JP3473795B2 - 高電圧コンデンサ及びマグネトロン - Google Patents
高電圧コンデンサ及びマグネトロンInfo
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Description
この高電圧コンデンサでなるフィルタを有するマグネト
ロンに関する。
えば実開平4ー40524号公報等でよく知られてい
る。その一般的な構造は次のようなものである。コンデ
ンサを構成する誘電体磁器に、2つの貫通孔を間隔をお
いて形成する。誘電体磁器の貫通孔を開口させた両面
に、互いに独立した個別電極及び個別電極に対して共通
となる共通電極を設ける。共通電極は、接地金具の浮上
り部上に半田付け等の手段によって固着される。コンデ
ンサの貫通孔及び接地金具の貫通孔を通って、貫通導体
を貫通させる。この貫通導体は、コンデンサの個別電極
に、電極接続体等を用いて半田付けされる。接地金具の
浮上り部の外周に、コンデンサを包囲するように、絶縁
ケースが挿着される。接地金具の他面側に、貫通導体を
包囲するように、絶縁カバーが挿着される。そして、絶
縁ケース及び絶縁ケースで包囲されたコンデンサの内外
に、エポキシ樹脂等の熱硬化性絶縁樹脂が充填され、そ
れによって耐湿性及び絶縁性を確保する。
誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とした誘電体
磁器によって構成される。このような誘電体磁器は圧電
性結晶族に属する強誘電体である。圧電性結晶族に属す
る強誘電体は逆圧電効果を示す。このため、交流高電圧
が印加された場合、コンデンサを構成する誘電体磁器の
内部に機械的エネルギーが発生する。例えば、この種の
高電圧コンデンサが、電子レンジのマグネトロンにおい
てフィルタとして用いられた場合、マグネトロンを発振
させる交流高電圧がコンデンサに印加される。交流高電
圧が印加されると、特公昭63ー9367号公報等に開
示されるように、誘電体磁器の内部で、前述した逆圧電
効果により、電気的エネルーが機械的エネルギーに変換
される。このため、誘電体磁器は電圧印加時に伸び、無
印加時に元の状態に戻ろうとしてして縮む。電子レンジ
のマグネトロンを発振させるために、商用周波数または
20kHz〜40kHzの周波数を持つ4kV0ーP程度
の電圧が印加される。また、マグネトロンが発振を開始
する直前に、0〜40kVpーpの過渡電圧が印加され
る。コンデンサを構成する誘電体磁器は、これらの交流
電圧を受けて伸び縮みを繰り返す。このような現象は、
誘電体磁器の電歪現象と称されているものであり、電歪
音が発生する。電歪音は空気振動として外部に伝達さ
れ、高電圧コンデンサのいわゆる鳴きとして現れる。
ち、例えば、マグネトロンを冷却するファン、電源トラ
ンスまたはターンテーブル駆動用モータ等から発生する
音は、かなり低減されている。しかし、高電圧コンデン
サの鳴きによって発生する音を低減することは、その技
術的困難性のために、未だ成功していない。この技術的
困難性の一つは、フィルタとしての性能を向上させるた
めに誘電体磁器に求められる特性と、鳴きを低減するた
めに誘電体磁器に求められる特性が、互いに相反する関
係にあることに起因している。高電圧コンデンサの鳴き
を小さくするには、誘電体磁器の比誘電率を小さくすれ
ばよい。しかし、誘電体磁器の比誘電率が小さすぎる
と、フィルタとしての特性が低下し、ラジオ、テレビま
たは衛星放送等の受信設備に障害を与える。
確保したままで、電歪現象に伴う鳴きを低減させた高電
圧コンデンサ及びマグネトロンを提供することである。
め、本発明に係る高電圧コンデンサは、一つの接地金具
と、少なくとも一つのコンデンサと、少なくとも一つの
貫通導体と、少なくとも一種の絶縁樹脂とを含む。前記
接地金具は、少なくとも一つの貫通孔を有する。前記コ
ンデンサは、誘電体磁器によって構成され、前記誘電体
磁器を貫通する少なくとも一つの貫通孔を有し、前記貫
通孔の開口する両面に電極を有し、前記電極の一方が前
記接地金具の一面上に固着されて、前記接地金具上に備
えられている。前記貫通導体は、コンデンサ及び前記接
地金具を貫通し、前記電極の他方に導通接続されてい
る。前記絶縁樹脂は、前記コンデンサの回りに充填され
ている。
