DE69300404T2

DE69300404T2 - Magnetron.

Info

Publication number: DE69300404T2
Application number: DE69300404T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ochiai; Kazuo Suzuki; Shinichi Suzuki; Masanori Yoshihara; Shinobu Yoshikawa
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2013-02-03
Also published as: DE69300404D1; JPH05217512A; EP0554835A1; US5432405A; EP0554835B1; KR930018626A; KR960015315B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND VERBUNDENER STAND DER TECHNIK

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetroneinrichtung, die in einer Mikrowellenheizeinrichtung wie einem Mikrowellenofen verwendet wird.

2. VERBUNDENER STAND DER TECHNIK

Allgemein weist eine Magnetroneinrichtung zur Verwendung in einer Mikrowellenheizeinrichtung, die auf dem Markt war und zum Teil im Patent Nr. 5 021 713 der Vereinigten Staaten offenbart ist, eine Konfiguration wie in Fig. 10 gezeigt auf. Sie arbeitet bei einer Grundfrequenz von 2450 MHz. Ein Magnetron 1 weist einen Anodenzylinder 3, eine spulenförmige Kathode 2, die koaxial mit und in dem Anodenzylinder angeordnet ist, ein Paar von kegelstumpfförmigen Magnetpolstücken 4 und 5, die jeweils über und unter der Kathode 2 angeordnet sind, eine Mikrowellenstrahlungsantenne 6 am oberen Ende und einen Stabisolator 7 auf. Ein rahmenförmiges Magnetjoch 8 dient zum Aufbau eines externen Magnetkreises zusammen mit einem Permanentmagneten, der sich außerhalb der Figur befindet. Der Stabisolator 7 ist in einem Abschirmmetallgehäuse 9 enthalten, das an einem Bodenplattenteil des Magnetjoches 8 angebracht ist. Ein Paar von Kathodenanschlüssen 10 ist an der unteren Stirnseite des Stabisolators 7 angeordnet (auf eine Weise, daß sie symmetrisch in bezug auf die Blattebene von Fig. 10 angeordnet sind); und entsprechende Ein-Enden eines Paars von Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp sind mit einem Paar von Kathodenanschlüssen verbunden. Entsprechende Ander-Enden eines Paars von Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp sind jeweils mit einem Paar von Durchführungselektroden 13 eines Kondensators 12 vom Durchführungstyp verbunden, der an der Wand des Abschirmmetallgehäuses 9 befestigt ist. Die Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp weist einen die Induktion vergrößernden Ferritkern 14 auf, der auch einen Teil von durch einen Mikrowellenstrom in der Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp induzierten elektromagnetischen Energie umwandelt, um hierdurch eine unerwünschte Strahlung der Mikrowellenenergie zum Außenraum des Mikrowellenofens abzuschwächen.
In der auf eine Weise wie oben festgestellt aufgebauten herkömmlichen Magnetroneinrichtung wird unerwünschter externer Fluß der Mikrowellenstrahlung zur Außenseite der Vorrichtung zum Kathodenanschluß 10 aus einem Hohlraum des Magnetrons 1 durch einen LC-Filter-kreis gestoppt, der die Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp und den Kondensator 12 vom Durchführungstyp und das Abschirmmetallgehäuse 9 umfaßt. Und da der Ferritkern 14 nicht nur die Funktion als Induktor, sondern auch die Funktion der Hochfrequenzenergieabsorption aufweist, kann ein externer Verlust unnötiger Strahlung von Komponenten im Hochfrequenzbereich von 30 - 300 MHz zur Außenseite der Vorrichtung wirksam gestoppt werden.
In einer in USP 4 131 824 beschriebenen Magnetroneinrichtung, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist, wird eine solche Konfiguration genommen, daß eine Drosselspule 11' vom Luftkerntyp zwischen den Kathodenanschluß 10 und die Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp eingesetzt wird. In diesem Fall erreicht die unnötige Strahlung, die die auf der Kathodenanschlußseite auftretende Grundwellenkomponente enthält, die Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp nach Abschwächung durch diese Drosselspule 11' vom Luftkerntyp, und daher kann ein mögliches Ausbrennen des Ferritkerns 14 und der Drosselspule 11' verhindert werden.
Um die Erzeugung von Rauschen im 30 - 300 MHz-Bereich durch Unterdrückung von unerwünschtem Verlust der unnötigen Strahlung zur Außenseite der Vorrichtung zu verhindern und auch um das Ausbrennen des Ferritkerns 14 und der Drosselspule 11 vollständig zu verhindern, ist es erforderlich, die Wicklungssteigung der Drosselspule 11' vom Luftkerntyp zu vergrößern, wobei die Windungszahl der Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp beibehalten wird. Daher wird der in Serie angeschlossene Körper der Drosselspulen 11 und 11' groß und lang, daher ist es zur Aufbewahrung im Inneren eines Abschirmmetallgehäuses 9 erforderlich, das Innenvolumen des Abschirmmetallgehäuses 9 ausreichend groß zu halten. Es hat dann das Problem bestanden, daß das Erfordernis, die Abmessung des Abschirmmetallgehäuses 9 klein zu halten, verhindert war. Es hat auch ein weiteres Problem darin bestanden, daß ein stabiles Halten des oben erwähnten großen und langen, in Reihe angeschlossenen Körpers im Inneren des Abschirmmetallgehäuses 9 schwierig wurde.
Die EP-A-339 374 offenbart ein Magnetron mit Kathodenanschlüssen, die von einer externen Endfläche eines Stabisolators vorstehend angeordnet sind, und leitende dünne Schichten sind auf der inneren Endfläche des Stabisolators gebildet, verbunden mit den Kathodenanschlüssen, wobei die dünnen leitfähigen Schichten eine elektrische Länge aufweisen, die ein Teil-Vielfaches der Wellenlänge der Harmonischen ist, deren Verlust verhindert werden soll, und welche leitfähigen dünnen Schichten mit einem LC-Filterkreis von einem wohlbekannten Typ kombiniert werden können.

