JP2009205963A

JP2009205963A - マグネトロン

Info

Publication number: JP2009205963A
Application number: JP2008047975A
Authority: JP
Inventors: Ayako Kumakura; 綾子熊倉; Nagisa Kuwabara; なぎさ桑原; Yoshisuke Saito; 悦扶斉藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10
Also published as: CN101521134A; CN101521134B

Abstract

【課題】陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を導くことができて、磁気回路効率の更なる向上が図れるマグネトロンを得る。
【解決手段】外径が環状磁石１３Ａ，１３Ｂの外径と同等か又はそれ以下で、且つ陽極筒体１１の外径と同等かそれ以上であり、更に内周端から外周端に向けて徐々に厚さが薄くなるテーパ状に形成された磁石リング２０を設ける。この磁石リング２０は、従来のような切り起し部や突起部も無いことから磁束線の流れを阻害してしまうことがなく、陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を流すことが可能となる。したがって、磁気回路効率の更なる向上が図れる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子レンジ等のマイクロ波利用機器に用いられるマグネトロンに関する。

上述したマグネトロンには、陰極構体の周りの作用空間への磁力の向上を図る目的で、内壁面に複数のアノードベインが放射状に配設された陽極筒体と該陽極筒体の開口端側に配設される環状磁石との間に磁性材料からなる磁石リング（収束板あるいはシム板とも呼ばれる）を配設したものがある（例えば特許文献１参照）。磁石リングを配設することで、陰極構体の周りの作用空間に多くの磁束を導くことができ、磁気回路効率の向上が図れる。

特開２００２−１６３９９３号公報

ところで、陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を導くことは磁気回路効率を向上させるうえで重要であるが、従来のマグネトロンの磁石リングは均一な厚さであるため、磁束を陰極構体の周りの作用空間へ導くのにあまり寄与していない外周側でも磁束を引き寄せており、磁気回路効率の向上に限界がみえていた。

また、従来のマグネトロンの磁石リングは環状の一様な形状を成し、径方向に対して規制できず、自由な状態にあるため、マグネトロンの製造工程においてその位置決めが困難であり、環状磁石および陽極筒体の径方向に対して中心軸がずれた状態になることが多い。磁石リングの中心軸ずれが生じた場合は、陰極構体の周りの作用空間における磁気特性が設計通りにならず、発振が不安定になり、目的とした発振効率が得られない問題が生じる。この問題に対し、特許文献１で開示されたマグネトロンでは、図１４の斜視図と図１５の部分断面図に示すように、磁石リング１００の外周部に切り起こし部１００ａを設けて、この切り起こし部１００ａと環状磁石１１０の陰極構体側の外周部とを嵌合させて位置決めし、磁石リング１００と環状磁石１１０の径方向の位置ずれを防止するようにしている。なお、特許文献１では、他の例として、切り起こし部を内周部に設けたものや、環状磁石と接する側の全面に任意の個数の突起部を設けたものも開示されている。

しかしながら、特許文献１で開示されたマグネトロンは、環状磁石と磁石リングの位置ずれを抑制する目的で、磁石リングの外周部や内周部に切り起しを設けたり、全面に任意の個数の突起部を設けたりしているが、これらの切り起し部や突起部が磁束線の流れを阻害し、磁気回路効率を低下させるという問題がある。

この発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を導くことができて、磁気回路効率の更なる向上が図れるマグネトロンを提供することを目的とする。

本発明のマグネトロンは、内壁面に複数のベインが放射状に配設された陽極筒体と、前記陽極筒体の開口端側に近接配設された環状磁石と、前記陽極筒体と前記環状磁石との間に配設された磁性材料からなる磁石リングと、を備えたマグネトロンであって、前記磁石リングは、その外径が前記環状磁石の外径と同等か又はそれ以下で、且つ前記陽極筒体の外径と同等かそれ以上であり、更に前記陽極筒体の外径と対応する位置から前記環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分の厚みとその他の部分の厚みが異なることを特徴とする。

