KR100286832B1 - 마그네트론의쵸오크용베인구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고조파의 누설을 억제하기 위한 쵸오크 수단을 구비하는 전자레인지용 마그네트론에 있어서, 베인의 안테나 결합부를 기점으로 애노드 본체 측과 필라멘트 측에 인접한 두 베인 방향으로 통공되게 소정 깊이로 복수의 홈을 형성하되 상기 복수의 홈 중 제 1 홈의 상단에는 안테나 방향으로 제 1 홈의 내경보다 좁은 간격의 개구를 갖는 돌출부를 형성함과 아울러 상기 복수의 홈 중 제 2 홈은 내경과 동일한 너비로 안테나 방향을 개구함으로써, 쵸오크와 같이 불필요한 전자파의 방출과 누설을 억제할 수 있고, 또한 에이 실 내부에 설치된 쵸오크의 수를 줄이거나 제거할 수 있어 공정을 보다 더 단순화시키므로 제조원가를 절감할 수 있는 마그네트론의 쵸오크용 베인 구조를 제공한다.

Description

마그네트론의 쵸오크용 베인 구조{chalk vane structure of magnetron}

본 발명은 전자레인지용 마그네트론에 관한 것으로, 특히 안테나를 통하여 전자레인지의 캐비티로 고주파 에너지를 전송하기 위한 베인을 고조파 억제용 쵸우크 구조로 구성하여 불필요한 전자파의 방출과 누설을 방지할 수 있는 마그네트론의 쵸오크용 베인 구조에 관한 것이다.

일반적인 전자레인지용 마그네트론은 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, 2극 진공관 형태로서 양극인 애노드 본체(13)와, 상기 애노드 본체(13)의 내벽에 복수개가 방사상으로 균일하게 조립되어 상기 애노드 본체(13)와 공진 공동을 형성하는 베인(14)과, 상기 애노드 본체(13)의 중앙에 위치되어 상기 베인(14)과의 사이에 상호 작용공간을 형성하는 열전자 방사음극인 필라멘트(11)와, 상기 필라멘트(11)에 높은 전류의 외부 전원을 인가하여 열전자가 방출되게 하는 센터리드(19) 및 사이드리드(20)와, 필라멘트(11)와 애노드 본체(13) 사이의 작용공간에 인가되는 강한 전계와 작용하여 상기 열전자가 고주파 에너지를 발생하게 하는 자계를 갖는 영구자석(9)과, 상기 작용공간에 자속을 인가시켜 주기 위해 상기 영구자석(9)과 폐회로를 형성하는 상자극(6), 하자극(12), 상요크(7) 및 하요크(8)와, 상기 작용공간에서 발생한 고주파 에너지를 뽑아내기 위해 상기 베인(14)에 결합되어 있는 안테나(1)와, 상기 안테나(1)의 위에 상호 기밀하게 고정된 원통형의 에이 세라믹(2) 및 에이 실(3)과, 상기 에이 실(3)의 안쪽에 설치되어 불필요한 전자파의 방출을 억제하는 출력측 쵸우크(5)와, 상기 에이 실(3)의 안쪽에 설치되어 전자레인지 장착시 전자파의 누설을 방지하는 가스킷(4)과, 상기 고주파 에너지가 밖으로 전달되지 못할 때 열로서 소실되는 것을 방지하기 위한 냉각핀(10)과, 상기 하요크(8)의 하부에 설치되어 불필요한 고조파 성분을 막아 주는 필터박스(21)와, 상기 필라멘트(11)를 지지하기 위한 에프 실(16)과 에프 세라믹(18) 및 세라믹 스페이스(17)로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 전자레인지용 마그네트론의 동작을 첨부한 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 영구자석(9)과 상자극(6), 하자극(12), 상요크(7) 및 하요크(8)가 자기회로를 이루어 베인(14)과 필라멘트(11) 사이의 작용공간에 자속이 인가된다.

그리고, 센터리드(19)와 사이드리드(20)를 통하여 필라멘트(11)에 전원이 공급되어 작용공간에 전계가 형성되면 전계와 자계의 상호 작용에 의해서 음극인 필라멘트(11)에서 열전자가 방사된다.

그러면, 방사된 열전자는 작용공간에서 사이클로이드(Cycloid) 운동을 하며 전자 에너지인 고주파 에너지(이하 "마이크로파"라 칭함)로 변환되고, 이 마이크로파가 베인(14)으로 전달되어 베인(14)에 연결된 안테나(1)를 통해 전자레인지의 캐비티 내로 송출된다.

이때, 애노드 본체(13)와 베인(14)에 의한 공진 공동에, 예를 들어 2450㎒의 고주파가 발생되는 데, 이 기본파 이외에 그 정수배의 주파수를 가진 고조파 성분이 동시에 발생된다.

그리고, 이러한 고조파 성분이 기본파와 함께 전자레인지의 캐비티 내로 송출되면 고조파의 파장이 짧아지는 만큼 전자레인지의 전자파 차폐가 곤란해져 외부로 누설되기 쉽다.

