JPS6391932A

JPS6391932A - 電子レンジ用マグネトロン

Info

Publication number: JPS6391932A
Application number: JP61236221A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kinuno; 絹野　正儀; Hisao Saito; 久男斉藤; Akira Kamisaka; 上坂　章; Toshio Kawaguchi; 川口　敏夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1988-04-22
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JP2557354B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、電子レンジ用マグネトロンに係リ、とくに
その相互作用空間における磁界分布を改良して比較的低
い周波数のノイズ成分の発生を抑制するようになしたマ
グネトロンに関する。

（従来の技術）マグネトロンにおいて、相互作用空間での磁界分布が発
振動作に強い影響を与えることはよく知られでいる。理
想的には相互作用空間の全領域で、管軸方向に完全に平
行で均一な磁束密度となるように設計されるべきである
。しかしながら特に電子レンジ用マグネトロンでは、管
軸上に位置決めして電子放射用カソードを置くためにカ
ソード支持体を管軸に沿って延長し設置する必要から、
ポールピースの中央に所定内径寸法の透孔を形成しなけ
ればならない。また永久磁石をなるべく低価格のもので
、小型化して管外に設置する必要がおる。さらにまた、
相互作用空間の端部では、エンドシールドと７ノ一ドベ
イン内端角部との間から電子がポールピースの方に飛出
さないように、この付近では磁束を斜め方向となるよう
にすると好都合である。このような種々の制約から、相
互作用空間の全領域で管軸に完全に平行で均等な磁界分
布にはできない。

従来、例えば、特開昭５３−３８９６６号公報に開示さ
れるように、作用空間のカソード面からアノードベイン
内端面にかけて磁界強度が均等又はアノードベイン側が
強くなるように開成して発振の安定度を改善することも
提案している。また、特開昭５１−５６１７２＠や特開
昭５１−５８８５９号公報に開示されるように、作用空
間でより平行な磁界分布となるようにポールピース形状
を改善する提案もなされている。もっとも、これらは管
内に永久磁石を内蔵させたもので、その磁石面に同等径
のポールピースを接合した基本構成のマグネトロンの場
合である。したがってこれを、管外にリング状フェライ
ト永久磁石を設訂し漏斗状ポールピースを介して作用空
間に磁束を導く基本溝造のものには直接適用できない。

そこで、一般的な電子レンジ用マグネトロンは、概ね第
１４図に示すような開成を有している。同図において、
符丹２１は発振部本体、２２はその銅製アノード円筒、
２３は複数枚のｉＨｊアノードベイン、２４はストラッ
プリング、２５はコイル状フィラメントカンード、２６
．２７はその両端部に設けられたリング状エンドシール
ド、２８はカソード支持体、２９．３０は一対の鉄１ｕ
漏斗状ポールピース、３１は出力アンテナリード、３２
．３３は薄肉鉄製金属容器、３４．３５は一対のリング
状ストロンヂウム系フェライト永久磁石、３６は口字状
となる鉄製ヨーク、３７はアルミニウム製ラジェータ、
３８は出力部セラミックス円筒、３９はガスケットリン
グ、Ｓは相互作用空間をあられしている。

このような従来肴造の作用空間付近の磁束分布を調べる
と、概略第１５図のようになっている。カソードの実質
的な円筒状電子放射面Ｋからベイン内端面Ａに至る作用
空間Ｓの軸方向略中央付近では、磁束Ｂは管軸Ｚにほぼ
平行になっている。エンドシールド２６．２７とベイン
内端面との対向領域Ｓｅでは、磁束Ｂの方向は中心に向
うような斜め方向となっている。

