DE2600669A1

DE2600669A1 - Hochfrequenz-kraftkabel

Info

Publication number: DE2600669A1
Application number: DE19762600669
Authority: DE
Inventors: Douglas S Schatz
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1977-07-14

Description

Hochfrequenz -Kraftkabel
Die Erfindung betrifft ein Fochfrequenz-Kraftkabel, das insbesondere zur Hochfrequenzieistungsübertragung von einer Hochfrequenz-Speisespanungsquelle zur Heizspule einer induktiv beheizten Verdampfungsquelle geeignet ist.
Induktiv beheizte Verdampfungsguellen für die Aufdampfung dünner Schichten weisen eine Heizspule auf, die bei Beschickung mit Hochfrequenzenergie ein Magnetfeld erzeugt, durch welches ein Strom in der Last erzeugt wird, aufgrund dessen das Aufdampfmaterial erhitzt und zum Verdampfen gebracht wird. Bei den bekannten induktiv beheizten Verdampfungsquellen beträgt die zur Materialverdampfung benötigte Stromstärke typischerweise mehrere hundert Ampere.
Stromstärken dieser Größenordnung machen eine Zuleitung verhältnismäßig großen Querschnitts erforderlich, was u.
a. auch auf den niedrigen Wirkungsgrad und Verluste aufgrund des sogenannten Skineffekts zurückzuführen ist. Entsprechend dem Skineffekt neigen Hochfrequenzströme dazu, sich an der Außenseite eines Leiters zu konzentrieren. Daher werden zum Einspeisen von Hochfrequenzströmen in die Heizspule von Verdampfungsquellen im allgemeinen wassergekühlte Hohlleiter verwendet. Diese Hohlleiter bestehen in der Regel aus Kupfer und sind nicht nur in der Herstellung kostspielig, sondern auch schwierig zu handhaben.
Durch die Erfindung soll nunmehr ein Hochfrequenz-Kraftkabel geschaffen werden, das insbesondere zum Zuführen von Hochfrequenzleistung zur Heizspule einer induktiv beheizten Verdampfungsquelle geeignet ist, Wnd bei dem sich die durch den im Kabel fließenden Hochfrequenzstrom erzeugten elektrischen und magnetischen Felder weitgehend gegenseitig aufheben.
Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Hochfrequenz-Kraftkabel ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Speise leitung aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, biegsamer elektrischer Leiter, die jeweils vermittels eines einen flachen Strang bildenden biegsamen Isolierüberzuges 'gegenseitig isoliert sind, die Enden der Speiseleiterdrähte auf der Seite der Speisespannungsquelle und der Verdampfungsquelle elektrisch miteinander ver:-,i dende Anschlüsse, eine Rückleitung aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, biegsamer elektrischer Leiterdrähte, die jeweils vermittels eines einen flachen Strang bildenden biegsamen Isolierüberzuges gegenseitig isoliert sind, die Enden der Rückleiterdrähte auf der Seite der Speisespannungsquelle und der Verdampfungsquelle elektrisch miteinander verbindende Anschlüsse und einen sich über praktisch die ganze Länge von Speise- und Rückleitung erstreckenden, die Leitungen übereinanderliegend umschließenden Mantel, der Längsverschiebungen begrenzter Größe der Leitungen zueinander und zu dem Mantel gestattet.
Bei dem vorgeschlagenen Kraftkabel sind die Speiseleitung und die Rückleitung verhältnismäßig flach ausgebildet und bestehen jeweils aus einer Vielzahl biegsamer, an ihren Enden miteinander verbundener isolierter Leiter. Speiseleitung und Rückleitung sind übereinanderliegend von einem biegsamen Mantel umschlossen, der die Leitungen in Überlagerungsstellung hält.
Das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kraftkabel ist im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Hochfrequenz-Kraftkabel, Fig. 2 ein Aufriß des Kraftkabels von Fig. 1, Fig. 3 ein Querschnitt in einem größeren Maßstab entlang der Linie 3-3 von Fig. 2, und Fig. 4 ein die Verwendung des Kraftkabels zur Verbindung einer Hochfrequenzspeisespannungsquelle mit einer induktiv beheizten Verdampfungsquelle darstellendes Blockschaltbild.
Das Kraftkabel besteht aus einer Speiseleitung 10 von flachem Querschnitt, einer Rückleitung 11 von ebenfalls flachem Querschnitt und einem langgestreckten Mantel 12, der Speise- und Rückleitung zusammenhält.
Die Speiseleitung 10 besteht aus einer Vielzahl in Kabellängsrichtung verlaufender elektrischer Leiterdrähte 16, die jeweils mit einem Isolierüberzug 17 versehen sind. Die isolierten Leiterdrähte sind nebeneinanderliegend angeordnet, wobei entsprechend der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Isolierüberzüge 17 benachbarter Leiterdrähte an ihren Seitenrändern zu einem einzigen Gebilde miteinander verschmolzen oder in anderer Weise verbunden sind, jedoch die Leiter nach wie vor gegenseitig isoliert sind.
