KR101974213B1 - 전자레인지용 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하앤드쉴드의 크기를 축소시킴으로써, ISM 대역에서의 노이즈를 감소시켜 EMI발생을 최소화하는 전자레인지용 마그네트론이다.
본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 사이드리드홀의 중점을 쉴드디스크의 중점으로부터 일정한 거리에 위치하는 점들로 이루어진 가상의 원의 내측에 위치시켜서 사이드리드가 일직선으로 연결되므로 사이드리드에 추가적인 벤딩공정이 발생하지 않는 장점이 있으며, 쉴드디스크의 제조공정상 발생하는 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

전자레인지용 마그네트론 {Magnetron for microwave oven}

본 발명은 전자레인지용 마그네트론에 관한 것으로서, 특히, noise를 효과적으로 저감시키고 마그네트론의 효율을 개선하는 마그네트론 구조에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 마그네트론은 전자레인지 또는 조명기기 등에 장착되어 전기에너지를 마이크로파와 같은 고주파에너지로 변환시키는 기기이다.

상기 마그네트론은 작동면에서 양극부, 음극부, 자기부 등으로 나눌 수 있다.

이와 관련된 선행문헌 정보는 아래와 같다.

1. 공개번호: 특2002-0037078 (공개일: 2002.05.18)

2. 발명의 명칭: 마그네트론의 음극 구조

마그네트론의 작동을 설명하기 위해 선행문헌 도면 1을 참조하면, 상기 영구자석에서 형성된 자계가 상자극과 하자극을 따라 자기회로를 형성함으로써 베인(Vane)과 필라멘트 사이의 작용공간에 자계가 형성된다.

상기 필라멘트는 외부 전원이 인가되면서 약 2000K 온도에서 열전자를 방출하게 된다. 상기 작용공간에는 상기 방출된 열전자에 의해 전자군이 형성된다. 상기 전자군은 상기 필라멘트와 양극부 사이에 인가되어 있는 4.0 ~ 4.4kV의 양극전압과 상기 자계에 의해서 작용공간 내에서 회전하게 된다.

구체적으로, 상기 양극부에 인가되는 양극전압에 의해 강한 전계가 작용공간에 형성되고, 상기 자계는 상기 전계의 수직방향으로 작용한다. 상기 전계와 자계에 의해, 상기 전자군은 상기 작용공간에서 사이클로이드 운동을 하면서 상기 베인쪽으로 진행하게 되고, 상기 전자군이 회전하는 속도에 상응하는 공진주파수의 고주파가 상기 베인으로 유도된다. 즉, 마그네트론은 고압의 전원을 인가받아 2.45GHz의 마이크로파를 발생시켜 전자레인지의 조리실로 방사하고, 상기 조리실에서 상기 마이크로파에 의해 음식물이 조리된다.

2.4~2.5GHz의 주파수 대역은 ISM대역(Industrial Scientific Medical band)으로, 허가나 제한이 없이 산업, 과학, 의료용 기기가 사용할 수 있는 대역에 해당한다.

ISM 대역에서는 전자레인지뿐만 아니라, 블루투스, WIFI, TV 등 생활용 가전기기가 사용된다. 다수의 전자기기가 제한없이 ISM 대역을 사용할 수 있으므로, 전자기기에서 발생하는 불필요한 노이즈가 다른 전자기기의 동작에 장애를 일으키는 ‘전자파 장해(Electro Magnetic Interference,EMI)가 발생할 수 있다. 따라서, 전자레인지의 경우, 그 작동과정에서 발생되는 노이즈를 줄여 전자파 장해의 발생을 방지하도록 한다.

한편, 전자레인지용 마그네트론은 ISM 대역의 전자파뿐만 아니라, ISM대역 외의 주파수 대역의 전자파도 발생시킨다.

