KR100378918B1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

마그네트론의 자석온도의 상승으로 인한 발진효율의 저하가 억제되며, 거의 일정한 발진효율이 얻어지는 마그네트론을 제공한다.

전자레인지에 사용되는 자기누설변압기(leakage transformer)는, 자석온도상승에 의한 작용공간 중심의 자속밀도의 저하에 의해 일어나는 양극전압의 저하에 대하여, 전류를 증가시켜서 입력전력을 일정하게 유지하려고 한다.

이 작용과 자극편(磁極片)이 자기 포화하는 부근의 발진효율이 일정한 상태로 되는 것을 조합시키는 것에 의하여, 즉, 자극편의 테이퍼(taper)부의 두께 Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT, 25℃일때)의 관계를, 155＜Bg/Tg＜165로 하면, 자석온도의 변동에 의한 Bg의 변동에 그다지 영향을 받지 않고 발진효율을 안정적으로 유지할 수가 있다.

Description

마그네트론{MAGNETRON}

본 발명은, 전자레인지 등의 마이크로파 가열기기나, 레이더 등에 사용되는 마그네트론에 관한 것이다.

도 1은, 종래부터 채용되고 있는 마그네트론의 반 단면도이다.

1은, 무산소강 등으로 이루어진, 진공벽(진공용기의 벽면, 이하 동일)의 일부가 되는 양극 쉘로서, 그 내주에 복수개의 베인(2)이 방사상으로 중심을 향해 설치되며, 각 베인(2)은 1개 간격으로 작은 지름 및 큰 지름의 스트랩 링(7, 8)에 의해 접속되어, π모드 발진의 안정화를 도모하고 있다.

양극 쉘(1)의 양단에는 베인(2)의 선단과 양극 쉘(1)의 중심부에 축 방향으로 설치된 필라멘트(3) 사이의 작용공간에 자계를 집중시키기 위한 폴 피스(pole piece)라고 불리는 자극편(9, 10)이 각각 설치되어 있으며, 이들에 의해 양극부(陽極部)가 형성되어 있다.

필라멘트(3)는, 예를 들면, 토륨 텅스텐선 등이 코일 형상으로 감겨진 필라멘트로 이루어지며, 각 베인(2)의 선단으로 에워싸인 공간에서, 양극 쉘(1)의 중심부에 설치되어 음극부(陰極部)를 형성하고 있다.

그리고, 그 양단에는 필라멘트(3)를 지지하는 음극리드(4, 5)가 고착되어 있다.

6은, 베인(2)내의 1매에 접속된 안테나 도체이며, 자극편(9)에는 안테나 도체(6)를 관통시키는 구멍이 설치되어 있다.

11은 자극편(9)을 끼고 양극 쉘(1)에 고착되는 봉착금속인 톱 셀, 12는 자극편(10)을 끼고 양극 쉘(1)에 고착되는 봉착금속인 스템메탈, 13은 톱 쉘(11)에 납땜으로 고착되는 출력부 지지의 안테나세라믹, 14는 안테나세라믹(13)에 고착되어 상기 안테나 도체(6)와 접합되는 출력파이프, 15는 출력파이프(14)에 압입되는 안테나 캡, 16은 스템메탈(12)에 고착되어 음극 리드(4, 5)를 지지하는 스템세라믹 이다.

이상과 같은 부재에 의하여 진공관이 구성되며, 17,18은 상기 양극 쉘(1)의 상하에 각각 배치된 환상 자석, 19는 양극 쉘(1)의 외주면에 끼워 장착된 냉각 핀(fin)이며, 20은 양극 쉘(1)과 자석(17, 18)과 냉각 핀(19)을 에워싸는 요크이다.

21은, 요크(20)로부터 돌출한 스템세라믹(16)을 에워싸고, 필터회로를 구성하는 쵸크(22) 및 관통 콘덴서(23)를 내장하는 실드 케이스이다.

24는 전자레인지의 접합부와 밀접하는 개스킷, 25는 개스킷(24)을 지지하여 톱 쉘(11)에 압입되는 개스킷 링이다.

