JPH09293457A

JPH09293457A - マグネトロン

Info

Publication number: JPH09293457A
Application number: JP10708596A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kaizaki; 康裕貝崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの金属円筒により複数のチョーク構造を
形成して、広帯域の周波数に亘る多くの高調波などの複
数種類の不要な電磁波の輻射（雑音）を抑制することが
できるマグネトロンを提供する。【解決手段】出力アンテナリード１７の周囲にチョー
ク構造を構成する金属円筒２１が設けられてなるマグネ
トロンであって、前記金属円筒はその長さが円周方向に
沿って少なくとも２種類の長さを有するようにその先端
部に段差が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子レンジなどのマ
イクロ波加熱機器などに用いられるマグネトロンに関す
る。さらに詳しくは、マグネトロンの動作時に発生する
高調波などの不要電磁波が出力側から輻射されるのを抑
制し、低雑音化が図られたマグネトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波装置の１つとして電子レンジ
が普及し、世界的に多用されているが、電子レンジから
不要電磁波が輻射されると、ラジオ、テレビや通信機器
などに雑音が入り、正常な動作が妨げられれる。そのた
め、電子レンジからの雑音を防止する必要があるが、電
子レンジからの雑音は、主としてマイクロ波発振源とし
て使用されているマグネトロンから発生する。そしてマ
グネトロンから発生する雑音の主なものは、基本波（マ
グネトロンの本来の発振周波数のマイクロ波で、たとえ
ば２４５０ＭＨｚの電磁波）の整数倍の周波数の電磁波
である高調波であり、その周波数は数十ＧＨｚに至るま
での広帯域となっている。

【０００３】電子レンジなどに用いられるマグネトロン
において、出力側からの高調波の輻射を抑制する従来の
手段としては、たとえば図４にマグネトロンの出力部の
断面説明図が示されているように、出力アンテナリード
の近傍にチョーク構造を形成する手段が提案されてい
る。

【０００４】図４において、１７は出力アンテナリード
で、その一端は図示されない陽極部のベインに接続さ
れ、その他端が真空壁の一部を構成する排気管１６の封
止部で固定され、陽極部で発生したマイクロ波電力を伝
導し、その他端部である先端部から放射する。出力アン
テナリード１７は真空壁の一部を構成する絶縁筒１５お
よび陽極部と電気的に接続された出力側金属筒１３によ
り覆われている。この出力側金属筒１３の内側に、チョ
ーク用金属円筒１４ａ、１４ｂが設けられており、その
長さを輻射が抑制される電磁波の波長λの約１／４にす
ることにより、その波長に対してインピーダンスが無限
大となり、その波長の電磁波を遮断するチョーク構造に
なっている。すなわち、図４に示される例では、金属円
筒１４ａの円筒の長さＬ₅が第５高調波の波長λ₅の約
１／４の長さに合わせられ、金属円筒１４ｂの円筒の長
さＬ₃が第３高調波の波長λ₃の約１／４の長さに合わ
せられることにより、第３および第５高調波の輻射を抑
制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の金属円筒による
チョーク構造は、輻射を抑制したい電磁波ごとにその波
長の約１／４に合わせた長さの金属円筒をアンテナの周
囲に取り付けなければならない。そのため、複数の電磁
波の輻射を抑制しようとする場合には、それぞれの電磁
波に応じた長さの金属円筒１４ａ、１４ｂを複数個同心
円状に取り付けなければならない。その結果、半径の小
さい金属円筒１４ａは出力アンテナリード１７との距離
（図４のＤ₅参照）が小さく、強い電界結合が得られチ
ョーク構造が充分に機能して不要電磁波を大きく減衰さ
せることができる。しかし、半径の大きい金属円筒１４
ｂは出力アンテナリード１７との距離Ｄ₃が大きくな
り、電界結合が弱くなるため充分に減衰が得られないと
いう問題がある。

