KR960006525Y1

KR960006525Y1 - Magnetron cathode

Info

Publication number: KR960006525Y1
Application number: KR2019930007856U
Authority: KR
Inventors: 박승호
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 구자홍
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1996-07-29
Also published as: KR940027554U

Abstract

내용없음No content

Description

Cathode part structure of magnetron for microwave oven

제1도는 일반적인 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조의 구성도1 is a configuration diagram of a cathode portion of a typical microwave oven magnetron

제2도는 양극본체의 횡단면도2 is a cross-sectional view of the anode body

제3도는 본 고안 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조의 열전자 역충격에 의한 필라멘트 온도상승 그래프3 is a graph of the filament temperature rise due to the hot electron reverse impact of the cathode structure of the magnetron for a microwave oven according to the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 양극본체 2 : 베인1: positive electrode body 2: vane

3 : 인너 스트랩 4 : 아웃터 스트랩3: inner strap 4: outer strap

6 : 열전자 방사체(토륨 텡스텐 필라멘트) r_a: 양극반경6: hot electron emitter (thorium tungsten filament) r _a : radius of anode

r_c: 음극반경 N : 베인갯수r _c : cathode radius N: number of vanes

본 고안은 전자레인지의 마그네트론에 관한 것으로, 특히 열전자를 방사하는 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetron of a microwave oven, and more particularly, to a cathode structure of a magnetron for a microwave oven that emits hot electrons.

일반적인 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조는 제1도와 제2도에 도시되는 바와같이, 동심원통 형상의 양극본체(1) 내주연에는 금속판 형상의 베인(2)이 방사상으로 조립되어 있고 상하 양단에 계단형의 오목한 홈을 내어 금속링 형상의 인너 스트랩(3)과 아웃터 스트랩(4)이 베인(2) 상부와 하부에 실버 브레이징(Silver Brazing)되어 전기적 및 기계적으로 고착되어 있고 상기 우수개의 베인(2)중 1개의 베인(2) 상단에 오목한 형상을 내어가는 금속봉 형상의 안테나 피터(5)를 실버 브레이징으로 고착하며 양극본체(1) 내부에 발생된 고주파 에너지를 외부로 인출하도록 되어 있으며, 상기 양극본체(1) 중심축선상에는 음극부(Cathode)인 토륨텡스턴 필라멘트(Thoriated Tungsten Filament)(6)가 상부에는 상엔드쉴드(7)및 하부에는 하엔드쉴드(8)에 양단이 고착되어 있고, 상기 상엔드쉴드(7)및 하엔드쉴드(8)는 금속봉 형상의 센터리드(9) 및 사이드리드(10)에 의해 지지 고정되어 최하부에는 캐소드 세라믹(11) 및 전기적으로 입력단이 되는 터미널(12)로 이루어졌다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the cathode structure of a magnetron for a microwave oven has a metal plate-shaped vane 2 radially assembled on the inner circumference of the cathode body 1 having a concentric cylinder shape. The inner ring (3) and the outer strap (4) having a stepped concave groove are silver brazed on the upper and lower portions of the vanes (2) to be electrically and mechanically fixed, and the superior vanes ( A metal rod-shaped antenna Peter 5 having a concave shape on the top of one vane 2 is fixed by silver brazing, and high frequency energy generated inside the anode body 1 is drawn out to the outside. Both ends are fixed to the upper end shield 7 and the lower end shield 8 at the upper part of the cathode main body 1 with a thoriated tungsten filament 6, which is a cathode part, on the central axis line. There is, The upper and lower shields 7 and 8 are supported and fixed by a center rod 9 and a side lead 10 having a metal rod shape, and at the bottom thereof, a cathode ceramic 11 and an electrical input terminal 12. )

