KR100275970B1 - 마이크로스트립을 이용한 입력부 필터를 가지는 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부피 및 체적을 최소화 함으로써, 전도, 방사에 의한 냉각을 효과적으로 수행하는 동시에, 모델 변경에 따른 임의의 불필요한 전자파의 노이즈를 억제할 수 있는 마그네트론에 관한 것이다. 마그네트론은 필터 회로가 캐소우드에 연결되는 센터 리드와 필라멘트에 연결되는 사이드 리드에 각각 연결되는 한 쌍의 도체판으로 형성되고, 도체판은 동일 형상의 동일 주기를 가진다. 필터 회로는 적어도 공기의 유전율보다 큰 유전율을 가지는 유전체의 표면에 제공된다.

Description

마이크로스트립을 이용한 입력부 필터를 가지는 마그네트론(Magnetron having input filter using microst1rip)

본 발명은 전자 레인지의 마그네트론에 관한 것이고, 보다 상세하게는 불필요한 전자파 노이즈를 억제하도록 입력부 필터 회로가 마이크로스트립으로 구성되는 마그네트론에 관한 것이다.

널리 공지된 바와 같이, 전자 렌지에 사용되는 마그네트론은 전기 에너지를 마이크로 웨이브와 같은 고주파 에너지로 전환시키고, 생성된 고주파 에너지를 조리하고자 하는 음식물 등에 조사함으로써, 고주파 에너지가 음식물 중에 함유된 물분자를 자극하여, 심한 병진 운동을 유발함으로써, 그 운동에 의하여 열이 발생되어 음식물을 조리한다.

현재, 널리 사용되고 있는 마그네트론은 금속으로 이루어진 실린더 형상의 애노드(22)를 가지며, 애노드(22)는 다수의 베인(23)이 애노드(22)의 중심을 향하여 방사상으로 내측면에 설치되며, 애노드(22)의 내부에 자기장을 형성하기 위한 영구 자석(24a,24b)이 애노드(22)의 상부 및 하부에 고정된다. 다수의 베인(23)들은 도 1에 도시된 바와 같이 내측 및 외측에 위치되는 한 쌍의 스트랩 링(25)에 의하여 교번적으로 결속되어 전기적으로 연결되며, 애노드(22)와의 사이에 공진 공동을 형성한다.

센터 리드(27)에 연결되는 캐소우드(26)가 베인(23)에 의하여 형성된 원의 중심에 위치되고, 필라멘트(28)가 캐소우드(26)의 주위에 배치된다. 필라멘트(28)는 전원이 인가되었을 때, 캐소우드(26)에 열을 가하여 음극을 구성한다. 필라멘트(28)가 베인(23)의 중심에 위치되기 때문에, 두 부재 사이에는 상호 작용 공간이 형성된다.

음극인 필라멘트(28)와 연결된 사이드 리드(31)와 캐소우드(26)에 연결되는 센터 리드(27)에 전류를 인가함으로써 열 전자가 방출되고, 방출된 열 전자에 의하여, 캐소우드(26)와 애노드(22) 사이의 강한 전계와 영구 자석(24a,24b)에 의한 자계에 의하여 고주파 에너지가 발생된다.

상기된 바와 같은 베인(23)과 필라멘트(28) 사이에 형성된 상호 작용 공간에 자속을 인가하기 위하여, 영구 자석(24a,24b), 상자극(32), 하자극(33), 요크 상판(34) 및 요크 하판(35)에 의하여 자기 회로가 구성되며, 작용 공간에서 발생된 고주파 에너지를 출력하기 위하여, 애노드(22)의 상부에 위치되는 에이 세라믹(30)에 고정된 안테나(29)가 베인(23)에 연결된다.

에이 세라믹(30)은 에이 씰(36)에 의하여 기밀하게 고정되며, 에이 씰(36)의 내측에는 불필요한 전자파 방출을 억제하기 위한 출력측 쵸우크(37)와 전자 렌지 장착시 불필요한 전자파 방출을 억제하기 위한 가스켓(38)이 제공된다.

한편, 마그네트론 외부로 방출되지 못한 고주파 에너지는 마그네트론 내부에서 열로서 소실되며, 이러한 열은 애노드(22) 주위에 제공되는 냉각핀(39)에 의하여 냉각된다. 애노드(22)의 하부에는 필라멘트(28)를 지지하기 위한 에프 씰(40), 에프 세라믹(41) 및 세라믹 스페이서(42)가 제공된다.

캐소우드(26)를 지지하는 센터 리드(31)와 필라멘트(28)를 지지하는 사이드 리드(31)를 따라서 입력부로 누설되는 불필요한 고조파 성분을 막아주기 위하여, 쵸우크 코일(43)과 관통형 콘덴서(44)로 이루어진 필터 회로(50, 로우패스 필터)와, 전자파를 흡수하는 기능을 가지는 페라이트(45)는 금속제의 필터 박스(21)에 위치된다. 필터 박스(21)는 도 1에 도시된 바와 같이 요크 하판(35)의 하부에 설치되며, 고주파가 음극 단자에서 공간으로 직접 방사되는 것을 차단한다.

