JP2000268739A - マグネトロン用ステムとそれを用いたマグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子レンジなどにおいて、高電圧のリードを
支持するために用いられるマグネトロン用ステムであっ
て、絶縁破壊耐性、強度を確保しつつ、小型化、軽量化
できるマグネトロン用ステムおよびそれを用いたマグネ
トロンの提供。 【解決手段】 コイル状フィラメントに接続された一対
のリードを支持する貫通孔３を有する円柱状セラミック
スからなるマグネトロン用ステムであって、円柱状セラ
ミックスの円柱面に円周方向に連続した溝４を少なくと
も１つ設け、溝４の形状は円柱状セラミックスの高さを
Ｌ、溝の幅をＡ、溝の深さをＢ、溝の底面から貫通孔ま
での距離をＣとしたとき、Ａ＋２Ｂ≦Ｌ、Ａ＞Ｂ、Ｃ≧
１ｍｍとしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマグネトロンに係
り、特にマイクロ波を発生させるコイル状フィラメント
に接続される一対のリードを支持するマグネトロン用ス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネトロンはマイクロ波管の一種で、
磁界と電解の作用によって発振を起こさせる真空管なの
で磁電管とも呼ばれるものである。マグネトロンは同心
円筒２極管の円筒軸に平行に磁界を印加し、中心軸にあ
る陰極から放出された電子を陽極方向に加速するととも
に磁界によって曲げることにより陽極周辺を回るように
させる。さらに外側の陽極を共振回路で構成することに
より、ある条件のもとでこの電子流は共振回路を励振し
て発振を起こしマイクロ波を発生させている。

【０００３】このマグネトロンは大電力のマイクロ波を
効率よく発振させることができるので、電子レンジや、
工業用熱源、さらにレーダーなどに広く使われている。
このようなマグネトロンを用いた機器のなかで、特に電
子レンジは、手軽に利用できるものとして、産業上だけ
でなく、個人の家庭においても調理、解凍などに広く用
いられている。

【０００４】このような電子レンジなどに用いられるマ
グネトロンは、熱電子を放出するコイル状のフィラメン
トと、フィラメントに電力を供給するための一対のリー
ドと、これらのリードを支持するステムを具備してい
る。このステムは２つの貫通孔を有し、そこにリードを
通すことによりリードの絶縁を確保しつつ支持し、リー
ドを本体外部へ引き出す重要な役割を持っている。

【０００５】近年、電子レンジなどの機器の小型化、軽
量化に伴い、マグネトロンも小型化、軽量化が進められ
ている。しかし、このようなマグネトロンに用いられる
ステムは、高電圧を流すリードを支持するため、絶縁
性、強度などが要求される。そのため、ステムの形状や
材料の選択が非常に重要となっている。

【０００６】現在、このような要求を満たすものとし
て、アルミナなどのセラミックス材料を柱状に成形した
ものを焼結することによって、ステムが作製されてい
る。しかしながら、このような材質、形状のステムを小
型化した場合、絶縁破壊耐性などが低くなり、所定の要
求を満たすことができなくなるおそれが大きい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現在、電子レンジなど
にはマイクロ波を発生させるものとしてマグネトロンが
用いられている。このマグネトロンに用いられるステム
は、高電圧のリードを絶縁を確保しつつ支持する重要な
部品である。

【０００８】このようなステムにおいても、電子レンジ
などの機器の小型化に伴い、小型化、軽量化することが
要求されている。現在、このようなステムはプレス法な
どにより、粉末に圧力をかけて成形されている。しかし
このような方法によって作製されるマグネトロン用ステ
ムは形状が制約されるため、単に小型化しただけでは絶
縁破壊耐性などの所定の要求を満たすことができない。

【０００９】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、絶縁破壊耐性などの電気的特性を向上
させつつ、小型化、軽量化したマグネトロン用ステム、
およびそれを用いたマグネトロンの提供を目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のマグネトロン用
ステムは、請求項１に記載したように、コイル状フィラ
メントに接続された一対のリードを支持する円柱状セラ
ミックスにより構成されるマグネトロン用ステムにおい
て、前記円柱状セラミックスの円柱面に、円周方向に連
続した溝が少なくとも１つ設けられていることを特徴と
している。

【００１１】このようなマグネトロン用ステムに設けら
れる溝は、請求項２に記載したように、前記円柱状セラ
ミックスの高さをＬ、前記溝の幅をＡ、前記溝の深さを
Ｂとしたとき、Ａ＋２Ｂ≦Ｌを満足することが好まし
い。また、溝の幅と深さの関係については、請求項３に
記載したように、前記溝の幅をＡ、前記溝の深さをＢと
したとき、Ａ＞Ｂを満足することが好ましい。さらにマ
グネトロン用ステムに設けられる溝と、リードが挿入さ
れる貫通孔との関係は、請求項４に記載したように、前
記溝の底面から前記貫通孔までの距離をＣとしたとき、
Ｃ≧１ｍｍを満足することが好ましい。

