KR100292483B1 - Structure for preventing the high order harmonic waves in magnetron - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네트론의 고조파 발생 방지구조에 관한 것으로, 특히 불필요한 고조파의 발생을 원천적으로 방지할 뿐만 아니라 구조를 간소화할 수 있도록 한 마그네트론의 고조파 발생 방지구조에 관한 것이다.The present invention relates to a harmonic generation prevention structure of a magnetron, and more particularly, to a harmonic generation prevention structure of a magnetron to prevent the generation of unnecessary harmonics as well as simplify the structure.
일반적으로 전자렌지는 음식물을 조리하는 조리실에 음식물을 넣은 다음 조리실에 고주파(MICROWAVE)를 발사시켜 조리물을 가열하여 조리를 하게 된다. 이 전자렌지에서 조리실에 발사되는 고주파는 고주파 발생장치인 마그네트론(MAGNETRON)에서 만들어지게 된다.In general, a microwave oven puts food into a cooking chamber for cooking food, and then fires the food by firing high frequency (MICROWAVE) in the cooking chamber to cook. The high frequency emitted to the cooking chamber in the microwave is made by the magnetron (MAGNETRON).
도 1는 상기 마그네트론의 일예를 도시한 단면도로, 이에 도시한 바와 같이, 마그네트론은 소정의 내부공간을 갖는 원통형의 아노드 본체(1)의 안쪽에는 복수개로 된 베인(2)이 방사형으로 조립되고 아노드 본체(1)와 베인(2)으로 공진 공동이 형성된다. 그리고 아노드 본체(1)의 중앙에는 음극인 필라멘트(3)가 설치되어 베인(2)과 필라멘트(3)사이에 상호 작용공간이 형성된다. 상기 베인(2)은 단면이 사각형인 직선판으로 소정의 길이를 갖도록 형성되고, 그 베인(2)은 서로 등간격을 이루도록 아노드 본체(1)의 내경에 결합되며, 그 베인(2)사이의 간격은 원하는 주파수 대역과 공진을 이루도록 형성되어 공진기를 이루게 된다. 그리고 상기 베인(2)의 상하부에는 공진된 주파수가 안정되게 하는 이너스트랩(N)과 아우터스트랩(T)이 각각 결합되어 있다. 상기 아노드 본체(1)는 양극이며 상기 필라멘트(3)는음극을 이루어 2극 진공관을 이루게 된다. 도 2는 상기 베인을 도시한 정면도 및 측면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of the magnetron, as shown in the magnetron, a plurality of
상기 음극부인 필라멘트(3)에는 이에 결합되는 센터리드(4)와 사이드리드(5)사이에 전류를 흘려줌으로써 열전자가 방출되고 그 방출된 열전자는 음극과 양극사이에 인가된 강한 전계와 영구자석에 의한 자계에 의하여 고주파 에너지를 발생하게 된다.The filament (3), which is the cathode portion, emits hot electrons by flowing a current between the center lead (4) and the side lead (5) coupled thereto, and the released hot electrons are applied to the strong electric field and the permanent magnet applied between the cathode and the anode. The high frequency energy is generated by the magnetic field.
