JP5007008B2 - マグネトロンアノード - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、磁電管アノードに関し、そして特に、しかし排他的ではないが、比較的高いパワー・レベルで動作することができる磁電管アノードに関する。
【０００２】
一つの既知の磁電管設計では、中心円筒形カソードは、その内部面から内側に広がる複数のアノード・ベーンを支持している導電性円筒を一般に備えているアノード構造によって取り囲まれる。動作中、磁界は、円筒形構造の縦軸に平行な方向に印加され、かつカソードとアノードとの間の電界との組合せで、カソードから放出された電子に作用し、共鳴の生起及びｒ．ｆ．エネルギーの発生を結果としてもたらす。磁電管は、アノード・ベーンによって規定されたキャビティ間の結合に依存して発振の多数のモードを支持し、出力周波数及びパワーの変化を与えることができるように構成されている。特定の動作モードに磁電管を拘束するために用いられる一つの技法は、ストラッピングのものである。通常要求される、動作のｐｉモードを取得しかつ保守するために、一つ置きのアノード・ベーンは、ストラップによって相互に接続される。一般に、二つのストラップは、アノードの各端部に配置されるか又は別の構成では、例えば、３つのストラップがアノードの一つの端部に存在しかつその他の端部には存在しない。
【０００３】
本発明は、どのような方法で磁電管の出力パワーが増大されうるかという考察から生起されたが、しかし本発明は、これが要求されることではないアプリケーションでも用いられうる。
【０００４】
本発明によれば、磁電管アノードは、アノード・ベーンを規定するために互いに接合された複数の積重ねセグメントを備えている。
【０００５】
セグメントは、縦軸を横切るように一般に配列されかつセグメントの少なくともあるものは、縦方向に成型プロフィールを有する、即ち、それらは、単なる積層シートではない。
【０００６】
一つの先に知られたタイプの磁電管アノードでは、アノードは、固体塊から機械加工によって製造される単一のユニタリー・コンポーネントを備えている。大きなサイズのアノードに対して、一般的な構築技法は、アノード・ベーンを別々に製造しそれから組立手順中にベーン相互とシェルとのアライメントを保守するためにジグを用いて取り囲んでいる円筒形アノード・シェルにそれらを接合することである。これとは対照的に、本発明によるアノードは、各セグメントがセグメントが互いに積重ねられる前に製造される複数のアノード・ベーン部分を含むので正確に保守されるアノード・ベーン間隔を有する。従って、最終組立においてミスアライメントを結果としてもたらしうるセグメントのあらゆる欠陥は、それが他のセグメント及び拒絶されたセグメントと接合される前に検査によって検出されうる。更に、本発明の使用は、それが互いに接合されるセグメントの面が、ベーンが個別に製造されかつそれらの終端面でアノード・シェルに固定されるような含まれた小さな固定領域と比較して比較的大きな表面領域なので、より丈夫なアノードに導きうる。
【０００７】
好適な実施形態では、各セグメントは、例えば、固体材料から機械加工されうるユニタリー・コンポーネントである。それゆえに、磁電管アノードの組立中のあらゆる処理は、セグメント自体に接合がないのでセグメントのアノード部分を互いに対して移動させない傾向がある。また、完成した磁電管アノードは、先に知られた構成で製造されたアノードよりも理想的な設計寸法に一致するであろうし、より機械的に強靭である。
【０００８】
アノードが固体塊から機械加工されるような他の先に知られた方法は、より小さいアノード設計に対して実行可能であるが、しかしより低い周波数で磁電管に用いられることを意図したより大きいアノードに対して実施することがより難しくかつ高価になる。
【０００９】
セグメントは、実質的に環状であるのが好ましい。各セグメントは、完全な輪であるのが都合よいが、しかし他の実施形態では、各セグメントは、輪の一部だけを備えることができる。しかしながら、これは、更なる複雑性及び多数のコンポーネントを導きかつ便利であるとは考えられない。各セグメントは、接合された、積重ね組立において、一般に円筒形のアノードの縦軸を横切る面にある終端面を有するのが好ましい。
【００１０】
円筒は、積重ねセグメントの回りに配置されかつそれに接合されるのが好ましい。他の構成では、個別に製造された円筒を供給する代わりに、セグメント自体は、完成したアノード組立体において外側アノード・シェルを形成する部分を含みうる。
【００１１】
