JPH0652805A

JPH0652805A - マグネトロン

Info

Publication number: JPH0652805A
Application number: JP20100392A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogura; 利夫小倉; Yuichi Ito; 雄一伊藤
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ベイン片側端面ストラップリング方式で、発振
動作立上り時のサージ電圧と、マグネトロンの発振効率
とが、それぞれ、実用上妥当な範囲内の値にある２４５
０ＭＨｚ帯のマグネトロンを提供することにある。【構成】ストラップリングの管軸方向の高さを１．６〜
２．３ｍｍとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高能率でマイクロ波電
力を出力し、また、たとえ発振立上りの途中で発振が停
止した場合にも電源の昇圧変圧器に生ずるサージ電圧が
比較的低く抑制されるようにした２４５０ＭＨｚＩＳＭ
（Industrial, Scientific and Medi-cal Use）帯域用
のマグネトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、電子レンジなどに用いられてい
る従来の例えば特開平１−６３２４５号公報に開示され
ているマグネトロンの、管軸を通る平面による断面図で
ある。陰極１の周囲を、陽極円筒２の内面から放射状に
突出した偶数枚のベイン３の端部が取り囲み、陽極円筒
とベイン群とで偶数個の空洞共振器が形成されている。
陰極１の周囲のベイン３の端部との間の空間は作用空間
と呼ばれ、ここには環状の永久磁石４を起磁力源、ヨー
ク５を外部磁気回路にして、磁極６によって管軸方向の
静磁界が形成されている。陰極１から放出された電子
は、陰極に対して高い直流正電圧が印加されている陽極
ベイン側へ吸引され加速されて行くが、運動方向に直角
に管軸方向の磁界が存在するため運動方向と磁界の方向
とに直交する方向の力に作用され、ベインの先端を円周
方向に横切って陰極側へ戻ろうとする電子も現れ、作用
空間内に電子密度が高い部分と疎な部分が生じ、高電子
密度の電子雲が作用空間内を高速周回して上記空洞共振
器群内にマイクロ波電気振動が励振される。空洞共振器
群内の電気振動のうち、最も強く安定して発振されるの
は、隣接空洞間で逆位相となる所謂πモードの発振であ
る。このπモード振動で同電位（同位相）となる点を互
いに電気的に接続して、πモードの振動を、特に発振初
期に早急に安定化させるために、ベインを一つおきに交
互に接続する内ストラップリング８と外ストラップリン
グ９とが、ベインの管軸方向端面に設けた溝７の内部に
収納設置されている。マイクロ波電気振動を、一つのベ
インの端面に接続したアンテナ１０によってマイクロ波
出力取出部１１に導いて、外部で例えば電子レンジで、
食物加熱用に、利用する。なお、陰極１は加熱用給電線
を介して陰極ステムによって支持されている。

【０００３】現在、２４５０ＭＨｚ帯のマグネトロンの
中で最も大量に生産されているのは電子レンジ用のもの
であるが、家庭用電気製品の場合、高い性能と共に価格
低廉なことが極めて大切である。したがって、電子レン
ジ用マグネトロンの価格低減のために種々の工夫が凝ら
されている。上記従来のマグネトロンでは、ベインの管
軸方向両端面にストラップリングが配設されているが、
これが片側（実際にはマイクロ波出力取出部側）端面に
設置するだけで済めば、工数、部品代とも削減できる。

