KR0168178B1 - 마그네트론의 양극구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 양극베인의 외측모서리에 챔퍼(chamfer)를 형성하여 상기 양극통체 및 양극베인의 접합구조를 개선한 마그네트론의 양극구조에 관한 것으로써, 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트로부터 방출되는 전자를 편향하여 회전운동을 유지하도록 자속을 발생하는 영구자석과, 상기 영구자석에서 발생된 자속을 유도하도록 자로를 형성하는 제1 및 제2자극편과, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 마이크로파를 발생하도록 다수의 양극베인이 내주면에 배치된 양극통체와, 상기 양극통체에서 발생된 마이크로파를 배기관으로 유도하는 안테나로 구성된 마그네트론에서 있어서, 상기 양극베인의 외측모서리에는 상기 양극통체 및 양극베인의 접합시에 실버링이 상기 필라멘트측으로 확산되는 것을 방지하도록 챔퍼가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트론의 양극구조

제1도는 종래에 의한 마그네트론의 개략적인 종단면도.

제2도는 종래에 의한 마그네트론 양극구조의 확대단면도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 마그네트론의 종단면도.

제4도는 본 발명에 적용되는 마그네트론 양극구조의 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 양극통체 15 : 양극베인

16 : 챔퍼 17 : 필라멘트

18 : 실버링(접합재) 19,21 : 상부 및 하부엔드햇

23 : 외부리이드선 25 : 중앙리이드선

27 : 절연세라믹 29,31 : 외부접속단자

33,35 : 제1 및 제2자극편 37,39 : 상부 및 하부금속관

41,43 : 영구자석 45 : 절연링

47 : 배기관 49 : 안테나

51 : 안테나캡 53,55 : 요우크

57 : 방열판

본 발명은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 양극베인의 외측모서리에 챔퍼(chamfer)를 형성하여 상기 양극통체 및 양극베인의 접합구조를 개선한 마그네트론의 양극구조에 관한 것이다.

일반적으로, 마그네트론은 제1도에 도시한 바와 같이, 상기 마그네트론의 외부로 누설되는 복수종류의 고주파 성분을 감쇠시키도록 양극통체(71)의 내부에 필라멘트(75)측으로 돌출해서 공진공동을 형성하는 복수(짝수)개의 양극베인(73)이 배치되어 있고, 상기 양극통체(71)의 양극 개구단부에는 자계수속용의 제1 및 제2자극편(77,79)이 서로 대향해서 배치되어 있다.

그리고, 상기 제1 및 제2자극편(77,79)의 상하부에는 상기 양극통체(71)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위한 상부 및 하부금속관(81,83)이 상기 제1 및 제2자극편(77,79)의 중간부 혹은 상기 양극통체(71)의 양극개구단부에 각각 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 하부금속관(83)의 음극부 측단부에는 상기 필라멘트(75)를 지지하는 음극부지지체인 몰리브덴제의 리이드선(85,87)이 상부 및 하부엔드햇(89,91)에 용접고착되어 있다.

또한, 상기 리이드선(85,87)은 절연세라믹체(93)에 형성된 관통구멍을 통해 도시되지 않은 전원단자에 접속되어 있는 외부접속단자(95,97)에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 상부금속관(81)의 상부 개구단부에는 출력부를 구성하는 세라믹제의 원통형상으로 형성된 절연링(99)이 상기 상부금속관(81)의 일단부에 기밀하게 용접고착되어 있다.

또, 상기 절연링(99)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(101)이 고착되어 있고, 상기 배기관(101)의 내측 중앙부 근처에는 상기 양극통체(71)에서 발생된 고주파를 상기 배기관(101)로 유도하도록 상기 양극베인(73) 하나로부터 도출된 안테나(103)가 상기 제1자극편(77)의 관통구멍(78)을 통과하여 축상으로 연장되면서 상기 안테나(103)의 끝이 상기 배기관(101)에 의해 고정되어 있다.

또한 도면에 있어서, 상기 배기관(101)의 외측면에는 상기 안테나(103)를 통해 유도된 마이크로파를 유기하는 안테나캡(105)이 씌어져 있다.

상기와 같이 구성된 마그네트론의 양극구조는 제2도에 도시한 바와 같이, 동판등에 의해 원통형상으로 형성된 상기 양극통체(71)의 내면에 복수개의 공진공동을 형성하는 복수개의 양극베인(73)이 상기 양극통체(71)의 중심을 향해서 배치되어 있고, 상기 양극베인(73)으로부터 마이크로파 도출용 안테나(103)가 상기 제1자극편(77)의 관통구멍(78)을 관통해서 관축을 따라 바깥쪽으로 끌어내어진다.

