KR100535682B1

KR100535682B1 - Magnetron

Info

Publication number: KR100535682B1
Application number: KR10-2003-0034544A
Authority: KR
Inventors: 손종철; 보리스; 하현준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2005-12-09
Also published as: KR20040103591A

Abstract

본 발명은 마그네트론에 관한 것으로서, 양극부를 형성하는 베인에서 스트랩 설치부와 선단 면 사이에 안테나 설치부가 형성되고, 이 안테나 형성부에 안테나가 전기적으로 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 안테나를 통해 송출되는 고주파의 주파수 특성이 안정화된다.The present invention relates to a magnetron, wherein an antenna mounting portion is formed between a strap mounting portion and a tip end surface at a vane forming an anode portion, and an antenna is electrically connected to the antenna formation portion. By such a structure, the frequency characteristic of the high frequency transmitted through the antenna is stabilized.

Description

Magnetron {MAGNETRON}

본 발명은 마그네트론(magnetron)에 관한 것으로, 양극 바디와 음극부 사이에 복수 개의 베인이 양극 바디의 축심을 향해 방사상으로 마련되어 고주파를 발생시키는 마그네트론에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron, wherein a plurality of vanes are disposed radially toward an axis of an anode body between a cathode body and a cathode portion to generate a high frequency magnetron.

마그네트론은 고주파 발생기로서, 고주파 가열기와 입자 가속기, 레이더 등의 산업 분야와 전자레인지와 같은 가전 분야에 널리 사용된다. 마그네트론은 원통 형상의 양극 바디에 복수 개의 베인이 양극 바디의 축심을 향해 방사상으로 마련되며, 그 축심에는 열전자가 방출되는 음극부가 마련된다.Magnetron is a high frequency generator and is widely used in high frequency heaters, particle accelerators, industrial fields such as radar, and home appliances such as microwave ovens. The magnetron is provided with a plurality of vanes radially toward the axis of the anode body in the cylindrical anode body, the cathode is provided with a cathode portion for emitting hot electrons.

외부의 전원 공급 장치로부터 음극부에 전원이 공급되면 음극부의 필라멘트가 가열되고, 가열된 필라멘트로부터 지속적인 열전자 방출이 이루어져 일련의 열전자 군이 형성된다. 이 열전자군은 필라멘트와 베인 사이의 작용 공간에 형성되는 전계와 자계의 영향으로 필라멘트 주변을 회전하면서 이동하여 베인의 선단부에 접하면서 이웃하는 두 베인 사이에 교호되는 극성의 전기적인 전위차를 발생시킨다. 양극 바디 및 복수개의 베인들 사이에 형성되는 다수의 공진 회로에서 교호되는 극성의 전기적인 전위차에 의한 진동이 지속적으로 이루어짐으로써, 열전자 군의 회전 속도에 상응하는 고주파 신호가 발생한다.When power is supplied to the cathode from an external power supply, the filament of the cathode is heated, and continuous hot electron emission is performed from the heated filament to form a series of hot electron groups. This group of hot electrons rotates around the filament under the influence of the electric and magnetic fields formed in the working space between the filament and the vane, and generates an electric potential difference of polarities alternated between two neighboring vanes while contacting the vane tip. By vibrating the electric potential difference of the polarity alternated in the plurality of resonant circuits formed between the anode body and the plurality of vanes, the high frequency signal corresponding to the rotational speed of the hot electron group is generated.

이웃한 두 개의 베인과 그 사이를 연결하는 양극 바디는 하나의 공진 회로를 형성한다. 마그네트론이 동작할 때 이웃한 두 개의 베인 및 그 사이를 연결하는 양극 바디에는 전하의 이동이 발생하고, 이 이동 방향은 주기적으로 교번된다. 마그네트론에서 발생하는 고주파 신호의 주파수는 이웃한 두 베인 사이를 이동하는 전하의 이동 방향의 교번 주기에 따라 결정된다.The two adjacent vanes and the anode body connecting them form one resonant circuit. When the magnetron operates, the movement of charge occurs in the two neighboring vanes and the anode body connecting them, and the direction of movement is alternated periodically. The frequency of the high frequency signal generated in the magnetron is determined by the alternating period of the moving direction of the charge moving between two neighboring vanes.

