.实施例二
43.参阅图5和图6，本实施例与实施例一的区别在于：
44.本技术紧凑型水冷电容器为固定电容器，电极环组包括第一电极17和第二电极18，第一端盖2作为第一电极托盘使用，密封焊接在外壳体1的上端，第一电极17焊接在所述第一端盖2的底部；第二端盖9作为第二电极托盘使用，密封焊接在外壳体1的下端，第二电极18焊接在第二端盖9的顶部并与第一电极17相耦合。
45.此外，第一端盖2以及第二端盖9上的法兰部10均由各自的端面向外延伸出一体的
环形凸台所构成，并同样在第一端盖2以及第二端盖9上均形成有用于安装冷却盘5的环形安装槽。
46.同理，根据不同用户的使用需求，冷却盘5也可以只设置为一个，仅焊接在第一端盖2上或仅焊接第二端盖9上，进而只对电容器的一端通循环水进行冷却。
47.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。