전파법에 규정된 전자파 장해(EMI) 방지기준은, 2.5GHz~ 5.725GHz의 주파수 범위에서 92dB μV/m (이하, 단위는 간단히 dB로 한다.)이며, 전자레인지 제품이 해당 주파수 범위에서 피크치(peak)가 88dB(92dB-4dB의 값)을 넘지 않을 경우 상기 기준을 만족한 것으로 보고 있다.

종래 전자레인지의 경우에는, 2.5GHz~2.6GHz 주파수 영역에서의 피크치가 92dB로부터 약간 낮은 수준의 값을 가지게 되어, 전자레인지의 작동 중에 예상치 못한 문제가 발생할 경우 상기 기준을 넘어서는 현상이 나타날 수 있다.

본 발명의 목적은 ISM대역에서의 EMI발생 문제를 최소화 할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 2.5GHz ~ 2.6GHz 주파수 범위에서 피크치가 92dB로부터 약간 낮은 수준의 값을 가지는 문제를 해결할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마그네트론 발진 시 방출되는 전자 빔의 손실을 방지할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 필라멘트가 하앤드쉴드의 영향을 적게 받도록 하여 일정한 전자방출온도를 유지하는 부분을 최대로 할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하앤드쉴드의 사이즈 변경에 따라 추가적인 공정으로 발생하는 비용과 시간의 증가에 대한 문제를 해결할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 쉴드디스크에 존재하는 홀의 위치 및 각도가 변경되어 쉴드디스크 공정상의 불량률이 높아지는 문제를 해결할 수 있는 전자레인지용 마그네트론을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 하앤드쉴드의 크기를 축소시킴으로써, ISM 대역에서의 노이즈를 감소시켜 EMI발생을 최소화 할 수 있다.

본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 하앤드쉴드의 외경은 6.4mm 내지 7.9mm로 함으로써, 2.5GHz ~ 2.6GHz 주파수 범위에서 안정적으로 기준을 통과할 수 있는 출력(dB)값을 얻을 수 있다. 또한, 이를 통하여 마그네트론의 출력 및 발진 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 필라멘트의 열을 빼앗는 하앤드쉴드를 축소하기 위해 하앤드쉴드의 외경을 방사상으로 배치되는 복수개의 베인이 이루는 내접원의 지름의 80% 내지 89%가 되도록 함으로써, 발진 시 방출되는 전자 빔의 효율적인 전달을 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 사이드리드홀의 중점을 쉴드디스크의 중점으로부터 일정한 거리에 위치하는 점들로 이루어진 가상의 원의 내측에 위치시켜서 사이드리드가 일직선으로 연결되므로, 사이드리드에 추가적인 벤딩공정이 발생되지 않는다.

본 발명에 따른 전자레인지용 마그네트론에는, 쉴드디스크의 중심부가 물결형상의 공간을 가지도록 제 1 물결부 및 제 2 물결부를 구비함으로써, 쉴드디스크의 제조공정상 발생하는 불량률을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, ISM 대역에서의 노이즈가 감소되어 EMI발생을 최소화시킬 수 있으므로 주변 가전기기의 정상적인 작동을 보장해주므로 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 하엔드쉴드의 사이즈가 종래보다 작아짐으로써 발진 시 필라멘트에서 방출하는 전자 빔이 효율적으로 베인에 유도되므로 마그네트론의 발진효율 및 출력이 향상되므로 전자레인지의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 2.5GHz ~ 2.6GHz 주파수 범위에서 안정적으로 기준을 통과할 수 있는 출력(dB)값을 얻으므로 전자레인지의 작동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 쉴드디스크의 변경으로 사이드리드의 추가적인 벤딩공정이 발생되지 않아 제조비용을 절감하고 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 대량생산이 용이해지는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 쉴드디스크의 최적화되는 형상을 통하여 불량률이 감소되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 구성을 보여주는 단면도
도 2는 하앤드쉴드의 크기가 종래와 같을 때, 본 발명의 필라멘트의 온도분포를 보여주는 실험 그래프
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 일부 구성을 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면
도 10은 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 출력 및 효율이 개선된 모습을 보여주는 실험 결과 테이블
도 11은 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 기본주파수 대역에서 노이즈가 개선된 모습을 보여주는 실험그래프
도 12는 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 고주파수 대역에서 노이즈가 개선된 모습을 보여주는 실험그래프