그리고, 이러한 작용공간에 자속을 인가시켜 주기 위해 영구자석(6), 상자극(7), 하자극(8), 요크상판(9) 그리고 요크하판(10)으로 자기 폐회로가 구성되어 필라멘트(3) 및 아노드 본체(1)의 측부에 설치되며, 또한 상기 작용공간에서 발생한 고주파 에너지를 뽑아내어 방사시키기 위하여 베인(2)과 연결되는 안테나(11)가 결합된다.Then, in order to apply the magnetic flux to the working space, the magnetic closing circuit is composed of the
그리고 상기 요크상판(9)의 상측에 위치하도록 원통형의 에이세라믹(12)과 에이실(13)이 상기 안테나(11)에 상호 기밀하게 결합되고, 상기 에이실(13)의 내측에는 불필요한 전자파 방출을 억제하기 위한 출력측 쵸우크(14)가 결합되며, 그 측부에 마그네트론을 전자렌지에 장착시 전자파 누설 방지를 위한 가스켓(15)이 결합된다.The cylindrical ceramic 12 and the acyl 13 are hermetically coupled to the antenna 11 so as to be positioned above the yoke
또한, 상기 아노드 본체(1)와 요크하판(10)내측사이에는 밖으로 방출되지 못한 고주파 에너지에 의해 전환된 열을 방열시키기 위한 냉각핀(16)이 설치되고, 상기 요크하판(10)의 하부에는 입력부로 누설되는 불필요한 고조파 성분을 막기 위해 필터박스(17)가 결합된다. 그리고 상기 필터박스(17)의 내부에는 음극부인 필라멘트(3)를 지지하기 위하여 에프실(18)과 에프세라믹(19) 그리고 세라믹 스페이서(20)가결합된다.In addition, between the anode
이상에서 설명한 바와 같은 마그네트론은 전자렌지의 기계실내부에 장착되어 조리실내로 고주파를 발사하게 된다.The magnetron as described above is mounted inside the machine room of the microwave to emit high frequency into the cooking chamber.
한편, 일반적으로 전자렌지는 2.45 GHz대의 전자파를 사용해서 조리물을 가열하게 되는데, 이때 기본파 이외에 고조파도 함께 발생하게 된다. 상기 고조파 성분중에서 특히 기본파인 2.25 GHz의 5배수 대역인 제5 고조파 성분(12.25 GHz)대역은 방송용 위성 프로그램의 주파수대역인 11.7 ∼ 12.7 GHz대에 해당됨으로 제5 고조파의 누설을 규제하고 있다.On the other hand, microwaves generally heat the food using electromagnetic waves in the 2.45 GHz band, where harmonics are generated in addition to the fundamental wave. Among the harmonic components, the fifth harmonic component (12.25 GHz), which is a five-fold band of the fundamental wave 2.25 GHz, corresponds to the 11.7 to 12.7 GHz band of the broadcasting satellite program, thereby restricting the leakage of the fifth harmonic.
상기 마그네트론에서 특히 발진 출력에 포함되는 제5 고조파 등의 불필요한 전자파의 방사 또는 누설을 저감하는 구조로, 불필요한 고조파 파장의 거의 λ/4의 길이를 가진 금속제의 원통형 쵸우크를 배설하고 있다.The magnetron has a structure for reducing the radiation or leakage of unnecessary electromagnetic waves, such as the fifth harmonic included in the oscillation output, in particular, and a metallic cylindrical choke having a length of almost lambda / 4 having an unnecessary harmonic wavelength is disposed.
그러나 상기 마그네트론에서 불필요한 고조파의 발생을 억제하기 위한 종래 구조는 금속성 원통체로 이루어진 수개의 쵸우크(14)를 설치하여 안테나(11)를 통하여 전송되거나 방사되는 불필요한 전자파를 억제하게 됨으로써 부품을 추가적으로 사용하게 될 뿐만 아니라 이로 인한 조립공정의 추가로 생산원가가 상승되고 조립 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.However, the conventional structure for suppressing the generation of unnecessary harmonics in the magnetron is to install several chokes 14 made of a metallic cylinder to suppress unnecessary electromagnetic waves transmitted or radiated through the antenna 11 to additionally use the component. Not only that, there is a problem that the production cost is increased due to the addition of the assembly process, thereby lowering the assembly productivity.
따라서 본 발명의 목적은 불필요한 고조파의 발생을 원천적으로 방지할 뿐만 아니라 구조를 간소화할 수 있도록 한 마그네트론의 고조파 발생 방지구조를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a harmonic generation prevention structure of a magnetron that not only prevents generation of unnecessary harmonics but also simplifies the structure.