ZIEL UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Magnetroneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 3 definiert.
Durch Bildung einer dieser Magnetroneinrichtungen wird ein Teil der unnötigen Strahlung, einschließend die an der Kathodenanschlußseite auftretende Grundwellenkomponente aus dem Hohlraum des Magnetrons, aufgrund der Reflexionswirkung der antennenartigen Elektroden verringert. Demzufolge kann ein Ausbrennen aufgrund eines übermäßigen Verlusts in der Drosselspule vom Kerneinsetztyp verhindert werden. Da die Kathodenelektroden mit einer in Serie angeschlossenen Stelle zwischen der Drosselspule vom Kerneinsetztyp und der antennenartigen Elektrode angeschlossen sind, wird ein stabiles Halten von ihnen möglich. Des weiteren wird eine Verringerung der Abmessung des Abschirmmetallgehäuses sowie eine Verringerung der Herstellungskosten annehmbar, da der Raum im Abschirmmetallgehäuse wirksam durch Verzicht auf die Drosselspule von dem raumverbrauchenden Luftkerntyp genutzt wird. Da die Drosselspule vom Luftkerntyp auch nicht in Reihe an die Drosselspule vom Kerneinsetztyp angeschlossen ist, kann zur Zeit der Verwendung einer Wechselrichterenergieversorgung insbesondere ein Abfall der Kathodenspannung verhindert werden. Noch weiter hat sich herausgestellt, daß Rauschen im unteren Seitenband (LSB) und oberen Seitenband (USB) drastisch verringert ist, wodurch eine unerwünschte Rauschstrahlung zum Außenraum und insbesondere für ein tragbares Telefonsignal ausgeschaltet wird, was so die Magnetronschwingung sehr rein macht.
Wie oben erläutert wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur das Ausbrennen der Drosselspule vom Kerneinsetztyp verhindert werden, sondern es wird auch das stabile Halten der Drosselspule vom Kerneinsetztyp möglich, und überdies werden eine Abmessungsverringerung des Abschirmmetallgehäuses sowie eine Verringerung der Herstellungskosten annehmbar. Zur Zeit der Verwendung einer Wechselrichterspannungsversorgung kann auch ein Abfall der Kathodenspannung verhindert werden. Als Folge von Experimenten wurde es des weiteren zweifelsfrei, daß das Rauschen an beiden Seitenbändern mit dem Zentrum an ihrem Grundwellenband sowie das Rauschen an den Seitenbändern der Harmonischen herabgesetzt werden konnten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 ist eine seitliche Teilschnittansicht einer Magnetroneinrichtung, bei der die vorliegende Erfindung verwendet wird.
FIG. 2 ist eine Unteransicht des Hauptteils derselben Magnetroneinrichtung.
FIG. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptteils eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
FIG. 4 ist eine Kaltdämpfungskennlinie der Magnetroneinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
FIG. 5 ist ein Diagramm der Oberflächentemperaturkennlinien einer Drosselspule vom Kerneinsetztyp derselben Magnetroneinrichtung.
FIG. 6 ist eine Seitenansicht des Hauptteils eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
FIG. 7 ist eine Unteransicht des Hauptteils desselben Ausführungsbeispiels.
FIG. 8 zeigt Vergleichsdiagramme für Kaltverlust von (a) Stand der Technik und (b) der vorliegenden Erfindung, gemessen durch Verbinden einer Meßeinrichtung vom Anschlußpunkt der Enden 11a einer Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp und Elektroden 13 vom Durchführungstyp von Kondensatoren 12 vom Durchführungstyp mit einer Mikrowellenstrahlungsantenne 6.
FIG. 9 zeigt Vergleichsdiagramme für Rauschpegel bei Schwingung von (a) Stand der Technik und (b) der vorliegenden Erfindung.
FIG. 10 ist eine seitliche Teilschnittansicht einer Magnetroneinrichtung des Standes der Technik.
FIG. 11 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Magnetroneinrichtung des Standes der Technik.
Es wird erkannt, daß einige oder sämtliche der Figuren schematische Darstellungen zu Veranschaulichungszwecken sind und nicht notwendigerweise die tatsächlichen Relativabmessungen oder Stellen der gezeigten Elemente darstellen.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Als nächstes wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die durch die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Magnetron 1 einen Anodenzylinder 3, eine koaxial mit und im Anodenzylinder angeordnete spulenförmige Kathode 2, ein Paar von kegelstumpfförmigen Magnetpolstücken 4 und 5, die über und unter der Kathode 2 jeweils angeordnet sind, eine Mikrowellenstrahlenantenne 6 am oberen Ende und einen Stabisolator 7 auf. Ein rahmenförmiges Magnetjoch 8 dient zur Bildung eines externen Magnetkreises zusammen mit einem Permanentmagneten, der sich außerhalb der Figur befindet. Der Stabisolator 7 ist in einem Abschirmmetallgehäuse 9 enthalten, das an einem Bodenplattenteil des Magnetjochs 8 befestigt ist. Ein Paar von Kathodenanschlüssen 10 ist an der unteren Stirnseite des Stabisolators 7 auf eine Weise angeordnet, daß sie symmetrisch mit der Blattebene von Fig. 1 angeordnet sind; und entsprechende Ein-Enden eines Paars von Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp sind mit dem Paar von Kathodenanschlüssen verbunden. Entsprechende Ander-Enden des Paars von Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp sind direkt (ohne Zwischenanordnung irgendeiner Einrichtung) mit einem