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 발명 사상의 실시예이지만, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면 별로 서로 다르게 표현될 수 있고, 도면에 따라서 특정 부분이 표시되지 않거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전자레인지용 마그네트론(1)은 몸체를 이루는 요크(10), 상기 요크(10)의 내측에 원통 형상으로 설치되는 양극실린더(11), 상기 양극실린더(11)의 내부에 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하는 복수개의 베인(12)을 포함한다.

상기 복수개의 베인(12)은 상기 양극실린더(11)의 중심의 상하방향을 향하여 등간격으로 배치된다. 즉, 상기 복수개의 베인(12)은 축심방향을 향하여 방사형태로 배치할 수 있다. 그리고 베인(12)의 선단부측에는 그 상, 하부에 각각 내측 균압링과 외측 균압링이 교번적으로 접속되도록 결합할 수 있다.

상기 양극실린더(11)와 복수개의 베인(12)를 양극부(anode)라 이름한다.

또한, 본 발명의 전자레인지용 마그네트론(1)은 필라멘트(16), 상앤드쉴드(18), 하앤드쉴드(19), 센터리드(20), 사이드리드(21), 상자극(24), 하자극(25), A-실(26), F-실(27), A-세라믹(28), F-세라믹(29), 상부마그네트(31), 하부마그네트(32)를 더 포함할 수 있다.

상기 필라멘트(16)는 상기 양극부(anode)의 중심축 상에 나선형으로 형성할 수 있다. 상세히, 상기 필라멘트(16)는 상기 양극실린더(11)의 중심축상에 위치하며, 나선형으로 권선되어 설치할 수 있다.

상기 필라멘트(16)는 토름텅스텐으로 이루어질 수 있으며, 일 함수를 넘은 전자를 방출할 수 있다. 즉, 상기 필라멘트(16)는 공급되는 전류에 의해 가열되어 열전자를 방출할 수 있다.

또한, 상기 필라멘트(16)와 상기 베인(12)의 끝 단의 사이에 빈 공간으로 마련되는 작용공간(15)을 할 수 있다. 상기 작용공간(115)은 전계 및 자계의 힘에 의한 전자의 사이클로이드(cycloid) 운동이 이루어지도록 가이드 한다.

상기 상앤드쉴드(18) 및 하앤드쉴드(19)는 상기 필라멘트(16)로부터 방사된 전자가 축 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 상기 상앤드쉴드(18)는 상기 필라멘트(16)의 상단에 배치할 수 있으며, 상기 하앤드쉴드(19)는 상기 필라멘트(16)의 하단에 배치할 수 있다.

상기 센터리드(20)는 상기 하앤드쉴드(19)의 중앙부에 형성되는 관통홀에 삽입되어 상기 상앤드쉴드(18)의 하면에 접합 고정되도록 배치할 수 있다. 상세히, 상기 센터리드(20)는 상기 필라멘트(16)의 중앙에 설치되며, 상단은 상앤드쉴드(18)와 결합되고 하단은 하앤드쉴드(19)를 관통하여 하부로 연장할 수 있다. 또한, 상기 센터리드(20)는 몰리브덴 재질로 형성할 수 있다.

상기 사이드리드(21)는 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 상기 센터리드(20)와 일정 간격을 두고 설치할 수 있다. 상세히, 상기 사이드리드(21)의 상단부는 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 접합 고정할 수 있다. 즉, 상기 사이드리드(21)는 상기 하앤드쉴드(19)의 둘레부에 결합할 수 있다.

상기 사이드리드(21)는 상단이 하앤드쉴드(19)에 연결되며, 하단은 쉴드디스크(100)와 연결될 수 있다. 그리고 상기 사이드리드(21)는 상기 하앤드쉴드(19)와 쉴드디스크(100)의 사이 공간에서 상기 센터리드(20)와 이격되어 위치할 수 있다.

