JPH06196362A - マグネトロン用貫通コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】周波数が高いインバータ方式の電源でマグネト
ロンを駆動しても、貫通導体の過熱や、それによる悪影
響がなく、信頼性が高く、しかも製作が容易なマグネト
ロン用貫通コンデンサを提供することにある。 【構成】陰極加熱用電流を通す中心部の２本の貫通導体
と外周の接地部との間に、それぞれ、静電容量を有する
マグネトロン用貫通コンデンサにおいて、上記貫通導体
を、コンデンサの高誘電率磁器素体や充填絶縁樹脂の中
を通過する丸棒部と、外部で電源側端子との結合に用い
る板状のファストン端子部の２部材を、丸棒部は良導体
で、ファストン端子部は軟強磁性体で製作し、両者を半
田付け接合して形成させることにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数が２０〜５０ｋ
Ｈｚのインバータ方式の電源でマグネトロンを駆動する
場合に用いても、貫通導体が過熱せず、しかも其の製作
が容易なマグネトロン用貫通コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のマグネトロンの管軸を含む
平面による断面構造図である。高温に加熱されて電子を
放出する陰極１は、通常、トリア入りタングステンフィ
ラメントをヘリカルに巻回して作られ、通常、モリブデ
ン線などの高融点金属で作られた２本のリード線によっ
て支持され、加熱用電力もこれらリード線１２を通って
供給される。陰極１はマグネトロンの管軸上に配置さ
れ、これを囲んで同心に陽極円筒２、陽極円筒２の内壁
面から等間隔で放射状に突出する偶数枚のベイン３が配
置されている。ベイン３の管軸側端部と陰極１との間の
円筒状の空間は作用空間と呼ばれる。陽極円筒の両端に
配置された円環状の永久磁石４を起磁力源とし、両永久
磁石４の外側端面同士を連結するヨーク５を外部磁気回
路にして、円環状端部が永久磁石４の内側端面に接し他
端が作用空間の端部近くまで延びる截頭円錐面状の磁極
６によって、作用空間内に管軸方向の静磁界が形成され
ている。陰極１に対して高い直流正電圧を印加された陽
極円筒２やベイン３に吸引されて、陰極１から放出され
た電子はベイン３の端部側へ向けて加速されて行くが、
上記管軸方向の静磁界によって、速度と磁界の方向に直
角な方向の力に作用されて、陰極の周囲を旋回する方向
に加速され、電子の中にはベインの端部に到達すること
なく陰極側へ戻ろうとするものも生ずる。そのため、作
用空間内の電子密度に粗密が生じ、電子密度の高い部分
いわゆる電子極が作用空間内を高速で旋回するようにな
る。陽極円筒２と隣接する２枚のベイン３とで、それぞ
れ、一つの空洞共振器を形成し、陽極円筒内周には偶数
枚のベイン３が突設されているから、マグネトロン全体
では偶数個の空洞共振器群ができる。上記高速旋回する
電子極の作用で各空洞共振器内にマイクロ波が励振され
る。各ベイン３は、夫々その先端近くの端面に刻設され
た溝７内に収容されている小径の内側均圧環８と大径の
外側均圧環９とによって、それぞれ一つおきに相互に電
気的に接続されている。これら均圧環は、隣接する空洞
共振器内の電気振動の位相が丁度逆な、所謂πモード発
振のマイクロ波の振動を助け、実質的にπモードのマイ
クロ波だけが継続して発生される。こうして偶数個の空
洞共振器群内に発生したマイクロ波電力は一つのベイン
の端面に接続されたアンテナ１０によって出力部１１に
導かれ、ここから外部に伝搬され、負荷で利用される。

【０００３】一方、マイクロ波振動は陰極を支持するリ
ード線１２を伝って、陰極１を加熱する電源側へも漏洩
しようとする。もしマイクロ波が電源側へ大量に漏洩す
れば、所謂電波障害の原因となるので、２本のリード線
１２の端部に夫々チョークコイル１５を（通常、溶接に
よって）接続し、２個のチョークコイル１５の端部を夫
々貫通コンデンサ１６の貫通導体１７の端部に（通常、
溶接によって）接続する。貫通コンデンサ１６は、陰極
加熱用電流を流す中心部の２本の貫通導体１７と、外周
の金属製接地部１６ａとの間に、それぞれ、静電容量を
有する。チョークコイル１５と貫通コンデンサ１６と
は、マグネトロン内部から外部を見た場合にローパスフ
ィルタを形成する。上記２本のリード線１２は陰極ステ
ムセラミックス１３に支持され、それぞれステムセラミ
ックス１３のメタライズした封着面に真空気密にろう付
けされている。図２で判るように貫通コンデンサ１６の
外周の接地部１６ａは、陰極ステム部や上記ローパスフ
ィルタなどを収容するフィルタケース１４の金属壁面に
密着して取付けられている。金属板製のフィルタケース
１４は、其の内部にはマイクロ波が放射されているの
で、マイクロ波が外部に漏洩しないように密閉してあ
る。マグネトロンの陽極円筒２は陰極１に対して上記の
ように直流の高い正電位を印加されているから、マグネ
トロンを使用する際には、安全のため陽極円筒など外側
面をすべて接地電位に保つ。従って、貫通コンデンサ１
６の外周の接地部１６ａなどと貫通導体１７の間には上
記電位差（にマイクロ波による交番電位差を加えたも
の）が印加されている。陰極加熱用電流を通す貫通導体
１７にマイクロ波がのってきても、周波数の高いマイク
ロ波は静電容量を介して接地部に流れて、外部には殆ど
出て行かない。

