JP6663290B2 - Coaxial magnetron - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波を発振するマグネトロン、特に陽極共振空胴の外側に外部空胴を有する同軸型マグネトロンの構造に関する。   The present invention relates to a structure of a magnetron that oscillates microwaves, and more particularly, to a structure of a coaxial magnetron having an external cavity outside an anode resonance cavity.

従来から、マグネトロンは、簡便な構造で効率良く大出力のマイクロ波を発振可能なことから、様々なアプリケーションや装置に利用されている。その中で、発振周波数を精密に同調させる必要があるものとして、例えば混信を避けるため、精密に周波数を変更して探知を行うレーダや、高いQ特性を持つ狭帯域の共振器に、精密に同調したマイクロ波を投入し、電子に加速電界を加えるLinac等がある。このようなアプリケーション、装置等に使用されるマグネトロンでは、周波数を機械的に可変できる機構を備える必要があり、その1つとして同軸型マグネトロンが実用化されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, magnetrons have been used for various applications and devices because they can efficiently oscillate high-power microwaves with a simple structure. Among them, it is necessary to tune the oscillation frequency precisely.For example, in order to avoid interference, a radar that changes the frequency precisely to detect and a narrow-band resonator with high Q characteristics are used precisely. Linac and the like apply a tuned microwave and apply an accelerating electric field to electrons. Magnetrons used in such applications and devices need to have a mechanism capable of mechanically varying the frequency, and a coaxial magnetron has been put to practical use as one of the mechanisms.

図7に、大出力が得られる同軸型マグネトロンの1例が示されており、この例では、中心に配置された陰極(カソード)1の周囲に、陽極(アノード)として放射状に配置したベーン2及びこのベーン2を接合した陽極円筒3が設けられ、このベーン2及び陽極円筒3により陽極共振空胴50が形成される。また、この陽極円筒3にスロット4が設けられ、この陽極円筒3の周囲に外側円筒6が配置されることで、陽極共振空胴50と同軸となる外部空胴60が形成される。   FIG. 7 shows an example of a coaxial magnetron capable of obtaining a large output. In this example, vanes 2 radially arranged as an anode (anode) around a cathode (cathode) 1 arranged at the center are shown. And an anode cylinder 3 to which the vane 2 is bonded is provided, and the anode resonance cavity 50 is formed by the vane 2 and the anode cylinder 3. A slot 4 is provided in the anode cylinder 3, and the outer cylinder 6 is arranged around the anode cylinder 3, thereby forming an external cavity 60 coaxial with the anode resonance cavity 50.

更に、陰極1の上下に、ポールピース7a,7bが配置され、上記外部空胴60内に、チューニングピストン8が取り付けられ、入力部9に接合される入力側構造体10には、冷却液を通す冷却用通路11が設けられる。上記ポールピース7bは、上部構造体12の一部として取り付けられ、この上部構造体12が外側円筒6に接合されることで、マグネトロンが組み立てられており、上記陽極円筒3は、入力側構造体10に接合されるが、上部構造体12には接合されず、片持ちの状態となる。   Further, pole pieces 7 a and 7 b are arranged above and below the cathode 1, a tuning piston 8 is mounted in the outer cavity 60, and a cooling liquid is supplied to the input side structure 10 joined to the input section 9. A cooling passage 11 is provided. The pole piece 7b is attached as a part of the upper structure 12, and the upper structure 12 is joined to the outer cylinder 6 to assemble a magnetron. 10, but not joined to the upper structure 12, it is in a cantilevered state.

このような構成によれば、外部からチューニングピストン8の位置を移動させ、外部空胴60のリアクタンスを変化させることにより、マグネトロンの共振周波数、そして発振周波数を調整することができる。この結果、マグネトロンの発振周波数を精密に可変し、アプリケーション、装置等の要求する周波数に同調させることが可能となる。このマグネトロンによれば、高出力のマイクロ波を発振することができ、ピーク出力が数MW、平均出力が数kWとなる高出力を得る設計が可能である。   According to such a configuration, the resonance frequency and the oscillation frequency of the magnetron can be adjusted by externally moving the position of the tuning piston 8 and changing the reactance of the external cavity 60. As a result, it becomes possible to precisely vary the oscillation frequency of the magnetron and tune it to the frequency required by the application, device, or the like. According to this magnetron, a high-output microwave can be oscillated, and a design can be obtained to obtain a high output with a peak output of several MW and an average output of several kW.

ところで、このような非常に高い出力のマグネトロンでは、高い発振効率が得られるとはいえ、陽極損失で発生する熱に対する冷却設計が重要となる。また、上記のベーン2は薄い金属で緻密に製作されているため、オーバーヒートを起こすと、変形して発振特性に影響を及ぼしたり、溶解変形してマグネトロンとしての機能を損なわせたりすることがあった。そのため、高出力のマグネトロンでは、水冷用液体を陽極構造体に近接して流し、冷却する設計が提案されており、図7の場合でも、陽極円筒3の近くに冷却用通路11を設けることで、マグネトロンの冷却を行っている。   By the way, in such a magnetron having a very high output, although high oscillation efficiency can be obtained, a cooling design for heat generated by anode loss is important. In addition, since the above-mentioned vane 2 is densely manufactured from a thin metal, when overheating occurs, the vane 2 may be deformed and affect oscillation characteristics, or may be melted and deformed to impair the function as a magnetron. Was. For this reason, in a high-power magnetron, a design has been proposed in which a liquid for water cooling is caused to flow close to the anode structure to cool it. Even in the case of FIG. 7, a cooling passage 11 is provided near the anode cylinder 3. , Cooling the magnetron.

