KR0136190Y1

KR0136190Y1 - 마그네트론의 양극구조

Info

Publication number: KR0136190Y1
Application number: KR2019920014001U
Authority: KR
Inventors: 장성덕
Original assignee: 강진구; 삼성전자주식회사
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1999-02-18
Also published as: KR940004272U

Abstract

본 고안은 제2 및 제3의 고조파를 감쇄시키도록 양극부의 상하부에 각각 배설되는 2쌍의 내측 및 외측 균압링의 내측반경 및 외측반경을 변경해서 제2 및 제3의 고조파를 흡수하도록한 마그네트론의 양극부에 관한 것으로써, 통상의 마그네트론에 있어서, 양극통체(112)내에 배설된 베인(116)의 상하부에 인접하는 베인(116)을 하나 걸러서 소정의 거리를 두고 장착된 외측균압링(134)의 내반경을 R1, 외반경을 R2, 이들의 산술평균치에 의한 중간 반경을 RO라고 하였을 경우, 제2고조파를 외측균압링(134)에서 흡수하도록 2πR1≤제2고조파의 파장≤2πR2(여기에서, 제2고조파의 파장은 2πR0로 표현된다)를 만족 시키도록 외측균압링(134)의 내반경 및 외반경(R1, R2)을 설정하고, 상기 외측균압링(134)의 내측에 소정의 거리를 두고 장착되는 내측균압링(132)의 내반경을 P1, 외반경을 P2, 이들 산술평균치에 의한 중간반경을 PO라고 하였을 경우, 제3고조파를 내측균압링(132)에서 흡수하도록 2πP1≤제3고조파의 파장≤2πP2(여기에서 제3고조파의 파장은 2πP0로 표현된다)를 만족시키도록 내측균압링(132)의 내반경 및 외반경(P1,P2)을 설정한 것을 특징으로 한다.

Description

마그네트론의 양극구조

제1도는 종래의 일반적인 마그네트론을 도시한 부분 종단면도.

제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 마그네트론의 개략적인 종단면도.

제3도는 제2도에 있어서 제1의 자극편 및 제2의 자극편을 제거한 양극 구조의 확대 평면도.

제4도(a)는 외측균압링의 평면도.

제4도(b)는 외측균압링의 내반경과 외반경 사이의 중간반경에 대한 제2고조파의 감쇄량의 측정그래프.

제5도(a)는 내측균압링의 평면도.

제5도(b)는 내측균압링의 내반경과 외반경 사이의 중간 반경에 대한 제3고조파의 감쇄량의 측정 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 필라멘트 102,103 : 상부 및 하부엔드햇

106 : 베인 107,118 : 금속관

112 : 양극통체 113,114 : 제1 및 제2의 자극편

116 : 베인 117 : 안테나

132 : 내측균압링 134 : 외측균압링

136 : 세라믹관 139 : 배기관

본 고안은 전자렌지등의 마이크로파 가열기기에 사용되는 마그네트론에 관한 것으로써, 특히 제2 및 제3의 고조파를 감쇄시키도록 양극부의 상하부에 각각 배설되는 2쌍의 내측 및 외측 균압링의 내측반경 및 외측반경을 변경해서 제2 및 제3의 고조파를 흡수하도록한 마그네트론의 양극부에 관한 것이다.

일반적으로 마그네트론, 즉 고주파 발진장치는 마이크로파를 효율좋게 발생하기 때문에, 특히 전자렌지등에 조립되어서 식품의 가열등에 널리 사용되고 있으며, 안전성, 고품질성 및 장수명의 것이 요망되고 있을 뿐만 아니라, 최근 전자렌지의 소형화추세의 요구에 의해서 고주파 발진장치의 소형화도 추구되고 있다.

