KR100237693B1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 발진시 나타나는 고조파주파수를 마그네트론 자체에서 차폐시키기 위한 마그네트론의 초크구조에 관한 것이다.

그 구성은 고주파의 에너지를 생성하는 양극실린더, 그 일단이 양극실린더의 하부에 결합되어 이를 밀폐하는 에프 시일관, 에프 시일관을 관통하여 외부로부터 양극실린더에 전류를 공급하는 필라멘트로드와 케소드로드, 에프 시일관내의 필라멘트로드에 마련된 고조파 차폐수단, 에프 시일관 외부로 연장된 필라멘트로드와 케소드로드에 전원을 공급하기 위한 전원단자를 포함하는 마그네트론에 있어서, 고조파 차페수단은 그 중심이 필라멘트로드와 결합고정되고, 양극실린더에 대항하여 하향 개구된 원통형 금속체로, 원통형의 높이가 제5고조파를 차폐할 수 있도록 설정된 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트론

본 발명은 전자렌지 등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트론의 발진시 나타나는 고조파주파수를 마그네트론 자체에서 차폐시키기 위한 마그네트론의 초크구조에 관한 것이다.

일반적으로 전자렌지 등에 사용되는 마그네트론은 전원을 인가하여 그 내부의 음극에서 발생한 전자가 전자군을 이루고, 이 전자군을 출력부의 안테나를 통해 기본파 2450MHz의 고주파 에너지를 전자렌지의 조리실 내부에 조사하므로서 음식물을 조리하게 된다.

이러한 기능을 하는 마그네트론은 도 1에 도시한 바와 같이, 몸체를 이루는 요오크(10)의 내부에 에너지를 생성하는 양극부(20)가 마련된다. 그리고, 이 양극부(20)의 하단에는 전원이 입력되는 입력부(50)가 마련되고, 그 상단에는 마이크로파를 도출하는 출력부(40)가 구성된다.

양극부(20)에는 양극스트랩(24)에 의해 상호 연결되어 공동공진을 이루는 복수개의 베인(23)이 마련된 양극실린더(21)가 마련되는데, 이러한 베인(23)은 양극실린더(21)의 내주면에 방사형의 등간격으로 설치되고 그 중앙내부에 작용공간(22)을 형성함으로서, 서로 인접한 베인(23)과의 자기유도와 정전용량으로 이루어진 공진기이다. 양극실린더(21)의 정 중앙에는 축방향으로 열전자를 방출하는 나선 형상의 필라멘트(25)와 이 필라멘트(25)에 전류를 공급해주는 필라멘트로드(52)가 마련되고, 케소드로드(53)가 양극의 베인(23)에 전류를 공급하도록 설치된다. 그리고 양극 실린더(21)의 상 하부에 설치되어 자기 에너지를 형성하는 페라이트 마그네트(27,28)와 이 자기 에너지를 필라멘트(25)와 베인(23) 사이의 작용공간(22)에 직속시키도록 베인(23)의 상 하부측에 각각 일정간격 이격되게 설치된 깔대기 형상의 자극편이 구성되는데, 상부에 설치된 상부 자극편(29)과 하부에 설치된 하부 자극편(34)으로 구성된다. 또한 이 상,하부 자극편(29,34) 각각의 중심부에는 필라멘트(25)로부터 상,하측 방향으로 방출되는 열전자를 차폐하기 위한 상,하부 캡(31,32)이 마련되고, 양극실린더(21)의 하부에는 이를 밀폐하는 쉴드 컵(30)이 이루어진다. 그리고 전술한 상기 필라멘트로드(52)에는 마그네트론의 발진에 의하여 기본주파수(2450MHz)외에 고조파주파수가 존재하게 되는데, 이 고조파주파수가 외부로 누출되는 것을 차폐하기 위한 초크(35)이 마련되어 있다.

한편, 베인(23) 중의 하나와 결합되어 마이크로파를 외부로 방출하는 안테나 로드(41)가 상부 자극편(29)의 관통구멍(42)를 관통하고 관축을 따라 출력부(40)에 연결된다. 또한, 양극실린더(21)에서 발생되는 열을 방열시키기 위해 그 외측에는 다수개의 냉각핀(33)이 설치된다.

입력부(50)에는 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)가 삽입결합되는 세라믹음극부(51)가 마련되고, 이 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)에 전원을 입력하는 전원공급단자(54,55)가 설치된다. 그리고 전원공급단자(54,55) 전단에는 마그네트론의 발진에 의해 발생한 고주파의 일부가 음극의 전원공급선을 따라 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 필터회로부가 더 구성된다.

이러한 출력부(40)와 양극부(20), 그리고 입력부(50)는 산화방지와 그 효율을 높이기 위하여 진공관으로 구성된다.

