KR900008641B1

KR900008641B1 - 마그네트론

Info

Publication number: KR900008641B1
Application number: KR1019870015479A
Authority: KR
Inventors: 신고 오카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 도시바; 아오이 죠이치
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1990-11-26
Also published as: KR880009411A; JPS63187537A; EP0276446B1; EP0276446A3; DE3789954D1; DE3789954T2; US4888520A; EP0276446A2

Abstract

내용 없음.

Description

마그네트론

제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 마그네트론의 요부확대도.

제2도는 제1도의 개략적 전체구성도.

제3a도, 제3b도는 마그네트론의 요부를 진동계로 모델화 한 도면.

제4도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 마그네트론의 요부확대도.

제5도는 종래의 마그네트론의 요부확대도.

제6도는 마그네트론이 전자레인지에 부착된 예를 나타낸 개략도.

제7도는 마그네트론케이스를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마그네트론 7 : 스템

23 : 중앙로드 25 : 측부로드

27 : 출력부쪽 선단머리부 29 : 입력부쪽 선단머리부

35 : 필라멘트

본 발명은 전자레인지등과 같은 가전기에 사용되는 마그네트론에 관한 것이다.

종래의 마그네트론은 예컨대 제5도에 도시된 바와 같이, 고정측의 입력부에 마련된 스템(101)에 중앙로드(103) 및 측부로드(105)가 고정되고 이들 양로드(103, 105)가 열로인한 영향 및 전기분포등을 고려하여 소정길이를 가지면서 한쪽이 지지된 상태로 되어 있다. 그리고 중앙로드(103)의 앞끝에는 원판형상을한 출력부쪽 선단머리부(end hat ; 107)가 설치됨과 더불어 측부로드(105)의 앞끝에도 원통형상으로된 입력부쪽 선단머리부(109)가 각각 설치되어져 있는바, 그중 입력부쪽 선단머리부(109)는 중앙로드(103)의 중간부위에 위치하면서, 이 입력부쪽 선단머리부(109)와 중앙로드(103)가 소정간격을 유지하도록 배열되어 상기 입력부쪽 선단머리부(109)와 중앙로드(103)가 상대적으로 이동할 수 있도록 구성되어져 있다.

한편 상기 입력부쪽 선단머리부(109) 및 출력부쪽 선단머리부(107)에는 음극으로서의 나선형상을 가느다란 필라멘트(111)의 양끝이 각각 연결되어져 있는데, 이 필라멘트(111)는 도면에 도시되어져 있지 않은 양극원통내에 배치된 여러개의 베인(vane)의 중심에 위치되어져 있다. 그 때문에 마그네트론은 작동시 필라멘트(111)로부터 방출되어진 전자가 양극에 인입되어져 고주파전력을 발생하게 된다.(일본국 특허공개 소60-32235호 참조)

이와 같이 마그네트론은 예컨대 제6도에 도시된 바와 같이 전자레인지(113)등에 부착되게 되는바, 즉 마그네트론을 마그네트론케이스(115)에 고정시켜 놓은 다음 마그네트론케이스(115)의 플랜지부(117)에다 예컨대 공기드라이버(119)를 가지고 압축펌프(121)로부터 압송되어지는 고압공기를 이용해서 나사체결 시켜주게 된다. 또 제7도에 도시된 바와 같이 마그네트론을 마그네트론케이스(115)에다 고정시켜 놓은 다음, 이 마그네트론케이스(115)에 가열용 히터(123)를 공기드라이버(119)등으로 부착시켜 주게 되는 경우도 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 종래의 마그네트론에 있어서는, 중앙로드(103)와 측부로드(105)가 고정측스템(101)에 대해 소정길이를 갖고 한쪽만 지지된 상태로 되어 있기 때문에, 특히 공기드라이머(119)로 마그네트론을 전자레인지(113)에다 부착시켜 줄때나 또는 가열용히터(123)를 부착시켜 줄때 생기는 진동, 또는 부착시켜 놓은 다음 운반할때 일어나는 진동이 스템(101)으로부터 중앙로드(103) 및 측부로드(105)에 전달되게 되고, 그 때문에 양로드(103, 105)가 상대이동 되어지게 되면 미세한 필라멘트(111)가 인장력을 받아 파괴한계를 초과해서 단선되어진다던지 또는 중앙로드(103)와 측부로드(105)가 접촉되어 단락되어질 염려가 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 종래의 마그네트론은 부착시 또는 운반시 전동에 의해 음극이 파손되어질 염려가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 결점에 착안해서 이러한 결점들을 해소시켜 주기위해 발명된 것으로, 진동이 스템에 전달되어져도 출력부쪽 선단머리부와 입력부쪽 선단머리부가 상대변위 되어지는 것을 억제해서 음극이 파손되는 것을 방지해줄 수 있도록 된 마그네트론을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고정부 위쪽 입력부에 설치된 스템과, 이 스템에 한쪽끝이 고정된 중앙로드, 이 중앙로드의 다른쪽끝에 설치된 출력부쪽 선단머리부, 상기 스템에 한쪽끝이 고정된 측부로드, 이 측부로드의 다른쪽끝에 설치되어 상기 중앙로드의 중간부바깥쪽에 소정간격을 갖고 위치해 있는 입력부쪽 선단머리부, 이 입력부쪽 선단머리부와 상기 출력부쪽 선단머리부사이에 설치된 음극이 구비되어 이루어진 마그네트론에 있어서, 상기 중앙로드 및 출력부쪽 선단머리부로 이루어지는 제1진동계의 고유진동수와, 상기 측부로드 및 입력부쪽 선단머리부로 이루어지는 제2진동계의 고유진동수가 거의 같아지게 되도록 구성되어져 있다.

