JP2004103497A

JP2004103497A - マグネトロン

Info

Publication number: JP2004103497A
Application number: JP2002266716A
Authority: JP
Inventors: Nagisa Kuwabara; 桑原　なぎさ; Takanori Handa; 半田　貴典; Masayuki Aiga; 相賀　正幸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】陽極筒体の内径寸法または高さ寸法を小さくしても発振周波数に変化をもたらすことのない小型化されたマグネトロン装置を提供すること。
【解決手段】陽極筒体１５の両端開口部に一対の磁極片２０が配設され、ベイン１４は、陽極筒体１５への固着部近傍の端面部分に、１枚毎に上下交互にくびれ１７を形成するための切欠き１６が形成されるとともに、共振部１９と磁極片２０との間の空間距離が前記ベインの切欠き部分を除く最長部ｄ２で５ｍｍ以内に設定されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子レンジ等のマイクロ波応用機器に用いられるマグネトロンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンは、例えば基本周波数が２，４５０ＭＨｚで動作するものがあり、電子レンジ等のマイクロ波加熱器あるいはマイクロ波放電ランプなどのマイクロ波を用いた電気機器において高周波発生源として使用されている。このようなマグネトロンは、図５の部分断面図に示されるように、マグネトロン１の中心部には真空管部２があり、この真空管部と同軸に配設された一対の環状磁石３と、この環状磁石を磁気的に継ぐ一対の枠状継鉄４ａ，４ｂとを備えて構成されている。
【０００３】
真空管部２は、図６の要部断面図で示されるように、陽極筒体５の内側に略長方形のベイン６が中心軸へ向かって複数枚配設され、中心軸に陰極部７が配設されている。ベイン６は少なくとも一対の均圧環８により１つおきに連結され、共振部９が形成されている。また、陽極筒体５の両端開口部には環状磁石３の磁気を陰極部７とベイン６との間の作用空間１０へ有効に導くために、すり鉢状に形成された一対の磁極片１１が配設されている。
【０００４】
磁極片１１は、陰極部近傍の容量成分（以下、「Ｃ成分」と記載する）と陽極筒体近傍の誘導成分（以下、「Ｌ成分」と記載する）とを保持し、ベイン６の周囲に発生する磁界１２に影響しない空間距離を保って配設されている。この空間距離は、通常、５〜１０ｍｍに保たれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
そして、任意のベイン６にマイクロ波を外部へ放出するための出力アンテナ１３が接続されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−９１９３２号公報（第３頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年になって、マグネトロンを用いた機器の分野では、新たな応用機器の開発および新たな市場の拡大を進めるにあたって、小型化されたマグネトロンの開発が望まれているが、小型化するために陽極筒体の高さ及び径方向寸法を小さくすると、発振周波数が高くなってしまい、工業用に使用される周波数は国際的に割り当てられているため、陽極筒体の高さ及び径方向寸法を小さくすることが困難である。
【０００８】
また、小型化することにより作用空間での磁界分布が変化して雑音、発振効率の低下等が生じるため、小型化技術の進展が阻まれていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決し、小型化されたマグネトロンを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のマグネトロンは、陽極筒体と、前記陽極筒体の内周面に固着されると共に中心軸の周りに放射状に配設された複数枚のベインと、これらのベインを１枚おきに電気的に接続するための少なくとも一対の均圧環と、前記ベインの端面部分にくぼみが形成されこのくぼみに前記均圧環が配設されて構成される共振部とを有し、前記陽極筒体の両端開口部に一対の磁極片が配設され、前記ベインの前記陽極筒体への固着部近傍の端面部分に前記くぼみとは異なるくびれを形成するための切欠きが形成されるとともに前記共振部と前記磁極片との間の空間距離が前記ベインの切欠き部分を除く最長部で５ｍｍ以内に設定されて構成されている。
