KR0120631Y1 - 마그네트론의 출력부구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 상기 마그네트론의 출력부를 구성하는 절연관에 접합되는 금속관의 출력측단부를 테이퍼(taper) 또는 곡면으로 형성하여 상기 절연관 및 쵸크용 금속링의 접합구조를 개선한 마그네트론의 출력부구조에 관한 것으로써, 열전자를 방출하는 필라멘트(5)와, 상기 필라멘트(5)를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인(3)이 배치된 양극통체(1)와, 상기 양극통체(1)의 개구부에 고정되어 상기 필라멘트(5) 및 베인(3)에 의해 형성된 작용공간내에 균일하게 자속을 수속하도록 자로를 형성하는 깔대기 형상의 제 1및 제2자극편(15,17)과, 상기 제1 및 제 2자극편(15,17)의 상하부에 고정되어 상기 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관(19)과, 상기 출력측 금속관(19)의 출력측단부 내측에 접합되어 쵸크구조를 형성하는 쵸크용 금속링(25)과, 상기 금속관(19)의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 세라믹제의 절연관(21)과, 상기 절연관(21)의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 배기관(23)과, 상기 배기관(23)에 일단부가 고착되며 상기 베인(3)에 타단부가 고착되어 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 안테나(27)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 절연관(21)에 금속관(19) 및 쵸크용 금속링(25,25')의 접합시에는 절연관(21)의 깨어짐을 방지함과 동시에 접합강도를 유지하도록 상기 절연관(21)에 접합되는 상기 금속관(19)의 출력측단부를 테이퍼형상으로 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 절연관에 금속관 및 쵸크용 금속링을 접합시 상기 절연관의 깨어짐을 방지함은 물론, 상기 절연관 및 쵸크용 금속링의 접합강도를 유지하여 조립공정시에 불량률을 감소할 수 있으면서도 비용을 절감할 수 있다.

Description

마그네트론의 출력부구조

제1도는 일반적인 마그네트론의 종단면도,

제2도는 종래에 의한 출력측 금속관의 접합구조 확대단면도,

제3도(A) 및 제3도(B)는 본 고안의 일실시예에 의한 출력측금속관의 접합구조 확대단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:양극통체3:베인

5:필라멘트7,9:상부 및 하부엔드햇

11:외측리이드선13:중앙리이드선

15:제 1자극편17:제 2자극편

19:금속관21:절연관

23:배기관25,25':쵸크용 금속링

27:안테나

본 고안은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 상기 마그네트론의 출력부를 구성하는 절연관에 접합되는 금속관의 출력측단부를 테이퍼(taper) 또는 곡면으로 형성하여 상기 절연관 및 쵸크용 금속링의 접합구조를 개선한 마그네트론의 출력부구조에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 마그네트론은 제1도에 도시한 바와같이, 상기 마그네트론의 외부로 누설되는 복수종류의 고조파 성분을 감쇠시키도록 양극통체(1)의 내부에 필라멘트(5)측으로 돌출해서 공진공동을 형성하는 복수(짝수)개의 베인(3)이 배치되어 있고, 상기 양극통체(1)의 양측 개구단부에는 자계수속용의 제1 및 제2 자극편(15,17)이 서로 대향해서 배치되어 있다.

그리고, 상기 제1 및 제 2자극편(15,17)의 상하부에는 상기 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하기위한 금속관(19,41)이 상기 제1 및 제2 자극편(15,17)의 중간부 혹은 상기 양극통체(1)의 양측개구단부에 각각 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 마그네트론의 출력부를 구성하는 출력측 금속관(19)의 출력측단부 내측에는 2쌍의 쵸크용 금속링(25,25')이 상기 금속관(19)에 접합되어 쵸크구조를 형성하고 있다.

또한, 상기 금속관(19)의 상부 개구단부에는 출력부를 구성하는 세라믹제의 원통형상으로 형성된 절연관(21)이 상기 금속관(19)의 일단부에 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 절연관(21)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(23)이 고착되어 마그네트론의 출력부를 구성하고 있다.

