KR100218438B1 - 마그네트론의 양극구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 양극구조에 관한 것으로, 마그네트론의 양극원통의 내벽으로 다수개(Ｎ개)의 베인이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비가 2종으로 구성되면서 베인너비가 다른 베인이 교차적으로 배열되는 것과, 베인너비가 동일한 경우에는 상기 베인너비가 단종으로 배열되게 구성하게 함으로써, 각 베인너비와 상기 베인 선단부가 이루는 직경(Da)의 비는 아래와 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.

(베인너비가 2종(L₁, L₂）인 경우)

(베인너비가 단종(Ｌ)인 경우)

상기 베인너비가 동일하고 총 개수(Ｎ)가 10개이고

Description

마그네트론의 양극구조

제1도는 종래 전자레인지내에 있는 마그네트론을 보인 종단면도.

제2도는 종래 마그네트론의 출력부만을 보인 단면도.

제3도는 본 발명의 전자레인지내에 있는 마그네트론의 공진구조를 보인 것으로, 베인선단부가 2종인 공진구조를 보인 평면도.

제4도는 본 발명의 전자레인지내에 있는 마그네트론의 공진구조를 보인 것으로, 베인선단부가 동일한 공진구조를 보인 평면도.

제5도는 본 발명과 관련한 제5 고조파의 누설량의 실험결과를 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 양극원통 23 : 필라멘트

24 : 작용공간 25, 26, 27 : 베인

25a, 26a, 27a : 베인선단부 L,L1,L2 : 베인너비

본 발명의 마그네트론의 양극구조에 관한 것으로, 특히 양극원통의 내벽에 있는 다수개의 베인너비를 2종으로 구성하여 교차적으로 베인너비를 구성하거나 또는, 동일너비를 같는 베인을 구성시켜 근원적으로 발생하는 5고주파 유도전류를 억제시키는 전자레인지의 마그네트론 양극구조에 관한 것이다.

제1도는 종래 전자레인지내에 있는 마그네트론을 보인 종단면도, 제2도는 종래 마그네트론의 출력부만을 보인 단면도를 나타낸 것이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 마그네트론의 양극구조는, 제1도에서 요크상판(1)에 취부되는원통형의 양극본체(2)의 중심 위치에는 필라멘트(3)가 배치되고, 상기 양극본체(2) 내벽에는 양극본체(2) 중심을 향하는 다수개의 베인(4)이 있고 양극본체(2)의 외벽에는 냉각을 위한 냉각핀(5)이 배치되고 냉각핀(5) 양단에는 베인(4)과 필라멘트(3)로 형성되는 작용공간(16)에 자석(12)의 자계를 접속시켜 주기 위한 자극(6)이 배치되어 있다.

제2도에는 상기 자극(6)의 일측에는 필라멘트(3)를 지지하는 부분이 있고, 다른 일측에는 금속의 에이 실(7)이 위치하고 그 상부에는 원통형의 절연체인 에이 세라믹(8)이 연결되어 있고, 상기 에이세라믹(8)에는 배기관(9)이 연결되어 있고, 상기 배기관(9)은 봉지구내의 공기를 배기하고, 베인(4)의 일단에 접속되는 출력 안테나피터(10)가 있고, 상기 에이 쉴(7) 내부에는 제5 고조파를 마그네트론 외부로 누설되지 못하도록 하는 쵸오크(17)(18)이 구성되어 있다. 도면중 미설명부호 13은 가스켓, 14는 요크하판, 15는 필터박스, A는 마그네트론을 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 종래의 마그네트론의 양극구조는, 마그네트론(A) 자체에서 발생하여 외부로 누설되는 고조파는 전자파장해 문제를 야기시키고 있다.

특히 2.45GHz를 기본 주파수로 사용하고 있는 마그네트론(A)의 경우 제5 고조파(12.25GHz)는 위성방송 주파수와 중첩이 되어 있는 관계로 노이즈 규제가 매우 엄격한 실정에 있다.

종래에는 전술한 제5 고조파 발생원에 대한 억제 대책없이 이미 발생한 제5 고조파에 대하여 마그네트론(A) 외부로 전술한 제5 고조파의 노이즈가 누설되지 못하도록 하는데 주력하였다.