【００１１】
この構成により、陰極部近傍のＣ成分と陽極筒体近傍のＬ成分とを確保しつつマグネトロンを小型化することができる。
【００１２】
また、磁極片の形状が、円盤状に構成されている。
【００１３】
この構成により、陽極筒体の中心軸へ磁界が集中することなく作用空間へ均一に分布し、かつ、陽極筒体の軸方向長を短縮することができる。
【００１４】
また、中央部がすり鉢状を形成し周辺部が平坦面を形成する磁極片を備え、ベインのくびれ部分が前記磁極片の周辺部の平坦面に向かって突出するように形成された構成を有している。
【００１５】
この構成により、陰極部近傍のＣ成分と陽極筒体近傍のＬ成分とを確保しつつ陽極筒体の径方向寸法を小さくすることができる。
【００１６】
また、中央部がすり鉢状を形成し周辺部が平坦面を形成する磁極片を備え、前記磁極片は平坦面の厚み寸法が他の部分の厚み寸法よりも厚く形成されて構成されている。
【００１７】
この構成により、磁界が陽極筒体の中心軸へ集中することを防ぎ、作用空間への磁界分布を均一にさせることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態によるマグネトロンの要部断面図であり、図２は本発明の第２の実施形態によるマグネトロンの要部断面図、図３は本発明の第３の実施形態によるマグネトロンの要部断面図である。なお、従来と共通の構成については、同じ符号を付け説明を省略する。
【００２０】
即ち、図１に示される本発明の第１の実施形態におけるマグネトロンのベイン１４は、図６に示される従来の略長方形に形成されたベイン６に対し、陽極筒体１５の内周面との固着部が、１枚毎に上下交互に切欠き１６を有し、この切欠きによりくびれ１７が設けられた形状に形成されている。
【００２１】
このようにベイン１４にくびれ１７を設けることにより、従来の略長方形の形状をしたベイン６と同等のＬ成分を得たうえに、陽極筒体１５の内周面から中心軸方向への長さを短くすることができる。そのため、陽極筒体１５の径方向寸法を小さくすることができた。
【００２２】
ところが、従来のマグネトロンに用いられているすり鉢状の磁極片を用いて真空管部２及び環状磁石３の径方向寸法を小さくすると、環状磁石から磁極片を介して形成される磁界が陽極筒体の中心部へ集中し過ぎて、作用空間での磁界分布が不均一となってしまい、雑音の発生や、発振効率の低下という新たな問題が生じてくる。
【００２３】
そこで、発明者等は、磁極片の形状と共振部との最長空間距離の関係について検討を加えた。
【００２４】
くびれ１７周囲の磁界１８が影響を及ぼす範囲は、従来の略長方形のベイン６における磁界１２が影響を及ぼす範囲と比べると小さくなる。そして、共振部１９と磁極片２０との間において、ベインの切欠き部分を除いて空間距離が最長となる部分の寸法ｄ２を５ｍｍ以内で構成することにより、陰極部近傍のＣ成分と陽極筒体近傍のＬ成分とを確保したうえで、陽極筒体１５の軸方向長をも短縮することができた。特に、図１に示されるように、磁極片２０を円盤状に形成された場合が、陽極筒体の中心軸へ磁界が過剰に集中することなく作用空間へ均一に分布し、かつ、陽極筒体１５の軸方向長の短縮に最も有効かつ単純な形状であった。
【００２５】
次に、図２に示される本発明の第２の実施形態におけるマグネトロンの磁極片２１は、図６に示される従来のマグネトロンにおける磁極片１１の形状のように、中央部がすり鉢状に形成され周辺部が平坦面に形成されたものであるが、共振部２２と磁極片２１との間の空間距離がベインの切欠き部分を除く最長部ｄ３を５ｍｍ以内とし、ベイン２３のくびれ２４が陽極筒体２５の開口端部側へ延出されて構成されている。
【００２６】
この構成により、陰極部近傍のＣ成分と陽極筒体近傍のＬ成分とを確保したうえで、陽極筒体２５の径方向寸法を小さくすることができた。
【００２７】
次に、図３に示される本発明の第３の実施形態におけるマグネトロンの磁極片２６は、中央部がすり鉢状に形成され周辺部が平坦面に形成されたものであるが、共振部２７と磁極片２６との間の空間距離がベインの切欠き部分を除く最長部ｄ４を５ｍｍ以内とし、磁極片２６の平坦面の厚み寸法を他の部分の厚み寸法よりも厚く形成されている。
【００２８】
この構成により、ベイン２８の陰極部近傍のＣ成分と陽極筒体近傍のＬ成分とを確保したうえで、陽極筒体２９の径方向寸法を小さくすることができるとともに、環状磁石３から磁極片２６を介して生じる磁界の分布が陽極筒体２９の中心軸へ集中することを防ぎ、作用空間１０への磁界分布を均一にさせることができた。
