JP2014191961A - マグネトロンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポールピースの製造性を向上させる。
【解決手段】マグネトロンに、陽極円筒１とベイン２と陰極５とポールピース８，９とを備える。陽極円筒１は、両端が開放した筒状である。ベイン２は、陽極円筒１の内面に接して陽極円筒の軸４１に向かって延びている。陰極５は、中心軸４１に沿って延びている。ポールピース８，９は、陽極円筒１の両方の端部開口部に配置された、環状の強磁性体である。ポールピース８，９は、複数枚の板を重ねあわせて形成されている。ポールピース８，９を構成するそれぞれの板８１，８２，９１，９２は、強磁性体の板をプレスによって打ち抜いて形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、マグネトロンおよびその製造方法に関する。

マグネトロンは電子レンジなどに組み込まれ、食品の調理や解凍などの用途に数多く利用されている。一般的なマグネトロンは、陽極円筒と、複数のベインとを備えている。ベインは、陽極円筒の内部に放射状に配設されている。ベインは、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にろう付けされた大小一対のストラップリングによって連結されている。複数のベインの遊端に囲まれた電子作用空間には、螺旋状陰極が陽極円筒の軸心に沿って配設されている。螺旋状陰極の両端は、それぞれ出力側エンドハットおよび入力側エンドハットに固着されている。

陽極円筒の両端には、それぞれ略漏斗状の出力側および入力側のポールピースが固着されている。さらに、陽極円筒の両端には、フランジ部と円筒部からなる金属封着体が気密接合されて、各々入出力側となっている。

マグネトロン本体の上端の出力側からは、出力アンテナが突出している。マグネトロン本体の下端の入力側には、フィルターボックスに収められたコイルおよび貫通コンデンサなどからなるフィルター回路が接続されている。

マグネトロン本体の少なくとも一方の端の金属封着体のフランジ部には、環状の永久磁石が設置される。一般には、マグネトロン本体の両端に永久磁石が配置される。永久磁石を強磁性体のヨークで囲むことで、陽極中心部の作用空間へ磁束を導く磁気回路が形成される。この永久磁石にはフェライト磁石が使用されることが多い。ポールピースは、永久磁石で挟まれるように配置されていて、陽極部と陰極部との間の作用空間に磁束を集中させる。

また、陽極には非磁性体の放熱板が圧入されているか、水冷のための冷却ユニットが配置されているのが一般的である。

特許第２５５７３５４号公報 特開平６−５２１１号公報 実公昭６３−２４６１３号公報

マグネトロンでは、作用空間の電磁界分布によってその発振波形が大きく異なる。したがって、作用空間の電磁界分布は、出力効率やノイズなどの特性に多大な影響を与えている。特に、ポールピースについては、その形状や構造、材質などを変えて、磁界分布や磁束密度を変化させ、特性を改善する技術が数多くある。また、マグネトロンの製造性の観点から、ポールピースに部品の位置決めをする機能を持たせる場合もある。

ポールピースは、たとえば冷間圧延鋼板などの強磁性体の板をプレスして打ち抜いて形成する場合が多い。しかし、絞りを深くしたり、突起を設けたり、段差を設けたりするなど、形状を複雑化すると、素材に深絞り用のグレードのものを用いたとしてもポールピースの製造は非常に困難である。このため、特定の形状を実現しようとすると寸法のばらつきが大きくなり、逆に、寸法のばらつきを小さくしようとすると所定の形状が得られない場合がある。したがって、高価な切削品のポールピースでは実現できる特性改善の効果が、量産向きのプレス成型によるポールピースでは十分に得られない場合がある。

そこで、本発明は、マグネトロンのポールピースの製造性を向上させることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、マグネトロンにおいて、両端が開放した筒状の陽極円筒と、前記陽極円筒の内面に接して前記陽極円筒の軸に向かって延びる複数のベインと、前記軸に沿って延びる陰極と、前記陽極円筒の両方の端部開口部に配置された環状の強磁性体の一対のポールピースと、を具備し、前記ポールピースの少なくとも一方は複数枚の板を重ねあわせて形成された積層ポールピースであることを特徴とする。

