JPS6134830A - 可同調マグネトロン用軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２個の軸受によって固定支柱上に回転自在にジ
ャーナル軸受けされ、一端部がマグネトロンの共振空胴
内に突出する同調本体を支持するスリーブ状の本体き、
前記支柱に対して固定位置を有する軸受の内側軸受部分
と、前記スリーブ状本体に対して固定位置を有する軸受
の外側軸受部分とを具えており、前記両軸受間の距離を
ディスタンス手段によって決定するようにした可同調マ
グネトロン用軸受装置に関するものである。

斯かる一般的な構成のマグネトロンについては、例えば
スウェーデン国特許第１９１．３７３号に記載されてい
る。これに記載されているマグネトロンにおける同調本
体は、例えば該本体の周囲に歯又は孔を分配させること
により導電性を相違させた部分を有しており、斯かる本
体は共振空胴を規定する陽極板の後方部分に形成したギ
ャップを経て延在させている。同調本体と陽極板との間
のギャップが大きくなると効率が低下するので、高効率
を達成するには前記ギャップを極めて小さくする必要が
ある。

しかし、ギャップを小さくすると、軸受特に軸受の遊び
の自由度について高度の要求が課せられることになる。

ギャップの寸法を小さくするだけで既に遊びが極めて小
さくなり、従ってスリーブ状本体がマグネトロンによっ
て発生される電気的な高周波信号、特にその高周波信号
の周波数に多少影響を及ぼずことになる。また、軸受に
おける遊びは振動をまねくことになるため、軸受及びそ
れによる全マグネトロンの作動寿命が低減することにな
る。これがため、軸受には電気的及び機械的な双方の理
由からして極めて高度な要求が課せられる。

軸受における遊びをなくすためには、双方の軸受に負荷
をかけること、−換言するにこれらの軸受にバイアスを
かけることが重要である。このパイアスカは軸受の接触
点を通る接触ラインを如何様に向けるかに応じて種々の
方法で達成することができる。原則的には接触ラインを
平行にしたり、又は交差させたりすることができる。後
者のラインは軸受間か、又は軸受を越した所で互いに交
差させることができる。これらの種々のタイプのノ＼イ
アスカは、屡々「縦列」（タンデム）、「対面」及び「
背面」パイアスカとも称される。平行性及び対称性は実
際の状況に応じて多少正確にすることができる。

遊びの自由度は別にして、−軸受には過度な負荷がかか
らないようにすることが極めて重要なことである。バイ
アスをかけることは概して軸受における摩擦を或る程度
増大させることになるので、この摩擦を低くし、かつ正
確に制限する必要がある。

これらの諸要求は様々な作動状態、即ち軸受を真空中に
て作動させる場合、及び温度条件が変化する場合でも満
足させる必要がある。軸受の温度は、マグネトロンに供
給される電力の周波数変化及びマグネトロンによって放
出されるマイクロ波電力の変化に応じて作動中に開始時
の周囲温度から高温度にまで変化する。さらに、軸受装
置の半径方向における種々の部分間の断熱が有効である
ために、軸受装置は定常状態における半径方向の温度勾
配が高くなる。これに対し、軸線方向の温度勾配は小さ
くなる。その理由は、軸受装置全体を支承する中央の支
柱及び回転自在にジャーナル軸受けするスリーブの双方
は通常熱伝導率の良好な材料で作製するからである。軸
受は全作動温度の範囲内にて遊びがなく、しかも低摩擦
で作動する必要がある。

斯種のマグネトロンでは、スリーブ状の本体が絶えず軸
線方向の磁力により影響されるのが普通である。斯かる
磁力によってタンデムタイプのパイアスカを起生させる
ことができる。この場合、双方の軸受が同じ負荷を受け
て、各軸受が上記磁力の１７２を取り上げるようにする
ことが重要なことである。