【０００６】従来のマグネトロンの不要電磁波の輻射
（雑音）の抑制は、衛星放送の帯域（１１.７〜１２.７
ＧＨｚ）と重複する第５高調波（１２.２５ＧＨｚ）の
輻射を抑制することに主眼がおかれ、その高調波を抑制
するだけであれば問題なかったが、最近の通信技術の発
達により、通信に使用される周波数帯域は広がり、現在
では１８ＧＨｚまでの広範囲の帯域での雑音を抑制する
必要が生じている。この帯域では、発振周波数が２.４
５ＧＨｚのマグネトロンの第７高調波（１７.１５ＧＨ
ｚ）までの雑音が含まれることになる。その結果、第２
〜７高調波の雑音のすべてを抑制しようとすると、６個
の金属円筒を取り付ける必要があり、狭い空間に多くの
金属円筒を取り付けることができないと共に、半径の大
きい金属円筒は前述のようにそのチョーク構造の機能を
充分に発揮できない。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、１つの金属円筒により複数のチョー
ク構造を形成して、広帯域の周波数に亘る多くの高調波
などの複数種類の不要な電磁波の輻射（雑音）を抑制す
ることができるマグネトロンを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるマグネトロ
ンは、出力アンテナリードの周囲にチョーク構造を構成
する金属円筒が設けられ、該金属円筒はその長さが円周
方向に沿って少なくとも２種類の長さを有するようにそ
の先端部に段差が形成されている。すなわち、チョーク
構造を構成する金属円筒は抑制しようとする不要電磁波
の波長の約１／４の長さにすることにより、その波長の
電磁波の伝搬を阻止することができるが、本発明では１
つの金属円筒に少なくとも２種類の異なる長さの部分を
形成することにより２以上の波長の電磁波の伝搬を同時
に阻止するものである。

【０００９】この場合、金属円筒は出力アンテナリード
の周囲全体には存在しないことになるが、ある波長に対
し、チョーク構造として作用する長さの金属円筒の先端
部分を出力アンテナリードと強く結合させることによ
り、チョーク構造として作用し、輻射を抑制しようとす
る電磁波の伝搬を阻止することができる。出力アンテナ
リードと金属円筒の先端部との結合を強くする手段とし
ては、たとえば出力アンテナリードを断面形状が短辺と
長辺を有する板状体（偏平な断面）からなるリードの形
状に形成し、その短辺側の側面が前記金属円筒の異なる
長さのそれぞれの先端部に対向するように出力アンテナ
リードを捩って配設することにより、強く結合させるこ
とができる。また、部分的に近付けなくても金属円筒と
出力アンテナリードとを全体に近付けても強い結合が得
られる。

【００１０】ここに断面形状とは、出力アンテナリード
の軸方向と垂直な面での断面形状を意味し、その断面形
状は、短辺と長辺を有すれば完全な矩形形状でなくても
よく、各辺が円弧形状でもよい。

【００１１】前記金属円筒は円周方向に沿って半円周が
ｎ（ｎは２以上の整数）個に分けられ、該ｎ個のそれぞ
れの部分の金属円筒の長さがそれぞれ異なる波長の約１
／４の長さになるように形成され、かつ、残りの半円周
の金属円筒の形状も前記半円周の形状を円周方向に１８
０゜回転させたのと同じ形状に形成されておれば、出力
アンテナリードに断面形状が長辺と短辺とを有し、長辺
側が中心軸に対し両側に延びている形状のものを使用す
ることにより、その両端で同時に強い結合が得られるた
め都合がよい。しかし、輻射を抑制する電磁波の種類が
多い場合は、円周方向の全体に順次長さを変化させ、出
力アンテナリードを中心軸に対して片側に出っ張る形状
のものにして、出っ張る部分が金属円筒の段差のある各
先端部と対向するように捩らせることもできる。

【００１２】ここに波長の約１／４の長さとは、その波
長の電磁波に対してチョーク構造として作用し得る長さ
を意味する。

【００１３】前記出力アンテナリードの周囲にチョーク
構造の金属円筒を有するマグネトロンの構造は、たとえ
ば陽極部と、該陽極部の中心に設けられる陰極部と、前
記陽極部で発振するマイクロ波を導出する出力アンテナ
リードと、該出力アンテナリードの一部の周囲に設けら
れ、前記陽極部と電気的に接続される出力側金属筒とを
有し、該出力側金属筒の内側に前記金属円筒が電気的に
接続されることにより形成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のマグネトロンについて説明をする。