마그네트론이 동작하는 동안 이웃한 두 베인과 그 사이의 양극 바디를 통해 전하가 이동할 때 각 베인의 선단 면에서의 전계 분포가 균일하지 않으면 안테나를 통해 목적하는 주파수의 고주파 신호 이외에 불필요한 고조파 신호(harmonics)가 송출될 수 있다.Unnecessary harmonic signals other than high frequency signals of the desired frequency through the antenna if the electric field distribution at the tip of each vane is not uniform when charge is transferred through two neighboring vanes and the anode body between them during the operation of the magnetron. Can be sent.

본 발명에 따른 마그네트론은 양극부를 구성하는 베인의 안테나 설치 구조를 개선하여 불필요한 신호의 송출을 방지함으로써 안테나를 통해 안정된 고주파 신호가 송출될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The magnetron according to the present invention has an object of improving the antenna installation structure of the vanes constituting the anode portion to prevent the unnecessary signal transmission to transmit a stable high frequency signal through the antenna.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 마그네트론은 원통 형상의 양극 바디와, 양극 바디의 내주면에 연결되어 양극 바디의 축심을 향해 방사상으로 설치되는 복수개의 베인을 포함한다. 복수개의 베인의 상부 면과 하부 면 가운데 어느 한 면에는 복수개의 베인을 전기적으로 연결하는 스트랩을 설치하기 위한 스트랩 설치부가 형성되고, 복수개의 베인의 선단 면이 양극 바디의 축심을 향하며, 복수개의 베인 가운데 적어도 하나의 베인의 선단 면과 스트랩 설치부 사이에 안테나가 연결된다.The magnetron according to the present invention for this purpose includes a cylindrical anode body and a plurality of vanes connected to the inner circumferential surface of the anode body and radially installed toward the axis of the anode body. One of the upper and lower surfaces of the plurality of vanes is provided with a strap mounting portion for installing a strap for electrically connecting the plurality of vanes, the front end surface of the plurality of vanes faces the axis of the anode body, and the plurality of vanes An antenna is connected between the front end face of the at least one vane and the strap mounting part.

이와 같은 본 발명에 따른 마그네트론의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통형으로 된 양극 바디(102)와 함께 양극부를 구성하는 복수개의 베인(vanes, 102)이 양극 바디(102)의 축심 방향을 향하여 동일한 간격의 방사상으로 배치됨으로써 공진 회로를 형성한다. 양극 바디(102)의 축심에는 고온에서 열전자(熱電子)를 방출하는 코일 스프링 형태의 필라멘트(112)를 포함하는 음극부가 배치되고, 이 필라멘트(112)와 베인(104)의 선단 면 사이에는 작용 공간(114)이 형성된다. 복수개의 베인들(104)은 상부와 하부에 각각 두개씩 마련되는 스트랩(116)에 의하여 서로 교번하여 접속 배치된다. 이를 위해 각각의 베인(104)마다 스트랩 설치부(152)가 형성된다. 또한 복수개의 베인(104) 가운데 어느 하나에는 외부로 고조파를 유도하기 위한 안테나(106)가 접속되며, 이 때문에 각각의 베인(104)마다 안테나 설치 홈(150)이 형성된다. 안테나 설치 홈(152)은 도 1에 나타낸 바와 같이 베인(104)의 선단 면(즉, 양극 바디의 축심을 향하는 베인의 단면)과 스트랩 설치부(152) 사이에 형성된다.Referring to the preferred embodiment of the magnetron according to the present invention with reference to Figures 1 to 3 as follows. 1 is a cross-sectional view of a magnetron according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of vanes 102 constituting the anode portion together with a cylindrical anode body 102 are disposed radially at equal intervals toward the axial direction of the anode body 102 to thereby provide a resonance circuit. Form. A cathode portion including a filament 112 in the form of a coil spring for dissipating hot electrons at a high temperature is disposed at an axis of the anode body 102, and acts between the filament 112 and the tip surface of the vane 104. The space 114 is formed. The plurality of vanes 104 are alternately connected to each other by two straps 116 provided at the top and the bottom thereof, respectively. To this end, a strap mounting portion 152 is formed for each vane 104. In addition, any one of the plurality of vanes 104 is connected to the antenna 106 for inducing harmonics to the outside, so that the antenna installation groove 150 is formed in each vane 104. An antenna mounting groove 152 is formed between the front end face of the vane 104 (ie, the cross section of the vane toward the axial center of the anode body) and the strap mounting portion 152, as shown in FIG.