도 1은 일반적인 마그네트론의 구조를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing the structure of a typical magnetron,
도 2는 종래 마그네트론의 베인을 도시한 정면도 및 측면도,2 is a front view and a side view showing the vanes of the conventional magnetron,
도 3은 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조를 이루는 베인 및 그 결합 구조를 도시한 사시도,3 is a perspective view illustrating a vane constituting the magnetron harmonic generation preventing structure and a coupling structure thereof of the present invention;
도 4는 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조를 이루는 베인의 구조를 도시한 정면도 및 측면도,4 is a front view and a side view showing the structure of the vanes constituting the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention,
도 5는 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조를 이루는 베인의 다른 실시예를 도시한 사시도,5 is a perspective view showing another embodiment of the vane constituting the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention,
도 6는 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조를 이루는 베인의 다른 실시예를 도시한 정면도 및 측면도,6 is a front view and a side view showing another embodiment of the vane constituting the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention,
도 7은 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조에서 베인사이의 전자계의 흐름을 도시한 정면도.7 is a front view showing the flow of the electromagnetic field between the vanes in the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 ; 아노드 본체 2',2" ; 베인One ; Anode
3 ; 필라멘트 11 ; 안테나3; Filament 11; antenna
14 ; 쵸우크14; Chouk
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 원통형으로 형성되어 양극부를 이루는 아노드 본체와, 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성되어 상기 아노드 본체의 내부에 방사형으로 배열되어 조립된 다수개의 베인과, 상기 아노드 본체의 중앙에 상기 베인들과 상호 작용공간을 형성하며 설치되고 음극부를 이루는 필라멘트와 상기 베인과 연결되도록 결합되어 상기 상호 작용공간에서 발생된 고주파 에너지를 뽑아내어 외부로 방사하는 안테나를 포함하여 구성된 마그네트론에 있어서; 상기 베인은 수평 중심선상을 중심으로 상,하부가 대칭이 되는 위상차를 가져 그 베인과 베인사이의 전자계 세기의 총합이 제로가 되도록 절곡되게 형성됨을 특징으로 하는 마그네트론의 고조파 발생 방지구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the anode body is formed in a cylindrical shape to form an anode portion, a plurality of vanes are formed to have a predetermined thickness and area and are arranged radially inside the anode body and assembled; And an antenna that forms an interaction space with the vanes in the center of the anode body and is coupled to connect with the vane and the filament constituting the cathode portion to extract the high frequency energy generated in the interaction space and radiate to the outside. A magnetron comprising; The vane has a phase difference in which the upper and lower parts are symmetric about a horizontal center line, and the vanes are formed to be bent such that the total of the field strengths between the vanes and the vanes becomes zero.
상기 절곡된 베인의 상,하부는 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성됨을 특징으로 하는 마그네트론의 고조파 발생 방지구조가 제공된다.The upper and lower portions of the bent vanes are provided with a harmonic generation preventing structure of the magnetron, characterized in that formed in a curved surface having a predetermined radius of curvature.
상기 절곡된 베인의 상,하부는 직선면을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 마그네트론의 고조파 발생 방지구조가 제공된다.The upper and lower portions of the bent vanes are provided with a harmonic generation prevention structure of the magnetron, characterized in that it has a straight surface.