下記の特許文献1(特開2004−134160号公報)には、同軸型マグネトロンではないが、冷却用液体を用いるものが示されており、この例では、ベーンが接合された陽極円筒の外壁面の周方向に沿って冷却ジャケットを設け、この冷却ジャケットに冷却液を流す構造となっている。このような構造によれば、ベーン周辺で発生した陽極損失による熱を効率よく液体と熱交換し、ベーンを含む陽極の温度を低減することが可能である。   Patent Literature 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-134160) discloses a cooling liquid that is not a coaxial magnetron but uses a cooling liquid. In this example, the outer wall surface of an anode cylinder to which vanes are joined is described. A cooling jacket is provided along the circumferential direction, and a cooling liquid flows through the cooling jacket. According to such a structure, heat due to anode loss generated around the vane can be efficiently exchanged with the liquid, and the temperature of the anode including the vane can be reduced.

特開2004−134160号公報JP 2004-134160 A 特開平10−269953号公報JP-A-10-269953 特開平10−302655号公報JP-A-10-302655 特開2014−132536号公報JP 2014-132536 A

しかしながら、上記特許文献2(特開平10−302655号公報)、特許文献3(特開平10−302655号公報)の構造でも分かるように、図7のような同軸型のマグネトロンでは、陽極円筒3の外側に、外部空胴60を設け、チューニングピストン8を上下動させる構成のため、特許文献1のような冷却ジャケットの構造を採用することは不可能であり、マグネトロンの冷却を効率良く行うことができないという問題がある。   However, as can be seen from the structures of Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-302655) and Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-302655), in the coaxial magnetron shown in FIG. Since the external cavity 60 is provided on the outside and the tuning piston 8 is moved up and down, it is impossible to adopt the structure of the cooling jacket as in Patent Document 1, and the magnetron can be cooled efficiently. There is a problem that can not be.

一方、同軸型マグネトロンでは、上述のように、陽極円筒3が入力側構造体10のみに接合された片持ちの状態となり、陽極円筒3から外部へ良好に放熱できないという問題もあった。一般に、マグネトロンでは、対向するポールピース7a,7b間の間隔(ギャップ)Lbの寸法を厳守するため、図7のように、誤差要因となる陽極円筒3の長さを短めに設定してその一端のみを接合し、上部構造体12側の他端をフリーにする設計が行われる。そして、組立では、入力側構造体10に対する上部構造体12の間隔Laを規定値に正確に一致させながら、この上部構造体12を外側円筒6に接合することで、ポールピース7a,7b間の間隔Lbを所定の寸法に合わせている。このような理由から、陽極円筒3は入力側構造体10に片持ち状態となり、上部構造体12側がフリーとなる結果、陽極円筒3からの放熱が促進されず、冷却効率を上げることができなかった。   On the other hand, in the coaxial magnetron, as described above, there is a problem that the anode cylinder 3 is in a cantilever state joined only to the input-side structure 10, and the heat cannot be radiated from the anode cylinder 3 to the outside. Generally, in a magnetron, the length of the anode cylinder 3 which causes an error is set to be short as shown in FIG. 7 in order to strictly observe the dimension of the gap (gap) Lb between the opposing pole pieces 7a and 7b. Only the upper structure 12 is designed to be free and the other end on the upper structure 12 side is free. In assembling, the upper structure 12 is joined to the outer cylinder 6 while the distance La between the upper structure 12 and the input-side structure 10 is exactly equal to a specified value, whereby the distance between the pole pieces 7a and 7b is increased. The interval Lb is adjusted to a predetermined size. For this reason, the anode cylinder 3 becomes cantilevered on the input side structure 10, and the upper structure 12 side becomes free. As a result, heat radiation from the anode cylinder 3 is not promoted, and the cooling efficiency cannot be increased. Was.

なお、上記特許文献2等に示された図では、陽極円筒が上下のポールピースに接触しているが、ポールピース間のギャップを精密に設定する場合は、上述したように、陽極円筒の他端をフリーにするのが好適である。   In the figures shown in Patent Document 2 and the like, the anode cylinder is in contact with the upper and lower pole pieces. However, when the gap between the pole pieces is precisely set, as described above, the anode cylinder is in contact with the other pole pieces. Preferably, the ends are free.

また、図7において上述したように、入力側構造体10側の陽極円筒3の付け根に冷却用通路11を設け、冷却液を流すことで冷却することが提案されているが、この冷却でも限度がある。   As described above with reference to FIG. 7, it has been proposed to provide a cooling passage 11 at the base of the anode cylinder 3 on the side of the input side structure 10 and cool by flowing a cooling liquid. There is.

