KR19980057712U - 마그네트론의 베인 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마그네트론의 베인에 관한 것으로, 필라멘트(20)의 외측 둘레에 원통형상으로 양극몸체(10)가 형성되고, 이 양극몸체(10)와 상기 필라멘트(20)의 사이에 복수개의 베인(14)이 설치된 마그네트론에 있어서, 상기 베인(14)은 필라멘트(20)측으로부터 양극몸체(10)측으로 단면적이 단계적으로 증가하여 필라멘트(20)측의 단면(16)에 비해 양극몸체(10)측의 단면이 넓은 형상을 갖도록 형성되어, 전자운동에 의해 발생된 열이 양극몸체(10)로 용이하게 전달되므로, 마그네트의 자계가 안정되어 마그네트론의 효율이 향상되도록 한 것이다.

Description

마그네트론의 베인

본 고안은 마이크로파를 발생하는 마그네트론에 관한 것으로, 특히 베인의 형상을 베인과 양극몸체의 접촉면적이 크게 형성하여 열에너지가 외부로 용이하게 전달되어 마그네트론의 효율을 향상시킬 수 있는 마그네트론의 베인에 관한 것이다.

일반적으로, 마그네트론이란 외부로부터 제공되는 고전압에 의해 초고주파를 발생하는 것으로서, 의료용, 전자렌지용, 기타 가열용에 사용되는 2450㎒의 고주파를 발생하는 마그네트론과 공업용 가열렌지, 연속파 레이다에 사용되는 915㎒의 고주파를 발생하는 마그네트론으로 구분되는데, 본 고안은 전자렌지에 사용되는 마그네트론에 관한 것이다.

상기 전자렌지에 사용되는 종래의 마그네트론은 도 1에 도시한 바와 같이 동파이프 등에 의해 원통형상으로 형성된 양극몸체(10)의 내부에 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하는 복수개의(일반적으로, 짝수개임) 베인(13)의 축심 방향을 향하여 동일한 간격으로 배치되어 있고, 이러한 양극몸체(10)와 베인(13)에 의해 양극부가 구성된다.

그리고, 커패시턴스를 변화시켜 균일한 공진주파수를 얻기 위해 베인(13)의 선단부측에는 그 상하부에 각각 내측균압링(15) 및 외측균압링(17)이 베인(13)에 각각 교번적으로 접속배치되어 있고, 양극몸체(10)의 중심축상에는 복수개의 베인(13)의 선단부와 필라멘트(20) 사이에 작용공간(23)이 형성되어 있다.

또한, 상기 작용공간(23) 내에는 텅스텐(W)과 산화토륨(ThO₂)의 혼합물로 형성되어 나선형상으로 권선된 필라멘트(20)가 양극몸체(10)와 동축형상으로 배치되어 있고, 이러한 필라멘트(20)는 외부로부터 제공되는 동작전류에 의해 가열되어 열전자를 방출한다.

한편, 상기 필라멘트(20)의 양단부에는 방출된 열전자가 중심축 방향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 상부실드햇(25) 및 하부실드햇(27)이 각각 고착되어 있는데, 하부실드햇(27)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 제 1 필라멘트전극(30)이 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상부실드햇(25)의 하단부에 용접고착되어 있고, 하부실드햇(27)의 바닥면에는 몰리브덴제의 제 2 필라멘트전극(33)이 용접 고착되어 있다.

여기에서, 상기 제 1 필라멘트전극(30) 및 제 2 필라멘트전극(33)은 마그네트론의 필라멘트(20)를 지지고정하는 절연세라믹(35)에 형성된 관통구멍을 통해 전원단자(37)가 접속되어 있는 제1 외부접속단자(40) 및 제 2 외부접속단자(43)에 전기적으로 접속되어 필라멘트(20)에 전류를 공급하는 캐소드지지대이고, 제 1 필라멘트전극(30)은 필라멘트(20)의 중심축을 관통하면서 상부폴피스(25)을 지지한다.

또한, 상기 양극몸체(10)의 양측개구부에는 필라멘트(20)와 베인(13) 간의 작용공간(23) 내에 자속을 균일하게 형성하도록 자로를 형성하는 상부폴피스(45) 및 하부폴피스(47)가 용접고착되어 있는데, 이러한 상부실드햇(45) 및 하부폴피스(47)는 깔대기 형상의 자성체이다.

그리고, 상기 상부폴피스(45) 및 하부폴피스(47)의 상하부에는 상부실드컵(50) 및 하부실드컵(53)이 각각 밀착되어 용접고착되어 있고, 상기 상부실드컵(50) 및 하부실드컵(53)의 상하부에는 양극몸체(10)의 내부를 진공상태로 밀봉하기 위하여 안테나세라믹(55) 및 절연세라믹(35)이 밀착되어 용접고착되어 있다.

