JP3753325B2 - マグネトロン用チョークコイル、マグネトロン用ｌｃフィルタ及びマグネトロン - Google Patents

Description

本発明は、電子レンジに用いられるマグネトロン用チョークコイル、ＬＣフィルタ及び電子レンジ用マグネトロンに関する。

電子レンジ用マグネトロンでは、内部で発生したノイズが、電源線などを伝わって他の機器に影響を与えないように、陰極入力側に、チョークコイルとコンデンサとからなるＬＣフィルタ回路を設け、放射ノイズ及びラインノイズを除去するようになっている。ＬＣフィルタ回路を構成するチョークコイルは、一般には、棒状フェライトコアにコイルを巻き、コイルの一端を、マグネトロンの陰極入力端に接続するとともに、コイルの他端を、コンデンサの一端に接続してある。

チョークコイルについては、従来より、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１は、チョークコイルの空芯部に絶縁部材を固定し、この絶縁部材を、移動機構によりチョークコイルの延長方向に移動させることにより、チョークコイルの長さを、漏洩するマイクロ波の波長の変化に見合った値に調整する技術を開示している。

また、特許文献２は、チョークコイルのコアに金属性リングを設け、金属性リングに発生する磁界によって、チョークコイルの発生する磁界を打ち消すことにより、コアの磁気飽和を弱め、高い周波数帯のノイズを低減する技術を開示している。

ところで、電子レンジ用マグネトロンでは、ラインノイズのほか、放射ノイズも発生する。したがって、ラインノイズに限らず、放射ノイズも小さいことが望まれる。放射ノイズは、例えば３００ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で生じる。したがって、放射ノイズの低減には、このような高い周波数帯域で、ノイズ低減作用のあるフィルタ回路を構成しなけばならない。

上述した特許文献２は、放射ノイズの抑制を目的としたものであるが、金属性リングを付設しなければならないという構造的難点のほか、７００ＭＨｚ以上の高い周波数帯域では、必ずしも十分なノイズ抑制作用が得られていない。
特開平１０−２４１５８６号公報 特開平７−１６９４０４号公報

本発明は、３００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯のノイズを低減し得る電子レンジ用マグネトロンのためのＬＣフィルタ、ＬＣフィルタを構成するチョークコイル及びこれらを用いた電子レンジ用マグネトロンを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るマグネトロン用チョークコイルは、コアと、コイルとを含む。前記コアは棒状であり、前記コイルは、前記コアの周りに巻かれている。前記コイルは、前記コアの一端側では密に、他端側に向かうにつれて、コイルターン間の間隔が、次第に拡大されている。

一般に、コアの比透磁率は、周波数が高くなるほど低下する。このため、チョークコイルは、周波数が高いほど磁気飽和の影響を受ける。本発明に係るチョークコイルでは、コイルは、コアの一端側では密に、他端側に向かうにつれて、コイルターン間の間隔が、次第に拡大されているから、チョークコイルから発生する磁界によるコアの磁気飽和を弱めることができる。このため、本発明に係るチョークコイルによれば、３００〜１０００ＭＨｚでの高い周波数まで良好に機能し、広範囲の高周波数帯でノイズを低減できる。

本発明に係るチョークコイルは、コンデンサと組み合わせて、マグネトロン用ＬＣフィルタを構成する。コンデンサは、一端が、前記チョークコイルの前記コアの一端側に接続される。コンデンサの他端は給電端子となる。

本発明に係るマグネトロン用ＬＣフィルタは、上述した本発明に係るチョークコイルを含んでいるので、チョークコイルの有する特性により、３００〜１０００ＭＨｚの範囲の広く、かつ、高い周波数帯で、ノイズを低減できる。

更に、本発明に係るマグネトロンは、上述したＬＣフィルタを有するから、３００〜１０００ＭＨｚの範囲の広く、かつ、高い周波数帯で、放射ノイズを低減させたマグネトロンが得られる。

以上述べたように、本発明によれば、３００〜１０００ＭＨｚの範囲の広い高周波数帯でノイズを低減し得る電子レンジ用マグネトロンのためのＬＣフィルタ、ＬＣフィルタを構成するチョークコイル及びこれらを用いた電子レンジ用マグネトロンを提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