【０００４】図３は貫通コンデンサ１６の２本の貫通導
体１７を含む平面による縦断面図である。貫通導体１７
は、以前は良導体たとえば黄銅その他の銅合金で一体成
形したものが用いられていたが、その後、量産性を上げ
原価低減させるために板状のファストン端子部１８と丸
棒部１９とをそれぞれ別部材とし、これら両部材を接合
部１７ａで半田接合して使用するようになった。１６ａ
は貫通コンデンサをフィルタケースの壁面に取付けるた
めの金属製の接地部、１６ｂは外長円筒部、１６ｃは内
長円筒部である。２０は高誘電率磁器素体で、長円形の
平らな端面に直交して２個の貫通孔を有する。貫通孔両
端の周囲の平面２０ａ、２０ｂには、それぞれメタライ
ズしてあり、これらメタライズした電極面には、それぞ
れ図示のように、貫通導体１７の丸棒部１９がカップ状
金具１９ａを介して、接地部１６ａが内部の長円形孔の
周縁部の立上り部分を介して、ろう付けによって接合さ
れている。なお、２本の貫通導体１７の間には、陰極加
熱のために僅かな電圧が印加されているから、両者が短
絡されないようにメタライズ平面２０ａは中間の溝によ
って図示の如く分断されている。更に、貫通コンデンサ
の外長円筒部１６ｂと内長円筒部１６ｃは何れもプラス
チックケースに被覆され、プラスチックケース内部には
絶縁樹脂２１が充填されており、上記プラスチックケー
スは、それぞれ一端が、図示のように、上記接地部１６
ａの長円形孔周縁部の立上り部分の外面と内面に勘合さ
れている。また、１９ｂは丸棒部１９の外面に密着被覆
するシリコンゴムチューブで、このシリコンゴムチュー
ブの変形によって、金属製の丸棒部１９と充填絶縁樹脂
２１の熱膨張係数が異なっていても、絶縁樹脂２１に亀
裂などは発生せず、どこにも空隙は生じないので、火花
放電が生ずるようなことはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】既述のように、貫通導
体１７は、量産性を向上させ原価低減させるために板状
のファストン端子部１８と丸棒部１９とをそれぞれ別部
材として形成し、これら両部材を接合部１７ａで半田接
合して使用している。マグネトロンの電源として商用電
源から変圧器の一次巻線に直接通電して用い、陰極加熱
用電流も商用周波数の場合には、上記丸棒部１９とファ
ストン端子部１８の双方を軟強磁性体たとえば鉄材で製
作し、これらに５０ｋＨｚ程度の高周波電流を通電する
と表皮効果などで発熱して、接合部１７ａに半田を供給
すれば溶融して信頼性の高い接合が得られる。

【０００６】しかし、近年はマグネトロンの陽極電流を
制御してマイクロ波電力出力の調整が容易にでき、また
変圧器が小形軽量になるなどの利点があるため、商用周
波数電源を一旦整流して直流とし、この直流電源と変圧
器一次巻線の間にスィッチング素子を挿入して高速で開
閉させ、２０〜５０ｋＨｚの高周波交流にして用いるイ
ンバータ方式電源が好んで用いられるようになった。イ
ンバータ方式電源でマグネトロンを駆動する場合、電源
を小形、軽量、安価にするために、陰極加熱電力も陽極
高圧電源用のと同じ変圧器の二次側に設けた巻数の極め
て僅かな巻線から得ている。しかし、このような高周波
では、貫通導体１７を形成する丸棒部１９とファストン
端子部１８の両部材の材料に軟強磁性体たとえば鉄材を
使用すると、実使用時に貫通導体１７の発熱が激しく
て、陰極加熱電流が低下したり、貫通コンデンサの高誘
電率磁器素体２０が昇温して耐電圧性が劣化したり、静
電容量が低下するなどの不具合が生じる。

【０００７】従って、マグネトロンの駆動用にインバー
タ方式電源を用いる際には、ファストン端子部１８、丸
棒部１９の両部材とも黄銅などの良導体で製作するよう
になった。しかし、上記両部材を黄銅で製作すると、両
部材を接合する際に、（両部材を鉄材で製作した場合の
ように）５０ｋＨｚ程度の高周波電流を通電しても表皮
効果による発熱は鉄材のようには発生せず、この方法で
半田を溶かすことはできない。従って、別に溶融させた
半田を接合部に供給するか、接合部に外部から熱を供給
して半田を溶融させなければならない。何れの場合も、
接合部の信頼性、量産性は材料に鉄材を用い、高周波通
電による発熱で半田を溶融させて接合する場合に比較し
て劣るという問題が生ずる。