이와 같은 구조에 있어서, 필라멘트(3)와 베인(2) 사이의 원통형상의 공간을 작용공간이라고 부르며, 필라멘트(3)에 의해 방출된 열 전자가 전계와 수직으로 가해진 자력에 의해, 전자가 작용공간 내를 주회(周回)운동하여, 고주파 에너지의 마이크로파를 발생시킨다.

양극부에서 발생한 마이크로파는, 안테나 도체(6)으로 전송되고, 안테나 캡(15)의 면에서 외부로 방사된다.

그러나, 종래의 마그네트론은, 자기회로가 자기포화되지 않도록 설계되어 있으며, 전자레인지에 장착한 마그네트론은, 동작시간에 따라 자석온도가 상승하기 때문에, 작용공간의 중심자속밀도가 동작시간에 따라 저하된다.

그 때문에 발진효율이 변동하며, 전자레인지의 식품가열 컨트롤이 불안정하게 된다.

본 발명은, 전자레인지가 동작하여 마그네트론의 자석온도가 상승하는 것에 의해 일어나는 자속밀도의 저하, 즉, 발진효율의 저하가 억제되어, 거의 일정한 발진효율을 얻을 수 있는 마그네트론을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 마그네트론의 반(半)단면도.

도 2는, 마그네트론의 부분 확대도.

도 3은, 본 발명의 마그네트론의 특성도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 양극 쉘 2 : 베인(vane)

3 : 필라멘트 4, 5 : 음극리드

6 : 안테나 도체 7, 8 : 스트랩 링

9, 10 : 자극편(pole piece) 11 : 톱 쉘

12 : 스템메탈(stem metal) 13 : 안테나세라믹

14 : 출력파이프 15 : 안테나 캡

16 : 스템세라믹 17, 18 : 환상 자석

19 : 냉각 핀(fin) 20 : 요크(yoke)

21 : 실드 케이스 22 : 쵸크

23 : 관통 콘덴서 24 : 개스킷

25 : 개스킷 링

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 청구항 1의 마그네트론은, 양극부와 상기 양극부의 중심에 설치되는 음극부에 의해 형성되는 원통형상의 작용공간과, 상기 작용공간의 관 축 방향 양단에 위치하는 철제의 자극편을 갖는 마그네트론에 있어서, 자극편의 테이퍼부의 두께 Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도Bg(mT, 25℃일 때)의 관계를, 155＜Bg/Tg＜165가 되도록 설정하여 구성하였다.

본 발명의 청구항 2의 마그네트론은, 양극부와 상기 양극부의 중심에 설치되는 음극부에 의해 형성되는 원통형상의 작용공간과, 상기 작용공간의 관 축 방향 양단에 위치하는 철제의 자극편을 갖는 마그네트론에 있어서, 작용공간 외경이 그 자극편의 중심구멍의 지름 이하로서, 또한 자극편의 테이퍼부의 두께Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT, 25℃일 때)의 관계를, 155＜Bg/Tg＜165가 되도록 설정하여 구성하였다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 전자레인지가 동작하여 마그네트론의 자석온도가 상승하는 것에 의해 일어나는 자속밀도의 저하, 즉, 발진효율의 저하가 억제되어, 거의 일정하게 안정된 발진효율의 마그네트론을 얻을 수 있게 된다.

(실시예)

본 발명의 실시형태를 이하에 설명한다.

본 발명의 마그네트론의 기본구성은 도 1과 동일하지만, 자극편의 치수구성에 특징이 있으며, 이와 같은 자극편을 도 1의 마그네트론에 적용시킨 것이다.

기본구성인 도 1의 전체구성에 대해서는, 상기한바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은, 마그네트론의 자기회로가 포화하고 있지 않은 상태라면, 자속밀도의 증가와 발진효율의 증가는 정비례하지만, 포화하는 부근에서는, 자속밀도의 증감에 영향을 받지 않고 발진효율이 일정하게 된다는 것이, 본 발명자의 연구에 의하여 밝혀진 것에 기초하여 이루어진 것이다.

즉, 종래의 마그네트론에서는, 필라멘트(3)와 10매의 베인(2) 사이의 공간에서 마이크로파가 발생하며, 베인(2)으로부터 안테나 도체(6)로 전송하고, 안테나 캡(125)으로부터 공간으로 방사된다.

