DE1791059B1

DE1791059B1 - Kuehlvorrichtung fuer eine magnetronanordnung

Info

Publication number: DE1791059B1
Application number: DE19681791059
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ishida; Yoshio Kato
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-09-07
Filing date: 1968-09-05
Publication date: 1972-02-03
Also published as: NL6812730A; BE720493A; GB1225855A; FR1582287A; NL142819B; US3575632A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für eine Magnetronanordnung mit aus im Wärmekontakt mit einer koaxialen Magnetronröhre be- 4-5 findlichen für Luftkühlung geeigneten Kühlrippen, die die Magnetronröhre und das Magnetsystem wenigstens teilweise umgeben.

Es sind Magnetronanordnungen dieser Art bekannt, bei denen die Kühhippen unmittelbar an dem Anodenkörper angebracht sind oder bei denen der Anodenkörper als massiver Block ausgebildet ist, in den unmittelbar Strahlungsrippen eingearbeitet sind. Diese Vorrichtungen sind nur bis zu Ultrahochfrequenzleistungen von etwa 200 Watt einsetzbar, weil die Kühlung nur für die bei solchen Leistungen auftretende Verlustwärme ausreicht, d. h., für die bei diesen Vorrichtungen angewendete Kühlung durch bloße Wärmeabstrahlung reichen die vorhandenen und möglichen Abstrahlungsoberflächen nicht aus für höhere Leistungen. Im Falle von Magnetronanordnungen bis zu Ultrahochfrequenzleistungen von etwa Watt wurden daher zusätzlich Gebläse eingesetzt, die solche Vorrichtungen verhältnismäßig aufwendig machen und darüber hinaus störende Gebläsegeräusche erzeugen.

. ^ÄOfga'be der.-Bffittdung ist es, eine Kühlvorrichtung für eine Magnetronanordnung der eingangs be schriebenen Gattung zu schaffen, die bei höheren Verlustleistungen als bei bisher bekannten Anordnungen noch ohne Zwangskühlung durch Gebläse auskommt.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß zwischen den Kühlrippen und dem Anodenkörper der Magnetronröhre ein etwa quaderförmiger, mit einer für die Aufnahme des Anodenkörpers geeigneten, senkrecht zu seiner Längserstreckung und zu seiner größten Fläche gerichteten zentralen Bohrung versehener Metallkörper vorgesehen ist, dessen Wärmeleitfähigkeit so groß ist, daß die Temperaturdifferenz zwischen zentraler Bohrung und den kurzen Seitenflächen weniger als 50° C beträgt, an dessen kurzen Seitenflächen die Kühlrippen angeordnet sind und dessen Längserstreckung so groß ist, daß zwischen den Kühlrippen und der Magnetronröhre ein zur Aufnahme des Magnetsystems geeigneter Raum verbleibt. Durch die Wahl und die Ausbildung des quaderförmigen Metallkörpers können ohne Behinderung durch das Magnetsystem die Kühlrippen den Anforderungen entsprechend hinreichend groß ausgebildet wer- ^ den, so daß man auch die verhältnismäßig hohen ^ Verlustleistungen mit einer sehr kompakten Magnetronanordnung auskommt.

Vorteilhaft beträgt das Gewicht des quaderförmigen Metallkörpers 20 bis 60% des Gesamtgewichts des Kühlsystems. Dabei besteht zweckmäßig das Kühlsystem aus einem Leichtmetall mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fi g. 1 ist eine Teilschnittansicht einer Magnetronanordnung mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit Luft-Selbstkühlung;

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Magnetronanordnung nach F ig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung der Magnetronanordnung nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die thermischen Eigenschaften einer nach der Erfindung ausgebilde- m ten Magnetronanordnung während eines typischen intermittierenden Betriebs und verdeutlicht die Änderungen der Anodentemperatur in Abhängigkeit von derZeit.

In den Fig. 1 und 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine Magnetronröhre mit mittlerer Abmessung mit einer Ultrahochfrequenzabgabeleistung von etwa 500 Watt und Bezugszeichen 2 den Anodenkörper, welcher den Außenteil der aus sauerstofffreiem Kupfer gebildeten Anode bildet und sich ringförmig aus der Röhre erstreckt. Das Bezugszeichen 3 verdeutlicht einen etwa quaderförmigen Metallkörper, der aus Leichtmetall mit guten thermischen Eigenschaften, z. B. aus Aluminium oder dessen Legierungen, hergestellt ist. Er hat eine Dicke, die im wesentlichen gleich der Höhe des Anodenkörpers 2 ist, und sitzt durch Löten oder durch Ankleben mit einem thermischen leitfähigen Harz dicht an dem Anodenkörper 2 der Magnetronröhre 1, die durch eine zentrale Bohrung 4 hindurchragt, die senkrecht zur Längserstrekkung und zur größten Fläche des Metallkörpers 3 gerichtet ist. Eine Erregerspule oder ein Permanentmagnet 5 und das magnetisch damit gekoppelte Joch 6 bilden das Magnetsystem 7 für die Magnetronröhre 1.

