JPS62130Y2

JPS62130Y2 -

Info

Publication number: JPS62130Y2
Application number: JP1983033512U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1987-01-06
Also published as: JPS58165843U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ライナツク装置、高出力レーダ装
置、あるいはこれに類する装置の高出力マイクロ
波源として利用される同軸型マグネトロンに関す
るものである。

同軸型マグネトロンには数多くの利点があり、
代表的なものを載げると、 (1) インナアノードのベイン数に制限がなく自由
に設計できる。

(2) 上記(1)のためカソードの大きさを自由に選択
できるので長寿命化ができる。

(3) 負荷回路の影響が少なく、プリング係数が小
さい。

(4) 作用空間の電流密度の変化の影響が小さくプ
ツシング係数が小さい。

(5) 発振の波形がきれいである。

(6) スプリアス強度が低い。

(7) ストラツプ容量がないのでアノード寸法が大
きくなり、寸法精度が上るので高い周波数に適
している。

等がある。

従来、同軸型マグネトロンとして16GHzの周波
数でパルス出力100kW程度のものが作られてき
た。

前述のような数多くの利点を有する構造の同軸
型マグネトロンにおいて、9375MHz、パルス出力
800kWを得るための実験を試みた。この同軸型
マグネトロンの高出力化にともなう実験過程の中
で本発明がなされた。この実験で遭遇した最大の
問題は、同軸型マグネトロン特有のスロツトモー
ドの抑制であつた。スロツトモード抑制材はカソ
ードからの放射熱とアノードからの伝導熱、それ
にスロツトモードの高周波電流が流れることで発
生する発熱によつて高出力動作時に不要モード抑
制能力を失い、能率低下と不安定動作を起してし
まうためであつた。

スロツトモード抑制用の高周波吸収体の熱放散
性を改良することも種々提案されている。その１
例を第１図に示す。第１図において、符号１は同
軸型マグネトロンの陽極主体部分で銅材料により
作られ、他の部分とロー付あるいは溶接により真
空気密を保持できる構造となつている。その内部
には陽極空胴壁２がロー付によつて固定されてい
る。この空胴壁２はその内面に、16枚のベイン３
がロー付によつて固定され、且つベイン３の２枚
毎に結合スリツト４が全周にわたつて８ケ所に配
置されている。陰極体５は数種のスリーブ状のも
のから構成され、内部には陰極加熱用ヒータが収
納され、このヒータの一端は絶縁体６を介して真
空気密外のヒータ端子７に接続されている。一方
陰極体と連る陰極スリーブ８は磁極片９にロー付
された陰極絶縁筒１０に端部１１でロー付され陰
極端子として外部に取出されている。又、概して
筒状の磁極片９は主体部分１に銀ロー付された磁
性金属１２とフランジ部１３で溶接され真空気密
が保持されている。もう一方の筒状磁極片１４は
その外側にスロツトモード抑制材１５が同軸的に
配され、該抑制材１５は固定用ピン１６によつて
固定されている。このモード抑制材１５は高周波
吸収体でなり、スリツト４の端部にかかるよう
に、しかも共通空胴壁２の内周面と磁極片１４の
外周面に密接してとりつけられている。これによ
つて吸収体は空胴壁２と磁極片１４と良好な熱伝
導性を保つて結合される。さらにまた、スリツト
４の他端部にも同様にして吸収体からなるモード
抑制材３５が、空胴壁２と下方の磁極片９の外周
面に密接して固定ピン３６により固定されてな
る。これら２個所に分散配置したモード抑制材に
より、高出力動作時における抑制材の熱を空胴壁
及び磁極片に夫々分散して外部へ放散させうるよ
うになつている。同軸外側空胴共振器２４は空胴
を構成する銅系材料からなる端部壁１７を有し、
これに磁性部品１８がロー付けされている。そし
て側壁とはフランジ部１９で溶接により気密に組
立てられる。前述の磁極片１４は、上記部品１８
の内側にガイドされ排気管２０のロー付された端
板２１でおさえられ、フランジ部２２で気密に溶
接されている。本図面には示されていないが、部
品１８と１２の外側にはマグネトロン動作をする
電子作用空間２３に軸に平行な方向の磁界を与え
るための永久磁石が装着される。なお、マグネト
ロン本体部分１には主として空胴壁２を介してモ
ード抑制材２９を冷却するため、およびマグネト
ロン本体を冷却するために、ノズル３１から冷却
液を流入させ冷却室３２内に円周方向に沿つて流
して、排出させ、同様に部品１７にも冷却液注入
口３３から冷却室３４を通つて冷却液が流れるよ
うにされている。

