KR200169603Y1 - 마그네트론의 음극부구조 - Google Patents

마그네트론의 음극부구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 전원라인을 통해 누설되는 라인노이즈를 제거하기 위한 마그네트론의 음극부 구조에 관한 것으로서, 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트를 지지하는 제1, 2캐소드 지지대와, 상기 제1, 2캐소드 지지대를 통해 상기 필라멘트에 전원을 공급하는 외부접속단자와, 상기 외부접속단자에 각각 접속된 쵸크코일과, 상기 각 쵸크코일이 통과되도록 한 쌍의 구멍이 형성된 페라이트를 구비한 마그네트론에 있어서, 상기 쵸크코일은 상기 페라이트에 형성된 한 쌍의 구멍을 통과한 후 서로 꼬여 있는 구조로, 높은 주파수의 고주파 성분을 가진 라인노이즈를 효과적으로 제거할 수 있음은 몰론, 원가가 절감되고 제조가 용이하다는 뛰어난 효과가 있다.

Description

마그네트론의 음극부구조
본 고안은 마그네트론에 관한 것으로서, 특히 전원라인을 통해 누설되는 라인노이즈를 제거하기 위한 마그네트론의 음극부 구조에 관한 것이다.
종래의 마그네트론은 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 동파이프 등에 의해 원통형상으로 형성된 양극통체(13)의 내부에는 고주파성분을 유기시키도록 복수개의 공진공동을 형성하는 다수(짝수)개의 베인(15)이 축심방향을 향하여 등간격으로 배치되어 있고 이들 양극통체(13)와 베인(15)에 의해 양극을 구성한다.
그리고, 베인(15)의 선단부측 근처에는 상/하부에 각각 커패시턴스를 변화시켜 일정한 공진주파수를 얻도록 내측 및 외측균압링(15a), 15b)이 상기 베인(15)을 하나 걸러서 각각 접속 배치되어 있고, 상기 양극통체(13)의 중심축상 근처에는 상기 다수개의 베인(15)의 선단부와 필라멘트(17)사이에 작용공간(12)이 형성되어 있다.
상기 작용구간(12)내에는 고열을 발생하도록 텅스텐(W)과 산화토륨(ThO2)을 혼합소결시켜 나선형상으로 권회한 필라멘트히터(17;히아, 필라멘트라 명명함)가 상기 양극통체(13)와 동축형상으로 배치되어 있다.
상기 필라멘트(17)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 열전자가 중심축방향으로 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부실드햇(20, 21)이 고착되어 있고, 상기 하부실드햇(21)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 제 1캐소드지지대(23)가 상기 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상기 상부실드햇(20)의 하단부에 용접고착되어 있으며, 상기 하부실드햇(21)의 바닥면에는 몰리브덴제의 제 2캐소드지지대(25)가 용접고착되어 있다.
상기 제1캐소드지지대(23)는 상기 필라멘트(17)의 중심축을 관통하면서 상기 상부실드햇(20)을 지지하고, 상기 제1 및 제2캐소드지지대(23, 25)는 마그네트론의 음극을 지지고정하는 절연세라믹(27)에 형성된 관통구멍을 통해 전원단자(30b, 32b)에 접속되어 있는 외부접속단자(29, 31)에 전기적으로 접속되어 상기 필라멘트(17)에 전류를 공급하는 필라멘트전극이다.
상기 외부접속단자(29, 31)에는 쵸크코일(30, 32)의 일단부가 전기적으로 접속되어 있고, 사이 쵸크코일(30, 32)의 타단부는 박스필터의 측벽부에 배설되어 있는 커패시터(34)와 접속되어 있으며, 사이 쵸크코일(30, 32)내에는 마이크로파를 발생하는 과정에서 제1 및 제2캐소드지지(23, 25)를 통해 인가되는 1GHZ이하인 라인노이즈를 흡수하는 페라이트(30a, 32a)가 상기 쵸크코일(30, 32)의 길이방향을 따라 삽입고정되어 있다.
또한, 상기 양극통체(13)의 양측개구부에는 상기 필라멘트(17)와 베인(15)에 의해 형성되는 작용공간(12)내에 균일하게 자속을 형성하도록 자로를 형성하는 깔대기형상의 상부 및 하부폴피스(33, 35)가 용접고착되어 있다.