종래의 대표적인 고주파 발진장치로써 본 출원인이 이미 특허출원한 1990년 특허출원 제3669호가 있다. 이 발명에서는 제1도에 도시한 바와같이 고주파 발진장치의 외부로 누설되는 복수종류의 고조파 성분을 감쇠시키도록 양극원통(1)의 내부에 음극필라멘트(10)측으로 돌출해서 공진공동을 형성하는 복수의 양극베인(2)이 배치되어 있고, 또 양극원통(1)의 양측 개구단부에는 자계수속용의 제1 및 제2의 자극편(5)(6)이 서로 대향해서 배치되어 있다. 그리고, 배기관으로서 작용함과 동시에 고조파 쵸크용 제1원통(20)과 또 다른 고조파 쵸크용 제2의 원통(21)이 세라믹으로 이루어진 절연관(19)을 개재해서 제1의 금속관(18)의 일단부에 기밀하게 고착되어 있음과 동시에, 제1의 금속관(18)의 플랜지부(18a)가 제1의 자극편(5)을 기밀하게 피복하는 상태로 양극원통(1)의 상부 개구단부에 기밀하게 시일해서 2450MHZ의 기본파를 발생시킨다. 그리고, 제1의 금속관(18)내에는 제2의 금속관(33) 및 제3의 금속관(34)이 고착되어 있다.

즉, 상기 제2의 금속관(33)에는 한쪽에 플랜지부(33b)가 외측을 향해서 뻗어있으며, 그 천정부에는 안테나(24)가 관통하는 관통구멍 및 제2 고조파의 파장(λ₂)의 λ₂/4에 해당하는 길이(L1)를 가진 원통부의 일단이 상기 제1의 금속관(18)의 플랜지부(18a)에 일체적으로 접속되어 있고, 또한 제3의 금속관(34)에는 하부에 플랜지부(34b)가 외측을 향해서 뻗어 있으며, 그 천정부에도 역시 상기 제2의 금속관(33)가 마찬가지로 안테나(24)가 관통하는 관통구멍이 형성되어 있고, 또 제3의 고조파 파장(λ₃)의 λ₃/4의 길이(L2)를 가진 원통부(34a)의 일단이 플랜지부(34b)에 접속된다. 여기에서, 제1의 금속관(18)의 원통부와 제2의 금속관(33)의 원통부(33a) 및 플랜지부(33b)에 의해서 구성되는 공간은 제1의 쵸크수단(40)로 작용하며, 또 제2의 금속관(33)의 원통부(33a)와 제3의 금속관(34)의 원통부(34a)에 의해서 구성되는 공간은 제2의 쵸크수단(41)으로 작용하는 것으로서, 구체적으로는 제1의 쵸크수단(40)은 제2의 쵸크수단(41)보다 낮은 고조파를 감쇠시키도록 길이(L1)가 설정되어 있다.

또한, 고조파의 누설을 차폐하기 위하여 절연관(19)의 상단부로부터 높이가 L3인 제1의 원통(20)이 상기 절연관(19)의 상부 개구부에 용접고착되어 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 고주파 발진장치에 있어서는 2450MHZ대의 기본파 및 기본파의 정수배에 해당되는 고조파 성분을 포함하는 마이크로파 출력중 고주파 발진장치의 외부로 방사되는 고조파 성분을 충분히 차폐할 수 없어 고주파 발진장치로 부터 누설된 고조파성분이 텔레비젼, 라이오, 무선통신 방해등을 일으킨다는 문제점이 있다.