このような構造において陰極を加熱するための
電圧を印加し、高圧電圧を印加すると、陰極５の
表面から放出した電子は磁界と電界との相互作用
により内部空胴共振器を構成するベイン３の両端
に高周波電界を発生する。この高周波電界は結合
スリツト４を介して同軸外部空胴共振器２４に導
かれる。一方、同軸外部空胴には希望のTE₀₁₁モ
ード以外のTE₁₂₁モードなど不要モードを抑制す
るための抑制材２９がチヨーク構造３０の端部に
設けられている。同軸外部空胴内の高周波は、出
力スリツト２５をへてマツチング部２６を通り真
空気密の誘電体窓２７から真空外に取り出され、
出力導波管フランジ２８によつて外部のWRJ−
９等の加圧された導波管回路へと接続されとり出
される。このマグネトロンの動作においては、内
外空胴共振器の間にある空胴壁に設けた結合スリ
ツトの端部に、不要モード抑制用高周波吸収体を
結合し、この吸収体に発する熱が空胴壁２および
端部壁１７を介して冷却室３２，３４の冷却水で
放散させられる。

これと類似したものとして、特開昭46−268号
公報に開示される構造が提案されている。それは
第１図の冷却室の代わりに空冷用ラジエータを設
け、高周波吸収体から良熱伝導材によりこのラジ
エータに熱を導びくようにしたものである。

このような従来構造は、陽極空胴壁を介して高
周波吸収材の熱が放散される構造であるため、陽
極空胴壁はそれ自体がベインからの熱伝導で高温
となり、吸収材の冷却は必らずしも能率的に行わ
れないという不都合がある。また放熱のための熱
伝導経路も長いため、充分な冷却が行ない得な
い。

本考案は、以上のような従来技術の不都合を解
消し、不要モード抑制材すなわち結合スリツトに
かかるように設けられる高周波吸収体の冷却を効
率的に行ないうるようにした同軸型マグネトロン
を提供するものである。

以下図面を参照してその実施例を説明する。な
お同一部分は第１図をも含めて同一符号であらわ
し、説明を簡略にする。

第２図および第３図に示すように、磁極片１４
にはスロツトモード抑制材を冷却するための冷却
液用注入口３７が設けられ、これは水路３８を通
り環状の冷却室すなわち凹溝３９に導かれる。冷
却室の冷却液は円周方向に周回し排出口（図示せ
ず）から排出される。

冷却室をつくる凹溝３９は磁極片１４のスロツ
トモード抑制材取付部に沿つて設けられ、この凹
溝を気密に密封するように外側に同軸的に配され
るCu又はCu合金系の薄肉部品４０がこの磁極片
１４の外周壁にロー付けされた構造をしている。
該薄肉部品の外側には非動作時にはわずかな間げ
き５０をあけてスロツトモード抑制材１５が固定
用ピン１６によつて磁極片１４に装着されてい
る。モード抑制材１５と部品１７との間には陽極
空胴壁２の先端部が転合するような位置関係で、
これらの部品は一体としてロー付けされ、主体部
品１と溶接によつて真空封着がなされている。

上述の同軸型マグネトロンの高出力動作のプロ
セスの中で、ベイン３の先端部に達する電子によ
つて発生する熱と陰極から輻射された熱によつ
て、ベイン３陽極空胴壁２部分はかなりの温度上
昇となる。これらはロー付けでインナアノードと
ロー付されている冷却室３２及び接触によつて熱
を伝達される金属部品１７、冷却室３４にて冷却
液により冷却が行われる。一方ベイン３の先端に
誘起した高周波電界がスリツト４を介して同軸空
胴と結合する過程の中でスリツト４の周囲に軸方
向成分をもつ不要電流が存在する。これは環状に
配置されたスロツトモード抑制材１５に吸収され
る。