は、比誘電率が3000〜6000である。
ーBaZrO3ーCaTiO3ーMgTiO3を主成分と
し、NiO、CeO2、MnOまたはSiO2の少なくと
も一種を添加した組成を有する。
コンデンサを有することが特徴である。
固着されて、接地金具上に備えられている。貫通導体
は、コンデンサ及び接地金具を貫通し、電極の他方に導
通接続されている。従って、電子レンジのマグネトロン
に使用した場合、貫通導体を給電端子とし、この貫通端
子と、アース電位となる接地金具との間にコンデンサを
接続し、貫通導体を通るノイズをコンデンサのフィルタ
作用によって吸収する高電圧コンデンサが得られる。
しており、コンデンサは誘電体磁器を貫通する少なくと
も一つの貫通孔を有しているから、アースに対して高電
位となる貫通端子を、アース電位となる接地金具及びコ
ンデンサの電極の一方との間に、貫通孔による充分な電
気絶縁を確保することができる。
いるから、高温負荷試験や耐湿負荷試験等の信頼性試験
または高温多湿の環境で使用された場合等の信頼性が向
上する。
電率が3000〜6000である。比誘電率が3000
よりも小さくなると、鳴きレベルは小さくなるが、フィ
ルタコンデンサとしての充分な機能を確保することがで
きない。比誘電率が6000を超えると、フィルタコン
デンサとして機能は高くなるが、鳴きレベルが許容値4
0dBを超える。
断面図、図2は図1に示されたコンデンサの拡散斜視図
である。これらの図に示された高電圧コンデンサは、接
地金具1、コンデンサ2、貫通導体4、5、絶縁ケース
6、外側絶縁樹脂7、内側絶縁樹脂8、絶縁カバー9及
びシリコーン等で構成された絶縁チューブ10、11等
を含んでいる。
有し、浮上り部111が孔112を有している。コンデ
ンサ2は、浮上り部111上に配置され、電極215が
浮上り部111に半田付け等の手段によって固着されて
いる。貫通導体4、5は、貫通孔211、212及び孔
112の内部を貫通し、電極213、214に電極接続
体12、13を介して導通接続されている。外側絶縁樹
脂7は、接地金具1の一面側でコンデンサ2の周りに充
填され、誘電体磁器210の表面に密着している。内側
絶縁樹脂8は、接地金具1の他面においてコンデンサ2
の貫通孔211、212内に充填され、誘電体磁器21
0の表面に密着している。外側絶縁樹脂7、内側絶縁樹
脂8は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
で構成できる。更に、フェノール樹脂やシリコン樹脂等
も用いることができる。絶縁チュ−ブ10、11は、貫
通導体4、5の貫通孔211、212内に位置する部分
に被せて設けられている。
レンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートある
いは変性メラミン等で構成できる。絶縁ケース6は接地
金具1の浮き上がり部111の外周に嵌め込まれてい
る。絶縁カバー9は接地金具1の浮き上がり部111の
内周に嵌め込まれている。外側絶縁樹脂7は絶縁ケース
6の内部に充填され、内側絶縁樹脂8は絶縁カバー9の
内側、接地金具1に備えられた浮き上がり部111の内
側及びコンデンサ2の貫通孔211、212内に充填さ
れている。
は、比誘電率が3000〜6000である。このような
誘電体磁器210の具体例は、BaTi03ーBaZr
O3ーCaTiO3ーMgTiO3を主成分とし、Ni
O、CeO2、MnOまたはSiO2の少なくとも一種を
添加した組成である。
一面上に固着されて、接地金具1上に備えられている。
貫通導体4、5は、コンデンサ2及び接地金具1を貫通
し、電極213、214に導通接続されている。従っ
て、電子レンジのマグネトロンに使用した場合、貫通導
体4、5を給電端子とし、この貫通導体4、5と、アー
ス電位となる接地金具1との間にコンデンサ2を接続
し、貫通導体4、5を通るノイズをコンデンサ2のフィ
ルタ作用によって吸収する高電圧コンデンサが得られ
る。
12を有しており、コンデンサ2は誘電体磁器210を
貫通する少なくとも一つの貫通孔211、212を有て
いるから、アースに対して高電位となる貫通導体4、5
を、アース電位となる接地金具1及びコンデンサ2の電
極215との間に、貫通孔211、212による充分な
電気絶縁を確保することができる。
