JP2000077004A - マグネトロン - Google Patents

マグネトロン

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JP2000077004A
JP2000077004A JP10243772A JP24377298A JP2000077004A JP 2000077004 A JP2000077004 A JP 2000077004A JP 10243772 A JP10243772 A JP 10243772A JP 24377298 A JP24377298 A JP 24377298A JP 2000077004 A JP2000077004 A JP 2000077004A
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JP
Japan
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strap ring
vane
distance
small
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JP10243772A
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English (en)
Inventor
Masayuki Aiga
正幸 相賀
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/16Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/18Resonators
    • H01J23/22Connections between resonators, e.g. strapping for connecting resonators of a magnetron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/16Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/18Resonators
    • H01J23/20Cavity resonators; Adjustment or tuning thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/50Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ストラップリングの熱変形に起因し
た静電容量増加による発振周波数の低下を抑制し得るマ
グネトロンを提供することを課題とする。 【解決手段】径小ストラップリング4内径とベイン2間
距離C<小径ストラップリング4外径と径大ストラップ
リング3内径間距離B<径大ストラップリング3とベイ
ン2a間距離Aの関係に形成したマグネトロン。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジなどの
マイクロ波加熱機器やレーダーなどに用いられるマグネ
トロンに関する。
【0002】
【従来の技術】この種マグネトロンとして、例えば、家
庭用の電子レンジなどに用いられる一般的なマグネトロ
ン、即ち、周波数2450MHz帯、マイクロ波出力8
00W用陽極10分割型のマグネトロンを図4に示す要
部断面図に基づいて詳述する。
【0003】図4において、1は陽極筒体で、その内周
面に、放射状に配列された複数枚のベイン2を有し、隣
り合うベイン2と陽極筒体1の内周壁とで囲まれる空間
を共振器として偶数個形成している。
【0004】3、4はベイン2を1つおきに同電位にな
るように銀ロウ付け等により固着して連結する径大スト
ラップリング及び径小ストラップリングで、隣同士のベ
イン2の高周波電位が逆となるπモードで安定発振させ
るよう、各共振器の位相をπラジアンずらせている。
【0005】このときの径大及び径小ストラップリング
3、4と、ベイン2との径方向間隔寸法は、径大ストラ
ップリング3外径とベイン2間距離a、径大ストラップ
リング3内径と径小ストラップリング4外径間距離b、
径小ストラップリング4内径とベイン2間距離c、径大
ストラップリング3及び径小ストラップリング4とベイ
ン2との管軸方向距離dが共にほぼ同寸法に形成されて
おり、その数値は銀ロウ付けによる短絡防止のために、
0.7mmに設計されており、径大ストラップリング3及
び径小ストラップリング4の管軸方向寸法eを1.0mm
としている。
【0006】5は陽極筒体1の両開口端部に配設される
一対の磁極片で、陽極筒体1の中心軸上に配設された陰
極6とベイン2との間の作用空間7に印加される直流電
圧と併せて直交静電磁界を形成すべく図示していない磁
石により磁力を供給している。
【0007】このような構造のマグネトロンにおいて、
陰極6から放射された電子は直交静電磁界によって周方
向に回転してベイン2に近づき、共振空洞に励起されて
