JPS6135654B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネトロン陽極およびその製造方法
に関する。

電子レンジ用マグネトロンは、一般に銅からな
る陽極円筒の内側に複数の陽極ベインを固定して
共振空胴となすとともに、電子作用空間に磁束を
導びくためのボールピースなどの鉄製リングを陽
極円筒の両開口端部に固着して構成される。強磁
性体である鉄製リングを銅製の陽極円筒に真空気
密接合する技術としては、蝋接と並んでアーク溶
接などの溶接技術が最近多く採用されてきてい
る。このアーク溶接を行なうのに、良好な溶接状
態を得る目的で従来一般には第１図に示すよう
に、銅製陽極円筒１１の両開口端部の近くの外周
面に溝２２，２３を切り、これによつてできる薄
肉部２４，２５の上に、一対の鉄製リング２６，
２７の同じく薄肉外周端部２８，２９を載せ、溶
接電極３０，３１をこれらの突合わせ部に向けて
全周をアーク溶接する方法が採用されている。こ
のような技術は実開昭53―87044号、実開昭51―
21164号、特開昭52―135659号、実開昭54―
125565号の各明細書および図面などに記載されて
いる。とくに実開昭54―125565号の明細書および
図面には、銅製陽極円筒の開口部を薄肉にし、そ
の内側に真空容器の一部となる鉄製ポールピース
あるいはこれを覆う鉄製封止部材などの鉄製リン
グを重ねて嵌め、これら外周の突合わせ部分を気
密溶接したマグネトロン陽極が開示されている。

しかしながら、陽極円筒の外周薄肉部と鉄製リ
ングの外周縁とを合掌構造に組合わせて両者を溶
接すると、例えば第２図に示すように両者の素材
が溶け合つて合金化した溶融接合部３２ができ、
ここは真空気密の点では比較的初期においては満
足できるが、機械的な強度が充分得られない傾向
があることがわかつた。それは、鉄製リング自体
も溶接電極に対面しているため溶融し、陽極円筒
素材である銅とまざり合う鉄の量が多くなり易
く、このように鉄成分が銅に多く混るとこの合金
層は脆化するためである。とくに電子レンジでは
マグネトロンの断続動作が極めて多く、熱膨張率
の異なる銅製陽極円筒と鉄製リングとのこの溶接
箇所に、機械的応力、および断続動作の変形力が
集中するため、脆弱なこの接合部３２がクランク
で破損し、ついには真空気密が保てなくなる場合
がある。また陽極円筒の肉厚を薄くすると、この
溶接部の厚さ寸法も小さくなるため、以上の不都
合がとくに顕著にあらわれるし、また謡極円筒の
外周に溝を形成すると厚さが局部的に薄くなり機
械的に充分耐え得なくなり易い。さらにまた鉄製
リングの上面からさらに上にはみ出す溶接肉部分
３３が生じ、この上に積み重ねる磁石あるいは磁
束集中板と鉄製リング上面との密着性が悪くなつ
て磁気抵抗が不ぞろいに且つ増えてしまう場合も
ある。