또한, 상기 사이드리드(21)는 몰리브덴 재질로 형성할 수 있다.

상기 센터리드(20) 및 사이드리드(21)는 필라멘트(16)에 전원을 인가할 수 있도록 외부전원과 연결할 수 있다. 다른 측면에서, 상기 센터리드(20) 및 사이드리드(21)는 상기 필라멘트(16)로 전원이 제공되도록 가이드할 수 있다. 상기 센터리드(20)와 사이드리드(21)에 전원이 인가되면 필라멘트(16)는 베인(12)쪽으로 열전자를 방출할 수 있다.

상기 센터리드(20) 및 사이드리드(21)의 하부는 절연체에 둘러싸여 고정될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.

상기 필라멘트(16), 상앤드쉴드(18), 하앤드쉴드(19), 센터리드(20) 및 사이드리드(21)를 음극부(cathode)라 이름한다

상기 상자극(24)은 상기 양극실린더(11)의 상측 개구부에 자성체로된 깔대기 형상으로 결합할 수 있다. 상기 하자극(25)은 상기 양극실린더(11)의 하측 개구부에 자성체로된 깔대기 형상으로 결합할 수 있다.

상기 A-실(26)은 상기 상자극(24)의 상측에 브레이징 접합되어 배치할 수 있다. 그리고 상기 A세라믹(28)은 상기 A-실(26) 상측에서 브레이징 접합되어 배치되며, 고주파를 외부로 출력할 수 있다. 상기 A-세라믹(28)의 상측에는 배기관이 브레이징으로 접합되어 있으며, 그 배기관의 상단부는 양극실린더(11)의 내부를 진공상태로 밀봉하기 위해 절단과 동시에 접합될 수 있다.

상기 A-실(26)의 내측에는 공동공진기 내에서 발진되는 고주파를 출력하기 위한 안테나(30)가 설치될 수 있다. 상기 안테나(30)의 하단부는 어느 하나의 베니(12)에 접속되어 있고, 상단부는 상기 배기관의 내측 상면에 고정될 수 있다.

상기 F-실(27)은 상기 하자극(25)의 하측에 브레이징 접합되어 배치할 수 있다. 그리고 상기 F-세라믹(29)은 상기 F-실(27)의 하측에 브레이징 접합되어 배치되며, 절연을 이룰 수 있다.

상기 상부마그네트(31)와 상기 하부마그네트(32)는 상기 양극실린더(11)의 상측과 하측에 상기 요크(10)의 내측면에 접촉되도록 결합할 수 있다. 상기 상자극(24), 하자극(25), 상부마그네트(31) 및 하부마그네트(32)는 자계회로를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자레인지용 마그네트론(1)은 필터박스(40), 초크코일(41), F-리드(42), 쉴드디스크(100), 커패시터(45), 페라이트(46), 냉각핀(38), 안테나캡(35)을 더 포함할 수 있다.

상기 필터박스(40)는 상기 요크(10)의 하측에 박스체로 결합할 수 있다.

상기 초크코일(41)은 상기 필터박스(40)의 내측에 입력부로 역류하는 고조파 노이즈를 감쇄시키기 위한 한 쌍으로 설치할 수 있다.

상기 초크코일(41)의 일단부는 상기 F-세라믹(29)에 형성된 관통공에 삽입되도록 결합되는 한 쌍의 F-리드(42)의 하단부에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 F-세라믹(29)의 관통공에 삽입 결합되는 한 쌍의 F-리드(42)의 상단부는 상기 F-세라믹(29)의 상측에 설치된 한 쌍의 쉴드디스크(100)의 하면에 각각 접합할 수 있다.

한 쌍의 F-리드(42) 중 어느 하나인, 후술할 센터리드디스크(110)에 연결되는 F-리드는 제 1 F-리드라 이름하며, 한 쌍의 F-리드(42) 중 나머지 하나인, 후술할 사이드리드디스크(120)에 연결되는 F-리드는 제 2 F-리드라 이름할 수 있다.

