JPH0554806A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造工数が少なく、しかも発振効率が高く、陰
極フィラメント寿命の長い、電子レンジ用などに好適な
マグネトロンを提供することにある。 【構成】均圧環はベインの出力部側の端面のみに設置
し、かつ、陰極ステムの管軸に直角な管内側端面上に、
陰極を支持する２本のリードそれぞれに電気的に接続さ
れた端子板を、なるべく広くした端子板の端面を互いに
近接対向させて配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、量産が容易な、電子レ
ンジ用などに好適なマグネトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のマグネトロンの一例の管軸
を含む平面による断面図を示す。陰極１は管の中心部に
位置し、これを円筒状の作用空間を隔てて、陽極円筒３
の内面に固着され放射状に突出したベイン２の端部が囲
んでいる。ベイン２は陽極円筒３と、ろう付け等で固着
されているか、又は押出し成形法等で一体成形されてい
る。陽極円筒３の上下には、陽極円筒端部に周縁が接す
る平坦なフランジ部と其の内側で作用空間の端部近くま
で斜めに延びる円錐面部よりなる強磁性体製の磁極５が
取付けられ、磁極５のフランジ部に接して上下それぞれ
に上記作用空間に管軸方向静磁界を形成させる円環状永
久磁石４が設置され、更に上下の永久磁石４の軸方向外
側端面それぞれに密着し管本体外部の磁気回路となる上
下２部分よりなる強磁性体製のヨーク６が設置されてい
る。陽極円筒３は安全面の配慮から接地され、陰極１に
大きな負電位が印加されている。陰極から放出された電
子は陽極側へ引かれて高速になり、上記静磁界と運動の
方向に直交するローレンツの力に作用され、電子雲を形
成して作用空間内を周回運動する。陽極円筒とベインと
で囲まれた空間はそれぞれ空洞共振器を形成し、作用空
間内を高速で周回する電子雲の電界により上記空洞共振
器内にマイクロ波電気振動が発生する。

【０００３】図４は上記マグネトロンの陽極部分だけの
平面図で、図３の場合と同じ部品には同じ符号を付けて
ある。図４で、ベイン２、２’が陽極円筒３の内壁から
中心Ｏに向けて放射状に配設されているのが判る。この
図に示した陽極では、予めプレス加工法などで別個に作
成され均圧環収納溝の形状が互いに異なる２種類のベイ
ン２、２’（図３では簡単に示すためベイン２とした
が）が用いられ、１枚おきに異なる種類のベインが陽極
円筒３の内壁に固着されている。図５は内側均圧環６１
に接続されたベイン２’を示す側面図である。図４と図
５から判るように、図示のマグネトロンでは、小径の内
側均圧環６１、大径の外側均圧環６２共に、全周にわた
って均一な長方形断面を有する単純な円形金属環で、ベ
イン２’には図５に示すように均圧環収納溝のベイン端
部に近い側の壁面の途中に段部があって、この段部に内
側均圧環６１が載置されベイン２’と電気的に接続され
ており、外側均圧環６２はベイン２’の均圧環収納溝内
をベインに接触することなく通過している。図示してな
いが、ベイン２には均圧環収納溝の陽極円筒内面に近い
側の壁面の途中に段部があって、そこに外側均圧環６２
が載置されてベイン２と電気的に接続されており、内側
均圧環６１はベイン２の均圧環収納溝内をベインに接触
することなく通過している。

