KR20060043802A - 전자 레인지용 마그네트론 - Google Patents

전자 레인지용 마그네트론 Download PDF

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KR20060043802A
KR20060043802A KR1020050019866A KR20050019866A KR20060043802A KR 20060043802 A KR20060043802 A KR 20060043802A KR 1020050019866 A KR1020050019866 A KR 1020050019866A KR 20050019866 A KR20050019866 A KR 20050019866A KR 20060043802 A KR20060043802 A KR 20060043802A
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Abstract

본 발명의 과제는 불필요한 잡음, 특히 제6 고조파 및 제7 고조파를 억제할 수 있는 전자 레인지용 마그네트론을 제공하는 것이다.
양극 원통(11)의 내측에 위치하는 음극(12)과, 양극 원통(11)의 내벽으로부터 음극(12) 방향을 향해 방사 형상으로 배치한 복수의 베인(13)과, 복수의 베인(13)을 1개 걸러 접속하는 제1 스트랩 링(14a)과, 이 제1 스트랩 링(14a)보다도 내측에 위치하여 복수의 베인을 1개 걸러 접속하는 제2 스트랩 링(14b)을 구비하고, 발진 주파수가 2450 ㎒대인 전자 레인지용 마그네트론에 있어서, 제2 스트랩 링(14b)의 내경이 양극 원통(11)의 직경 상에 위치하는 2개의 베인(13)끼리의 내측단부간 거리의 1.45배 내지 1.53배이다.
전자 레인지용 마그네트론, 원통, 베인, 스트랩 링

Description

전자 레인지용 마그네트론 {MAGNETRON FOR MICROWAVE OVEN}
도1은 본 발명의 실시 형태를 설명하는 개략의 단면도.
도2는 본 발명의 실시 형태를 설명하는 도면으로, 양극의 주요 부분을 발출한 개략의 상면도.
도3은 본 발명의 실시 형태를 설명하는 도면으로, 양극을 포함하는 발진부를 도시하는 단면 개략도.
도4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 주로 출력부를 설명하는 단면 개략도.
도5는 본 발명의 실시예를 설명하는 특성도.
도6은 본 발명의 실시예를 설명하는 특성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 양극 원통
12 : 음극
13 : 베인
15 : 제1 폴피스
16 : 제2 폴피스
17 : 냉각용 핀
19 : 제1 금속링
20 : 제2 금속링
22 : 밀봉링
23 : 배기관
25 : 안테나
30 : 도전 가스켓
본 발명은 전자 레인지의 고주파 가열원 등에 사용되는 전자 레인지용 마그네트론에 관한 것이다.
전자 레인지용 마그네트론은 고주파를 발생하는 전자관으로, 그 발진 본체 부분은 양극 원통 및 양극 원통의 내측 공간에 위치하는 음극, 양극 원통의 내벽으로부터 음극을 향해 방사 형상으로 배치되는 복수의 베인 등으로 구성되어 있다.
상기한 구성에 있어서, 입력부로부터 음극으로 전력을 공급하여 발진 본체 부분에 발생하는 고주파를 안테나 등의 출력부로부터 외부로 취출하는 구조로 되어 있다.
전자 레인지용 마그네트론은 동작 시, 2450 ㎒의 기본파 외에, 수백㎑로부터 수십㎓의 광범위에 걸치는 잡음을 발생한다. 잡음은 출력부를 구성하는 안테나나 음극으로 전력을 공급하는 입력 단자 등을 통해 외부로 누설하여 각종 통신 등에 방해가 된다.
그로 인해, 종래의 전자 레인지용 마그네트론에서는 잡음을 억제하는 다양한 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 출력부에서는 고주파를 저지하는 초크 구조가 설치되고, 입력부에서는 관통 콘덴서와 초크 코일로 이루어지는 필터 회로가 설치되어 있다.
종래의 전자 레인지용 마그네트론은 출력부에 설치한 고조파 억제를 목적으로 한 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 초크 구조 및 입력부에 설치한 필터 회로 등에 의해 고조파 등 불필요한 잡음을 억제하고 있다.