上述した種類の可同調マグネトロンにおける軸受問題の
解決策は多数提案されている。例えば欧州特許第０００
９９０３号に記載されている軸受装置では、２つの軸受
の内側リングと外側リングの双方を回転スリーブ本体内
にて固定支柱にそれぞれ変位自在に配置している。軸の
外側リングは、これらの軸受間に配置したディスタンス
ースリーブと一緒に回転スリーブにおける固定の止めに
押当てられ、また、内側リングは一方では、これらの内
側リングと中間のディスタンス素子との全アセンブリが
前記固定支柱の止めにばねで押当てられることにより影
響を受けると共に、他方ではディスタンス素子内に設け
られて２つの内側リングを互いに引き離すように押圧す
るばねによる影響を受ける。前記固定支柱における止め
は軸線方向に調整自在にもっている。この場合、支柱に
おける止めの斯かる調整は、軸受間にかかる負荷が前述
したように分配されるようにして行う。この調整中並び
にマグネトロンの作動期間中における温度変動により２
つの軸受の内側リングは支柱上にて変位していしまう。

これがため、軸受間にかかる負荷を所望通りに分配され
る調整は極めて臨界的である。ばねのばね特性が時間と
共に変化してしまう場合には、斯様な調整は誤ったもの
となる。上述したような軸受装置の他の欠点は、支柱及
びスリーブ本体に対する内側及び外側軸受リングの公差
をそれぞれ弛める必要があり、このことにより遊びが生
じ、これにより振動をまねくことになると云うことにあ
る。

本発明の目的はマグネトロンの全作動温度範囲内で、し
かも複雑かつ臨界的な調整作動の必要がなく、さらに数
個所での遊びを有する隙間嵌めによって軸受の特性を損
なうことなく双方の軸受にて遊びの自由度が得られるよ
うに適切に構成配置した上述した種類の可同調マグネト
ロンにおける軸受装置を提供することにある。

本発明によれば、冒頭にて述べた種類のマグネトロン用
の軸受装置において、温度補償の目的のために、少なく
とも１個のディスタンス手段を少なくとも３個の素子で
構成し、これらの素子を前記支柱の長さ方向にて互いに
部分的に重ね合わせると共にこれらの素子を線膨張係数
が異なる少なくとも２つの材料で作製し、ディスタンス
手段を構成する前記３つの素子の内の２つの端部素子の
各々は前記軸受部分の一端及び少なくとも１個の中間素
子に当接させ、隣接する素子はこれら素子の端部でも互
いに隣接させて、温度変動に伴ない２つの隣接する素子
がディスタンス手段に互いに反対方向の長さの変化を与
えるようにし、かつ一方向に長さの変化を生ずる全素子
の全長を、反対方向に長さの変化を生ずる全素子の全長
に関連して、及び異なる素子の材料の線膨張係数に関連
して温度によるディスタンス手段の全長の所望変化が得
られるように選択するようにしたことを特徴とする。

ディスタンス手段を構成する素子の数は常に奇数個とし
、一方の軸受から他方の軸受へと各素子を順番に数えた
場合に、一方向に共働する素子は奇数番の素子とし、ま
た互いに共働して前記最初の素子に対向する素子は偶数
番目の素子となるようにする。

本発明によれば、温度変動によるディスタンス手段の線
膨張を原則的には軸受装置の他の部分の線膨張に正確に
適合させて、固定の止めにより製造時に初期設定される
２つの軸受の負荷の比率が全温度範囲内にて維持される
ようにすることができる。本発明によれば、正確かつ低
い摩擦力に対する要求を損ねることなく、あらゆる種類
のバイアスをかける軸受を有しているマグネトロンを実
際に製造することもできる。背面タイプのパイアスカは
例えばすぐれた安定相を呈するので、これによる軸受装
置は「タンデム」又は「対面」タイプのパイアスカによ
る軸受装置よりも正確な構成となる。

双方のディスタンス手段には前述したのと全く同じ温度
補償機構を設け、これにより温度変動により２つの軸受
の内側と外側部分の間にて相対的な動きが全温度範囲内
にて起こらないようにするのが好適である。このように
することによりバイアス機構を遊びの自由度をもって、
しかも低摩擦でより一層正確に構成することができる。

さらに本発明の好適例によれば、ディスタンス手段以外
に、中央支柱及びスリーブ状本体のいずれか一方又は双
方がディスタンス手段と同じ温度補償機構を具え、中央
支柱又はスリーブ状本体の温度補償部分を２つの軸受間
に位置させるようにする。この場合には温度変動による
相対的な運動が起こらず、双方の軸受は原則として支柱
に、しかもスリーブ状の本体内に隙間嵌めしないで取付
けることができる。