또한 필라멘트(10)로부터 양극베인(2)으로 방출된 열전자는 전계를 형성하며, 이때 이들 열전자는 양극베인(2)에 충돌되어 반사되므로, 양극베인(2)과 전자 이탈방지판으로서 작용하는 상부 및 하부엔드햇(11)(12)사이로 빠져나가 제1 및 제2의 자극편(6)(5)과 양극베인(2), 양극원통(1)으로 구성되는 공동공진영역(7)에서 30MHZ∼300MHZ대역의 무선주파수 간섭노이즈가 발생되어 텔레비, 라디오, 무선통신 방해등을 일으킨다는 문제점도 있을 뿐만 아니라, 고조파의 누설을 차폐하기 위하여 제1의 금속관(18)내에 제2 및 제3금속관(33)(34)을 배설하기 위해서는 이들을 별도로 제작하여야 하고, 또 배치하여야 할 공간이 필요하여 구조가 복잡하고 제조코스트를 저감할 수 없으며, 또 소형화할 수 없다는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 여러가지 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 마그네트론의 외부로 누설되는 적어도 2종류의 제1 및 제2고조파 성분을 차폐함과 동시에 구조가 간단하고 소형화할 수 있고, 또 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 마그네트론의 양극구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 마그네트론의 양극구조는 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트의 양 단부에 고착되어서 그 중심축 방향으로의 열전자의 방사를 방지하도록 배설된 상부 및 하부 엔드햇과, 상기 필라멘트를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인이 배설된 양극통체와, 상기 양극통체의 개구부에 각각 공정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로를 형성하는 깔때기 형상을 이루는 한쌍의 제1 및 제2의 자극편과, 상기 깔대기 형상의 제1 및 제2의 자극편에 각각 배설되어 상기 양극통체의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관과, 상기 출력측의 금속관에 배설된 세락믹관의 상부에 배설된 배기관과, 상기 배기관에 일단부가 고착되며 상기 베인에 타단부가 고착되어서 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 안테나를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 양극통체내에 배설된 베인의 상하부에 인접하는 베인을 하나 걸러서 소정의 거리를 두고 장착된 외측균압링의 내반경을 R1, 외반경을 R2,이들의 산술평균치에 의한 중간 반경을 RO라고 하였을 경우, 제2고조파를 외측균압링에서 흡수하도록 2πR1≤제2고조파의 파장≤2πR2(여기에서, 제2고조파의 파장은 2πR0로 표현된다)를 만족시키도록 외측균압링의 내반경 및 외반경(R1, R2)을 설정하고, 상기 외측균압링의 내측에 소정의 거리를 두고 장착되는 내측균압링의 내반경을 P1, 외반경을 P2, 이들 산술평균치에 의한 중간반경을 PO라고 하였을 경우, 제3고조파를 내측균압링에서 흡수하도록 2πP1≤제3고조파의 파장≤2πP2(여기에서 제3고조파의 파장은 2πP0로 표현된다)를 만족시키도록 내측균압링의 내반경 및 외반경(P1, P2)을 설정한 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 마그네트론의 개략적인 종단면도이고, 제3도는 제2도에 있어서 제1 및 제2의 자극편을 제거한 양극구조의 확대평면도이고, 제4도(a)는 외측균압링의 평면도이고, 제4도(b)는 외측균압링의 내반경과 외반경 사이의 중간 반경에 대한 제2고조파의 감쇄량의 측정그래프이고, 제5도(a)는 내측균압링의 평면도이고, 제5도(b)는 내측균압링의 내반경과 외반경 사이의 중간반경에 대한 제3고조파의 감쇄량의 측정그래프이다. 여기에서 제1도와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략한다.

제2도 및 제3도에 있어서, (112)는 예를들면 동판등에 의해 원통형상으로 형성된 양극통체로써, 이 양극통체(112)의 내면에는 복수개의 공진공동을 형성하는 다수의 베인(116)이 배설되어 있고, 이들 양극통체(112)와 베인(116)에 의해 양극부를 구성한다. 그리고, 이 양극통체(112)의 중심축상 근처에는 상기 복수개의 베인(116)의 선단부에 의해서 작용공간이 형성되고, 이 작용공간내에는 예를들면 열전자를 방사하도록 토륨-텅스텐(thorium(Th)-tungsten(W))등을 나선형상으로 권회한 필라멘트(101)가 배치되어 있다. 이 필라멘트(101)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 손실전류인 중심축 방향으로의 열전자가 방사되는 것을 방지하도록 상부 및 하부엔드햇(102,103)이 고착되어 있고, 하부엔드햇(103)의 바닥면에는 외측지지체인 외측리이드선(127)이 용접고착되고, 중앙지지체인 중앙리이드선(135)은 상기 하부엔드햇(103)의 중앙부 근처에 형성된 도시하지 않은 관통구멍을 통해서 상부엔드햇(102)의 하단부에 용접고착되어 있다. 여기에서, 상기 중앙리이드선(135)은 하부엔드햇(103) 및 필라멘트(101)와 비접촉으로 관통하고 있고, 이들 리이드선(127,135)은 몰리브덴으로 이루어진 것으로써, 필라멘트(101)에 동작 전류를 공급하는 것이다.