ところで、作用空間Ｓにおける磁界の、管軸に沿う方向
成分の磁界強度に注目してその強度分布を調べると、こ
の従来のマグネトロンは第１６図に示すような分布にな
っている。同図には、作用空間Ｓ′の中心部（Ｚ＝０）
でのカソード面Ｋからアノード内端面Ａまでの磁界強１
衰の平均を１００％として管軸方向の各点（ｚ＝Ｑ、ｚ
−±１％、Ｚ＝±２簡、２＝±３ｍｓ、’ｌ＝±４＃、
Ｚ＝±５　ｍｍ　＞を相対１直でおられしている。同図
から、このマグネトロンでは、作用空間の半径方向の中
間部分Ｐで最も均等な軸方向磁界強度を有しているか、
アノード内端面Ａとその近傍では軸方向に沿って大きな
ばらつきを有している。アノードベインの幅すなわち軸
方向に沿う内端面の寸法Ｌａは９．５Ｍであるので、そ
の範囲での軸方向磁界強度差は約２２％もある。

そしてこのマグネトロンのラインノイズ、寸すわちカソ
ード支持体を通して入力側に検出される３０〜４００）
ＩＨ２の周波数成分のノイズは、第１７図のようになっ
た。とくに３０〜１５ｏ＋Ｈｚという比較的低い周波数
成分のノイズが強く、１００１（Ｈ７帯成分（便宜上、
８０〜１２０）ＩＨ２の範囲で最大レベルをいう。

以下、同じ）に着目するとそのレベルは約４２（ｄＢμ
Ｖ）（デシベルマイクロボルト）にも達している。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来構造では、比較的低い周波数成分のノイ
ズが強く出る不都合がある。このように高いノイズレベ
ルとなる理由は、次のように考えられる。すなわち、作
用空間のとくにアノードベイン内端面近傍において軸方
向磁界強度がベイン中央部と両端角部とで大きな差があ
るため、電子の回転速度が部分的に異なってしまう。す
るとこの電子雲がアノードベインを含む共概空胴に誘起
する高周波電界の周波数は、それに応じ場所によって異
なり、それらの差の周波数成分が比較的低い周波数のノ
イズ成分となって入力側に漏洩する。

これは、混変調的な現象と考えられる。なあ、このノイ
ズレベルは、マグネトロン出力部と負荷との結合が強い
と高くなる傾向が認められる。

この発明は、以上のような比較的低い周波数成分のノイ
ズを、相互作用空間のとくにアノードベイン内端面近傍
での軸方向磁界強度分布に着目してそれを改善し、発生
源で効采的に抑制しうる電子レンジ用マグネトロンを提
供するものでおる。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、実質的に円筒状の電子放射面を有するカソ
ードおよびこれをとりまく複数のアノードベイン間の相
互作用空間の磁界のうら、アノードベイン内端面の位置
における軸方向磁界強度差が、１５％以下の範囲となる
ように構成されてなる電子レンジ用マグネトロンである
。

（作用）この発明によれば、相互作用空間のとくにアノードベイ
ン内端面位置での軸方向磁界強度が軸方向全領域で１５
％以下と略均−化しているので、電子雲により誘起され
る高周波電界の周波数がベインの軸方向全域で略均等化
され、またその差周波数成分の勢力が大きくなく、不要
ノイズレベルが抑制される。したがってノイズがその発
生源で低く抑えられる。こうして不要輻射の少ない電子
レンジ用マグネトロンが得られる。