이와 같이 배치된 상기 양극베인(73)은 서로 인접하는 양극베인(73)과의 인덕턴스와 캐패시턴스로 이루어진 공진기를 구성하며, 상기 양극통체(71)의 내측면에 홈(72)을 주어 양극통체(71) 및 양극베인(73)의 접합(Brazing)시에 실버링(74)의 흘러내림을 방지하였다.

이는, 양극통체(71)와 양극베인(73)의 접합부위인 상기 양극베인(73)의 상측모서리에 접합재인 실버링(74)을 부착하여 수소로속에서 가열하여 상기 양극통체(71)와 양극베인(73)을 접합시킬 때, 실버링(74)이 필라멘트(75)쪽으로 확산되어 상기 필라멘트(75)가 쇼트되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 필라멘트(75)의 양단에 4KV의 전원이 인가될 경우, 양극통체(71)에서 발생된 2450MHz대(기본파) 마이크로파 에너지가 안테나(103)를 통해 전도되면서 마그네트론의 출력부로 복사되어 도파관을 통해 전자렌지의 캐비티내로 전달되는 마그네트론의 발진시에 증착가스로 인한 온도파괴를 방지하기 위함이다.

그런데, 이와 같은 종래의 양극구조에서는 상기 양극통체(71)의 내부에 홈(72)을 주기 위해 별도의 가공이 필요하기 때문에 제조공정이 어려울 뿐만 아니라, 제조비가 상승한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을해결하기 위해 이루어진 것으로써,본 발명의 목적은 양극베인의 외측모서리에 챔퍼(chamfer)를 형성하여 양극통체 및 양극베인의 접합시 실버링의 흘러내림을 방지함으로써 제조공정이 간단할 뿐만 아니라, 제조비를 절감할 수 있는 마그네트론의 양극구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조는 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트로부터 방출되는 전자를 편향하여 회전운동을 유지하도록 자속을 발생하는 영구자석고, 상기 영구자석에서 발생된 자속을 유도하도록 자로를 형성하는 제1 및 제2자극편과, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 마이크로파를 발생하도록 다수의 양극베인이 내주면에 배치된 양극통체와, 상기 양극통체에서 발생된 마이크로파를 배기관으로 유도하는 안테나로 구성된 마그네트론에서 있어서, 상기 양극베인의 외측모서리에는 상기 양극통체 및 양극베인의 접합시에 실버링이 상기 필라멘트측으로 확산되는 것을 방지하도록 챔퍼가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도에 도시한 바와 같이, 동판등에 의해 원통형상으로 형성된 양극통체(13)의 내주면에는 외부로 누설되는 고조파성분을 감쇄시키도록 복수개의 공진공동을 형성하는 다수(짝수)개의 양극베인(15)이 축심방향을 향하여 등간격으로 배치되어 있고, 이와 같이 배치된 상기 양극베인(15)은 서로 인접하는 양극베인(15)과의 인덕턴스와 캐패시터로 이루어진 공진기를 구성하며, 이들 양극통체(13)와 양극베인(15)에 의해 양극부를 구성한다.

그리고, 상기 양극베인(15)의 선단부측 근처에는 상하부에 각각 캐패시턴스를 변화시켜 일정한 공진주파수를 얻도록 내측 및 외측균압링(15a,15b)이 상기 양극베인(15)을 하나 걸러서 각각 배치되어 있고, 상기 양극통체(13)의 중심축상 근처에는 상기 다수개의 양극베인(15)의 선단부에 의해 작용공간(14)이 형성되어 있으며, 이 작용공간(14) 내에는 열전자를 방사하도록 토륨-텅스텐 등을 나선형상으로 권회한 필라멘트(17)가 상기 양극통체(13)와 동축형상으로 배치되어 있다.

상기 필라멘트(17)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 열전자가 중심축 방향으로 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부엔드햇(19,21)이 고착되어 있고, 상기 하부엔드햇(21)의 바닥면에는 몰리브덴제의 외부리이드선(23)이 용접고착되어 있으며, 상기 하부엔드햇(21)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 중앙리이드선(25)이 상기 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상기 상부엔드햇(19)의 하단부에 용접고착되어 있다.

여기에서, 상기 중앙리이드선(25)은 상기 하부엔드햇(21) 및 필라멘트(17)에 비접촉으로 관통하면서 중간부의 2개소에서 절곡되어 있고, 상기 외부 및 중앙리이드선(23,25)은 마그네트론의 음극을 지지고정하는 절연세라믹(27)에 형성된 관통구멍을 통해 도시되지 않은 전원단자에 접속되어 있는 제1 및 제2외부접속단자(29,31)에 전기적으로 접속되어 상기 필라멘트(17)에 동작전류를 공급하는 것이다.

