DE1930015A1 - Magnetroneinrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE; Dr. D. Thomsen H. Tiedtke Q. Bühilng Dlpl.-Chem. Dipl.-Ing. Dlpl.-Chem.

8000 MÖNCHEN 2

TAL 33

TELEFON 0β11/22ββ94 TELEGRAMMADRESSE: THOPATENT

München 13. Juni 1969 case 18 253 Electronics T 316o

Matsushita Electron!s Corporation Tokyo (Japan)

Magnetroneinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetroneinrichtungen, insbesondere auf solche, die sich zur Verwendung in elektronischen Geräten eignen.

In der USA-Patentschrift 2 721 294 beispielsweise ist ein Magnetron mit einem rohrförmigen Metallgefäß beschrieben, in dem eine Kathode, eine die Kathode umgebende Anode, ein oberes und ein unteres Magnetpolstück sowie ein Hohlraumresonator enthalten sind. An das obere Polstück schließt dabei ein nach oben ragendes oberes Isolatorgefäß an, das ein Kathodenzuführungselement umschließt, während an das untere Polstück ein nach unten ragendes unteres Isolatogefäß anschließt, das eine antennenartige, elektromagnetische Wellen aussendende, von dem Hohlraumresonator

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ORlGiNAl, INSPECTED

ausgehende Elektrode enthält. Ein mit einem zylindrischen Permanentmagnet gekoppeltes Magnetron ist ebenfalls beispielsweise aus der USA-Patentschrift 2 824 261 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnetroneinrichtung zu vermitteln, bei der der Platzbedarf einem Permanentmagneten zur Magnetronerregung so klein wie möglich ist, so daß unter Verwendung dieser Magnetroneinrichtung ein kompaktes Hochfrequenz-Heizgerät geschaffen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Magnetroneinrichtung nach der genannten USA-Patentschrift 2 721 294, die ausserdem einen Permanentmagnet mit einer Axialbohrung, deren Durchmesser größer als der des oberen Isolatorgefässes ist, sowie eine Jochanordnung zur magnetischen Kopplung des Permanentmagnet mit dem Magnetron aufweist, dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet zu dem Metallgefäß derart koaxial angeordnet ist, daß sich mindestens ein großer Teil des oberen Isolatorgefässes in der Axialbohrung des Permanentmagneten mit einem dazwischen liegenden Zwischenraum befindet und die untere Stirnfläche des Permanentmagneten direkt oder über ein Jochelement mit der oberen Fläche des oberen MagnetpolStückes gekoppelt ist.

Das obere Isolatorgefäß ist dabei zweckmäßigerweise mittels des Permanentmagneten gegen Stöße von aussen ge-SQhützt.

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Vorteilhafterwelse dient die Längsbohrung In dem Permanentmagnet als Lüftungskanal, um den Permanentmagnet selbst wirksam zu kühlen und gleichzeitig die Temperaturverteilung des oberen Isolatorgefäfies In Längsrichtung so gleichmäßig wie möglich zu machen und dadurch das obere IsolatorgefäB gegen Bruch Infolge thermischer Beanspruchung zu schützen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei der Hagnetronelnrlchtung Vorkehrungen gegen magnetischen Kurzschluß zwischen den beiden Polen des Permanentmagneten getroffen.

Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter AusfUhrungsbelsplele anhand der Zeichnungen; in diesen zeigen

Figur 1 eine teilweise gebrochene, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine teilweise gebrochene Seitenansicht der Ausführungsform nach Figur 1;

Figur 3 eine teilweise gebrochene, perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 «ine teilweise gebrochene Seitenansicht 909883/1228

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der Ausführungsform nach Figur 3; ' Figur 5 eine teilweise gebrochene, perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6 eine zum Teil zerlegt gezeigte Seitenansicht wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