（実施例）以下図面を参照してその実施例を説明する。なお、同一
部分は同−符θであられす。

第１図および第２図に示す２４５０ＭＨｚ帯、出力６０
０Ｗ用マグネトロンの実施例は、一対の漏斗状ポールピ
ース２９．３０の作用空間Ｓおよびアノードベイン２３
の側面２３ａに対向する平坦部２９ａ　、　３０ａが比
較的大ぎな直径を右している。コイル状フィラメント２
５の実質的に円筒状をなす電子放射面にの外径寸法Ｄｋ
は３．９Ａ’ｌｉｓアノ一ドベイン内端面Ａの包絡線内
径寸法Ｄａは９．０８ｍ、ベイン幅Ｌａは９．５Ｍ、エ
ンドシールド２６の外径［）ｅｌは７．２−、同２７の
外径Ｄｅ２は８．２Ｍ、両エンドシールド間隔ＬＯは１
０．４Ｍ、ポールピースの中央透孔２９ｂ、３０ｂの内
径Ｄｐｉは９．４＃、その平坦部２９ａ　、　３０ａの
外径Ｄｐｏは１８＃、両ポールピースの平坦部対向間隔
Ｌｌ）は１２．７Ｍ、ポールピースの外直径Ｄｐは３７
、５ｍ、その高ざｂは７．０＃、その肉厚は１　、６！
ｒａ１リング状フ工ライト永久磁石３４．３５の内径、
外径はそれぞれ２０ａｖ、５４ｍ、一方の磁石３４の厚
さ〜■１は１２．６ｍ、　（ｔ！方の磁石３５の厚さＷ
２は１３．５ｍである。また鉄製金属容器３２．３３の
厚さはＱ、５ｍで、両磁石の内面に０．５．程度又はそ
れ以下の間隔を介してそれぞれ内挿されている。鉄製ヨ
ーク３６の厚さは１．６ｍで口字状に組立てられている
。また銅製の８対のストラップリング２４は、径大な方
のストラップリング２４ａの外径が１７．ｈｍ、径小な
方のストラップリング２４ｂの内径が１２．９ガ、であ
る。

このように各ポールピース２９．３０の中央透孔の直径
Ｄｐｉは、１０枚のベイン内端面がつくる包路線の内径
［）ａと同等又はわずかく約７％以下で）大きく設定さ
れている。そしてポールピースの対向平坦部２９ａ　、
３０ａの外径Ｄｔ）Ｏは、アノードベイン内端面包絡線
内径Ｄａの約２倍の寸法に構成されている。したがって
またポールピース平坦部外径Ｄｐｏは、径大なストラッ
プリング２４ａの外径と同等又はそれよりわずかながら
大きい寸法となっている。

さてこのような溝成のマグネトロンに５（プる相互作用
空間Ｓ付近の磁束分布は、第３図に示ずようになってい
る。すなわち、ポールピースの対向平坦部の外径が大き
いため、むしろベイン鎖酸で管軸と平行度のよい磁束分
布となっている。ぞして作用空間Ｓ内の管軸方向磁界成
分の強度分布は、第４図に示すようになった。この軸方
向磁界強度分布は、ホール素子を検出器として用いたガ
ウスメータにより、各点の管軸方向に平行な磁界成分の
強さを測定して得たものである。同図の結果は、広い平
坦部をもつポールピースを組合せたことにより、作用空
間の軸方向全滅で最も均等な強度を示す点Ｐが、アノー
ドベイン内端面Ａの近傍におる。そして、カソード面に
での磁界強度停は従来のもの（第１６図）よりも大きく
なっているが、ベイン内端面Ａの位置での強度差は約７
９６に低減している。

この実施例のマグネトロンの入力側へのノイズ漏出は、
第５図に示すようになった。すなわち、１００　ＨＨＺ
帯成分のノイズレベルは、約２１（ｄＢμｖ）で、従来
のもの（第１７図示）に比べて半減してあり、３０〜１
５０ＭＨｚの範囲のノイズ成分全体が大幅に低減した。

これは、アノードベイン内端面又はその近傍での軸方向
磁界強度が、軸方向に沿う全域で均等に近くなっている
ため、電子雲の回転速度がベインの軸方向全滅に略均−
化し、ベインを含む共搬空胴に誘起される高周波電界の
周波数差がわずかにとどまり且つその周波数差成分の勢
力が小さいレベルになっているものと考えられる。

このように、発生源自体でのノイズレベルが小さく抑え
られている。

第６図に示す磁界強度分布は、一対のポールピースの対
向平坦部の外径寸法ＤｐＯを、１６＃とじたものの場合
である。すなわち、ポールピース平坦部外径ＤｐＯを、
ベイン内端面包絡線径［）ａの約１７７％としたもので
ある。その他の各部寸法、形状は第１図および第２図の
実施例と同様である。