필라멘트(112)의 양단부에는 각각 상부 실드(118a)와 하부 실드(118b)가 설치되며, 센터 리드(120)가 하부 실드(118b) 및 필라멘트(112)의 중앙부를 관통하여 상부 실드(108a)에 용접 고착된다. 또한 하부 실드(118b)의 바닥 면에는 사이드 리드(122)가 용접 고착된다. 이와 같은 센터 리드(120)와 사이드 리드(122)는 외부 전원 단자와 연결됨으로써 베인(104)의 선단과 필라멘트(112) 사이의 작용 공간(114)에 전계(電界)를 형성시킨다.The upper shield 118a and the lower shield 118b are installed at both ends of the filament 112, respectively, and the center lid 120 penetrates through the center portions of the lower shield 118b and the filament 112 to the upper shield 108a. Welding is fixed. In addition, the side lid 122 is welded to the bottom surface of the lower shield 118b. The center lead 120 and the side lead 122 are connected to an external power supply terminal to form an electric field in the working space 114 between the tip of the vane 104 and the filament 112.

상부 영구자석(124) 및 하부 영구자석(126)은 각각 양극부의 상측과 하측에 서로 다른 극성이 대향하도록 설치되어 작용 공간(114)에 자계(磁界)를 형성시킨다. 이러한 상부 영구자석(124) 및 하부 영구 자석(126)에 의해 형성되는 자속(磁束)을 작용 공간(114) 상에 유도하기 위한 상부 폴 피스(134) 및 하부 폴 피스(136)가 양극 바디(102)의 상부와 하부에 각각 마련된다.The upper permanent magnet 124 and the lower permanent magnet 126 are respectively installed on the upper and lower sides of the anode to face different polarities to form a magnetic field in the working space 114. The upper pole piece 134 and the lower pole piece 136 for guiding the magnetic flux formed by the upper permanent magnet 124 and the lower permanent magnet 126 on the working space 114 are the positive electrode body ( 102 is provided on the upper and lower portions, respectively.

이와 같은 구성의 외측에는 상부 요크(128) 및 하부 요크(130)가 설치된다. 상부 요크(128) 및 하부 요크(130)는 서로 자기적으로 접속되어 상부 영구 자석(124) 및 하부 영구 자석(126)을 접속하는 자기 회로를 형성한다.The upper yoke 128 and the lower yoke 130 are provided on the outside of the configuration. The upper yoke 128 and the lower yoke 130 are magnetically connected to each other to form a magnetic circuit connecting the upper permanent magnet 124 and the lower permanent magnet 126.

필라멘트(112)에서 방출되는 열전자는 양극부의 베인(104) 선단 면에 도달하여 충돌하는데, 이 때문에 베인(104) 및 양극 바디(102)의 온도가 크게 상승한다. 이와 같은 고온의 양극 바디(102)와 하부 요크(130)를 연결하여 양극부에서 발생하는 열을 하부 요크(130)를 통해 외부로 방출하기 위한 방열 핀(132)이 마련된다.The hot electrons emitted from the filament 112 reach and collide with the vane 104 tip surface of the anode portion, which causes the temperature of the vane 104 and anode body 102 to rise significantly. The heat dissipation fins 132 are provided to connect the high temperature positive electrode body 102 and the lower yoke 130 to discharge heat generated from the anode portion to the outside through the lower yoke 130.

