JP2007005955A - Connection structure and method of waveguide - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波やミリ波等の電磁波伝送路である導波管の接続構造及び接続方法に関し、特に電波漏洩や管内放電を防止することができる導波管の接続構造及び接続方法に関する。 The present invention relates to a waveguide connection structure and connection method that are electromagnetic wave transmission lines such as microwaves and millimeter waves, and more particularly to a waveguide connection structure and connection method that can prevent radio wave leakage and in-tube discharge.
マイクロ波やミリ波等の電磁波を伝送する場合、低損失の伝送が可能な導波管が用いられる。図8は、一般的な導波管の接続部を示している。導波管の伝送路開口部1には、フランジ4が形成されており、このフランジ4のフランジ面2を、別の部材、たとえば別の導波管の伝送路開口部に形成されたフランジと接合し、導波管が接続される。この接続構造では、フランジ4に設けられたねじ穴3にねじを通し、フランジに所定の圧接力を加えて接続することになる。
When transmitting electromagnetic waves such as microwaves and millimeter waves, a waveguide capable of low-loss transmission is used. FIG. 8 shows a connection portion of a general waveguide. A
このような導波管の接続構造では、接続部での電磁波の漏洩や管内放電の発生、伝送損失の発生を抑えるため、フランジ面が密着することが必要である。そのため、フランジ面を凹凸が少なくなるように精度良く加工する必要があり、また接続面を均一に圧接する必要があり、接続部を形成するための工数の増加やコストの上昇を招いていた。このため、接続作業が容易で、導波管内壁に発生する接続部の隙間の発生を防止する導波管構造(特許文献1参照)や、フランジ面の平坦性が悪い場合でも、隙間からの電波の漏洩を防止する接続構造(特許文献2参照)が提案されている。 In such a waveguide connection structure, the flange surface needs to be in close contact with each other in order to suppress electromagnetic wave leakage, in-tube discharge, and transmission loss. For this reason, it is necessary to process the flange surface with high accuracy so as to reduce the unevenness, and it is necessary to press the connection surface uniformly, resulting in an increase in man-hours and cost for forming the connection portion. For this reason, the connection work is easy, and even if the waveguide structure (see Patent Document 1) that prevents the generation of a gap in the connection portion generated on the inner wall of the waveguide or the flatness of the flange surface is poor, the gap from the gap A connection structure (see Patent Document 2) that prevents leakage of radio waves has been proposed.
さらにまた、伝送路開口部周縁に突起部を備えた構造が、特許文献3に開示されており、この突起部によって導波管同士を接続していた。このようにすれば、突起部だけを凹凸なく加工すれば良く、損失の少ない良好な導波管接続を安価に実現することができる構造となっている。
従来提案されている導波管及びその接続構造では、導波管の接続のための工数や接続のための新たな部品が必要となり、製品コストの上昇を招いていた。また、簡便に接続するためには、導波管の接続面の平坦性をあげる必要があり、導波管をダイキャスト法やプレス法により製作した後に、接続面表面の凹凸をなくす表面加工が必要であった。本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、コストや工数を増大させることなく、接続部に隙間のない接続を実現できる導波管の接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。 Conventionally proposed waveguides and their connection structures require man-hours for connecting the waveguides and new parts for connection, leading to an increase in product cost. In addition, in order to connect easily, it is necessary to improve the flatness of the connecting surface of the waveguide. After the waveguide is manufactured by die casting or pressing, surface processing to eliminate the unevenness on the surface of the connecting surface is performed. It was necessary. The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a waveguide connection structure and a connection method capable of realizing a connection without a gap in a connection portion without increasing costs and man-hours. And
上記目的を達成するため、本願請求項1に係る導波管の接続構造は、伝送路開口部にフランジを備え、前記伝送路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続構造において、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形した前記突起部表面及び前記フランジ面が、別の部材の当接面とほぼ隙間なく接続していることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a waveguide connection structure according to
また本願請求項2に係る導波管の接続方法は、伝送路開口部にフランジを備え、前記伝導路開口部の周縁に前記フランジ面より高く突出した突起部を備えた導波管の接続方法において、前記導波管と別の部材とを接続するとき加える圧力によって、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形する前記突起部を備えた導波管を用意する工程と、前記別の部材と前記突起部に前記圧力を加えて、前記突起部を前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形させ、前記突起部表面及び前記フランジ面と前記別の部材の当接面とを、ほぼ隙間なく接続することを特徴とするものである。
Also, the waveguide connection method according to
本発明によれば、接続時に加える圧力(圧接力)によって突起部が変形する導波管を用い、突起部の高さと幅を、変形によるバリの発生がなくフランジ面とほぼ同じ高さとなる程度の低い高さと当接面積に設定するだけで、特別な部品や接続方法を必要とせず、隙間なく接続することができる導波管の接続構造及び接続方法を提供することができる。 According to the present invention, a waveguide whose protrusion is deformed by the pressure (pressure contact force) applied at the time of connection is used, and the height and width of the protrusion are approximately the same as the flange surface without the occurrence of burrs due to deformation. Therefore, it is possible to provide a waveguide connection structure and a connection method that can be connected without a gap without requiring a special part or a connection method only by setting a low height and a contact area.
