CN101364516B

CN101364516B - 磁控管

Info

Publication number: CN101364516B
Application number: CN2008100970407A
Authority: CN
Inventors: 半田贵典
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2028-05-12
Also published as: KR20090015785A; JP5201711B2; JP2009043559A; EP2023371A2; US7855495B2; KR101373583B1; EP2023371A3; EP2023371B1; US20090039753A1; CN101364516A

Abstract

本发明公开了一种磁控管。间隙设置在冷却块(22)与磁轭(20)之间。缓冲材料(25)置于该间隙中，以通过螺钉相对于磁轭(20)固定冷却块(22)。这样，即使当离子化倾向的差异较大的金属用在冷却块(22)和磁轭(20)中时，也几乎不出现金属腐蚀。此外，缓冲材料(25)设置在冷却块(22)与磁轭(20)之间的间隙中，从而阳极管状元件(10)受到的冲击或振动可减轻，且阴极结构元件的丝极的断开和缺陷可减少。另外，由于冷却块(22)或磁轭(20)的尺寸不均匀性可被缓冲材料(25)吸收，因此部件的尺寸精度无需提高，从而使组装容易。

Description

磁控管

技术领域

本发明涉及一种优选应用于诸如微波振荡器的利用微波的装置的磁控管。

背景技术

图17是示出了专利文献1中披露的磁控管的纵截面图。图17所示的磁控管主要包括磁轭4、设在磁轭4上部的输出部9以及设在磁轭4下部的滤波器11。在磁轭4中，容纳有两个环状的永久磁铁8A和8B、阳极管状元件10以及覆盖阳极管状元件10的外围的冷却块1。滤波器11设置有扼流线圈6和贯通电容器7。

磁轭4包括主体部4a和盖部4b，主体部4a具有如下形式：一端(图17中的下端)开放、另一端(图17的上端)封闭且在中央部开孔(图示略)；盖部4b用于封闭主体部4a的开放端。盖部4b的中央部开有一与主体部4a中所开孔相同的孔(图示略)。

冷却块1由导热性高的金属制成。冷却块中形成有用于冷却液体的冷却液体流通管路2。冷却液体在冷却液体流通管路2中循环。在阳极管状元件10中，阳极叶片12径向布置，并且，空腔共振器由各邻接的阳极叶片12和阳极管状元件10所围起的空间形成。此外，阳极管状元件10的中央部安置有阴极结构元件13。由该阴极结构元件13和阳极叶片12围起的空间用作工作空间。阳极管状元件10的上端固定有输出侧极片14，而下端固定有输入侧极片15。

阳极管状元件10自安置在上下端的环状永久磁铁8A和8B的外部受到磁轭4的推压。安置在图中下侧的环状永久磁铁8B是输入侧磁铁，安置在上侧的环状永久磁铁8A是输出侧磁铁。

冷却块1用于冷却阳极管状元件10，其内壁面与阳极管状元件10的外壁面紧密接触，而其外壁面与磁轭4的内壁面紧密接触。热扩散化合物3涂覆于冷却块1的外壁面与磁轭4的内壁面的接触部。因此，如果在接触部中形成间隙，就将获得良好的导热状态，并且，冷却块和磁轭都能彼此固定。按这样的方式，冷却块1可冷却阳极管状元件10、磁轭4，并通过磁轭4冷却环状永久磁铁8A和8B以及滤波器11。

当使用常规的磁控管时，在磁控管的内部变成真空状态之后，期望的电力施加到阴极结构元件13，以排放热电子，且直流高压施加到阳极叶片12与阴极结构元件13之间的部分。在工作空间中，磁场由两个环状永久磁铁8在与阴极结构元件13和阳极管状元件10的相对方向成直角的方向上形成。直流高压施加到阳极叶片12与阴极结构元件13之间的部分，以使自阴极结构元件13发射出的电子朝向阳极叶片12引出。电子在电场和磁场的作用下在工作空间中转动并循环，以到达阳极叶片12。电子运动产生的能量施加给空腔共振器，以利于磁控管振动。

专利文献1：JP-A-3-297034

不过，上述常规磁控管存在下述问题。

由于冷却块1与磁轭4紧密接触，阳极管状元件10的阴极结构元件13不耐外部冲击和振动。阴极结构元件13中设置有发出电子的丝极。由于丝极耐振动或冲击的性能极弱，因此，取决于外力或振动的水平，丝极可能会断开。当丝极断开时，磁控管不起作用。

此外，由于允许冷却块1与磁轭4紧密接触，因此如果它们的尺寸精度不改进，就难于组装。即便这些元件能组装起来，如果冷却块1与磁轭4之间的间隙较大，即使涂覆热扩散化合物3，冷却块1与磁轭4的附着力也几乎不能提高。

