JP2012169169A

JP2012169169A - マグネトロンおよびその製造方法

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Publication number: JP2012169169A
Application number: JP2011029747A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Azuma; 正寿東
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: JP5647536B2

Abstract

【課題】ストラップリングの材料効率を向上させ、製造コストを低下させること。
【解決手段】陽極円筒１４から延びる複数の板状のベインとの側辺２１ｂ，２１ｃの切り欠け部に配置され、前記ベインを交互に短絡する大径ストラップリング２６および小径ストラップリング２７が大径ストラップリングの内径と小径ストラップリングの外径が同等であり、かつ相互に接触しないように段差をもって配置されていることを特徴とするマグネトロン。
【選択図】図２

Description

本発明はマグネトロンに関し特に異なる径のストラップリングを有するマグネトロンおよびその製造方法に係わる。

電子レンジ用マグネトロンは、マイクロ波発振部である陽極部、電力を給電する入力部、発振されたマイクロ波を管外に取り出す出力部を備えており、陽極部を中心軸すなわち管軸にそって一方に入力部、他方に出力部が配置されている。

一般に２４５０ＭＨｚ帯の電波を発振する陽極部は図４に示すように、陽極円筒１１４の内側に複数の方形ベイン１２１が中心軸ｍに向かって放射状に配設されている。ベインの遊辺１２１ａは相互に一定の円周にそって配置されて内周円を形成しベイン遊辺に対峙するように中心軸ｍに螺旋状陰極（図示しない）が配置される。

ベイン１２１は遊辺１２１ａ側に円周方向の一つ置きにベインの上下側辺の切り欠け部にロー付けされた大小一対の径の異なるストラップリング１２６，１２７によって連結されている。大小のストラップリングはベイン側辺に陽極円筒の半径方向に平行に配置されており、ストラップリング間には接触しないための間隙ｓが設けられている（特許文献１参照）。

また中心軸方向上下に例えば同一径のストラップリングが配置されたマグネトロンもある（特許文献２，特許文献３）。

ストラップリングの作用は、一つ置きのベインの電位を均等にするものであるが、陽極構体をロー付けした後に、構体単体での共振周波数をモニターし、所定の周波数に調整するために重要である。ストラップリングを変形させてベインとの距離を変化させ共振周波数の容量を変えることで周波数を調整することができる。

特開２００５−２５９５０８号公報実公昭３６―２１３０６号公報特開昭６３−６６８２４号公報

上記のように構成された一般的なストラップリングの場合、ストラップリングは板からプレスしたり、パイプから輪切りにしたりして形成されることが殆どである。

板から打抜きプレスする場合は、材料は１種類でロール状にできるため素材費としては比較的安価であるが、図５に示すように、大径のストラップリング１２６と小径のストラップリング１２７を作るときには、大径ストラップリングの周囲やその中間のリング状のスクラップｓ２が出るため材料効率が低い。すなわち小径ストラップリング１２７の内径Ｄ１、外径Ｄ２、大径ストラップリング１２６の内径Ｄ４、外径Ｄ５とし、銅のロール素材の幅をＷとすると、大小径のストラップリング以外の部分がスクラップｓ１，ｓ２，ｓ３になる。

図４に示すように、両ストラップリング１２６，１２７が離間しているために中間リングｓ２がスクラップになり、また大径ストラップリング１２６の外径Ｄ５を可能な限り縮径したいので、リング幅を小さくしロール素材の厚みｔ１に厚みのあるものを使用して動作に必要な所定の断面積を得ている。

パイプから輪切りにする場合は、スクラップは少なく材料効率は高いが、径ごとに異なるパイプを用意しなければならず素材費自体が比較的高価になるという問題がある。

また、ストラップリングの板厚ｔ１が厚い場合、ストラップリングの変形が容易ではなく、周波数調整が難しくなることもある。

中心軸ｍ方向から見てストラップリングが一部重なるように配置されたタイプは、上下のストラップリングの寸法が近く、その構造上ストラップリングのベインとの接合位置に突起を設けるか、幅を異ならせる必要がある。