一方、上記特許文献4(特開2014−132536号公報)に示す構造も提案されており、この例では、陽極円筒3の上下両端を接合(ロウ付け)し、ベーン2の先端周辺で発生する熱を陽極円筒3の両端を通じて拡散させることにより、ベーン2の昇温を抑え、効率良く冷却を行うことができる。   On the other hand, a structure disclosed in Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-132536) has also been proposed. In this example, the upper and lower ends of the anode cylinder 3 are joined (brazed) and generated around the tip of the vane 2. By diffusing the heat through both ends of the anode cylinder 3, the temperature rise of the vane 2 can be suppressed, and the cooling can be performed efficiently.

しかしながら、この例では、陽極円筒3の上下を接合することにより、製造工程上で接合後の状態確認を行うことが難しく、組立工程の簡素化も促進できないという問題が生じる。即ち、陽極円筒3の中心への陰極1の位置決め(芯出し)を始めとして、ポールピース7a,7b間の間隔Lb等において、それぞれの部材が正確に位置決めされる必要があり、各部材の位置、各部材間の寸法を確認しながら組立を行うが、陽極円筒3の上下を接合する構造のため、各部材の状態確認が煩雑又は困難となる。   However, in this example, by joining the upper and lower sides of the anode cylinder 3, it is difficult to confirm the state after joining in the manufacturing process, and there is a problem that simplification of the assembling process cannot be promoted. That is, each member needs to be accurately positioned at the interval Lb between the pole pieces 7a and 7b, including the positioning (centering) of the cathode 1 at the center of the anode cylinder 3, and the position of each member. Although the assembly is performed while checking the dimensions between the members, the structure of joining the upper and lower parts of the anode cylinder 3 makes it difficult or difficult to check the state of each member.

また、マグネトロンの使用時に、冷却が良好に行われない場合、陽極部分及びその周辺の過熱(オーバーヒート)により陽極円筒3等が膨張・変形し、ポールピース7a,7bの間隔Lbが変わり、発振特性に影響を及ぼすという不都合もある。   In addition, when the magnetron is not cooled well when used, the anode cylinder 3 and the like expand and deform due to overheating of the anode part and its surroundings, the gap Lb between the pole pieces 7a and 7b changes, and the oscillation characteristics Has the disadvantage of affecting

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、陽極部分からの放熱を促進し、全体の冷却効率を向上させ、最大発振出力を高めることができ、また陽極円筒等が膨張・変形による影響をなくすことが可能となる同軸型マグネトロンを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to promote heat radiation from the anode portion, improve the overall cooling efficiency, increase the maximum oscillation output, and improve the anode cylinder and the like. An object of the present invention is to provide a coaxial magnetron capable of eliminating the influence of expansion and deformation.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の同軸型マグネトロンは、陰極を囲むようにアノードベーンを配置し、かつこのアノードベーンを内側に固定した陽極円筒と、この陽極円筒の外側に配置された外部空胴とを有する同軸型マグネトロンにおいて、上記陽極円筒の一端を本体の一方側に固定し、他端を本体の他方側に摺動可能な状態で接触・配置したことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、上記本体の他方側に、陽極円筒配置用の段差を設け、この段差の垂直面(垂直方向の面)に上記陽極円筒の内面又は外面のいずれか一方を摺動可動な状態で接触させるようにしたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、上記陽極円筒の摺動可能な他端における上記本体他方側の段差と接触しない面を削った形状としたことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、上記本体の他方側に、陽極円筒配置用の溝を設け、この溝の両側に上記陽極円筒の内面及び外面を接触させることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、上記陽極円筒の他端と上記本体の他方側が接触する両方の接触面を、互いに嵌合して摺動可能となる凹凸(波状を含む)形状としたことを特徴とする。
請求項6に係る発明は、上記本体の他方側に接触する上記陽極円筒の他端の接触面の先端の角部を面取りしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a coaxial magnetron according to the first aspect of the present invention has an anode vane arranged so as to surround a cathode, and an anode cylinder having the anode vane fixed inside and an anode cylinder outside the anode cylinder. In a coaxial magnetron having an external cavity disposed therein, one end of the anode cylinder is fixed to one side of the main body, and the other end is slidably contacted and arranged on the other side of the main body. I do.
According to a second aspect of the present invention, a step for arranging the anode cylinder is provided on the other side of the main body, and one of the inner surface and the outer surface of the anode cylinder slides on a vertical surface (vertical surface) of the step. The contact is made in a movable state.
The invention according to claim 3 is characterized in that a surface of the other end of the anode cylinder that is slidable, which is not in contact with the step on the other side of the main body, is shaved.
The invention according to claim 4 is characterized in that a groove for arranging the anode cylinder is provided on the other side of the main body, and the inner surface and the outer surface of the anode cylinder are brought into contact with both sides of the groove.
The invention according to claim 5 is characterized in that both contact surfaces where the other end of the anode cylinder and the other side of the main body contact each other are formed into an irregular shape (including a wavy shape) which can be fitted and slidable with each other. And
The invention according to claim 6 is characterized in that a corner of the tip of the contact surface at the other end of the anode cylinder that contacts the other side of the main body is chamfered.