另外，根据材料，在冷却块1与磁轭4紧密接触的部分中可能会出现腐蚀(生锈)。例如，当铜用作冷却块的材料时，采用铁的磁轭与冷却块之间的离子化倾向的差异变大，于是由铁(或锌)制成的磁轭就腐蚀了。在液体冷却型的磁控管中，由于露点压缩易于发生，因此更促进了因离子化倾向的差异而引起的腐蚀。作为离子化倾向的差异增加的示例，以铜和锌、铝和铁、铝和锌以及铜和铁为例。

发明内容

本发明是考虑到上述情况而提出的，本发明的目的在于，提供一种磁控管，其耐冲击性、耐振动性优良，即使当冷却块或磁轭的尺寸不均匀时也易于组装，并且几乎不出现金属腐蚀。

磁控管包括对具有阴极结构元件的阳极管状元件进行冷却的冷却块和容纳所述冷却块的磁轭。间隙设置在冷却块与磁轭之间，并且，缓冲材料设置在该间隙中，从而通过固定元件相对地固定冷却块和磁轭。

根据上述结构，间隙设置在冷却块与磁轭之间，缓冲材料置于冷却块与磁轭之间，使得缓冲元件可用作外部冲击或振动的缓冲器。因此，阳极管状元件的阴极结构元件受到的冲击或振动可得到减轻，并且，因冲击或振动引起的阴极结构元件的丝极的断开或缺陷可以减少。此外，由于冷却块不与磁轭接触，因此，即使当离子化倾向的差异较大的金属(例如，铜和铁(锌)、铝和铁(锌)、铝和铜等)用于冷却块和磁轭时，也几乎不会出现金属腐蚀。另外，由于阳极圆筒固定到冷却块，并且冷却块相对地固定到磁轭，因此可以防止阳极圆筒相对于磁轭旋转。

此外，由于间隙设置在冷却块与磁轭之间，因此即使当冷却块或磁轭中存在尺寸不均匀性时，上述缓冲材料也能将其吸收。因此，可以不要求部件的尺寸精度。这样，由于无需用于提高部件精度的工艺，因此成本可进一步降低。另外，由于冷却块的尺寸可做得比常规冷却块的尺寸小，因此成本还可降低。此外，由于冷却块不与磁轭接触，因此，因接触程度引起的磁控管的磁轭温度不均不会发生，从而可保持规定的质量。另外，当根据磁轭的温度执行控制时，即使将温度传感器应用于磁轭的任何部件，也能获得大致相等的温度测量结果。因此，可实现高度精确的控制。

此外，由于冷却块通过固定元件相对于磁轭固定，因此，即使当用于将冷却块附接到阳极管状元件的诸如螺钉的固定元件变松时，也可以防止冷却块滑落。

另外，在上述结构中，缓冲材料置于固定元件与磁轭之间，以通过固定元件相对地固定冷却块和磁轭。

根据上述结构，由于缓冲材料置于固定元件与磁轭之间，阳极管状元件的阴极结构元件受到的冲击或振动可得到减轻，并且，因冲击或振动引起的阴极结构元件的丝极的断开或缺陷可减少。

此外，在上述结构中，缓冲材料形成为比磁轭的厚度长，磁轭具有孔，该孔形成为具有可供缓冲材料插入的尺寸，并且，在缓冲材料的一端插入到所述孔中的状态下，冷却块通过缓冲材料相对地固定到磁轭。

根据上述结构，由于缓冲材料形成为比磁轭的厚度长，并且，在缓冲材料的一部分插入到形成于磁轭中的孔中的状态下，冷却块通过缓冲材料相对地固定到磁轭，因此，即使当冲击施加到磁轭或振动传递到磁轭时，也可有效地减轻冲击或振动传递到冷却块。尤其是，当使用诸如螺钉、铆钉、推针、地脚螺栓等的固定元件将冷却块相对地固定到磁轭时，由于可以使固定元件与磁轭接触的面积为零或最小化，因此，通过固定元件从磁轭传递到冷却块的冲击或振动可减小。

另外，在上述结构中，缓冲材料还用作固定元件。

根据上述结构，由于缓冲材料还用作固定元件，因此，无需准备诸如螺钉、铆钉、推针、地脚螺栓等的固定元件，从而成本可降低。

此外，本发明的利用微波的装置包括根据本发明的磁控管。

根据上述结构，耐冲击性和耐振动性可以提高，成本可以降低，并且可实现长时间的稳定操作。

根据本发明，可提供这样的磁控管，其耐冲击性和耐振动性优良，即使当冷却块或磁轭的尺寸不均匀时，也易于组装，并且几乎不产生金属腐蚀。

附图说明

图1是示出本发明一个实施例的磁控管的侧视图；

图2是示出本发明一个实施例的磁控管的冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图3是示出本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的视图；