그런데, 이 누출전파는 아주 약하더라도 인체에 해로울 뿐만 아니라 무선 장애를 일으키는 경우가 있어 누출의 한도값이 법으로 규제되어 있다.

특히, 근래에는 위성통신이 일상적으로 행하여지는 데 다운링크(down link)용으로 국제적으로 할당된 몇 개의 주파수대역 중 12㎓대가 2450±50㎒의 발진주파수를 사용하는 전자레인지용 마그네트론에서 누출되는 고조파와 일치하여 위성통신의 수신장애가 발생되었다.

종래에는 이와 같은 불필요한 전자파 즉, 고조파 성분의 방사 또는 누설을 억제하기 위하여 입력측에 코일과 콘덴서를 결합한 필터를 사용함과 아울러 출력측에 금속성 원통체로 이루어진 수개의 쵸우크(5)를 결합하여 에이 실(3)과 안테나(1)를 통하여 전송되거나 방사되는 불필요한 전자파를 억제하였다.

그러나, 이러한 종래 기술은 특히 출력측에 사용되는 쵸우크로 인하여 부가적인 제조 공정이 소요될 뿐만 아니라 제조 원가의 상승을 야기시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 기존의 에이 실 내부에 있는 출력측 쵸오크를 대신하여 안테나를 통하여 외부로 고주파 에너지를 전송하는 베인에 쵸우크용 구조를 구성함으로써, 불필요한 전자파의 방출과 누설을 억제할 수 있는 마그네트론의 쵸우크용 베인 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 에이 실 내부에 있는 출력측 쵸오크 대신 애노드 본체에 구비된 베인을 쵸오크용 구조를 설계함으로써, 에이 실 내부에 별도의 쵸오크를 형성할 필요가 없어 제조 공정 및 제조 원가를 줄일 수 있는 마그네트론의 쵸우크용 베인 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 고조파의 누설을 억제하기 위한 쵸오크 수단을 구비하는 전자레인지용 마그네트론에 있어서, 베인의 안테나 결합부를 기점으로 애노드 본체 측과 필라멘트 측에 인접한 두 베인 방향으로 통공되게 소정 깊이로 복수의 홈을 형성하되 상기 복수의 홈 중 제 1 홈의 상단에는 안테나 방향으로 제 1 홈의 내경보다 좁은 간격의 개구를 갖는 돌출부를 형성함과 아울러 상기 복수의 홈 중 제 2 홈은 내경과 동일한 너비로 안테나 방향을 개구하여 고조파 방출을 억제한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 전자레인지용 마그네트론의 단면도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론의 고조파 쵸오크용 베인의 구조를 도시한 단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 안테나와 베인의 요부 확대도이고,

도 4는 도 3에 도시된 고조파 쵸우크용 베인의 등가 회로도이고,

도 5는 도 4에 도시된 고조파 쵸우크용 베인의 등가 회로도이고,

도 6은 본 발명을 설명하기 위한 고조파 주파수의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 안테나 5: 출력 쵸오크

13: 애노드 본체 14: 베인(Vane)

141: 제 1 홈 143: 돌출부

145: 제 2 홈

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론의 쵸오크용 베인을 도시한 단면도이고, 도 3은 안테나가 결합된 베인의 요부 확대도이다.

도시된 바와 같이, 베인(14)은 안테나(1)가 결합된 일정 너비(A)의 안테나 결합부(14a)를 기점으로 애노드 본체(13)측에 내경(W1)보다 짧은 소정 길이(ℓ2)가 안테나 방향으로 일정 간격(g)을 두고 개구함과 아울러 인접한 두 베인 방향으로 통공되게 형상한 소정 깊이(h+ℓl)를 갖는 제 1 홈(141)과, 상기 안테나 결합부(14a)를 기점으로 필라멘트(11)측에 내경(W2)과 동일한 폭(W2)으로 안테나 방향을 개구함과 아울러 인접한 두 베인 방향으로 통공되게 형상한 소정 깊이(h+ℓ)를 갖는 제 2 홈(145)으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 영구자석(9)과 상자극(6), 하자극(12), 요크 상판(7) 및 요크 하판(8)이 자기회로를 이루어 베인(14)과 필라멘트(11) 사이의 작용공간에 자속이 인가된다.

그리고, 센터리드(19)와 사이드리드(20)를 통하여 필라멘트(11)에 전원이 공급되어 작용공간에 전계가 형성되면 전계와 자계의 상호 작용에 의해서 음극인 필라멘트(11)에서 열전자가 방사된다.

그러면, 방사된 열전자는 작용공간에서 사이클로이드(Cycloid) 운동을 하며 전자 에너지인 마이크로파로 변환되고, 이 마이크로파가 베인(14)으로 전달되어 베인(14)에 연결된 안테나(1)를 통해 전자레인지의 캐비티 내로 송출된다.

이때, 애노드 본체(13)와 베인(14)에 의한 공진 공동에, 예를 들어 2450㎒의 고주파가 발생되는 데, 이 기본파 이외에 그 정수배의 주파수를 가진 고조파 성분이 동시에 발생된다.