【０００４】図３に示すように、ベイン２（２’）の中
の一枚に、マイクロ波出力を導き出すためのアンテナリ
ード７が銀ろう付け等により接続されている。ベインに
発生したマイクロ波電圧は、アンテナリード７によっ
て、アンテナ８に導かれ、そこで高周波電界を発生させ
てマイクロ波出力を外部に放射する。アンテナ８には、
部材９、１２よりなる空洞共振器が形成されて不要高調
波の放射を防止するチョークとなる。アンテナ８はアン
テナカバー１０によって保護されている。アンテナ８及
びアンテナカバー１０は、出力側セラミックス１１によ
り、マグネトロン本体の外枠となり、かつ管外磁気回路
を形成するヨーク６と直流的に絶縁されている。陰極１
は電子放出特性および加工性などを勘案して、一般に
は、トリア入りタングステン線をヘリカルに巻いて形成
される。この陰極１の上下端部はそれぞれ上エンドシー
ルド２１と下エンドシールド２２に支えられ、更に、上
エンドシールド２１はセンタリード２３に、下エンドシ
ールド２２はサイドリード２４によって支持されてい
る。陰極１は高温に加熱されるため、それを支持するた
めの、上記上下エンドシールドやセンタリード、サイド
リードなどの材料には耐熱性、加工性の観点から、一般
的にはモリブデンが採用されている。マグネトロンに振
動、衝撃などが加わった時、センタリード２３とサイド
リード２４がそれぞれ勝手に振動すると、陰極１のタン
グステン線に機械的ストレスを生じさせ、断線させる恐
れがある。これを防止するためにスペーサ２７が配置さ
れており、このスペーサが、マグネトロンが振動、衝撃
などを受けたとき、上記両リードに殆ど同様な運動をさ
せ、陰極１にストレスが加わらないようにする。スペー
サ２７はサイドリードに嵌めたスリーブ２８によって所
定の位置に保持される。センタリード２３とサイドリー
ド２４は、セラミックス製の陰極ステム２５に銀ろう付
けにより真空気密に封着されて固定支持され、ステムセ
ラミックス通過後、マイクロ波電力が陰極加熱用給電線
に乗って電源側へ漏洩するのを防止するためのチョーク
コイル３１と貫通コンデンサ３２よりなるフィルタを介
して商用交流電源に接続されている。なお、４２は上端
部が陽極円筒３に封着され下端が陰極ステム２５のセラ
ミックスの端面に封着された陰極側封着金属体である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在生産されているマ
グネトロンの中で、電子レンジ用マグネトロンは、電子
レンジが広く一般家庭に普及しているため、圧倒的に生
産数が多く、常にその量産性を向上させることが課題と
なっている。

【０００６】本発明は上記課題を解決し、一層量産性を
向上させた、特に電子レンジ用に好適なマグネトロンを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、陽極円筒の内壁から放射状に突出
した複数のベインの端部が管の中心部に位置する陰極を
囲み、各ベインの管軸方向端面に管軸から等距離に円周
方向の溝を設け、この溝内に直径が異なる内側均圧環と
外側均圧環を収納し、ベインを一つおきに交互に内側ま
たは外側均圧環に電気的に接続して、陽極円筒とベイン
とで形成された空洞共振器群の隣接する共振器に定常状
態で互いに逆位相の基本波振動が発生するようにし、上
記陰極は管軸方向上下端で、それぞれ、管の片側の端部
にある陰極ステムに支持されたセンタリードとサイドリ
ードにエンドシールドを介して支持させ、上記空洞共振
器群に発生したマイクロ波電力は上記陰極ステムとは反
対側の管端部にある出力部から外部に放射させるように
したマグネトロンにおいて、上記均圧環はベインの上記
出力部側の端面のみに設置し、かつ、陰極ステムの管軸
に直角な管内側端面上に、上記陰極を支持する両リード
それぞれに電気的に接続された端子板を、なるべく広く
した端子板の端面を互いに近接対向させて配設すること
にした。また、従来の設計にあまり手を加えないで、均
圧環の設置をベインの片側のみにしようとすると、陽極
の空洞共振器群に生ずるマイクロ波の基本振動周波数が
一般的に上昇するのを免れ難いが、それを従来通りに抑
制し易くするために、各ベインの管軸側の端部に、両隣
接ベインの端部側へ対称に突出し、隣接ベイン側と互い
にほぼ平行な平面で対向する張出し部分を設けることに
した。

【０００８】

【作用】製造工数を低減して量産性を向上させるため
に、均圧環をベインの管軸方向片側端面だけに設置した
場合の影響について、上記のように、従来通常は均圧環
をベインの両端面に設置していたのに対し、均圧環同士
の間に存在する静電容量が設置しなくなった側の端面で
の分だけ減少し、それが空洞共振器の共振周波数に影響
することは容易に推測され、その対策として、特願平２
−４０５６４１号で提案されているように、各ベインの
管軸側端部に、両隣接ベインの端部側へ対称に突出し、
隣接ベイン側と互いにほぼ平行な平面で対向する張出し
部を設ければ、上記対向する平行平面間の静電容量によ
ってベイン間静電容量不足を補うことができる。図６は
ベイン端部に張出し部を設けた状態を示す管軸上から見
た平面図で、隣接するベインの張出し部間の間隔ｗは空
洞共振器内に生じたマイクロ波の電圧振幅に耐えればよ
い。このようなベイン端部に張出し部を形成させる構造
は、陽極円筒とベインとをホビング工法によって一体に
成形する場合には、従来の形状の場合に比べて製造上特
に困難はなく、却ってホブの寿命が従来のホブの２倍に
延びるなどの利点がある。