그런데, 전자 레인지용 마그네트론을 조립한 전자 레인지의 경우, 고주파 방해 규정(C.I.S.P.R : Comite International Special des Perturbations Radioelectriques/International Special Committee on Radio Interference)으로 적용되는 주파수 범위는 지금까지 제5 고조파까지로 되어 있다. 그로 인해, 종래의 전자 레인지용 마그네트론은, 제5 고조파까지의 고주파 방해에 대해서는 충분히 대응할 수 있는 구조로 되어 있다. 제5 고조파의 억제를 위해, 초크 대신에 양극 베인 상의 스트랩 링의 위치를 소정으로 설정하는 기술이 일본 특허 공보 평1-45936호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 이 기술은 제5 고조파의 억제에 어느 정도의 효과가 있지만, 충분하지는 않다. 이로 인해, 이와 같은 스트랩 링 위치 조정을 사용하는 경우라도 제5 고조파용 초크를 출력 상부측에 설치하여 병용하는 것이 행해진다. 통상은 발진(發振) 효율을 고려하여 스트랩 링 중 내측 링의 내경이 양극 원통의 직경 상에 위치하는 2개의 베인끼리의 내측단부간 거리의 1.6배 이상으로 설정되어 있다. 그러나, 이 구조에서는, 그보다도 고차의 고조파에 대해서는 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다.
본 발명은 불필요한 잡음, 특히 제6 고조파 및 제7 고조파를 억제할 수 있는 전자 레인지용 마그네트론을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 양극 원통의 내측에 위치하는 음극과, 상기 양극 원통의 내벽으로부터 상기 음극 방향을 향해 방사 형상으로 배치한 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상하에서 1개 걸러 번갈아 접속하는 한 쌍의 제1 스트랩 링과, 이 제1 스트랩 링보다도 내측에 위치하여 상기 복수의 베인의 상하에서 1개 걸러 번갈아 접속하는 한 쌍의 제2 스트랩 링을 구비하고, 발진 주파수가 2450 ㎒대인 전자 레인지용 마그네트론에 있어서, 상기 제2 스트랩 링의 내경이 상기 양극 원통의 직경 상에 위치하는 2개의 베인끼리의 내측단부간 거리의 1.45배 내지 1.53배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 내측에 위치하는 직경이 작은 제2 스트랩 링의 내경이 양극 원통의 직경 상에 위치하는 2개의 베인의 내측단부간 거리의 1.45배 내지 1.53배로 설정되고, 불필요한 고조파, 특히 제6 및 제7 고조파를 억제한 마그네트론이 실현된다.
본 발명의 실시 형태에 대해 도1을 참조하여 설명한다.
전자 레인지용 마그네트론의 발진 본체 부분을 구성하는 양극 원통(11)의 내 측에 나선 형상으로 권취한 음극(12)이 배치되어 있다. 음극(12)은 관 축(m)을 따라 배치되어 있다. 또한, 양극 원통(11)의 내벽으로부터 음극(12) 방향을 향하고, 또한 양극 원통(11)의 원주 방향에 등간격으로 짝수개, 예를 들어 10개의 베인(13)이 설치되어 있다. 베인(13)의 외측단부는 양극 원통(11) 내벽에 고정되고, 내측단부는 자유단부로 되어 있다. 각 베인(13)의 도시된 상변 및 도시된 하변은 각각 직경이 큰 한 쌍의 제1 스트랩 링(14a) 및 제1 스트랩 링(14a)의 내측에 위치하여 제1 스트랩 링(14a)보다도 직경이 작은 한 쌍의 제2 스트랩 링(14b)에 의해 1개 걸러 번갈아 접속되어 있다.
예를 들어, 베인(13)의 도시된 상변은 1개의 베인(13)부터 세어 홀수번째의 베인(13)끼리가 제1 스트랩 링(14a)에서 접속되고, 짝수번째의 베인(13)끼리가 제2 스트랩 링(14b)에서 접속되어 있다. 베인(13)의 도시된 하변은 반대로, 홀수번째의 베인(13)끼리가 제2 스트랩 링(14b)에서 접속되고, 짝수번째의 베인(13)끼리가 제1 스트랩 링(14a)에서 접속되어 있다.