図１は本発明に係るチョークコイルの正面図、図２は図１に示したチョークコイルの正面断面図である。このチョークコイルは、電子レンジのマグネトロンに用いられるＬＣフィルタを構成する。図示されたチョークコイルは、コア１と、コイル２とを含む。コア１は棒状である。図示実施例のコア１は、直径Ｄ１の断面円形で、長さＬの棒状である。コア１は、好ましくは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフィライトコア１で構成する。このようなフェライトコアは、優れた高周波特性を呈するからである。

コイル２は、コア１の周りに巻かれている。コイル２は、コア１の一端側では密に、他端側に向かうにつれて、コイルターン間の間隔ΔＰ１、ΔＰ２、．．．ΔＰ１１が、次第に拡大されている。密に巻かれている端部側でリード線２１が引き出され、反対側でリード線２２が引き出されている。

例えば、図において、コア１の左端を基準にして、１番目、２番目及び３番目のコイルターンは密に巻く。そして、
３番目のコイルターンと４番目のコイルターンは間隔ΔＰ１、
４番目のコイルターンと５番目のコイルターンは間隔ΔＰ２、
５番目のコイルターンと６番目のコイルターンは間隔ΔＰ３、
６番目のコイルターンと７番目のコイルターンは間隔ΔＰ４、
７番目のコイルターンと８番目のコイルターンは間隔ΔＰ５、
８番目のコイルターンと９番目のコイルターンは間隔ΔＰ６、
９番目のコイルターンと１０番目のコイルターンは間隔ΔＰ７、
１０番目のコイルターンと１１番目のコイルターンは間隔ΔＰ８、
１１番目のコイルターンと１２番目のコイルターンは間隔ΔＰ９、
１２番目のコイルターンと１３番目のコイルターンは間隔ΔＰ１０、
１３番目のコイルターンと１４番目のコイルターンは間隔ΔＰ１１、
としたとき、符号ΔＰに付された数字の大きい間隔は、それよりも数字の小さい間隔よりも小さくはならないように、コイル２を巻く。例えば、
ΔＰ１＜ΔＰ２＜ΔＰ３＜ΔＰ４＜ΔＰ５＜．．．．＜ΔＰ１１
または、
（ΔＰ１＝ΔＰ２）＜（ΔＰ３＝ΔＰ４）＜（ΔＰ５＝ΔＰ６）
＜（ΔＰ７＝ΔＰ８）＜（ΔＰ９＝ΔＰ１０）＜ΔＰ１１
または、
（ΔＰ１＝ΔＰ２＝ΔＰ３）＜（ΔＰ４＝ΔＰ５＝ΔＰ６）
＜（ΔＰ７＝ΔＰ８）＜（ΔＰ９＝ΔＰ１０）＜ΔＰ１１
等を満たす。

より具体的には、コア１の一端側の密な部分は、２〜４ターンである。その後のターンは、順次に、
コイル線径ｄ１の０．５倍の間隔で２〜３ターン、
コイル線径ｄ１の１．０倍の間隔で２〜３ターン、
コイル線径ｄ１の1．５倍の間隔で１〜２ターン、
コイル線径ｄ１の２．０倍の間隔で１〜２ターン
とする。但し、全ターンで、１４ターン以下とすることが好ましい。

これにより、３００〜１０００ＭＨｚの範囲に及ぶ広く、かつ、高い周波数帯で、ノイズを低減できる。一般に、コア１の比透磁率は、周波数が高くなるほど低下する。このため、チョークコイルは、周波数が高いほど磁気飽和の影響を受ける。本発明に係るチョークコイルでは、コイル２は、コア１の一端側では密に、他端側に向かうにつれて、コイルターン間の間隔が、次第に拡大されているから、チョークコイルから発生する磁界によるコア１の磁気飽和を弱めることができる。このため、本発明に係るチョークコイルによれば、３００〜１０００ＭＨｚでの高い周波数まで良好に機能し、広範囲の高周波数帯でノイズを低減できる。