有利に、アノードは、複数のストラップを含む。より有利な実施例では、ストラップはアノードベーン（vane）の軸長に沿って分配される。アノードのセグメントに分かれた性質は、これが容易に達成され得、それが重要な利点をもたらすことを意味する。通常、ストラッピングは、動作波長の１／４の軸長を有するアノードにとってのみ有効である。それより長いアノードにとっては、モード分離が壊れ、動作の、所望のモードと周波数を維持することが不可能になる。通常のようにその端部に位置させる代わりに、ストラップを、アノードベーンの軸長に沿って分配することによって、モード分離のロス（loss）無しに、アノードのいかなる所望の長さをも使用され得る。このようにして、出力パワーが増大され、出力パワーがアノードの長さに依存する一方、周波数安定性が維持され得る。例えば、本発明によるアノードを用いるマグネトロンをＸバンドで動作させると、２ＭＷの領域のパワー出力を達成し得ることが信じられている。しかし、他の周波数範囲でのマグネトロンもまた、本発明を有利に使用し得る。
【００１２】
有利に、ストラップは実質的に均一に、アノードベーンの軸長に沿って間隔が空けられ、好ましくはそれらは、実質的に全軸長に沿って分配される。結果において、いかなる長さのアノードが要求されても、ほとんど連続的ストラッピングが達成され得る。
【００１３】
アノードは、異なる構成のセグメントを含み得る。一つの実施例では例えば、セグメントは、アノードベーンを規定し、ストラップは別々の構成要素として提供される。しかし、特に有利な実施例では、少なくともセグメントの一つは、ストラップ及びアノードベーンの一部分を含む。好ましくは、各セグメントは、ストラップ及びアノードベーンの一部分を含む。これにより、要求される、異なる構成要素タイプの数が減少され、よって、製造が促進され、コストが削減される。各セグメントのストラップがアノードベーン部分と統合されるにつれて、設計上アノードは特にロバスト（robust）となる。
【００１４】
それぞれがストラップを持つ、隣接するセグメントが含まれるの組、のような一つのやり方では、各セグメントのストラップは、他方の端部より、セグメントの一方の端部により近く、セグメントは、一方が他方に対して反転されるように、互いに隣接して積み重ねられる。このようにして、一つのセグメントは、半分の数のアノードベーンの一部分を含み得、これらは、ストラップによって一緒につながれ、他のセグメントは、そのストラップによって接続された残りのアノードベーンの一部分を備える。２つのセグメントはその後、アノードベーンの一部分が交互配置され（interleaved）、それらが、アノードの長軸に沿って異なる位置にあるためにストラップの配置が互いに干渉しないようなやり方で、互いに隣に配置される。好ましくは、セグメントは通常その形状は同一で、製造上の制約を緩和する。
【００１５】
本発明の特徴によって、マグネトロンのアノードの製造方法は、環状のセグメントを形成し、各セグメントがアノードベーンの一部分を含み、環状のセグメントを積み上げ、その後積み重ねられたセグメントを一緒につなぐ、というステップを含む。ミリング（milling）のような他の技術も使用され得るが、環状のセグメントが、例えば、電子放電加工（electron discharge machining）を用いて形成され得る。例えば、鑞(ろう)付けによって環状のセグメントがつながれ得る。
【００１６】
本発明の方法は、製造時間を減少させ、ベーンが別々に製造される以前の方法ほど労働集約的ではなく、それに加えて、高いパワーでの使用の可能性を持つ、特にロバストなアノードにつながる。
【００１７】
アノードは、複数の環状のセグメントを積み重ね、それらを一緒につなげ、その後、積み重ねられたセグメントにつながれた円筒状の殻（shell）内のアセンブリを取り囲むことによる、一つの方法で形成され得る。パーツが互いに隣接して配置された後の一つのステップにおいて、セグメントとシリンダは全て一緒につなげられ得る。別の方法では、その周りにセグメントが配置されてコアにつながれる、中央コアが使用され得る。このステップに続いて、コアの一部分が除去され得、その部分が残存してアノードベーンの一部分を形成し得る。
【００１８】
以下、本発明を実施する幾つかの方法を、図面を参照して実施例について説明する。
図１及び図２を参照すると、本発明によるマグネトロンは、磁気戻り路４及び５に接続された磁極片２及び３の間において中心に配置された円筒状カソード１を含んでいる。カソード１は、円筒状アノード構造体６により囲まれており、アノード構造体６は、外側シェル７及び内方に延びるアノードへーン８から成り、シェル７及びベーン８は、銅製である。
【００１９】
ベーン８は、複数の環状セグメント９により形成され、このセグメントは、マグネトロンの長手軸Ｘ−Ｘに沿って積層されている。各セグメントは、アノードベーンの総数の半分の部分と、完成したアノードにおいてストラップとして働く接続リングとを含む。