本発明の導波管の接続構造では、接続後の突起部は、接続時に加える圧力によって接続する別の部材の表面状態(凹凸や高低など)に従って、フランジ面とほぼ同じ高さとなるように横方向に変形し(座屈が生じ)、別の部材に密着して接続する構造となっているので、隙間のない接続を実現でき、接続部での電磁波の漏洩や管内放電の発生、伝送損失の発生がないという利点がある。 In the waveguide connection structure according to the present invention, the protruding portion after connection is laterally arranged so as to be approximately the same height as the flange surface in accordance with the surface state (irregularity, height, etc.) of another member to be connected by the pressure applied during connection. Since it is deformed in the direction (buckling occurs) and is in close contact with another member, it can be connected without gaps, allowing leakage of electromagnetic waves at the connection part, occurrence of in-tube discharge, transmission loss There is an advantage that there is no occurrence of.
また本発明の導波管の接続方法では、導波管のフランジ面及び突起部表面が、ダイキャスト法やプレス法で製作したままの平坦性でよく、表面の凹凸をなくすための表面加工を加える必要がないので、導波管の製造コストの増加がない。さらにフランジ面に圧接力を加える方法も、従来のねじによる接続でよく、接続するために工数が増加することもないという利点がある。 Further, in the waveguide connection method of the present invention, the flange surface and the projection surface of the waveguide may be flat as manufactured by a die casting method or a press method, and surface processing is performed to eliminate surface irregularities. Since there is no need to add, there is no increase in the manufacturing cost of the waveguide. Furthermore, the method of applying a pressure contact force to the flange surface may be a conventional screw connection, and there is an advantage that the number of man-hours for connecting is not increased.
以下、図面を参照しながら本発明の導波管の接続構造及び接続方法について、製造工程に従い詳細に説明する。 Hereinafter, the waveguide connection structure and connection method of the present invention will be described in detail according to the manufacturing process with reference to the drawings.