【０００９】しかし、ベインの片側端面だけに均圧環を
設置する方式を本格的に推進するのに際して、均圧環を
ベインの出力部側端面に設置するのと陰極側端面に設置
するのとで、相違がないか又は特別な問題が生じない
か、などを確かめてみるために、本発明者等は上記２種
類の場合について実験的検討を行なった。その結果、ベ
インの陰極側端面だけに均圧環を設置した場合には、出
力部側端面だけに設置した場合よりも出力が低下してい
ることが判った。これは種々調査の結果、均圧環とその
内部を通過する導体との間には高周波的結合があって、
均圧環を、ベインの出力部側端面だけに設置した場合に
は問題を生じないが、陰極側端面だけに設置した場合に
は陰極支持用リード線との結合により、これらリード線
を通じてのマイクロ波出力の外部への漏洩量が増加する
ためと判明した。

【００１０】上記のことから、本発明では、均圧環をベ
インの管軸方向端面の片側だけに設置する際に、均圧環
をベインの出力部側端面に設置することとし、また、陰
極支持用リード線を通じてのマイクロ波電力の漏洩に対
しては、既述のように従来から、陰極側の管外部に、チ
ョークコイルと貫通コンデンサによるフィルタをフィル
タケース内に格納して漏洩防止に努めてきたが、本発明
では、陰極支持用の２本のリード線を支持している陰極
ステムセラミックスの管内側（真空側）端面上に、両リ
ード線それぞれに電気的に接続された端子板を、端子板
の極力広くした端面を互いに極力近接対向させて、配設
し、両リード線間をマイクロ波的に短絡して、これらリ
ード線にマイクロ波が乗って管外へ漏洩するのを低減さ
せるようにしたのである。

【００１１】

【実施例】図１は本発明一実施例の管球本体（真空外囲
器によって囲まれた部分）だけを示す管軸を含む平面に
よる断面図で、図中、２３ａは陰極支持用センタリード
２３に電気的に接続された端子板、２４ａは陰極支持用
サイドリード２４に電気的に接続された端子板で、セラ
ミックス製の陰極ステム２５の管内側端面上に、両端子
板の極力広くした端面を互いに極力近接対向させて配設
してある。その他の符号は図３の場合と同様である。こ
の実施例ではベイン２、２’は陽極円筒３とホビングに
よって一体に成形され、ベインの管軸側端部には既述の
隣接ベイン端部間の静電容量を増加させるための張出し
部が設けられている。なお、張出し部以外でベインの軸
方向の幅が狭くなっているのは、この部分のインダクタ
ンス分を増加させて、均圧環の設置を片側だけにしたこ
とにより空洞共振器の共振周波数が上昇する傾向を、ベ
インの張出し部の設置だけでなく、更に抑制する目的で
行なったものである。また、この実施例では陰極ステム
２５の端面上に配設した端子板２３ａと２４ａは単に両
陰極支持リードの付け根部分をマイクロ波的に短絡する
ことを狙うだけでなく、上記リード線の材料には耐熱性
は良好だが高価なモリブデンが使用されているので、モ
リブデン線の使用は此の図に示すように陰極ステム２５
のセラミックスの途中までとし（即ち、陰極を支持して
いるモリブデン製のリード線の端部はセラミックスを貫
通していない盲孔に挿入されている）、陰極ステムセラ
ミックスには、更に２個の貫通孔が設けられ、上記２個
の端子板を異質の材料の線を中継するための中継板に兼
用し、陰極ステムから管の外に出て導電する部分の材料
として例えば安価な鉄線で代用することにしている。モ
リブデン製のリード線は、上記端子板と兼用の中継板に
銀ろう付けして支持され、管外での導電用に用いられる
鉄線は上記貫通孔を通って端部が中継板に達し、其処で
中継板に銀ろう付けされている。端子板または中継板
は、陰極ステムセラミックスの予めメタライズしてある
個所に銀ろう付けする。真空気密は鉄線と中継板との接
続個所での銀ろう付けによって保持される。