上記の構成によれば、例えば本体の一方側となる入力側構造体(蓋状構造体)に、陰極及びポールピースの一方(その他、外側円筒等)が固定されており、この入力側構造体に対し陽極円筒の一端が固定され、この入力側構造体に対し、本体他方側となる上部構造体(蓋状構造体)を取り付けることにより、陽極円筒の一端が摺動可能な状態で上部構造体に接触・配置される。   According to the above configuration, for example, one of the cathode and the pole piece (other than the outer cylinder) is fixed to the input-side structure (lid-like structure) on one side of the main body. One end of the anode cylinder is fixed, and an upper structure (lid-shaped structure) on the other side of the main body is attached to the input side structure, so that one end of the anode cylinder is slidable. It is placed in contact with the body.

本発明の同軸型マグネトロンによれば、陽極共振空胴の外側にチューニングのための外部空胴を設ける構成であっても、陽極円筒の上下両端からの放熱を促進することにより、冷却効率を向上させ、最大発振出力を高めることが可能となる。
また、陽極円筒の他端をロウ付け等で接合しないので、良好な放熱性能を確保する構造のマグネトロンの組立工程が簡素化され、組立後の各部材の取付け状態の確認を良好に行うことができ、更には、陽極円筒等が膨張・変形し、ポールピース間の間隔を変化させることもなく、発振特性等に影響を与えることもないという効果がある。
更に、陽極円筒の摺動可能な他端で本体他方側の段差と接触しない面を削った形状とすれば、この細くなった部分で熱膨張により生じる応力を吸収し、陽極円筒と本体他方側の両方の接触面の間隙が小さくなる場合でも、摺動性を確保することができるという利点がある。
According to the coaxial magnetron of the present invention, even when the external cavity for tuning is provided outside the anode resonance cavity, the cooling efficiency is improved by promoting heat radiation from the upper and lower ends of the anode cylinder. As a result, the maximum oscillation output can be increased.
Also, since the other end of the anode cylinder is not joined by brazing or the like, the assembly process of the magnetron having a structure that ensures good heat radiation performance is simplified, and the mounting state of each member after assembly can be checked well. Further, there is an effect that the anode cylinder or the like expands and deforms and does not change the interval between the pole pieces and does not affect the oscillation characteristics and the like.
Furthermore, if the surface that does not contact the step on the other side of the main body is shaved at the other slidable end of the anode cylinder, the stress caused by thermal expansion is absorbed in the thinned portion, and the anode cylinder and the other side of the main body are cut off. There is an advantage that the slidability can be ensured even when the gap between both contact surfaces becomes small.

本発明の第1実施例に係る同軸型マグネトロンの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a coaxial magnetron according to a first embodiment of the present invention. 第2実施例の同軸型マグネトロンの構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a coaxial magnetron according to a second embodiment. 第3実施例の同軸型マグネトロンの構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a coaxial magnetron according to a third embodiment. 第4実施例の同軸型マグネトロンの構成を示す断面図である。It is a sectional view showing the composition of the coaxial magnetron of a 4th example. 実施例において陽極円筒と上部構造体との接触面に凹凸を設けた2つの構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of two structures which provided the unevenness | corrugation in the contact surface of an anode cylinder and an upper structure in an Example. 実施例において陽極円筒と上部構造体との接触部分を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the contact part of an anode cylinder and an upper structure in an Example. 従来の同軸型マグネトロンの構成を示す断面図である。It is a sectional view showing the composition of the conventional coaxial magnetron.

図1に、第1実施例の同軸型マグネトロンの構成(出力、磁気回路を除く)が示されており、このマグネトロンには、中心に陰極(カソード)1が配置され、その周囲に、陽極(アノード)として、放射状のベーン(アノードベーン)2及びこのベーン2を接合した陽極円筒14が設けられることで、陽極共振空胴50が形成される。上記陽極円筒14には、高周波結合のためのスロット4が設けられ、この陽極円筒14と外側円筒(体)6との間に、陽極共振空胴50と同軸となる外部空胴60が形成される。この陽極共振空胴50及び外部空胴60の上下に、入力部9に接合される入力側構造体(本体の一方)10と上部構造体(本体の他方)16が配置されることで、上記陰極1の上下に、ポールピース7a,7bが配置され、上記外部空胴60内には、チューニングピストン8が取り付けられ、入力側構造体10には、冷却用通路11が設けられる。   FIG. 1 shows the configuration (excluding the output and the magnetic circuit) of the coaxial magnetron of the first embodiment. In this magnetron, a cathode (cathode) 1 is arranged at the center, and an anode ( By providing a radial vane (anode vane) 2 and an anode cylinder 14 to which the vane 2 is joined as an anode, an anode resonance cavity 50 is formed. The anode cylinder 14 is provided with a slot 4 for high-frequency coupling. An external cavity 60 coaxial with the anode resonance cavity 50 is formed between the anode cylinder 14 and the outer cylinder (body) 6. You. The input-side structure (one of the main body) 10 and the upper structure (the other of the main body) 16 that are joined to the input unit 9 are arranged above and below the anode resonance cavity 50 and the external cavity 60, respectively. Pole pieces 7 a and 7 b are arranged above and below the cathode 1, a tuning piston 8 is mounted in the external cavity 60, and a cooling passage 11 is provided in the input-side structure 10.