图4是示出本发明一个实施例的磁控管的冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图5(a)至5(e)是示出本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例的视图；

图6是示出采用本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图7是示出采用本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图8是示出采用本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图9是示出采用本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图10是示出采用本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图11是分别示出本发明的磁控管和常规磁控管的磁轭温度的视图；

图12是分别示出本发明的磁控管和常规磁控管的输入侧的环状永久磁铁的温度的视图；

图13是分别示出本发明磁控管和常规磁控管的滤波器温度的视图；

图14(a)和14(b)是示出还用作固定元件的本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例的视图；

图15是示出在采用还用作固定元件的本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图16是示出在采用还用作固定元件的本发明一个实施例的磁控管的缓冲材料的应用示例时冷却块和磁轭的连接部的截面图；

图17是常规磁控管的纵向截面图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述体现本发明的优选实施例。

图1是示出本发明一个实施例的磁控管的侧视图。在图1中，与图17中相同的部件采用相同的附图标记表示。此外，在图1中，可以看见磁轭20的内部，使得容易理解磁轭20与冷却块22之间的关系。磁轭20的结构与图17中所示的上述磁轭4的结构基本相同。然而，磁轭20的主体部20a和盖部20b的位置关系颠倒。即，磁轭20包括主体部20a和盖部20b，主体部20a具有如下形式：一端(图1的上端)开放、另一端(图1的下端)封闭且在中央部开孔(图示略)，盖部20b用于使主体部20a的开放端封闭。盖部20b的中央部开有一与主体部20a中所开的孔相同的孔(图示略)。主体部20a通过螺钉21连接到盖部20b。

在磁轭20中，容纳有两个环状永久磁铁8A和8B、阳极管状元件10(见图17)以及覆盖阳极管状元件10外围的冷却块22。

冷却块22在其一部分具有紧固部22a，并安装在阳极管状元件10(见图17)上，随后通过紧固部22a的紧固螺钉22b固定到阳极管状元件10。冷却块22设定成使得当冷却块固定到阳极管状元件10时，在磁轭20与冷却块22之间形成间隙。冷却块22中形成有用于使冷却液体流通的冷却液体流通管路23，并且冷却液体供给到该冷却液体流通管路23。

正如图2的局部截面图中所示的，冷却块22通过螺钉24连接到磁轭20。在此情况下，在冷却块22与磁轭20之间设置有图3所示的圆筒形缓冲材料25，并且磁轭通过缓冲材料25旋拧到冷却块。缓冲材料25形成为具有从磁轭20的外侧面到冷却块22的表面的长度。作为缓冲材料25的材料，优选的是耐冲击性和耐振动性优良的树脂材料，例如尼龙、Teflon(注册商标)、Juracon(注册商标)、聚氨脂、橡胶等。

磁轭20中形成有供螺钉24插入的孔。孔具有能使缓冲材料25插入的尺寸。形成在冷却块22中的螺纹孔具有这样的尺寸，使得可以附接螺钉24。

在冷却块22与磁轭20之间的间隙受到保持时，螺钉24和缓冲材料25用于将冷却块22固定到磁轭20。此时，当螺钉24紧固时，压力施加给冷却块22与磁轭20之间的缓冲材料25的一部分，于是，如图4的截面图所示，该部分被压扁以变宽，并进入冷却块22与磁轭20之间的间隙。被压扁而变宽的部分有效地用作外部冲击或振动的缓冲器，从而可以减轻阳极管状元件10的阴极结构元件13(见图17)受到的冲击或振动。这样，可以减少因冲击或振动引起的阴极结构元件13的丝极的断开或缺陷。

缓冲材料25的扁塌程度取决于缓冲材料25的硬度。当多个狭缝设置于缓冲材料25在冷却块22侧的端部时，扁塌程度可以进一步增加(见图5(c))。被压扁而变宽的部分可以进一步提高耐冲击性和耐振动性。如图8的截面图所示，即使在不允许通过紧固螺钉24来压扁缓冲材料25时，缓冲材料作为缓冲器的作用也不会失去。此外，振动和冲击不仅可通过冷却块22与磁轭20之间的间隙减轻，还可通过将一部分缓冲材料25插入到形成在磁轭20中的孔中而减轻。