An den kurzen Seitenflächen des Metallkörpers 3 sind Rippengruppen 8 vorgesehen, die zu beiden Seiten eines Kerns 8' Rippen 8" tragen, die sich in Richtung der Achse der zentralen Bohrung 4 des Metallkörpers 3 erstrecken und das Magnetsystem 7 überragen. Auf der dem Metallkörper 3 zugewandten Seite ist der Kern 8' über die Metallkörperdicke rippenfrei und mittels Schraubklemme an dem Metallkörper befestigt. Die Rippengruppen 8 bilden zusammen mit dem Metallkörper 3 die Kühlvorrichtung. Die Längserstreckung des Metallkörpers 3 ist so groß, daß zwischen den Rippen 8" der gegenüberliegenden Rippengruppen 8 und Magnetronröhre 1 ein zur Aufnahme des Magnetsystems 7 geeigneter Raum verbleibt. Es ist vorteilhaft, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Metallkörpers so groß ist, daß die Temperaturdifferenz zwischen der zentralen Bohrung 4 und den kurzen Seitenflächen des Metallkörpers 3 weniger als 50° C beträgt.

Das Gewicht des quaderförmigen Metallkörpers 3 beträgt etwa 20 bis 60% des Gesamtgewichts des Kühlsystems. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 sei ein Beispiel für konkrete Abmessungen des Metallkörper 3 gegeben: Tn₁ beträgt 133 mm; m₂ beträgt 130 mm, die Dicke beträgt 37 mm, die minimale Querschnittsfläche entlang dem Querschnitt Y-Y' beträgt 27 cm², die maximale Hache beträgt 48 cm², das Gewicht des Metallkörpers aus Aluminium beträgt etwa 1,5 kg. Das Gesamtgewicht der beiden aus Aluminium gebildeten Rippengruppen, deren Gesamtoberfläche 0,82 m² beträgt, ist 3,2 kg. Die Abmessung von Tn₁ ist abhängig von der Größe des Magnetsystems 7, sie muß jedoch größer als etwa 30 mm sein.

Die Kühlvorrichtung mit diesen Werten zeigt die in F i g. 4 gezeigten Eigenschaften gemäß der ausgezogenen Linie a. Die gleiche Figur zeigt die Änderung der Anodentemperatur, wenn bei einer Raumtemperatur von 25° C eine Wiederholung des 15 Minuten langen Betriebs und der 15 Minuten langen Ruhezeit vorgenommen wird. Diese Vorrichtung hat eine Kühlfähigkeit, die über derjenigen mit einer Zwangs-Luftkühlung durch Gebläse liegt, wie sie durch die gestrichelte Linie b verdeutlicht ist. Die Temperatur steigt allmählich an, so daß die Vorrichtung einen ausgezeichneten Strahlungsefiekt verdeutlicht, wenn sie im Mikrowellenbereich für den Hausgebrauch in solchen schnell vergehenden charakteristischen Bereichen verwendet wird. Die Größe und die Wärmekapazität des Metallkörpers sind jeweils so zu wählen, daß das Magnetsystem aufgesetzt werden kann. Da die Differenz zwischen der Temperatur rund um die zentrale Bohrung 4 und der Temperatur an der kurzen Seitenfläche des Metallkörpers weniger als 50° C beträgt, steigt bei ansteigender Anodentemperatur der Magnetronröhre 1 während des Betriebs der Vorrichtung auf die Temperatur der kurzen Seitenfläche oder des Materials der Rippen ebenfalls an, so daß die erzeugte Hitze in wirksamer Weise durch die Rippengruppen in der Hauptsache durch Eigenkonvektion oder natürliche Konvektion abgeführt wird. Darüber hinaus kann eine große Zahl von Rippen 8" an dem Metallkörper 3 vorgesehen werden; die Kühlvorrichtung überdeckt und schützt mechanisch im wesentlichen die Magnetronröhre. Auf diese Weise wird die Vorrichtung nach der Erfindung insbesondere wirkungsvoll, wenn sie in einen Mikrowellenbereich für den Hausgebrauch mit einer Ultrahochfrequenz-Abgabeleistung in der Größenordnung von 500 Watt verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für eine Magnetronanordnung mit aus im Wärmekontakt mit einer koaxialen Magnetronröhre befindlichen für Luftkühlung geeigneten Kühlrippen, die die Magnetronröhre und das Magnetsystem mindestens teilweise umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kühhippen (8") und dem Anodenkörper (2) der Magnetronröhre (1) ein etwa qua- ίο derförmiger, mit einer für die Aufnahme des Anodenkörpers (2) geeigneten, senkrecht zu seiner Längserstreckung und zu seiner größten Fläche gerichteten zentralen Bohrung (4) versehener Metallkörper (3) vorgesehen ist, dessen Wärmeleitfähigkeit so groß ist, daß die Temperaturdifferenz zwischen zentraler Bohrung (4) und den kurzen Seitenflächen weniger als 50° C beträgt, an dessen kurzen Seitenflächen die Kühlrippen (8") angeordnet sind und dessen Längserstreckung so groß ist, daß zwischen den Kühlrippen (8") und der Magnetronröhre ein zur Aufnahme des Magnetsystems (7) geeigneter Raum verbleibt.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des quaderförmigen Metallkörpers (3) 20 bis 60 % des Gesamtgewichts des Kühlsystems (3, 8) beträgt.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlsystem aus einem Leichtmetall mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, besteht.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (8") sich in Richtung der Achse der zentralen Bohrung (4) im quaderförmigen Metallkörper erstrekken.