JP5676980B2

JP5676980B2 - マグネトロンおよびその製造方法

Info

Publication number: JP5676980B2
Application number: JP2010193743A
Authority: JP
Inventors: 正寿東
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP2012054010A

Description

本発明はマグネトロンおよびその製造方法に関する。

調理用の電子レンジは、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波を発生するマグネトロンを利用する。しかし、マグネトロンは基本波成分以外に高次高調波成分を同時に発振し出力部から放射する。周波数が高い分、電子レンジからの漏洩の防止が難しく、この高次高調波成分は他周波数帯域の電波通信に影響を与えることから雑音成分として輻射が規制される。

マグネトロンから出力される高調波の輻射を抑えるために、マイクロ波の出力部に数次の高調波に対応する一般にλ／４型といわれるチョークを内蔵して高調波の漏洩を抑制している。

従来の出力部の一例を図７に示す。出力部１００は、金属封着体１０１、絶縁円筒１０３、排気用金属管１０４などから構成され、これらの内側をアンテナリード１０５が管軸方向に伸びている。

金属封着体１０１は全体が筒状で、その内壁に環状溝を形成した樋状のチョーク１０２がロー付けにより形成される。

また、図８に示すように、金属封着体１０１を、絶縁円筒１０３との接合部分で、内側に折り曲げて環状溝のチョーク１０２ａを形成した構造がある。

以上のようにチョークは金属封着体とは別部品として用意しロー付けにより接合したり、金属封着体と一体にプレス成形して形成される。チョークの材質として、冷間圧延鋼板やステンレス鋼などの鉄（Ｆｅ）または鉄合金が使用され、ガス放出やロー付け性、耐腐食性向上のために、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）のメッキが施される。

ロー付けには一般的に銀（Ａｇ）と銅の合金ローが用いられる。環状のロー材を用いるが、メッキ膜にしてロー材とするものもある。一例としてＣｕの陽極ベインとストラップリングのロー付けのために、あらかじめ両者を軽く嵌合させてＡｇメッキを施すか、Ａｇメッキを施してから嵌合し、ブレージングによりメッキを溶融してロー付けするものがある（特許文献１参照）。

特開平５―２１０１５号公報

金属封着体と一体にプレス成形する場合は部品点数やロー材の削減にもなりコストダウンが可能になる。一方では工程や金型のコスト、部品精度などを考慮するとプレスの制約上から金属封着体に一つのチョークしか設けることが出来ないという問題がある。また材質や板厚によりチョーク形状寸法および精度にも制限が出てくる。

高調波輻射阻止のために、金属封着体内壁に複数のチョークを形成したい場合や一体成形で作ることが出来ないチョーク寸法を実現したい場合は、別部品のチョークを用意し金属封着体にロー付けする必要がある。その場合、一体成形の部品に比べてチョーク部品に対する下記のようなコストが余分にかかる。

（１）材料コスト
（２）加工（プレス成形）コスト
（３）メッキコスト
（４）ロー材コスト
通常のプレス部品の場合、全体のコストに占める割合は（１）（２）に対して（３）（４）が大幅に大きいことが多く、結果として製品のコスト上昇につながる。

本発明はこのような不都合を解決し低コストで高調波抑制効果の高いマグネトロンを得るものである。

本発明は、陽極円筒に接合され内壁にチョークを配置した筒状の金属封着体と、この金属封着体に接合する絶縁円筒と、この絶縁円筒に接合される排気金属管と、前記金属封着体および前記絶縁円筒の内側を通り前記排気金属管に接続されたアンテナリードを有する出力部を具備したマグネトロンにおいて、チョークは熱膨張係数が前記金属封着体と同じまたはそれ以上である金属環体からなり、金属封着体の内壁に圧入され、圧入後の金属封着体壁および金属環体面に金属メッキ膜が被覆されていることを特徴とするマグネトロンにある。
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。

さらに、本発明は、チョークを形成し熱膨張係数が金属封着体と同じまたはそれ以上である金属環体を金属封着体の内壁に圧入し、圧入後の金属封着体壁および金属環体面に金属メッキ膜が被覆するマグネトロンの製造方法にある。

本発明によれば、低コストで高調波抑制効果の高いマグネトロンを得ることができる。

本発明の一実施形態のマグネトロンの断面図。本発明の一実施形態を説明するもので（ａ）は出力部の一部を示す断面図、（ｂ）は製造工程を示す略図。本発明の他の実施形態を説明する断面図。本発明の他の実施形態を説明する断面図。本発明の他の実施形態の製造工程を説明する断面図。本発明の他の実施形態を説明する斜視図。従来のマグネトロンの出力部を説明する断面図。従来の他のマグネトロンの出力部を説明する断面図。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１および図２に示すように、マグネトロンはマイクロ波を発振する発振部１０とその一方側に形成した入力部２０、他側に形成した出力部３０からなる。そしてマグネトロンの外部に一対の環状磁石４０が嵌着され、ヨーク４１で固定されている。発振部１０の外壁に冷却フィン４２が取り付けられ、その他端はヨーク４１に固着される。入力部２０にはチョークコイル４３と貫通コンデンサ４４を備えたフィルターボックス４５が設けられる。