【００１５】図１は本発明のマグネトロンの本体部の断
面説明図である。図１において、１は無酸素銅などから
なり真空壁（真空容器の壁面、以下同じ）の一部となる
陽極円筒で、その内周に複数個のベイン２が放射状に設
けられ、各ベイン２は１個おきに大径および小径のスト
ラップリング３、４により接続されて、πモード発振の
安定化が図られている。陽極円筒１の両端にはベイン２
の先端と陽極円筒１の中心部に設けられる陰極５との間
の作用空間に磁界を集中させるためのポールピース１
０、１１がそれぞれ設けられており、これらにより陽極
部が形成されている。

【００１６】陰極５は、たとえばトリウムタングステン
線などがコイル状に巻かれたフィラメントからなり、各
ベイン２の先端で囲まれた空間で、陽極円筒１の中心部
に設けられている。そしてその両端にはエンドハット
６、７が固着され、エンドハット６、７はそれぞれ陰極
リード８、９に接続されている。陰極リード８、９はセ
ラミックスなどの絶縁体からなる陰極ステム１９を経て
外部リード２０に接続され、これらにより陰極部が形成
されている。陰極ステム１９は入力側金属筒１２を介し
て陽極円筒１に固定されている。なお、入力側金属筒１
２および陰極ステム１９が入力側の真空壁を構成してい
る。

【００１７】ベイン２の１つには出力アンテナリード１
７の一端が電気的に接続され、その他端はポールピース
１１の貫通孔１８、出力側金属筒１３およびセラミック
円筒などからなる絶縁筒１５の中心部を貫通して排気管
１６の封止部で固定されている。この出力アンテナリー
ド１７は後述するように、断面の縦と横の長さが異なる
幅広部（長辺）と幅の狭い部分（短辺）とを有する断面
構造の板状体からなるリード形状になっており、捩られ
て幅広部が９０゜回転している。そしてその先端の封止
部には図示しないキャップが被せられる。出力側金属筒
１３は陽極円筒１と直接電気的に接続されており、陽極
部で発振したマイクロ波電力は、出力側金属筒１３の中
心軸上を延びる出力アンテナリード１７を同軸線路とし
て進みその先端から放射される。この出力側金属筒１
３、絶縁筒１５、および排気管１６が出力側の真空壁を
構成している。

【００１８】出力側金属筒１３の内側にはチョーク構造
を形成するための金属円筒２１が取り付けられ、その長
さは円周方向の位置によって異なり、それぞれの長さは
輻射を抑制しようとする電磁波の波長の約１／４の長さ
に設定され、その先端部に段差が形成されている。そし
て、段付きの金属円筒２１の各段の先端部で出力アンテ
ナリード１７と強く電界結合させることにより、１つの
金属円筒２１で複数の波長の電磁波に対するチョーク構
造を形成していることに本発明の特徴がある。本発明の
マグネトロンのチョーク構造の作用について以下に詳述
する。

【００１９】図１に示される例は単純化のため、第３高
調波と第５高調波の不要電磁波の輻射を抑制するチョー
ク構造としたマグネトロンが示されている。金属円筒２
１は円周方向に４等分されて長い部分２か所と短い部分
２か所とからなっており、円周上で長い部分および短い
部分がそれぞれ１８０゜離れて対向した位置に設けられ
ている。金属円筒２１の長い部分の長さは第３高調波の
波長の約１／４の長さに形成され、短い部分の長さは第
５高調波の波長の約１／４の長さになるように形成され
ている。

【００２０】一方、出力アンテナリード１７は、軸方向
に垂直の断面形状が長辺と短辺とを有する板状体（断面
形状が短辺と長辺とからなる完全な四角形の矩形状のも
ののみならず、各辺の外周が円弧状に形成されたものも
含む）の断面構造を有するものが一般に使用され、円柱
または円筒を板状に潰したものが用いられることもあ
る。そのため、出力アンテナリード１７と金属円筒２１
との距離は図２にその横断面図が示されるように、出力
アンテナリード１７の場所によって異なる。そして、出
力アンテナリード１７と金属円筒２１とは、金属円筒２
１が出力側金属筒１３と電気的に接続されているため、
同軸線路の内軸と外軸との関係にあり、その距離の近い
ところに電界が集中する。したがって、出力アンテナリ
ード１７の周囲に設けられた金属円筒２１がチョーク構
造として作用する場合、出力アンテナリード１７の断面
で短辺側の側面と対向する金属円筒の部分との間で結合
してその部分の金属円筒２１の長さに応じてチョーク構
造として作用する。一方、出力アンテナリード１７の幅
広面（断面で長辺側の面）は電界結合が弱く、チョーク
として余り寄与していない。