上述示例示出了缓冲材料25的形式是圆筒形的，不过，形式并不局限于圆筒形。在图5中，示出了缓冲材料25的变型示例。图5(a)所示的缓冲材料25A由具有不同直径的两个圆筒状部分构成。图5(b)所示的缓冲材料25B通过将板形缓冲材料倒圆而形成为圆筒形的形式。另外，图5(c)所示的缓冲材料25C按照上述形成为在其一个端部具有多个狭缝的圆筒形的形式。此外，图5(d)所示的缓冲材料25D形成有直径较大的中央部和位于中央部的两端、直径比中央部的直径小的具有相同结构的部分。另外，图5(e)所示的缓冲材料25E形成为具有尺寸不同的两个多角部。

图6是示出采用图5(a)所示的缓冲材料25A时冷却块22和磁轭20的连接部的截面图。当采用图5(e)所示的缓冲材料25E时，截面与图6的相同。图7是示出了采用形式与图5(a)所示的缓冲材料25A基本相同的缓冲材料25A1时冷却块22和磁轭20的连接部的截面图。该缓冲材料25A1以这样的方式形成，即，其小直径部具有从磁轭20的外侧面延伸到冷却块22的外侧面的长度。

图9是示出了采用图5(d)所示的缓冲材料25D时冷却块22和磁轭20的连接部的截面图。当采用缓冲材料25D时，磁轭20中形成有一孔，缓冲材料25D的一个小直径部可以插入到该孔中，并且在冷却块22中形成有一孔，缓冲材料25D的另一个小直径部可以插入到该孔中。

图10是示出了采用图5(d)所示的缓冲材料25D的颠倒形状的缓冲材料25F时冷却块22和磁轭20的连接部的截面图。由于缓冲材料25F的两端部大于形成在磁轭20中的孔，因此优选诸如橡胶的柔软弹性材料作为用于缓冲材料的材料。当硬质材料用作缓冲材料的材料时，该材料可在其中央部分割，一部分可从磁轭20的外部装到磁轭，而另一部分可从磁轭20的内部装到磁轭。

由于间隙设置在冷却块22与磁轭20之间，因此，即使当采用离子化倾向的差异较大的金属(例如，铜和铁(锌)、铝和铁(锌)、铝和铜等)用于冷却块22和磁轭20时，也几乎不发生金属腐蚀。

此外，由于间隙设置在冷却块22与磁轭20之间，因此，即使当冷却块22和磁轭20中存在尺寸不均匀性时，缓冲材料25也可以将其吸收。因此，可以不要求部件的尺寸精度。从而，无需用于提高部件精度的许多工艺，成本可进一步降低。另外，由于可以使冷却块22的尺寸小于常规冷却块的尺寸，因此也可降低成本。

此外，由于冷却块22通过螺钉24固定到磁轭20，即使当紧固部22a因热应力或振动而松脱时，也可以防止冷却块22滑落。此外，由于冷却块22不与磁轭20接触，因此，因接触程度引起的磁轭20的温度不均就不会发生，从而可以保持规定的质量。另外，当根据磁轭的温度执行控制时，若将温度传感器应用于磁轭的任何部件，将获得大致相等的温度测量结果，从而可实现精确的控制。

图11至13示出了本发明的磁控管与三个常规的磁控管之间在各部分的温差。图11是示出了磁轭20的温度(热温度(Thermo.Temp))的图表。图12是示出了输入侧的环状永久磁铁8B的温度(磁铁温度)的图表。图13是示出了滤波器11的温度(壳体温度)的图表。在各图表中，横坐标轴表示阳极损失。

如图11所示，在常规磁控管中，磁轭4存在温度不均。该现象是由磁轭4与冷却块1接触的各种状态引发的。另一方面，在本发明的磁控管中，由于磁轭不与冷却块接触，因此磁轭20的温度高于常规磁控管的温度，不过，该温度与常规磁控管的温度不均的最大值基本相同，并且几乎是均匀的。

如图12所示，对于环状永久磁铁8B的温度，在常规磁控管与本发明的磁控管之间几乎不出现差异。即，无论磁轭4与冷却块1接触还是不接触，都几乎不产生差异。

如图13所示，对于滤波器11的温度，与磁轭4的温度相似，温度不均出现在常规磁控管中。与之相比，在本发明的磁控管中，温度与常规磁控管的温度不均的最大值基本相同，并且几乎是均匀的。

即，正如可从这些图表中理解的，当在冷却块22与磁轭20之间设置有间隙时，较之冷却块1与磁轭4紧密接触的常规情况而言，温度不均更能得到抑制，并且没有对环状永久磁铁8的温度或滤波器11的温度造成较大影响。