ところで、本発明者らは材料の利用効率を高
め、低価格化を目的に第３図乃至第５図に示すよ
うに平板状の銅素材３４を丸め成形し、管軸に沿
う合わせ目に蝋材３５を配置して蝋接し、両開口
端部の外周面に溝２３，２３を形成して鉄製リン
グを第１図と同様にして溶接することも試みた。
この場合蝋材３５はよく知られる72％銀―28％銅
の合金蝋である。なお溝２２，２３は合わせ目の
蝋接の前に切削して形成してもよいし、蝋接のあ
とに切削して形成しもよい。このように蝋接部３
６を有する銅製陽極円筒２１と鉄製リングとを溶
接すると、この溶接によつて合わせ目の蝋接箇所
が第６図のような構造となり不都合が生じるこ
と、また他の部分においては前述の第２図に示す
ように溶接部の脆化が起こることがわかつた。す
なわち銅製陽極円筒の蝋接部３６における鉄製リ
ングとの気密溶接箇所は、第６図に示すように銅
に多くの鉄が混ざつた合金化接合部３２ができて
いることは前述の例と同様であるが、蝋接部の蝋
３５がアーク溶接によつて再び溶けて流れ、一部
は溝（２２、一方のみ図示）の奥に符号３７で示
すように溜まり、ここに吸い寄せられて溝２２に
対応する位置の陽極円筒内側、および溝のすぐ下
付近の合わせ目に蝋がなくなつた空隙３８，３８
が生じてしまう傾向があることがわかつた。つま
り丸め成形して合わせ目を蝋接した陽極円筒は、
この蝋接部を通過するように鉄製リングに溶接し
ようとすると、この溶接の際に蝋材を局部的に再
び溶かしてしまうので、その部分に溝を形成して
おくとこの溝に蝋材がその表面張力で寄せ集めら
れてしまい、合わせ目の蝋接が不完全になつてし
まう現象を有している。また溶接時の熱のため局
部的に蝋が沸騰した泡が生じる場合もある。した
がつてこのよな現象の発生を防止するには陽極円
筒の肉厚をかなり厚くして構成するとか、鉄製リ
ングとの気密溶接を細心の注意をはらつて精密に
制御された装置と方法で行なう必要があり、この
点からももつて大量生産に好都合で、かつ信頼性
が高く、機械的にも充分な強度をもつたマグネト
ロン陽極とその製造方法の確立が望まれていい
る。

本発明は、以上のような従来技術および先行技
術のもつ不都合を解消し、その改良の要望を満足
するマグネトロン陽極およびその製造方法を提供
するものである。

以下その実施例を図面を参照して説明する。な
お同一部分は同一符号であらわす。

第７図乃至第１２図に示す実施例は、銅の平板
状素材を丸め成形した陽極円筒２１の開口端部に
磁束誘導用のポルピースを兼ね真空容器の一部と
なる鉄製リング２６を溶接しマグネトロン陽極で
ある。そこで好ましい組立順序にしたがつて説明
する。まず陽極円筒２１は、第７図および第８図
に示すように銅製平板素材を丸め成形し、管軸に
平行（円周方向に斜めであつてもよい）な合わせ
目を銀蝋により蝋接する。この蝋接部を符号３６
であらわしている。そしてこの陽極円筒２１の開
口端部に後述する鉄製リングが嵌合する内側段部
４４が形成されるとともに、外周にもテーパ部４
５が形成されたうえで肉厚方向の中間部分に軸に
平行に延びる円筒状突出部４６を切削あるいは塑
性変形加工により一体形成されている。

一方、鉄製リング２６は、第９図に示すように
プレスにより有孔漏斗状（概して円板状）に成形
し、同時に溶接すべき外周端縁部４１の上面側に
段差によるわずかな水平面４２を形成する。そし
てこの鉄製リングの全面にニツケルNiメツキ層
４３を被覆する。このNiメツキ層４３はその厚
さを２〜20μｍ、好ましくは５〜10μｍの厚さに
する。なおメツキ層はNiのほかCuなど銅と合金
化しやすい金属でよく、また溶接すべき外周端部
にのみ被着してもよい。なお好ましい寸法例は、
発振周波数が2450MHz、出力電力数百Ｗのマグネ
トロン用において、鉄製リング２６の板厚t₁が
1.6mm、外周端縁部の段差による水平面の幅w₁が
0.3mm、、外周面４１ａの高さh₁が0.7mmであり、
陽極円筒２１の肉厚t₂が2.5mm、突出部４６の突
出長h₂が1.3mm、その幅w₂が0.6mmである。なお鉄
製リング２６は鉄または鉄を含む合金からなる強
磁性体であり、本明細書においてはこれを単に鉄
製リングと記し、また陽極円筒の材料も銅または
銅を主成分とする合金からなる金属材料であり、
本明細書においてはこれを単に銅製陽極筒と記
す。