이때, 상기 절연관(21)과 금속관(19)의 일반적인 접합(Brazing)은 양측단부에 Metallizing라는 특수처리가 되어 있는 절연관(21)과 금속관(19)의 출력측단부를 특수한 플럭스(Flux)를 함유한 접합재(대체로, Ag와 Cu의 합금)를 이용하여 수소로속에서 800~900℃정도로 가열하여 접합시킨다.

그런데, 상기 금속관(19) 및 쵸크용 금속링의 재질을 일반 Fe, Ni도금강판을 사용하여 대부분의 전자렌지용 마그네트론은 제 2도에 도시된 바와같이, 상기 금속관(19)의 출력측단부가 안테나(27)방향에 평행하게 배치되어 있고, 상기 쵸크용 금속링(25')이 절연관(21)의 금속관(19)쪽 단부에서 상기 금속관(19)쪽으로 0.5~0.6mm정도 떨어져 접합되도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 금속관(19), 쵸크용 금속링(25) 및 절연관(21)의 접합시에 상기 접합재(대체로, Ag와 Cu의 합금)가 상기 금속관(19)쪽으로 확산되지 않고 상기 금속관(19)쪽으로 확산되지 않고 상기 절연관(21)과 쵸크용 금속링(25)사이에 과도하게 많이 존재하여 그 접합재의 잔류량이 금속관역할을 하면서 상기 절연관(21)과 금속관(19)사이의 선접촉이 깨어지게 된다.

이에 따라, 상기 절연관(21)과 접합재의 잔류량사이에 열팽창차이가 발생하여 상기 절연관(21)이 깨어짐으로써 상기 마그네트론의 출력부의 조립공정시에 불량률이 많이 발생할뿐만 아니라, 이로 인한 비용손실 및 생산성저하의 문제점이 있었다.

또한, 상기 금속관(19), 절연관(21) 및 쵸크용 금속링(25,25')의 접합시에 상기 접합재(Ag와 Cu의 합금)의 응력이나 수소로콤베어의 흔들림등으로 인해 상기 쵸크용금속링(25')이 상기 절연관(21)의 금속관(19)쪽 측단부로 올라가는 경우가 발생하여 상기 쵸크용금속링(25')이 금속관(19)과 함께 상기 절연관(21)에 접합되어 절연관(21)의 선접촉이 면접촉으로 바뀌면서 열팽창차이가 심하게 되어 상기 절연관(21)이 깨어지게 된다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기위해 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 금속관의 출력부 측단부를 테이퍼(taper) 또는 곡면으로 형성함으로써 절연관에 상기 금속관 및 쵸크용 금속링을 접합시 상기 절연과의 깨어짐을 방지함은 물론, 상기 절연관 및 쵸크용 금속링의 접합강도를 유지하여 조립공정시에 불량률을 감소할 수 있으면서도 비용을 절감할 수 있는 마그네트론의 출력부구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 마그네트론의 출력부구조는 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인이 배치된 양극통체와, 상기 양극통체의 개구부에 고정되어 상기 필라멘트 및 베인에 의해 형성된 작용공간내에 균일하게 자속을 수속하도록 자로를 형성하는 깔대기 형상의 제 1 및 제 2자극편과, 상기 제1 및 제2 자극편의 상하부에 고정되어 상기 양극통체의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관과, 상기 출력측 금속관의 출력단부 내측에 접합되어 쵸크구조를 형성하는 쵸크용 금속링과, 상기 금속관의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 세라믹제의 절연관과, 상기 절연관의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 배기관과, 상기 배기관에 일단부가 고착되며 상기 베인에 타단부가 고착되어 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 안테나를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 절연관에 출력측 금속관 및 쵸크용 금속링의 접합시에는 절연관의 깨어짐을 방지함과 동시에 접합강도를 유지하도록 상기 절연관에 접합되는 상기 금속관의 출력측단부를 테이퍼형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시한 바와같이, 동판등에 의해 원통형상으로 형성된 양극통체(1)의 내부에는 외부로 누설되는 고조파성분을 감쇠시키도록 복수개의 공진공동을 형성하는 다수(짝수)개의 베인(3)이 축심방향을 향하여 등간격으로 배치되어 있고, 이들 양극통체(1)와 베인(3)에 의해 양극부를 구성한다.