그 방법으로 마그네트론(A)의 출력부에 전술한 5고주파 파장의 1/4에 해당하는 길이로 구성된 제5고조파 쵸오크(17)(18)를 다수개 부착하여 억제시키는 방법을 사용하였다.

그러나, 마그네트론(A) 내부에서 이미 발생한 제5 고조파를 마그네트론(A) 외부로 누설하지 못하도록 억제하기 위해서는 통상 2개 이상의 고조파 쵸오크(17)(18)를 마그네트론 출력부 내부에 부착함으로써, 제5 고조파 노이즈를 완전히 억제할 수 없고, 고주파 쵸오크(17)(18) 부착으로 인한 마그네트론(A)의 원가상승 요인과 고주파 쵸오크(17)(18)를 출력부에 부착하는 것이 복잡할 뿐만 아니라 공정수가 크게 증가하여, 마그네트론의 제조시 양산성이 크게 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 마그네트론의 양극원통의 내벽에 있는 다수개의 베인너비를 2종으로 구성하여 교차적으로 베인너비를 구성하거나 또는, 동일너비를 같는 베인을 구성시켜 근원적으로 발생하는 5고주파 유도전류를 억제시키는 전자레인지의 마그네트론 양극구조를 제공함에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 마그네트론의 양극원통의 내벽으로 다수개의 베인이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인의 너비가 2종으로 구성되면서 베인너비가 다른 베인을 교차적으로 배열하여 각 베인의 너비와 상기 베인선단부가 이루는 직경의 비는 아래의 범위로 설정되는 전자레인지의 양극구조를 제공함에 있다.

상기 베인의 너비는 동일한 단종으로 배열되어, 각 베인너비와 상기 베인 선단부가 이루는 직경의 비는 아래의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 베인너비가 동일한 단종으로 배열된 총 개수(N)가 10매인 마그네트론에 있어서, 아래와 같은 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 전자레인지내에 있는 마그네트론의 공진구조를 보인 것으로, 베인선단부가 2종인 공진구조를 보인 평면도, 제4도는 본 발명의 전자레인지내에 있는 마그네트론의 공진구조를 보인 것으로, 베인선단부가 동일한 공진구조를 보인 평면도, 제5도는 본 발명과 관련한, 제5 고조파의 누설량의 실험결과를 보인 그래프를 나타낸 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조는, 제3도에서 마그네트론의 양극원통(20)의 내벽으로 다수개(N개)의 베인(25)(26)이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통(20)의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비(L1,L2)가 2종으로 구성되면서 베인너비(L1,L2)는 교차적으로 배열되면서, 각 베인너비(L1,L2)와 상기 베인 선단부(25a)(26a)가 이루는 직경(Da)의 비는 아래의 범위로 설정된다.

제4도에서 마그네트론의 양극원통(20)의 내벽으로 다수개(N개)의 베인(27)이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통(20)의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비(L)가 동일한 단종으로 배열되게 구성하며, 상기 베인너비(L)와 각 베인 선단부(27a)가 이루는 직경의 비(Da)는 아래의 범위로 설정된다.

상기 베인(27)의 총 개수(N)가 10매인 마그네트론에 있어서, L/Da는 아래와 같은 범위로 설정한다.

이와 같이 각 베인너비(L)(L1,L2)와 상기 베인의 선단부(27a)(25a,26a)가 이루는 직경(Da)의 비를 정함으로써, 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

제3도에서 원통형상의 양극본체(20)와 그 내부에 다수의 베인(25)(26)을 가지고 있고, 상기 베인(25)(26)들을 교차적으로 연결시켜 주는 내.외 스트랩(21)(22)을 가지고 있는 공진구조에 대해서 상술하기로 한다.

상기 공진구조는 각 베인(25)(26)이 입접한 베인(25)(26)과 위상차가 180도 다른 π-모드로 동작하게 된다. 즉, 음극역할을 하는 필라멘트(23)를 가열하면 열전자가 방출되는데, 이 열전자는 양극부와 음극부(필라멘트)사이에 인가되는 정전계와 필라멘트(23) 축방향으로 인가되는 정자계에 의해 제어된다.

상기의 전자가 작용공간(24)내에서 속도 υ로 움직일 경우 그 궤적은 다음과 같다.