그러나, 베인(14)의 안테나 결합부(14a) 양측에 형상된 제 1 홈(141)과 제 2 홈(145)에 의하여 불필요한 전자파가 안테나(1)로 전달되기 전에 감쇄된다.

상술한 바와 같이, 베인(14)에 안테나(1)가 결합된 일정 너비(A)의 안테나 결합부(14a)를 기점으로 애노드 본체(13) 측과 필라멘트(11) 측에 인접한 베인 방향으로 통공되는 소정 깊이(h+ℓl)의 제 1 홈(141)과 제 2 홈(145)을 형성하되 제 1 홈(141)의 상단은 안테나와 소정 간격(g)으로 떨어져 있고 홈의 내경(W1)보다 짧은 길이(ℓ2)의 돌출부(143)를 형성하여 안테나(1) 방향을 개구함과 아울러 제 2 홈(145)은 내경(W2)과 동일한 너비(W2)로 안테나 방향을 개구하면 종래의 출력측 쵸우크(5)와 동일한 기능을 얻을 수 있다.

도 3의 베인 구조를 등가 회로로 표현하면 도 4에 도시한 필터 회로로 나타낼 수 있는 데, 제 1 인덕터(L1)의 임피던스(Z₁₂)는 제 1 홈(141)의 깊이(h+ℓl)를 조절함에 따라 가변되고, 캐패시터(C1)의 임피던스(Z₂₃)는 제 1 홈(141)의 개구 간격(g)을 조절함에 따라 가변된다.

그러므로, 제 1 홈(141)의 깊이(h+ℓl)와 개구 간격(g)을 적절히 조절하면 특정 고조파를 억제할 수 있게 된다.

이때, 베인(14)의 구조적 변화에 의하여 공진 공동의 치수가 변화되면 마그네트론의 발진주파수가 변화되므로 주파수 허용폭을 만족하도록 제 1 홈(141)의 깊이(h+ℓl)와 개구 간격(g)을 적절히 조절하여야 한다.

즉, 도 4에 도시된 것과 같이 베인(14)은 제 1 및 제 2 노드(Nd1, Nd2) 사이는 인덕터(L1) 성분으로 연결되어 있고, 제 2 및 제 3 노드(Nd2, Nd3)와 제 3 및 제 4 노드(Nd3, Nd4)는 각각 커패시터(C1, C2) 성분으로 형성되어 있고, 제 4 및 제 1 노드(Nd4, Nd1)는 인덕터(L2) 성분으로 이루어져 있는 것과 같다.

이와 같은 등가회로에서 억제하고자 하는 고조파에 대해 다음 식 1과 같은 조건을 만족할 경우 제 3 노드(Nd3)와 제 1 노드(Nd1) 사이의 회로가 단락되므로 고조파는 억제할 수 있다.

상기 수학식 1과 같은 조건을 만족할 경우 도 4를 도 5와 같이 간략화할 수 있으며, 이는 억제하고자 하는 고조파 주파수의 전류가 안테나(1)로 인가될 때 제 3 노드(Nd3)와 제 2 노드(Nd2) 및 제 1 노드(Nd1)가 회로적으로 단락(저항≒0)되어 도 6과 같이 안테나(1)로 인가되는 고조파 전류는 제 3 노드(Nd3) 부분에서 돌출부(143)인 제 2 노드(Nd2)를 통해 제 1 노드(Nd1)로 흐르며, 이와 같은 방식으로 특정 고조파의 방출을 억제할 수 있다.

한편, 베인(14)의 안테나 주위에 일정 깊이의 홈(141, 145)을 형성하면, 공진 주파수의 변화가 발생할 수도 있는 데, 이는 베인(14)의 일단에 설치된 스트랩(미 도시)의 치수를 미세 조정함으로써, 원하고자 하는 공진 주파수를 얻을 수 있고, 이와 같은 방식은 현재 스트랩의 주위에 빈 공간이 있지만 원하는 공진 주파수를 얻는 데 별 문제가 없는 것과 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 기존의 에이 실 내부에 있는 출력측 쵸오크를 대신하여 안테나를 통하여 외부로 고주파 에너지를 전송하는 베인에 쵸우크 기능의 홈을 형성함으로써, 쵸오크와 같이 불필요한 전자파의 방출과 누설을 억제할 수 있고, 또한 에이 실 내부에 설치된 쵸오크의 수를 줄이거나 제거할 수 있어 공정을 보다 더 단순화시키므로 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (1)

1. 고조파의 누설을 억제하기 위한 쵸오크 수단을 구비하는 전자레인지용 마그네트론에 있어서,

   베인의 안테나 결합부를 기점으로 애노드 본체 측과 필라멘트 측에 인접한 두 베인 방향으로 통공되게 소정 깊이로 복수의 홈을 형성하되 상기 복수의 홈 중 제 1 홈의 상단에는 안테나 방향으로 제 1 홈의 내경보다 좁은 간격의 개구를 갖는 돌출부를 형성함과 아울러 상기 복수의 홈 중 제 2 홈은 내경과 동일한 너비로 안테나 방향을 개구하여 고조파 방출을 억제한 것을 특징으로 하는 마그네트론의 쵸오크용 베인 구조.

Images