또한, 상기 양극통체(13)의 양측개구부에는 상기 필라멘트(17)와 양극베인(15)에 의해 형성되는 작용공간(14)내에 균일하게 자속을 형성하도록 자로를 형성하는 자성체인 깔대기형상의 제1 및 제2자극편(33,35)이 상기 양극통체(13)의 양단부 내측에 절결된 위치에 안착되어서 잔류하는 양단부 외측 가장자리를 절곡하여 고정한 다음 기밀하게 용접고착되어 있다.

상기 제1 및 제2자극편(33,35)의 상하부에는 상기 양극통체(13)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위한 상부 및 하부금속관(37,39)이 상기 제1 및 제2자극편(33,35)의 중간부 혹은 상기 양극통체(13)의 양측개구단부에 각각 기밀하게 용접고착되어 있다.

또, 상기 상부 및 하부금속관(37,39)의 외측면에는 상기 양극통체(13)내에 일정한 자계분포를 유지하도록 링형상의 영구자석(41,43)이 상기 양극통체(13)의 상부 및 하부의 좌우에 소정의 거리를 두고 배치되어 있고, 상기 마그네트론의 출력부를 구성하는 상기 상부금속관(37)의 상부개구단부에는 상기 상부금속관(37) 및 후술하는 배기관을 절연시키도록 세라믹으로 이루어진 원통형상의 출력측 절연링(45)이 접합되어 있다.

또한 도면에 있어서, 상기 절연링(45)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(45)이 접합되어 있고, 상기 배기관(47)의 내측 중앙부 근처에는 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하도록 상기 양극베인(15) 하나로부터 도출된 안테나(49)가 상기 제1자극편(33)의 관통구멍(34)을 통과하여 축상으로 연장되면서 상기 안테나(49)의 끝이 상기 배기관(47)에 의해 고정되어 있다.

그리고, 상기 배기관(47)의 외측면에는 상기 배기관(47)의 용접고착부를 보호함은 물론, 전계집중에 의한 스파크 방지 및 고주파 안테나의 작용을 함과 동시에 고주파 출력을 외부로 끌어내는 안테나캡(51)이 씌워져 있다.

또한 상기 양극통체(13)의 외주면에는 귀환되는 자속을 연결하기 위해 상기 양극통체(13)내의 자속량을 결정하는 요우크(53,55)가 설치되어 있고, 상기 요우크(53,55)내에는 관의 직경방향으로 뻗은 복수개의 알루미늄 방열판(57)이 상기 요우크(53,55)에 고정된 클램프부재(55a)에 의해 감합배치되어 상기 영구자석(41,43)과 함께 자로 형성용 요우크(53,55)에 의해 덮여 있다.

한편, 상기 마그네트론의 양극부를 구성하는 상기 양극베인(15)의 모서리부 즉, 상기 양극통체(13)의 외측을 향하는 쪽의 양극베인(15)의 모서리에는 제4도에 도시한 바와 같이, 챔퍼(16)가 형성되어 있다.

이 챔퍼(16)는 상기 양극통체(13) 및 양극베인(15)의 수소로속에서의 접합시에 양극통체(13) 및 양극베인(15)의 접합부위인 상기 양극베인(15)의 상측모서리에 부착된 실버링(18)이 상기 필라멘트(17)쪽으로 확산되어 필라멘트(17)가 쇼트되는 것을 방지함은 물론, 상기 마그네트론의 발진시에 증착가스로 인한 온도파괴를 방지하도록 상기 양극베인(15)의 모서리부를 절결해서 제거한 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 마그네트론의 양극구조의 작용효과를 설명한다.

마그네트론의 양극부를 구성하는 양극통체(13)의 내측에는 공진공동을 형성하는 다수개의 양극베인(15)이 양극통체(13)의 축심방향을 향해 배치되어 있고, 이와 같이 배치된 상기 양극베인(15)은 서로 인접하는 양극베인(15)과의 인덕턴스와 캐패시터로 이루어진 공진기를 구성한다.

이들 양극베인(15) 중 어느 하나에는 공진공동내에서 발진된 고주파를 출력하도록 마이크로파 도출용 안테나(49)의 일측이 고착되어 있고, 상기 안테나(49)의 타측은 배기관(47)의 내측에 용접고착되어 있다.