さて、部品１７，２は主として銅又は銅合金の
ような高い熱伝導率の材料を使用し、一方、モー
ド抑制材は、ポーラスなアルミナ磁器（Al₂O₃）
又は酸化ベリリウム（BeO）のポーラス部にサツ
カローズを含浸させ、これを水素雰囲気中で焼い
て炭素とした材料などが用いられる。

そこで本考案の上記実施例では、モード抑制材
の内側に冷却のための主要部を設ける配置とし直
接液冷している。すなわち、磁極片１４の該抑制
材と対向する面に凹溝３９および良熱伝導材の薄
板４０からなる冷却室を設けている。これによつ
てこの冷却室と抑制材との間は、熱伝導の良好な
るCu等の薄肉部品４０（肉厚0.25mm程度）をロ
ー付して冷却路を構成している。このCu部品４
０と、モード抑制材との間の間隙５０はマグネト
ロンの組立上必要であるが、動作時は各部品の熱
膨張などにより減少し、モード抑制材の内面と冷
却室壁を構成している薄肉Cu材とが密着するよ
うになる。このようにして高出力動作に際してモ
ード抑制材に生ずる熱は直接的に冷却室に循環さ
れる冷媒により冷却される。

本考案に基ずく構造の同軸型マグネトロンにお
いて、9375MHz、tp＝2.5μｓ、パルス数400pps
にて動作させたところ、ピーク出力800kW以上
でも安定に動作させることができた。発振能率は
50％以上となり、800kW出力にて長時間運転し
ても、従来のような、不安定現象はなく安定なる
高出力動作を維持するマグネトロンを提供するこ
とが可能となつた。

なお、スロツトモード抑制材を２分割としてス
リツトの両端に設けても、あるいはスリツトの片
方のみに配置してもよく、また、これは個々に実
施することのみに限定するものではなく適宜組み
合せて使用しうる。

以上のように本考案は、セラミツク材からなる
高周波吸収体が設置される磁極片外周壁に冷媒循
環用凹溝が形成されるとともにこの凹溝を気密に
密封する良熱伝導材の薄板がこの磁極片外周壁に
固着され且つ凹溝に連通する冷媒通路が形成され
てなり、さらに、冷状態において吸収体の内周面
と薄板の外周面との間に定常動作時における上記
凹溝部付近の磁極片および吸収体の熱膨張差と同
等又はそれ以下の微小間隙が設けられてなる同軸
型マグネトロンである。

それによつて、冷状態で吸収体と冷却室の薄板
との間に形成される微小間隙によつて組立が容易
となり、そして定常動作時には吸収体と冷却室の
薄板とが確実に密着して吸収体の直接的な液冷が
可能である。このように高出力用の同軸型マグネ
トロンの安定な動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す縦断面図、第２図は本考
案の一実施例を示す縦断面図、第３図は第２図の
の部分拡大図である。１３……内部空胴を構成するベイン、２４……
外部空胴、２……陽極空胴壁、４……スリツト、
１５……吸収体、３９……冷却室用凹溝、４０…
…薄板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】陰極体のまわりに配置され内部空胴共振器を有
する陽極空胴壁と、この空胴壁のまわりに同軸的
に配置された外部空胴共振器と、前記内、外両空
胴共振器間を高周波結合する如く空胴壁に形成さ
れた複数個の結合スリツトと、上記陰極体のまわ
りの電子作用空間に磁界を導くように上記空胴壁
の軸方向端部内側に配設された磁極片と、上記結
合スリツトの端部にかかるように上記空胴壁内周
および磁極片外周間に配置されたセラミツク材か
らなる高周波吸収体とを具備してなる同軸型マグ
ネトロンにおいて、上記磁極片の外周壁の前記吸収体の位置に対向
する位置に冷媒循環用凹溝が形成されるとともに
該凹溝を気密に密封する良熱伝導材の薄板が該磁
極片外周壁に固着され且つ前記凹溝に連通する冷
媒通路が形成されてなり、冷状態において、上記吸収体の内周面と薄板の
外周面との間に、定常動作時における上記凹溝部
付近の磁極片および吸収体の熱膨張差と同等又は
それ以下の微小間隙が設けられてなることを特徴
とする同軸型マグネトロン。