KR20040009855A - 마그네트론의 베인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 베인에 관한 것으로, 특히 본 발명은 베인간에 서로 마주보는 표면을 요철 형상으로 형성하여 표면 단면적으로 증가시킴으로서 마그네트로느이 냉각효율을 향상시키고, 상대적으로 종래의 양극바디의 길이를 줄일 수 있어 마그네트론을 소형화할 수 있는 효과가 있다.

Description

마그네트론의 베인{Vane of magnetron}

본 발명은 마그네트론의 베인에 관한 것으로, 특히 마그네트론의 베인을 표면 단면적으로 확장시켜 마그네트론의 부피감소 및 냉각효율을 증대시키는 마그네트론의 베인에 관한 것이다.

도 1은 종래의 마그네트론의 내부구조를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 음극부는 중심선상에 위치한 필라멘트(10)로 구성된다. 필라멘트(10)는 필라멘트(10)의 일단에 상단 실드(12)를 통하여 접속된 센터 리드(14)와 타단에 하단 실드(16)를 통하여 접속된 사이드 리드(18)에 의해 지지된다.

양극부는 양극 바디(20)와 양극 바디(20)의 내벽으로부터 돌출되어 상기 필라멘트(10)와 소정 간격을 유지하는 복수의 베인(22)들로 구성된다.

외스트립링(24)과 내스트립링(26)에 의해 교호로 배치된 베인들이 2개 그룹으로 나뉘어 전기적으로 접속된다.

또한, 양극 바디(20) 상하에는 환형 영구자석(28,30)들이 설치된다.

자속은 상부 영구자석(28)으로부터 필라멘트(10)와 베인(22)의 단부사이에 확보된 작용공간(32)을 통하여 하부 영구자석(30)으로 전개되어 바디 축방향으로 정자계를 형성한다. 상부 영구자석(28), 상부요크(34), 하부요크(36), 하부 영구자석(30) 등의 자기부재에 의해 자기 회로가 구성된다.

접지 전위의 양극 베인(22)에 대해 부전위인 필라멘트(10)로부터 양극 베인(22)의 선단을 향하여 방출되는 전자는 직교되는 전계와 자계에 의해 로렌츠 힘을 받아 작용공간(32)을 주회하게 되고, 이에 양극베인(22)의 선단에 고주파 전계가 미치게 하여 양극 내주의 공동 공진기에서 고주파 진동을 생성시킨다.

이와같이 생성된 고주파 전압은 안테나 리드(38)를 통하여 고주파 전계에 의해 생성된 마이크로파를 외부로 방사하게 된다.

상술한 바와 같이, 고주파 진동은 공동 공진기의 공진 주파수에 의해 영향을 받게 되는 바, 이 공진주파수는 인접하는 한쌍의 베인(22)들과 양극 바디(20)의 내벽이 이루는 공동의 크기에 영향을 받는다.

이러한 베인(22)들은 양극바디(20)의 내벽으로부터 중심을 향하여 방사상으로 배설된다. 그러므로, 한쌍의 베인(22)들과 양극바디(20)의 내벽에 의해 확보된 공동(40)에 의해 공동 공진기가 형성된다.

이러한 공동 공진기의 인덕턴스는 인접하는 베인의 근부에서부터 단부에 이르는 한 쌍의 베인의 길이 L에 의해 영향을 받고 캐패시턴스는 인접하는 베인들간의 마주보는 면의 면적에 의해 영향을 받는다. 즉, 베인의 길이가 길어지면 인덕턴스는 증가되고 베인의 면적이 넓어지면 캐패시턴스가 증가한다.

공진주파수는 인덕턴스와 캐패시턴스의 곱의 제곱근에 반비례하므로 베인의 크기가 작아지면 공진 주파수는 증가하게 된다.

마그네트론은 일정 공진 주파수로 세팅되는 바, 세팅된 공진주파수를 제공하기 위해서는 양극 바디 및 베인의 크기가 소정 크기로 설계된다.