도면에 있어서, (113,114)는 상기 양극통체(112)의 양측 개구부에 고정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로를 형성하는 깔때기 형상의 제1 및 제2의 자극편(pole piece)로써, 양극통체(112)의 양단부 내측에 절결된 위치에 안착되어서 잔류하는 양단부 외측가장자리를 절곡하여 고정한 다음, 기밀하게 용접고착되며, 상기 깔때기형상의 제1 및 제2의 자극편(113,114)의 상하부에는 상기 양극통체(112)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위한 금속관(118,106)이 각각 상기 제1 및 제2의 자극편(113,114)의 중간부 혹은 양극통체(112)의 단부에 용접에 의해서 각각 고착되고, 이 금속관(118,106)의 외측면에 소정의 거리를 두고 링형상의 영구자석(120,121)이 각각 배치되어 있다. 그리고, 상기 금속관(118)의 상부 개구단부에는 세라믹제의 원통형상으로 형성된 출력측 세라믹관(136)이 용접등에 의해 고착접속되어 있으며, 이 출력측 세라믹관(136)의 상부측 선단부에는 동(銅)으로 제조된 배기관(139)이 고착되고, 이 배기관(139)의 내측 중앙부 근처에는 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하도록 베인(116)에 일측이 결합된 안테나(117)의 타측이 용접고착되어 있으며, 상기 배기관(139)의 외면에는 상기 배기관(139)의 용접고착부를 보호하고 또 전계집중에 의한 스파크방지 및 고주파안테나의 작용을 함과 동시에 고주파 출력을 외부로 끌어내는 안테나캡(137)이 씌워져 있다.

또, 양극원통(112)의 외주면에는 관의 직경방향으로 뻗은 복수매의 알루미늄 방열판(115)이 후술하는 요우크에 고정된 클램프부재(124)에 의해 감합배치되고, 이 방열판(115)은 상기 영구자석(120,121)과 함께 자로 형성용 요우크(122,123)에 의해 덮여있다. 또한 출력측의 영구자석(120)의 상부측 요우크(122)의 개구부 사이에는 금속망등으로 형성되어서 고주파의 전파 누설을 방지하는 제1의 가스켓(129)이 제2의 가스켓(138)을 개재해서 배치되어 있다.

한편, 상기 외측 및 중앙리이드선(127,135)의 하단부는 절연세라믹(141)에 형성된 제1 및 제2의 금속판(132,133)을 개재해서 제1 및 제2의 외부접속단자(130,131)와 전기적으로 각각 접속되어 있다.

다음에, 제3도, 제4도 및 제5도를 참조하여 본 고안의 요지인 양극부의 구조 및 그 작용효과에 관해서 설명한다.

양극부를 구성하는 양극통체(112)에는 앞에서 설명한 바와같이 그 내측에 축심방향을 향하여 복수개의 베인(116)이 배설되어 있고, 이 베인(116)의 선단부 측 근처에는 상하부에 각각 캐패시턴스를 변화시킬 수 있도록 내측 및 외측균압링(132,134)이 베인(116)을 하나 걸러서 각각 배설되어 있다. 이와같이 베인(116)을 하나걸러 배설되어 제2고조파를 흡수하는 외측균압링(134)의 중간반경(RO)을 8.75∼10.75mm까지 변화시키면 제4도(b)에 도시한 바와같이 제4도(b)의 감쇄량(dB)은 대체로 꼭지점이 하향하는 포물선형상을 나타내면서 제2고조파가 외측균압링(134)에 의해서 흡수된다. 여기에서, 외측균압링(134)의 내반경을 R1, 외반경을 R2라고 하였을 경우 이들의 산출평균치에 의한 중간 반경(RO)은 (R1+R2)/2이 되며, 이 중간반경(RO)에 2π를 곱하면 외측균압링(134)의 중간지점을 연결하는 외측균압링(134)의 중간 원주길이(L)가 되고, 또한 제2고조파의 파장(λ₂)은 상기 중간 원주길이(L)와 같으므로, 제2고조파를 흡수할려면 2πR1≤제2고조파의 파장(λ₂)≤2πR2범위를 만족하도록 R1 및 R2를 설정하면 된다.

그리고, 내측균압링(132)에 의해서 제3고조파를 흡수할려면 제5도(a)에서 내측균압링(132)의 내반경을 P1, 외반경을 P2라고 하였을 경우, 이들 내반경과 외반경 사이의 중간반경(PO) 즉, 상기 외측균압링(134)과 마찬가지로 내측균압링(132)의 내반경(P1) 및 외반경(P2)에 대한 산술평균치에 의한 중간반경(PO)은 (P1+P2)/2가 되며, 이때 내측균압링(132)의 중간지점을 연결하는 내측균압링(132)의 중간 원주길이는 2πP0가 된다. 또 제3고조파의 파장(λ₃)은 상기 내측 균압링(132)의 원주길이(L')와 같으므로, 2πP1≤제3고조파의 파장(λ₃)≤2πP2의 범위를 갖도록 P1 및 P2를 설정하면 된다.

