JP2005038806A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

【課題】 ５００〜７００ＭＨｚ帯のノイズが低減されるマグネトロンを得る。
【解決手段】 陰極入力銅線６とコンデンサ７との間に接続されてコンデンサ７と共にＬＣフィルタ回路を構成するチョークコイル１４を備えたマグネトロンであり、チョークコイル１４が巻線の内部に棒状の第１及び第２の高周波吸収部材８，１０を有する第１のコア型インダクタ９及び第２のコア型インダクタ１１と、巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタ１２とを直列接続してなり、前記空芯型インダクタ１２が前記陰極入力銅線６側に接続され、前記第１のコア型インダクタ９と前記第２のコア型インダクタ１１とは１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を介して配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子レンジ等の高周波加熱機器に用いられるマグネトロンに関する。

従来のマグネトロンは、図５に示すように、フィルタケース１内に、巻線の内部に棒状のフェライトからなる高周波吸収部材２を有するコア型インダクタ３と巻線の内部に空隙を有して高周波吸収部材が配置されていない空芯型インダクタ４とを直列接続してなるチョークコイル５と、空芯型インダクタ４側のチョークコイル５の一端５ａが接続された陰極入力導線６と、コア型インダクタ３側のチョークコイル５の他端５ｂが接続されたコンデンサ端子を有するコンデンサ７とを備えている。

そして、上記マグネトロンは、陰極入力導線６とチョークコイル５のコア型インダクタ３との間にチョークコイル５の空芯型インダクタ４を接続することにより、チョークコイル５における巻線の絶縁被膜が損焼して絶縁不良を起こしたり、高周波吸収部材２がクラックを生じるという問題を解決することができるものである（例えば、特許文献１参照）。

特公昭５７−１７３４４号公報

しかしながら、このような従来のマグネトロンでは、コア型インダクタ３の巻線の巻数を調整しても４００ＭＨｚ以下のノイズしか低減できず、また、空芯型インダクタ４の巻数を調整しても７００〜１０００ＭＨｚ帯のノイズしか低減できないため５００〜７００ＭＨｚ帯のノイズが低減されず通信電波を妨害するという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、簡易な構成で５００〜７００ＭＨｚ帯のノイズが低減されるマグネトロンを提供することを目的とする。

上記目的は下記構成により達成される。
（１） 陰極端子とコンデンサとの間に接続され前記コンデンサと共にＬＣフィルタ回路を構成するチョークコイルを備えるマグネトロンであって、
前記チョークコイルは、一端側が前記コンデンサに接続され巻線の内部に棒状の第１の高周波吸収部材を有した第１のコア型インダクタ及び巻線の内部に棒状の第２の高周波吸収部材を有した第２のコア型インダクタと、他端側が前記陰極端子に接続され巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタとからなり、
前記第１及び第２のコア型インダクタと前記空芯型インダクタとは直列接続され、
前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとは、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を介して配置されることを特徴とするマグネトロン。

（２） 上記（１）において、前記第１及び第２の高周波吸収部材はそれぞれの周波数特性が異っていることを特徴とするマグネトロン。

（３） 上記（１）又は（２）において、前記第１及び第２のコア型インダクタの一方が密巻き型チョークコイルからなり、他方が疎巻き型チョークコイルからなることを特徴とするマグネトロン。

（４） 上記（１）乃至（３）において、前記第１及び第２の高周波吸収部材は、前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとの間に形成される前記間隙に設けた絶縁物を介して配置されることを特徴とするマグネトロン。

（５） 上記（４）において、前記絶縁物はシリコンゴム系の材料からなることを特徴とするマグネトロン。

（６） 上記（１）乃至（５）において、前記第１及び第２の高周波吸収部材は、シリコンゴム系の接着材からなる固定手段により、前記巻線に固定されていることを特徴とするマグネトロン。

（７） 陰極端子とコンデンサとの間に接続され、マグネトロンのＬＣフィルタ回路に用いられるチョークコイルであって、
巻線の内部に棒状の高周波吸収部材を有した第１及び第２のコア型インダクタと、巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタと、からなり、
前記第１及び第２のコア型インダクタと前記空芯型インダクタとは直列接続され、
前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとは、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を介して配置されることを特徴とするチョークコイル。