そして、実施例では、図1に示されるように、陽極円筒14の上側端が長く形成されると共に、上部構造体16(ポールピース7bの外側の円環部材)の内面に、陽極円筒14の上端部を配置するための環状の凹部17が形成されており、この凹部17の内側面(内側段差垂直面)に陽極円筒14の内面が接触するように配置される。上記凹部17は、陽極円筒14を配置して組み立てたとき、その陽極円筒14の上端面と凹部17の底面との間にギャップGを持つ深さに形成される。   In the embodiment, as shown in FIG. 1, the upper end of the anode cylinder 14 is formed to be long, and the anode cylinder 14 is formed on the inner surface of the upper structure 16 (annular member outside the pole piece 7 b). An annular concave portion 17 for arranging the upper end portion is formed, and the concave portion 17 is arranged such that the inner surface of the anode cylinder 14 is in contact with the inner surface of the concave portion 17 (the inner step vertical surface). The concave portion 17 is formed at a depth having a gap G between the upper end surface of the anode cylinder 14 and the bottom surface of the concave portion 17 when the anode cylinder 14 is arranged and assembled.

即ち、同軸型マグネトロンでは、外部空胴60が入力側構造体10と上部構造体16により囲まれるため、この入力側構造体10と上部構造体16との間隔(距離)Laが変ると、外部空胴60の共振周波数がずれることになり、また2つのポールピース7a,7b間の間隔Lbが変わると、陰極1の耐電圧が低下したり、ポールピース7a,7b間の磁束密度分布が変化することから、上記の間隔La及びLbを正確に設定することが重要となる。   That is, in the coaxial magnetron, since the external cavity 60 is surrounded by the input-side structure 10 and the upper structure 16, if the distance (distance) La between the input-side structure 10 and the upper structure 16 changes, the external cavity 60 changes. If the resonance frequency of the cavity 60 shifts and the distance Lb between the two pole pieces 7a and 7b changes, the withstand voltage of the cathode 1 decreases and the magnetic flux density distribution between the pole pieces 7a and 7b changes. Therefore, it is important to accurately set the intervals La and Lb.

実施例の組立では、例えば入力構造体10に陽極円筒14の下端を固定し、外側円筒6等も接合して組み立て、この組立体に、蓋体としての上部構造体16を被せるようにするが、その際に、上記凹部17の内部に陽極円筒14の上端側を円筒軸方向に移動させることで、陽極円筒14の内面が上部構造体凹部17の内側面(内側段差垂直面)に接触する状態に配置される。このとき、陽極円筒14の上端部と凹部17の底面はギャップGにより接触することがなく、組立時においては、入力側構造体10と上部構造体16との間隔Laと、ポールピース7aと7bとの間隔Lbを規定値に精密に保つことができる。   In the assembling of the embodiment, for example, the lower end of the anode cylinder 14 is fixed to the input structure 10 and the outer cylinder 6 and the like are also joined together to assemble, and the assembly is covered with the upper structure 16 as a lid. At this time, by moving the upper end side of the anode cylinder 14 in the cylindrical axis direction inside the concave portion 17, the inner surface of the anode cylinder 14 comes into contact with the inner surface of the upper structure concave portion 17 (the inner step vertical surface). Placed in a state. At this time, the upper end of the anode cylinder 14 and the bottom surface of the concave portion 17 do not come into contact with each other due to the gap G. Can be precisely maintained at a specified value.

また、組立後のマグネトロンにおいては、陽極円筒14の内面と上部構造体凹部17の内側面が接触することになるので、陽極円筒14からの熱が上部構造体16に伝達され、ベーン2の周辺で発生する熱を効率よく放熱することができる。
一方、熱伝達の際に陽極円筒14も昇温するため、熱膨張が発生するが、その際には陽極円筒14の上端部分が上部構造体凹部17に接触しながら摺動するので、放熱を確保しながら陽極円筒14にて発生した熱膨張による応力を逃がすことが可能となり、ポールピース7a,7b間の間隔Lbを変化させることもない。
Further, in the magnetron after assembly, the inner surface of the anode cylinder 14 and the inner surface of the upper structure recess 17 come into contact with each other, so that heat from the anode cylinder 14 is transmitted to the upper structure 16 and the periphery of the vane 2 Can efficiently dissipate the heat generated in the above.
On the other hand, during the heat transfer, the temperature of the anode cylinder 14 also rises, so that thermal expansion occurs. At this time, the upper end portion of the anode cylinder 14 slides while contacting the upper structure concave portion 17, so that heat dissipation is performed. It is possible to release the stress due to the thermal expansion generated in the anode cylinder 14 while securing the distance, without changing the distance Lb between the pole pieces 7a and 7b.