【００２９】
そのため、陽極筒体２９の径方向寸法の小型化による雑音の発生や、発振効率の低下を抑制することができた。
【００３０】
本発明者らは、マグネトロンの共振部と磁極片との間の空間距離がＬ成分に与える影響を確認するため、磁極片の高低差を変えて従来のマグネトロンとの比較実験を行った。従来のマグネトロンと本発明の実施形態によるマグネトロンとともに、マグネトロンの共振部と磁極片との間の最長空間距離が１０ｍｍの時に動作させた発振周波数を基準とし、前記最長空間距離を小さくしたときのマグネトロンから発振されるマイクロ波の周波数変化率との関係をグラフとして図４に示す。ただし、本発明の実施形態によるマグネトロンにおいては、共振部と磁極片との間でベインの切欠き部分を除く最長部の空間距離である。
【００３１】
図４において、実線で示される従来の略長方形のベインを用いたマグネトロンでは、マグネトロンの共振部と磁極片との間の最長空間距離を小さくすると周波数変化率が大きくなり、特に、前記最長空間距離が５ｍｍ以下になると周波数変化率が急激に増大するようになる。
【００３２】
それに対し、破線で示される本発明の実施形態であるマグネトロンでは、マグネトロンの共振部と磁極片との間の最長空間距離を１．５ｍｍまで小さくしても周波数の変化はほとんど見られなかった。
【００３３】
これはベインの陽極筒体との固着部近傍にくびれを形成するための切欠きが形成されたことにより、Ｌ成分の経路が変わり妨げられることがないためである。つまり、ベインに形成した切欠きの存在により、隣り合ったベインと陽極筒体とで構成される共振部を流れる高周波電流によって形成されるＬ成分の及ぼす磁界の範囲が狭められる。
【００３４】
その結果、マグネトロンの共振部と磁極片との間の最長空間距離を小さくしてもマグネトロンの特性に影響がなく、かつ所定の発振周波数を維持したうえで、小型化されたマグネトロンを得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、本発明のマグネトロンによれば、発振周波数を変化させることなく陽極筒体の内径寸法または高さ寸法を小さく設計する自由度が生じることになり、マグネトロンそのもの、さらには、このマグネトロンを用いた電子レンジの小型化ならびに軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるマグネトロンの要部断面図
【図２】本発明の第２の実施形態によるマグネトロンの要部断面図
【図３】本発明の第３の実施形態によるマグネトロンの要部断面図
【図４】従来のマグネトロンと本発明のマグネトロンにおいて共振部と磁極片との間の最長空間距離と周波数変化率との関係を示す比較グラフ
【図５】従来のマグネトロンの部分断面図
【図６】従来のマグネトロンの要部断面図
【符号の説明】
１０　作用空間
１４，２３，２８　ベイン
１５，２５，２９　陽極筒体
１６　切欠き
１７，２４　くびれ
１８　磁界
１９，２２，２７　共振部
２０，２１，２６　磁極片
ｄ２，ｄ３，ｄ４　共振部と磁極片との間の最長空間距離

Claims

陽極筒体と、前記陽極筒体の内周面に固着されると共に中心軸の周りに放射状に配設された複数枚のベインと、これらのベインを１枚おきに電気的に接続するための少なくとも一対の均圧環と、前記ベインの端面部分にくぼみが形成されこのくぼみに前記均圧環が配設されて構成される共振部とを有し、前記陽極筒体の両端開口部に一対の磁極片が配設され、前記ベインの前記陽極筒体への固着部近傍の端面部分に前記くぼみとは異なるくびれを形成するための切欠きが形成されるとともに前記共振部と前記磁極片との間の空間距離が前記ベインの切欠き部分を除く最長部で５ｍｍ以内に設定されていることを特徴とするマグネトロン。
磁極片の形状が、円盤状であることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
中央部がすり鉢状を形成し周辺部が平坦面を形成する磁極片を備え、ベインのくびれ部分が前記磁極片の周辺部の平坦面に向かって突出するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
中央部がすり鉢状を形成し周辺部が平坦面を形成する磁極片を備え、前記磁極片は平坦面の厚み寸法が他の部分の厚み寸法よりも厚く形成されたことを特徴とする請求項１記載のマグネトロン。