외부의 전원 공급 장치로부터 필라멘트(112)에 전원이 공급되면 필라멘트(112)가 가열되고, 가열된 필라멘트(112)로부터 지속적인 열전자 방출이 이루어져 일련의 열전자 군이 형성된다. 이 열전자군은 작용 공간(114)에 형성되는 전계와 자계의 영향으로 필라멘트(112) 주변을 회전하면서 이동하여 베인(104)의 선단부에 접하면서 이웃하는 두 베인(104) 사이에 교호되는 극성의 전기적인 전위차를 발생시킨다. 양극 바디(102) 및 복수개의 베인들(104) 사이에 형성되는 다수의 공진 회로에서 교호되는 극성의 전기적인 전위차에 의한 진동이 지속적으로 이루어짐으로써, 열전자 군의 회전 속도에 상응하는 고주파 신호(microwave)가 발생하여 안테나(106)를 통해 외부로 송출된다.When the filament 112 is supplied with power from an external power supply, the filament 112 is heated, and continuous hot electron emission is performed from the heated filament 112 to form a series of hot electron groups. This group of hot electrons moves while rotating around the filament 112 under the influence of the electric field and the magnetic field formed in the working space 114 to be in contact with the tip of the vane 104 to have a polarity alternated between two neighboring vanes 104. Generate an electrical potential difference. By virtue of the electric potential difference of the alternating polarity in the plurality of resonant circuits formed between the anode body 102 and the plurality of vanes 104, the high frequency signal corresponding to the rotational speed of the thermoelectron group is achieved. ) Is generated and sent out through the antenna 106.

도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 양극 바디(102)와 베인(104), 스트랩(116)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 동일한 형상을 가진 짝수개의 베인(104)의 선단 면이 원통 형상의 양극 바디(102)의 축심 방향을 향하도록 방사상으로 설치되되, 이웃한 베인(104)은 상부와 하부가 서로 엇갈려서 교번 설치된다.2 is a view showing the structure of the anode body 102, the vanes 104, and the strap 116 of the magnetron according to the embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 2, the tip faces of the even vanes 104 having the same shape are radially installed so as to face the axial direction of the cylindrical anode body 102, and the neighboring vanes 104 are upper and lower parts. Are alternately installed.

각각의 베인(104)은 상부 스트랩(116a, 116b)과 하부 스트랩(116c, 116d)에 의해 전기적으로 연결되는데, 상부 스트랩(116a, 116b)은 다시 외측 스트랩(116a)과 내측 스트랩(116b)으로 구분된다. 외측 스트랩(116a)은 홀수 번째의 베인(104)들을 전기적으로 연결하고, 내측 스트랩(116b)은 짝수 번째의 베인(104)들을 전기적으로 연결한다.Each vane 104 is electrically connected by the upper straps 116a and 116b and the lower straps 116c and 116d, which are in turn connected to the outer strap 116a and the inner strap 116b. Are distinguished. The outer strap 116a electrically connects the odd numbered vanes 104, and the inner strap 116b electrically connects the even numbered vanes 104.

도 2에서, 이웃한 세 개의 베인(104, 104a, 104b)에서의 반주기 동안의 전하의 이동 경로를 202a와 202b로 각각 표시하였는데, 나머지 반 주기 동안에는 이 방향과는 반대로 전하가 이동한다. 이와 같은 전하 이동의 주기가 마그네트론에서 발생하는 고주파 신호의 주파수를 결정한다. 도 2에 나타낸 바와 같은 방향으로의 전하의 이동이 이루어질 때 베인(104)의 안테나 설치부(150)에 안테나(106)가 설치되어 있으면, 이 안테나(106)를 통해 고주파 신호가 송출된다.In FIG. 2, the paths of charge transfer during the half cycles of three neighboring vanes 104, 104a, and 104b are indicated as 202a and 202b, respectively, while the charges are reversed in the other half cycles. The period of such charge transfer determines the frequency of the high frequency signal generated in the magnetron. When the antenna 106 is installed in the antenna mounting unit 150 of the vane 104 when the charge in the direction as shown in FIG. 2 is made, a high frequency signal is transmitted through the antenna 106.