なお、第1実施例は、凹部17の内側面(段差垂直面)に陽極円筒14の内面が接触(内接)する構成とされ、陽極円筒14が熱膨張した場合、両方の接触面の間隙が開くようになるため、熱伝達が行えない程に、両方の接触面間隙を大きくしない設計が必要である。   The first embodiment has a configuration in which the inner surface of the anode cylinder 14 contacts (inscribes) the inner surface (vertical surface perpendicular to the step) of the concave portion 17, and when the anode cylinder 14 thermally expands, the gap between both contact surfaces is increased. Therefore, a design that does not increase the gap between both contact surfaces so that heat transfer cannot be performed is required.

図2に、第2実施例の同軸型マグネトロンの構成が示されており、このマグネトロンでは、上部構造体16(ポールピース7bの外側の円環部材)の内面に、環状の段差部19が形成されており、この段差部19の垂直面に陽極円筒14の外面が接触するように配置される。また、この段差部19は、陽極円筒14を配置したとき、陽極円筒14の上端面と段差部19の底面との間にギャップGを持つ深さに形成される。   FIG. 2 shows the configuration of the coaxial magnetron of the second embodiment. In this magnetron, an annular step 19 is formed on the inner surface of the upper structure 16 (annular member outside the pole piece 7b). The anode cylinder 14 is arranged so that the outer surface of the anode cylinder 14 contacts the vertical surface of the step portion 19. When the anode cylinder 14 is disposed, the step 19 is formed at a depth having a gap G between the upper end surface of the anode cylinder 14 and the bottom surface of the step 19.

このような第2実施例のマグネトロンにおいても、第1実施例と同様に、陽極円筒14(外面)と上部構造体段差部19の垂直面が接触することになるので、陽極円筒14からの熱が上部構造体16に伝達され、ベーン2の周辺で発生する熱を効率よく放熱することができる。
また、熱伝達の際に陽極円筒14も昇温するため、熱膨張が発生するが、その際には陽極円筒14の上端部が上部構造体段差部19に接触しながら摺動するので、放熱を確保しながら陽極円筒14にて発生した熱膨張による応力を逃がすことが可能となり、ポールピース7a,7b間の間隔Lbを変化させることもない。
In the magnetron of the second embodiment as well, as in the first embodiment, the anode cylinder 14 (outer surface) and the vertical surface of the upper structure step 19 come into contact with each other. Is transmitted to the upper structure 16, and the heat generated around the vane 2 can be efficiently radiated.
In addition, the temperature of the anode cylinder 14 also rises during the heat transfer, so that thermal expansion occurs. However, in this case, the upper end of the anode cylinder 14 slides while contacting the step 19 of the upper structure, so that heat is released. The stress caused by the thermal expansion generated in the anode cylinder 14 can be released while securing the distance, and the distance Lb between the pole pieces 7a and 7b does not change.

なお、第2実施例では、上部構造体段差部19の垂直面に陽極円筒14の外面が接触(外接)する構成とされ、陽極円筒14が熱膨張した場合、両方の接触面の間隙が閉じる方向となるため、このことを考慮した設計が必要である。   In the second embodiment, the outer surface of the anode cylinder 14 is configured to contact (circumscribe) the vertical surface of the step portion 19 of the upper structure. When the anode cylinder 14 thermally expands, the gap between both contact surfaces is closed. It is necessary to design in consideration of this.

図3に、第3実施例の構成、図4に第4実施例の構成が示されており、これらの実施例は、陽極円筒14の上端部の接触面でない面を削るようにしたものである。
図3の第3実施例は、図1の第1実施例と同様の構成において、陽極円筒14の上端部の外面14aを先端側が細くなるテーパー状に形成する。
図4の第4実施例は、図2の第2実施例と同様の構成において、陽極円筒14の上端部の内面14bを先端に向かって内径が大きくなって先端側が細くなる形状に形成する。
FIG. 3 shows the configuration of the third embodiment, and FIG. 4 shows the configuration of the fourth embodiment. In these embodiments, the surface other than the contact surface of the upper end of the anode cylinder 14 is cut off. is there.
In the third embodiment shown in FIG. 3, the outer surface 14a at the upper end of the anode cylinder 14 is formed in a tapered shape in which the tip end side becomes thinner in the same configuration as the first embodiment shown in FIG.
In the fourth embodiment of FIG. 4, in the same configuration as the second embodiment of FIG. 2, the inner surface 14b of the upper end portion of the anode cylinder 14 is formed to have a shape whose inner diameter increases toward the tip and the tip side becomes thinner.

この第3及び第4の実施例によれば、陽極円筒14の削られた上端部が熱膨張により生じる応力を吸収して(陽極円筒が撓み易くなり)、陽極円筒14と上部構造体凹部17の両方の接触面の間隙、又は陽極円筒14と上部構造体段差部19の両方の接触面の間隙が小さくなる場合でも、摺動性を確保できるという利点がある。   According to the third and fourth embodiments, the shaved upper end of the anode cylinder 14 absorbs the stress caused by thermal expansion (the anode cylinder is easily bent), and the anode cylinder 14 and the upper structure recess 17 are bent. Even if the gap between the two contact surfaces or the gap between both the contact surfaces of the anode cylinder 14 and the upper structure step 19 is small, there is an advantage that the slidability can be ensured.