図1は、本発明の接続構造及び接続方法に用いられる導波管の接続部を示している。図8で説明した一般的な導波管の接続部と比較すると、伝送路開口部1の周縁に突起部5を設けた構造となっている。この突起部5は、フランジ面2の中で最も突出しており、導波管などの他の部材に接続する際、他の部材の表面に当接することになる。
FIG. 1 shows a waveguide connection used in the connection structure and connection method of the present invention. Compared with the connection portion of the general waveguide described with reference to FIG. 8, the
このように突起部5を備えたフランジ面2を、導波管など別の部材に接続するときには、ねじ穴3にねじを通し、ねじ止めする。その結果、突起部5と別の部材との間に圧接力が加わり、この圧接力によって突起部5が横方向に変形し(座屈が生じ)、突起部5の高さがフランジ面2とほぼ同じ高さとなる。この際、接続する別の部材の表面の凹凸に沿って突起部5の表面が変形するため、突起部5の表面及びフランジ面2とが、別の部材にほぼ隙間なく接続する。
Thus, when connecting the
このような接続構造を実現するためには、突起部5の高さhは、次のような条件を満たす所定の高さに設定される。まず、図2(a)に導波管の信号伝送方向の断面図を模式的に示すように、高さhは、フランジ面2の凹凸の高さh1の1/2より高く設定される。高さh1/2より低いと、別の部材に接続する際、フランジ面2の凹凸が先に当接することになり、従来の接続構造と変わらないからである。また、突起部5の高さhがあまり高すぎると、別の部材と接続して突起部5の表面は変形したとしても、突起部5のみが接続し、フランジ面2は接続せず、隙間が残る構造となってしまう。それでは、突起部5表面の凹凸の高さh2(同時に形成する場合は、h1に等しい)が高くならないように表面の平坦性を改善する表面加工が必要となってしまう。そこで、突起部5の高さhは、他の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部5が横方向に変形し、突起部5の高さが低くなり、フランジ面2とほぼ同じ高さになる程度に低く形成するようにする。従って、突起部5の高さhは、導波管の素材、接続する際に加える圧接力、突起部5の面積に応じて、適宜設定する必要がある。
In order to realize such a connection structure, the height h of the
例えば、アルミニウムダイキャスト製のXバンド用導波管では、導波管の応力に対する強度が180N/mm2(0.2%耐力)であり、ねじ4本でトルク0.2〜0.3kgmで締め付けたとき、接合面の圧接力が300N程度、凹凸の高さh1が0.2〜0.6mm程度となる。 For example, in an X-band waveguide made of aluminum die cast, the strength against the stress of the waveguide is 180 N / mm 2 (0.2% proof stress), and torque is 0.2 to 0.3 kgm with four screws. When tightened, the pressing force of the joint surface is about 300 N, and the height h1 of the unevenness is about 0.2 to 0.6 mm.
突起部5の変形量は、当接部の面積の違いにより変わる。即ち、同じ圧接力が加わった場合でも、当接部の面積が広いときには、変形量が小さくなり、当接部の面積が狭いときには、変形量が大きくなる。従って、加える圧接力の大きさ、導波管素材の強度に応じて、当接面積を適宜変えることにより、前述の突起部5の高さの範囲で、所望の接続が行われるように調整する必要がある。
The amount of deformation of the
たとえば、図2(b)に示す構造の導波管を別の部材にねじ止めで接続するとき、次のような関係が成立すると、突起部5の変形が生じることになる。
F>PL×S=PL×{2w×(a+b+2w)}
ここで、Fは当接面に加わる圧接力(N)、PLは導波管素材の応力に対する強度(N/mm2)、Sは突起部の面積(mm2)、aは方形導波管の長辺寸法(mm)、bは方形導波管の短辺寸法(mm)、wは突起部の幅(mm)である。
For example, when the waveguide having the structure shown in FIG. 2B is connected to another member by screwing, if the following relationship is established, the
F> PL × S = PL × {2w × (a + b + 2w)}
Here, F is the pressure force (N) applied to the contact surface, PL is the strength of the waveguide material against stress (N / mm 2 ), S is the area of the protrusion (mm 2 ), and a is a rectangular waveguide. Is the short side dimension (mm) of the rectangular waveguide, and w is the width (mm) of the protrusion.