いる微弱なマイクロ波電界の作用により電子雲の形にな
って共振空洞にエネルギー変換され、共振空洞のマイク
ロ波が増長される。この増長されたマイクロ波はベイン
2の一枚に電気的に接続されたアンテナリード8によっ
て電子レンジなどの庫内の伝搬して放射され、食品の加
熱調理や冷凍食品の解凍等に利用される。
【0008】以上、詳述したマグネトロンを電子レンジ
に使用した場合のエネルギー効率は、庫内に被加熱物が
存在する場合には50〜60%であるが、庫内に被加熱
物が存在しない、いわゆる空焚き時には全反射に近い状
態となり、効率はほぼ0%となって入力のほとんどが熱
エネルギーに変わり、マグネトロン本体部において熱損
失となる。その結果、マグネトロンは、陽極筒体1の周
囲に圧入等によって取り付けられる冷却フィン(図示せ
ず)によって強制冷却されるにもかかわらず、本体部が
高温となり、特に入力に相当する損失分の電子衝撃を受
けるベイン2の陰極側先端部温度は600度以上にも達
する場合がある。このような場合には、ベイン2の陰極
側先端部近傍に銀ロウ付け等で固定接続される径大スト
ラップリング3及び径小ストラップリング4もベイン2
からの伝導熱で高温となり、熱膨張による径方向のスト
レスを受け、熱応力によるストラップリング3、4の不
可逆的寸法変化によってストラップリング3、4間及び
ベイン2とストラップリング3、4間の静電容量がトー
タル的に増加して発振周波数が大きく変化し、所望の特
性が得られなくなったり、ストラップリング3、4が最
大応力部において破断し、発振停止に至るなどの問題が
あった。
【0009】そこで、このような問題に対処すべく、特
公平5−70893号公報に示されるように、ストラッ
プリング3、4を、ジルコニウム添加無酸素銅にて形成
することが提案された。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ストラ
ップリング3、4の材料としてジルコニウム添加無酸素
銅を用いた場合には、熱ストレスによる破断防止には効
果を有するものであるが、ストラップリング3、4の不
可逆的寸法変化によって発振周波数が変化し、所望の特
性が得られなくなるという問題には対処することができ
ないものであった。また、材質が高硬度化され加工が困
難となり、部品コストがアップすると共に、ジルコニウ
ムの影響によりストラップリングとベインのロウ付け性
が悪化し、生産性が低下するなどの問題があった。
【0011】本発明は、上記問題に鑑みなされたもの
で、ストラップリングの熱変形に起因した静電容量増加
による発振周波数の低下を抑制し得るマグネトロンを提
供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の手段は、
陽極筒体と、該陽極筒体内面に放射状に配設される複数
のベインと、該ベインを一つおきに接続する径大ストラ
ップリング及び径小ストラップリングと、前記陽極筒体
の中心軸上に配設される陰極とを備え、前記径小ストラ
ップリング内径とベイン間距離を、径大ストラップリン
グ外径とベイン間距離より小さく形成したことを特徴と
する。
【0013】本発明の第2の手段は、陽極筒体と、該陽
極筒体内面に放射状に配設される複数のベインと、該ベ
インを一つおきに接続する径大ストラップリング及び径
小ストラップリングと、前記陽極筒体の中心軸上に配設
される陰極とを備え、前記径小ストラップリング外径と
径大ストラップリング内径間距離を、径大ストラップリ
ング外径とベイン間距離より小さく形成したことを特徴
とする。
【0014】本発明の第3の手段は、陽極筒体と、該陽
極筒体内面に放射状に配設される複数のベインと、該ベ
インを一つおきに接続する径大ストラップリング及び径
小ストラップリングと、前記陽極筒体の中心軸上に配設
される陰極とを備え、前記径小ストラップリング内径と
ベイン間距離<径小ストラップリング外径と径大ストラ
ップリング内径間距離<径大ストラップ外径とベイン間
距離の関係に形成したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1に基づ
いて以下に詳述する。
【0016】本実施の形態においては、従来構成に対し
て、径大ストラップリング3外径とベイン2間距離A>
径大ストラップリング3内径と径小ストラップリング4
外径間距離B>径小ストラップリング4内径とベイン2
間距離C、の関係に構成している。
【0017】上記本実施の形態においては、マグネトロ
ンの動作時には、熱損失による高温化からストラップリ
ング3、4やベイン2をはじめとする各部品の熱膨張に
よる寸法変化が生じ、ストラップリング3、4は外側、
即ち陽極筒体1側に径大になるように熱膨張するのに対
し、ベイン2は内側、陰極6側に延びるように熱膨張す
る。
【0018】そして、寸法変化量は温度絶対値で決定さ
れるため、平均温度のもっとも高い径小ストラップリン
グ4がもっとも寸法変化が大きく、続いて径大ストラッ
プリング3、ベイン2、陽極筒体1の順となるが、スト
ラップリング3、4はベイン2に1つおきに固着されて
いるため、その固着部はベイン2と同様の変位、即ち、