図5には、陽極円筒と上部構造体との接触面に凹凸を設ける例が示されており、図5(A),(B)は、陽極円筒14(14−A)の外面と上部構造体16(16−A)の内面に、それぞれの面が接触して嵌合する正弦波状の凹凸を形成したものである。
また、図5(C)は、陽極円筒14(14−B)の外面と上部構造体16(16−B)の内面に、それぞれの面が接触して嵌合する矩形波状の凹凸を形成したものである。
FIG. 5 shows an example of providing irregularities on the contact surface between the anode cylinder and the upper structure. FIGS. 5A and 5B show the outer surface of the anode cylinder 14 (14-A) and the upper structure. Sinusoidal irregularities are formed on the inner surface of the body 16 (16-A) so that the respective surfaces come into contact and fit.
In FIG. 5C, rectangular corrugations are formed on the outer surface of the anode cylinder 14 (14-B) and the inner surface of the upper structure 16 (16-B) so that the respective surfaces come into contact with each other and fit. Things.

このような凹凸形状とすれば、陽極円筒14と上部構造体16との接触面積が増加し、放熱効果を高めることができる。また、図5(C)の構成では、矩形波形の側面が陽極円筒14の中心Oを中心とした放射状の線dと一致するので、陽極円筒14の熱膨張の方向とも一致し、陽極円筒14の外面と上部構造体16の内面との隙間が開くような熱膨張となる場合であっても、互いの矩形波形の側面の接触を維持して良好な熱伝達が確保される。   With such an uneven shape, the contact area between the anode cylinder 14 and the upper structure 16 is increased, and the heat radiation effect can be enhanced. Further, in the configuration of FIG. 5C, since the side surface of the rectangular waveform coincides with the radial line d centered on the center O of the anode cylinder 14, the direction of thermal expansion of the anode cylinder 14 also coincides, and Even if the thermal expansion is such that a gap between the outer surface of the upper structure 16 and the inner surface of the upper structure 16 is opened, good heat transfer is ensured by maintaining the contact between the side surfaces of the rectangular waveform.

図6には、第1実施例の陽極円筒14と上部構造体16との接触部分の拡大図が示されており、図示されるように、陽極円筒14の接触面の先端の角部14eをR面やC面(又はテーパー状)に加工することにより面取りしてもよい。これによれば、陽極円筒14の上端部と上部構造体16とを合わせるときの入口のクリアランスが大きくなり、組立(挿入/接続)が容易となる。   FIG. 6 is an enlarged view of a contact portion between the anode cylinder 14 and the upper structure 16 according to the first embodiment. As shown in FIG. It may be chamfered by processing into an R surface or a C surface (or a tapered shape). According to this, the clearance at the entrance when the upper end portion of the anode cylinder 14 and the upper structure 16 are aligned is increased, and assembly (insertion / connection) is facilitated.

上記実施例の構成の場合、上記特許文献4(特開2014−132536号公報)のように、陽極円筒の上下両端をロウ付け接合する場合と比較すると、製造工程での状態確認が容易となり、組立工程が簡素になる。例えば、入力側構造体10に陰極1、陽極円筒14を接続し、陽極円筒14に対する陰極1の位置等を確認した後、上部構造体16を蓋として被せるように接続することで、組立を容易に行うことができる。   In the case of the configuration of the above embodiment, it is easier to confirm the state in the manufacturing process as compared with the case where the upper and lower ends of the anode cylinder are joined by brazing as in Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-132536). The assembly process is simplified. For example, the cathode 1 and the anode cylinder 14 are connected to the input-side structure 10, the position of the cathode 1 with respect to the anode cylinder 14 is checked, and then the upper structure 16 is connected so as to cover it as a lid, thereby facilitating assembly. Can be done.

また、上記同軸型マグネトロンによれば、冷却効率が向上し、高出力発生時のベーン2を主とする陽極部分のオーバーヒートによる変形や溶解を防ぐことができ、従来では得られなかった大きなマイクロ波出力を得ることができる。レーダ、Linac等のマイクロ波を利用するアプリケーションや装置としては、高い出力により大きな効果が得られ、高冷却、高出力の目的でマグネトロンを大きく設計することが不要となる。   Further, according to the coaxial magnetron described above, the cooling efficiency is improved, and the deformation and melting due to overheating of the anode portion mainly of the vane 2 at the time of high output can be prevented. You can get the output. For applications and devices that use microwaves, such as radar and Linac, a large effect is obtained by high output, and it is not necessary to design a large magnetron for high cooling and high output.

更に、高い周波数の同軸型マグネトロンは、空胴共振器のサイズが波長に対応して小さくなるが、その場合に、陽極部品が小型化し、熱容量の減少や熱抵抗の増加が起こり、熱的にはより不利な状況となる。しかし、効率の良い冷却効果が得られる本発明によれば、高い周波数の同軸型マグネトロンにも、高出力の設計が行えるという利点がある。   Furthermore, in the case of a high-frequency coaxial magnetron, the size of the cavity is reduced in accordance with the wavelength, but in this case, the anode component is downsized, the heat capacity is reduced, and the thermal resistance is increased. Is more disadvantageous. However, according to the present invention, in which an efficient cooling effect can be obtained, there is an advantage that a high-output coaxial magnetron can be designed with a high output.