この構成によれば、環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分の厚みとその他の部分の厚みが異なるので、従来のような切り起し部や突起部が磁束線の流れを阻害してしまうことがなく、陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を流すことが可能となり、磁気回路効率の向上が図れる。また、従来のような陽極筒体の開口部に径大なシールフランジを接合し、そのシールフランジに磁石リングを接合する構成を採らず、陽極筒体と磁石リングが別体となるので、組立てを容易に行うことが可能となる。

磁石リングにおける厚みの違いは具体的には以下の通りである。
・陽極筒体の外径と対応する位置から環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分の厚みをその他の部分の厚みより薄くする。
・陽極筒体の外径と対応する位置から環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分を部分的に薄くする。

また、磁石リングの外周の周縁部を陽極筒体に向けて折り曲げられている部分と平らな部分を周期的に配置した形状とすることで、陰極構体の周りの作用空間への磁束の流入量の増大と、陽極筒体と磁石リングの位置決めを同時に達成することができる。すなわち、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化を同時に達成することができる。

また、上記マグネトロンを電子レンジ等のマイクロ波利用機器に適用することで、より高性能化が図れる。

本発明のマグネトロンでは、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化が図れる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るマグネトロンの一部破断図と、磁気ヨーク内の陽極筒体、環状磁石及び冷却フィン等を示す図である。また、図２は図１のマグネトロン１のＡ部分を拡大した図である。図１及び図２において、磁気ヨーク１０内には、両側開口端のそれぞれにポールピース１２が固着された陽極筒体１１と、陽極筒体１１の上部の直上及び下部の直下のそれぞれ配設されたドーナツ形状の環状磁石１３Ａ，１３Ｂと、アノード側の側管１４とが配設され、さらに側管１４の上部の一部分と環状磁石１３Ａとの間並びに側管１４の下部の一部分と環状磁石１３Ｂとの間のそれぞれに磁石リング２０が配設される。

陽極筒体１１の外周面には冷却フィン１６が嵌着されており、また陽極筒体１１の内周面には複数のアノードベイン１７が放射状に配設されている（図１では、アノードベイン１７が１枚のみ示されている）。また、陽極筒体１１の中心部には陰極構体１９が配設されており、この陰極構体１９とアノードベイン１７で囲まれた空間が作用空間１８となる。ポールピース１２は、鉄などの磁気抵抗の小さい磁性体の板材を絞り加工などにより漏斗状に形成されている。

磁石リング２０は、その外径が環状磁石１３Ａ，１３Ｂの外径と同等か又はそれ以下で、且つ陽極筒体１１の外径と同等かそれ以上の大きさに形成されている。また、図３に示すように、その内周端から外周端に向けて徐々に厚さが薄くなるテーパ状に形成されている。図３は磁石リング２０の一部分の断面図と該部分の下面側を示す図である。磁石リング２０の厚さを全体的に均一にするのではなく内周側を厚くし外周側を薄くすることで、環状磁石１３Ａ，１３Ｂで発生した磁束の多くが内側へ向かうようになる。すなわち、陰極構体１９の周りの作用空間１８により多くの磁束が流れるようになる。陰極構体１９の周りの作用空間１８により多くの磁束が流れることで、磁気回路効率の向上が図れる。

図４は磁石リング２０を使用した場合の陰極近傍の磁場分布を示す模式図、図５は従来の厚さが均一の磁石リング２００を使用した場合の陰極近傍の磁場部分を示す模式図である。また、図６は、磁場解析部分を拡大した図であり、矢印Ｂで示す位置が陰極近傍、矢印Ｃで示す部分が磁場分布グラフ化部である。図７は、図６の陰極近傍ＢでＸ軸方向の範囲をＸ＝−５〜５ｍｍとしたときの磁束密度をグラフ化した図であり、横軸が距離（ｍｍ）、縦軸が磁束密度Ｂ（ｍＴ）である。図７において、Ｃｖ１は本発明の磁石リング２０を使用したときの磁束密度の特性であり、Ｃｖ２は従来の磁石リング２００を使用したときの磁束密度の特性である。本発明の磁石リング２０の方が１３（ｍＴ）程高くなっていることが分かる。

