KR0120624Y1 - 마그네트론의 양극구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 양극부의 부품오차 및 조립오차에 대해서도 항상 일정한 주파수를 출력하는 마그네트론의 양극구조에 관한 것으로써, 열전자를 방출하는 필라멘트(2)와, 상기 필라멘트(2)의 양 단부에 고착되어서 그 중심축 방향으로의 열전자의 방사를 방지하도록 배설된 상부 및 하부엔드햇(21,22)과 상기 필라멘트(2)를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인(3)이 양극통체(1)와, 상기 양극통체(1)의 개구부에 각각 고정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로서 형성하는 깔때기 형상의 한쌍의 자극(4,5)과, 상기 깔때기 형상의 자극(4,5)에 각각 배설되어 상개 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관(8,13)과, 상기 출력측의 금속관(8)에 배설된 절연관(11)의 상부에 배설된 배기관(12)과, 상기 배기관(12)에 일단부가 고착되며 상기 베인(3)에 타단부가 고착되어서 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 마이크로파 도출용도체(18)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 안정된 공진주파수를 가진 출력을 얻도록 음극쪽으로 향한 양극베인(3)의 모서리부를 절결하여 제거해서 챔퍼(3a, 3b)를 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트론의 양극구조

제 1도는 본 고안에 의한 마그네트론의 일부파단면도,

제2도(a)는 제1도의 마그네트론에 있어서 양극구조의 확대평면도,

제2도(b)는 제2도(a)의 양극베인의 선단부 형상을 도시한 확대도,

제2도(c)는 제2도(a)의 등가회로도,

제3도는 종래의 마그네트론에 있어서의 양극의 확대평면도,

제4도(a) 및 (b)는 인접하는 양극베인에 의해 구성되는 공진기 및 그등가회로도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:양극통체2:필라멘트

3:양극베인3a, 3b:챔퍼

4:제1의자극편5:제2의자극편

6:제1의 외부접속단자7:제2의 외부접속단자

8:금속관9,10:규압링

11:절연관12:배기관

13:금속관15:절연세라믹

18:마이크로파도출용 도체21:상부엔드햇

22:하부엔드햇

본 고안은 전자렌지의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로써, 특히 양그부의 부품오차 및 조립오차에 대해서도 항상 일정한 공진주파수를 출력하는 마그네트론의 양극구조에 관한 것이다.

일반적으로, 전자렌지에 사용되는 마그네트론의 양극구조는 제3도에 도시한 바와같이 구성되어 있다. 제3도에 도시한 바와같이 동판등에 의해 원통형상으로 형성된 양극통체(1)의 내면에는 복수개의 공진공동을 형성하는 다수의 베인(3)이 선단부가 음극부인 필라멘트(2), 즉 상기 양극통체(1)의 중심을 향해서 뻗어있다. 이와같이 배설된 양극베인(3)은 서로 인접하는 양극베인(3) 및 양극통체(1)와 함께 제4도에 도시한 바와같이 공진주파수(f)가 f=1/2π L_rC_r인 인덕턴스와 캐패시턴스로 이루어진 공진기를 구성한다.

이와같은 구성의 마그네트론에 있어서의 양극구조는 π-모드(mode)에서는 효과적인 발진을 하지만, π-모드이외에서는 발진이 일어나지 않게하거나, 또는 모드점프(mode jump)가 일어나지 않게하기 위해 2개의 균압링(9,10)이 상기 베인(3)을 하나씩 걸러서 단락되도록 상기베인(3)에 형성된 절결부(5)에 일정한 간격을 두고 각각 부착해서 π-모드에서 동전위가 되도록하고, 다른 모드에 대해서는 전위차를 균압링(9,10)에 발생하여 중(重)부하로써 작용하도록 되어있다.