【００２１】そこで本発明では板状体の断面構造を有す
る出力アンテナリード１７の幅の狭い側の側面が金属円
筒２１の長い部分の端部および短い部分の端部にそれぞ
れ対向し、金属円筒２１の長さの異なるそれぞれの先端
部で強く電界結合するように９０゜捩られている。図１
において、金属円筒２１の短い部分の先端部における断
面図であるＡ−Ａ線断面図が図２（ａ）に、金属円筒２
１の長い部分の先端部における断面図であるＢ−Ｂ線断
面図が図２（ｂ）にそれぞれ示されている。図２（ａ）
〜（ｂ）から明らかなように、どちらの状態でも出力ア
ンテナリード１７の幅の狭い側の面と金属円筒２１の端
部との距離が近く、しかも同じ距離で、同じ強さで電界
結合していることがわかる。なお、図２で示される矢印
の部分が電界結合が強く行われていることを示してい
る。

【００２２】本発明の構造にすることにより、どちらの
高調波に対しても出力アンテナリード１７と金属円筒２
１との距離が近く、確実に電界結合してチョーク構造と
して作用する。その結果、１つの金属円筒２１で第３高
調波および第５高調波の両方の電磁波の輻射を同じよう
に効率よく抑制することができる。

【００２３】本発明では以上のように、金属円筒２１の
チョーク構造として作用する約１／４波長の長さに形成
された先端部で強く電界結合するように構成されてい
る。その手段として図１〜２に示される方法では、出力
アンテナリード１７の幅の狭い側面が金属円筒２１の異
なる長さの部分の各先端部とそれぞれ対向するように、
出力アンテナリード１７が捩って設けられている。その
結果、金属円筒の各部分の長さに対応する波長の電磁波
に対するチョークとして働き、その波長の電磁波の伝搬
を阻止することができる。

【００２４】前述の例では、単純化のため第３高調波と
第５高調波の２つの高調波を抑制する例であったが、２
つの電磁波に限定されるものではない。図３に第２〜７
高調波を本発明により抑制する例の金属円筒の概略図を
示す。図３（ａ）は金属円筒の主要部の展開図で、図３
（ｂ）はその概略の斜視図を示している。この例のよう
に、６種類の電磁波の輻射の抑制をする場合、金属円筒
２１の円周を１２等分し、半円周に６種類の電磁波の波
長の約１／４の長さになるように順次その長さを変化さ
せて同じ幅で階段状に形成する。残る半円周も同様の階
段状に形成し、同じ長さの部分が１８０゜離れてそれぞ
れ対向するように形成されている。

【００２５】すなわち、図３（ａ）の展開図に示される
ように、金属円筒２１の一番長い部分の長さＬ₂を第２
高調波の波長の約１／４の長さになるように形成し、つ
ぎに長い部分の長さＬ₃を第３高調波の波長の約１／４
の長さになるように形成し、Ｌ₄、Ｌ₅、Ｌ₆を同様に
各高調波の約１／４の長さに設定し、一番短い部分の長
さＬ₇を第７高調波の波長の約１／４になるように形成
する。この階段状の段差が半円周に形成され、残る半円
周も同じ段差が繰り返される。その結果、金属円筒２１
では、同じ長さのＬ_nの部分が対向する。この金属円筒
２１の中心部に配設される出力アンテナリードの短辺側
がそれぞれの長さＬ₂〜Ｌ₇の先端部に対向するように
出力アンテナリードを捩って配設することにより、前述
のように、１つの金属円筒で第２〜７の各高調波に対し
て有効なチョーク構造の機能を果たす。