' Figur 7 eine zum Teil zerlegt gezeigte, perspekti

vische Ansicht noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Gemäß Figur 1 und 2 umfaßt ein Hagnetron 1 ein zylindrisches Metallgefäß 2 sowie becherförmige Isolatorgefäße 3 und 4 aus Glas, Keramik oder dgl., die mit den oberen und unteren Stirnseiten des zylindrischen Metallgefäßes 2 dicht verbunden sind. In dem Metallgefäß 2 sind in koaxialer Ausrichtung mit diesem eine Kathode und eine die Kathode umgebende Anode (beide nicht gezeigt) vorgesehen, während sich ein oberes und ein unteres Magnetpolstück an der oberen bzw. unteren Stirnseite des Gefäßes 2 befinden. In einem Rau« nahe der Anode befindet sich ferner innerhalb des Gefäßes 2 ein Hohlraumresonator. In dem oberen IsolatorgefäB 3 sind an die Kathode angeschlossene Zuführungselemente untergebracht, während in dem unteren Isolatorgefäß 4 eine antennenartige, . elektromagnetische Wellen aussendende Elektrode 5 enthalten ist, die von dem Hohlraumresonator ausgeht.

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Ein Radiator 6 zur Luftkühlung des Magnetrons 1 umfaßt eine geeignete Anzahl von gut thermisch leitenden Radiatorplatten 9, die mit bestimmten Abständen übereinander gestapelt sowie zwischen einer Einlaßöffnung 7 und einer Absaugöffnung 8 angeordnet sind. Die wärraeabstrahlenden Platten 9 sind auf dem Mantel des Metallgefäßes 2 aufgeschweißt. Eine verstärkte Kühlung des Magnetrons 1 bewirkt der Radiator 6 in Verbindung mit einem Gebläse.

Ein konischer oder zylindrischer Permanentmagnet der vorzugsweise aus Ferrit besteht, weist eine Axialbohrung 11 auf, in der das obere Isolatorgefäß 3 ganz oder zu einem großen Teil angeordnet ist, ohne den Magnet Io zu berühren. Die untere Stirnfläche des Permanentmagnet Io berührt die obere Fläche des oberen Polstücks in dem Metallgefäß 2 direkt oder über einen dünnen wärmeisolierenden Auftrag/ wodurch der eine Pol des Permanentmagnet Io mit dem oberen Polstück magnetisch gekoppelt ist. Der andere Pol, d.h. die untere Fläche, des Permanentmagnet Io ist mit dem unteren Polstück über hochpermeable, als magnetische Kopplungsmittel dienende Metallrahmenelemente 12 und 13 magnetisch gekoppelt, wobei das Rahmenelement 13 mit der unteren Fläche des unteren Polstücks direkt oder über einen dazwischen angeordneten dünnen wärmeisolierenden Auftrag in Berührung steht. Das Rahmenelement 13 weist eine Bohrung 14 auf, durch die das untere Isolatorgefäß 4, das die elektromagnetische Wellen aussendende Elektrode

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enthält, nach unten ragt. Das Rahmenelement 13 ist ferner mit einer geeigneten Anzahl von Schraubenlöchern 15 zur Montage der Magnetroneinrichtung an einem elektronischen Gerät versehen. Anschlußteile 16 der Kathodezuführungselemente ragen aus dem oberen Isolatorgefäß 3 heraus.

Gemäß der in Figur 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung hat der Radiator 6 eine zweite Absaugöffnung 18, und der Permanentmagnet Io ist mit einem in seine Seitenwand geschnittenen Lüftungskanal 2o versehen. In diesem Fall wird ein Kühlluftstrom, der von der Einlaßöffnung 7 des Radiators 6 durch die Absaugöffnung 18 an den Permanentmagnet Io gelangt, dem Magnetron 1 über den Lüftungskanal 2o zugeführt und steigt in der Axialbohrung 11 längs der Oberfläche des aufgeheizten oberen Isolatorgefässes 3 nach oben, um somit den Permanentmagnet Io und das obere ) Isolatorgefäß 3 wirksam zu kühlen. Der Lüftungskanal 2ο ist zwar in Figuren 3 und 4 schlitzförmig dargestellt; ebenso gut können jedoch auch andere Loch- oder Kanalformen verwendet werden. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Lüftungskanäle vorgesehen sein. Es ist nicht immer erforderlich, den Kühlluftstrom dem Lüftungskanal 2o durch den Radiator 6 hindurch zuzuführen; vielmehr kann er auch direkt von einem Gebläse zugeleitet werden.