さて、これらを第１０図に示すように、陽極円
筒２１の開口端部の内側段部４４に鉄製リング２
６を嵌合させる。陽極円筒の突出部４６は、鉄製
リングの主要な被接合外周面４１ａおよび水平面
４２よりも軸方向に沿い外方に突出している。そ
してこれを不活性ガス雰囲気のもとで溶接電極３
０を配置しアーク溶接する。この場合、溶接電極
３０は陽極円筒に対して横方向から向けられ、そ
の先細りになつた電極先端を、鉄製リングの外周
面の下端からその高さh₁の約1/4程度のところに
設置する。すなわち図の寸法l₁はh₁の約1/4であ
る。このような配置は、溶接電極の配置位置l₁の
多少にかかわらず、溶接電極３０の先端部と鉄製
リングの被接合外周端部４１との間に陽極円筒の
円筒状突出部４６が立ちふさがり、アークが直接
鉄製リングと溶接電極との間で生じないようにし
ている。つまり、溶接電極からのアーク放電は陽
極円筒との間に生じ、直接的には鉄製リングとの
間にアーク放電が起こらないようにしている。

このようにして蝋接部３６を通過して全周を
１，３回転ぐらいするようにアーク溶接する。こ
の場合、溶接開始位置は蝋接部３６の位置以外の
位置から開始するようにした方がこの蝋接部にお
ける良好で均一な溶接状態を得るうえで望まし
い。なおアーク溶接する雰囲気は、ヘリウム、ア
ルゴン、あるいは窒素のような不活性ガスでよい
が、これに10容量％以下、好ましくは３〜８％の
水素のような還元性ガスを混合させた不活性ガス
雰囲気がさらに都合よい。なぜならばアーク溶接
の際に陽極円筒および鉄製リングの素材から多く
のガス放出が起こり、溶接面や陽極の内面が酸化
してしまうのを防止することができるからであ。
またアーク溶接の電流は、パルス電流であると急
熱急冷の溶接となるためクラツチが生じやすい。
これに対し直流電流によるアーク溶接の方が銅製
陽極円筒と鉄製リングとの気密溶接には適してい
ることがわかつた。これはとくに溶接部の溶接肉
に針状結晶組織があらわれず、樹枝状もしくは方
位の出ない結晶構造が得られて気密接合部の状態
として好ましい。

さて、この溶接により気密接合する場合に丸め
成形陽極円筒の合わせ目を蝋接する蝋材として
は、70重量％以下の銀を含む銀合金蝋が適するこ
とを見い出した。通常、銅の電子管部材の蝋接に
用いられる銀蝋としては既述のように72％Ag―
28％Cu合金蝋が用いられ、これは共晶点がこの
比率において得られ比較的低い温度で安定した蝋
接ができるためである。しかしながらこの蝋材に
より蝋接した銅製陽極円筒と鉄製リングとをアー
ク溶接すると、蝋接部において蝋の沸騰現象が生
じ易い傾向がある。ところが銀の含有量が70重量
％以下例えば50％の合金蝋材を用いると、この沸
騰現象が起こりにくく、蝋接部も他の部分と区別
しにくい程充分良好な溶接肉の状態が得られる。
その理由は、この溶接部においては溶接の際に蝋
接部の銀が少ないためにかなり高い温度に銀―銅
合金蝋材の融点があり、しかも銀が沸騰するまえ
に銅素材中に拡散したり、後に述べるように銀が
鉄製リングと陽極円筒との接触部に流動してゆき
ますます銀の量が減少して沸騰現象が生じないも
のと推定できる。

第１１図および第１２図は、このようにして気
密溶接した陽極の蝋接部３６に極く近い溶接部の
断面、および全体の側面を示している。同図に示
すように、鉄製リング２６の外周端部はほとんど
もとの形のまま残つており、この鉄製リング外周
端面に近い部分は主として銅CuとニツケルNiと
の合金からなり他の部分は主として銅からなる溶
接肉４７が、鉄製リングの外周端面および水平面
４２、さらにその内側の周側面を覆い、なだらか
らスロープを描くように比較的厚く肉盛された構
造が得られる。そしてとくに陽極円筒の蝋接部お
よびその近傍における溶接肉は、蝋材の銀をも含
むCu―Ag―Ni合金が部分的に混在しており、こ
れも充分安定な結晶構造を有している。