그리고, 상기 베인(3)의 선단부측 근처에는 상하부에 각각 캐패시턴스를 변화시켜 일정한 공진주파수를 얻도록 내측 및 외측균압링(3a,3b)이 상기 베인(3)을 하나 걸러서 각각 배치되어 있고, 상기 양극통체(1)의 중심축상 근처에는 상기 다수개의 베인(3)의 선단부에 의해 작용공간이 형성되어 있으며, 이 작용공간내에는 열전자가 방사하도록 토륨-텅스텐등을 나선형상을 권회한 필라멘트(5)가 상기 양극통체(1)와 동축형상으로 배치되어 있다.

상기 필라멘트(5)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 열전자가 중심축 방향으로 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부엔트햇(7,9)이 고착되어 있고, 상기 하부엔드햇(9)의 바닥면에는 몰리브덴제의 외측리이드선(11)이 용접고착되어 있으며, 상기 하부엔드햇(9)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 중앙리이드선(13)이 상기 주앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상기 상부엔드햇(7)의 하단부에 용접고착되어 있다.

여기에서, 상기 중앙리이드선(13)은 상기 하부엔드햇(9) 및 필라멘트(5)에 비접촉으로 관통하면서 중간부의 2개소에서 절곡되어 있고, 상기 외측 및 중앙리이드선(11,13)은 금속관(41) 및 절연세라믹(43)에 형성된 관통구멍을 통해 도시되징 않은 전원단자에 접속되어 있는 제1 및 제 2외부접속단자(45,47)에 전기적으로 접속되어 상기 필라멘트(5)에 동작전류를 공급하게 된다.

또한, 상기 양극통체(1)의 양측개구부에는 상기 필라멘트(5)와 베인(3)에 의해 형성되는 작용공간내에 균일하게 자속을 수속하도록 자로를 형성하는 깔대기 형상의 제 1 및 제 2자극편(15,17)이 상기 양극통체(1)의 양단부 내측에 절결된 위치에 안착되어서 잔류하는 양단부 외측 가장자리를 절곡하여 고정한다음 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 제1 및 제2자극편(15,17)의 상하부에는 상기 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하기위한 금속관(19,41)이 상기 제1 및 제 2자극편(15,17)의 중간부 혹은 상기 양극통체(1)의 양측개구단부에 각각 기밀하게 용접고착되어 있다.

또, 상기 마그네트론의 출력부를 구성하는 출력측 금속관(19)의 외측면에는 소정의 거리를 두고 링형상의 영구자석(35,35')이 상제 제1 및 제 2자극편(15,17)에 인접해서 각각 배치되어 있고, 상기 금속관(19)의 상부 개구단부에는 세라믹으로 이루어진 원통형상의 출력측 절연관(21)이 접합되어 있으며, 상기 절연관(21)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(23)이 고착되어 있다.

그리고, 상기 배기관(23)의 내측 중앙부근처에는 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하도록 상기 베인(3) 하나로부터 도출된 안테나(27)가 상기 제1자극편(15)의 관통구멍을 통과하여 축상으로 연장되면서 상기 안테나(27)의 끝이 상기 배기관(23)에 의해 고정되어 있고, 상기 배기관(23)의 외측면에는 상기 배기관(23)의 용접고착부를 보호함은 물론, 전계집중에 의한 스파크방지 및 고주파안테나의 작용을 함과 동시에 고주파출력을 외부로 끌어내는 안테나캡(29)이 씌워져 있다.

또한, 상기 양극통체(1)의 외주면에는 관의 직경방향으로 뻗은 복수개의 알루미늄 방열판(31)이 요우크(33a,33b)에 고정된 클램프부재(33c)에 의해 감합배치되고, 이 방열판(31)은 상기 영구자석(35)과 함께 자로 형성용 요우크(33a,33b)에 의해 덮여 있다.

또, 상기 출력측 영구자석(35)의 상부측 요우크(33a,33b)의 개구단부사이에는 금속망등으로 형성되어서 고주파의 전파누설을 방지하는 제1가스켓(37)이 제 2가스켓(39)을 개재해서 배치되어 있다.

다음에, 제 3도(A)내지 제3도(B)를 참조하여 본 고안의 요지인 마그네트론의 출력부구조에 관하여 설명한다.