이와같은 일반적인 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조는 제1도와 제2도에 도시되는 바와같이, 터미널(12)에 일정의 전기적 에너지가 공급되면 토륨 텅스텐 필라멘트(6)는 발열하여 열전자를 방사하게 되고 방사된 열전자는 베인(2)의 상,하부에 대칭으로 고정되어 있는 상자극(13a) 및 하자극(13b)과 그 상, 하부에 배치되어있는 영구자석(14),(15) 그리고 자기적으로 폐회로를 형성해 주는 요크(16)에 의해 베인(2)과 필라멘트(6) 사이의 공간 즉, 전자의 작용공간에 일정의 자기장이 축 방향으로 형성되고 동시에 베인(2)과 필라멘트(6)간에는 직류 고전압이 인가되어 필라멘트(6)에서 방사된 전자가 자기장 및 직류 고전압의 힘을 동시에 받아 작용공간내에서 사이클로이드운동(선회 및 주회운동)을 하게 되고 일정시간내에 가속되어 베인(2)방향으로 접근하게 되면서 전자가 보유하고 있던 운동에너지를 고주파 전계를 형성하고 있는 베인(2)과 베인(2)간의 고주파 전계에 전달하게 된다. 고주파 에너지를 얻기 위해 전자의 회전속도와 베인(2)사이의 고주파전계의 위상속도가 동기되며 전자가 베인(2)에 도달할 때 운동에너지를 100% 고주파 전계에 주지 못하고 어느정도의 속도를 갖고 베인(2)에 도달하여 그 충격 에너지가 열로 변환되기 때문에 이를 냉각하기 위해 양극본체(1) 외주연에는 금속판형상의 냉각핀(17)을 압입하여 강제 냉각하였다.As shown in FIGS. 1 and 2, the cathode structure of the general magnetron for a microwave oven, when a predetermined electrical energy is supplied to the terminal 12, the thorium tungsten filament 6 generates heat to radiate hot electrons. The radiated hot electrons are paramagnetic (13a) and retardant (13b) that are symmetrically fixed to the upper and lower portions of the vanes (2), and the permanent magnets (14) and (15) disposed above and below the magnetic poles. By the yoke 16 forming the closed circuit, a constant magnetic field is formed in the space between the vanes 2 and the filaments 6, that is, the working space of the electrons in the axial direction, and simultaneously between the vanes 2 and the filaments 6 The electrons radiated from the filament (6) by applying the high DC voltage are subjected to the force of the magnetic field and the DC high voltage at the same time to perform the cycloidal movement (turning and turning movement) in the working space, and accelerated within the predetermined time to approach the vane (2) direction. Ha As is the electron transfer kinetic energy that was retained in the high frequency electric field between the vanes (2) and vanes (2), which forms a high frequency electric field. In order to obtain high frequency energy, the rotational speed of the electron and the phase speed of the high frequency electric field between the vanes (2) are synchronized, and when the electrons reach the vanes (2), they do not give the kinetic energy to the 100% high frequency electric field and have a certain speed. Since the impact energy is converted into heat and reaches (2), the cooling plate 17 is pressed into the outer periphery of the anode body 1 to force cooling by press-fitting.

그러나, 이러한 종래 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조에 있어서, 베인과 필라멘트 사이에 형성된 전자의 작용공간 크기를 결정하는 필라멘트의 음극반경(rc) 및 양극반경(ra)은 일반적으로 G.B Collins의 이론에 의하면,However, in the cathode structure of a magnetron for a conventional microwave oven, the cathode radius (rc) and the anode radius (ra) of the filament, which determine the size of the working space of the electron formed between the vane and the filament, are generally in accordance with GB Collins' theory. According to

r_c/r_a=(N-4)/(N+4)r _c / r _a = (N-4) / (N + 4)

로 사이즈를 결정하여 왔으나 이러한 구조의 모든 마그네트론에서 전술한 전자 역충격에 의하여 정합부하 조건으로 동작시 필라멘트(6)의 온도를 약 70∼80℃추가 상승시키고 있으므로 수평단축의 원인이 되고 있다. 이 온도 만큼 낮추기 위해 전원공급량을 줄이게 되면 동작초기에 정상동작조건의 온도만큼 상승하게 되지만 온도상승에 따른 소요시간이 증가하기 때문에 상기한 방법으로 개선하는데는 한계가 있으며, 일반적으로 토륨 텅스텐 필라멘트를 음극으로 하는 마그네트론에서는 토륨의 증발량이 온도와 밀접한 관계가 있으므로 적정 동작 온도설정이 마그네트론 수명에 직접적인 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.Although the size of the furnace has been determined, the temperature of the filament 6 is further increased by about 70 to 80 ° C. in all magnetrons having such a structure due to the above-described electron reverse impact, which causes horizontal shortening. If the power supply is reduced to lower this temperature, the temperature rises by the normal operating condition at the beginning of operation, but the time required to increase the temperature increases, so there is a limit to the improvement by the above method. In the magnetron, the evaporation amount of thorium is closely related to the temperature, and therefore, there is a problem that the proper operating temperature setting directly affects the lifetime of the magnetron.

본 고안의 목적을 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 전자 역충격량을 최소화허면서 필라멘트의 온도를 적정온도로 동작시켜 주기위해 전자의 운동 궤적에 가장 크게 영향을 미치는 베인과 필라멘트 사이에 형성된 전자의 작용공간의 최적 조건을 만족시키기 의한 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조를 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to solve the conventional problems as described above formed between the vane and the filament that most affects the motion trajectory of the electron in order to operate the temperature of the filament at an appropriate temperature while minimizing the electron back impact The present invention provides a cathode structure of a magnetron for a microwave oven by satisfying an optimum condition of an electron working space.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention.