상기된 바와 같이, 종래의 마그네트론에서, 마그네트론이 실제적으로 작동되면, 필라멘트(28)와 베인(23) 사이의 작용 공간 내에서 전자계의 진동에 의한 고주파 에너지가 발생되며, 대부분의 고주파 에너지는 안테나(29)를 통하여 외부로 전달되지만, 그 일부가 작용 공간 내의 캐소우드(26)를 따라서 입력단으로 누설된다.

입력단으로 누설되는 불필요한 전자파는 수십 KHz로부터 GHz의 범위에 걸친 넓은 주파수 범위에서 거의 연속적으로 누설이 되며, 페라이트(45)에 의하여 고정되는 쵸우크 코일(43)이 도 2에 도시된 바와 같이 관통형 콘덴서(44)의 단자와 연결되는 것에 의하여 구성되는 이러한 로우패스 필터(50)에 의하여, 마그네트론 동작 동안 발생되는 불필요한 전자파가 캐소우드(26)를 따라서 입력단으로 누설되는 것이 방지되도록 구성된다.

그러나, 이러한 구조를 가지는 종래의 마그네트론은 새로운 성능에 따라서 구조를 변경하는 경우에, 누설되는 주파수대 또는 전도되는 열을 예측할 수 없기 때문에, 쵸우크 코일과 관통형 콘덴서가 연소될 수 있다는 문제점이 있었다.

또한, 상기된 바와 같은 종래의 구조는 마그네트론의 외장부(필터 박스)와 음극부로 진입하는 라인(쵸우크 코일) 사이에 대략 4kv의 높은 전위차가 발생되며, 이러한 전위차에 의하여 종래의 필터 회로는 공기중의 인덕턴스와 입력부의 캐패시턴스로 구성되어야만 되고, 이러한 것에 의하여 냉각 및 절연 공간(필터 박스의 하부와 쵸우크 코일 사이의 거리)을 확보하기 위하여, 필터 박스의 부피 및 체적이 커야만되고, 제조 공정이 복잡하게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 구조가 변경되는 경우에도, 입력부로 전도(방사)되는 전자기파를 보다 효율적으로 억제하여, 구조 변경에 따른 쵸우크 코일과 관통형 콘덴서의 연소를 방지할 수 있는 마그네트론을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부피 및 체적을 최소화 함으로써, 전도, 방사에 의한 냉각을 효과적으로 수행하는 동시에, 모델 변경에 따른 임의의 불필요한 전자파의 노이즈를 억제할 수 있는 마그네트론을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 마그네트론 구조를 나타내기 위한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 마그네트론에서 입력부 필터의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따라서 구성된 마그네트론의 마이크로스트립을 이용한 입력부 필터의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 4는 도 3에 도시된 마이크로스트립의 구성을 예시하기 위한 도면.

도 5는 도 4의 마이크로스트립과 유전체에 의하여 형성된 로우패스 등가 회로.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 필터 회로 2 : 필터 박스

3 : 센터 리드 4 : 사이드 리드

5 : 유전체

상기된 바와 같은 목적은, 본 발명에 따라서, 내측면에 다수의 베인이 중심을 향하여 방사상으로 내측면에 설치되어. 상기 베인과의 사이에 공진부를 형성하는 실린더 형상의 애노드와; 상기 베인에 의하여 형성된 원의 중심에 위치되고, 필라멘트가 주위에 배치되는 캐소우드와; 상기 캐소우드에 연결되는 센터 리드와 상기 필라멘트에 연결되는 사이드 리드에 각각 연결되는 동일 형상의 동일 주기를 가지는 한 쌍의 도체판으로 이루어진 필터 회로와; 상기 애노드의 하부에 위치되어, 상기 필터 회로를 수용하는 필터 박스와; 상기 필터 회로가 표면에 배치되며, 적어도 공기의 유전율보다 큰 유전율을 가지는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론에 의하여 달성된다.

상기에서, 상기 도체판은 0.58 내지 0.60mm의 협폭부(W₁,W₃,W₅,W₇,W₉,W₁₁)와, 상기 협폭부들 사이에 위치되는 5.01 내지 5.03mm의 광폭부(W₂,W₄,W₆,W₈,W₁₀)를 가지는 마이크로스트립으로 형성되며, 상기 협폭부와 광폭부는 W₁,W₁₁=4.47mm, W₂,W₁₀=5.69mm, W₃,W₉=8.33mm, W₄,W₈=7.32mm, W₅,W₇=9.7mm,W₆=7.72mm의 길이를 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따라서 구성된 마그네트론의 마이크로스트립을 이용한 입력부 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서, 마그네트론의 캐소우드와 애노드 사이의 강한 전계와 애노드 상부 및 하부에 배치되는 영구 자석에 의한 자계에 의한 고주파 에너지를 발생시키도록, 열 전자를 방출하기 위하여 음극인 필라멘트와 연결된 사이드 리드(4)와 캐소우드에 연결되는 센터 리드(3)에 전류가 인가된다.