상기와 같이 구성시킴으로써, 마그네트론을 부착시켜 줄때나 운반시에 고정측스템이 진동해서 그 진동이 중앙로드 및 측부로드에 전달되어진다 하더라도, 제1진동계와 제2진동계의 고유진동수가 거의 같게 되어 있기 때문에 입력부쪽 선단머리부와 출력부쪽 선단머리부가 상대적으로 변위되어지는 것이 억제될 수 있게 된다.

이하 첨부도면의 의거 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도와 제2도는 본 발명의 1실시예에 관한 마그네트론을 도시해 놓은 것인바, 여기서 제1도는 제3도에 대응하는 제2도의 요부확대도이고, 제2도는 마그네트론 전체를 개략적으로 도시해 놓은 전체구성도이다.

제1도 및 제2도에서, 마그네트론(1)에는 양극원통(3)의 양쪽에 출력부(5)와 입력부로서 예컨대 세라믹으로 만들어진 스템(7)이 구비되어져 있고, 또 상기 양극원통(3)의 양쪽개구단에는 1쌍의 마주보는 대체로 깔대기형상을한 극편(9, 11)이 고정설치되어 한쪽극편(9)에는 출력부(5)가 다른쪽극편(11)에 스템(7)이 각각 설치되는 형태로 되어 있다.

그리고 상기 양극원통(3)의 안쪽에는 원주방향으로 여러개의 베인(13)이 방사상으로 배성되어져 있는데, 이들 베인(13)은 직경을 달리하는 스트랩링(15, 17)에 의해 하나건너씩 연결되어져 있는바, 이들 베인(13)중 하나에는 안테나도체(19)의 한쪽끝이 연결되면서 이 안테나도체(19)의 다른쪽끝이 출력부(5)내에 들어 있는 원통형안테나(2)에 연결되어 있다. 또 상기 스템(7)에 봉형상의 중앙로드(23)와 측부로드(25)의 각 한쪽끝이 고정됨과 더불어 이들 양로드(23, 25)의 다른쪽끝은 양극원통(3)의 중심부에 설치되어져 있는데, 그중 중앙로드(23)의 다른쪽끝인 자유단에는 원판형상을한 출력부쪽 선단머리부(27)가 설치되고 측부로드(25)의 다른쪽끝인 자유단에는 원통형상을한 입력부쪽 선단머리부(29)가 설치되어있다. 여기서 상기 중앙로드(23)는 스템(7)과 극편(11)사이에 굴곡부(31)가 형성되어 입력부쪽 선단머리부(29)내부를 관통하도록 되어 있는바, 그에 따라 이 입력부쪽 선단머리부(29)가 중앙로드(23)의 중간부에 그 바깥쪽으로 소정간격의 갖고 위치할 수 있게 된다.