종래에는 작용 공간에서 운동하는 전자가 양극바디(20)의 베인(22) 면에 도달할 때에는 운동에너지가 충돌에너지로 변환되어 베인(22)의 표면에 높은 열을 발생시킨다. 이렇게 발생된 높은 열은 베인(22)을 통해 양극 바디(20)로 열을 전달한다. 양극 바디(20)는 외부의 방열판(27)과 접촉되고 있어 전도된 열을 공기 중으로 방사하는 형태로 전달된다. 이 과정에서 높은 열 발생으로부터 완전히 외부로 방사시키지 못하는 열은 양극 바디(20)를 높은 온도로 상승시켜 마그네트론을 감자시킴으로서 마그네트론의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 마그네트론의 베인들 간에 서로 마주보는 표면 단면적을 증가시키는 데 있다.

도 2는 종래의 마그네트론의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 마그네트론의 베인을 설명하기 위한 단면도이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열전자를 방출하는 필라멘트, 상기 필라멘트를 중심축으로 하여 방사형으로 배치된 복수개의 양극베인을 구비하는 마그네트론에 있어서, 상기 양극베인 간에 서로 마주보는 표면을 그물모양의 요철형상으로 형성시킨 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 마그네트론의 베인에 대한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 베인간에 서로 마주보는 표면을 그물모양의 요철형상으로 형성한다. 이로 인해, 베인의 표면 단면적이 증가되게 된다.

베인의 표면 단면적이 증가되면, 상대적으로 베인선단에서 양극바디의 길이가 줄어들게 되어 베인의 단위 면적당 소비되는 열에너지가 감소한다. 이로 인해, 마그네트론의 냉각효율이 향상된다.

이를 상세히 설명하면, 베인과 베인이 서로 마주보고 있는 공진기 내에서 공진 주파수는 다음의 식으로 나타낸다.

(여기서, L은 베인 선단에서 양극바디 그리고 이웃 베인 선단까지 이어지는 거리의 면적과 길이에 대한 인덕턴스 이다. 그리고 C는 베인과 베인이 마주보고 있는 공진기 내에 정전용량 값이다.)

종래의 마그네트론에 대한 정전용량을 표현하면 다음과 같다.

(여기서, ε는 유전율(여기서는 진공중), A : 한개 베인의 단면적, d :베인과 베인간의 거리이다.)

그러나 본 발명에 따른 마그네트론의 정전용량 값은 다음과 같다.

(여기서, ε는 유전율(진공), A' : 본 발명에 따른 증가된 한 개 베인의 단면적, d : 베인과 베인간 거리이다.

따라서 본 발명에 따른 정전용량값은 기존의 정전용량의 값보다 증가() 된 것을 나타내고 있다.

또한, 주파수는 상술한 공진 주파수의 식의 관계로부터 증가된 정전용량만큼 동일 공진 주파수에서 인덕턴스(L)값은 충분히 감소시킬 수 있다.

공진기 내에서 인덕턴스(L)는 길이가 길수록 큰 값을 나타내므로 베인의 폭을 감소시킬 수 있고 결과적으로 양극바디의 내경을 감소시킬 수 있다.

한편, 공진기 내에 고주파 전하는 표면을 따라 이동하므로 상대적으로 단면적은 증가하고 길이는 감소하는 특성을 나타내므로 공진기에서 표면을 따라 이동하는 전류는 저항이 적어 저항손이 적게 발생한다. 즉 저항의 감소로 인해 주울열은 감소하는 특성을 보인다.

이것을 아래의 저항식을 이용하여 설명하면,

(여기서,은 고유 저항율이고ℓ은 길이로 베인선단(작용공간쪽)에서 양극바디까지의 횡축거리와 이웃한 베인의 선단(작용공간쪽)까지의 거리의 합,는 베인의 단면적이다.)

이에 따라, 베인 단면적() 의 증가와 길이(ℓ) 의 축소는 저항을 감소시키는 결과를 가져와 결과적으로 베인의 단위 면적당 소비되는 열에너지가 감소하여 마그네트론의 냉각효율이 향상된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 베인간에 서로 마주보는 표면을 요철 형상으로 형성하여 표면 단면적으로 증가시킴으로서 베인의 단위 면적당 소비되는 열에너지가 감소하여 냉각효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 베인의 표면 단면적 증가에 따라 공동 공진기에서의 캐패시턴스가 증가되어 상대적으로 양극바디의 길이를 줄일 수 있어 마그네트론의 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 열전자를 방출하는 필라멘트, 상기 필라멘트를 중심축으로 하여 방사형으로 배치된 복수개의 양극베인을 구비하는 마그네트론에 있어서,

   상기 양극베인 간에 서로 마주보는 표면을 그물모양의 요철형상으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 마그네트론.