また、マグネトロンの製造方法において、強磁性体の板をプレス成型して複数の環状板を形成し、それらの環状板を積層して積層ポールピースを形成する工程と、前記積層ポールピースを両端が開放した筒状の陽極円筒の内面に接して前記陽極円筒の軸に向かって延びるように複数のベインを配置する工程と、前記軸に沿って延びるように陰極を配置する工程と、前記陽極円筒の端部開口部に前記積層ポールピースを配置する工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、マグネトロンのポールピースの製造性が向上する。

本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態における縦断面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の陽極円筒近傍の縦断面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の陽極の横断面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態のポールピースの平面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の変形例におけるポールピースの断面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の他の変形例におけるポールピースの断面図である。 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の他の変形例におけるポールピースの断面図である 本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態の他の変形例におけるポールピースの断面図である

本発明に係るマグネトロンの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
［第１の実施の形態］

図１は、本発明に係るマグネトロンの第１の実施の形態における縦断面図である。図２は、本実施の形態のマグネトロンの陽極の横断面図である。

本実施の形態のマグネトロンは、中心軸４１に沿って配置された陽極円筒１、陰極５、一対のエンドハット６，７および一対のポールピース８，９、並びに、この中心軸４１の近傍から放射状に延びる複数のベイン２を備えている。陽極円筒１は、中心軸４１に沿って円筒状に延びている。

ベイン２は、中心軸４１の近傍から放射状に延びて、陽極円筒１の内面に固定されている。ベイン２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極円筒１の内面に固定されていない側のベイン２の遊端３１は、中心軸４１に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数のベイン２は、円周方向の一つおきに、ベイン２の上下端部にロー付けされた大小それぞれ対となったストラップリング３，４によって連結されている。

陰極５は、螺旋状であり、陽極円筒１の中心軸に配置されている。また、陰極５の両端は、それぞれエンドハット６，７に固着されている。

一対のポールピース８，９は、それぞれ中央部に貫通孔３２を有する漏斗状に形成されていて、陽極円筒１の両端の開口を覆うように配置されている。ポールピース８，９の貫通孔３２の中心は、中心軸４１上に位置している。それぞれのポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間に対して中心軸４１の外側に向かって貫通孔３２から広がるように形成されている。ポールピース８，９の外径は陽極円筒１の径とほぼ同じに形成されている。ポールピース８，９の外周部分は、陽極円筒１の両方の端部にそれぞれ固定されている。また、これら一対のポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間を挟んで配置されている。

また、それぞれのポールピース８，９には、それぞれ金属封着体１０，１１が固着されている。金属封着体１０，１１は、フランジ部と筒状部とを有し、フランジ部がポールピース８，９を挟んで陽極円筒１と気密接合されている。

出力側の金属封着体１０のポールピース８に対して反対側の端には、出力側セラミック１２が接合されている。また、出力側セラミック１２の金属封着体１０に対して反対側の端には、排気管１３が接合されている。ベイン２の１つから銅でできた棒状のアンテナ１４が導出されている。このアンテナ１４は、出力側のポールピース８を貫通して、出力部内を中心軸４１上に延びて、先端は排気管１３で挟持固定されている。排気管１３の全体はキャップ１５で覆われている。

入力側の金属封着体１１のポールピース９に対して反対側の端には、入力側セラミック１６が接合されている。陰極５には、エンドハット６，７を介して２本のサポートロッド１７，１８が接続されている。サポートロッド１７，１８は、たとえば中継板１９を介して管外へ導出されている。

また、永久磁石２１，２２と強磁性体のヨーク２３，２４が、このような発振部であるマグネトロン本体を囲むように配設されて、磁気回路を形成している。永久磁石２１，２２は、いずれも永久磁石を環状に形成したものであって、開口部分が金属封着体１０，１１の筒状部分に嵌め込まれる。出力側の永久磁石２１は、出力側の金属封着体１０およびヨーク２３に接触している。入力側の永久磁石２２は、入力側の金属封着体１１およびヨーク２４に接触している。

ヨーク２３，２４は、それぞれ折り曲げた板であり、中心軸４１を挟んでマグネトロン本体を囲んでいる。ヨーク２３，２４によって囲まれた空間には、中心軸４１を挟んで向かい合う開口が形成されている。