そのため、板からプレスする方式では同心円状にできないため材料効率が悪くなり、突起を設ける場合は陽極部の組立時に位置決めする必要があるため製造性も悪い。

また、パイプから輪切りにする方式では突起を設けることは困難で幅を異ならせるしかないが、やはり上下で異なるパイプを用意する必要があり、更に板厚の厚いパイプを薄く輪切りにすることも難しいという問題がある。

一方、省資源および近年の材料高騰によりマグネトロンの材料使用量削減やコスト削減が求められている。

本発明は上記問題を解決するもので、製造コストが低く、製造性の良いマグネトロンを提供するものである。

本発明は、中心軸に沿って延びる陽極円筒と、この陽極円筒に接合されて前記中心軸に向かって延び遊端が前記中心軸を囲む内接円を形成する複数の板状のベインと、前記ベインの前記陽極円筒と前記遊端間の側辺に設けられた切り欠け部に接合配置され前記ベインを交互に短絡する大径ストラップリングおよびこの大径ストラップリングよりも径小な小径ストラップリングとを具備し、前記大径ストラップリングの内径と前記小径ストラップリングの外径が同等であり、前記切り欠け部に前記中心軸方向に相互に段差をもって配置されていることを特徴とするマグネトロンを得るものである。

また、複数のストラップリングは同じ板材からプレス加工により製造され、リング状のスクラップを出さずに連続して内側の小径ストラップリングからプレスされることを特徴とするマグネトロンの製造方法を得るものである。

本発明によれば、隣り合うストラップリングの軸方向の高さを異ならせ段差をつくることで、板からのプレス時にスクラップ量を減らすことができるため、ストラップリングの素材費は高くせずに材料効率を向上させ、製造コストを低下させることができる。

本発明の実施形態を説明するマグネトロンの縦断面図。図１に示す本発明の実施形態の陽極部を説明する縦断面略図。ストラップリングのプレス工程を説明する概略図従来のマグネトロンの陽極部の縦断面略図。図３の従来のストラップリングのプレス工程を説明する概略図。

図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１ないし図３により本発明の一実施形態の電子レンジ用マグネトロン１０を示している。２４５０ＭＨｚ帯のマイクロ波を発振する陽極部１１を中心に、その一端面に管軸ｍにそって電力を給電する入力部１２と、他端面に管軸にそって陽極部から発振されたマイクロ波を管外に取り出す出力部１３が配置されている。これらの入力部１２および出力部１３は陽極部の陽極円筒１４と筒状の金属封着体１５，１６によって真空気密に接合されている。入力部１２はセラミックステム１７とステムに植立したサポートロッド１８を備え、ロッド先端に螺旋状陰極２０を保持している。出力部は陽極のベイン２１から管軸ｍ上に同軸的に延長されたアンテナロッド２２を出力側セラミック絶縁筒２３を介して引き出している。

陽極円筒１４は円筒体であり、両端面部でポールピース３０，３１を支持している。その内壁に陽極円筒の両端面部から離間して複数の方形板状のべイン２１がその固定辺２１ｄ（図２）をロー付けされ管軸ｍに向けて放射状に突設される。

その上下側辺２１ｂ，２１ｃ（図２）にロー付けされた大径ストラップリングとこの大径ストラップリングよりも径の小さな小径のストラップリングの一対のストラップリング２６，２７により１枚おきに連結されている。複数のべインの遊辺２１ａで形成された内周円に囲まれた電子作用空間には、螺旋状陰極２０が陽極円筒の中心軸すなわち管軸ｍに配設され、その両端はそれぞれ入力側エンドハット２８、出力側エンドハット２９に固着されている。

出力側金属封着体の上端には出力部を構成する出力側セラミック絶縁筒２３が接合されており、更にその上端には排気管３３が接合されている。

また、一つのべインから導出されたアンテナロッド２２がポールピース３１を貫通し出力部１３内を延びて、先端が排気管３３に挟持固定されており、その排気管全体をキャップ３４が覆っている。もう一方の入力側金属封着体１５の下端には入力部１２を構成するセラミックステム１７が接合されている。セラミックステム１７に保持されたサポートロッド１８が２つのエンドハット２８，２９を介して螺旋状陰極２０の両端に接続している。