【０００４】しかし、ベインの片側端面だけにストラッ
プリングを設置して其の他の部分を従来のままにしてお
くと、共振周波数が高くなり過ぎてしまう。これは、
内、外ストラップリング同士やストラップリングと（そ
のストラップリングが接続されずに収納溝底面上を通過
する）ベインとの間の静電容量が共振周波数に影響する
のに、それらの静電容量がほぼ半分になってしまうから
である。この周波数の上昇を抑制するために、特願平２
−４０５６４１号には、各ベインのマイクロ波出力取出
部側端面だけに管軸から等距離に溝を刻設して内部にベ
インを１枚おきに交互に接続する内、外ストラップリン
グを収納させた管に対し、各ベインの先端に両隣接ベイ
ンの先端側へ対称に突出し隣接ベイン側と平行平面で対
向する張出部分を設けて上記静電容量の不足を補う技術
が開示されている。この技術によれば、共振器の静電容
量の不足が補われて周波数ずれは生じなくなる。図４
（ａ）に上記技術によるマグネトロンの関係各部の管軸
を通る平面による断面図を示し、図４（ｂ）にベイン先
端の張出部分の形状などを下面図で示す。図中、３１は
ベイン先端の張出部分で其の他の符号は図３の場合と同
様である。ベイン先端にこのような張出部分を設けるこ
とは、陽極円筒とベイン群とをホビング加工により一体
成形する場合は、ホブの形状は多少複雑になるが、材料
（純銅）板の中央部分で、押し出される材料の量が減少
するため、ホブに対する抵抗が減少し、ホブの寿命が長
くなる利点もあり、原価上昇などの問題はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにベイン先
端に張出部分を設ければ、共振器静電容量分の不足を補
えるので、内、外ストラップリングの管軸方向の高さを
特に大きくして両者間の静電容量を大きくする必要はな
くなる。しかし、電子レンジ用マグネトロンではマイク
ロ波電力を出力部に導くアンテナを、一つのベインの端
面だけに接続しているから、アンテナ接続部に対して各
共振器の位置に対称性はなく、ストラップリングにはπ
モード振動時でも多少電流が流れる。まして、πモード
以外の振動時には、ストラップリングには必ず相当な電
流が流れる。この電流値の差はモード分離に役立つ。従
って、ストラップリングのインピーダンスを大きくし過
ぎると、発振モードの分離特性が低下し、異常発振、発
振停止などの原因となる。一方、ストラップリングのイ
ンピーダンスを小さくしようとして、その断面積したが
って表面積を大きくすると、通電時に表面で発生するマ
イクロ波損失が増大してマグネトロンの発振効率の低下
を招く。ベインの片側端面だけにストラップリングを設
けた場合には、内外ストラップリング間の静電容量の問
題もあって、上記発振効率の件を考慮しても、ストラッ
プリングの管軸方向の高さを余り低くすることは出来な
い。なお、ストラップリングの半径方向の厚さも、材料
が柔らかい純銅なので、薄くし過ぎると取扱い中に変形
してしまう恐れがあって、ある程度以下には薄くでき
ず、丁度具合の良い厚さの範囲がある。結局、ストラッ
プリングの軸方向の高さには、発振周波数と関係した丁
度適当な寸法があることになる。

【０００６】なお、電子レンジの場合、価格低減のため
に、通常、陰極加熱用電源とマグネトロン陽極用直流高
圧電源（通常、倍電圧整流方式）は、それぞれ、共通の
変圧器の二次側巻線から得ており、電源投入直後には、
一般に陰極温度は未だ低く、熱電子放出量は少ないの
に、高い陽極電圧が印加された状態なので、異常発振や
発振の一時停止が生じ易い。発振が一時停止した場合、
陰極温度は上昇中で、次第に放出電子量が増加するか
ら、そのまま発振しなくなる訳ではない。しかし、発振
停止の瞬間に電源変圧器の巻き数の多い高圧巻線にサー
ジ電圧が生じ、それによる巻線などの絶縁破壊、短絡事
故などが恐ろしい。

【０００７】本発明は、２４５０ＭＨｚ帯用で、ベイン
の軸方向片側だけにストラップリングを設けた方式のマ
グネトロンで、マイクロ波振動の立上り時にたとえ電源
変圧器巻線内にサージ電圧が発生しても、その値が低
く、しかも発振効率も良好なものを提供することを課題
とする。

【０００８】

【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、陽極円筒の内周から偶数枚のベイ
ンを放射状に突出させ、陽極円筒とベインとで空洞共振
器群を形成させ、空洞共振器群内に励振されたマイクロ
波振動のうち、隣接空洞間で逆位相となるπモードの振
動を安定化させるため、各ベインを一つおきにそれぞれ
同じ部位で相互に接続する内、外ストラップリングを、
各ベインのマイクロ波出力取出し部側端面のみに刻設し
た溝の内部に収納して設置し、更に各ベインの先端に両
隣接ベインの先端側へ対称に突出し隣接ベイン側と平行
平面で対向する張出部分を設けた２４５０ＭＨｚＩＳＭ
帯域用のマグネトロンにおいて、ストラップリングの管
軸方向の高さを１．６〜２．３ｍｍにすることにした。

【０００９】

【作用】ベインの軸方向片側だけにストラップリングを
設けた場合に、静電容量の減少を補うために、内、外ス
トラップリング間の距離を短くして静電容量を増大させ
る方法もあるが、両ストラップリングを同時にプレス抜
きするのが困難になり、また、ベインとの銀ろう付け時
に両者間を接触させてしまう可能性が高まるので不可で
ある。