発振部本体を冷却するための冷却フィン２５がヨーク２３，２４で囲まれる空間の内部に設けられている。冷却フィン２５は、たとえばアルミニウム製である。また、陰極５には、サポートロッド１７，１８を介して、コイル３３および貫通コンデンサ３４を有するフィルター回路が接続されている。フィルター回路を構成するコイル３３および貫通コンデンサ３４は、フィルターボックス２７に収められている。

図３は、本実施の形態のマグネトロンの陽極円筒近傍の縦断面図である。図４は、本実施の形態のマグネトロンの出力側のポールピースの平面図である。

それぞれのポールピース８，９は、２枚の板を積層して形成された積層ポールピースである。入力側のポールピース９は、２枚の板９１，９２を積層して形成されている。出力側のポールピース８は、２枚の板８１，８２を積層して形成されている。ポールピース８，９を構成する板８１，８２，９１，９２は、いずれも強磁性体の板をプレスで打ち抜いて成形されている。出力側のポールピース８は、２枚の板８１，８２を抵抗溶接で結合したものである。入力側のポールピース９は、２枚の板９１，９２を抵抗溶接で結合したものである。抵抗溶接に限らず、拡散接合など他の接合方法で接合してもよい。

出力側のポールピース８は、最も外周に位置する平坦な外周平坦部８３と貫通孔３２の外側の平坦な内周平坦部８４とそれらの間の傾斜部とからなる。傾斜部には、アンテナ１４が通過するアンテナ用孔８５が形成されている。出力側のポールピース８において、陽極円筒１から遠い方の板８１は、陽極円筒１に接する方の板８２に比べて外周が小さい。このため、ポールピース８の外周部分には段差が形成されている。この段差に金属封着体１０の外周部が嵌め合わされている。

入力側のポールピース９は、出力側のポールピース８と同様に、最も外周に位置する平坦な外周平坦部と貫通孔３２の外側の平坦な内周平坦部とそれらの間の傾斜部とからなる。入力側のポールピース９の傾斜部には、アンテナ１４が通過するアンテナ用孔８５は形成されていない。入力側のポールピース９において、陽極円筒１から遠い方の板９１は、陽極円筒１に接する方の板９２に比べて外周が小さい。このため、ポールピース９の外周部分には段差が形成されている。この段差に金属封着体１１の外周部が嵌め合わされている。

本実施の形態において、ポールピース８，９は、板厚が一様な板を組み合わせて形成しているため、プレス成型によって容易に形成できる。このため、金属封着体１０，１１との嵌合部分の段差を形成するために、板厚を小さくする方向に検索する必要がない。したがって、ポールピース８，９の製造性が向上する。

ポールピース８，９は、永久磁石２２，２１およびヨーク２３，２４などとともに、磁気回路の一部を構成している。永久磁石２２から発生した磁束は、金属封着体１０を通り、ポールピース８の外周平坦部８３に入る。この磁束は、貫通孔３２側の先端（内円部分）でポールピース８を出て、電子作用空間内に磁場を形成し、他方のポールピース９の貫通孔３２側の先端から入り、外周平坦部を通って、金属封着体１１を介して永久磁石２１に入る。

永久磁石２１，２２に近接する部分において、ポールピース８，９を構成する板８１，８２，９１，９２同士の接触面積が小さいと、磁束が一方の板にのみ集中してしまう可能性がある。本実施の形態では、外周平坦部において、ポールピース８，９を構成する板８１，８２，９１，９２はいずれも平坦であるため、密着しており、磁束が一方の板にのみ集中することが抑制される。

ポールピース８，９には、吸着したガスが陽極円筒１内の真空中に放出することを抑制するため、ガス放出抑制のための機能性めっきをＮｉやＣｕなどで施してもよい。このめっきは、ポールピース８，９を構成する板８１，８２，９１，９２のそれぞれに対して施してもよいし、２枚を組み合わせた全体に対してめっきを施してもよい。

また、ここでは、ポールピース８は、ポールピース８，９を構成する板８１，８２，９１，９２の外径を変えることにより、金属封着体１０，１１を嵌合するための段差を形成しているが、たとえば金属封着体１０，１１などの軸４１周りの回転方向の位置決めをするために、陽極円筒１から遠い方の板８２，９２の外周に突起あるいは切欠きを設けてもよい。