上記（１）に記載のマグネトロンでは、上記（７）に記載のチョークコイルを適用して、マグネトロンの陰極端子とコンデンサとの間に接続されＬＣフィルタ回路を構成するチョークコイルが、巻線の内部に棒状の高周波吸収部材を有する第１及び第２のコア型インダクタと巻線の内部に空隙を有する空芯型インダクタとを直列接続してなり、第１のコア型インダクタがコンデンサ側に接続され、且つ空芯型インダクタが陰極端子側に接続されると共に、第１のコア型インダクタと第２のコア型インダクタとは、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を有して配置される構成としたことで、５００〜７００ＭＨｚ帯のノイズを低減することができる。

また、上記（２）に記載のマグネトロンでは、第１及び第２の高周波吸収部材は、減衰させたい周波数帯域に合わせてそれぞれの寸法あるいは材質を選択して互いの周波数特性が異なるように構成しているので、複合的により広範な周波数帯域でノイズの減衰を図ることができる。

また、上記（３）に記載のマグネトロンでは、第１及び第２のコア型インダクタのうち一方を密巻き型チョークコイルとし、他方を疎巻き型チョークコイルととして互いのインピーダンスを異ならしめているので、広帯域でノイズを低減することができる。

また、上記（４）に記載のマグネトロンでは、第１及び第２の高周波吸収部材は、第１のコア型インダクタと第２のコア型インダクタとの間の間隙に絶縁物を挟んで配置しているので、チョークコイルを組み立てる際に、所定の間隔に保持するための位置決めが容易になされて、組立作業性の向上を図ることができる。

また、上記（５）に記載のマグネトロンでは、絶縁物をシリコンゴム系の材料としているので、安定した高電界誘電特性を得ることができると共に、経年劣化に対し機械的強度を向上させることができる。

また、上記（６）に記載のマグネトロンでは、第１及び第２の高周波吸収部材は、巻線に対してシリコンゴム系の接着材によりそれぞれ固定されているので、振動による唸り音の発生を抑えることができ、また高電界誘電特性に変化を及ぼさないでチョークコイルを組み立てできる。

つぎに、図面を参照しながら本発明のマグネトロンの好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるマグネトロンのＬＣフィルタ回路構成を示す概略平面図であり、図２（Ａ）は本発明のマグネトロンにおけるチョークコイルの要部正面図、図３は本発明によるマグネトロンにおけるチョークコイルの第１及び第２のコア型インダクタ間の間隙寸法に対する５００ＭＨｚ帯及び７００ＭＨｚ帯のノイズ減衰量を示す図、図４は本発明によるマグネトロンを電子レンジに実装した状態での３０ＭＨｚから１ＧＨｚまでの周波数に対するノイズ減衰量を示す図である。図において従来と同様の構成については同一の符号を付すと共に説明を省略する。

図１及び図２（Ａ）に示すように、この実施の形態のマグネトロンは、フィルタケース１内に、巻線の内部に棒状のフェライトからなる第１の高周波吸収部材８を有する第１のコア型インダクタ９と、第２の高周波吸収部材１０を有する第２のコア型インダクタ１１と、巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタ１２とを直列接続した、チョークコイル１４を有する。
このチョークコイル１４において、第１のコア型インダクタ９と第２のコア型インダクタ１１とは１ｍｍ〜６ｍｍの間隙（間隙寸法ｔ＝１ｍｍ〜６ｍｍ）を介して直線状に配置されている。
また、第１の高周波吸収部材８と第２の高周波吸収部材１０とは、第１のコア型インダクタ９と第２のコア型インダクタ１１との間に形成された上記の間隙に設けられるシリコンゴム系の接着材からなる絶縁物１３を挟んで配置される。

そして、このように構成されたチョークコイル１４は、空芯型インダクタ１２側の一端１４ａがマグネトロンの陰極入力導線６に接続され、第１のコア型インダクタ９側の他端１４ｂがフィルタケース１に取り付けられたコンデンサ７の端子に接続されている。

第１の高周波吸収部材８と第２の高周波吸収部材１０は、単に巻線の内部に設置したのみでは、マグネトロンの動作時における振動により各々の高周波吸収部材８，１０が唸り音を発生する不具合や、巻線内部での位置が移動し所望の周波数に対するノイズ減衰効果が得られない虞があるので、このような不具合を防ぐため、シリコンゴム系の接着材からなる固定手段で各巻線に固定されると共に、シリコンゴム系の材料からなる絶縁物１３を挟んで保持されている。
なお、絶縁物１３をシリコンゴム系の材料で構成したり、各高周波吸収部材８，１０をシリコンゴム系の接着材でそれぞれの巻線に固定する構成とすることにより、安定した高電界誘電特性を得ることができる。