【００１２】本発明のマグネトロン用ステムを構成する
セラミックスには、アルミナ焼結体、窒化ケイ素焼結
体、窒化アルミニウム焼結体などの各種焼結体を使用す
ることができるが、特に請求項５に記載したように、安
価で絶縁破壊耐性に優れるアルミナ焼結体を用いること
が好ましい。

【００１３】本発明のマグネトロンは、請求項６に記載
したように、コイル状フィラメントと、前記コイル状フ
ィラメントに接続された一対のリードと、前記一対のリ
ードを支持するセラミックス製ステムとを具備するマグ
ネトロンにおいて、前記セラミックス製ステムは、請求
項１乃至請求項５のいずれか１項記載のマグネトロン用
ステムからなることを特徴としている。

【００１４】本発明のマグネトロン用ステムにおいて
は、円柱状セラミックスの円柱面に円周方向に連続した
溝を少なくとも１つ設けている。このため、円柱面の絶
縁距離を長くすることができ、マグネトロン用ステムを
小型化しても十分な絶縁距離を確保することができるた
め、絶縁破壊を有効に防止することができる。その上で
円柱面に設けられた溝により、ステムの小型、軽量化を
図ることが可能となる。

【００１５】また、このようなマグネトロン用ステムの
溝の幅と深さを、円柱状のセラミックスの高さに対して
規定することにより、所定の絶縁破壊耐性や強度を有効
に得ることができる。さらに、溝の幅と深さの関係を規
定することで、絶縁破壊耐性や強度を一層向上させるこ
とができる。また、溝の底面と貫通孔までの距離を規定
することにより、マグネトロン用ステムの内部で絶縁破
壊が起らないようにすることができる。このようなマグ
ネトロン用ステムを作製する材料として、アルミナを用
いることによって、所定の特性を満たし、安価で作製が
容易なマグネトロン用ステムを提供することができる。

【００１６】本発明のマグネトロンにおいては、上記の
ようなマグネトロン用ステムを用いているため、所定の
性能を維持したまま、マグネトロンを小型化、軽量化す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１８】図１は本発明のマグネトロン用ステム全体
の外観図である。本発明のマグネトロン用ステム１は円
柱状のセラミックスからなり、円柱の上部には縁２を有
し、円柱軸方向には円柱を貫通するように貫通孔３ａ、
３ｂが設けられている。この貫通孔３ａ、３ｂには高電
圧のリードを通すことができる。このリードには、タン
グステンやモリブデンなどの高融点金属が用いられる場
合が多い。

【００１９】本発明のマグネトロン用ステム１は、この
ような円柱状セラミックスの円柱面の円周方向に連続し
て溝４を設けている。このような構造とすることで、本
発明のマグネトロン用ステム１は円柱の高さにくらべ、
円柱軸方向の側面距離を長くすることができ、絶縁破壊
耐性を向上させることができる。従って、マグネトロン
用ステムを小型化しても、円柱軸方向の側面距離が確保
され、絶縁破壊を防止することができる。

【００２０】このような本発明のマグネトロン用ステム
１の断面図を図２に示す。同図に示すように、マグネト
ロン用ステム１は円柱の上部に縁２を有し、円柱軸方向
には円柱を貫通するように貫通孔３ａ、３ｂが設けられ
ている。このようなマグネトロン用ステム１には溝４が
設けられている。この溝４は底面４ａと側面４ｂ、４ｃ
とから構成されている。

【００２１】ここで、側面４ｂ、４ｃとで挟まれた底面
４ａの幅をＡとし、側面５から底面４ａまでの深さをＢ
とし、円柱の高さをＬとすると、その関係はＡ＋２Ｂ≦
Ｌを満足することが好ましい。このようにすることで所
定の放熱性、絶縁破壊耐性、強度を確保することができ
る。もし、Ａ＋２Ｂ＞Ｌであると、特に絶縁破壊耐性、
強度の両方を確保することができなくなる。

【００２２】マグネトロン用ステム１の溝４の幅Ａと深
さＢの関係は、Ａ＞Ｂであることが好ましい。溝４の幅
を深さより長くすることによって、絶縁破壊耐性、強度
を一層向上させることができる。

【００２３】また本発明のマグネトロン用ステムでは、
溝４の底面４ａと貫通孔３ｂとの距離をＣとすると、Ｃ
≧１ｍｍであることが好ましい。距離Ｃが１ｍｍ未満で
あると、内部で絶縁破壊がおこってしまうためであり、
Ｃ≧１ｍｍとすることにより、内部の絶縁破壊を防止す
ることができる。