圧接力Fを300(N)とした上記条件で、高さ0.2(mm)の突起部5の幅wを変化させた場合の突起部5の高さを図3に示す。図に示すように、突起部5の幅wが3.57(mm)以下で変形(座屈)が発生することが確認され、突起部5の幅wをそれより広げると、突起部5の変形は確認されなかった。従って上記条件では、少なくとも3.57(mm)以下に突起部5の幅wを設定することで、突起部5の変形を実現できることがわかる。一方突起部5の幅wが狭くなりすぎると、変形した突起部が、バリとなって、接合面の平坦度を下げてしまう場合がある。実験的に突起部の幅wが0.8(mm)より狭くなると、突起部が部分的に大きく変形してバリとなり、突起部の高さ(バリの厚さ)が高くなってしまうことが確認された。従って、突起部5の幅wは、当接面に加える圧接力に応じて、所望の変形が生じ、かつバリの発生のない範囲、上記条件では図3に示すように、0.8(mm)≦w≦3.57(mm)の範囲で、適宜設定する必要がある。
FIG. 3 shows the height of the
またこのような条件では、突起部5の高さhは、h1/2≦h≦2・h1を満たすように設定すると、別の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部5が横方向に変形し、突起部5の高さが低くなり、フランジ面2とほぼ同じ高さとなる接続構造を形成できることが確認された。
Also, under such conditions, when the height h of the
図4は、本発明の導波管にマグネトロンを取付け、マグネトロンの入出力部として導波管を利用した場合の適用例を示す。マグネトロン管球部6で発生した電磁波は、導波管管内7に放射されるため、伝送路開口部1を有している。本実施例では、マグネトロン出力フランジ8の伝送路開口部1の周縁部に突起部5を有する構造としている。これにより、実施例1で説明した導波管同様、マグネトロン出力フランジ8を例えば別の導波管に接続した場合、接続面に隙間が発生せず、大電力を通過させても電磁波の漏洩が無く、また、管内放電の発生が起こらない構造となる。一方、マグネトロン管球部6で発生した熱は、導波管接続面を通じて効率よく放熱でき、昇温の防止も可能となる。
FIG. 4 shows an application example in which a magnetron is attached to the waveguide of the present invention and the waveguide is used as an input / output part of the magnetron. Since the electromagnetic wave generated in the
図5は、本発明の接続構造を円形導波管に適用した実施例を示す。円形導波管の場合も、方形導波管と同様の構造とすることができる。即ち、突起部5の高さhは、フランジ面2の凹凸の高さh1の1/2より、高く設定される。凹凸の高さh1より低いと、他の部材に接続する際、フランジ面2が先に当接することになり、従来の接続構造と変わらないからである。また、突起部5の高さhがあまり高すぎると、他の部材と接続した際、突起部5のみが接続し、フランジ面2は接続しない構造となってしまう。それでは、突起部5表面の凹凸の高さh2が高くならないように表面の平坦性を改善する表面加工が必要となってしまう。そこで、突起部5の高さhは、他の部材と接続する際に加わる圧接力によって、突起部5が横方向に変形し、突起部5の高さが低くなり、フランジ面2とほぼ同一面を形成する程度に低く形成するようにする。
FIG. 5 shows an embodiment in which the connection structure of the present invention is applied to a circular waveguide. In the case of a circular waveguide, a structure similar to that of a rectangular waveguide can be used. That is, the height h of the
例えば、アルミニウムダイキャスト製の導波管では、導波管の応力に対する強度が180N/mm2(0.2%耐力)であり、ねじ4本でトルク0.2〜0.3kgmで締め付けたとき、接合面の圧接力が300N程度となる。 For example, an aluminum die-cast waveguide has a strength against the stress of the waveguide of 180 N / mm 2 (0.2% proof stress) and is tightened with a torque of 0.2 to 0.3 kgm with four screws. In addition, the pressure contact force of the joint surface is about 300N.
突起部5の変形量は、当接部の面積の違いにより変わる。即ち、同じ圧接力が加わった場合でも、当接部面積が広いときには、変形量が小さくなり、当接面積が狭いときには、変形量が大きくなる。従って、加える圧接力の大きさ、導波管素材の強度に応じて、当接面積を適宜変えることにより、前述の突起部5の高さの範囲で、所望の接続が行われるように調整する必要がある。
The amount of deformation of the
たとえば、2つの導波管をねじで締めて接続するとき、次のような関係が成立すると、突起部の変形が生じることになる。
F>PL×S=PL×{wπ×(2r+w)}
ここで、Fは当接面に加わる圧接力(N)、PLは導波管素材の応力に対する強度(N/mm2)、Sは突起部の面積(mm2)、rは円形導波管の管内半径(mm)、wは突起部の幅(mm)である。
For example, when connecting the two waveguides with screws, if the following relationship is established, the projections will be deformed.
F> PL × S = PL × {wπ × (2r + w)}
Here, F is a pressure contact force (N) applied to the contact surface, PL is a strength of the waveguide material against stress (N / mm 2 ), S is an area of the protrusion (mm 2 ), and r is a circular waveguide. In-pipe radius (mm), w is the width (mm) of the protrusion.