次に、チョークコイル１４の第１のコア型インダクタ９と第２のコア型インダクタ１１との位置関係について検証してみる。

発振周波数が２，４５０ＭＨｚでマイクロ波出力が１，０００Ｗのマグネトロンにおいて、チョークコイル１４は巻線の直径が１．４ｍｍφのポリアミドイミドなどの耐熱性絶縁樹脂が被膜された銅線と、比透磁率が１００程度で比誘電率が２０程度のフェライトからなる高周波吸収部材８，１０とで上記のように構成された本発明のマグネトロンを用いて、チョークコイルの第１及び第２のコア型インダクタ９，１１の間隙寸法ｔと、５００ＭＨｚ帯及び７００ＭＨｚ帯のノイズ減衰量との関係を図３に示す。
図３において、５００ＭＨｚ帯のノイズ減衰量は、コア型インダクタ９，１１の間隙寸法ｔが４ｍｍのときの６３ｄＢをピークにして間隙寸法ｔを小さくすると、間隙寸法ｔが１ｍｍのときの６１．６ｄＢから０ｍｍ、つまり第１のコア型インダクタ９と第２のコア型インダクタ１１とが連続した状態の５８ｄＢまで急激に低下し、間隙寸法ｔを大きくすると６ｍｍのときの６２ｄＢから８ｍｍのときの６１．２ｄＢまで低下する山型の減衰特性を示している。
また、７００ＭＨｚ帯のノイズ減衰量は、間隙寸法ｔが０ｍｍのときの６１．５ｄＢから８ｍｍのときの６３．２ｄＢに至って緩やかな増加傾向を示している。
以上のことから、第１及び第２のコア型インダクタの間隙寸法ｔが１ｍｍから６ｍｍの範囲において５００ＭＨｚ帯と７００ＭＨｚ帯との双方でノイズ減衰効果が良好であることが判明した。

さらに、上記のように構成された本発明のマグネトロンを一般家庭用の電子レンジに実装し、３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚまでのノイズ減衰量を測定した結果は、図４に示すように、従来のマグネトロンの減衰量を測定した図７と比較して、５００ＭＨｚ帯から７００ＭＨｚ帯までのノイズに対し減衰効果を有していることが分かる。

なお、一般にチョークコイルは、内部に設ける高周波吸収部材の比透過磁率が大きいほどインピーダンスが大きくなることから低周波帯の減衰効果が高くなり、比透過磁率が小さいほどインピーダンスが小さくなることから高周波帯の減衰効果が高くなる、という特性を有する。そこで、上記の実施の形態では、第１のコア型インダクタ９に用いた第１の高周波吸収部材８及び第２のコア型インダクタ１１に用いた第１の高周波吸収部材１０は、同一材質のフェライトで同一寸法のものを使用したが、減衰したい周波数帯域に合わせて異なる材質及び／または異なる寸法の高周波吸収部材を使用することで、双方の周波数特性を異ならしめて、広帯域でノイズを低減することもできる。

また、一般にチョークコイルは、コイル長が長いほど(巻数が多いほど)インピーダンスが大きくなることから低周波帯の減衰効果が高くなり、コイル長が短いほど(巻数が少ないほど)インピーダンスが小さくなることから高周波帯の減衰効果が高くなる、という特性を有する。従って、双方のコア型インダクタの長さ（巻数）を変えることにより、双方の周波数特性を異ならしめて、広帯域でノイズを低減することもできる。

図２（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態にかかる、チョークコイルの要部正面図を示すものである。
この実施の形態のチョークコイル１１４は、第１のコア型インダクタ１０９の内部に設けられる第１の高周波吸収部材１０８と第２のコア型インダクタ１１１の内部に設けられる第２の高周波吸収部材１１０との間を空隙にして絶縁物が設けられていない点を除き、第１の実施の形態と同様に構成されている。
第１のコア型インダクタ１０９と第２のコア型インダクタ１１１との間の間隙寸法ｔは、１ｍｍから６ｍｍの範囲に設定されているので、図３に示したとおり、５００ＭＨｚ帯から７００ＭＨｚ帯までのノイズに対し良好な減衰効果を有する。
なお、本実施の形態においては、第１及び第２の高周波吸収部材１０８，１１０は、図示しないシリコンゴム系の接着材からなる固定手段により、巻線のコア型インダクタ１０９，１１１に固定されて、所定位置に保持されている。