Paar von Elektroden vom Durchführungstyp 13 eines Kondensators 12 vom Durchführungstyp jeweils verbunden, der an der Seitenwand des Abschirmmetallgehäuses 9 befestigt ist. Ein Paar von antennenartigen Elektroden 15, 15 ist mit den entsprechenden Kathodenanschlüssen 10, 10 auf solche Weise oder Konfiguration befestigt vorgesehen, daß sie sich beispielsweise linear von den entsprechenden Anschlußleitungen 110, 110 zwischen den Drosselspulen 11, 11 vom Kerneinsetztyp und den Kathodenanschlüssen 10, 10 erstrecken oder daß sie sich von entsprechenden Anschlußleitungen 110, 110 erstrecken, aber am Teil der Kathodenanschlüsse 10, 10 zusammengelegt sind. Das andere Ende jeder antennenartigen Elektrode 15, 15 hat keinerlei Anschlußverbindung. Jede Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp weist einen die Induktivität vergrößernden Ferritkern 14 auf, der auch einen Teil der elektromagnetischen Energie umwandelt, die durch einen Mikrowellenstrom in der Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp induziert wird, um hierdurch unerwünschte Strahlung der Mikrowellenenergie zum Außenraum des Mikrowellenofens abzuschwächen.
Zusammengefaßt, ein erster kennzeichnender Punkt oder Differenz der Konfiguration des in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels von derjenigen des in Fig. 8 gezeigten herkömmlichen Beispiels ist, daß: Entsprechende Ander-Enden 11a der beiden Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp, deren entsprechende Ein-Enden jeweils mit einem Paar von Kathodenanschlüssen 10 eines Magnetrons 1 verbunden sind, sind absolut direkt mit entsprechendem Paar von Elektroden 13 vom Durchführungstyp der Kondensatoren 12 vom Durchführungstyp verbunden. Das heißt, keine Drosselspule 11' vom Luftkerntyp wie in Fig. 10 ist dazwischen angeordnet. Ein zweiter kennzeichnender Punkt ist, daß sich antennenartige Elektroden 15 von den entsprechenden Kathodenanschlüssen 10 aus erstrecken, ohne irgendeine Anschlußverbindung aufzuweisen.
Abgesehen von dem oben erwähnten Beispiel, bei dem antennenartige Elektroden 16 Teile sind, sich linear erstreckende Teile der Drosselspulen 11 vom Kerneinsetztyp, kann ein weiteres Ausführungsbeispiel wie in Fig. 3 aufgebaut sein, wo ein separater stabförmiger Leitungsdraht als antennenartige Elektrode 16 verwendet wird, und er ist mit dem Kathodenanschluß 10 verstemmt. In Fig. 3 bezeichnet L die Erstreckungslänge der antennenartigen Elektrode 16.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat sich herausgestellt, daß, wenn die Erstreckungslänge L (in Fig. 1 und 3 gezeigt) 15 mm oder mehr ist, der Grad der Kaltdämpfung (das heißt Dämpfung bei kaltem Zustand) soviel wie 55 dB erreichten.
Hierauf kann dieser Wert einer Größe der Kaltdämpfung in der herkömmlichen Konfiguration von Fig. 11 entsprechen, wobei die Drosselspule vom Luftkerntyp verwendet wurde.
Auch konnte die Oberflächentemperatur am Ein-Ende (Anschlußende zur Kathodenanschlußseite) und die Oberflächentemperatur am Ander-Ende (Anschlußende zur Kondensatorseite) jeweils der Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp so niedrig wie bei 100ºC gehalten werden, wie jeweils durch Kurven a und b in Fig. 5 gezeigt ist.
Abgesehen von dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel kann die antennenartige Elektrode beide Formen gebogen oder gewunden annehmen. Bei diesen in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Konfigurationsmerkmal derart, daß zwei halbkreisbogenförmige leitende dünne Schichten 17 auf der Bodenfläche des Keramikstabisolators 7 als antennenartige Elektroden angeordnet sind; und ihre entsprechenden Ein-Enden sind elektrisch mit den Kathodenanschlüssen 10 verbunden. In diesem Fall ist es möglich, denselben Grad der Kaltdämpfung wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel zu erhalten, und abgesehen davon, daß das Abschirmmetallgehäuse in einer noch kleineren Abmessung gebildet werden kann.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen vergleichsweise Kaltverluste und Rauschpegel jeweils bei Schwingung für den Stand der Technik (gezeigt durch entsprechende Diagramme (a)) und die vorliegende Erfindung (gezeigt durch entsprechende Diagramme (b)). Die Kaltverluste des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung werden mittels einer bekannten Meßeinrichtung gemessen, die ausgehend vom Anschlußpunkt der Enden 11a der Drosselspule 11 vom Kerneinsetztyp und den Elektroden 13 vom Durchführungstyp der Kondensatoren 12 vom Durchführungstyp zu einer Mikrowellenstrahlungsantenne 6 verbunden ist.
Wie mittels Fig. 8 gezeigt ist, ist der Kaltverlust (der der Verlust im Nicht-Schwingungszustand des Magnetrons ist) ausgehend vom Stand der Technik von Diagramm (a) zur vorliegenden Erfindung von Diagramm (b) stark verbessert. Mit anderen Worten, eine unerwünschte Mikrowellenstrahlung ist bei der vorliegenden Erfindung stark verringert.
Wie mittels Fig. 9 gezeigt ist, ist somit der Rauschpegel bei Schwingung allgemein stark verringert, und insbesondere betreffend das untere Seitenband und das obere Seitenband, die mit den Frequenzbändern von tragbaren Telefonen (Mobiltelefonen) überlappend sind. Daher ist das Magnetron der vorliegenden Erfindung in der Rauschstrahlung im Außenraum sehr viel reiner.