（発振部）
高周波を発生する発振部１０は、Ｃｕでできた陽極円筒１１および陽極円筒１１内の中央部に位置するカソード１２、空胴共振器を形成する複数の陽極べイン１３などから構成されている。陽極べイン１３は、陽極円筒１１と同じＣｕででき陽極円筒１１およびカソード１２間に放射状に設けられ、その一端は陽極円筒１１の内壁に固定されている。複数の陽極べイン１３は、その１つ置きどうしが共通のストラップリング１４で接続されている。陽極円筒１１の図示上下の開口端部にポールピース１５、１６が固定され、カソード１２にエンドシールド１７が接続されている。ポールピース１５上方に出力部３０が設けられている。

（入力部）
入力部２０はカソード１２を陽極円筒１１中央部に配置しかつ電流を供給する２本のカソードロッド２１，２２とこれらのカソードロッドを支持し電気的に外部に引き出す絶縁ステム２３を有している。絶縁ステム２３は陽極円筒１１との間に配置した外囲器の一部となる入力側金属封着体２４で封着されている。

（出力部）
出力部３０は、外囲器の一部をなす金属封着体３１、高調波を阻止するチョーク３２およびセラミック絶縁円筒３３、排気用金属管３４、アンテナリード３５などから構成されている。金属封着体３１と絶縁円筒３３、絶縁円筒３３と排気用金属管３４はロー材によって気密接合され、その内側空間をアンテナリード３５が管軸ｍ方向に伸びている。アンテナリード３５は、一端部が陽極ベイン１３の１つと電気的に接続され、他端部は排気用金属管３４に排気の封止と同時に固定されている。

図２に示すように、金属封着体３１は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を材質として筒状に形成され、管軸ｍに対し垂直方向に広がる鍔状部３１ａおよび管軸ｍの延長方向に伸びる筒状部３１ｂ、同じく管軸ｍの延長方向に伸びる縮径筒状部３１ｃから構成され、鍔状部３１ａの外縁が陽極円筒１１に接合されている。さらに金属封着体３１の縮径筒状部３１ｃと絶縁円筒３３の下端面が接合されている。

また絶縁円筒３３の上端面に排気用金属管３４が接合されている。排気用金属管３４は、上端が封止された筒状部３４ａと径大円筒部３４ｂから構成され、径大円筒部３４ｂの図示下端面が絶縁円筒３３に接合されている。

図２（ａ）に示すように、チョーク３２は断面Ｕ字状の環状溝を形成した金属環体で形成される。外環壁３２ａを低く、内環壁３２ｂを高く形成し、外環壁が金属封着体３１の内壁３１ｆに同軸的に、すなわち管軸ｍに合わせて圧入嵌合されており、その上からメッキ膜３６が施されている。チョークの深さは抑制すべき高調波に対応させる。実際には溝開口幅や取り付け位置により高調波のλ／４波長とずれが生じるので調整される。

チョーク３２の材質の膨張係数は金属封着体３１の膨張係数以上に選定され、例えば両者ともに冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ）を用いることができる。金属封着体３１として０．５ｍｍ厚、チョーク３２として０．３ｍｍ厚の鋼板をプレス成形して形成する。

図２（ｂ）に示すようにチョーク３２を構成する金属環体の外環壁３２ａを外側に傾斜させてバネ性をもつようにしておき、金属封着体３１に挿入し圧入させると弾性的に機械的に嵌合する。圧入により得られる複合部材３１，３２をＮｉメッキ浴で無電解メッキを施すことにより、金属封着体の内外壁およびチョークを形成する金属環体面にＮｉメッキ膜３６が形成される。メッキ膜は例えば５〜７μｍ厚である。これによってチョークの電気的接続が確実になる。一般的に無電解メッキは狭い隙間や端部などでも均一な膜厚が得られる。したがってメッキ膜は金属封着体およびチョーク間の隙間に十分に入り込み両者を固定する。これにより圧入されたチョークの信頼性の高かい固着が確保される。なお無電解メッキのほか電解メッキなどの他のメッキの採用も可能である。また得られるメッキ膜は被膜後に加熱溶融させることが無いのでＣｕメッキなど他の金属のメッキでもよい。

複合部品としてメッキを一度に施すことができ、さらにチョークのロー付け工程を省くことができるので、工程を単純にでき自動化も容易である。このため従来大量生産のために必要であったチョーク部品のメッキコストとロー材コストを削減できるという大きな効果がある。

本実施形態では金属封着体やチョークに低炭素鋼の冷間圧延鋼板を用いたが、鉄材として４２アロイやコバールなどの鉄合金を用いることが出来る。

金属封着体３１とチョーク３２の材質は同じであることが望ましいが、異なる場合はチョークの膨張係数を金属封着体の膨張係数よりも大きくすることが望ましい。金属封着体を冷間圧延鋼板とし、チョークをＣｕで形成すると、銅（１６．８×１０^−６）は上記鋼板（低炭素鋼：１２×１０^−６）よりも熱膨張係数が大きいので、他の部品のロー付け中や管動作中に高温にさらされた場合でも、嵌合によって固定された位置は変わらずに保持される。