【００２６】前述の各例では、２つまたは６つの高調波
の輻射を抑制する例であったが、一般にｎ（２以上の整
数）個の不要電磁波の輻射を抑制するためには、金属円
筒の円周を２ｎ等分し、その半円周にｎ段の階段状の段
差を形成し、残りの半円周もそれを繰り返すことにより
金属円筒を形成し、その中心部に配設される出力アンテ
ナの幅の狭い側が金属円筒の階段部である各長さの端部
と対向するように出力アンテナリードを捩ることにより
任意の数の不要電磁波の輻射を抑制することができる。

【００２７】また、前述の各例では、階段状の各部の幅
を等しく形成したが、必ずしも等しくする必要はない。
しかし、１８０゜回転した対向部分の金属円筒の長さが
等しくなるように形成されておれば、出力アンテナリー
ドが中心軸に対して対称な断面構造を有する板状体形状
のリードである場合に都合がよい。また、出力アンテナ
リードがマグネトロンの中心軸に対して片側にとくに出
っ張る形状であれば金属円筒も１８０゜回転した対称形
状にする必要はない。

【００２８】

【発明の効果】本発明のマグネトロンによれば、１つの
金属円筒を用いて複数個の不要電磁波に対するチョーク
構造を形成しているため、出力アンテナと金属円筒との
距離が同じで、電界結合の強さが等しくなり、複数個の
不要電磁波の各々に対して同じ割合で減衰させることが
できる。また、金属円筒を同心状にたくさん並べる必要
がないため、組立が容易で、しかも多くの種類の不要電
磁波の輻射を容易に抑制することができる。その結果、
電子レンジ用マグネトロンの第５高調波より高い周波数
のノイズに対する最近の規制に対しても充分に対応する
ことができる。

【００２９】さらに、従来のチョーク構造と同様に出力
側金属筒の内側に１個の金属円筒を取り付けるだけでよ
いため、従来の製造工程より一層容易に製造することが
できる。そのため、製造が簡単で、安価に製造すること
ができる。

【００３０】その結果、マグネトロン、ひいては電子レ
ンジなどのマイクロ波加熱機器などのコストダウンを達
成することができると共に、家庭で電子レンジなどのマ
イクロ波加熱機器を使用しても、衛星テレビや通信機器
などに雑音が入るなどの通信システムを妨害することが
ない。また、たとえばマイクロ波加熱用のマグネトロン
の第７高調波（１７. １５ＧＨｚ）のような高周波に対
しても確実にその雑音の発生を抑制することができ、最
近の通信システムの発展による周波数の高い新規の通信
機器に対しても有効にその妨害を排除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマグネトロンの一実施形態の本体部の
縦断面説明図である。

【図２】図１のマグネトロンのチョーク構造部の横断面
説明図である。

【図３】本発明のマグネトロンのチョーク構造を構成す
る金属円筒の他の例を示す説明図である。

【図４】従来のマグネトロンの出力部の断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１３出力側金属筒１７出力アンテナリード２１金属円筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力アンテナリードの周囲にチョーク構
造を構成する金属円筒が設けられてなるマグネトロンで
あって、前記金属円筒はその長さが円周方向に沿って少
なくとも２種類の長さを有するようにその先端部に段差
が形成されてなるマグネトロン。
【請求項２】前記出力アンテナリードはその断面形状
が短辺と長辺とを有する板状体からなり、該出力アンテ
ナリードの前記短辺側の側面が前記金属円筒の段差が形
成されたそれぞれの先端部と対向するように前記出力ア
ンテナリードが捩られてなる請求項１記載のマグネトロ
ン。
【請求項３】前記金属円筒は円周方向に沿って半円周
がｎ（ｎは２以上の整数）個に分けられ、該ｎ個のそれ
ぞれの部分の金属円筒の長さがそれぞれ異なる波長の約
１／４の長さになるように形成され、かつ、残りの半円
周の金属円筒の形状も前記半円周の形状を円周方向に１
８０°回転させた同じ形状に形成されてなる請求項１ま
たは２記載のマグネトロン。
【請求項４】陽極部と、該陽極部の中心に設けられる
陰極部と、前記陽極部で発振するマイクロ波を導出する
出力アンテナリードと、該出力アンテナリードの一部の
周囲に設けられ、前記陽極部と電気的に接続される出力
側金属筒とを有し、該出力側金属筒の内側に前記金属円
筒が電気的に接続されてなる請求項１、２または３記載
のマグネトロン。