본 고안 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조는 제1도 내지 제3도에 도시되는 바와같이, 금속원통 형상의 양극본체(1) 내주연에 우수개의 베인(2)을 방사상으로 조립하고 그 양극본체(1) 축상에 열전자 방사체(6)를 갖는 마그네트론에 있어서, 베인(2)의 갯수를 N이라 할 때, 전자역충격에 의해 온도의 영향을 최소화하는 양극반경(ra)과 음극반경(rc)의 비율이 0.76-3.83/N r_c/r_a0.80-3.83/N 로 형성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. 이때 상기 열전자 방사체(6)를 토륨 텅스텐 필라멘트로 형성하도록 한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the cathode structure of the magnetron for a microwave oven according to the present invention has radially assembled excellent vanes 2 on the inner circumference of the metal cylindrical anode body 1 and the cathode body thereof. (1) In a magnetron having a hot electron radiator 6 on its axis, when the number of vanes 2 is N, the anode radius ra and the cathode radius rc minimize the influence of temperature due to electromagnetic back shock. It is characterized by the technical configuration that the ratio of 0.76-3.83 / N r _c / r _a 0.80-3.83 / N. At this time, the hot electron emitter 6 is formed of thorium tungsten filament.

상기 금속원통 형상의 양극본체(1) 표면에 열전자 방사물질을 도포하고 그 내부에 히터코일을 가열하여 열전자를 방사하는 음극에서 금속원통형상 표면의 전자 방사물질 두께 포함한 것을 음극의 반경으로 형성하도록 한다.The hot electron radiating material is coated on the surface of the metal cylindrical anode body 1 and the heater coil is heated therein to form the radius of the negative electrode including the thickness of the electron radiating material on the surface of the metal cylindrical shape. .

상기한 음극과 양극의 반경비를 갖는 본 고안 전자레인지용 마그네트론의 음극부 구조는 반복적인 실험에 의해 얻어진 결과로써 이의 결과는 제3도에 도시된 음극과 양극의 반경비(r_c/r_a)에 따른 필라멘트의 온도상승분(△T℃)에 대한 그래프와 같이, 음극부인 토륨 텅스텐 필라멘트에 동일한 전기 에너지가 입력되더라도 음극과 양극의 반경비가 α1=0.76-3.83/N일 때 필라멘트의 온도상승분이 40℃, σ2=0.78-3.83/N일 때 30℃, σ3=0.80-3.83/N일 때 40℃, σ4=(N-4)/(N+4)일 때 80℃, 임이 반복된 실험 결과에 의해 얻어졌다.The negative electrode structure of the inventive magnetron having the radial ratio of the negative electrode and the positive electrode is obtained by repeated experiments, and the result is the radius ratio of the negative electrode and the positive electrode (r _c / r _a shown in FIG. 3). As shown in the graph of filament temperature rise (△ T ℃), even if the same electrical energy is input to the thorium tungsten filament, the cathode portion has a temperature rise of the filament when the radius ratio 40 ° C, 30 ° C when σ2 = 0.78-3.83 / N, 40 ° C when σ3 = 0.80-3.83 / N, 80 ° C when σ4 = (N-4) / (N + 4), and repeated results Obtained by

즉, 음극과 양극의 반경비(r_c/r_a)가 일정 범위 보다 작거나 또는 클 경우에는 전자역충격에 의한 필라멘트의 온도 상승분이 80℃를 초과되며, 아울러 소정 범위 내에서 온도 상승분이 30-40℃임을 알 수 있다.That is, when the radius ratio (r _c / r _a ) of the negative electrode and the positive electrode is smaller or larger than a predetermined range, the temperature increase of the filament due to the electromagnetic reverse impact exceeds 80 ° C, and the temperature increase within the predetermined range is 30 It can be seen that it is -40 ℃.

따라서 본 고안은 필라멘트의 온도상승분을 40℃이하로 설정하기 위해 음극과 양극의 반경비를 0.76-3.83/N r_c/r_a0.80-3.83/N로 함으로서 전자역충격에 의한 온도 상승분을 30∼40℃로 최소함으로써 필라멘트의 열화를 방지할 수 있게 되는 것이다.Therefore, in order to set the temperature rise of the filament to 40 ° C. or less, the ratio between the cathode and the anode is set to 0.76-3.83 / N r _c / r _a 0.80-3.83 / N, thereby increasing the temperature increase due to the electromagnetic reverse impact. By minimizing to 40 degreeC, it becomes possible to prevent deterioration of a filament.

이상에서 설명한 바와같이, 본 고안은 음극과 양극의 반경비를 일정범위로 설정함으로써 음극부인 필라멘트에 동일한 전기 에너지가 입력되더라도 전자 역충격에 의한 필라멘트의 온도 상승이 최소화되어 열전자 방사체인 필라멘트의 수명을 연장할 수 있는 유용한 것이다.As described above, the present invention sets the radius ratio between the cathode and the anode in a certain range so that even if the same electrical energy is input to the filament as the cathode, the temperature rise of the filament due to the electron back impact is minimized, thereby extending the life of the filament as the hot electron emitter. It is useful to extend.

Claims

In a magnetron having radially assembled superior vanes radially on the inner circumference of a metal cylindrical anode body and having a hot electron radiator on the axis of the anode body, when the number of vanes is N, the anode radius r _a and the cathode radius r _c ) ratio of 0.76-3.83 / N r _c / r _a 0.80-3.83 / N, the cathode structure of the magnetron for a microwave oven.