陽極円筒１４の外周部には冷却用のラジエータ４０が複数枚圧入される。

出力側ポールピース３１の上方および入力側ポールピース３０の下方の金属封着体１５，１６に環状の永久磁石４１，４２が嵌着されている。さらに陽極円筒、冷却ラジエータおよび永久磁石を囲んで磁路形成用の磁気ヨーク４３が配置されている。

入力部側のステム１７外方にフィルタボックス４４が配置され、ステムから導出された入力端子３９に、フィルタ回路を形成するコイル４５および貫通コンデンサ４６が接続されている。

つぎに陽極部１１について詳述する。無酸素銅からなる陽極円筒１４の内側には同じ無酸素銅の複数かつ偶数枚の方形板状べイン２１が放射状に固設される。方形ベインは陽極円筒にロー付けされる固定辺２１ｄに対して対辺である中心軸ｍ側の辺を遊辺２１ａとし、その両側の軸方向ｍの側辺２１ｂ，２１ｃにロー付け接合された大小一対の円環状のストラップリング２６，２７により１枚おきに連結されている。

すなわちベインは例えば１０枚の偶数枚を組み合わせて取り付けられ、偶数番と奇数番のベインがそれぞれ各別にストラップリングで短絡され、電位を均等にされる。各ベインには一対のストラップリングの一方と接合し、他方を非接触で通過させる切り欠け部２１１，２１２が形成されている。切り欠け部は遊辺２１ａ近くに設けてあり、奇数番ベイン２１Ａと偶数番ベイン２１Ｂとでは同じ側辺側で形状を異にしている。

ベインは管軸方向上下の両側辺にストラップリングを配置するので、切り欠け形状の工夫により、一つのパターンのベインを交互に裏返して円周上に並べることにより、偶数番ベインと奇数番ベインを並置することができ、ストラップリングの接触、非接触を得ている。

図２は陽極部１１の縦断面略図であり、例えば左側のベイン２１Ａを奇数番とすると、右側のベイン２１Ｂは偶数番になる。ベインを２分する図示半径方向線ｃを基準に１８０°反転させて配置している。第１の切り欠け部２１１は内側即ち中心軸ｍ側に小径ストラップリング用のリング接合段部２１１ｓを有する内側段形状であり、第２の切り欠け部２１２は外側即ち陽極円筒側に大径ストラップリング用のリング接合段部２１２ｓを有する外側段形状になっている。

このベインの軸方向上下の両側辺２１ｂ，２１ｃは大径および小径のストラップリング２６，２７により１つおきに連結されており、大径ストラップリング２６は陽極円筒１４側すなわちベイン中央部に近い位置に、リング幅中心径が大径ストラップリングよりも径小の小径ストラップリング２７はベイン遊辺２１ａに近い位置に配置されている。大径ストラップリング２６と径小の小径ストラップリング２７とは中心軸ｍの軸方向にずらして段差Ｌ１が生じる様に配置される。大径ストラップリング２６はベインを軸方向に２分する中心線ｃ側に、小径ストラップリング２７は中心軸方向の側辺２１ｂ，２１ｃ側に配置される。

本実施形態において大径ストラップリング２６の内径は小径ストラップリング２７の外径と同等の値Ｄ３となっている。

この同等形状のため、大径ストラップリング２６と小径ストラップリング２７を配置する間隙距離Ｌ２が近すぎると、切り欠け部に接合したときにはみ出したロー材によって相互に接合されるなどの不具合が発生する。一方、余り離れすぎてもストラップ間のＣ容量が小さくなってしまい所望の共振周波数に設定することが困難になるという問題が起こるため、軸方向の間隙距離Ｌ２は通常０．５〜１．０ｍｍの範囲が望ましい。ストラップリングの厚さと同程度から２倍の範囲である。ただし、最適値はストラップやベインの寸法、ロー材の量などにも影響されるため、適宜調整する必要がある。

上記のように大径ストラップリングの内径と小径ストラップリングの外径を同等にした構成により、図３のようにストラップリングを板からプレスで打ち抜く場合、大径および小径ストラップリング間のスクラップｓ２（図５）は発生せず材料効率が向上する。