도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 이웃한 두 개의 베인(104, 104a)과 그 사이를 연결하는 양극 바디(102)에서의 전하의 이동 분포를 나타낸 도면으로서, 도 2의 양극 바디(102)의 축심 쪽에서 양극 바디(102)를 바라보고 두 개의 베인(104, 104a)을 양 옆으로 펼친 상태를 가정한 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a distribution of charges in two neighboring vanes 104 and 104a of the magnetron according to the exemplary embodiment of the present invention and the anode body 102 connecting therebetween. It is a view assuming the state that the two vanes (104, 104a) extended to both sides looking toward the anode body 102 from the axial side of the anode body (102) of.

도 3에 나타낸 바와 같이, 안테나(106)가 설치된 베인(104a)에서의 전하의 이동 방향이 베인(104a)의 선단 면을 향할 때에는(302 참조) 스트랩 설치부(152a)의 기하학적 구조에 의해 균일한 등 전위가 형성되므로 전하의 분포가 균일해진다. 이와 같은 전하 분포의 균일성에 의해 안테나를 통해 송출되는 고주파 신호의 주파수 특성이 안정화되어 목적하는 주파수 신호의 송출이 가능하다. 반대로 전하의 이동 방향이 선단 면에서 양극 바디(102)를 향할 때에는(304 참조) 베인(104a)의 선단 면과 안테나(106) 사이의 거리(d) 즉, 전하의 이동 경로가 짧아 전하의 이동 경로에 유입될 수 있는 외란을 크게 감소시킬 수 있다. 이로써 보다 안정된 주파수 특성을 가진 고주파 신호가 안테나(106)를 통해 송출된다.As shown in Fig. 3, when the direction of charge movement in the vane 104a in which the antenna 106 is installed is directed toward the tip surface of the vane 104a (see 302), it is uniform by the geometry of the strap mounting portion 152a. Since an isoelectric potential is formed, the distribution of electric charges becomes uniform. Due to the uniformity of the charge distribution, the frequency characteristic of the high frequency signal transmitted through the antenna is stabilized, and thus the desired frequency signal can be transmitted. On the contrary, when the direction of charge movement is toward the anode body 102 at the tip surface (see 304), the distance d between the tip surface of the vane 104a and the antenna 106, i.e., the charge transfer path is short, and thus the charge transfer is performed. Disturbance that can enter the path can be greatly reduced. As a result, a high frequency signal having more stable frequency characteristics is transmitted through the antenna 106.

본 발명에 따른 마그네트론은 양극부를 구성하는 베인의 안테나 설치 구조를 개선하여 불필요한 신호의 송출을 방지함으로써 안테나를 통해 안정된 고주파 신호가 송출될 수 있도록 한다.The magnetron according to the present invention improves the antenna installation structure of the vanes constituting the anode part to prevent unnecessary signal transmission so that a stable high frequency signal can be transmitted through the antenna.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 단면도.1 is a cross-sectional view of a magnetron according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 양극 바디와 베인, 스트랩의 구조를 나타낸 도면.2 is a view showing the structure of the anode body, vanes, straps of the magnetron according to the embodiment of the present invention shown in FIG.

도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 이웃한 두 개의 베인과 그 사이를 연결하는 양극 바디에서의 전하의 이동 분포를 나타낸 도면.FIG. 3 is a diagram illustrating a distribution of charges in two neighboring vanes of a magnetron and an anode body connecting between the magnetrons according to the embodiment of the present invention shown in FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

102 : 양극 바디 104 : 베인102: anode body 104: vane

112 : 필라멘트 114 : 작용 공간112: filament 114: working space

124, 126 : 자석 150, 150a, 150b : 안테나 설치부124, 126: magnet 150, 150a, 150b: antenna mounting portion

Claims

An anode body;

A plurality of vanes connected to an inner circumferential surface of the anode body and radially installed toward an axis of the anode body;

A strap mounting portion for installing a strap for electrically connecting the plurality of vanes is formed on one of the upper and lower surfaces of the plurality of vanes, and the front end surfaces of the plurality of vanes face the axis of the anode body. And a magnetron connected between a front end surface of at least one vane of the plurality of vanes and the strap mounting unit.

The method of claim 1,

And a magnet mounting groove for installing the antenna on one of the upper and lower surfaces of the plurality of vanes, wherein the antenna is electrically connected to the antenna mounting groove.