상기 상부 및 하부폴피스(33, 35)의 상/하부에는 상부 및 하부실드컵(37, 39)이 각각 기밀하게 용접고착되어 있고, 상기 상부 및 하부실드컵(37, 39)의 상/하부에는 상기 양극통체(13)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위하여 안테나세라믹(45) 및 절연세라믹(27)이 기밀하게 용접고착되어 있다.
또한, 상기 상부 및 하부실드컵(37, 39)의 외측면에는 상기 양극통체(13)내에 일정한 자계분포를 유지하도록 링형상의 상/하부 마그네트(41, 43)가 배치되어 있고, 마그네트론의 출력부를 구성하는 상기 상부실드컵(37)의 상부개구단부에는 후술되는 안테나캡을 절연시키는 원통형상의 안테나세라믹(45)이 접합되어 있다.
또한, 도면에 있어서, 상기 안테나세라믹(45)의 상부측선단부에는 동으로 이루어진 배기관(47)이 접합되어 있고, 상기 배기관(47)의 내측 중앙부 근처에는 공진 공동내에 발진된 마이크로파를 출력하도록 상기 베인(15)으로부터 도출된 안테나(49)가 상기 상부폴피스(33)의 관통구멍을 통과하여 축상으로 연장되면서 상기 안테나(49)의 끝이 상기 배기관(47)내에 고정되어 있다.
그리고, 상기 배기관(47)의 외측면에는 상기 배기관(47)의 용접고착부를 보호함은 물론 전계집중에 의한 스파크방지 및 고주파안테나의 작용을 함과 동시에 마이크로파출력을 외부로 내보내는 창(Window) 역할을 하는 안테나세라믹(45)과 그 위에 안테나캡(51)이 씌워져 있다.
또한, 상기 양극통체(13)의 외부에는 귀환되는 자속을 연결하기 위해 상기 양극통체(13)내의 자속량을 결정하는 상부 및 하부 요오크(53,55)가 설치되어 있고, 상기 양극통체(13) 및 하부 요오크(55)사이에는 복수개의 알루미늄냉각핀(57)이 상기 양극통체(13) 및 하부 요오크(55)에 고정된 클램프부재(55a)에 의해 감압배치되어 상기 마그네트(41,43)와 함께 자고 형성용 상부 및 하부 요오크(53,55)에 의해 덮여 있다.
상기와 같이 구성된 마그네트론의 동작은 먼저, 외부접속단자(29,31)를 통해 전원이 인가되면, 상기 외부접속단자(29), 제1캐소드지지대(23), 상부실드햇(20), 필라멘트(17), 하부실드햇(21), 제2캐소드지지대(25), 외부접속단자(31)에 의해 폐회로가 구성되어 상기 필라멘트(17)에 동작전류가 공급되고 상기 필라멘트(17)가 가열되면 고온에서 작용공간(12)내로 열전자를 방출하기 시작한다.
이때, 상기 제2캐소드지지대(25)와 양극에 인가된 구동전압에 의해 필라멘트(17)의 바깥표면과 베인(15)사이의 작용공간(12)내에 강한 전계가 형성되고 이 강한 전계는 베인(15)에서 출발하여 필라멘트(17)로 이른다.
한편, 상부 마그네트(41)로부터 발생된 자속은 상부 폴피스(33), 작용공간(12), 하부폴피스(35), 하부 마그네트(43), 하부 요오크(55), 상부 요오크(53), 상부 마그네트(41)로 이루어지는 자기회로를 구성하여 작용공간(12)내에 높은 자계를 형성한다.
따라서, 고온의 필라멘트(17) 표면으로 부터 작용공간(12)으로 방출되는 열전자는 작용공간(12)내에 존재하는 강한 전계에 의해 베인(15) 또는 양극통체(13)족으로 진행함과 동시에 작용공간(12)내에 존재하는 강한 자게에 의해 진행방향에 대해 수직으로 힘을 받아 전자가 양극쪽으로 진행함에 따라 나선형운동을 한다.
이러한 전자의 운동은 모든 작용공간(12)에서 이루어져 베인(15)과 공진기(100)와의 구조적 공진회로에 따라 전자들이 전자군을 형성하면서 높은 전위인 베인(15)으로의 진행을 반복적으로 수행하여 상기 베인(15)에는 전자군이 회전하는 속도에 대응하는 공진주파수인 2450MHZ대(기본파) 마이크로파를 발생한다.
한편, 상기 마이크로파가 발생되는 과정에서 제1 및 제2 캐소드지지대(23, 25)를 통해 역류되는 라인노이즈는 페라이트(30a, 32a)에서 흡수되어 제거 또는 감쇠되어 외부로 배출된다.