図５〜図８は、本実施の形態の変形例における出力側ポールピースの断面図である。なお、図５〜図８において、アンテナ用孔８５の図示を省略した。

図５に示す変形例では、陰極５に近い方の板８１の貫通孔３２側の端部５１を陰極５に向けて折り曲げている。このようにすることによって、陰極５の周囲の電子作用空間に向かってポールピース８から出るときの磁束を集中させることができる。

図６に示す変形例では、陰極５から遠い方の板８２の貫通孔３２側の端部５２の径を陰極５に近い方の板８２の端部５１よりも小さくしている。このようにすることによって、両方の板８１，８２の端部５１，５２から磁束が電子作用空間に向かって出ることになるため、広い領域でポールピース８から磁束が出るようにすることができる。

図７に示す変形例では、ポールピース８を構成する板８１，８２が平坦部８３よりも内側の傾斜部においては離れていて、両者の間に隙間ができている。このようなポールピース８であっても、平坦部８３で両方の板８１，８２に磁束は入り込むため、一方の板８１に磁束が集中することはない。傾斜部での隙間を許容することによって、それぞれの板８１，８２に要求される寸法精度が低くなり、製造性が向上する。

図８に示す変形例では、貫通孔３２側の端部において、２枚の板８１，８２は接触していない。このようなポールピース８では、２か所の端部５１，５２から磁束が出ることになるため、１枚の板で形成されたポールピース８では形成できないような磁束分布を電子作用空間に形成することができる。

本実施の形態のように、複数の板を組み合わせてポールピースを形成することにより、これらの実施の形態およびその変形例で示したような様々な形状のポールピースを容易に、しかも精度よく形成することができる。

１…陽極円筒、２…ベイン、３…ストラップリング、４…ストラップリング、５…陰極、６…エンドハット、７…エンドハット、８…ポールピース、９…ポールピース、１０…金属封着体、１１…金属封着体、１２…出力側セラミック、１３…排気管、１４…アンテナ、１５…キャップ、１６…入力側セラミック、１７…サポートロッド、１８…サポートロッド、１９…中継板、２１…永久磁石、２２…永久磁石、２３…ヨーク、２４…ヨーク、２５…冷却フィン、２７…フィルターボックス、３１…遊端、３２…貫通孔、３３…コイル、３４…貫通コンデンサ、４１…中心軸、８３…外周平坦部、８４…内周平坦部、８５…アンテナ用孔

Claims (6)

1. 両端が開放した筒状の陽極円筒と、
   前記陽極円筒の内面に接して前記陽極円筒の軸に向かって延びる複数のベインと、
   前記軸に沿って延びる陰極と、
   前記陽極円筒の両方の端部開口部に配置された環状の強磁性体の一対のポールピースと、
   を具備し、
   前記ポールピースの少なくとも一方は複数枚の板を重ねあわせて形成された積層ポールピースであることを特徴とするマグネトロン。
2. 前記ポールピースは前記軸に垂直な外周平坦部と前記外周平坦部の内側から前記陰極に近づく方向に傾斜する傾斜部とを持ち、
   前記積層ポールピースの前記外周平坦部では前記複数枚の板が密着し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。
3. 前記積層ポールピースは前記複数枚の板が少なくとも一部で固着していることを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン。
4. 前記積層ポールピースは互いに対向する面以外の外面にのみめっきが施されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のマグネトロン。
5. 前記積層ポールピースは前記複数枚の板のうち前記陽極円筒から最も遠いものの外周は前記陽極円筒に接するものよりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のマグネトロン。
6. 強磁性体の板をプレス成型して複数の環状板を形成し、それらの環状板を積層して積層ポールピースを形成する工程と、
   前記積層ポールピースを
   両端が開放した筒状の陽極円筒の内面に接して前記陽極円筒の軸に向かって延びるように複数のベインを配置する工程と、
   前記軸に沿って延びるように陰極を配置する工程と、
   前記陽極円筒の端部開口部に前記積層ポールピースを配置する工程と、
   を具備することを特徴とするマグネトロンの製造方法。
   
   

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