제5도(b)는 인접하는 베인(116)을 하나걸러 배설된 내측균압링(132)의 중간반경(PO)을 5.5∼7.5(mm)로 가변시켰을 경우에, 제3고조파의 감쇄량을 dB단위로 측정한 그래프이다.

이상 설명한 바와같이 본 고안에 의한 마그네트론의 양극구조에 의하면, 양극통체내에 배설된 복수개의 베인의 상부 및 하부에 인접하는 베인을 하나 걸러서 상기 베인에 내측 및 외측 균압링을 각각 1쌍씩 소정의 거리를 두고 배설하고, 이들 외측 균압링의 내반경 및 외반경의 산술평균치, 즉 중간 반경에 대한 중간 원주길이(L)(여기에서, 원주길이는 제2고조파의 파장(λ₂)과 같다)를 외측 균압링의 내반경에 대한 원주길이보다 크게, 또 외측균압링의 외반경에 대한 원주길이보다 작게 설정함으로써, 제2고조파을 외측균압링에 의해 완전히 흡수할 수 있으며, 또한 내측균압링의 내반경 및 외반경의 산술평균치, 즉 중간 반경에 대한 중간 원주길이(L')(여기에서, 원주길이는 제3고조파의 파장(λ₃)과 같다)를 내측균압링의 내반경에 대한 원주길이보다 크게 또 내측균압링의 외반경에 대한 원주길이보다 작게 설정함으로써, 제3고조파를 내측균압링에 의해 완전히 흡수할 수 있으므로, 종래와 같이 제1의 금속관내에 쵸크로써 작용하는 제2의 금속관 및 제3의 금속관을 배설할 필요가 없으므로, 구조가 간단하고, 소형화할 수 있음과 동시에, 이들 부품의 제조비를 절감할 수 있고, 또 구조가 간단하여 조립 공수를 줄일 수 있어 제조코스트를 저감할 수 있다는 매우 실용적인 고안이다.

Claims

열전자를 방출하는 필라멘트(101)와, 상기 필라멘트(101)의 양 단부에 고착되어서 그 중심축 방향으로의 열전자의 방사를 방지하도록 배설된 상부 및 하부엔드햇(102)(103)과, 상기 필라멘트(101)를 외측에서 둘러싸서 중심부 근처에서 공진공동을 형성하도록 다수의 베인(116)이 배설된 양극통체(112)와, 상기 양극통체(112)의 개구부에 각각 고정되어 작용공간내에 균일하게 자속을 수속시키는 자로를 형성하는 깔때기 형상의 한쌍의 제1 및 제2의 자극편(113)(114)과, 상기 깔대기 형상의 제1 및 제2의 자극편(113)(114)에 각각 배설되어 상기 양극통체(112)의 내부를 진공으로 밀봉하는 금속관(118)(106)과, 상기 출력측의 금속관(118)에 배설된 세라믹관(136)의 상부에 배설된 배기관(139)과, 상기 배기관(139)에 일단부가 고착되며 상기 베인(116)에 타단부가 고착되어서 상기 공진공동내에 발진된 고주파를 출력하는 안테나(117)를 갖춘 마그네트론에 있어서, 상기 양극통체(112)내에 배설된 베인(116)의 상하부에 인접하는 베인(116)을 하나 걸러서 소정의 거리를 두고 장착된 외측균압링(134)의 내반경을 R1, 외반경을 R2, 이들의 산술평균치에 의한 중간 반경을 RO라고 하였을 경우, 제2고조파를 외측균압링(134)에서 흡수하도록 2πR1≤제2고조파의 파장≤2πR2(여기에서, 제2고조파의 파장은 2πR0로 표현된다)를 만족시키도록 외측균압링(134)의 내반경 및 외반경(R1, R2)을 설정하고, 상기 외측균압링(134)의 내측에 소정의 거리를 두고 장착되는 내측균압링(132)의 내반경을 P1, 외반경을 P2, 이들 산술평균치에 의한 중간반경을 PO라고 하였을 경우, 제3고조파를 내측균압링(132)에서 흡수하도록 2πP1≤제3고조파의 파장≤2πP2(여기에서 제3고조파의 파장은 2πP0로 표현된다)를 만족시키도록 내측균압링(132)의 내반경 및 외반경(P1, P2)을 설정한 것을 특징으로 하는 마그네트론의 양극구조.