図２（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態にかかる、チョークコイルの要部正面図を示すものである。
この実施の形態のチョークコイル２１４は、疎巻き型チョークコイルの巻線の内部に第１の高周波吸収部材２０８を有する第１のコア型インダクタ２０９と、密巻き形チョークコイルの巻線の内部に第２の高周波吸収部材２１０を有する第２のコア型インダクタ２１１と、巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタ２１２とから構成されている。
なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に構成されて、第１の高周波吸収部材２０８と第２の高周波吸収部材２１０との間は空隙にして絶縁物が設けられていない。また、間隙寸法ｔは、１ｍｍから６ｍｍの範囲に設定されている。
既述したように、コイルは巻数を疎にするほどインピーダンスが小さくなることから、高周波帯の減衰効果が高くなり、巻数を密にするほどインピーダンスが大きくなることから、低周波帯の減衰効果が高くなる、という特性を有する。
従って、この実施の形態のように構成すれば、双方のコア型インダクタの周波数特性を異ならしめて、広帯域でノイズを低減することもできる。

本発明の一実施の形態におけるマグネトロンのＬＣフィルタ回路構成を示す概略平面図である。 本発明のマグネトロンにおけるチョークコイルの要部正面図で、（Ａ）は第１の実施の形態を示し、（Ｂ）は第２の実施の形態を示し、（Ｃ）は第３の実施の形態をそれぞれ示す。 本発明によるマグネトロンにおけるチョークコイルのコア型インダクタの間隙寸法に対する５００ＭＨｚ帯及び７００ＭＨｚ帯のノイズ減衰量を示す図である。 本発明によるマグネトロンを電子レンジに実装したときの３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚまでの周波数に対するノイズ減衰量を示す図である。 従来のマグネトロンのＬＣフィルタ回路構成を示す概略平面図である。 従来のマグネトロンにおけるチョークコイルの要部正面図である。 従来のマグネトロンを電子レンジに実装したときの３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚまでの周波数に対するノイズ減衰量を示す図である。

符号の説明

１ フィルタケース
８ 第１の高周波吸収部材
９ 第１のコア型インダクタ
１０ 第２の高周波吸収部材
１１ 第２のコア型インダクタ
１２ 空芯型インダクタ
１３ 絶縁物
１４ チョークコイル

Claims (7)

1. 陰極端子とコンデンサとの間に接続され前記コンデンサと共にＬＣフィルタ回路を構成するチョークコイルを備えるマグネトロンであって、
   前記チョークコイルは、一端側が前記コンデンサに接続され巻線の内部に棒状の第１の高周波吸収部材を有した第１のコア型インダクタ及び巻線の内部に棒状の第２の高周波吸収部材を有した第２のコア型インダクタと、他端側が前記陰極端子に接続され巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタとからなり、
   前記第１及び第２のコア型インダクタと前記空芯型インダクタとは直列接続され、
   前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとは、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を介して配置されることを特徴とするマグネトロン。
2. 前記第１及び第２の高周波吸収部材はそれぞれの周波数特性が異っていることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン。
3. 前記第１及び第２のコア型インダクタの一方が密巻き型チョークコイルからなり、他方が疎巻き型チョークコイルからなることを特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロン。
4. 前記第１及び第２の高周波吸収部材は、前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとの間に形成される前記間隙に設けた絶縁物を介して配置されることを特徴とする請求項１乃至３記載のマグネトロン。
5. 前記絶縁物はシリコンゴム系の材料からなることを特徴とする請求項４記載のマグネトロン。
6. 前記第１及び第２の高周波吸収部材は、シリコンゴム系の接着材からなる固定手段により、前記巻線に固定されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載のマグネトロン。
7. 陰極端子とコンデンサとの間に接続され、マグネトロンのＬＣフィルタ回路に用いられるチョークコイルであって、
   巻線の内部に棒状の高周波吸収部材を有した第１及び第２のコア型インダクタと、巻線の内部に空隙を有した空芯型インダクタと、からなり、
   前記第１及び第２のコア型インダクタと前記空芯型インダクタとは直列接続され、
   前記第１のコア型インダクタと前記第２のコア型インダクタとは、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙を介して配置されることを特徴とするチョークコイル。

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