그런데, 이러한 구조의 양극구조를 가진 마그네트론은 통상적으로 2450MH_Z를 기본파로 하는 마이크로파 발진동작을 하며, 그 출력은 안테나로서 작용하는 마이크로파 도출용 도체(18)를 통해서 도시하지 않은 캡안테나로부터 끌어내고 있으며, 상기 각 인접하는 양극베인(3)끼리 구성하는 공진기의 인덕턴스와 캐패시턴스의 값과 균압링(9,10)과 양극베인(3)과의 인덕턴스와 캐패시턴스의 복합에 의해 공진주파수가 결정되므로, 생산공정에서 균압링(9,10)을 상하로 조정하여 캐패시턴스값을 변경함으로써 필요로 하는 공진주파수를 조정하고 있다. 그러나, 이러한 마그네트론의 양극구조는 음극쪽(양극통체(1)의 중심쪽)으로 향하는 양극베인(3)의 선단부의 모서리부가 직각을 이루는 면을 형상하므로, 이부분에서 전계가 집중되는 현상이 발생하여 일정한 공진주파수를 출력할 수 없다는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 일정한 공진주파수를 얻을려면 상기 규압링(9,10)을 조정하여야 하나 부품자체의 칫수오차 및 조리시의 조립오차에 의해 양극베인(3)의 위치가 변경되는 일도 있고, 또한 음극쪽으로의 전계집중 현상에 의해 양극베인(3)의 위치가 약간만 어긋나도 균압링(9,10)이 변형되어 필요로 하는 공진주파수를 얻을 수 없다는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이러한 여러가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 부품자체의 칫수오차 및 조립오차에 대해서는 일정한 공진주파수의 출력을 얻을 수 있는 마그네트론의 양극구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 마그네트론의 양극구조는 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트의 양 단부에 고착되어서 그 중심축 방향으로의 열전자의 방사를 방지하도록 배설된 상부 및 하부 엔드햇과, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인이 배설된 동판제의 양극통체와, 상기 양극통체의 개구부에 각각 고정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로를 형성하는 깔때기 형상의 한쌍의 자극과, 상기 깔때기 형상의 자극에 각각 배설되어 상기 양극통체의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관과, 상기 출력측의 금속관에 배설된 절연관과의 상부에 배설된 배기관과, 상기 배기관에 일단부가 고착되며 상기 베인에 타단부가 고착되어서 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 마이크로파도출용 도체를 갖춘 마그네트론에 있어서 안정된 공진주파수를 가진 출력을 얻도록 음극쪽으로 향한 양극베인의 모서리부를 절결하여 제거해서 챔퍼를 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 의한 마그네트론의 일부파단면도이고, 제2도(a)는 제1도의 마그네트론에 있어서 양극구조의 확대평면도이고, 제2도(b)는 제2도(a)의 양극베인의 선단부 형상을 도시한 확대도이고, 제2도(c)는 제2도(a)의 등가회로도이다. 또한 제3도 및 제4도에 도시한 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 중복설명은 생략한다.

제1도 내지 제2도에 도시한 바와같이 열전자를 방사하도록 토륨-텅스텐등을 나선형상으로 권회한 필라멘트(2)와 동축형상으로 배치되어 있는 양극통체(1)는 예를들면 동판등에 의해 원통형상으로 이루어진 것으로써, 이 양극통체(1)의 내측에는 복수개의 공진공동을 형성하는 다수개의 양극베인(3)이 배설되어 있고, 이들 양극통체(1)와 양극베인(3)에 의해서 양극부를 구성한다.

상기 필라멘트(2)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 열전자가 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부엔드햇(21,22)이 고착되어 있고, 하부엔드햇(22)의 바닥면에는 몰리브덴제의 외측리이드선(6)이 용접고착되어 있고, 상기 외측리이드선(6)과 같은 재질로 이루어진 중앙리이드선(7)은 하부엔드햇(22)의 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상부엔드햇(21)의 하단부에 용접고착되며, 상기 중앙리이드선(7)은 하부엔드햇(22) 및 필라멘트(2)와 비접촉을 관통하고, 중간부의 2개소에서 절곡되어 있다. 여기에서, 상기 외측 및 중앙리이드선(6)(7)은 금속관(13) 및 절연세라믹(15)에 형성된 관통구멍을 관통해서 도시하지 않은 전원단자에 접속되어 있는 제1 및 제2의 외부접속단자(30,31)에 전기적으로 접속되어서 필라멘트(1)에 동작전류를 공급하는 것이다.

또한, 제1도에 있어서, 상기 양극통체(12)의 양측개구부에는 필라멘트(1)와 양극베인(3)에 의해 형성되는 작용공간내에 균일하게 자속을 형성시키도록 자로를 형성하는 깔때기 형상의 제1 및 제2의 자극편(4,5)이 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 제1및 제2의 자극편(4,5)의 외측, 즉 제1도에서 제1및 제2의 자극편(4,5)의 상측 및 하측에는 상기 양극통제(1)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위하여 금속관(8)의 플랜지부(8a) 및 금속관(13)의 플랜지부(13a)가 각각 양극통체(1)의 양측 개구부의 단부가 용접등에 의해 고착되어 있고, 상기 금속관(8)의 상단측의 개구부에는 세락믹으로 이루어진 출력측 절연관(11)이 용접등에 의해 고착접속되어 있으며, 이 절연관(11)의 상부측 선단부에는 동(銅)으로 이루어진 배기관(12)이 고착되고, 이 배기관(12)의 내측 중앙부근처에는 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하도록 일측이 양극베인(3)에 결합되어 있는 마이크로파 출력용 도체(18)의 타측이 용접고착되어 있다. 상기 설명에 있어서, 도면에는 도시하지 않았으나, 금속관(8,13)의 외측에는 제1 및 제2의 자극편(4,5)에 인접해서 링형상의 영구자석이 각각 배치되어 있는 것은 물론이다.