【００２４】このような本発明のマグネトロン用ステム
１は、例えばアルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム
を用いて作製することができる。この中でも特に、アル
ミナは豊富にあるため安価であり、安定な物質であるた
め、マグネトロン用ステムを安価に、かつ容易に作製す
ることができ、本発明のマグネトロン用ステム１を作製
するのに適している。

【００２５】次に、本発明のマグネトロン用ステム１の
他の実施形態について、図３を参照して説明する。

【００２６】図３に示すように、マグネトロン用ステム
１は円柱の上部に縁２を有し、円柱軸方向には円柱を貫
通するように貫通孔３ａ、３ｂが設けられている。本発
明のマグネトロン用ステム１は、このような円柱状のセ
ラミックスの円柱面の円周方向に連続して半円状の溝６
を少なくとも１つ設けている。

【００２７】このように半円状の溝６を設けた場合、円
柱軸方向の側面距離が凹型の溝を設けたものよりも短く
なるため、絶縁距離が短くなり、絶縁破壊耐性が凹型の
溝を設けたものより低くなるが、マグネトロン用ステム
１の作製を容易にできる利点がある。このような半円状
の溝６の円柱軸方向の曲線長Ｄは、Ｄ≧（３．１４×
Ａ）÷２の関係を満足することが好ましい。この関係式
は半円状溝の形状を断面で捕らえた場合、真円を２つに
割ったものより深い溝を形成することを意味している。
このようにすることで、絶縁破壊を防止し、かつ強度を
確保することができる。

【００２８】本発明のマグネトロン用ステム１は、例え
ば次のようにして作製される。

【００２９】本発明のマグネトロン用ステムの材料とし
ては例えばアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムなど
を用いることができる。この中でも特に、安価で、かつ
安定な物質であるアルミナを用いることが好ましい。

【００３０】以下アルミナを用いた場合について説明す
る。

【００３１】アルミナ粉末を所定組成の溶液と混合し、
これを撹拌することにより泥漿状態とし、これを泥漿鋳
込み法などにより所定形状に成形する。本発明のマグネ
トロン用ステムの成形方法としては、他に射出成形など
があるが、コストや容易さを考慮して、泥漿鋳込み法を
用いることが好ましい。本発明のマグネトロン用ステム
の成形に泥漿鋳込み法を用いることによって、円柱側面
に溝などの複雑な形状を形成することができる。

【００３２】このようにして得られたマグネトロン用ス
テムの成形物に所定の処理を施した後、公知の焼成法に
より焼結させる。本発明のマグネトロン用ステムは、以
上のようにして作製することができる。

【００３３】次に、本発明のマグネトロンについて説明
する。

【００３４】図４は本発明のマグネトロンの一実施形態
を示した断面図である。

【００３５】同図の符号１１は発振部本体、１２はラジ
エータフィン、１３、１４は永久磁石、１５、１６は強
磁性体ヨーク、１７はシールドボックス、１８はチョー
クコイル、１９は貫通型コンデンサをあらわしている。
発振部本体１１はアノード円筒２０、アノードベイン２
１、一対のポールピース２２、２３、アンテナリード２
４、出力側金属容器２５、セラミック円筒２６、排気間
２７、出力キャップ２８を備えている。

【００３６】さらにアノードベイン２１で囲まれる中心
軸状にはトリウム・タングステンのワイヤをらせん状に
巻いた直熱型フィラメントカソード２９が配置されてい
る。このフィラメントカソード２９は一対のエンドシー
ルド３０、３１、および一対のリード３２、３３に電気
的および機械的に接続されている。これらの一対のリー
ド３２、３３はステム１の貫通孔３ａ、３ｂを貫通して
管外の一対のチョークコイル１８に接続されている。

【００３７】マグネトロン用ステム１は、入力側金属容
器３５に周縁部が気密接合されている。そしてこのマグ
ネトロン用ステム１の真空領域側の面に一対の鉄合金製
封着金属リングがメタライズ層を介して気密ろう接され
ており、これら封着金属リングとこれらを貫通するリー
ド３２、３３とがろう材により気密接合されている。こ
のようにマグネトロン用ステム１はリード３２、３３を
支持し、さらに電気的な絶縁を保つために重要な部品と
なっている。このような重要な部分に本発明のマグネト
ロン用ステム１を用いてマグネトロンを作製することに
よって、従来のマグネトロンの性能を維持しつつ、小型
化、軽量化することができる。

【００３８】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。

【００３９】マグネトロン用ステムとして図２に示す構
造のものを用い、溝の幅Ａ、溝の深さＢ、溝の底面と貫
通孔との距離Ｃを表１に示すように変化させた場合の放
熱性及び強度を測定した。同様に、マグネトロン用ステ
ムとして図３に示す構造を用い、半円状の溝の断面円周
の長さＤ、溝の幅Ａを表１に示すように変化させた場合
の放熱性及び強度を測定した。