前記素子は互いに内部に配置されるスリーブ状とするの
が好適である。

さらに本発明の好適例によれば、線膨張係数に関連する
前記素子の長さを、温度変化に伴う素子の全長の変化分
がマグネトロンの作動温度範囲内でほぼゼロに等しくな
るように選択する。

本発明の他の好適例によれば、奇数番目のすべての素子
を或る材料で作製し、偶数番目のすべての素子を別の材
料で作製し、前記奇数番目の素子の全長と前記偶数番目
の素子の全長との比が、これらの素子を作製する材料の
線膨張係数の比に反比例するようにする。

さらに本発明の他の例によれば、２つの端部素子を含む
奇数番目の素子の材料をモリブデンとし、かつ偶数番目
の素子の材料をステンレス鋼とする。

このようにすれば良好な結果が得られることを確かめた
。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図における１０は中央に固定して位置付けした支柱
を示し、この支柱の一端部は磁極片１１によって終端さ
せる。１２はスリーブ状の回転体を示し、この回転体の
一端部はスリーブ状の同調本体１３を支持する。上記回
転体１２は２個のボール軸受１４゜１５によって支柱１
０上に回転自在にジャーナル軸受けされる。同調本体１
３の遊端は陽極板（図示せず）の後方縁部に切り欠いた
条溝を経て共振空胴内に突出させる。同調本体の斯かる
遊端個所の円周部のまわりには、この同調本体１３を軸
線１７を中心に回転させる際に同調変化を起こすための
孔１６をあける。ボール軸受１４及び１５の内側リング
１８と１９との間にはディスタンス−スリーブ２０を設
け、かつボール軸受の外側リング２２と２３との間にも
同様なディスタンスースリーブ２１を配置する。内側リ
ング１８．　１９とディスタンス−スリーブ２０とから
或るアセンブリはばね座金２５によって支柱の止め２４
に押し当てられ、外側リング２２．２３とディスタンス
−スリーブ２１とから或るアセンブリはねじ切りリング
２７によって回転体１２における止めに押し当てられる
。スリーブ状の回転体１２は、例えば磁気的に発生され
る矢印にて示す方向の軸力Ｆも絶えず受ける。

内側の軸受リング１８．１９は支柱１０にプレス嵌めて
適当１ζ配置することができる。マグネトロンの作動時
に温度が上昇すると、斯かるプレス嵌めは作動中遊びな
く滑り嵌めに変化する。

本発明によれば、少なくとも一方のディスタンス−スリ
ーブによって温度補償する。第１図の例では両ディスタ
ンスースリーブと、スリーブ状回転体との双方で温度補
償するが、以下の説明では内側のディスタンス−スリー
ブについてのみ詳述するものとする。

第１図に示すように、内側のディスタンス−スリーブ２
０は３個の部分スリーブ３０．３１及び３２で構成し、
これらのスリーブの内の外側と内側のスリーブ３０．３
２は同一材料製とし、中間の部分スリーブ３１は別の材
料製とする。外側の部分スリーブ３０の一端は中間の部
分スリーブ３１における肩部３３に当接させ、中間の部
分スリーブ３１の一端は内側の部分スリーブ３２の肩部
３４に当接させる。これら３個の部分スリーブは軸線方
向に相対的に自由に移動し得る。外側の部分スリーブの
他端３５はボール軸受１４の内側リング１８に当接させ
、また内側の部分スリーブ３２の他端３６は他のボール
軸受１５の内側リング１９に当接させる。

両ボール軸受の内側リング間の距離を決定付ける内側の
ディスタンス−スリーブ２０の全長は、部分スリーブの
当接個所間にて測定されるこれら個々の部分スリーブの
長さによって決定される。内側ディスタンス−スリーブ
の全長りに対しては次の関係式が有効である。−即ち、 Ｌ＝Ｌ　＝ｊｌ’２　＋＊３ ここに１１　、β２，１３は第１図に示す各部分スリー
ブの長さである。