상기 양극통체(1)의 한쪽에 제 1자극편(15)이 끼워진 출력측 금속관(19)은 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하도록 상기 양극통체(1)의 양측개구단부에 각각 기밀하게 접하며 고착되어 있고, 상기 양극통체(1)의 일단과 접하며 고착되어 있는 금속관(19)을 절연관(21)에 접합시 상기 절연관(21)의 깨어짐(Crack)을 방지하도록 상기 금속관(19)의 출력부 측단부를 제3도(A) 및 제3도(B)에 도시된 바와같이, 테이퍼(Taper) 혹은 곡면형상으로 형성한다.

그리고, 상기 금속관(19)의 출력측단부 내측에는 쵸크용 금속링(25,25')이 상기 금속관(19)에 접합되어 금속관(19)과 함께 쵸크구조를 형성하고 있고, 상기 금속관(19)의 상부 개구단부에는 출력부를 구성하는 세라믹제의 원통형상으로 형서된 출력측 절연관(21)이 접합되어 있다.

또한, 상기 절연관(21)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(23)이 접합되어 상기 베인(3) 하나로부터 도출된 안테나(27)가 상기 제 1자극편(15)의 관통구멍을 통과하여 축상으로 연장되면서 상기 안테나(27)의 끝이 상기 배기관(23)에 의해 고정되도록 구성되어 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 마그네트론의 출력부구조의 작용효과를 설명한다.

양극통체(1)의 한쪽에 제1자극편(15)이 끼워져 있는 금속관(19)의 출력측단부 내측에 쵸크용 금속링(25,25')을 접합시키고, 상기 금속관(19)의 상부 개구단부에 세라믹제의 출력측 절연관(21)을 접합시키기 위해서는, 양측단부에 Metallizing라는 특수처리가 되어 있는 절연관(21)과 금속관(19)의 출력측단부를 특수한 플럭스(Flux)를 함유한 접합재(대체로, Ag와 Cu의 합금)를 이용하여 수소로속에서 800~900℃정도로 가열하여 접합시킨다.

이때, 상기 금속관(19)과 절연관(21)의 접합시에는 상기 접합재(Ag와 Cu의 합금)의 응력이나 수소로콤베어의 흔들림등으로 인해 상기 쵸크용 금속링(25')이 상기 절연관(21)의 금속관(19)쪽 측단부로 올라가는 경우가 발생하기 때문에 상기 접합공정에서는 절연관(21)과 금속관(19)의 열팽창률을 고려하여야 한다.

이는, 상기 절연관(21)과 금속관(19)의 열팽창률이 큰 차이를 보일때에는 상기 접합공정 및 실사용에서 상기 절연관(21)의 깨어짐이 발생하기 때문에 상기 절연관(21)과 접합되는 금속관(19)의 재질 및 상기 금속관(19)의 출력측단부형상이 중요하다.

따라서, 종래에는 상기 금속관(19)의 재질을 비교적 열팽창률이 적은 42%Ni-Fe을 사용하여 상기 절연관(21)의 깨어짐에 대처해 왔으나, 상기 42%Ni-Fe의 단가가 상당히 비싸기 때문에 최근에는 상기 금속관(19)의 재질은 일반 철 및 Ni도금강판을 사용하면서 상기 금속관(19)의 출력측단부의 형상을 상기 절연관(21)에 선접촉이 되도록 구성하여 열팽창차이에 대처토록 하였다.

이에, 출력측단부가 안테나(27)방향에 평행하게 구성된 종래의 금속관(19)에 있어서는 상기 금속관(19)을 따라 쵸크용 금속링(25')이 아무런 방해를 받지 않고 상기 절연관(21)의 금속관(19)쪽 측단부로 그대로 올라가기 때문에 상기 쵸크용 금속링(25')이 금속관(19)과 함께 상기 절연관(21)에 접합되어 절연관(21)의 선접촉이 면접촉으로 바뀌면서 열팽창차이가 심하게 되어 상기 절연관(21)의 깨어짐이 발생하게 된다.

그러나, 본 고안의 출력부구조에서는 상기 금속관(19)의 출력부 측단부를 제3도(A) 및 제3도(B)에 도시한 바와같이, 테이퍼(Taper) 혹은 곡면으로 형성함으로써 상기 절연관(21)과 금속관(19)의 접합공정시에 쵸크용 금속링(25')이 상기 절연관(21)의 금속관(19)쪽 측단부로 상승하더라도 상기 테이퍼(Taper) 혹은 곡면으로 형성된 금속관(19)의 출력측단부에 의해 저지되면서 상기 절연관(21)쪽으로 접합되지 않게 된다.