【００１２】図２（ａ）は本発明の他の実施例の陰極ス
テム近傍を示す側断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）中
に示したＸ−Ｘ’線断面図である。センタリード２３に
取付けた端子板２３ａやサイドリード２４に取付けた端
子板２４ａの構造が良く判る。この実施例では、モリブ
デン製の上記両リード線が陰極ステムセラミックスの貫
通孔を通って管外に導き出されている。この実施例で
は、陰極ステムセラミックスの管内側端面のメタライズ
した個所に端子板を銀ろう付けし、この端子板にモリブ
デン製リード線を真空気密に銀ろう付けしている。な
お、図示のように、陰極や陰極を支持するリード線と、
陽極円筒に封着された陰極側封着金属体４２の間には高
い陽極電圧が印加されているので、陰極ステムの外気に
さらされる側ではステムセラミックスの表面（この部分
は汚染されている恐れもある）を長くとって封着金属体
４２と陰極へ加熱電流を供給する線の間で沿面放電が生
じないようにしている。しかし、真空の管内側ではセラ
ミックスステムの端面は清浄になっている（そうでなけ
れば排気作業時に真空度が上昇しない）から管外の部分
に比べて僅かな距離しか離れていない。なお、両陰極支
持リード線間には僅かな陰極加熱用電圧しか印加されて
いないから、本発明に係る２個の端子板２３ａと２４ａ
の間の距離は、０．２〜０．３ｍｍ程度に短くして差し
支えない。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造工数が少なくて済み、しかも陽極内周の空洞共振器と
陰極支持部との高周波的結合が少なく、発振効率が高
く、陰極逆加熱が少なく従って陰極フィラメント寿命の
長い、電子レンジ用などに好適なマグネトロンが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の管球本体を示す管軸を含む平
面による断面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の他の実施例の陰極ステム
近傍を示す側断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）中に示
したＸ−Ｘ’線断面図である。

【図３】従来のマグネトロンの一例の管軸を含む平面に
よる断面図である。

【図４】上記従来のマグネトロンの陽極部分だけの平面
図である。

【図５】内側均圧環に接続されたベインを示す側面図で
ある。

【図６】ベイン端部に張出し部を設けた状態を示す管軸
上から見た平面図である。

【符号の説明】

１…陰極、 ２、２’…ベイン、 ３…陽極円筒、 ５
…磁極、 ７…アンテナリード、 ２３…センタリー
ド、２３ａ…センタリードに接続された端子板、２４…
サイドリード、 ２４ａ…サイドリードに接続された端
子板、 ２５…陰極ステム、 ６１、６２…均圧環

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極円筒の内壁から放射状に突出した複数
   のベインの端部が管の中心部に位置する陰極を囲み、各
   ベインの管軸方向端面に管軸から等距離に円周方向の溝
   を設け、この溝内に直径が異なる内側均圧環と外側均圧
   環を収納し、ベインを一つおきに交互に内側または外側
   均圧環に電気的に接続して、陽極円筒とベインとで形成
   された空洞共振器群の隣接する共振器に定常状態で互い
   に逆位相の基本波振動が発生するようにし、上記陰極は
   管軸方向上下端で、それぞれ、管の片側の端部にある陰
   極ステムに支持されたセンタリードとサイドリードにエ
   ンドシールドを介して支持させ、上記空洞共振器群に発
   生したマイクロ波電力は上記陰極ステムとは反対側の管
   端部にある出力部から外部に放射させるようにしたマグ
   ネトロンにおいて、上記均圧環はベインの上記出力部側
   の端面のみに設置し、かつ、陰極ステムの管軸に直角な
   管内側端面上に、上記陰極を支持する両リードそれぞれ
   に電気的に接続された端子板を、なるべく広くした端子
   板の端面を互いに近接対向させて配設したことを特徴と
   するマグネトロン。
2. 【請求項２】各ベインの管軸側の端部に、両隣接ベイン
   の端部側へ対称に突出し、隣接ベイン側と互いにほぼ平
   行な平面で対向する張出し部分を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のマグネトロン。