【０００８】本発明はマグネトロン駆動用にインバータ
方式電源を用いても実使用時に何等問題がなく、高い信
頼性が有り、しかも良好な量産性を有するマグネトロン
用貫通コンデンサを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、陰極加熱用電流を通す中心部の２
本の貫通導体と外周の接地部との間に、それぞれ、静電
容量を有するマグネトロン用貫通コンデンサにおいて、
上記貫通導体を、コンデンサの高誘電率磁器素体や充填
絶縁樹脂の中を通過する丸棒部と、外部で電源側端子と
の接続に用いる板状のファストン端子部の２部材を、丸
棒部は良導体たとえば銅や黄銅その他の銅合金で、ファ
ストン端子部は軟強磁性体たとえば鉄や鋼材で製作し
て、両者を半田付け接合して形成させることにした。

【００１０】

【作用】貫通導体の丸棒部は長いから、インバータ方式
電源をマグネトロン駆動電源に用いて２０〜５０ｋＨｚ
の陰極加熱用電流を流す場合に、もし材料に鉄や鋼など
の軟強磁性体を用いていれば、表皮効果などで忽ち高温
になってしまい、そのような状態で長時間にわたって実
用し続ければ、既述のように、陰極加熱電流の低下、貫
通コンデンサの耐電圧性や静電容量の低下などの悪影響
が現われる。これに対し、本発明により丸棒部を銅や黄
銅その他の銅合金などの良導体で製作した場合には、通
過する電流が高周波であっても此の部分のインピーダン
スを低く抑えることができ、電流密度が適当である限
り、上記のような問題は生じない。

【００１１】一方、ファストン端子部は、電源側からの
リード線との接合部となり、リード接続部は黄銅製のリ
セプタクル部品を有しているため、インバータ方式電源
で高周波駆動をしても、相手方のリセプタクルは、導電
性、熱伝導性とも良好なため発熱しても温度上昇は僅か
であり、またコンデンサ本体の外部に出ていて、特に高
誘電率の磁器素体からは充分遠く離れているため、上記
のような種々の悪影響は生じない。しかも、貫通導体製
造工程で、ファストン端子部のプレス加工して形成させ
た両方向の半円状切欠き部よりなる接合用受け口に丸棒
部の端部を押し込んで、高周波電流を通電すれば、（相
手方である黄銅製リセプタクルとは結合しておらず）単
独状態の軟強磁性体製ファストン端子部の接合部近傍
は、表皮効果などにより加熱されて充分高温になり、そ
こに半田（供給時には固体のままで良い）を供給すれ
ば、良く融けて、信頼性、量産性とも良好な半田接合が
行われる。従って、この貫通導体を使用した貫通コンデ
ンサは、信頼性が高く、量産性も良好である。

【００１２】

【実施例】図１は本発明によるマグネトロン用貫通コン
デンサに使用する貫通導体１７を示す図である。図１
（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。図中、１
７ａは接合部、１８は鉄材で製作したファストン端子
部、１９は黄銅で製作した丸棒部である。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明コンデンサは其の部材である貫通導体の量産性、信
頼性ともに高く、従って、本発明コンデンサ自体も、量
産性、信頼性ともに高いという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る貫通導体を示す図で、図１（ａ）
は正面図、図１（ｂ）は側面図である。

【図２】従来のマグネトロンの管軸を含む平面による断
面構造図である。

【図３】貫通コンデンサの２本の平行な貫通導体を含む
平面による縦断面図である。

【符号の説明】

１…陰極、 ２…陽極円筒、 ３…ベイン、４…永久磁
石、 ６…磁極、 ８、９…均圧環、 １２…リード
線、 １３…ステムセラミックス、 １４…フィルタケ
ース、 １５…チョークコイル、 １６…貫通コンデン
サ、 １６ａ…接地部、 １７…貫通導体、１７ａ…半
田接合部、 １８…ファストン端子部、１９…丸棒部、
１９ｂ…シリコンゴムチューブ、 ２０…高誘電率磁
器素体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極加熱用電流を通す中心部の２本の貫通
   導体と外周の接地部との間に、それぞれ、静電容量を有
   するマグネトロン用貫通コンデンサにおいて、上記貫通
   導体を、コンデンサの高誘電率磁器素体や充填絶縁樹脂
   の中を通過する丸棒部と、外部で電源側端子との結合に
   用いる板状のファストン端子部の２部材を、丸棒部は良
   導体で、ファストン端子部は軟強磁性体で製作し、両者
   を半田付け接合して形成させたことを特徴とするマグネ
   トロン用貫通コンデンサ。