なお、陽極円筒の円筒状突出部４６の蝋接部に
あつた蝋材は、アーク溶接の際に陽極円筒と鉄製
リングとの嵌合部、とくに鉄製リングの外周端下
面の角と陽極円筒の内側段部の隅との接触部にで
きる隙間４８やその近傍の接触面４９の全周に流
動してここにわずかではあるが蝋溜りや蝋接面が
できてこれが陽極円筒と鉄製リングとの全周にわ
たる気密接合および機械的な接合をなしており、
アーク溶接による気密接合を補強しているとい
う、予期しない作用も果している。第１２図でこ
れを点線で示してある。この場合も蝋材として銀
の含有量が70重量％以下の銀、銅を主とする合金
蝋であれば、蝋接部３６の蝋が不所望に流れ出て
第６図に示しような蝋の欠乏したところが生じる
こともない。なお、蝋接部３６の蝋材の量を幾分
多く使用して接合しておくとか、あるいはアース
溶接の際に前もつて細いリング状の蝋材を隙間４
８のところに配置しておけば、なお更に確実な全
周の溶接とともに蝋接を伴つた気密接合を行ない
うるのでこのようにしてもよい。

なおまた、鉄製リングの外周上面部分で、わず
かに鉄が溶けてCu―Ni―Fe合金が形成されるこ
ともあるが、これが溶接部全体に対してわずかに
とどまれば溶接部の脆化はほとんど起こらず、信
頼性を損うおそれがない。

以上のように構成された陽極は、第１３図に示
すように電子レンジ用マグネトロンに組込まれ
る。同図中の符号２０は本発明実施例のマグネト
ロン陽極であり、５１は陽極ベイン、５２は陰極
体、５３は陰極ステム、５４は出力部、５５は陽
極円筒２１の外周に圧入固定されたラジエータフ
イン、５６，５７は鉄製リング上に積み重ねられ
たフエライト永久磁石、５８は強磁性体ヨーク
板、５９はフイルターボツクス、６０はチヨーク
コイル、６１は貫通形コンデンサ、６２は陰極入
力端子をあらわしている。同図の下方の鉄製リン
グ２７の上面にはサークル状に４ケの突起２７ａ
が形成され、永久磁石との間にわずかな空隙をつ
くつている。また図の上側鉄製リングにはシール
ド筒６３のフランジ６３ａを介して永久磁石が積
み重ねられている。このようにして本発明のマグ
ネトロン陽極は、外周にラジエータフインを圧入
するにも、また鉄製リングの上面に永久磁石を積
み重ねるにもそれを阻害するような出張りはな
く、組立て上も支障を及ぼさない。

第１４図に示す実施例は、鉄製リング２６の外
周端部下面にさらに段部４８を形成し、これを丸
め成形し合わせ目を蝋接した陽極円筒２１の開口
端部内側にはめ込んだものある。突出部４６は鉄
製リングの主要な被接合面である外周面４１ａ、
水平面４２よりも外方に突出する関係になつてい
る。この場合も溶接肉は点線４７で示すよに鉄製
リングの外周端面を覆うように盛られる。しかも
合わせ目を接合している蝋材の一部が、段差部４
８にもまわり、機械的および気密的接合が補強さ
れる。

第１５図に示す実施例は、陽極円筒２１の開口
端部の円筒状突出部４６を最外周に一体的に形成
したものである。この場合も溶接肉４７は点線の
ように形成される。とくにこの実施例は、陽極円
筒の構造が比較的単純なので製作が容易である。