양극 원통(11)의 상하 개구 부분에 제1 폴피스(15) 및 제2 폴피스(16)가 배치되고, 양극 원통(11)의 주위에 양극 원통(11)을 냉각하기 위한 복수의 냉각용 핀(17)이 배치되어 있다.
제1 폴피스(15)에 제1 금속 용기(18)가 기밀 접합되고, 제1 금속 용기(18)에 제1 금속 링(19)이 기밀 접합되어 있다. 제1 금속 링(19)에 제2 금속 링(20)이 접합되고, 제2 금속 링(20)에 절연통(21)이 기밀 접합되어 있다. 또한, 절연통(21)에 밀봉 링(22)이 기밀 접합되고, 밀봉 링(22)에 배기관(23)이 밀봉되어 있다. 밀 봉 링(22) 및 배기관(23)은 캡(24)으로 보호되어 있다. 또한, 출력부를 구성하는 안테나(25)의 일단부가 배기관(23)에 접속되어 있다. 안테나(25)의 타단부는 절연통(21) 등의 내측 공간을 통해 베인(13) 1개에 접속되어 있다.
또한, 제1 금속 용기(18) 및 제2 금속 링(20) 등의 부분에 2중의 원통형 벽 구조 부분(C3, C5)이 형성되고, 고조파를 억제하는 소위 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 초크 구조가 설치되어 있다.
또한, 제2 폴피스(16)에 제2 금속 용기(26)가 기밀 접합되고, 제2 금속 용기(26)에 입력부(60)의 일부가 되는 음극 시스템(27)이 관 축(m)에 따라서 연장되어 고정되어 있다.
제1 폴피스(15)의 상방 및 제2 폴피스(16)의 하방에 환형상의 영구 자석(28a, 28b)이 배치되어 있다. 또한, 양극 원통(11), 냉각용 핀(17) 및 영구 자석(28a, 28b)을 둘러싸도록 자로(磁路)를 형성하는 자기 요크(29)가 배치되어 있다. 제1 금속 링(19)을 둘러싸는 자기 요크(29)의 내측 부분에는 도전 가스켓(30)이 설치되어 있다.
또한, 음극 시스템(27)의 내측 부분에 센터 로드(31) 및 사이드 로드(32)가 배치되어 있다. 센터 로드(31)는 음극(12)의 도시된 상방에 위치하는 출력측단부의 엔드 햇(12a)에 접속하고, 사이드 로드(32)는 음극(12)의 도시된 하방에 위치하는 입력측단부에 접속하고 있다. 음극 시스템(27)의 외측 부분에 필터 회로를 구성하는 코일(33) 및 콘덴서(34)가 접속되어 있다.
음극 시스템(27) 및 코일(33)은 필터 케이스(35)에 둘러싸이고, 콘덴서(34) 는 필터 케이스(35)를 관통하도록 부착되어 있다.
다음에, 발진 본체 부분을 구성하는 양극 부분에 대해, 도1의 양극 원통(11)이나 베인(13) 등의 각 부분을 발출하여 상방으로부터 본 도2, 발진부의 주요부의 일부 종단면을 도시하는 도3을 참조하여 설명한다. 또한 도2, 도3은 도1에 대응하는 부분에 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 일부 생략한다.
양극 원통(11)의 내측 공간에, 양극 원통(11)의 원주 방향에 등간격으로, 또한 양극 원통(11) 내벽으로부터 중심 방향을 향해 복수개, 예를 들어 10개의 베인(13a 내지 13j)이 설치되어 있다. 이 때, 양극 원통(11)의 직경 상에서 대향하여 2개의 베인(13), 예를 들어 13a와 13f, 13b와 13g, …가 쌍을 이루어 위치하고 있다.
여기서, 양극 원통(11)의 내경을 2rv, 양극 원통(11)의 직경 상에 위치하는 2개의 베인, 예를 들어 베인(13a)과 베인(13f)의 내측단부간의 거리를 2ra, 제1 스트랩 링(14a)의 외경을 LS, 제2 스트랩 링(14b)의 내경을 SS라 한다.