그런데, 상기 마그네트론은 도3에 도시한 바와 같이 각 쵸크코일(30, 32)에 대하여 각각의 페라이트(30a, 32a)가 삽입된 구조이기 때문에 원가가 비싸고 제조가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 마그네트론의 음극부 구조를 변경하여 높은 주파수의 고주파 성분을 가진 라인노이즈를 효과적으로 제거함은 물론, 원가가 저렴하고 제조가 용이한 마그네트론의 음극부 구조를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 마그네트론의 음극부 구조는, 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트를 지지하는 제1, 2캐소드지지대와, 상기 제1, 2캐소드지지대를 통해 상기 필라멘트에 전원을 공급하는 외부접속 단자와, 상기 외부접속단자에 각각 접속된 쵸크코일과, 상기 각 쵸크코일이 통과되도록 한 쌍의 구멍이 형성된 페라이트를 구비한 마그네트론에 있어서, 상기 쵸크코일은 상기 페라이트에 형성된 한 쌍의 구멍을 통과한 후 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 한다.
도1은 종래기술에 의한 마그네트론의 종단면도.
도2는 도1의 A-A선에 따른 단면도.
도3은 종래기술에 의한 마그네트론의 음극부를 개략적으로 도시한 구조도.
도4는 본 고안의 일실시예에 의한 마그네트론의 음극부를 개략적으로 도시한 구조도.
도5는 본 고안에 적용되는 인덕터의 등가회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
17 : 필라멘트 20 : 상부실드햇
21 : 하부실드햇 23 : 제 1 캐소드 지지대
25 : 제 2 캐소드지지대 27 : 절연세라믹
29, 31 : 외부접속단자 30', 32' : 쵸크코일
34 : 커패시터 39 : 하부실드컵
40 : 페라이트
이하, 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도4는 본 고안의 일실시예에 의한 마그네트론의 음극부 구조를 개략적으로 도시한 구조도이고, 도5는 본 고안에 적용되는 인덕터의 등가회로도로서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 붙인다.
본 고안에 의한 마그네트론의 음극부 구조는 도4에 도시한 바와 같이 참조부호 17은 열전자를 방출하는 필라멘트이고, 상기 필라멘트(17)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 열전자가 중심축 방향으로 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부실드햇(20, 21)이 고착되어 있고, 상기 하부실드햇(21)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 제 1 캐소드지지대(23)가 상기 중앙부에 형성된 관통구멍을 통해서 상기 상부실드햇(20)의 하단부에 용접고착되어 있으며, 상기 하부실드햇(21)의 바닥면에는 몰리브덴제의 제 2캐소드지지대(25)가 용접고착되어 있다.
상기 제 1캐소드지지대(23)는 상기 필라멘트(17)의 중심축을 관통하면서 상기 상부실드햇(20)을 지지하고, 상기 제 1 및 제 2캐소드지지대(23, 25)는 마그네트론의 음극을 지지고정하는 절연세라믹(27)에 형성된 관통구멍을 통해 외부접속단자(29, 31)에 전기적으로 접속되어 상기 필라멘트(17)에 전류를 공급하는 필라멘트 전극이다.
상기 외부접속단자(29, 31)에는 쵸크코일(30', 32')의 일단부가 전기적으로 접속되어 있고, 상기 쵸크코일(30', 32')은 제1 및 제2캐소드지지(23, 25)를 통해 인가되는 1GHZ이하인 라인노이즈를 흡수하는 직육면체 페라이트(40)에 형성된 한쌍의 구멍을 통과한 후 서로 꼬인 구조이며, 상기 쵸크코일(30', 32')의 끝단은 콘덴서(34)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.
상기와 같이 구성된 마그네트론의 음극부 구조에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부접속단자(29, 31)를 통해 전원이 인가되면, 상기 외부접속단자(29), 제 1캐소드지지대(23), 상부실드햇(20), 필라멘트(17), 하부실드햇(21), 제2캐소드지지대(25), 외부접속단자(31)에 의해 폐회로가 구성되어 상기 필라멘트(17)에 동작전류가 공급되고, 이에따라 상기 필라멘트(17)가 가열되면 고온에서 작용공간(12)내로 열전자를 방출하기 시작한다.
이때, 상기 제 2캐소드지지대(25)와 양극에 인가된 구동전압에 의해 필라멘트(17)의 바깥표면과 베인(15) 사이의 작용공간(12)내에 강한 전계가 형성되고 이강한 전계는 베인(15)에서 출발하여 필라멘트(17)로 이른다.