【００１０】既述のように、ストラップリングの管軸方
向の高さを大きくすれば、ストラップリングのインダク
タンスを低下させるので、発振モード分離の面からは良
い方向に行く。一方、ストラップリングにはマイクロ波
電波がのることになるが、それにより発生する損失は、
既述のように、ストラップリングの表面積が大きい程
（ストラップリングの半径方向の厚さを一定とすれば、
管軸方向の高さを増す程）増大し、外部へ供給できるマ
イクロ波出力は減少し、発振効率が低下する。

【００１１】したがって、ストラップリングの管軸方向
の高さに対して、発振効率の点からは低い方が良く、モ
ード分離の面からは高い方が良いということになり、実
際にはこれらの互いに相反する条件の間の妥協点を求め
ることになる。発生させるマイクロ波の振動数が２４５
０ＭＨｚと決まっているから、空洞共振器の形状、寸法
はほぼ決定されてしまい、それにベインの片側端面だけ
にストラップリングを設けるという条件を加えると、実
用的なストラップリングの断面形状寸法がある範囲に限
定されるのは、当然とも考えられる。本発明者は多くの
実験を重ねて、ベイン片側端面方式の場合に、ストラッ
プリングの管軸方向の高さの妥協点として、１．６〜
２．３ｍｍなる範囲を定めたのである。この範囲なら
ば、量産上も問題はない。

【００１２】

【実施例】図１は本発明マグネトロンの要部であるベイ
ンの片側だけにストラップリングを設けた陽極構体の、
管軸を通る平面による断面図である。

【００１３】図２は、本発明者がベイン片側端面方式の
場合に、ストラップリングの管軸方向の高さとして、
１．６〜２．３ｍｍなる範囲を定めるに際して行った実
験の結果を纏めたもので、横軸にストラップリングの管
軸方向の高さをｍｍで示し、左側縦軸にサージ電圧をｋ
Ｖ_Pで、右側縦軸に発振効率ηを％で示してある。スト
ラップリングの高さが１．４ｍｍ以下の場合には、モー
ド分離が悪くなって、サージ電圧が１４ｋＶ_P以上に急
上昇し、また、ストラップリングの高さが２．３ｍｍ以
上になると発振効率が７０％以下に急低下して行く。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によって、ベ
イン片側端面ストラップリング方式マグネトロンのスト
ラップリングの管軸方向の高さを１．６〜２．３ｍｍと
することにより、マグネトロン発振動作立上り時のサー
ジ電圧と、マグネトロンの発振効率とを、それぞれ、実
用上妥当な範囲内の値とすることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明マグネトロンの要部である陽極構体の管
軸を通る平面による断面図である。

【図２】横軸にストラップリングの管軸方向の高さをｍ
ｍで、左側縦軸にサージ電圧をｋＶ_Pで、右側縦軸に発
振効率ηを％で、それぞれ示して、それらの間の関係を
示す図である。

【図３】電子レンジなどに用いられている従来のマグネ
トロンの管軸を通る平面による断面図である。

【図４】図４（ａ）は従来の技術によるベイン片側端面
ストラップリング方式マグネトロンの要部の管軸を通る
平面による断面図、図４（ｂ）はベイン先端の張出部分
の形状を示す下面図である。

【符号の説明】

２…陽極円筒、３…ベイン、７…ストラップリング
収納溝、８…内ストラップリング、９…外ストラッ
プリング、１０…アンテナ、３１…ベイン先端の張
出部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極円筒の内周から偶数枚のベインを放射
状に突出させ、陽極円筒とベインとで空洞共振器群を形
成させ、空洞共振器群内に励振されたマイクロ波振動の
うち、隣接空洞間で逆位相となるπモードの振動を安定
化させるため、各ベインを一つおきにそれぞれ同じ部位
で相互に接続する内、外ストラップリングを、各ベイン
のマイクロ波出力取出し部側端面のみに刻設した溝の内
部に収納して設置し、更に各ベインの先端に両隣接ベイ
ンの先端側へ対称に突出し隣接ベイン側と平行平面で対
向する張出部分を設けた２４５０ＭＨｚ帯域用のマグネ
トロンにおいて、ストラップリングの管軸方向の高さを
１．６〜２．３ｍｍとしたことを特徴とするマグネトロ
ン。