또한 상기 입력부쪽 선단머리부(29) 및 출력부쪽 선단머리부(27)에는 음극으로서 나선상을한 가느다란 필라멘트(35)의 양끝이 각각 연결되어져 있는데, 이 필라멘트(35)는 중앙로드(23)와 베인(13)사이에 배설되어져서 마그네트론(1)이 동작하게 되면 이 필라멘트(35)로부터 방출되어지는 전자가 양극에 인입되어져서 고주파전력을 발생시켜 주게 된다.

이와 같은 마그네트론(1)은 다음과 같이 제조되게 된다. 먼저 스템(7)에다 중앙로드(23)의 한쪽끝을 고정시켜 놓고서 이 중앙로드(23)에 입력부쪽 선단머리부(29)가 느슨하게 끼워지는 형태로 축부로드(25)의 한쪽끝을 스템(7)에다 고정시켜 준다. 이어 상기 중앙로드(23)의 출력부(5)쪽으로부터 필라멘트(35)를 배치해서 이 중앙로드(23)에 출력부쪽 선단머리부(27)을 고정시켜 주고, 상기 필라멘트(35)의 양끝을 입력부쪽 선단머리부(29)와 출력부쪽 선단머리부(27)에다 접속시켜 준다.

한편 중앙로드(23)와 측부로드(25)는 열로 인한 영향과 전기분포등이 고려되어 소정길이를 가지면서 한쪽이 지지되어진 상태로 되어있는바, 즉 마그네트론(1)을 모델화 해놓은 제3도(a)에 도시된것과 같이 중앙로드(23)와 출력부쪽 선단머리부(27)가 앞끝에 집중질량을 갖는 한쪽이 고정된 오판보호형상 브릿지로 제1진동계가 구성되는 한편 측부로드(25)와 입력부쪽 선단머리부(29)도 역시 같은 제3도(a)에 도시된 바와같이 앞끝에 집중질량을 갖는 한쪽끝지지 외판보호형상 브릿지로 제2진동계가 구성되어져 있다.

그런데, 상기 마그네트론(1)은 제3도(b)에 도시된 바와 같이 등가질량(equivalent mass)과 등가스프링 상수(eq-uivalent spring constant)를 써서 2자유도진동계(二自由度振動係)로 모델화 시켜줄 수가 있는바, 즉, 제1진동계는 등가질량 m₁과 등가스프링상수 k₁으로 나타내 줄수가 있고, 제2진동계는 등가질량 m₂와 등가스프링상수 k₂로 나타내줄 수가 있다.

여기서 등가질량 m₁은 중앙로드(23)의 질량을 mb₁으로하고 출력부쪽 선단머리부(27)의 질량을 mc₁으로 하게되면 다음식에 의해 얻어진다.

m₁=mc₁+0.236mb₁

또, 등가스프링상수 K₁은 중앙로드(23)의 질량을 mb₁으로하고 영률(Young's modulus)을 E₁, 단면2차모우멘트를 I₁, 길이를 ℓ₁으로 하게되면 다음식에 의해 얻어지게 된다.

한편, 증가질량 m₂는 측부로브(25)의 질량을 mb₂라하고 입력부쪽 선단머리부(29)의 질량을 mc₂로 하면 다음식에 의해 얻어진다.

m₂=mc₂+0.236mb₂

또한 등가스프링상수 K₂는 측부로드(25)의 질량을 mb₂라하고, 영률을 E₂, 2차단면모우멘트를 I₂, 길이를 ℓ₂라 하면 다음식에 의해 얻어지게 된다.

또한 K는 필라멘트(35)의 스프링상수이고, X₁은 스템(7)과 제1진동계의 등가질량 m₁과의 상대변위이며, X₂는 스템(7)과 제2진동계의 등가질량(m₂)과의 상대변위를 나타내는 것이다.