図３はチョークコイルの周波数減衰特性データを示す図である。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってある。特性ＣＨ１１は、コアの全長にわたってコイルを密に巻いた従来のチョークコイルの特性、特性ＣＨ２１は本発明に係るチョークコイルの特性である。本発明に係るチョークコイルの構成は次のとおりである
（１）コア１
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフィライトコア
Ｌ＝３７ｍｍ
Ｄ１＝４．５φ
（２）コイル２
線径が１．４φのマグネットワイヤ (ポリエステル等の被覆銅線)
（３）コイル２の巻き状態
図１及び図２の左端を基準にして
最初の３ターンはコイルターン間隔無し
次の３ターンはコイルターン間隔ΔＰ１＝ΔＰ２＝ΔＰ３＝０．７ｍｍ
次の３ターンはコイルターン間隔ΔＰ４＝ΔＰ５＝ΔＰ６＝１．４ｍｍ
次の２ターンはコイルターン間隔ΔＰ７＝ΔＰ８＝２．０ｍｍ
次の２ターンはコイルターン間隔ΔＰ９＝ΔＰ０＝２．８ｍｍ
従来のチョークコイルは、本発明の実施例と同じコア及びコイルを用い、コイルを密に巻いた。

図３において、従来品の特性ＣＨ１１を参照すると、３００（ＭＨｚ）〜１０００（ＭＨｚ）の領域において、減衰量が−４０（ｄＢ）〜−５０（ｄＢ）であるのに対し、本発明に係るチョークコイルは、３００（ＭＨｚ）〜１０００（ＭＨｚ）の広い高周波帯において、減衰量が−６０（ｄＢ）に、著しく改善されている。従来との比較では、３００〜１０００ＭＨｚの範囲で約1５（ｄＢ）程度も減少していることが分かる。

第４図は本発明に係るチョークコイルとコンデンサとを組み合わせて構成したＬＣフィルタを有する電子レンジ用マグネトロンを示す図、図５は図４に示したマグネトロンの電気回路図である。

図４及び図５を参照するに、電子レンジ用マグネトロンを構成するは筐体４の内部に、本発明に係るチョークコイル３１、３２が配置されている。チョークコイル３１、３２のそれぞれは、コイルターンが疎となる側から引き出されたリード線２２、２２が、マグネトロンの発振部５に備えられたフィラメント５１の端子５２、５３にそれぞれ接続されている。

コンデンサ６は、筐体４の側面板４１を貫通して備えられ、接地金具６５が、ねじ止めなどの手段によって、側面板４１に固定されている。コンデンサ６は、接地金具６５の両側に絶縁ケース６１及び絶縁カバー６２を有しており、側面板４１から外部に突出する絶縁ケース６１の内部には、セラミック誘電体でなる２つの容量Ｃ１、Ｃ２（図５参照）が形成されている。セラミック誘電体は、一端面に設けた接地電極が接地金具６５にはんだ付けなどの手段によって固着されており、他端面には、接地電極との間で容量Ｃ１、Ｃ２を生じさせる２つの分割電極を有する。

コンデンサ６は、セラミック誘電体を貫通する２本の貫通導体６３、６４を有している。貫通導体６３、６４は、セラミック誘電体に設けられた２つの分割電極にそれぞれ接続される。

上述したコンデンサは、従来よりよく知られており、それらを選択使用することができる。

貫通導体６３、６４の一端は、筐体４の外部に導かれ、外部からコネクタが接続される。貫通導体６３、６４の他端は、筐体４の内部に導かれる。貫通導体６３、６４の他端には、チョークコイル３１、３２のコイル２において、密に巻かれている端部側で引き出されたリード線２１、２１が接続されている。

上記したチョークコイル３１、３２及びコンデンサ６の容量Ｃ１、Ｃ２により、図５に示すようなＬＣフィルタを構成し、電子レンジ用マグネトロンから発生するノイズが、貫通端子６３、６４を通して外部に漏洩するのを防止する。

ここで、本発明に係るＬＣフィルタは、上述した本発明に係るチョークコイルを含んでいるので、チョークコイルの有する特性により、３００〜１０００ＭＨｚの範囲の広い高周波数帯で、ノイズを低減できる。図４及び図５に示したマグネトロンは、上述したＬＣフィルタを有するから、３００〜１０００ＭＨｚの範囲の広い高周波数帯で、放射ノイズを低減させることができる。