그리고, 본 발명은 양극 원통의 내경(2rv)과 베인 선단부간의 거리(2ra)와의 비율(2ra/2rv)이 0.22 내지 0.28의 범위, 또한 제1 스트랩 링의 외경(LS)과 베인 선단부간의 거리(2ra)와의 비율(LS/2ra)이 2 내지 2.3의 범위를 공진기의 설계 조건으로 하고, 이 설계 조건으로 제2 스트랩 링의 내경(SS)과 베인 선단부간의 거리(2ra)의 비율(SS/2ra)을 1.45 내지 1.53의 범위로 설정하고 있다.
상기한 구성에 있어서, 입력부(60)로부터 음극(12)으로 전력이 공급되어 발진 본체 부분에서 발생하는 고주파가 안테나(25) 등으로 이루어지는 출력부(50)를 통해 외부로 취출된다.
전자 레인지용 마그네트론은 동작시, 2450 ㎒(±50 ㎒)의 기본파 외에, 수백㎑ 내지 수십㎓의 광범위에 걸치는 잡음을 발생한다. 도1에 도시한 바와 같이, 이들 잡음은 출력부(50)의 상부에 설치한 초크(C2), 출력부 중간에 설치한 초크(C3), 초크(C5) 및 입력부(60)측에 설치한 필터 회로에 의해 외부로의 누설이 억제된다.
다음에 제6, 제7 고조파의 억제에 대해 설명한다. 또한, 전자 레인지용 마그네트론의 양극부의 일반적인 치수는 다음과 같다.
양극 내통 내경(2rv) 34 내지 37 ㎜
베인 개수 10
베인 높이(Vh) 7 내지 10 ㎜
베인 두께 1.8 내지 2.5 ㎜
베인 내측단부간 거리(2ra) 8 내지 10 ㎜
본 발명자는 도4에 도시한 바와 같이, 출력부에 있어서 안테나(25)의 선단부에 제2 고조파 초크(C2), 안테나(25)를 둘러싸고 제5 고조파 쵸크(C5)를 설치한 마그네트론에 있어서, 상기 양극 치수의 범위에서 제1 스트랩 링(14a), 제2 스트랩 링(14b)의 치수를 하기와 같이 변화시킨 제1 내지 제10 실시예, 제1 내지 제3 비교예의 마그네트론관을 제작하였다. 또한, 도1과 동일 부호는 동일 부분을 나타낸다. 이들 마그네트론관의 각 고조파(3f, 5f, 6f, 7f)의 특성을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
(제1 스트랩 링)
외경(LS) 17 내지 21 ø
폭(t) 0.5 내지 1.5 ㎜
(제2 스트랩 링)
내경(SS) 12 내지 15 ø
폭(t) 0.5 내지 1.5 ㎜
상기 실시예 및 비교예는 제2 스트랩 링의 내경(SS)과 베인 선단부간의 거리(2ra)의 비율(SS/2ra)을 1.43 내지 1.59의 범위에서 변화시켰다.
도5는 표 1을 그래프에 플롯한 것이고, 제2 스트랩 링(14b)의 내경(SS)과 베인(13)의 내측단부간의 거리(2ra)의 비율(SS/2ra)과 잡음 레벨과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 표 1에서는 기재하고 있지 않지만, 제2 고조파(2f), 제4 고조파(4f)의 특성도 나타냈다.
표 1
SS/2ra 고조파
3f 5f 6f 7f
제1 실시예 1.45 -1.8(㏈m) -16.0 -50.3 -44.7
제2 실시예 1.45 -5.2 -23.0 -52.5 -45.7
제3 실시예 1.45 -6.5 -17.6 -46.7 -39.6
제4 실시예 1.45 -11.8 -20.0 -53.8 -33.3
제5 실시예 1.49 -7.7 -18.8 -53.8 -44.1
제6 실시예 1.49 -12.0 -18.3 -50.2 -44.1
제7 실시예 1.53 -17.1 -16.3 -55.3 -45.2
제8 실시예 1.53 -12.4 -18.4 -58.6 -44.9
제9 실시예 1.53 -12.9 -17.7 -54.3 -35.4
제10 실시예 1.53 -14.7 -24.9 -50.4 -41.6
제1 비교예 1.43 -4.1 -19.5 -41.9 -42.3
제2 비교예 1.58 -19.4 -16.7 -31.4 -32.3
제3 비교예 1.59 -16.3 -14.7 -30.4 -36.4
도5의 횡축은(SS/2ra), 종축은 잡음 레벨(㏈m)이고, 곡선(2f 내지 7f)은 각각 차례로 제2 고조파 내지 제7 고조파의 잡음 레벨을 나타내고 있다.