図３で幅Ｗ、厚みｔ２の銅ロールの板材をワークとしてストラップリングをプレス打抜きする方法を説明する。大径ストラップリング２６の外径をＤ５、内径をＤ３とし、小径ストラップリング２７の外径をＤ３、内径をＤ１とする。Ｗ、Ｄ５、Ｄ１の各値は図５に示す従来のストラップリングの値と同じにしている。プレスはまず径がＤ１のポンチ、ダイを用いてスクラップとなる円片ｓ１を打ち抜いた後、続いて径がＤ３のポンチでプレスし小径のストラップリング２７を打ち抜く。大径ストラップリング２６はワーク側に残る。最後に径がＤ５のポンチにより大径ストラップリング２６を打ち抜く。小径ストラップリングと大径ストラップリングの切り離しは、Ｄ３径のポンチでおこなうため、小径ストラップリングの外径と、大径ストラップリング内径はＤ３になる。厳密にはワークの素材、厚み、ポンチ、ダイのクリアランス等で精度誤差が生じるが、同等の範囲である。

なお、段差配置するためにストラップリング間のＣ容量は小さくなるが、ストラップリング幅を広くすることができるため、ベインとストラップ間のＣ容量は大きくなる。

また、ストラップリング同士がリング面で対向していないため、厚さによる影響は従来よりも小さく、ストラップリング厚さを薄く（ｔ２＜ｔ１）できるので、材料費は更に安価となり周波数調整も容易となる。ただし、動作中のストラップ耐力を考慮すると、断面積は従来と同程度以上にするのが望ましい。

本実施形態の場合、小径ストラップリングの内径Ｄ１と大径ストラップリングの外径Ｄ５は従来例と同一で、例えばＤ１＝φ１２、Ｄ２＝φ１４、Ｄ３＝φ１５、Ｄ４＝φ１６、Ｄ５＝φ１８、ｔ１＝０．９とすると、ｔ２＝０．６（各単位ｍｍ）で断面積が従来と同等になる。

本実施形態では、管軸方向に上下にずらした２本のストラップリングが配置された構造を示したが、ストラップリングの本数や上下非対称の構造でも同様な効果があるのは言うまでも無い。例えば、片側４本の場合でも交互に高さを異ならせれば同じ効果が得られるものである。

１０：マグネトロン、１１：陽極部、１２：入力部、１３：出力部、１４：陽極円筒、２０：螺旋状陰極、２１：ベイン、２１ａ：遊辺、２１ｂ，２１ｃ：側辺、２１ｄ：固定辺、２２：アンテナロッド、２６：大径ストラップリング、２７：小径ストラップリング、２１１：第１の切り欠け部、２１２：第２の切り欠け部、Ｌ１：段差、Ｌ２：軸方向の間隙距離

Claims

中心軸に沿って延びる陽極円筒と、この陽極円筒に接合されて前記中心軸に向かって延び遊端が前記中心軸を囲む内接円を形成する複数の板状のベインと、前記ベインの前記陽極円筒と前記遊端間の側辺に設けられた切り欠け部に接合配置され前記ベインを交互に短絡する大径ストラップリングおよびこの大径ストラップリングよりも径小な小径ストラップリングとを具備し、前記大径ストラップリングの内径と前記小径ストラップリングの外径が同等であり、前記切り欠け部に前記中心軸方向に相互に段差をもって配置されていることを特徴とするマグネトロン。
前記大径ストラップリングと前記小径ストラップリングは、前記中心軸方向の間隙距離が前記大径および小径のストラップリングの厚さと同程度から２倍の範囲である請求項１記載のマグネトロン。
前記大径ストラップリングと前記小径ストラップリングは相互の前記中心軸方向の間隙距離が０．５ｍｍから１．０ｍｍある段差で配置されている請求項１または２記載のマグネトロン。
前記大径ストラップリングは前記小径ストラップリングよりも前記陽極円筒側に配置されている請求項１記載のマグネトロン。
請求項１記載のマグネトロンにおいて、大径ストラップリングと小径ストラップリングは同じ板材からプレス加工により製造され、リング状のスクラップを出さずに連続して内側の前記小径ストラップリングからプレスされることを特徴とするマグネトロンの製造方法。