이와 같이, 상기 마그네트론의 양극부를 구성하는 양극통체(13)와 양극베인(15)을 접합시키기 위해서는, 양극통체(13)와 양극베인(15)의 접합부위인 상기 양극베인(15)의 상측모서리에 실버링(18)을 부착하여 수소로속에서 800∼900℃ 정도로 가열하여 접합시킨다.

이 때, 상기 양극통체(13)와 양극베인(15)의 접합시에는 접합재의 응력이나 수소로콤베어의 흔들림 등으로 인해 실버링(18)이 필라멘트(17)측으로 확산되어 상기 필라멘트(17)가 쇼트되는 경우가 발생하기 때문에 종래에는 제2도에 도시한 바와 같이, 양극통체(71)의 내측면에 홈(72)을 주어 실버링(74)의 흘러내림(확산)을 방지하였으나, 이는 상기 양극통체(71)의 내측면에 홈(72)을 주는 별도의 가공이 필요하여 제조비가 상승한다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 양극구조에서는 제4도에 도시한 바와 같이, 상기 양극베인(15)의 외측모서리에 챔퍼(16)를 형성하여 양극통체(13)와 양극베인(15)의 접합시에 실버링(18)의 흘러내림을 방지함으로써 별도의 가공없이 양극베인(15)의 형상변경만으로 종래와 동일한 효과를 달성할 수 있으므로 제조비를 절감할 수 있다.

또한, 상기 양극베인(15)의 외측모서리에 챔퍼(16)를 형성하면, 양극통체(13)와 양극베인(15)의 접합공정에서 뿐만 아니라, 상기 마그네트론의 발진시에도 증착가스로 인한 온도파괴를 방지할 수 있는데 이를 상세히 설명한다.

먼저, 제1 및 제2외부접속단자(29,31)를 통해 전원이 인가되면, 상기 제1외부접속단자(29) → 중앙리이드선(25) → 상부엔드햇(19) → 필라멘트(17) → 하부엔드햇(21) → 외부리이드선(23) → 제2외부접속단자(31)에 의해 폐회로가 구성되어 상기 필라멘트(17)에 동작전류가 공급되어 가열된다.

상기 필라멘트(17)가 가열되어 고온상태가 되면, 필라멘트(17)로부터 열전자가 방출되기 시작하고, 그 방출된 열전자는 양극베인(15)에 걸리는 고압으로 인해 초기속도로 양극베인(15) 쪽으로 운동을 하며 진행한다.

상기 필라멘트(17)로부터 방출된 열전자가 양극베인(15) 쪽으로 진행하는 동안, 전자는 제1 및 제2자극편(33,35)에 의해 작용공간(14)내에 생성된 자속에 의해 편향을 하게 되고, 이러한 전자의 편향으로 인해 전자들이 전자군을 형성하면서 높은 전위인 양극베인(15)으로의 진행을 반복적으로 수행하여 상기 양극베인(15)에는 전자군이 회전하는 속도에 대응하는 2450MHz대(기본파) 마이크로파를 발생한다.

따라서, 상기 양극베인(15)에서 발생된 마이크로파 에너지는 안테나(49)을 통해 전도되면서 마그네트론의 출력부로 복사되어 도파관을 통해 전자렌지의 캐비티내로 전달된다.

이때, 상기 실버링(18)이 필라멘트(17)측으로 확산되어 있으면, 마그네트론의 발진시에 가스가 증착되어 상기 마그네트론의 양극부는 온도에 크게 영향을 받게 되어 파괴되는 경우가 발생한다.

그러나, 상기 양극베인(15)의 외측모서리에 챔퍼(16)를 형성하여 양극통체(13)와 양극베인(15)을 접합시키면, 실버링(18)의 흘러내림을 방지하여 양극부의 온도파괴를 방지할 수 있다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조에 의하면, 양극통체의 외측모서리에 챔퍼(chamfer)를 형성하여 상기 양극통체 및 양극베인의 접합시 실버링의 흘러내림을 방지함으로써 제조공정이 간단할 뿐만 아니라, 제조비를 절감할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트로부터 방출되는 전자를 편향하여 회전운동을 유지하도록 자속을 발생하는 영구자석과, 상기 영구자석에서 발생된 자속을 유도하도록 자로를 형성하는 제1 및 제2자극편과, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 마이크로파를 발생하도록 다수의 양극베인이 내주면에 배치된 양극통체와, 상기 양극통체에서 발생된 마이크로파를 배기관으로 유도하는 안테나로 구성된 마그네트론에서 있어서, 상기 양극베인의 외측모서리에는 상기 양극통체 및 양극베인의 접합시에 실버링이 상기 필라멘트측으로 확산되는 것을 방지하도록 챔퍼가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.