このように本実施の形態のマグネトロン１によれば、外径が環状磁石１３Ａ，１３Ｂの外径と同等か又はそれ以下で、且つ陽極筒体１１の外径と同等かそれ以上であり、更に内周端から外周端に向けて徐々に厚さが薄くなるテーパ状に形成された磁石リングを有するので、従来のような切り起し部や突起部が磁束線の流れを阻害してしまうことがなく、陰極構体の周りの作用空間により多くの磁束を流すことが可能となり、磁気回路効率の向上が図れる。また、従来のような陽極筒体の開口部に径大なシールフランジを接合し、そのシールフランジに磁石リングを接合する構成を採らず、陽極筒体と磁石リングが別体となるので、組立てを容易に行うことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、内周端から外周端に向けて徐々に厚さが薄くなるテーパ状に形成した磁石リング２０を用いたが、磁石リングの形状に限定されるものではなく様々な形状が考えられる。以下に磁石リング２０の応用例を挙げる。

まず図８に示す磁石リング２０Ａは、外周側の周縁部２０Ａａを薄く、それ以外の部分２０Ａｂを厚くしたものである。この場合、周縁部２０Ａａを徐々に薄くなるようにしたのではなく階段状になるようにした。

次に、図９に示す磁石リング２０Ｂは、図８に示す磁石リング２０Ａと略同様に階段状に厚さを違えているが、外周側の周縁部２０Ｂａの先端を傾斜面にした点に違いがある。

次に、図１０に示す磁石リング２０Ｃは、図３に示す磁石リング２０と略同様にテーパ形状であるが、テーパ開始点が内周端ではなく、やや中央に寄った点から開始する点に違いがある。また、テーパ開始点が陽極筒体１１の外径から磁石13A(１３B)の外径との間の位置に来る。

次に、図１１に示す磁石リング２０Ｄは、図８に示す磁石リング２０Ａと略同様に外周側の周縁部２０Ｄａを薄く、それ以外の部分２０Ｄｂを厚くしたものであるが、外周端から陽極筒体１１側へ垂直に折り曲げた切り起し部２０Ｄｃを一定間隔で形成したものである。すなわち、磁石リング２０Ｄは外周端から陽極筒体１１側へ折り曲げた箇所と略平らな箇所を周期的に形成し切り起し部２０Ｄｃからの磁気漏れを防ぎ、作用空間の磁界分布を安定させたものである。

切り起し部２０Ｄｃは、アノード側の側管１４への係止を可能にするものであり、磁石リング２０Ｄの径方向に対する位置ずれを防止する。磁石リング２０Ｄの位置ずれを防止することで、磁束が安定し作用空間の磁界分布が安定する。なお、切り起し部２０Ｄｃを磁石リング２０Ｄの周方向に沿って複数個設けたことで、陽極筒体１１と磁石リング２０Ｄの位置決めをより強固にすることが可能となる。また、切り起し部２０Ｄｃを設ける位置が磁石リング２０Ｄの外周端ではなく、Ｄｂ〜Ｄａ部が他の部分より薄厚であるため、磁束線の流れを阻害することが殆どなく磁気回路効率を低下させる問題は生じない。この磁石リング２０Ｄは、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化を同時に達成することができる。

次に、図１２に示す磁石リング２０Ｅは、外周端から陽極筒体１１側へ折り曲げている折り曲げ部２０Ｅａとそうでない平らな平坦部２０Ｅｂを周方向に沿って交互に形成したものである。平坦部２０Ｅｂの厚さは、それ以外の部分２０Ｅｃより薄くなっている。また、折り曲げ部２０Ｅaの先端が陽極筒体１１の外径と対応する位置に来る。

折り曲げ部２０Ｅａは、図１１に示す磁石リング２０Ｄの切り起し部２０Ｄａと比べて幅が狭く高さが低くなっているが、切り起し部２０Ｄａと同様に、アノード側の側管１４への係止を可能にするものであり、磁石リング２０Ｅの径方向に対する位置ずれを防止する。磁石リング２０Ｅの位置ずれを防止することで、磁束が安定し作用空間の磁界分布が安定する。なお、折り曲げ部２０Ｅａを磁石リング２０Ｅの周方向に沿って複数個設けたことで、陽極筒体１１と磁石リング２０Ｅの位置決めをより強固にすることが可能となる。また、折り曲げ部２０Ｅａを設ける位置が磁石リング２０Ｅの外周端ではないので、磁束線の流れを阻害することが殆どなく磁気回路効率を低下させる問題は生じない。この磁石リング２０Ｅは、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化を同時に達成することができる。