다음에, 제2도(a) 내지(c)를 참조하여 본 고안의 요지인 양극부의 구조에 관하여 설명한다.

양극통체(1) 내에는 제2도(a)에 상세히 도시한 바와같이 10°~36°의 간격을 두고 복수의 양극베인(3)인 등간격으로 각각 배설되어 있고, 이들 양극베인(3)중, 어느 하나에는 마이크로파 도출용 도체(18)가 공진공동내에서 발진된 고주파를 출력하도록 일측이 고착되어 있고, 이마이크로파 도출용도체(18)의 타측은 제1도에 도시한 바와같이 배기관(12)의 내측에 용접고착되어 있다. 그리고, 상기 양극베인(3)의 선단부의 모서리부, 즉 양극통체(1)의 중심을 향하는 쪽의 양극베인(3)의 모서리부에는 챔퍼(chamfer)(3a, 3b)가 형성되어 있다.

이 챔퍼(3a,3b)는 양극베인의 모서리에 전계의 집중현상을 방지하여 양극통체(1)의 부품오차 및 조립오차의 변동이 발생해도 일정한 공진주파수를 얻을 수 있도록 양극베인(3)의 모서리부를 절결해서 제거한 것으로써, 제2도(b)에 상세히 도시한 바와같이 양극베인(3)에 챔퍼(3a, 3b)를 형성하고 남은 선단부의 폭을 S2라하고, 인접하는 양극베인(3)의 최첨단부간의 거리를 S1이라고 했을 경우에, S2/S1≒1, 바람직하게는 0.95≤S2/S1≤1.05(mm)가 되도록 형성하면 양극부의 조립시에 발생하는 조립오차 또는 양극베인(3)의 부품자체의 오차를 흡수해서 양극베인(3)의 선단부에서 발생하는 전계집중 현상을 방지할 수 있다.

이때, 양극부의 등가회로는 제2도(c)와 같이 표시할 수 있으며, 양극부에서 일정한 공진주파수를 항상 얻을 수 있어 마그네트론의 출력을 향상시킬 수 있다.

그런데, 상기 S2/S1의 값이 0.95mm보다 작거나 또는 1.05mm보다 클 경우에는 일정한 공진주파수를 얻을 수 없으므로, 양극베인(3)에 동축적으로 배설된 균압링(9,10)을 조절해서 캐패시턴스의 값을 변경하여야만 일정한 공진주파수를 얻을 수 있는 것이다.

앞에서 설명한 바와같이 본 고안에 의한 마그네트론의 양극구조에 의하면, 음극쪽으로 뻗은 양극베인의 선단부에 형성된 모서리부를 절결하여 제거해서 챔퍼를 형성하는 간단한 방법에 의해 양극베인의 모서리부에 전계가 집중되는 현상을 방지할 수 있으므로, 2개의 균압링을 조절하여 캐패시턴스의 값을 변경함이 없이 양극베인의 부품오차 내지는 양극부의 조립오차에 관계없이 일정한 공진주파수를 항상 얻을 수 있다는 매우 실용적인 고안이다.

Claims (2)

1. 열전자를 방출하는 필라멘트(2)와, 상기 필라멘트(2)의 양 단부에 고착되어서 그 중심축 방향으로의 열전자의 방사를 방지하도록 배설된 상부 및 하부 엔드햇(21,22)과, 상기 필라멘트(2)를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인(3)이 배설된 양극통체(1)와, 상기 양극통체(1)의 개구부에 각각 고정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로를 형성하는 깔때기 형상의 제1 및 제2의 자극(4,5)과, 상기 자극(4,5)에 각각 배설되어 상기 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관(8,13)과, 상기 출력측의 금속관(8)에 배설된 절연관(11)의 상부에 고착되는 배기관(12)과, 상기 배기관(12)에 일단부가 고착되며 상기 베인(3)에 타단부가 고착되어서 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 마이크로파 도출용 도체(18)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 안정된 공진주파수를 가진 출력을 얻도록 음극쪽으로 향한 양극베인(3)의 모서리부를 절결하여 제거해서 챔퍼(3a, 3b)를 형성한 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 챔퍼(3a)(3b)는 인접한 양극베인(3)간의 최단거리를 S1, 양극베인(3)의 선단부의 폭을 S2라고 할 경우에 0.95≤S2/S1≤1.05(mm)인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.