Die Rückleitung 11 weist entsprechenden Aufbau wie die Speiseleitung 10 auf und besteht aus einer Vielzahl in Längsrichtung verlaufender elektrischer Leiterdrähte 78 mit jeweils einem Isolierüberzug 19. Die Leiterdrähte 18 sind ebenfalls nebeneinanderliegend angeordnet, wobei die Isolierüberzüge 19 an ihren Seitenrändern miteinander verschmolzen oder verklebt sind, so daß sich ein einziges Gebilde ergibt.
An den Enden von Speise- und Rückleitung sind die Leiterdrähte beider Leitungen elektrisch miteinander verbunden, so daß jede Leitung einen einzigen Leiter darstellt. Entsprechend dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Speiseleiterdrähte 16 mit Anschlüssen 21, 22, und die Enden der Rückleiterdrähte 18 mit Anschlüssen 23, 24 verlötet. Diese Anschlüsse bestehen aus elektrisch leitendem Werkstoff wie z.B. Kupfer oder Messing.
Die Anzahl und Größe der Leiterdrähte in Speise- und Rückleitung hängt natürlich von der Nennstromstärke ab, für welche das Kraftkabel ausgelegt sein soll. Für ein Kraftkabel, das eine effektive Stromstärke in der Größenordnung von 80 Ampere bei einer Frequenz von 50 kHz übertragen soll, bestehen Speiseleitung und Rückleitung beispielsweise jeweils aus 30 Leiterdrähten in Form von Kupferlitzenleitern der (amerikanischen) Drahtstärke 20. Die Isolierüberzüge 17 und 18 bestehen aus Polyvinylchlorid, das bis zu Temperaturen von etwa 100 OC verwendbar ist. Wenn mit höheren Kabeltemperaturen gerechnet werden muß, werden zur Isolierung Isolatorstoffe für höhere Arbeitstemperaturen wie z.B. bestrahltes Polyvinylchlorid und Karton verwendet.
Bei der hier dargestellten Ausführungsforn besteht der Mantel 12 aus zwei Folien 26, 27 aus einem biegsamen Isolierwerkstoff wie z.B. Vinylkunststoff, die an ihren Außenrändern miteinander verschweißt sind und eine Kammer 28 bilden, in welche Speise- und Rückleitung wie in Fig 3 dargestellt gegen- und übereinanderliegend eingeschlossen sind. Der Mantel 12 erstreckt sich über im wesentlichen die ganze Länge von Speise- und Rückleitung, wobei Abschnitte derselben, die hier mit dem Bezugszeichen 1Oa, 1Ob bzw. Ila, 11b bezeichnet sind, über die Enden des Mantels 12 hinaus vorstehen und zur Verbindung des Kraftkabels mit den Anschlüssen an Speisespannungsquelle und Last dienen. Der Mantel kann ggf, auch aus einem nf.rmeschrumpfbaren Werkstoff hergestellt sein.
Der Einsatz und die Arbeitsweise des Kraftkabels sei anhand Fig. 4 kurz erläutert. In diesem Rlockschaltbild ist das Kraftkabel zwischen efter Hochfrequenz-Speisespannungsquelle 31 und einer Vedampfungsquelle 32 vom Induktivheiztvp geschattet. DeL va:a der Speisespannungsquelle 31 gelieferte Hodfrequenzstrom durchläuft die Speiseleitung 10 und die Rückleitung 11 und wird auf diese Weise der Heizspule in der Verdampfungsquelle 32 zugeführt. Die magnetischen und elektrischen Felder, welche durch den Stromdurchgang in den beiden Leitungen erzeugt werden, heben sich dabei weitgehend gegenseitig auf.
Das Kraftkabei weist mehrere hervorstechende Merkmale und Vorteile auf. Es ist biegsam hat ein geringes Gewicht und ist leicht zu handhaben. Außerdem ist es einfach und wirtschaftlich in der Herstellung. Die Vielfachleiter-Speise- und Rückleitung können eine zwei- bis dreimal höhere Stromstärke wie massive Leiterstreifen vergleichbaren Querschnitts führen, wobei außerdem die einander eng benachbarte Lage beider Leitungen zur einer wirksamen gegenseitigen Auslöschung der durch den Hochfrequenzstrom in den Leitungen erzeugten elektrischen und magnetischen Felder führt.
Im Gegensatz zu Bandleitern, in denen der Strom sich an der Leiteraußenfläche konzentriert, verteilt sich der Strom im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vielfachleiter-Kraftkabel gleichmäßig über die einzelnen Leiter des Kabels. Die Feldauslöschung tritt zwischen einzelnen Leiterpaaren in Speise- und Rückleitung auf und trägt dazu bei, einen mehr durch die Mitte der einzelnen Leiter hindurch verlaufenden Stromdurchgang zu erhalten. Außerdem ist das Vielfachleiter-Kraftkabel biegsamer und leichter zu handhaben als ein Bandstreifenkabel.
- Patentansprüche: - Leerseite