第１６図に示す実施例は、鉄製リング２６の外
周端部にテーパ状の面４２を形成したものであ
る。そして外周面およびテーパ状面に溶融した陽
極円筒の銅素材が覆いかぶさり、点線４７で示す
ように真空気密および機械強度の充分な溶接部が
得られる。とくにこの実施例は鉄製リングの外周
端部構造が単純なのでプレスによる成形が容易で
あり、製作がきわめて容易となる。

なおこれらの場合も鉄製リングの少なくとも溶
接すべき外周端部表面には前述の如きメツキ層を
被着しておくことが当然である。さらにまた陽極
筒も、円筒状が現在では一般的であるが、これに
限らず断面矩形状でも、だ円状のものにでも適用
でき、さらに本発明の構成を両開口端部のうちの
一方にのみ適用した場合も本発明の範囲に含まれ
ることも当然である。さらにまた溶接技術もアー
ク溶接に限らず、その他の溶接、溶加棒を用いた
溶接などを採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の溶接工程におかる半断面図、
第２図はその要部拡大図、第３図は先行技術例を
示す斜視図、第４図はその丸め成形したものの斜
視図、第５図はその陽極筒の斜視図、第６図はそ
の溶接後の第５図６―６における断面図、第７図
は本発明の一実施例における陽極円筒の一部切欠
斜視図、第８図は同じく陽極筒の要部拡大半断面
図、第９図は鉄製リングの要部断面図、第１０図
は溶接時の状態を示す断面図、第１１図は溶接後
の要部断面図、第１２図はその陽極の側面図、第
１３図はその陽極を用いて完成したマグネトロン
の例を示す一部縦断面図、第１４図及至第１６図
は各々本発明の他の実施を示す要部断面図であ
る。 ２１……陽極円筒、２６，２７……鉄製リン
グ、３０，３１……溶接電極、４１ａ，４２……
被接合面、４６……円筒状突出部、４７……溶接
肉、３６……蝋接部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内側に複数個の陽極ベインを有する銅製陽極
   筒の開口端部に、真空容器の一部をなすとともに
   磁束を誘導する鉄製リングの外周縁部が気密接合
   され固着されてなるマグネトロン陽極において、 上記陽極筒は、銅製板状素材が丸め成形され管
   軸に沿う合わせ目が、銀の含有率が70重量％以下
   の銀―銅合金蝋により気密蝋接されており、 上記鉄製リングは、少なくともその外周端部の
   表面にニツケル又は銅メツキ層が被着され、この
   外周端部が上記陽極筒の開口端部の内側に嵌合さ
   れており、 上記鉄製リングの外周端部をとりまく陽極筒の
   端部銅素材が、上記蝋接された合わせ目の蝋材と
   ともに溶かされ且つ全周にわたり該鉄製リングの
   外周面に覆いかぶせられ気密溶接されてなること
   を特徴とするマグネトロン陽極。 ２ 陽極筒の開口端部および鉄製リングの嵌合部
   の全周に、銀―銅合金蝋が介在され蝋接補強され
   てなる特許請求の範囲第１項記載のマグネトロン
   陽極。 ３ 内側に複数個の陽極ベインを有する銅製陽極
   筒の開口端部に、真空容器の一部をなすとともに
   磁束を誘導する鉄製リングの外周縁部が気密接合
   され固着されてなるマグネトロン陽極の製造方法
   において、 上記陽極筒を予め銅製板状素材を丸め成形し、
   その管軸に沿う合わせ目に銀の含有率が70重量％
   以下の銀―銅合金蝋を配置して気密蝋接し、 上記陽筒の開口端部の内側に、ニツケル又は銅
   メツキ層が被着された鉄製リングを前記陽極端部
   がこの鉄製リングの被接合外周面よりも管軸に沿
   つて外方へ突出するように嵌合配置し、 この状態で上記陽極筒の突出部の外周に管軸に
   対して略垂直方向からアーク溶接電極を配置し、
   上記陽極筒の開口端部合わせ目を通過して全周を
   アーク溶接し気密接合することを特徴とするマグ
   ネトロン陽極の製造方法。