填されているから、高温負荷試験や耐湿負荷試験等の信
頼性試験または高温多湿の環境で使用された場合等の信
頼性が向上する。
は、比誘電率が3000〜6000である。比誘電率が
3000よりも小さくなると、鳴きレベルは小さくなる
が、フィルタコンデンサとしての充分な機能を確保する
ことができない。比誘電率が6000を超えると、フィ
ルタコンデンサとして機能は高くなるが、鳴きレベルが
許容値、例えば40dBを超える。この点について、以
下に更に詳しく説明する。
は、疑似的d定数に比例することが一般に知られてい
る。疑似的d定数とは、d定数と称される圧電歪み定数
を電歪現象に適用したものであり、生じた歪みを、与え
られた電界の強さで除した値で表現される。従って、疑
似的d定数は、 但し、 kp;電気機械結合計数 fr;共振周波数 D;誘電体磁器210の直径 εo;真空の誘電率 εs;誘電体磁器210の比誘電率 ρ;誘電体磁器210の密度 と表すことができる。上記式から明らかなように、誘電
体磁器210の比誘電率εsが大きいほど、疑似的d定
数が大きくなり、誘電体磁器210の鳴きも大きくな
る。このことから、高電圧コンデンサの鳴きを小さくす
るには、誘電体磁器210の比誘電率εsを小さくしな
ければならない。
が低過ぎると、フィルタコンデンサ2としての機能が低
下する。このため、この高電圧コンデンサを、電子レン
ジのマグネトロンのフィルタとして使用したような場
合、ノイズ低減作用が不充分になり、ラジオ、テレビジ
ョン受像機、衛星放送受信装置等に悪影響を与える。比
誘電率εsが3000〜6000の範囲であると、鳴き
及びノイズフィルタ作用を許容値内に納めることができ
る。次にこの点について更に詳しく説明する。
容されるノイズと、表中に記載された比誘電率εsを有
する誘電体磁器210を用いた本発明に係る高電圧コン
デンサのノイズとの関係を示している。
ズに対して比誘電率εs依存性の周波数領域おいて得ら
れたものである。ノイズ測定に当たっては、VDE/F
TZ規格に基づき、30m法及び10m法を採用した。
周波数41MHz〜68MHzにおけるノイズ規格は3
0dBμV/m、周波数68MHz〜174MHzにお
けるノイズ規格は54dBμV/mであり、第5高調波
におけるノイズ規格は57dBμV/mである。周波数
790MHz〜1000MHzにおけるノイズ規格は現
在のところ定められていない。表1の結果は、図3にグ
ラフ化して示してある。
率εsが3000以上の誘電体磁器210を用いた高電
圧コンデンサの場合、ノイズレベルは、周波数41MH
z〜68MHz、周波数68MHz〜174MHz及び
第5高調波の何れにおいても、設定されたノイズ規格よ
りも小さくなる。これに対して、比誘電率εsが200
0の誘電体磁器210を用いた高電圧コンデンサの場
合、周波数41MHz〜68MHzでは、ノイズ規格3
0μV/mよりも大きな31.0〜32μV/mのノイ
ズレベルとなり、第5高調波ではノイズ規格57dBμ
V/mよりも大きな57.5〜59.5dBμV/mの
ノイズレベルとなる。従って、ノイズを規格値よりも低
減させるためには、高電圧コンデンサを構成する誘電体
磁器210の比誘電率εsを3000以上に設定するこ
と必要がある。
磁器210の比誘電率εsと、鳴きレベルとの関係を示
す測定データである。図4から明らかなことは、比誘電
率εsが6000を超えると、鳴きレベルが急激に高く
なることである。従って、鳴きレベルの急増を抑制し、
鳴きレベルの低い高電圧コンデンサを実現するために
は、比誘電率εsが6000以下の誘電体磁器210を
用いなければならない。
のに限定されない。例えば、実開平5ー21430号、
実開平5ー21431号、実開平5ー23525号、実
開平5ー25718号、実開平5ー28021号、実開
平5ー33519号、実開平5ー28021号、実開平
6ー23237号及び実開平6ー23238号等、既に
公知の技術、更にこれから提案されることのある高電圧
コンデンサに広く適用できる。
ィルタとして組込んだマグネトロンの部分破断面図で、
15は陰極ステム、16はフィルタボックス、17、1
8はインダクタ、19はインダクタ17、18と共にフ
ィルタとして使用された本発明に係る高電圧コンデンサ
である。フィルタボックス16は陰極ステム15を覆う