센터 리드(3)와 사이드 리드(4)는 입력부로 누설되는 불필요한 고조파 성분을 막아주기 위하여 필터 회로에 연결되고, 필터 회로(1)는 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 동일 형상의 동일 주기를 가지는 대략 0.59mm의 두께를 가지는 한 쌍의 도체판으로 이루어진다. 필터 회로(1)는 적어도 공기의 유전율보다 큰 유전율을 가지는 유전체(5)의 표면에 배치되어, 도 5에 도시된 바와 같은 로우패스 필터 등가 회로를 구성한다.

상기된 바와 같이 유전체(5)의 표면에 필터 회로(1)가 배치되면, Vo를 공기(진공) 중에서의 내전압이라 할 때, 절연 파괴 전압(Vc)은 Vo×εr이며, 유전체(5)가 8.85418782×10^-12(F/m)인 공기(진공)의 유전율(εo) 보다 큰 유전율(εr)을 가지므로, 유전체(5)의 절연 파괴 전압(Vc)은 공기중에서의 절연 파괴 전위 보다 크게 된다.

또한, 유전체(5)의 두께, 즉 필터 박스(2)로부터 필터 회로(1) 사이의 거리(ℓ)는 유전체(5)의 유전율(εr)에 반비례하기 때문에, 유전체(5)의 유전율(εr)을 크게 하는 것에 의하여 그 거리가 작게 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 공기 중의 유전율(εo) 보다 큰 유전율(εr)의 유전체(5)를 사용하므로, 종래와 비교하여 필터 박스(2)로부터 필터 회로(1) 사이의 거리(ℓ)가 짧게 될 수 있다.

필터 회로(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 0.58 내지 0.60mm의 협폭부(W₁,W₃,W₅,W₇,W₉,W₁₁)와, 협폭부(W₁,W₃,W₅,W₇,W₉,W₁₁)들 사이에 위치되는 5.01 내지 5.03mm의 광폭부(W₂,W₄,W₆,W₈,W₁₀)를 가지는 마이크로스트립으로 형성된다. 협폭부(W₁,W₃,W₅,W₇,W₉,W₁₁)와 광폭부(W₂,W₄,W₆,W₈,W₁₀)는 W₁,W₁₁=4.47mm, W₂,W₁₀=5.69mm, W₃,W₉=8.33mm, W₄,W₈=7.32mm, W₅,W₇=9.7mm,W₆=7.72mm의 길이를 가진다.

필터 회로(1)는 상기된 바와 같이 동일한 형상이 연속적으로 형성되기 때문에 동일 주기를 가진다.

상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조를 가지는 마이크로스트립을 이용한 입력부 필터를 가지는 마그네트론에 의하면, 쵸우크 코일 및 관통형 콘덴서가 사용하지 않으므로, 종래의 마그네트론에서와 같이 구조가 변경될 때, 구조 변경에 따른 쵸우크 코일과 관통형 콘덴서의 연소가 방지되어, 다양한 구조에 적용될 수 있다는 이점을 가진다.

또한, 필터 박스의 부피 및 체적이 최소화됨으로써, 냉각 및 절연을 위한 공간이 용이하게 확보될 수 있으므로, 전도, 방사에 의한 냉각이 효과적으로 수행되는 동시에, 모델 변경에 따른 임의의 불필요한 전자파의 노이즈가 억제될 수 있다.

Claims (2)

1. 내측면에 다수의 베인이 중심을 향하여 방사상으로 내측면에 설치되어. 상기 베인과의 사이에 공진부를 형성하는 실린더 형상의 애노드와;

   상기 베인에 의하여 형성된 원의 중심에 위치되고, 필라멘트가 주위에 배치되는 캐소우드와;

   상기 캐소우드에 연결되는 센터 리드와 상기 필라멘트에 연결되는 사이드 리드에 각각 연결되는 동일 형상의 동일 주기를 가지는 한 쌍의 도체판으로 이루어진 필터 회로와;

   상기 애노드의 하부에 위치되어, 상기 필터 회로를 수용하는 필터 박스와;

   상기 필터 회로가 표면에 배치되며, 적어도 공기의 유전율보다 큰 유전율을 가지는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도체판은 0.58 내지 0.60mm의 협폭부(W₁,W₃,W₅,W₇,W₉,W₁₁)와, 상기 협폭부들 사이에 위치되는 5.01 내지 5.03mm의 광폭부(W₂,W₄,W₆,W₈,W₁₀)를 가지는 마이크로스트립으로 형성되며, 상기 협폭부와 광폭부의 길이는 W₁,W₁₁=4.47mm, W₂,W₁₀=5.69mm, W₃,W₉=8.33mm, W₄,W₈=7.32mm, W₅,W₇=9.7mm,W₆=7.72mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론.