【００２０】
図３は、電子放電加工により銅の固体片から製造された単一セグメントを概略的に示す。セグメント９は、ストラップを形成する完全なリングを含み、そのストラップから内方及び外方に延びる部分１１が完成した構造体においてアノードベーン８の一部を形成する。ベーン部分の内側部分１１Ａは、丸く作られ、その完成したデバイスにおいてカソード１と対面する。外側部分１１Ｂは、その外面に縦溝１２を有する。図面からわかるように、ストラップは、セグメント９の他端１４よりも一端１３に近い位置にある。
【００２１】
そのような複数のセグメント９の組み立て後、組み立ての次の段階は、それらの上部及び下部の表面を銀の層で覆うことである。セグメント９は、アノードシェル７内で積層体に組み立てられる。他方のセグメントの上に一つのセグメントが重ねられて環状構造を与える。隣接するセグメント９の各対について、図４に示されるように、一方のセグメントが他方のセグメントに対して反転され、さらに回転され、それにより、ベーン部分がリングの回りに等間隔に配置される。完成した積層体が図５に概略的に示されている。ワイヤ形状のろう付け材料がセグメント９の外面の縦溝スロット１２に通される。隣接するアノードベーンの間の相対距離を維持するためにジグが使用され、アノードシェルが円形配列を維持する。
【００２２】
コンポーネントが組み立てられた後、セグメント９上に錘が配置され、組立体が加熱される。セグメントの隣接面上の銀が溶融して、それらの面がともにろう付けされ、セグメントは、アノードシェルの内面にもろう付けされる。
【００２３】
必要に応じて多くのコンポーネントがともに積層されて長いアノードが形成されてもよい。
この方法では、セグメント９は同一である。しかしながら、他の組立方法では、幾つかの異なるコンポーネントがアノード組立体に使用されてもよい。
【００２４】
別の製造方法では、先ず、図６に示される円筒状コンポーネントが加工される。そのコンポーネントは、中心の円筒状連続部分１５と溝１６を有し、溝１６は、その外面の周りにリッジ１７を形成している。図７に示された複数のセグメント１８が形成される。各セグメントは、連続リング１９を有し、その連続リング１９からインターバル部分２０が半径方向に内方及び外方に延びている。最後に、図８に示された、連続外側シェル２１と内面２２とを有する第３のコンポーネントが形成される。その外側シェル２１は、完成したマグネトロンにおいてアノードシェルとなる。内面２２は、複数の溝２３を有し、その溝の間にベーン部分２４が形成されている。コンポーネントの各々は、銅製であり、その表面は、適当なろう付け材料で覆われた他の表面と隣接している。図６及び図８に示されたコンポーネントは、それらの間の隙間に配置された図７の複数のセグメントと同心状に配置されている。セグメントは、それにより交互のストラップが、完成したアノードにおいて同じアノードベーンに電気的に接続されるように、隣接するセグメントに対して回転可能に配置されている。
【００２５】
別の実施例では、先ず、図９に示されるような、完全なリング２５とそこから延びる複数の部分２６とを有するセグメントが加工される。その完全なリングは完成したマグネトロンにおいてストラップとなり、部分２６は、アノードベーンの一部を形成する。他の装置の場合のように、その部分の数は、完成したマグネトロンのアノードベーンの総数の半分に相当する。図９に示されたセグメントの対は、図１０に示されたように相互に組み立てられ、その後、シェル内でセグメントの一方が他方の上方に積層されて相互にろう付けされる。
【００２６】
別の方法では、図１１を参照して、複数のスプリットリング２７がほぼ円筒形の巻型２８上で組み立てられる。その巻型２８は、その外面の周りにアノードベーン３０の内面部２９を有する。例えば、３１に示されるアノードベーンの溝は、別のアノードベーンに電気的に接続されたストラップを受け入れる。その後、その組立体は、図８に示されるコンポーネント内に配置され、そのコンポーネントにろう付けされる。最後に、中心シリンダ３２がアノード構造体を与えるように除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるマグネトロンの概略縦断面図である。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取ったマグネトロンの平面図である。
【図３】 セグメントの１つを示す図である。
【図４】 ２つの隣接するセグメントを示す図である。
【図５】 積層されたセグメントを示す図である。
【図６】 他のマグネトロンアノードに使用されるステップコンポーネントと本発明による製造方法を示す概略図である。