この実施例によれば、アノードベイン内端面△の位置に
おける軸方向磁界強度差は、約１１％である。そしてノ
イズレベルは、第７図の通りとなり、１００）ＩＨｚ帯
成分成分２２（ｄ［３μＶ）でおる。これも低周波ノイ
ズ成分を十分抑制することができた。

同様に、ポールピースの対向平坦部の外径ＤＩ）０を、
ベイン内端面包絡線径Ｄａの約１５５％である１４＃と
じたものは、その磁界強度分布が第８図に示すようにな
った、すなわちベイン内端面位置での軸方向磁界強度差
は、約１７％でおる。そしてそのノイズ成分は第９図に
示すようになり、１００ＭＨｚ帯成分は約帯成（ｄＢμ
Ｖ〉となった。

同様にポールピースの対向平坦面部の外径ＤｐＯを、ベ
イン内端面径［）ａの約１３２％である１２．とじたも
のは、ベイン内端面位置での・ｈ！１方向方向磁界強度
的２２％となった。その場合のノイズレベルは、約４２
（ｄＢμ）にのぼった。これは従来品と同等である。

以上の結果を整理すると、第１０図に示すようになる。

すなわち、ベイン内端面の位置における軸方向限界強度
差（相対比率％の差〉が大きくなるほど、比較的低い周
波数のノイズ成分、例えば１００ＭＩＩＺ帯成分は大き
０レベルになる。このことから、改善効果として認めう
る約３０（ｄＢμＶ）以下のノイズレベルは、ベイン内
端面における軸方向磁界強度差が約１５％以下の範囲の
溝造のもので得られることが裏づけられている。

第１１図に示す実施例は、ポールピースの対向平坦部の
外周縁近傍に、高さｈｌ　、ｈ２がそれぞれ０、５Ｍの
円筒状突出部２９Ｃ，３０Ｃを形成したものでおる。こ
の突出部の直径ＤＣＩは１７繭である。これは、図示し
ないがそのベイン内端面位置にあける軸方向磁界強度分
布が、第４図よりも改善されて、強度差はわずか３％に
なった。そしてこのマグネトロンは、１００ＨＨ２帯の
ノイズレベルが約１７（ｄＢμＶ）にとどまり、大幅に
改善された。なお、円筒状突出部の高さ寸法ｈ１、ｈ２
は、実用的には０．３〜０．７＃の範囲が過当で必る。

同様に、ポールピース対向平坦部の外周縁近傍に円筒状
突出部を形成し、その突出部直径ＤＩＪを種々変化させ
ると、ベイン内端面位置でのに皆強度分布を変えること
ができ、したがってまたノイズレベルも変わることをＶ
１認した。

そこで、第１２図（ａ）の如く略完全な平坦面をもつポ
ールピース及び第１２図（ｂ）の如く突出部をもつポー
ルピースに関して、その平坦面外径Ｄ　Ｉ）Ｏａるいは
突出部径Ｄｇの、アノードベイン内端面包絡線径Ｄａに
対する比と、１００）！！１２帯ノイズ成分レベルとの
関係を整理すると、第１３図に示すようになる。従って
ノイズレベルを３０（ｄＢμＶ）以下に抑制するには、
平坦面外径Ｄｐｏとベイン内端面径［）ａとの比を約１
６０％以上に設定することが必要である。また、突出部
をもつポールピースでは、その突出部径ＤＱをベイン内
端面径Ｄａの約１５０％以上に設定することが望ましい
。