上記各実施例では、上部構造体16側において陽極円筒14を摺動可能としたが、入力側構造体10側に陽極円筒配置用の段差(凹部等)を設け、入力側構造体10側において陽極円筒14を摺動可能にしてもよい。
また、上部構造体16に、陽極円筒配置用として凹部17,段差部19を形成したが、この代わりに、陽極円筒配置用の溝を設け、この溝の両側に陽極円筒14の内面と外面の両面を接触させるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the anode cylinder 14 is slidable on the upper structure 16 side. However, a step (a concave portion or the like) for disposing the anode cylinder is provided on the input side structure 10 side, and the anode cylinder 14 is provided on the input side structure 10 side. The anode cylinder 14 may be slidable.
In addition, the recess 17 and the step 19 are formed in the upper structure 16 for disposing the anode cylinder. Instead, grooves for disposing the anode cylinder are provided, and the inner surface and the outer surface of the anode cylinder 14 are formed on both sides of the groove. You may make both surfaces contact.

レーダ、Linac等、マイクロ波を利用するアプリケーションや装置に適用でき、また高周波数、高出力の同軸型マグネトロンに適用できる。   It can be applied to applications and devices utilizing microwaves, such as radar and Linac, and can be applied to high frequency, high output coaxial magnetrons.

1…陰極(カソード)、 2…ベーン(アノードベーン)、
3,14,14−A,14−B…陽極(アノード)円筒、
4…スロット、 6…外側円筒(体)、
7a,7b…ポールピース、 8…チューニングピストン、
10…入力側構造体(蓋状構造体)、
12,16,16−A,16−B…上部構造体(蓋状構造体)、
14a…陽極円筒上端部の外面、14b…陽極円筒上端部の内面、
14c…陽極円筒上端部の角部、
17…上部構造体凹部、 19…上部構造体段差部、
50…陽極共振空胴、 60…外部空胴。
1 ... cathode (cathode), 2 ... vane (anode vane),
3, 14, 14-A, 14-B ... Anode (anode) cylinder,
4 ... slot, 6 ... outer cylinder (body),
7a, 7b: pole piece, 8: tuning piston,
10 ... input side structure (lid-like structure),
12, 16, 16-A, 16-B: Upper structure (lid-like structure),
14a: outer surface of the upper end of the anode cylinder, 14b: inner surface of the upper end of the anode cylinder,
14c: Corner of upper end of anode cylinder,
17: concave portion of upper structure, 19: step portion of upper structure,
50: Anode resonance cavity, 60: External cavity.

Claims (6)

陰極を囲むようにアノードベーンを配置し、かつこのアノードベーンを内側に固定した陽極円筒と、この陽極円筒の外側に配置された外部空胴とを有する同軸型マグネトロンにおいて、
上記陽極円筒の一端を本体の一方側に固定し、他端を本体の他方側に摺動可能な状態で接触・配置したことを特徴とする同軸型マグネトロン。
In a coaxial magnetron having an anode vane disposed so as to surround a cathode, and an anode cylinder having the anode vane fixed inside, and an external cavity disposed outside the anode cylinder,
A coaxial magnetron wherein one end of the anode cylinder is fixed to one side of the main body, and the other end is slidably contacted and arranged on the other side of the main body.
上記本体の他方側に、陽極円筒配置用の段差を設け、この段差の垂直面に上記陽極円筒の内面又は外面のいずれか一方を摺動可動な状態で接触させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の同軸型マグネトロン。   A step for arranging the anode cylinder is provided on the other side of the main body, and one of the inner surface and the outer surface of the anode cylinder is slidably contacted with a vertical surface of the step. The coaxial magnetron according to claim 1. 上記陽極円筒の摺動可能な他端における上記本体他方側の段差と接触しない面を削った形状としたことを特徴とする請求項2記載の同軸型マグネトロン。   The coaxial magnetron according to claim 2, wherein a surface of the other end of the anode cylinder that is slidable, which is not in contact with a step on the other side of the main body, is shaved. 上記本体の他方側に、陽極円筒配置用の溝を設け、この溝の両側に上記陽極円筒の内面及び外面を接触させることを特徴とする請求項1記載の同軸型マグネトロン。   The coaxial magnetron according to claim 1, wherein a groove for disposing the anode cylinder is provided on the other side of the main body, and inner and outer surfaces of the anode cylinder are brought into contact with both sides of the groove. 上記陽極円筒の他端と上記本体の他方側が接触する両方の接触面を、互いに嵌合して摺動可能となる凹凸形状としたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の同軸型マグネトロン。 Described in the above anode cylinder to the other end and both of the contact surfaces the other side of the body is in contact, either one of claims 1 to 4, characterized in that it has an uneven shape which is slidable fitted to each other Coaxial magnetron. 上記本体の他方側に接触する上記陽極円筒の他端の接触面の先端の角部を面取りしたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の同軸型マグネトロン。
The coaxial magnetron according to any one of claims 1 to 5 , wherein a corner of a tip of a contact surface at the other end of the anode cylinder that contacts the other side of the main body is chamfered.
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