도 2는, 발진 기본주파수가 2450MHz대(帶)에서, 출력이 900W급의 전자레인지용 마그네트론의 작용공간부의 확대도인 바, 자극편의 테이퍼부[본 실시예에서는, 양극 쉘(1)에 고착하는 외주 수평면에 대하여 작용공간 측으로 약 116°경사]의 두께 Tg를 1.1mm, 1.2mm, 1.3mm로 한 경우로서, 작용공간 중심의 자속밀도를 160mT∼210mT로 변화시킨 경우의 발진효율을 도 3에 나타낸다.

이 경우, 자속밀도의 변경은, 착자(着磁)전력의 조정으로 실시하고 있으며, 자석 등의 구성부품은 동일한 것을 사용하고 있다.

또, 이 때의 측정방법은, 필라멘트(3)에 3.3V의 교류전압을 인가하여 필라멘트(3)가 열 안정된 후, 양극부에도 양극전압을 인가하여 마그네트론으로의 입력이 1200W로 일정하게 되도록 양극전압과 양극전류로 조정하여, 부하(負荷) 정재파비(standing wave ratio)가 1.1 미만일 때의 출력을 측정하였다.

도 3으로 명백한 바와 같이, 자극편이 자기포화하기 전의 자속밀도가 낮을 때는, 자속밀도의 증가에 정비례하여 발진효율이 증가한다.

그리고, 자극편이 자기포화하는 부근에서는, 발진효율이 거의 일정하게 된다.

이 요인은, 자극편의 중심부에 모이는 자속이 자기포화에 의해 상대적으로 감소하여, 작용공간의 자속밀도의 분포가 변화하는 것에 의한 것으로 생각된다.

이와 같은 변화를 일으키는 것은, 자극편의 중심구멍 지름보다 양극의 내경이 작을 때에 보다 현저하게 나타난다.

그리고, 자극편이 완전히 자기포화한 이후는, 자속밀도의 증가에 정비례하여 발진효율은 증가한다.

전자레인지에 사용되는 자기누설변압기는, 자석온도의 상승에 의한 작용공간 중심의 자속밀도의 저하에 의해 일어나는 양극전압의 저하에 대하여, 전류를 증가시켜서 입력전력을 일정하게 유지하려고 한다.

이 작용과 자극편이 자기포화하는 부근의 발진효율이 일정한 상태가 되는 것을 조합시킴으로서, 자석온도의 변동에도 불구하고 발진효율을 일정하게 유지할 수가 있다.

이 자극편의 자기포화하는 부근이란, 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT)를 자극편의 테이퍼부의 두께 Tg(mm)로 나눈 값이 155보다 크며, 165보다 작은 것이다.

즉, 자극편의 테이퍼부의 두께Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT, 25℃일 때)의 관계를 155＜Bg/Tg＜165로 하면, Bg의 변동에 그다지 영향을 받지 않고 발진효율을 안정하게 할 수가 있다.

이상과 같이, 본 발명의 마그네트론은, 전자레인지가 동작하여 마그네트론의 자석온도가 상승하는 것에 의해 일어나는 자속밀도의 저하, 즉, 발진효율의 저하가 억제되어, 거의 일정하게 안정된 발진효율의 마그네트론이 얻어지며, 나아가서는, 전자레인지의 출력이 안정화되어, 식품의 가열 컨트롤이 용이하게 된다.

Claims (2)

1. 양극부와 상기 양극부의 중심에 설치되는 음극부에 의해 형성되는 원통형상의 작용공간과, 상기 작용공간의 관 축 방향의 양단에 위치하는 철제의 자극편을 갖는 마그네트론에 있어서,

   자극편의 테이퍼부의 두께 Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT, 25℃일 때)의 관계를, 155＜Bg/Tg＜165가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 양극부와 상기 양극부의 중심에 설치되는 음극부에 의해 형성되는 원통형상의 작용공간과, 상기 작용공간의 관 축 방향의 양단에 위치하는 철제의 자극편을 갖는 마그네트론에 있어서,

   작용공간의 외경이 그 자극편의 중심구멍 지름 이하로서, 또한, 자극편의 테이퍼부의 두께 Tg(mm)와 작용공간 중심의 자속밀도 Bg(mT, 25℃일 때)의 관계를, 155＜Bg/Tg＜165가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마그네트론.