또한, 마그네트론의 출력부를 구성하는 상부실드컵(50)의 상부개구단부에는 후술될 안테나캡(57)을 절연시키는 원통형상의 안테나세라믹(55)의 접합되어 있고, 안테나세라믹(55)의 상부측 선단부에는 구리물질인 배기관(60)이 접합되어 있으며, 배기관(60)의 내측 중앙부에는 공동공진기 내에서 발진되는 고주파를 출력하기 위해 안테나(63)가 구비되는데, 이러한 안테나(63)는 베인(13)으로부터 도출되며, 상부폴피스(45)의 중앙부를 통해 관통되어 축상으로 연장되면서 그 끝부분이 배기관(60)내에 고정되어 있다.

그리고, 상기 배기관(60)의 외측면에는 배기관(60)의 용접고착부를 보호하고, 전계집중으로 발생되는 스파크를 방지하며, 고주파 안테나의 역할을 하고, 고주파를 외부로 출력하는 창(Window)역할을 하는 안테나세라믹(55)과 안테나캡(57)이 씌워져있다.

또한, 양극몸체(10)의 외부에는 귀환되는 자속을 연결하기 위해 상기 양극몸체(10)내의 자속량을 결정하는 상부요우크(60) 및 하부요우크(61)가 설치되어 있고, 상기 양극몸체(10) 및 하부요우크(61) 사이에는 복수개의 알루미늄 냉각핀(65)이 상기 양극몸체(10) 및 하부요우크(61)에 고정된 클램프부재(67)에 의해 감합배치되어 상기 마그네트A(70) 및 마그네트K(73)와 함께 자로형성용 상부요우크(60) 및 하부요우크(61)에 의해 덮혀 있다.

상기와 같이 구성된 마그네트론은 외부전원이 전원단자(37)를 통해 제 1 외부 접속단자(40) 및 제 2 외부접속단자(43)로 제공되면, 제 1 외부접속단자(40)와, 제 1 필라멘트전극(30), 상부실드햇(25), 필라멘트(20), 하부실드햇(27), 제 2 필라멘트전극(33) 및, 제 2 외부접속단자(43)로 이루어지는 폐회로가 구성되어 필라멘트(20)에 동작전류가 공급된다.

그 다음, 필라멘트(20)로 제공되는 동작전류에 의해 필라멘트(20)가 가열되어 필라멘트(20)로부터 열전자가 방출되고, 방출된 열전자에 의한 전자군이 형성된다.

이때, 제 2 필라멘트전극(33)과 양극부(즉, 양극몸체(10)와 베인(13))에 인가되는 구동전압에 의해 필라멘트(20)와 베인(13) 간의 작용공간(23) 내에는 강한 전계가 형성되고, 마그네트A(70) 와 마그네트K(73)에 의해 발생된 자계가 하부폴피스(47)를 따라 작용공간(23) 쪽으로 인도되어 작용공간(23)을 통해 상부폴피스(45)로 진행하면서 작용공간(23) 내에 높은 자계가 형성된다.

따라서, 필라멘트(20)로부터 작용공간(23)으로 방출된 열전자로 형성되는 전자군이 작용공간(23) 내에 형성된 강한 전계 및 높은 자계에 의해 양극부(양극몸체(10)와 베인(13)) 방향으로 나선형의 회전운동을 하면서 진행되고, 전자군의 이러한 운동은 작용공간(23)의 모든 공간에서 이루어진다.

따라서, 베인(13)과 공동공진기와의 구조적인 공진회로에 따라 열전자들로 형성된 전자군이 양극부(양극몸체(10)와 베인(13)) 방향으로 반복적으로 진행되면서, 전자군이 회전하는 속도에 상응하는 공진주파수인 2450㎒의 고주파가 베인(13)으로부터 유기된다.

그 다음, 베인(13)으로부터 유기된 고주파(2450㎒)가 안테나(63)를 통해 배기관(60)으로 전송되고, 웨이브 가이드(Wave Guide)를 통해 전자렌지로 제공된 다음, 분산장치를 통해 전자렌지의 캐비티(Cavity)로 제공되어 캐비티 내의 음식물의 분자들이 초당 24억 5천만번 정도 진동되면서 발생되는 마찰열에 의해 음식물이 조리된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형상의 양극몸체(10)의 내부에는 축심방향을 향하여 복수개의 (일반적으로, 짝수개임) 베인(13)이 동일한 간격으로 형성되어 있고, 공동공진기와의 구조적인 공진회로에 따라 열전자들로 형성된 전자군이 양극부(양극몸체(10)와 베인(13)) 방향으로 반복적으로 진행되면서, 전자군이 회전하는 속도에 상응하는 공진주파수인 2450㎒의 고주파가 베인(13)으로부터 유기된다.

이때, 전자군은 베인(13)에 주기적인 마이크로파 발진주파수에 배수의 역수분의 일 만큼의 주기로 베인(13)에 간섭을 일으키고, 이 작용에 의해 베인(13) 간에 마주보고 있는 공간, 즉 공동공진기에는 소정의 정전용량을 갖는 커패시턴스 성분과, 이를 연결하는 양극몸체(10)로 이루어지는 회로상에서의 인덕턴스 성분이 병렬공진회로를 구성하고, 베인(13)의 구조에 따른 공진주파수는로 결정되어 일정한 마이크로파가 발생하게 된다.