なお、以上の傾向は、ポールピースの高さｈや、永久磁
石の内外径寸法、高さ寸法等のわずかな範囲の変更でも
ほとんど変化がない。

また、この発明実施例のマグネトロンによれば、カソー
ド入力線路に介在するチョークコイルとコンデンサとの
組合せからなるフィルタ回路を、とくにそのコンデンサ
容量を小さいものにすることが可能である。すなわち、
従来は５（）Ｏｆ）Ｆ程度の比較的大きい容量のコンデ
ンサを用いて低周波ノイズ成分の外部漏洩を抑制してい
るが、この発明のマグネトロンはこの低周波ノイズ成分
の発生自体が少ないので、例えば数１０ｐＦの容量のコ
ンデンサに置き換えることが可能である。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、相互作用空間の
とくにアノードベイン内端面位置での軸方向磁界強度が
軸方向全領域で１５％以下と略均−化しているので、電
子雲により共振空胴に誘起される高周波電界の周波数が
ベインの軸方向全域で略均等化され、またその差周波数
成分の勢力が大きくなく、不要ノイズレベルが抑制され
る。したがって不要輻射の少ない電子レンジ用マグネト
ロンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部縦断面図、第２
図はその要部拡大図、第３図はその磁束分布を示す特性
図、第４図は同じくその磁界強度分布図、第５図はその
ノイズ特性図、第６図および第７図はこの発明の他の実
施例を示す磁界強度分布図およびノイズ特性図、第８図
および第９図は比較例の磁界強度分布図およびノイズ特
性図、第１０図は磁界強度とノイズレベルとの関係を示
す比較特性図、第１１図はこの発明の他の実施例を示す
要部縦断面図、第１２図（ａ）および第１２図（ｂ）は
この発明のポールピース断面図、第１３図は各寸法比と
ノイズレベルの関係を示す比較特性図、第１４図は従来
構造を示す要部縦断面図、第１５図はその磁束分布特性
図、第１６図はその磁界強度分布図、第１７図はそのノ
イズ特性図である。２５・・・カソード、　Ｋ・・・電子放射面、２６．２
７・・・エンドシールド、Ｓ・・・相互作用空間、２３
・・・アノードベイン、Ａ・・・アノードベイン内端面、Ｄａ・・・ベイン内端面包絡線直径、２９．３０・・・ポールピース、２９ａ　、３０ａ・・・ポールピース平坦部、２９ｂ　
、３０ｂ・・・ポールピース中央透孔、２９Ｃ、３０ｃ
・・・突出部、Ｄｐｉ・・・ポールピース中央透孔の内径寸法、！］）
Ｏ・・・ポールピース平坦面の外径寸法、Ｄｐ・・・ポ
ールピースの外径寸法、３４．３５・・・永久磁石、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）実質的に円筒状の電子放射面を有するカソードと
、このカソードの両端部に接続された一対のエンドシー
ルドと、上記カソードのまわりに相互作用空間をおいて
放射状に配置された複数枚のアノードベインと、上記相
互作用空間およびアノードベインを間に挟んで両側に設
けられた中央部に透孔を有する漏斗状ポールピースと、
これら各ポールピース上に設けられ該ポールピースの中
央透孔内径寸法よりも大きい内径およびポールピースの
外径寸法よりも大きい外径寸法を有する一対のリング状
永久磁石と、これら永久磁石をとり囲んで設けられ磁気
通路を形成する強磁性体ヨークとを具備する電子レンジ
用マグネトロンにおいて、上記相互作用空間のアノードベイン内端面の位置における軸方向磁界強度差が、１５％以下の範囲
にあるように構成されてなることを特徴とする電子レン
ジ用マグネトロン。
（２）ポールピースは、その中央透孔内径がベイン内端
面がつくる包絡線直径と同等又はそれよりわずか大きく
、且つポールピースのベインに近接対向する面の外径が
、上記ベイン包絡線直径の１６０％以上を有してなる特
許請求の範囲第１項記載の電子レンジ用マグネトロン。
（３）ポールピースは、そのベインに近接対向する面の
外周部にベイン方向に突出するリング状突出部を有し、
このリング状突出部の直径が上記ベイン包絡線直径の１
５０％以上を有してなる特許請求の範囲第１項記載の電
子レンジ用マグネトロン。