도3에 도시한 바와 같이 (SS/2ra)가 1.45 내지 1.53의 범위, 바람직하게는 1.48 내지 1.52의 범위이고, 제6 고조파(6f) 및 제7 고조파(7f)가 억제되어 있다.
제3 고조파(3f)의 특성은 (SS/2ra)가 1.45 내지 1.53의 범위이고 우측으로 하강하게 되어 있다. 그로 인해, 제3 고조파도 더불어 억제하는 경우에는 (SS/2ra)를 대략 1.53의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
마그네트론 고조파는 양극과 음극에서 형성되는 작용 공간에 있어서 마이크로파 전계가 크게 흐트러짐으로써 발생한다. 따라서, 고조파의 억제는 출력측의 고조파 억제를 목적으로 한 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 초크뿐만 아니라, 양극 구조, 폴피스 형상 등의 요소가 관련되어 서로 영향을 미친다. 그러나, 도6은 도4의 구조로부터 제5 고조파 초크(C5)를 제거하였을 때의 제6 고조파(6f), 제7 고조파(7f)의 억제 특성을 나타낸다. 이 C5가 없는 구조는 도4의 C5가 달린 구조에 반해 구조가 바뀌었으므로 동작점이 다르지만, 도5 특성에 비하면 알 수 있는 바와 같이 고조파(6f, 7f)의 억제 특성은 대략 유지되어 있다. 즉, 본 발명에 따르면 출력부의 구조 변화, 즉 제5 고조파 초크의 유무에 관계없이, 6f, 7f의 억제 효과가 확보된다.
상기한 구성에 따르면, 불필요한 잡음, 특히 제6 고조파 및 제7 고조파를 억제한 전자 레인지용 마그네트론을 실현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 양극 원통의 내측에 위치하는 음극과, 상기 양극 원통의 내벽으로부터 상기 음극 방향을 향해 방사 형상으로 배치된 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상하에서 1개 걸러 번갈아 접속하는 한 쌍의 제1 스트랩 링과, 이 제1 스트랩 링보다도 내측에 위치하여 상기 복수의 베인의 상하에서 1개 걸러 번갈아 접속하는 한 쌍의 제2 스트랩 링을 구비하고, 발진 주파수가 2450 ㎒대인 전자 레인지용 마그네트론에 있어서,
    상기 제2 스트랩 링의 내경이 상기 양극 원통의 직경 상에 위치하는 2개의 베인끼리의 내측단부간 거리의 1.45배 내지 1.53배인 것을 특징으로 하는 전자 레인지용 마그네트론.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 스트랩 링의 내경이 상기 양극 원통의 직경 상에 위치하는 2개의 베인끼리의 내측단부간 거리의 1.48배 내지 1.52배인 것을 특징으로 하는 전자 레인지용 마그네트론.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 베인끼리의 내측단부간 거리(2ra)와 상기 양극 원통의 내경(2rv)의 비(2ra)/(2rv)가 0.22 내지 0.28인 전자 레인지용 마그네트론.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양극 원통의 일단부면으로부터 폴피스와 출력부(상기 베인으로부터 연장되는 안테나가 배치됨)가 연장되어 있고, 상기 양극 원통의 타단부면으로부터 폴피스와 입력부(음극 시스템을 포함함)가 연장되어 있고, 상기 출력부에 적어도 제5 고조파 억제용까지의 초크를 포함하는 초크가 설치되어 있는 전자 레인지용 마그네트론.
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