여기에서,로서, 도 3에 도시된 바와 같이, ε₀는 진공중의 유전율이고, d는 베인(13)간의 거리, A는 베인(13)의 단면적을 각각 나타낸다.

한편, 열전자들로 형성된 전자군이 양극부(양극몸체(10)와 베인(13)) 방향으로 반복적으로 진행되면서, 충돌에 의해 열이 발생하고, 상기 발생된 열은 베인(13)을 따라양극몸체(10)를 통해 상기 양극몸체(10)에 개재된 냉각핀(65)에 전달되어 외부로 방열된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 마그네트론의 베인은 마그네트론이 이상동작에 의해 기준치 이상으로 온도가 상승하게 되면 상승된 열이 외부로 완전히 방열되지 못하여 양극부의 온도가 기준치 이상으로 상승되고, 이로 인해 마그네트A 및 마그네트K의 온도가 상승되어 마그네트의 자계가 약화되기 때문에, 마그네트론의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 필라멘트측의 베인의 단면에 비해 양극몸체측의 베인의 단면을 넓게 형성시켜 전자운동에 의해 발생된 열에너지가 양극몸체로 용이하게 전달되도록 한 마그네트론의 베인을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 마그네트론의 베인은, 필라멘트의 외측 둘레에 원통형상으로 양극몸체가 형성되고, 이 양극몸체가 상기 필라멘트의 사이에 복수개의 베인이 설치된 마그네트론에 있어서, 상기 베인은 필라멘트측의 단면에 비해 양극몸체측의 단면이 넓은 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 마그네트론의 구조를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 AA를 기준으로절단한 수평단면도로서, 종래의 통상적인 마그네트론의 베인을 도시한 도면,

도 3은 도 2에 도시된 마그네트론의 베인의 일부절개 사시도,

도 4는 본 고안에 의한 마그네트론의 베인의 일부절개 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 양극몸체13, 14 : 베인

20 : 필라멘트23 : 작용공간

25 : 상부실드햇27 : 하부실드햇

45 : 상부폴피스47 : 하부폴피스

60 :상부요우크63 : 하부요우크

65 : 냉각핀70 : 마그네트A

73 : 마그네트K

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 고안에 따른 마그네트론의 베인의 일부절개 사시도이다.

종래의 통상적인 마그네트론의 베인을 도시한 도 3에서의 베인(13)과 본 고안에 따른 마그네트론의 베인을 도시한 도 4에서의 베인(14)의 형상을 비교참조하면 알 수있듯이, 본 고안에 따른 베인(14)의 형상은 필라멘트(20)측으로부터 양극몸체(10)측으로 단면적이 증가하여 필라멘트(20)측의 베인(14)의 단면(16)보다 양극몸체(10)측의 베인(14)이 단면이 넓게 형성되어 있다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 고안에 따른 마그네트론의 베인의 동작과정에 대하여 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면 알 수 있듯이 본 고안에 따른 베인(14)은 열에너지를 외부로 용이하게 전달시키기 위해 필라멘트(20)측으로부터 양극몸체(10)측으로 단면적이 단계적으로 증가하여 필라멘트(20)측의 단면(16)에 비해 양극몸체(10)측의 단면이 넓게 형성되어 있다.

따라서, 열전자들로 형성된 전자군이 양극부(양극몸체(10)와 베인(14)) 방향으로 반복적으로 진행되면서 충돌에 의해 발생된 열이 넓어진 베인(14)의 단면을 따라 양극몸체(10)로 용이하게 전달되어 상기 양극몸체(10)에 개제된 냉각핀(65)을 통해 외부로 방열된다.

이때,이고, 이에따라 공진주파수는(ε₀: 진공중의 유전율, d : 베인간의 거리, A' : 베인의 단면적)으로 결정되므로, 베인(14)의 단면적(A')이 커짐에 따라 커패시턴스 성분(C')이 증가하게 되고, 이러한 커패시터 성분(C')의 증가량에 상응하여 인덕턴스 성분(L')을 감소하여 동일한 공진주파수를 얻을 수 있다.

따라서, 본 고안을 이용하면, 베인과 양극몸체의 접하는 면적이 넓게 형성되어 전자운동에 의해 발생된 열이 양극몸체로 용이하게 전달되므로, 마그네트의 자계가 안정되어 마그네트론의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 필라멘트(20)의 외측 둘레에 원통형상으로 양극몸체(10)가 형성되고, 이 양극몸체(10)가 상기 필라멘트(20)의 사이에 복수개의 베인(14)이 설치된 마그네트론에 있어서, 상기 베인(14)은 필라멘트(20)측의 단면(16)에 비해 양극몸체(10)측의 단면이 넓은 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 베인.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인(14)은 열에너지를 외부로 용이하게 전달시키기 위해 필라멘트(20)측으로부터 양극몸체(10)측으로 단면적이 단계적으로 증가되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 베인.