제4도에서 댐핑(damping)을 무시한 제2자유도진동계에 있어서 뉴우튼(Newton)의 운동 제2법칙을 적용하면

mX+KX=0…(11)

가 얻어지게 되고, 이 진동계를 Z변위만큼 강제이동시키게 되면 상기 각 등가질량 m₁및 m₂에 대한 운동 방정식은 상기 식(11)에 의해 다음과 같이 되며,

m₁(X₁+Z)+K₁X₁+K((X₁+Z)-(X₂+Z))=0

……(21)

m₂(X₂+Z)+K₂X₂+K((X₂+Z)-(X₁+Z))=0

또한, 상기 식(21)을 정리하면 다음과 같은 식(1), (2)가 얻어지게 된다.

m₁X₁+(K+K₁)X₁-KX₂=-m₁Z……(1)

-KX₁+m₂X₂+(K+K₂)X₂=-m₂Z……(2)

여기서, X₁=X₁e^jwt, X₂=X₂e^jwt, Z=Z₀e^jwt로 해서 식(1)과 식(2)를 메트릭스형으로 쓰면,

-w²m₁+k+k₁, -k X₁m₁

=W²Z₀……(3)

-k, -w²m₂+k+k₂X₂m₂

로 된다. 따라서 상기 (3)식은

X₁W₂Z₀m₁(-w²m₂+k+k₂)+m₂k

= ……(4)

X₂det A m₂(-w²m₁+k+k₁)+m₁k

로 되어,

det A=(K₁-W²m₁)(K₂-W²m₂)+{K₁+K₁-W²(m₁+m₂)}……(5)

로 된다. 그 결과 (4)식과 (5)식에 의해 X₁과 X₂의 상대변위 U는

로 주어지게 된다.

따라서 (6)식으로부터

만족시켜 주도록 마그네트론(1)을 설계할려면, 즉 제1진동계의 고유진동수 k₁/m₁와 제2진동계의 고유진동수 k₂/m₂가 같게 해주면 이론적으로 상대변위 U가 0으로 되어 출력부쪽 선단머리부(27)과 입력부쪽 선단머리부(29)가 상대이동을 하지 않게 된다.

한편 실제의 진동계에서는 진폭이 감소되어지는 댐핑(damping)현상이 일어나지만 이러한 댐핑현상은 사소하기 때문에 무시할 수가 있다.

그런데 이러한 마그네트론(1)을 정밀히 제조한다고 할지라도 제1진동계 및 제2진동계 각각에 ±5% 정도의 오차가 발생하는 것이므로 마그네트론(1) 전체로서는 양진동계의 오차를 고려해서 실용상

을 만족시켜 지도록 해줌으로서, 즉 양진동계의 고유진동수를 거의 같게 해줌으로서, 출력부쪽 선단머리부(27)와 입력부쪽 선단머리부(29)의 상대이동을 억제시켜줄 수가 있게 된다.

상기 (8)식을 만족시켜주는 구체적인 구조로서는 예컨대 제1진동계와 제2진동계중 어느 한쪽의 등가질량을 다른쪽에 대해 소정배가 되도록 설정해 놓는 것인바, 즉 예컨대 통상 같은 재료로 만들어진 중앙로드(23)와 측부로드(27)의 직경비를 소정값으로 설정해 놓게되면 상기 (8)식을 만족시켜줄수가 있게 된다. 여기서 예컨대 제4도에 도시된 바와 같이 중앙로드(23)의 직경을 측부로드(25)의 직경에 대해 약 1.85배로 설정해 놓게 되면 1차 및 2차의 고유진동의 진폭을 함께 작아지도록 해줄 수 있다는 것이 실험적으로 인정되어 있다.

이와 같이 중앙로드(23)와 측부로드(25)의 직경비를 변화시켜 줌으로서 마그네트론(1)의 설계상 양로드(23, 25)의 길이등에 범용성을 갖도록 해줄수가 있기 때문에 용이하게 실현할 수가 있게 되는 것이다.

제1진동계와 제2진동계 질량을 소정배가 되도록 해주는 다른 구조로서, 예컨대 출력부쪽 선단머리부(27) 또는 입력부쪽 선단머리부(29)의 질량비를 변경시켜 줌으로서도 용이하게 실현시킬 수가 있다. 물론 이때 중앙로드(23)와 측부로드(25)의 길이를 변화시켜 주어도 좋음은 말할필요도 없다.

한편 제1진동계와 제2진동계중 어는 한쪽의 등가스프링상수를 다른쪽에 대해 소정배가 되도록 설정해 놓게 되면 (8)식을 만족시켜 줄수 있게 되는바, 즉 예컨대 중앙로드(23) 또는 측부로드(25)의 재질을 바꿔주거나 출력부쪽 선단머리부(27) 또는 입력부쪽 선단머리부(29)의 재질을 바꿔줌으로서 용이하게 실현시킬 수가 있게 된다.