【図７】 他のマグネトロンアノードに使用されるステップコンポーネントと本発明による製造方法を示す概略図である。
【図８】 他のマグネトロンアノードに使用されるステップコンポーネントと本発明による製造方法を示す概略図である。
【図９】 他のマグネトロンアノードに使用されるステップコンポーネントと本発明による製造方法を示す概略図である。
【図１０】 他のマグネトロンアノードに使用されるステップコンポーネントと本発明による製造方法を示す概略図である。

Claims (16)

1. アノードベーンを画定するように互いに結合された複数の積み重ねセグメントを備え、前記セグメントのうちの１つもしくはそれ以上のセグメントが、それぞれ、ストラップおよび前記アノードベーンの部分を含み、前記セグメントのうちの１つもしくはそれ以上のセグメントが、それぞれ、ストラップを形成するリングを含み、そのストラップから間隔をおいて内方及び外方に延びる部分がアノードベーンの一部を形成し、前記ストラップは、前記アノードベーンの軸方向の長さにそって実質的に一様に離間されて分散されており、各々がストラップを含む１対の隣接セグメントについて、各セグメントの前記ストラップは、他端よりも一端に近い位置にあり、前記セグメントは、互いに対して反転させて積み重ねられているマグネトロンアノード。
2. 少なくとも１つのセグメントは、単一構成部分である請求項１に記載のアノード。
3. 前記セグメントは、実質的に環状である請求項１または２に記載のアノード。
4. 前記積み重ねセグメントの周りにあってそれらセグメントに結合されたシリンダを含む請求項１または２または３に記載のアノード。
5. 各セグメントは、隣接セグメントに結合しその長手方向軸を横切る平面内にある端面を有している請求項１または２または３または４に記載のアノード。
6. 前記ストラップは、前記アノードベーンの軸方向の長さの実質的に全体にそって分散されている請求項１に記載のアノード。
7. 各セグメントは、前記アノードベーンの総数の半分の部分を含み、隣接セグメントは、前記アノードベーンの部分が交互に組み合うように配置されている請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のアノード。
8. 前記セグメントは、公称形状において同一である請求項１から７のうちのいずれか１項に記載のアノード。
9. マグネトロンアノードを製造する方法において、
   アノードベーンの部分を各々が含む環状セグメントを形成するステップであって、前記セグメントが、それぞれ、ストラップを形成するリングを含み、そのストラップから間隔をおいて内方及び外方に延びる部分がアノードベーンの一部を形成する、ステップと、
   前記環状セグメントを積み重ねるステップであって、前記セグメントが、前記ストラップが前記アノードの軸方向の長さの全体にそって分散されるようにして積み重ねられる、ステップと、それから
   前記積み重ねたセグメントを結合するステップと、
   を含み、
   １対の隣接セグメントについて、各セグメントは、他端よりも一端に近い位置にストラップを含み、前記セグメントは、互いに対して反転させて積み重ねられることを特徴とする方法。
10. 前記積み重ねられた環状セグメントの外側の周りにシリンダを配置し前記セグメントを前記シリンダに結合するステップを含む請求項９に記載の方法。
11. 前記セグメントは、電子放電加工を使用して形成される請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記環状セグメントは、ろう付けによって結合される請求項９または１０または１１に記載の方法。
13. 前記セグメントのうちの少なくとも１つは、ストラップを含む請求項９から１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
14. 前記環状セグメントは、公称形状において同一である請求項９から１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
15. 前記環状セグメントをシリンダコアに積み重ね、それから前記セグメントを前記コアに結合させ、それから前記コアの一部を除去し、該コアの残部が前記アノードベーンの部分を形成するようにさせるステップを含む請求項９から１４のうちのいずれか１項に記載の方法。
16. アノードを同軸的に取り巻くカソードを含み、前記アノードは、請求項１から８のうちのいずれか１項に記載されたものであるか、および／または、請求項９から１５のうちのいずれか１項に記載された方法によって製造されたものである、ことを特徴とするマグネトロン。

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