陰極6側へ変位し、一層大きな径方向の応力を受けるこ
ととなり、ストラップリング3、4が不可逆的寸法変化
を起こす大きな要因となる。
【0019】ストラップリング3、4の不可逆的寸法変
化量は、同材料であれば温度の絶対値で決定され、従来
構成では、まずは径小ストラップリング4が、続いて径
大ストラップリング3が不可逆的寸法変化を起こすこと
になる。
【0020】このストラップリング3、4の径方向の不
可逆的寸法変化により、径小ストラップリング4とベイ
ン2間の静電容量は減少方向に、径大ストラップリング
3とベイン2間の静電容量は増加方向に、また、径小ス
トラップリング4と径大ストラップリング3間の静電容
量は、初期が増加方向に変化した後、減少方向に変化す
る。
【0021】これらの静電容量の合成された変化によ
り、合成された静電容量が初期比で増加すれば発振周波
数が低下し、減少すれば発振周波数が高くなることか
ら、ストラップリング3、4径方向の不可逆的寸法変化
による静電容量の変化を減少方向と増加方向で相殺でき
るような寸法に設定するため、本実施の形態の構成で
は、上述した寸法関係とすることにより、前記合成され
た静電容量内にしめる減少方向の静電容量の割合を大き
くしている。
【0022】図2に、電子レンジの一般的な使用形態で
ある発振と停止とが交互に繰り返される間欠的使用を想
定した寿命試験における、動作時間に対する発振周波数
の変化を測定した結果を示す。
【0023】尚、図2において、Fは本実施の形態のマ
グネトロン、Gは従来のマグネトロン、Hはストラップ
リングの材料としてジルコニウム添加無酸素銅を用いた
従来構成のマグネトロンである。
【0024】また、本実施の形態のマグネトロンにおい
ては、径大ストラップリング3外径とベイン2間距離A
を1.4mm、径大ストラップリング3内径と径小ストラ
ップリング4外径間距離Bを1.0mm、径小ストラップ
リング4内径とベイン2間距離Cを0.6mmとすると共
に、ストラップリング3、4とベイン2との管軸方向距
離Dを0.7mm、ストラップリング3、4の管軸方向寸
法を1.3mmとしている。
【0025】図2に示されるごとく、本実施の形態のマ
グネトロンの周波数変化が従来のマグネトロンの周波数
変化に比較し、初期値から判定の目安に用いた±10M
Hzの変化に至るまでの時間が長くなると共に、ストラ
ップリング材料として従来の無酸素銅を用いているにも
かかわらず、機械強度に優るジルコニウム添加無酸素銅
を用いた従来構造のマグネトロンと遜色がないことがわ
かる。
【0026】
【発明の効果】以上の如く、本発明の構成によれば、ス
トラップリングの材質を変更することなく、大小一対の
ストラップリング間の距離、及びストラップリングとベ
インとの距離を変更することで、高品質なマグネトロン
を低コストで提供することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す要部拡大断面図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態のマグネトロン及び従来の
マグネトロンの動作時間に対する発振周波数変化を示す
図である。
【図3】従来のマグネトロンを示す要部拡大断面図であ
る。
【図4】同本体部の断面図である。
【符号の説明】
1 陽極筒体 2 ベイン 3 径大ストラップリング 4 径小ストラップリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極筒体と、該陽極筒体内面に放射状に
    配設される複数のベインと、該ベインを一つおきに接続
    する径大ストラップリング及び径小ストラップリング
    と、前記陽極筒体の中心軸上に配設される陰極とを備
    え、前記径小ストラップリング内径とベイン間距離を、
    径大ストラップリング外径とベイン間距離より小さく形
    成したことを特徴とするマグネトロン。
  2. 【請求項2】 陽極筒体と、該陽極筒体内面に放射状に
    配設される複数のベインと、該ベインを一つおきに接続
    する径大ストラップリング及び径小ストラップリング
    と、前記陽極筒体の中心軸上に配設される陰極とを備
    え、前記径小ストラップリング外径と径大ストラップリ
    ング内径間距離を、径大ストラップリング外径とベイン
    間距離より小さく形成したことを特徴とするマグネトロ
    ン。
  3. 【請求項3】 陽極筒体と、該陽極筒体内面に放射状に
    配設される複数のベインと、該ベインを一つおきに接続
    する径大ストラップリング及び径小ストラップリング
    と、前記陽極筒体の中心軸上に配設される陰極とを備
    え、前記径小ストラップリング内径とベイン間距離<径
    小ストラップリング外径と径大ストラップリング内径間
    距離<径大ストラップリング外径とベイン間距離の関係
    に形成したことを特徴とするマグネトロン。
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