Bestehen Schwierigkeiten, den Lüftungskanal 2o

in der Seitenwand des konischen Permanentmagneten Io

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bilden, so können, wie in Figur 5 gezeigt, zwischen den Permanentmagnet Io und dem oberen Polstück ein konisches Joch 21 aus vormagnetisiertem oder nicht-vormagnetisiertem ferromagnetische» Material sowie ein Lüftungskanal 22 in der Seitenwand des Joches ausgebildet werden. Eine Axialbohrung 23 des konischen Joches 21 steht mit einer Axialbohrung 21 des zylindrischen Permanentmagneten Io in Verbindung, wobei das obere Isolatorgefäß 3 in den Axialbohrungen 11 und 23 untergebracht ist, ohne deren Wände zu berühren, um zusammen mit dem LUftungskanal 22 einen L-furnigen Luftstromweg zu bilden. In diesem Fall ist die Größe der oberen Fläche des konischen Joches 21 vorzugsweise gleich der Größe der unteren Fläche des Permanentmagneten lo, während die Größe der unteren Fläche des Jochs 21 vorzugsweise gleich der Größe der oberen Fläche des oberen Magnetpolstücks ist.

Wenn auch .für den zylindrischen oder konischen Permanentmagnet Io mit der Axialbohrung sowohl ein Magnet der sogenannten Bariumferrit-Gruppe als auch der Alnico-Gruppe verwendbar ist, wird ein Magnet der ersteren Gruppe für die erflndungsgemäfieEinrichtung bevorzugt, da dieser gut bearbeitbar ist und wegen seiner pechschwarzen Farbe hervorragende Leistungsfähigkeit hinsichtlich Wärmeabsorption und Wärmestrahlung aufweist. Da der Permanentmagnet Io das obere Isolatorgefäß 3 fast über die gesamte Länge des Gefässes 3 umgibt, zerstreut er, falls er aus Ferrit besteht, die während der

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Betriebszeit erzeugte Wärme des Magnetrons 1 In wirkungsvoller Welse und macht die Erwärmung des gesamten oberen Isolatorgefäßes 3 annähernd gleichmäßig, um so die auf ungleichmäßiger Erwärmung beruhende Beanspruchung des Gefässes 3 zu reduzieren. Zweckmäßigerweise wird an der Innenwand der Axialbohrung des Ferritmagneten Io ein Metallbelag zur magnetischen Abschirmung vorgesehen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die beiden Pole des Permanentmagneten dann, wenn der Rand insbesondere der Unterkante des Permanentmagneten und das Metallrahmenelement 12 nahe beieinander sind, über dieses Element 12 im wesentlichen magnetisch kurzgeschlossen, was dazu führt, daß die dem Magnetron 1 zuzuführende Magnetflußdichte herabgesetzt wird. In Figur ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der Vorkehrungen gegen einen solchen Kurzschluß getroffen sind.

, Gemäß Figur 6 sind an der Innenseite des Rahmenelementes 12 An dem unteren Pol des Permanentmagneten Io entsprechenden Stellen Abstoßungsmagneten 3o derart angeordnet, daß der untere Pol des Permanentmagneten ι ο und gleichnamige Pole der Magneten 3ö einander gegenüberstehen« Infolgedessen wird ein Kurzschluß des Permanentmagnet Io mittels des Rahmenelementes 12 durch das von den Magneten 3o ausgehende Magnetfeld verhindert. Versuche haben ergeben, daß die Dichte des dem Metallgefäß 2 zugeführten Magnetflusses etwa 1.73o Gauss beträgt, wenn der Aussendurchmesser des

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Metallgefäßes 2 7o mm, der Aussendurchmesser und die Höhe des zylindrischen Permanentmagnet Io etwa 8o mm bzw. 45 mm und der Zwischenraum zwischen der Aussenwand des Permanentmagnet Io und der Innenwand des Rahmenelementes 12 etwa 2o m beträgt, und daß die Magnetflußdichte auf etwa 1.88o Gauss ansteigt, wenn zwei kleine Permanentmagneten zur Erzeugung eines abstoßenden Magnetfeldes vorgesehen werden. Für diese das abstoßende Feld erzeugenden Magnete 3o können entweder Permanent- oder Elektromagnete verwendet werden.

Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform umgibt einer zylindrischer Permanentmagnet loo nicht nur das Isolatorgefäß 3 vollständig oder zum größten Teil, sondern auch das Metallgefäß 2 sowie den Radiator 6. In der Seitenwand des Permanentmagnet loo ist ein Fenster lol ausgebildet, das mit der Einlaßöffnung 8 des Radiators 6 übereinstimmt. Ein Joch Io2 ist bei dieser Ausführungsform zylindrisch und innerhalb des zylindrischen Permanentmagneten loo angeordnet.