이와 같이 구성된 마그네트론은 입력부(50)에 전원이 인가됨에 따라 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)를 통하여 필라멘트(25)와 양극부(20)의 애노드 스트랩(24)으로 연결된 복수개의 베인(23)에 전류가 흐르게 되어, 필라멘트(25)에서는 전자가 방출된다. 이 전자는 애노드 실린더(21)의 상 하부에 형성된 페라이트 마그네트(27,28)로부터 전달되는 자기 에너지에 의해 제어되므로서, 애노드 실린더(21)의 베인(23)과 작용공간에서 상호작용하고 일종의 선형운동인 사이크로이드(cycloid) 운동을하여 기본파 2450MHz의 주파수를 가지는 에너지를 생성한다. 그리고 이 에너지는 베인(23)과 접속된 안테나 리드(41)를 통하여 출력부(40)에서 외부로 발진되어 음식물 등을 조리하게 된다. 또한, 이때 2450MHz의 주파수 발진이 이루어질 때 이 주파수가 발진할시 그 기본주파수(2450MHz)의 고조파가 되는 고조파주파수가 존재한다. 이러한 고조파주파수는 무해하지만 12.25GHz의 5고조파성분은 인공위성통신 주파수와 일치하여 통신에 장애가 되므로, 이러한 고조파주파수가 마그네트론 자체에서 외부로 누출되는 것을 차폐하기 위한 높이 A를 갖는 초크(35)이 필라멘트로드(52)에 마련되어 있다.

그러나 종래 마그네트론에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 종래 필라멘트로드에 마련된 초크은 단순히 마그네트론에서 발진되는 기본파인 2450MHz의 누설방지만을 목적으로 높이 A로 설계되었다. 따라서, 기본파 발생시 고조파주파수가 존재하게 되는데, 이중 12.25GHz의 5고조파성분은 인공위성통신 주파수와 일치하여 통신에 장애를 준다. 따라서, 종래 필라멘트로드에 마련된 초크에서는 5고조파성분을 차폐할 수 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 필라멘트로드에 5고조파성분을 차폐시킬 수 있도록 초크의 높이를 λ/4로 구성하는데 있다.

도 1은 종래 마그네트론의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 마그네트론의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:요오크 20:양극부 21:양극실린더

22:작용공간 25:필라멘트 30:쉴드 컵

35':초크 52:필라멘트로드 53:케소드로드

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 고주파의 에너지를 생성하는 양극실린더, 그 일단이 상기 양극실린더의 하부에 결합되어 이를 밀폐하는 에프 시일관, 상기 에프 시일관을 관통하여 외부로부터 상기 양극실린더에 전류를 공급하는 필라멘트로드와 케소드로드, 상기 에프 시일관내의 상기 필라멘트로드에 마련된 고조파 차폐수단, 상기 에프 시일관 외부로 연장된 상기 필라멘트로드와 상기 케소드로드에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자를 포함하는 마그네트론에 있어서, 상기 고조파 차페수단은 그 중심이 상기 필라멘트로드와 결합고정되고, 상기 양극실린더에 대항하여 하향 개구된 원통형 금속체로, 상기 원통형의 높이가 제5고조파를 차폐할 수 있도록 설정된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 마그네트론을 보인 단면도이다. 도시한 바와 같이, 마그네트론은 몸체를 이루는 요오크(10)의 내부에 에너지를 생성하는 양극부(20)가 마련된다. 그리고, 이 양극부(20)의 하단에는 전원이 입력되는 입력부(50)가 마련되고, 그 상단에는 마이크로파를 도출하는 출력부(40)가 구성된다.

양극부(20)에는 양극스트랩(24)에 의해 상호 연결되어 공동공진을 이루는 복수개의 베인(23)이 마련된 양극실린더(21)가 마련되는데, 이러한 베인(23)은 양극실린더(21)의 내주면에 방사형의 등간격으로 설치되고 그 중앙내부에 작용공간(22)을 형성함으로서, 서로 인접한 베인(23)과의 자기유도와 정전용량으로 이루어진 공진기이다. 양극실린더(21)의 정 중앙에는 축방향으로 열전자를 방출하는 나선 형상의 필라멘트(25)와 이 필라멘트(25)에 전류를 공급해주는 필라멘트로드(52)가 마련되고, 케소드로드(53)가 양극의 베인(23)에 전류를 공급하도록 설치된다. 그리고 양극 실린더(21)의 상 하부에 설치되어 자기 에너지를 형성하는 페라이트 마그네트(27,28)와 이 자기 에너지를 필라멘트(25)와 베인(23) 사이의 작용공간(22)에 직속시키도록 베인(23)의 상 하부측에 각각 일정간격 이격되게 설치된 깔대기 형상의 자극편이 구성되는데, 상부에 설치된 상부 자극편(29)과 하부에 설치된 하부 자극편(34)으로 구성된다. 또한 이 상,하부 자극편(29,34) 각각의 중심부에는 필라멘트(25)로부터 상,하측 방향으로 방출되는 열전자를 차폐하기 위한 상,하부 캡(31,32)이 마련되고, 양극실린더(21)의 하부에는 이를 밀폐하는 쉴드 컵(30)이 이루어진다.