次に、図１３に示す磁石リング２０Ｆは、外周の周縁部２０Ｆａの厚さをその他の部分２０Ｆｃより薄くし、さらに外周の周縁部２０Ｆａより内周側に周方向に沿って複数の突起部２０Ｆｂを一定間隔で形成したものである。突起部２０Ｆｂは、図１２に示す磁石リング２０Ｅの部分２０Ｅａ同様に、アノード側の側管１４への係止を可能にするものであり、磁石リング２０Ｆの径方向に対する位置ずれを防止する。磁石リング２０Ｆの位置ずれを防止することで、磁束が安定し作用空間の磁界分布が安定する。

なお、突起部２０Ｆｂを磁石リング２０Ｆの周方向に沿って複数個設けたことで、陽極筒体１１と磁石リング２０Ｆの位置決めをより強固にすることが可能となる。また、突起部２０Ｆｂを設ける位置が磁石リング２０Ｆの外周端ではないので、磁束線の流れを阻害することが殆どなく磁気回路効率を低下させる問題は生じない。この磁石リング２０Ｆでは、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化を同時に達成することができる。

本発明は、磁気回路効率の向上と作用空間の磁界分布の安定化が図れると言った効果を有し、電子レンジ等のマイクロ波利用機器への適用が可能である。

本発明の一実施の形態に係るマグネトロンの一部破断図と、磁気ヨーク内の陽極筒体、環状磁石及び冷却フィン等を示す図図１のマグネトロンのＡ部分の拡大図図１のマグネトロンの磁石リングを示す図図１のマグネトロンの陰極近傍の磁場分布を示す模式図従来のマグネトロンの陰極近傍の磁場分布を示す模式図磁場解析部分の拡大図陰極近傍でＸ＝−５〜５ｍｍの磁束密度をグラフ化した図図３の磁石リングの応用例を示す図図３の磁石リングの応用例を示す図図３の磁石リングの応用例を示す図図３の磁石リングの応用例を示す図図３の磁石リングの応用例を示す図図３の磁石リングの応用例を示す図従来の磁石リングを示す斜視図図１４の磁石リングを有するマグネトロンの部分断面図

符号の説明

１マグネトロン
１０磁気ヨーク
１１陽極筒体
１２ポールピース
１３Ａ、１３Ｂ環状磁石
１４アノード側の側管
１６冷却フィン
１７アノードベイン
１８作用空間
１９陰極構体
２０、２０Ａ〜２０Ｆ磁石リング
２０Ｄｃ切り起し部
２０Ｅａ折り曲げ部
２０Ｆｂ突起部

Claims

内壁面に複数のベインが放射状に配設された陽極筒体と、
前記陽極筒体の開口端側に近接配設された環状磁石と、
前記陽極筒体と前記環状磁石との間に配設された磁性材料からなる磁石リングと、
を備えたマグネトロンであって、
前記磁石リングは、その外径が前記環状磁石の外径と同等か又はそれ以下で、且つ前記陽極筒体の外径と同等かそれ以上であり、更に前記陽極筒体の外径と対応する位置から前記環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分の厚みとその他の部分の厚みが異なることを特徴とするマグネトロン。
前記磁石リングは、前記陽極筒体の外径と対応する位置から前記環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分の厚みがその他の部分の厚みより薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
前記磁石リングは、前記陽極筒体の外径と対応する位置から前記環状磁石の外径と対応する位置までの間の部分が部分的に薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
前記磁石リングは、外周の周縁部が前記陽極筒体に向けて折り曲げられている部分と平らな部分が周期的に配置された形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマグネトロンを備えたことを特徴とするマイクロ波利用機器。