다음에는 본 발명의 작용을 설명한다. 상기와 같은 구성에 있어서, 예컨대 마그네트론(1)을 도면에 도시되지 않은 마그네트론케이스에다 고정시켜줄때라던가 마그네트론케이스를 전자레인지등에다 공기드라이버등을 가지고 부착시켜줄때 또는 부착시켜 준다음 운반할때 발생하게되는 스템(7)의 진동이 중앙로드(23) 및 측부로드(25)에 전해진다하더라도, 출력부쪽 선단머리부(27)와 입력부쪽 선단머리부(29)간의 상대이동량이 억제되어져 필라멘트(35)가 받는 인장력이 작아지게 해줄수가 있어서 이 필라멘트(35)가 파손되어지는 것을 억제해줄 수가 있다.

또, 상기 중앙로드(23)와 입력부쪽 선단머리부(29)가 접촉되어져서 단락되는 것을 억제해줄 수가 있게 된다. 한편 본 발명은 상기 실시예의 마그네트론(1)에 한정되지 않고 예컨대 전구와 관련된 필라멘트(35)의 양끝을 지지해주는 지지체가 한쪽편이 지지된 상태로 되어 있는 2자유도진동계로 모델시켜 줄수 있는 것에도 적용할 수 있어서 그런경우에도 실시예에서의 효과와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 중앙로드 및 출력부쪽 선단머리부로 이루어지고 제1진동계와 측부로드 및 입력부쪽 선단머리부로 이루어지는 제2진동계의 고유진동수를 거의 같게 해놓았기 때문에 부착할때나 운반할때의 진동이 스템에 전해진다하여도 양진동계의 상대변위를 억제해서 음극에 가해지는 인장력을 억제해 줄수가 있어, 음극이 파손된다던지 중앙로드와 입력부쪽 선단머리부가 단락되는 것을 방지해 줄수가 있게된다.

Claims

스템(7)과 이 스템(7)에 고정되어지는 고정단과 자유단을 갖는 중앙로드(23), 이 중앙로드(23)의 자유단에 고정되는 원판형출력부쪽 선단머리부(27), 상기 스템(7)에 고정되어지는 고정단과 자유단을 갖는 측부로드(25), 이 측부로드(25)의 자유단에 고정되는 원통형입력부쪽 선단머리부(29) 및 이들 선단머리부(27, 29)사이에 접속시켜지는 필라멘트(35)로 이루어진 마그네크론에 있어서, 상기 중앙로드(23)와 출력부쪽 선단머리부(27)로 이루어진 제1진동계의 고유진동수가 상기 측부로드(25)와 입력부쪽 선단머리부(29)로 이루어진 제2진동계의 진동수와 실질적으로 같도록 된 것을 특징으로 하는 마그네크론.
제1항에 있어서, 상기 제1진동계의 고유진동수 k₁/m₁와 제2진동계의 고유진동수 k₂/m₂가 0.9 ＜
＜ 1.1을 만족시켜 주도록 된것을 특징으로 하는 마그네크론.

단 m₁: 제1진동계의 등가질량

K₁: 제1진동계의 등가스프링상수

m₂: 제2진동계의 등가질량

K₂: 제2진동계의 등가스프링상수
제1항에 있어서, 상기 제1진동계의 등가질량(m₁)이 제2진동계의 등가질량(m₂)보다 크도록 된 것을 특징으로 하는 마그네크론.
제1항에 있어서, 상기 중앙로드(23)의 직경이 측부로드(25)의 직경보다 크도록 된것을 특징으로 하는 마그네크론.
제4항에 있어서, 상기 중앙로드(23)의 직경이 측부로드(25)의 직경보다 약 1.85배 크게 된것을 특징으로 하는 마그네크론.
제1항에 있어서, 상기 중앙로드(23)와 측부로드(25)가 그 길이의 비를 달리하도록 된것을 특징으로 하는 마그네크론.
제1항에 있어서, 상기 제1진동계의 등가스프링상수(K₁)가 제2진동계의 등가스프링상수(K₂)보다 크도록 된 것을 특징으로 하는 마그네크론.
제1항에 있어서, 상기 중앙로드(23)와 측부로드(25), 출력쪽 선단머리부(27) 및 입력쪽 선단머리부(29)중 적어도 한가지는 다른것들과 다른재질로 구성된 것을 특징으로 하는 마그네크론.