Ｃｕ材を用いる場合冷間圧延鋼板よりも材料コストは上がるが、板厚も薄く比較的小型の部品であることと、ロー材を使用することがないのでコスト上昇にはならない。

また本実施形態のチョーク取り付け構造によれば、チョーク形状や取り付け位置の自由性が高いので、金属封着体にプレスでチョークを成形したり、ロー付けする場合に比べて寸法精度の高い任意の複数チョーク構造を低コストで実現することができる。

図３の実施形態は、金属封着体の中間所定位置から内壁の直径が異なる縮径部３１ｄを形成し、その環状に形成される段差３１ｅによってチョークの位置決めを行う構造であり、圧入冶具に制約が無く精度のよい取り付けの位置決めが可能になる。たとえばチョーク外径ｄ０を１６．５ｍｍとし上端側を縮径して段差の内径ｄ１を１６．０ｍｍにする。段差３１ｅはチョーク圧入時のストッパになる。さらにストッパとしてこれにかえて金属封着体内壁に複数の突起を設けるなど他の構造にしてもよい。

図４の実施形態はプレスによる一体成形によりチョーク３７を形成した金属封着体３１の中間部に段差３１ｅを形成して、この段差をストッパにして別部品として製造した金属環体のチョーク３２を圧入した構造である。圧入後にこれらの複合部品表面にメッキ膜（図示しない）を施す。これにより複数チョークを備えた金属封着体を容易に製造することが出来る。

図５の実施形態は、金属封着体内壁にその軸方向にチョーク３２１，３２２を複数個例えば２個離して配置する場合にそれぞれのチョークの内環壁の径を変えることにより、各内環壁端に当接する段付き圧入冶具３９を用いて金属封着体内壁に一度に圧入することが出来るようにしたものである。圧入後にメッキすれば、これらのチョークは容易に固定される。

図６の実施形態は、チョーク３２を形成する金属環体の外環壁３２ａに圧入を容易にするためのスリット３２ａ１を１以上望ましくは複数個設けて、金属封着体に圧入する場合の弾性力を適切に調整することが出来るようにしたものである。さらにスリットを設けた分の縁辺が長くなる結果、メッキ膜に接する縁が長くなり、チョークはより強固に固定される。

金属封着体およびチョークが加工中に酸化しやすい金属例えば鉄材で形成した場合、あらかじめ仮メッキなどの防錆処理を施してもよい。仮メッキした部品を本発明による圧入後、本メッキを施すことで、チョークの組み込みを完成する。

本発明はメッキ膜は加熱により溶解せずロー材として用いないので、銀などの高価なロー材やロー付けのための熱処理が不要となり、コストダウンが可能になる。

以上のように本発明によれば、金属封着体に別部品のチョークをロー付けすることなく固着することができるので、上記実施の形態に限らず、本発明を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。

１０：発振部、１１：陽極円筒、１２：カソード、１３：陽極ベイン、１４：ストラップリング、２０：入力部、２１，２２：カソードロッド、３０：出力部、３１：金属封着体、３１ｅ：段差、３２：チョーク（金属環体）、３２ａ：外環壁、３２ｂ：内環壁、３２ａ１：スリット、３３：絶縁円筒、３４：排気用金属管、３５：アンテナリード、３６：メッキ膜、３９：段付き圧入冶具

Claims

陽極円筒に接合され内壁にチョークを配置した筒状の金属封着体と、この金属封着体に接合する絶縁円筒と、この絶縁円筒に接合される排気金属管と、前記金属封着体および前記絶縁円筒の内側を通り前記排気金属管に接続されたアンテナリードを有する出力部を具備したマグネトロンにおいて、前記チョークは熱膨張係数が前記金属封着体と同じまたはそれ以上である金属環体からなり、前記金属封着体の内壁に圧入され、前記圧入後の前記金属封着体壁および前記金属環体面に金属メッキ膜が被覆されていることを特徴とするマグネトロン。
前記金属環体の外環壁が外側に傾斜している請求項１記載のマグネトロン。
前記金属環体の外環壁にスリットが設けられている請求項１または２記載のマグネトロン。
前記金属封着体が直径の異なる内壁を有し、その間に形成される段差が圧入金属環体のストッパとして金属環体の取り付け位置を決めていることを特徴とする請求項１記載のマグネトロン。
筒状の金属封着体の内壁に、チョークを形成する環状溝を有し熱膨張係数が前記金属封着体と同じまたはそれ以上である金属環体を弾性的に圧入する工程と、前記圧入工程後に前記金属封着体壁および前記金属環体面に金属メッキ膜を被覆する工程とを具備し、前記金属封着体内壁に前記チョークが固着されることを特徴とするマグネトロンの製造方法。
前記金属封着体の内壁にそれぞれ内環壁の径が異なる複数の金属環体を各内環壁端に当接する段付き冶具により圧入し、圧入後に前記金属封着体壁および前記金属環体面に金属メッキ膜を被覆する請求項５記載のマグネトロンの製造方法。