温度変動時には、或る材料製の中間部分スリーブ３１が
他の材料製の別の２つの部分スリーブの温度変動による
影響を相殺するようになる。温度変動△ｔに対する内側
ディスタンス−スリーブ全長の変動長さ△Ｌはつぎのよ
うに表される。即ち、△Ｌ−１１α１△ｌ１２α２△ｔ
＋１３α１Δｔここに、α、は外側及び内側部分スリー
ブ３０．３２を構成する材料の線膨張係数であり、α２
は中間部分スリーブ３１を構成する材料の線膨張係数で
ある。温度変動分による長さ△Ｌをゼロとする場合。

には、 １１α１△ｔ−１２α２△ｔ　＋Ａ’３α１Δｔ＝０即
ち、 （１＋＋１３＞　　／Ａ２−α２／α１を満足させる必
要がある。

本例にて、ディスタンス−スリーブの長さが温度変動に
より変化しないようにするためには、第１材料製の外側
と内側の部分スリーブの全長と、第２材料製の中間部分
スリーブの長さとの比を、第１及び第２材料の線膨張係
数の比に反比例させる必要がある。

本例では１部分スリーブ３０及び３２を膨張係数がαｘ
ｏ　ｚ５　Ｘ　１０−６ｍｍ　／　ｔ：のモリブテン製
とし、またスリーブ３１を膨張係数がαＳｔ＄　１７　
ＸＩＱ−’ｍｍ／ｌ：のオーステナイトステンレス鋼製
とする。従って、スリーブ３０と３２の全長はスリーブ
３１の長さの約３．４倍とする。

内側ディスタンス−スリーブ２０と同様に、外側ディス
タンス−スリーブ２１も部分スリーブ３７．　３８及び
３９で構成する。図示の例ではスリーブ状回転体１２も
温度補償され、この回転体を３個の部分スリーブ４０．
４１及び４２で構成する。

第２図は中央支柱を同様に温度補償される構造とする構
成の仕方を示したものである。ここに断面図をもって示
しである中央支柱は３つの部分、即ち内側円筒部分４３
と、スリーブ状の中間部分４４と、スリーブ状の外側部
分４５によって構成する。

中間部分４４はばね山４６によって内側部分４３の上に
螺合させて、この中間部分４４の肩部を内側部分４３の
肩部４７に当接させると共に、外側部分４５は、ねじ山
４８によってこの外側部分の肩部が中間部分の肩部４９
に当接するまで中間部分の上に螺合させる。

第２図には内側軸受リングに対する支持面を一点鎮線５
０及び５１にて示してあり、ボール軸受のボール軌道の
中心線を一点鎖線５２及び５３にて示しである。

第２図の場合には、第１距離ａ１を中心線５２と停止面
４７との間の距離とし、第２距離ａ２を停止面４７と４
９との間の距離とし、第３距離ａ３を停止面４９と中心
線５３との間の距離と規定する。この場合に、中心線５
２と５３との間の距離を温度に無関係に一定とするため
には、次のような関係を満足させる必要がある。即ち、 （ａ、−１−ａ３）／ａ２−α２／α１上述したような
温度補償機構は中央支柱並びに２つのディスタンスー−
スリーブ及び回転体に組込むのが好適である。