이하, 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조는 원통형으로 형성되어 양극부를 이루는 아노드 본체(1)와, 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성되어 상기 아노드 본체(1)의 내부에 방사형으로 배열되어 조립된 다수개의 베인(2)과, 상기 아노드 본체(1)의 중앙에 상기 베인(2)과 상호 작용공간을 형성하며 설치되고 음극부를 이루는 필라멘트(3)와 상기 베인(2)과 연결되도록 결합되어 상기 상호 작용공간에서 발생된 고주파 에너지를 뽑아내어 외부로 방사하는 안테나(11)를 포함하여 구성됨은 종래와 같다. 그리고 상기 아노드 본체(1)의 내경에 방사형으로 배열되어 조립되는 다수개의 각 베인(2')은, 도 3에 도시한 바와 같이, 수평 중심선상을 중심으로 상,하부가 대칭이 되는 위상차를 갖도록 절곡되게 형성된다.The magnetron harmonic generation preventing structure of the present invention is formed in a cylindrical shape to form an anode
상기 베인은, 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 면적과 일정한 두께를 갖도록 형성되며 절곡된 상,하부는 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성된다. 또한 이 베인(2')의 상,하단부에는 종래와 같이 이너스트랩(N)과 아우터스트랩(T)이 결합될 수 있는 홈(H)이 각각 형성된다.As shown in FIG. 4, the vanes are formed to have a predetermined area and a predetermined thickness, and the bent upper and lower portions are formed as curved surfaces having a predetermined radius of curvature. In addition, the upper and lower ends of the vanes 2 'are formed with grooves H to which the inner strap N and the outer strap T are coupled as in the prior art.
또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 절곡된 베인의 상,하부는 직선면을 갖도록 형성된다. 또한, 이 직선으로 절곡된 베인(2")은, 도 6에 도시한 바와 같이, 소정의 면적과 일정한 두께를 갖도록 형성되며 절곡된 상,하부는 직선면을 갖으며 서로 내측으로 절곡된다. 또한 이 베인(2")의 상,하단부에는 종래와 같이 이너스트랩(N)과 아우터스트랩(T)이 결합될 수 있는 홈(H)이 각각 형성된다.In addition, as another embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, the upper and lower portions of the bent vane is formed to have a straight surface. In addition, the
이하, 본 발명의 마그네트론 고조파 발생 방지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the effects of the magnetron harmonic generation prevention structure of the present invention will be described.
먼저, 원통형으로 형성된 아노드 본체(1)의 내경에 방사형으로 배열되도록 조립되는 각 베인(2')과 베인(2')사이는 원하는 주파수 대역, 즉 2.45 GHz에 대하여 공진을 이루도록 공진 공간이 되게 배열하여 베인(2')과 베인(2')사이가 공진기를 이루게 된다. 이와 같은 구조에서, 상기 음극부인 필라멘트(3)에 이에 결합되는 센터리드(4)와 사이드리드(5)사이에 전류를 흘려줌으로써 열전자가 방출되고 이러한 열전자는 음극과 양극사이에 인가된 강한 전계와 영구자석에 의한 자계에 의하여 베인과 필라멘트(3)사이의 공간인 상호 작용공간에서 고주파 에너지를 발생하게 된다. 이 상호 작용공간에서 발생된 고주파 에너지에서 베인(2')의 공진기에 설정된 공진 주파수, 즉 2.45 GHz 대역에 해당되는 고주파 에너지가 공진기에서 공진되어 베인(2')에 설치된 안테나(11)를 통해 외부로 방사된다. 상기 공진기에서는 2.45 GHz 대역 주파수 뿐만 아니라 그에 배수를 이루는 고조파가 함께 공진되며, 이때 규제 영역인 제5 고조파 대역 뿐만 아니라 함께 공진되는 고조파는 베인(2')의 상부와 하부의 위상차에 의해 서로 간섭이 발생하게 됨으로써 상쇄 또는 소멸된다. 도 7은 본 발명에 의한 베인(2')의 형상이 제5 고조파 등의 고조파를 소멸 또는 상쇄시키는 전자계 세기(E5)의 상호 작용 흐름을 간단히 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 전자계는 베인 곡면의 위상을 따라 전자계의 분포가 이루어지며 이는 대칭선을 중심으로 대칭인 곡면을 형성하게 됨으로 그 영역내의 전자장 세기의 총합은 제로가 된다. 즉, 상기 베인에서 억제하고자하는 고조파, 예를 들면 제5 고조파의 전류식(I)은 다음과 같이 나타낸다.First, between each vane 2 'and vanes 2' assembled to be radially arranged in the inner diameter of the
I =이식에서 오른쪽 텀(Term)이 제로, 즉 '0'이 되어야 한다.I = The right term in the transplant should be zero, ie '0'.