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Claims (7)

1. 'Ag

   Patentansprüche

   Ί)) Magnetroneinrichtung, enthaltend ein Magnetron mit einem rohrförmigen Metallgefäß, in dem eine Kathode, eine die Kathode umgebende Anode, ein oberes und ein unteres Magnetpolstück sowie ein Hohlraumresonator enthalten sind, mit einem an das obere Polstück anschließenden und ein Kathodenzuführungselement umschließenden, nach oben ragenden oberen Isolatorgefäß und einem an das untere Polstück anschließenden, nach unten ragenden unteren Isolatorgefäß,das eine aitenrenartige, elektromagnetische Wellen aussendende, von dem Hohlraumresonator ausgehende Elektrode enthält, ferner ein Permanentmagnet mit einer Axialbohrung, deren Durchmesser größer als der des oberen Isolatorgefäßes ist, sowie eine Jochanordnung zur magnetischen Kopplung des Permanentmagneten mit dem Magnetron , gekennzeichnet durch derartige koaxiale Anordnung des Permanentmagneten (lo; loo) bezüglich des Metallgefässes (2), daß sich mindestens ein großer Teil des oberen Isolatorgefäßes (3) in der Axialbohrung (11) des Permanentmagneten mit einem dazwischen liegenden Zwischenraum befindet und die untere Stirnfläche des Permanentmagnet direkt oder über ein Jochelement (21; Io2) mit der oberen Fläche des oberen Magnetpolstücks gekoppelt ist.
2. 2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad der Permanentmagnet (lo; loo) mit mindestens einem

   Durchbruch (lol) oder einem Kanal (2o) in seiner Selten-

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   wand versehen 1st, der mit dem genannten Zwischenraum In Verbindung steht und einen Lüftungskanal bildet.
3. 3) Einrichtung nach Anspruch L, dadurch gekennzeichnet, daß das Jochelement (21) mit mindestens einem Durchbruch oder Kanal (22) in seiner Seitenwand versehen ist, der mit dem genannten Zwischenraum in Verbindung steht und einen Lüftungskanal bildet.
4. 4) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (lo; loo) ein Hagnet der Ferritgruppe mit dunkler Farbe ist.
5. 5) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochanordnung (12, 13) mit mindestens einem Magnet (3ο) fur Erzeugung eines ab-

   ^ stoßenden Feldes gegenüber dem Permanentmagnet (lo) versehen ist, der nahe und gegenüber dem Rand der Unterkante des Permanentmagnet angeordnet ist.

   .
6. 6) Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Axialbohrung (11) des Permanentmagnet (lo; ioo) mit einer Metallschicht zur magnetischen Abschirmung versehen 1st.
7. 7) Magnetroneinrichtung, enthalterfein Magnetron Kit
   einen rohrförmigen Metallgefäß, in dem eine Kathode, eine
   die Kathode umgebende Anode, ein oberes und ein unter·· Mag- ; netpolstück sowie ein Hohlraumresonator enthalten sind, mit einem an das obere Polstück anschließenden und ein Kathodenzuführungselement umschließenden, nach oben ragenden oberen
   " leolatorgefäB und einem an das untere Polstück anschließenden, nach unten ragenden unteren Isolatorgefäß, das eine
   antennenartige, elektromagnetische Wellen aussendende, von

   dem Hohlraumresonator ausgehende Elektrode enthält, ferner

   - ■ ι

   ein Permanentmagnet mit einer Axialbohrung, deren Durchmesser ]

   größer als der des oberen Isolatorgefäßes ist, sowie eine _■:■] Jochanordnung zur magnetischen Kopplung des Permanentmagnet \ mit dem Magnetron, gekennzeichnet durch derartige Anordnung ; des Permanentmagnet (lo) auf dem oberen Magnetpolstück, daß -i| k sich das obere Isolatorgefäß (3) In der Axialbohrung (11) : des Permanentmagnet befindet, der dazwischen liegende Zwischenraum einen Lüftungskanal bildet und das untere Isolator- : gefäß (4) durch die Jochanordnung (12, 13) nach unten ragt. ' '

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