또한, 상기 금속관(19)의 출력측단부의 테이퍼 혹은 곡면형상으로 인해 상기 절연관(21)과 쵸크용 금속링(25')사이에 일정거리가 유지되어 상기 절연관(21)과 쵸크용 금속링(25')사이에 존재하는 접합재(Ag와 Cu의 합금)의 잔류량이 감소하기 때문에 상기 열팽창으로 인한 절연관(21)의 깨어짐을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 금속관(19)의 출력측단부를 제3도(A) 및 제3도(B)에 도시한 바와같이 테이퍼 혹은 곡면형상으로 형성하면, 절연관(21)과 금속관(19)의 접합공정에서뿐만 아니라, 상기 마그네트론의 실사용에서도 상기 절연관(21)의 깨어짐을 방지할 수 있게 되는데 이를 상세히 설명한다.

일반적인 전자렌지용 마그네트론은 양극통체(1)에서 2450MH_Z대역의 주파수를 가지고 마이크로파를 발생하여 출력부를 통해 전자렌지의 캐비티내로 전달하게 된다.

이때, 전자렌지와 마그네트론의 임피던스매칭이 맞지 않으면, 상기 전자렌지의 도파관을 통해 반사되는 반사파때문에 상기 마그네트론의 출력부는 온도에 크게 영향을 받게 되고, 특히 상기 금속관(19)과 배기관(23)사이에 접합된 절연관(21)은 그 반사파를 견디지 못하고 파괴되는 경우가 발생한다.

그러나, 상기 금속관(19)의 출력측단부를 테이퍼 혹은 곡면형상으로 형성하면, 절연관(21) 및 쵸크용 금속링(25,25')의 접합강도가 일정하게 유지되면서 상기 절연관(21)의 강도가 강화되어 절연관(21)이 파괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기의 설명에서와 같이 본 고안에 의한마그네트론의 출력부구조에 의하면, 금속관의 출력부 측단부를 테이퍼(taper) 또는 곡면으로 형성함으로써 절연관에 상기 금속관 및 쵸크용 금속링을 접합시 상기 절연관의 깨어짐을 방지함은 물론, 상기 절연관 및 쵸크용 금속링의 접합강도를 유지하여 조립공정시에 불량률을 감소할 수 있으면서도 비용을 절감할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 열전자를 방출하는 필라멘트(5)와, 상기 필라멘트(5)를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인(3)이 배치된 양극통체(1)와, 상기 양극통체(1)의 개구부에 고정되어 상기 필라멘트(5) 및 베인(3)에 의해 형성된 작용공간내에 균일하게 자속을 수속하도록 자로를 형성하는 깔대기 형상의 제1 및 제2자극편(15,17)과, 상기 제1및 제2자극편(15,17)의 상하부에 고정되어 상기 양극통체(1)의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관(19,41)과, 상기 출력측 금속관(19)의 출력측단부 내측에 접합되어 쵸크구조를 형성하는 쵸크용 금속링(25,25')과 상기 금속관(19)의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 세라믹제의 절연관(21)과, 상기 절연관(21)의 상부에 접합되어 출력부를 구성하는 배기관(23)과, 상기 배기관(23)에 일단부가 고착되며 상기 베인(3)에 타단부가 고착되어 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 안테나(27)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 절연관(21)에 금속관(19) 및 쵸크용 금속링(25,25')의 접합시에는 절연관(21)의 깨어짐을 방지함과 동시에 접합강도를 유지하도록 상기 절연관(21)에 접합되는 사이 금속관(19)의 출력측단부를 테이퍼형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연관(21)에 금속관(19) 및 쵸크용 금속링(25,25')의 접합시에는 절연관(21)의 깨어짐을 방지함과 동시에 접합강도를 유지하도록 상기 절연관(21)에 접합되는 상기 금속관(19)의 출력측단부를 곡면형상으로 형성하는 것들 특징으로 하는 마그네트론의 출력부구조.