円形導波管の場合も前述の方形導波管同様、変形(座屈)が発生し、変形した突起部がバリとならない範囲で、突起部の幅wを設定することで、突起部5が変形し、隙間なく別の部材に接続させることができる。
In the case of a circular waveguide, similarly to the above-described rectangular waveguide, deformation (buckling) occurs, and by setting the width w of the protrusion in a range where the deformed protrusion does not become a burr, the
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、接合の際加える圧接力が変われば、突起部の幅wを変える必要があり、導波管を構成する材料が変われば、圧接力、幅、突起部の高さを適宜変更する必要がある。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these. For example, if the pressure contact force applied at the time of joining changes, the width w of the projection portion needs to be changed. If the material constituting the waveguide changes, the pressure contact force, width, and height of the projection portion need to be appropriately changed. is there.
さらに図6に示すように、突起部5に面取り部9を備え、伝送路開口部1から外側に向かって、突起部5の壁面を傾斜する構造とすることもできる。このようにすることにより、突起部5が変形(座屈)した際、導波管内に変形した突起部材が入り込むことがなく、伝送ロスを抑えることができるという効果がある。なお、この場合、幅wは、面取り部9の傾斜に応じて適宜変更する必要がある。
Further, as shown in FIG. 6, the protruding
さらにまた図7に示すように、突起部5とともにねじ穴縁部10をフランジ面2上に形成する構造とすることも可能である。この場合、突起部5の高さは、ねじ穴縁部10の高さと同じか、ねじ穴縁部10の高さより高くなるようにする。このようにすると、別の部材に接続する際、突起部5及びねじ穴縁部10の両方が別の部材に当接し、変形して接続する構造となるため、フランジ面2の表面の凹凸(図2のh1に相当)が大きい場合でも、フランジ面2の凹凸の影響を受けずに隙間なく接続することができる。なお、ねじ穴縁部10を備えることで、突起部5のみを備える構造と比較して当接面積が大きくなることを考慮して、突起部5、ねじ穴縁部の高さ、当接面積等を設定する必要があることは言うまでもない。
Furthermore, as shown in FIG. 7, it is possible to have a structure in which the screw hole edge portion 10 is formed on the
1;伝送路開口部、2;フランジ面、3;ねじ穴、4;フランジ、5;突起部、
6;マグネトロン管球部、7;導波管管内、8;マグネトロン出力フランジ、
9;面取り部、10;ねじ穴縁部
1; transmission path opening, 2; flange surface, 3; screw hole, 4; flange, 5;
6; magnetron bulb, 7; in waveguide tube, 8; magnetron output flange,
9; Chamfered portion, 10; Edge of screw hole
Claims (2)
前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形した前記突起部表面及び前記フランジ面が、別の部材の当接面とほぼ隙間なく接続していることを特徴とする導波管の接続構造。 In the connection structure of the waveguide provided with a flange at the transmission line opening, and provided with a protrusion protruding higher than the flange surface at the periphery of the transmission line opening,
The waveguide connection structure, wherein the protrusion surface and the flange surface deformed to substantially the same height as the flange surface are connected to a contact surface of another member with almost no gap.
前記導波管と別の部材とを接続するとき加える圧力によって、前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形する前記突起部を備えた導波管を用意する工程と、
前記別の部材と前記突起部に前記圧力を加えて、前記突起部を前記フランジ面とほぼ同じ高さに変形させ、前記突起部表面及び前記フランジ面と前記別の部材の当接面とを、ほぼ隙間なく接続することを特徴とする導波管の接続方法。 In the connection method of the waveguide provided with a flange in the transmission path opening, and provided with a protrusion protruding higher than the flange surface on the periphery of the conduction path opening,
Preparing a waveguide having the protrusions deformed to substantially the same height as the flange surface by pressure applied when connecting the waveguide and another member;
The pressure is applied to the another member and the protrusion, the protrusion is deformed to substantially the same height as the flange surface, and the protrusion surface, the flange surface, and the contact surface of the other member are formed. A method of connecting waveguides, characterized in that the connections are made almost without any gaps.
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