Claims

Patentansprüche : 1Hochfrequenz-Kraftkabel, insbesondere zur Leistungsubertragung von einer Hochfrequenz-Speisespannungsquelle zur Heizspule einer induktiv beheizten Verdampfungsquelle, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Speiseleitung (10) aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, biegsamer elektrischer Leiterdrähte (16), die jeweils vermittels eines einen flachen Strang bildenden biegsamen Isolierüberzuges (17) gegenseitig isoliert sind, die Enden der Speiseleiterdrähte auf der Seite der Speisespannungsquelle (31) und der Verdampfungsquelle (32) elektrisch miteinander verbindende Anschlüsse (21, 22), eine Rückleitung (11) aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, biegsamer elektrischer Leiterdrähte (18), die jeweils vermittels eines einen flachen Strang bildenden biegsamen Isolierüberzuges (19) gegenseitig isoliert sind, die Enden der Rückleiterdrähte auf der Seite der Speisespannungsquelle (31) und der Verdampfungsquelle (32) elektrisch miteinander verbindende Anschlüsse (23, 24) und einen sich über praktisch die ganze Länge von Speise- und Rückleitung erstreckenden, die Leitungen übereinanderliegend umschließenden Mantel (12), der Längsverschiebungen begrenzter Größe der Leitungen zueinander und zu dem Mantel gestattet.
2. Hochfrequenz-Kraftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierüberzüge (17) der Speiseleiterdrähte (16) an ihren Seitenrändern zu einem einzigen Gebilde miteinander verbunden, und die Isolierüberzüge (19) der Rückleiterdrähte (18) an ihren Seitenrändern zu einem einzigen Gebilde miteinander verbunden sind.