次に、実測データを参照して、本発明の効果を具体的に説明する。
図１及び図２に示した構造を持ち、図３に示す特性を得たチョークコイルを用い、図４、及び、図５に示したＬＣフィルタ及びマグネトロンを構成し、測定装置を用いて、妨害ノイズレベル特性を測定した。測定方法は次のとおりである。
（１）電子レンジの向きを４５度に固定した。
（２）アンテナ高さを、１ｍに固定した。
（３）負荷として、水１リットルを、シャーレに入れた。
（４）１０分間予備稼動した。
（５）この後、測定時間（８分）で４回測定した。
（６）測定は、アンテナに対して、水平方向及び垂直方向におて、各２回行った。

比較のため、従来のチョークコイルを用いてＬＣフィルタを構成したマグネトロンについても、同様の測定を行った。
測定結果は、図６及び図７に示してある。図６において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸にノイズレベル（ｄＢμＶ／ｍ）をとってある。特性ＣＨ１２は従来のＬＣフィルタを用いたマグネトロン（従来マグネトロンと称する）の特性、特性ＣＨ２２は本発明に係るＬＣフィルタを用いたマグネトロン（本発明マグネトロンと称する）の特性、図７は、図６の特性において、５００（ＭＨｚ）〜８５０（ＭＨｚ）における妨害ノイズＱＰ値（ｄＢμＶ／ｍ）を示す図である。

図７において、データＣＨ１３、ＣＨ１５は、アンテナ方向を水平方向とした場合の従来マグネトロンの特性、データＣＨ１４、ＣＨ１６は、アンテナ方向を垂直方向とした場合の従来マグネトロンの特性である。データＣＨ２３は、アンテナ方向を水平方向とした場合の本発明マグネトロンの特性、データＣＨ２４、ＣＨ２５、ＣＨ２６は、アンテナ方向を垂直方向とした場合の本発明マグネトロンの特性である。

図７の結果から、本発明マグネトロンは、放射ノイズが影響する高い周波数、例えば３００〜１０００ＭＨｚ帯のノイズが、一般的に問題無いレベルとして言われている３０（ｄＢμＶ／ｍ）以下を確保できている。

以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

本発明に係るチョークコイルの正面図である。 図１に示したチョークコイルの正面断面図である。 チョークコイルの周波数減衰特性データを示す図である。 本発明に係るチョークコイルとコンデンサとを組み合わせて構成したＬＣフィルタを有する電子レンジ用マグネトロンを示す図である。 図４に示したマグネトロンの電気回路図である。 電子レンジ用マグネトロンのノイズレベル測定データを示す図である。 電子レンジ用マグネトロンの５００（ＭＨｚ）〜８５０（ＭＨｚ）における妨害ノイズＱＰ値（ｄＢμＶ／ｍ）を示す図である。

符号の説明

１ コア
２ コイル
３１、３２ チョークコイル
４ 筐体
５ 発振部
６ コンデンサ

Claims (5)

1. コアと、コイルとを含むマグネトロン用チョークコイルであって、
   前記コアは、棒状であり、
   前記コイルは、前記コアの周りに巻かれ、前記コアの一端側では密に、他端側に向かうにつれて、コイルターン間の間隔が、次第に拡大されている
   マグネトロン用チョークコイル。
2. 請求項１に記載されたマグネトロン用チョークコイルであって、前記コアは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフィライトコアであるマグネトロン用チョークコイル。
3. 請求項１または２に記載されたマグネトロン用チョークコイルであって、
   前記コアの一端側の密な部分は、２〜４ターンであり、
   その後のターンは、順次に、コイルターン間の間隔がコイル線径の０．５倍で２〜３ターン、コイルターン間の間隔がコイル線径の１．０倍で２〜３ターン、コイルターン間の間隔がコイル線径の１．５倍で１〜２ターン、コイルターン間の間隔がコイル線径の２．０倍で１〜２ターンであり、且つ、全ターンが１４ターン以下である
   マグネトロン用チョークコイル。
   
4. チョークコイルと、コンデンサとを含むマグネトロン用ＬＣフィルタであって、
   前記チョークコイルは、請求項１乃至３の何れかに記載されたものでなり、
   前記コンデンサは、一端が、前記チョークコイルの一端側に接続されている
   マグネトロン用ＬＣフィルタ。
5. ＬＣフィルタを有するマグネトロンであって、前記ＬＣフィルタは請求項４に記載されたものでなるマグネトロン。

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