Claims

1. Eine Magnetroneinrichtung, die aufweist:

ein Magnetron, in dem Kathodenanschlüsse (10) derartig angeordnet sind, daß sie von einer externen Endfläche eines Stabisolators (7) vorstehen,

ein Filter (11), das an die Kathodenanschlüsse (10) angeschlossen ist, und

antennenartige Elektroden (15), die an den jeweiligen Kathodenanschlüssen (10) angebracht sind, während das andere Ende der antennenartigen Elektroden (15) frei ist von irgendeiner Anschlußverbindung,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Filter Drosselspulen (11) vom kernhaltigen Typ aufweist, die in Reihe geschaltet sind mit den jeweiligen Kathodenanschlüssen (10) und

jede der antennenartigen Elektroden (15) als ein verlängerter Teil eines Endes der Drosselspulen (11) vom kernhaltigen Typ ausgebildet ist.

2. Eine Magnetroneinrichtung nach Anspruch 1, wobei

jede der antennenartigen Elektroden (15) als ein gefaltetes Ende der Drosselspulen (11) vom kernhaltigen Typ ausgebildet ist.

3. Eine Magnetroneinrichtung, die aufweist:

ein Filter (11), das mit den jeweiligen Kathodenanschlüssen (10) in Reihe geschaltet ist, und

antennenartige Elektroden (16), die an die jeweiligen Kathodenanschlüsse (10) angefügt sind, während das andere Ende der antennenartigen Elektroden (16) frei ist von irgendeiner Anschlußverbindung,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Filter Drosselspulen (11) vom kernhaltigen Typ aufweist, die mit jedem der Kathodenanschlüsse (10) in Reihe geschaltet sind, und

jede der antennenartigen Elektroden (16) ausgebildet ist, indem ein separater balkenförmiger Leitungsdraht mit dem Kathodenanschluß (10) verstemmt bzw. an den Kathodenanschluß (10) angestemmt ist.