한편, 베인(23) 중의 하나와 결합되어 마이크로파를 외부로 방출하는 안테나 로드(41)가 상부 자극편의 관통구멍(42)를 관통하고 관축을 따라 출력부(40)에 연결된다. 또한, 양극실린더(21)에서 발생되는 열을 방열시키기 위해 그 외측에는 다수개의 냉각핀(33)이 설치된다.

입력부(50)에는 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)가 삽입결합되는 세라믹음극부(51)가 마련되고, 이 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)에 전원을 입력하는 전원공급단자(54,55)가 설치된다. 그리고 전원공급단자(54,55) 전단에는 마그네트론의 발진에 의해 발생한 고주파의 일부가 음극의 전원공급선을 따라 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 필터회로부가 더 구성된다.

그리고 본 발명의 특징적 요소로 필라멘트로드(52)에 5고주파를 차폐하기 위한 초크(35')이 마련되는데, 이는 종래 초크(35)가 기본파의 누설방지에 그 목적이 있었음에 반하여 본 발명에 따른 초크(35')는 5고조파의 누설을 방지하는데 있다. 즉, 이 초크(35') 구조는 12.25GHz의 5고조파성분이 외부로 누설되는 것을 차폐하기 위한 것으로, 필라멘트로드(52)에 접착되어 대칭형상을 띠며, 캐소드로드(53)에 혼촉되지 않도록 관통구를 갖고 있다.

이와 같이 구성된 마그네트론은 입력부(50)에 전원이 인가됨에 따라 필라멘트로드(52)와 케소드로드(53)를 통하여 필라멘트(25)와 양극부(20)의 애노드 스트랩(24)으로 연결된 복수개의 베인(23)에 전류가 흐르게 되어, 필라멘트(25)에서는 전자가 방출된다. 이 전자는 애노드 실린더(21)의 상 하부에 형성된 페라이트 마그네트(27,28)로부터 전달되는 자기 에너지에 의해 제어되므로서, 애노드 실린더(21)의 베인(23)과 작용공간(22)에서 상호작용하고 일종의 선형운동인 사이크로이드(cycloid) 운동을하여 기본파 2450MHz의 주파수를 가지는 에너지를 생성한다. 그리고 이 에너지는 베인(23)과 접속된 안테나 리드(41)를 통하여 출력부(40)에서 외부로 발진되어 음식물 등을 조리하게 된다. 또한, 이때 2450MHz의 주파수 발진이 이루어질 때 이 주파수가 발진할시 그 기본주파수(2450MHz)의 고조파가 되는 고조파주파수가 존재한다. 이러한 고조파주파수는 무해하지만 12.25GHz의 5고조파성분은 인공위성통신 주파수와 일치하여 무선통신에 장애가 되므로, 이러한 고조파주파수가 마그네트론 자체에서 외부로 누출되는 것을 차폐하기 위한 초크구조가 마련되어 있다. 즉, 출력부(40)측의 세라믹안테나(43)과 쉴드 컵(44) 사이에 초크(45)을 삽입하여 외부로의 고조파주파수 누설이 방지되도록 하였다. 또한, 필라멘트로드(52)를 따라 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 초크(35')가 필라멘트로드(52)의 적소에 접착되어 있다. 즉, 양극실린더(21)에서 발생된 기본파 이외의 5고조파가 필라멘트로드(52)를 따라 이동하다 초크(35')에 흐르게되면 λ/4로 설계된 초크(35')의 높이에 의하여 전송이 억제 받게 된다. 이는 필라멘트로드(52)와 초크(35')이 단락된 지점에서 λ/4 떨어진 필라멘트로드(52)와 초크(35')와는 무한대의 임피던스가 형성되어 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 5고주파만의 전류를 차단할 수 있게된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 필라멘트로드의 초크의 높이를 λ/4 설계함으로서 마그네트론의 발진시 발생하는 5고주파를 양호하게 차폐시킬 수 있어, 고조파에 의한 타기기에 장애를 줄일 수 있으며, 특히 무선통신에 대한 장애를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 고주파의 에너지를 생성하는 양극실린더, 그 일단이 상기 양극실린더의 하부에 결합되어 이를 밀폐하는 에프 시일관, 상기 에프 시일관을 관통하여 외부로부터 상기 양극실린더에 전류를 공급하는 필라멘트로드와 케소드로드, 상기 에프 시일관내의 상기 필라멘트로드에 마련된 고조파 차폐수단, 상기 에프 시일관 외부로 연장된 상기 필라멘트로드와 상기 케소드로드에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자를 포함하는 마그네트론에 있어서,

   상기 고조파 차페수단은 그 중심이 상기 필라멘트로드와 결합고정되고, 상기 양극실린더에 대항하여 하향 개구된 원통형 금속체로, 상기 원통형의 높이가 제5고조파를 차폐할 수 있도록 설정된 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차폐수단의 원통높이는 λ(5고주파 1주기)/4인 것을 특징으로 하는 마그네트론.

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