前述したようにスリーブ状の回転体は２つのボール軸受
によって取り上げられる軸力Ｆを絶えず受ける。図示の
例では２つの軸受における力のベクトルが同一方向、所
謂縦列（タンデム）配置となり、さらに各軸受が１／２
の軸力を取り上げるように、軸受をバイアスする。中央
支柱、ディスタンス−スリーブ及び回転体の上述した温
度補償により斯かる初期設定条件は全温度範囲内にて維
持され、これにより双方の軸受は全温度範囲内にて遊び
なく作動する。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾多
の変更を加え得ること勿論である。例えば、ディスタン
ス手段を構成する部分素子は必ずしもスリーブ状とする
必要はなく、例えば斯かる部分素子を棒状にして支柱の
円周部のまわりにこれらの棒状部分素子を多数配列して
多数のディスタンス手段を構成することもできる。また
、各ディスタンス手段における個々の部分素子の数は必
ずしも３つとする必要はなく、その数は任意の奇数個と
することができる。温度による長さの変化は必ずしもゼ
ロとする必要はなく、温度により定められた変化を呈す
る長さを、温度補償しても、しなくてもよい軸受装置の
他の部分の既知の長さ変動分に適合させるようにして温
度補償することもできる。このようにすれば、他のタイ
プのバイアス手段、例えば「背面」又は「対面」パイア
スカを伴う軸受装置を実現でき、異なるタイプのボール
軸受を使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は双方のディスタンスースリーブとスリーブ状の
回転体に本発明による温度補償機構を組込んだ軸受装置
を有している可同調マグネトロンの一部を示す縦断面図
、 第２図は本発明による温度補償機構を組込んだ可同調マ
グネトロンにおける中央支柱の縦断面図である。 １０・・・支柱　　　　　　　１１・・・磁極片１２・
・・回転体　　　　　　１３・・・同調本体１４、１５
・・・ボール軸受　　１６・・・孔１７・・・軸線　　
　　　　　１８．１９・・・内側リング２０・・・内側
ディスタンスースリーブ２１・・・外側ディスタンス−
スリーブ２２、２３・・・外側リング　　２４．２６・
・・止め２５・・・ばね座金　　　　　２７・・・ねじ
切りリング（３０，３１，３２＞・・・内側ディスタン
スルスリーブ構成素子 ３３、３４・・・肩部 （３７，３８，３９）・・・外側ディスタンス−スリー
ブ構成素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２個の軸受によって固定支柱上に回転自在にジャー
   ナル軸受けされ、一端部がマグネトロンの共振空胴内に
   突出する同調本体を支持するスリーブ状の本体と、前記
   支柱に対して固定位置を有する軸受の内側軸受部分と、
   前記スリーブ状本体に対して固定位置を有する軸受の外
   側軸受部分とを具えており、前記両軸受間の距離をディ
   スタンス手段によって決定するようにした可同調マグネ
   トロン用軸受装置において、温度補償の目的のために、
   少なくとも１個のディスタンス手段を少なくとも３個の
   素子で構成し、これらの素子を前記支柱の長さ方向にて
   互いに部分的に重ね合わせると共にこれらの素子を線膨
   張係数が異なる少なくとも２つの材料で作製し、ディス
   タンス手段を構成する前記３つの素子の内の２つの端部
   素子の各々は前記各軸受部分の一端及び少なくとも１個
   の中間素子に当接させ、隣接する素子はこれら素子の端
   部でも互いに隣接させて、温度変動に伴ない２つの隣接
   する素子がディスタンス手段に互いに反対方向の長さの
   変化を与えるようにし、かつ一方向に長さの変化を生ず
   る全素子の全長を、反対方向に長さの変化を生ずる全素
   子の全長に関連して、及び異なる素子の材料の線膨張係
   数に関連して温度によるディスタンス手段の全長の所望
   変化が得られるように選択するようにしたことを特徴と
   する可同調マグネトロン用軸受装置。 ２、両ディスタンス手段が温度補償機構を具えるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の可
   同調マグネトロン用軸受装置。 ３、ディスタンス手段以外に、中央支柱及びスリーブ状
   本体のいずれか一方又は双方がディスタンス手段と同じ
   温度補償機構を具え、中央支柱又はスリーブ状本体の温
   度補償部分を２つの軸受間に位置させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の可同調マグ
   ネトロン用軸受装置。 ４、ディスタンス手段を構成する素子を互いに内部に配
   置されるスリーブ状に構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の可同調マグネト
   ロン用軸受装置。 ５、線膨張係数に関連する前記素子の長さを、温度変化
   に伴う素子の全長の変化分がマグネトロンの作動温度範
   囲内でほぼゼロに等しくなるように選択したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の可
   同調マグネトロン用軸受装置。 ６、奇数番目のすべての素子を或る材料で作製し、偶数
   番目のすべての素子を別の材料で作製し、前記奇数番目
   の素子の全長と前記偶数番目の素子の全長との比が、こ
   れらの素子を作製する材料の線膨張係数の比に反比例す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の可同調マグネトロン用軸受装置。 ７、２つの端部素子を含む奇数番目の素子の材料をモリ
   ブデンとし、かつ偶数番目の素子の材料をステンレス鋼
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のい
   ずれかに記載の可同調マグネトロン用軸受装置。