상기 곡면을 이루는 베인(2')에서 고조파를 상쇄시키기 위한 주요한 파라미터는 곡면의 높이(h)이며, 이 높이는 계산에 의해 구할 수 있다. 즉 상기와 같이 소멸시키고자 하는 제5 고조파의 베인(2')과 베인(2')사이 전자계의 세기는 총합이 제로가 되어야 하며, 제로가 되기 위한 조건들이 일정한 값으로 도출된다. 그 일정한 값, 즉 전자계의 세기를 제로로 만들어 주는 위상값과 파장을 가지고 실제 베인(2')과 베인(2')사이에서 이루어진 공진회로의 파장과 위상값과의 비례식에 의한 계산에 의해 곡면의 높이를 구할 수 있다. 물론 공진기 내부의 실제 치수, 이를 테면 공진회로를 이루는 베인(2')과 내측면으로 이루어지는 원의 직경 등을 알아야 한다.The main parameter for canceling the harmonics in the curved vanes 2 'is the height h of the curved surface, which can be obtained by calculation. That is, the sum of the intensity of the electromagnetic field between the vanes 2 'and the vanes 2' of the fifth harmonic, which is to be extinguished as described above, should be zero in total, and the conditions for becoming zero are derived to a constant value. The curved surface is calculated by a proportional expression of the wavelength and phase value of the resonant circuit made between the actual vane 2 'and the vane 2' with a constant value, that is, a phase value and a wavelength that makes the intensity of the electromagnetic field zero. We can get the height of. Of course, the actual dimensions inside the resonator, such as the diameter of the circle consisting of the vane (2 ') and the inner surface forming the resonant circuit should be known.
상기한 바와 같이, 베인(2')의 곡면을 적절하게 형성함으로써 불필요한 제5 고조파 등의 고조파 발생을 방지하게 된다. 또한, 이로 인하여 불필요한 고조파의 발생을 억제하기 위하여 안테나(11)의 측부에 설치되는 금속성 원통체로 이루어진 쵸우크(14)의 사용을 배제할 수 있게 된다.As described above, by forming the curved surface of the vane 2 'properly, it is possible to prevent the generation of unnecessary harmonics such as the fifth harmonic. In addition, it is possible to eliminate the use of the choke 14 made of a metallic cylinder provided on the side of the antenna 11 in order to suppress the generation of unnecessary harmonics.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 마그네트론의 고조파 발생 방지구조는 아노드 본체의 내경에 방사형으로 배열되어 조립되는 각 베인의 형상을 상,하부가 대칭이 되는 곡면형으로 형성하여 불필요하게 공진되는 제5 고조파 등의 고조파 발생을 방지하게 됨으로써 근원적으로 공진 공간내에서 불필요한 고조파의 발생을 방지하게 되고, 이로 인하여 불필요한 고조파의 누설을 억제하기 위하여 안테나의 측부에 설치되는 금속성 원통체로 이루어진 쵸우크의 사용을 배제하게 됨으로써 부품수를 감소시키고 구조를 간소화하게 되어 생산원가를 절감시킬 뿐만 아니라 조립 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the harmonic generation prevention structure of the magnetron according to the present invention forms the shape of each vane assembled and arranged radially in the inner diameter of the anode main body so that the upper and lower parts are curved to form a symmetrical shape so that they are unnecessarily resonated. By preventing the generation of harmonics, such as the fifth harmonic, it is possible to fundamentally prevent the generation of unnecessary harmonics in the resonance space, whereby the use of a choke made of a metallic cylinder installed on the side of the antenna to suppress the leakage of unnecessary harmonics. By eliminating this, the number of parts is reduced and the structure is simplified, thereby reducing production costs and improving assembly productivity.
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