한편, 상부 마그네트(41)로부터 발생된 자속은 상부폴피스(33), 작용공간(12), 하부폴피스(35), 하부 마그네트(43), 하부 요오크(55), 상부 요오크(53), 상부 마그네트(41)로 이루어지는 자기회로를 구성하여 작용공간(12)내에 높은 자계를 형성한다.
이어서, 고온의 필라멘트(17) 표면으로부터 작용공간(12)으로 방출되는 열전자는 작용공간(12)내에 존재하는 강한 전계에 의해 베인(15) 또는 양극통체(13) 쪽으로 진행함과 동시에 작용공간(12)내에 존재하는 강한 자계에 의해 진행방향에 대해 수직으로 힘을 받아 전자가 양극쪽으로 진행함에 따라 나선형 운동을 한다.
이러한 전자의 운동은 모든 작용공간(12)에서 이루어져 베인(15)과 공진기(10)와의 구조적 공진회로에 따라 전자들이 전자군을 형성하면서 높은 전위인 베인(15)으로의 진행을 반복적으로 수행하여 상기 베인(15)에는 전자군이 회전하는 속도에 대응하는 공진주파수인 2450MHZ대(기본파) 마이크로파를 발생한다.
이때, 마그네트론의 임피던스메칭 결함이나 이상 발진현상으로 인하여 높은 주파수의 고주파 성분을 가진 라인노이즈가 발생하게 되고, 필라멘트(17)가 안테나 작용을 하여 라인노이즈를 제1 및 제2 캐소드지지대(23, 25)를 통해 전달하며, 이 전달된 라인노이즈는 외부접속단자(29, 31)를 통해 쵸크코일(30', 32')에 인가된다.
상기 쵸크코일(30', 32')에 인가된 라인노이즈는 쵸크코일(30', 32')과 페라이트(40)와 콘덴서(34)로 구성된 L/C공진회로에 의해 제거되는데, 상기 공진회로의 인덕턴스(L)는 도5에 도시한 바와같이, 각 쵸크코일(30', 32')의 자체인덕턴스(L)와 쵸크코일(30', 32')간의 상호인덕턴스(M)에 의해 결정되며, 상기 공진회로의 정전용량(C)은 쵸크코일(30', 32')의 동선굵기를 크게 하든가 또는 쵸크코일(30', 32')간의 마주보는 거리를 작게 하여 그 값을 크게 할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 쵸크코일(30', 32')의 동선굵기는 종래와 같게 하면서 두 선을 도4에 도시한 바와같이, 페라이트(40)에 형성된 한 쌍의 구멍을 통과한후 서로 꼬인 구조로 형성하여 쵸크코일(30', 32')간의 마주보는 거리를 짧게 하므로 쵸크코일(30', 32')간의 정전용량(C)이 큰 값을 가지게 되고, 이 큰 정전용량값은 주파수에 따라 특성이 변화하는 리액턴스(X)의 성분을 크게 하여 보다 높은 주파수의 특성도 필터링하게 된다.
따라서, 상기 쵸크코일(30', 32')의 두 선간에 입력되는 고주파 성분의 라인노이즈는 서로 꼬인 구조로 형성된 쵸크코일(30', 32')간의 더욱 증대된 정전용량값의 변화에 따라 효과적으로 제거되면서 50 내지 60Hz의 교류전원만을 통과시켜 외부접속단자(29, 31)에 인가된다.
앞에서 설명한 바와같이 본 고안에 의한 마그네트론의 음극부 구조에 의하면, 단일페라이트의 구멍을 통과한 쵸크코일이 서로 꼬인 구조로 이루어짐으로써 높은 주파수의 고주파 성분을 가진 라인노이즈를 효과적으로 제거할 수 있음은 물론, 원가가 절감되고 제조가 용이하다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트를 지지하는 제1, 2캐소드지지대와, 상기 제1, 2캐소드지지대를 통해 상기 필라멘트에 전원을 공급하는 외부접속단자와, 상기 외부접속단자에 각각 접속된 쵸크코일과, 상기 각 쵸크코일이 통과되도록 한 쌍의 구멍이 형성된 페라이트를 구비한 마그네트론에 있어서, 상기 쵸크코일은 상기 페라이트에 형성된 한 쌍의 구멍을 통과한 후 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 음극부구조.
KR2019970002389U 1997-02-17 1997-02-17 마그네트론의 음극부구조 KR200169603Y1 (ko)

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