此外，要理解的是，环氧树脂或硅树脂(silicone resin)或高导热树脂，例如生物质塑料，可用作缓冲材料以提高冷却效果。

如上所述，根据该实施例的磁控管，冷却块22不与磁轭20紧密接触。间隙设置在冷却块22与磁轭20之间且缓冲材料25置于该间隙中。冷却块22通过缓冲材料25旋拧至磁轭20，使得冷却块22相对于磁轭20固定。因此，由于将离子化倾向的差异大的金属用于冷却块22和磁轭20，因此几乎不出现金属腐蚀。另外，由于缓冲材料25设置在冷却块22与磁轭20之间，因此阳极管状元件10的阴极结构元件13受到的冲击或振动可以减轻，并且因冲击或振动引起的阴极结构元件13的丝极的断开或缺陷可以减少。

此外，即使当冷却块22或磁轭20中存在尺寸不均匀性时，由于缓冲材料25将其吸收，因此可以不要求部件的尺寸精度。由于无需用于提高部件精度的工艺，因此成本可进一步降低。另外，由于冷却块22的尺寸可做得比常规冷却块的尺寸小，因此成本还可降低。

此外，由于冷却块22通过螺钉24固定到磁轭20，因此即使当紧固部22a因热应力或振动而变松时，也可防止冷却块22滑落。此外，由于冷却块22不与磁轭20接触，因此不会出现因接触程度而引起的磁轭20的温度不均，从而可以保持规定的质量。

在上述实施例中，使用耐冲击性和耐振动性优良的树脂材料，例如尼龙、Teflon(注册商标)、Juracon(注册商标)、聚氨脂、橡胶等作为置于冷却块22与磁轭20之间的间隙中的缓冲材料25，不过，本发明并不局限于此，任何耐冲击性和耐振动性优良的材料都可采用，例如塑料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、环氧树脂、硅树脂、网型金属、低硬度金属等。

在上述实施例中，冷却块22旋拧至磁轭20，以相对地固定冷却块和磁轭。不过，例如铆钉或推针(通过插入推针而使钩部变宽从而与要附接的物体接合)和地脚螺栓的固定元件可像螺钉24一样用于相对于磁轭固定冷却块。另外，如图14所示，缓冲材料还可用作固定元件。图14(a)所示的缓冲材料称为所谓的推针，包括圆筒形的基端部、逐渐变细的锥形端部和将基端部连接到端部的圆筒形的连接部。在这种推针型的缓冲材料中，端部通过磁轭20的孔插入到冷却块22的孔中，从而磁轭20可通过一次接触相对于冷却块22固定。由于推针型的缓冲材料还用作固定元件，因此螺钉24就不需要了。因此，成本可进一步降低。图14(b)示出了一推针，其在与图14(a)所示相同的推针的轴向上具有贯通狭缝。由于设置有该轴向延伸的狭缝，可将硬质材料比如塑料用于缓冲材料。由于图14(a)所示的缓冲材料不具有轴向延伸的狭缝，因此可以将相对柔软的材料比如橡胶用于缓冲材料。

就缓冲材料而言，可实现图15所示形式或图16所示形式以及图14所示形式的缓冲材料。图15所示形式的缓冲材料与图5(a)所示的基本相同，但没有形成通孔。此外，图16所示形式的缓冲材料与图5(d)所示的基本相同，但没有形成通孔。

本发明用于有效地用在使用微波的装置比如微波振荡器中的磁控管，其耐冲击性和耐振动性优良，即使当冷却块或磁轭的尺寸不均匀时，也易于组装，并且几乎不产生金属腐蚀。

Claims

1.一种磁控管，包括：

冷却块，对具有阴极结构元件的阳极管状元件进行冷却；

磁轭，容纳所述冷却块，其中，间隙设置在冷却块与磁轭之间，

其特征在于，用于使外部冲击和/或振动衰减的缓冲材料设置在该间隙中，从而通过固定元件相对地固定冷却块和磁轭，并且缓冲材料选自塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、环氧树脂、硅树脂或橡胶。

2.根据权利要求1所述的磁控管，其中，缓冲材料置于固定元件与磁轭之间，以通过固定元件相对地固定冷却块和磁轭。

3.根据权利要求1所述的磁控管，其中，缓冲材料形成为比磁轭的厚度长，磁轭具有孔，该孔形成为具有可供缓冲材料插入的尺寸，并且，在缓冲材料的一端插入到所述孔中的状态下，冷却块通过缓冲材料相对地固定到磁轭。

4.根据权利要求1所述的磁控管，其中，缓冲材料还用作固定元件。

5.一种具有根据权利要求1的磁控管的利用微波的装置。