ように配置してあり、また高電圧コンデンサ19は、フ
ィルタボックス16の側面板161に設けた貫通孔を通
して、外側絶縁樹脂7が外部に出るように貫通して設け
られ、接地金具1の部分で、フィルタボックス16の側
面板161に取付け固定されている。インダクタ17、
18はフィルタボックス16の内部において、陰極ステ
ム15の陰極端子と、高電圧コンデンサ19の貫通導体
4、5との間に直列に接続されている。21は冷却フィ
ン、22はガスケット、23はRF出力端、24は磁石
である。
めに、商用周波数または20kHz〜40kHzの周波
数を持つ4kV0ーP程度の電圧が、高電圧コンデンサ1
9の貫通導体4、5に供給される。供給された高電圧
は、貫通導体4、5からインダクタ17、18を通して
マグネトロンに供給される。貫通導体4、5を通るノイ
ズはコンデンサ2及びインダクタ17、18のフィルタ
作用によって吸収される。
器は、前述したように、比誘電率が3000以上である
から、電子レンジのマグネトロンを発振させるために、
商用周波数または20kHz〜40kHzの周波数を持
つ4kV0ーP程度の電圧が印加された場合でも、充分な
ノイズフィルタ作用を確保できる。
誘電体磁器の比誘電率εsが6000以下であるから、
電歪現象に起因する鳴きを抑制し、鳴きレベルの低い状
態で、マグネトロンを発振させることができる。
りに充填されているから、高温多湿の環境である電子レ
ンジに使用された場合も、充分な信頼性を確保できる。
ィルタとしての機能を確保したままで、電歪現象に伴う
鳴きを低減させた高電圧コンデンサ及びマグネトロンを
提供することができる。
ある。
る。
いて、誘電体磁器の比誘電率を変えた場合のの周波数ー
ノイズ特性を示す図である。
いて、誘電体磁器の比誘電率を変えた場合の比誘電率ー
鳴きレベル特性を示す図である。
ンデンサを組込んだマグネトロンの部分破断面図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 1つの接地金具と、1つのコンデンサ
と、2つの貫通導体と、2つの絶縁チューブと、1つの
絶縁ケースと、1つの絶縁カバーと、絶縁樹脂とを含む
高電圧コンデンサであって、 前記接地金具は、一面側に浮き上がり部を有し、前記浮
き上がり部が孔を有しており、 前記コンデンサは、誘電体磁器によって構成され、前記
誘電体磁器を貫通する2つの貫通孔を有し、前記貫通孔
の開口する両面に電極を有し、前記電極の一方が前記接
地金具の前記浮き上がり部の一面上に固着されており、
前記電極の他方は前記貫通孔毎に独立して設けられてお
り、 前記貫通導体のそれぞれは、前記コンデンサの前記貫通
孔及び前記接地金具の前記孔を貫通し、前記電極の他方
に導通接続されており、 前記絶縁チューブは、弾力性を有する樹脂でなり、前記
貫通導体に被せて設けられており、 前記絶縁ケースは、前記接地金具の一面側において、前
記接地金具の浮き上がり部の外周に嵌め込まれ、その内
部に前記絶縁樹脂が充填されており、 前記絶縁カバーは、前記接地金具の他面側において、前
記浮き上がり部の内周に嵌め込まれ、その内部に前記絶
縁樹脂が充填されており、 前記絶縁樹脂は、前記コンデンサの回りに充填されてお
り、 前記コンデンサを構成する前記誘電体磁器はBaTiO
3 、BaZrO 3 、CaTiO 3 及びMgTiO 3 を主成分
とし、NiO、CeO 2 、MnOまたはSiO 2 の少なく
とも一種を添加した組成を有し、比誘電率が4100よ
りも大きく、6000よりも小さい値に選定されてお
り、VDE/FTZ規格に基づき30m法及び10m法で測
定した輻射ノイズが、41MHz〜68MHzの周波数
範囲では27.0(dBμV/m)以下、68MHz〜
174MHzの周波数範囲では26.5(dBμV/
m)以下、790MHz〜1000MHzの周波数範囲
では47.5(dBμV/m)以下、第5高調波の周波
数では57.0(dBμV/m)以下の範囲にあり、 鳴きレベルが40(dB)以下である 高電圧コンデン
サ。 - 【請求項2】 高電圧コンデンサでなるフィルタを有す
るマグネトロンであって、 前記高電圧コンデンサは、請求項1に記載のものでなる
マグネトロン。
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