【００４０】また、比較例として溝を設けていない従来
型のマグネトロン用ステムを用いて放熱性及び強度を測
定した。

【００４１】各実施例および比較例のマグネトロン用ス
テムはいずれも高さＬ＝１２ｍｍ、直径１７ｍｍとし、
アルミナ製で統一した。

【００４２】放熱性に関しては、各マグネトロン用ステ
ムを備えたマグネトロンを３分間作動させた後、室温ま
で戻る時間が比較例と比較して良いもの（早いもの）を
○、同等のものを△、悪いもの（遅いもの）を×で示し
た。

【００４３】強度に関しては、各マグネトロン用ステム
にＭｏ製リードを取りつける場合の不良発生率を比較例
である溝を設けていないマグネトロン用ステムと比較し
て、比較例より良いものまたは同等のものを○、若干劣
るものを△で示した。

【００４４】表１に各条件での放熱性、強度についての
比較結果を示す。

【００４５】

【表１】 表１に示すようにマグネトロン用ステムに溝を形成する
ことによって、比較例である従来型のマグネトロン用ス
テムより放熱性を向上させることができる。放熱性は溝
の大きさにより左右され、溝の大きさがあまり小さいと
放熱性を向上させる効果は低くなってしまう。

【００４６】一方、溝を大きくしたもの、例えばＡ、
Ｂ、Ｄのいずれかを大きくしたような場合は、非溝部
（溝が形成されていない部分）の強度が低下するため、
リードを取り付ける際に割れ・カケなどが発生し易くな
る。

【００４７】また、比較例である従来型のマグネトロン
用ステムは重量が１１ｇであったのに対して、例えば本
発明の実施例Ｎｏ．１のマグネトロン用ステムの重量は
７ｇであり、放熱性等を向上させると共に、約３６％の
軽量化をすることが可能となった

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば小
型化、軽量化を図りつつ、絶縁耐性、強度などの諸特性
を確保することのできるマグネトロン用ステムを提供す
ることができる。さらに、このようなマグネトロン用ス
テムを用いることによりマグネトロンの性能を維持した
まま、軽量化、小型化できる。従って、このようなマグ
ネトロンを用いた電子レンジなどの機器を性能を落とさ
ずに、小型化、軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマグネトロン用ステムの一実施形態
の構成を示す斜視図である。

【図２】 図１に示すマグネトロン用ステムの断面図で
ある。

【図３】 本発明のマグネトロン用ステムの他の実施形
態の構成を示す断面図である。

【図４】 本発明のマグネトロンの一実施形態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１……マグネトロン用ステム ２……縁 ３ａ、３ｂ……貫通孔 ４……溝 ４ａ……溝の底面 ４ｂ、４ｃ……溝の側面 ５……円柱側面 ６……溝 ２９……フィラメント ３２、３３……リード Ａ……溝の幅 Ｂ……溝の深さ Ｃ……溝の底面と貫通孔との距離 Ｄ……溝が半円状の場合の断面円周の長さ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル状フィラメントに接続された一対
   のリードを支持する円柱状セラミックスにより構成され
   るマグネトロン用ステムにおいて、 前記円柱状セラミックスの円柱面に、円周方向に連続し
   た溝が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする
   マグネトロン用ステム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のマグネトロン用ステムに
   おいて、 前記円柱状セラミックスの高さをＬ、前記溝の幅をＡ、
   前記溝の深さをＢとしたとき、 Ａ＋２Ｂ≦Ｌ を満足することを特徴とするマグネトロン用ステム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のマグネト
   ロン用ステムにおいて、 前記溝の幅をＡ、前記溝の深さをＢとしたとき、 Ａ＞Ｂ を満足することを特徴とするマグネトロン用ステム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記
   載のマグネトロン用ステムにおいて、 前記円柱状セラミックスは、その円柱軸方向に沿って設
   けられ、かつ前記リードが挿入される貫通孔を有し、前
   記溝の底面から前記貫通孔までの距離をＣとしたとき、 Ｃ≧１ｍｍ を満足することを特徴とするマグネトロン用ステム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
   載のマグネトロン用ステムにおいて、 前記円柱状セラミックスはアルミナ焼結体からなること
   を特徴とするマグネトロン用ステム。
6. 【請求項６】 コイル状フィラメントと、前記コイル状
   フィラメントに接続された一対のリードと、前記一対の
   リードを支持するセラミックス製ステムとを具備するマ
   グネトロンにおいて、 前記セラミックス製ステムは、請求項１乃至請求項５の
   いずれか１項記載のマグネトロン用ステムからなること
   を特徴とするマグネトロン。