그 전자들(공간전하)은 베인(25)(26)들 사이의 전위차에 의한 고주파전계에 의해 작용공간(24)내에서 집군되고, 움직이는 전자(공간전하)와 고주파전계의 상호작용에 의해 유도전류가 발생되어 진다.

이 유도전류에 의해 기본파뿐만 아니라 전술한 기본주파수의 정수배가 되는 고조파들도 발생하게 된다.

상술한 유도전류 i(t)에 대한 표현식은 다음과 같다.

여기서 n은 정수, a_ｎ，b_ｎ은 상수.

ｑ는 작용공간내에 있는 전자의 전하량.

Ｅ(ｔ)는 고주파전계.

ω₀는 기본 각 주파수.

Ｄ는 작용공간에서 기본파의 파장길이에 해당한다.

ｙ축 방향은 임의의 베인선단부를 원점으로 하여 음극부측을 향한다.

따라서 제5 고조파의 발생을 근본적으로 억제시켜 주기 위해서는 제5 고조파를 발생시키는 유도전류를 제거시켜 주어야 한다.

상기 작용공간(24)내에서는 작용공간(24) 구조에 따른 경계조건을 만족하는 전기장만이 존재하게 된다. 상기의 a_ｎ및 ｂ_ｎ은 그러한 경계조건에 의해서 결정되어 진다.

그러므로, 베인너비를 적절히 변경시켜 줌으로써 제5 고조파 발생과 관련되는 고주파전계를 배제시킬 수 있다. 즉, 제5 고조파 발생 유도전류를 제거시킬 수 있다.

그러한 경계조건을 적절히 만족하면서, 또한 마그네트론이 안정적으로 동작할 수 있도록 양극과 음극간에 인가되는 정전계의 변동을 작게 해줄 수 있는 베인구조는 다음과 같다.

첫째로 베인너비가 교차적으로 다른 경우, 각 베인너비(Ｌ1,Ｌ2)은 다음과 같다.

둘째로 각 베인너비가 모두 동일한 경우 베인너비 Ｌ은 다음과 같다.

여기서 Ｄa는 각 베인선단부(25ａ)(26ａ)(27ａ）가 이루는 원의 직경(작용공간직경)이고, Ｎ은 총 베인 개수이다.

상기 사항에 대하여 실험을 통하여 검증해 본 결과, 상기 식의 값을 기준으로 ±10% 범위에서 억제 효과가 있는 것으로 확인 하였다.

상기 수치의 실험결과를 제5도에서와 같이 총 베인 개수가 10매이고 각 베인너비(Ｌ)가 동일한 경우의 실례를 보인 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 마그네트론의 양극구조는, 마그네트론의 양극원통의 내벽으로 다수개의 베인이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비가 2종으로 구성되면서 베인너비가 다른 베인이 교차적으로 배열되는 것과, 베인너비가 동일한 경우에는 상기 베인너비가 단종으로 배열되게 구성하게 함으로써, 각 베인너비와 상기 베인선단부가 이루는 직경의 비는 아래의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.

(베인너비가 2종(Ｌ₁, Ｌ₂)인 경우)

(베인너비가 단종(Ｌ)인 경우)

상기 베인너비가 동일하고 총 개수(Ｎ)가 10개이고은 0.20~0.22로 정함으로써, 제5 고조파를 완전제거할 수 있고, 또한 마그네트론 내부에서 설치하는 종래의 고조파 쵸오크부품을 구성시키지 않아, 원가절감과 양산성 제고를 높일수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 마그네트론의 양극원통의 내벽으로 다수개(Ｎ개)의 베인이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비가 2종으로 구성되면서 베인너비가 다른 베인을 교차적으로 배열하여 각 베인너비(L1,L2)와 상기 베인 선단부가 이루는 직경(Da)의 비는 아래의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.
2. 마그네트론의 양극원통의 내벽으로 다수개(Ｎ개)의 베인이 방사상으로 설치되어 있는 공진부와, 상기 양극원통의 축방향으로 음극을 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 베인너비는 단종으로 배열되게 구성하며, 상기 베인너비(Ｌ)와 각 베인선단부가 이루는 직경(Da)의 비는 아래의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 베인의 총 개수(Ｎ)이 10개이고,은 0.20~0.22의 범위로 설정됨을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.