상기 쉴드디스크(100)의 상면에는 상기 센터리드(20)와 사이드리드(21)의 하단부가 각각 접합되어 있다. 정리하면, 상기 한 쌍의 쉴드디스크(110)의 상면은 상기 센터리드(20) 및 사이드리드(21)와 연결되며, 상기 한 쌍의 쉴드디스크(110)의 하면은 상기 한 쌍의 F-리드(42)와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 한 쌍의 쉴드디스크(100)를 통하여, 센터리드(20)와 제 1 F-리드(42) 및 사이드리드(21)와 제 2 F-리드(42)는 전기적으로 접속할 수 있다. 상기 한 쌍의 쉴드디스크(100)에 대한 상세한 설명은 후술한다.

상기 커패시터(45)는 상기 필터박스(40)의 측벽에 설치할 수 있다. 상기 커패시터(45)의 내측 단부는 상기 초크코일(41)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 초크코일(41)에는 저주파 노이즈를 흡수하기 위한 페라이트(46)가 길이방향으로 삽입되어 있다.

상기 커패시터(45)는 전원의 기능을 수행하며, 외부 전원과 연결될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 F-리드를 통하여 센터리드(20)와 사이드리드(21)에 전원을 제공할 수 있다.

상기 냉각핀(38)은 상기 요크(10)의 내주면과 양극실린더(11)의 외주면 사이에 설치할 수 있다. 상기 냉각핀(38)은 상기 양극부(anode)를 냉각시킬 수 있다.

상기 안테나캡(35)은 상기 A-세라믹(28)의 상측에 배치되며, 상기 배기관의 접합부를 보호할 수 있도록 씌워질 수 있다.

도 2는 마그네트론의 필라멘트의 온도분포를 보여주는 실험 그래프이다.

도 2를 참조하면, 센터리드(20) 및 필라멘트(16)는 상앤드쉴드(18)와 하앤드쉴드(19)로 지지된다. 상세히, 상기 상앤드쉴드(18)는 상기 필라멘트(16)의 상부를 지지하며, 상기 하앤드쉴드(19)는 상기 필라멘트(16)의 하부를 지지한다.

상기 상앤드쉴드(18)와 상기 하앤드쉴드(19)에 각각 인접한, 상기 필라멘트(16)의 상부 및 하부는, 상대적으로 온도가 낮은 상앤드쉴드(18)와 하앤드쉴드(19)에 의하여 냉각되는 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 상기 필라멘트(16)의 상부 및 하부에서는, 일정한 전자 방출 온도(2000K)를 유지할 수 없고, 온도 변화가 나타날 수 있다.

상기 하앤드쉴드(19)는 상기 상앤드쉴드(18)에 비해 질량이 크므로, 열용량(C=비열X질량m)도 크다. 그러므로 상기 상앤드쉴드(18) 인접영역의 온도 변화는 상기 하앤드쉴드(19) 인접영역의 온도 변화보다 급격하게 변화할 수 있다.

전자가 방출되는 온도구간, 즉, 상기 필라멘트(16)에서 전자가 일 함수를 넘어 방출되는 온도는 약 1900K 에서 약 2000K 사이 구간이다.

상기 하앤드쉴드(19)의 영향을 받는 상기 필라멘트(16) 하부의 전자방출온도는, 약 1900K에서부터 상기 하앤드쉴드(19)로부터 멀어짐에 따라 약 2000K까지 상승할 수 있다.

반면, 상기 상앤드쉴드(18)의 영향을 받는 상기 필라멘트(16) 상부의 전자방출온도는, 약 2000K에서부터 상기 상앤드쉴드(16)에 가까워짐에 따라 전자방출온도인 1900K보다 매우 낮은 온도로 급격히 떨어질 수 있다.

이러한 특징과 관련하여, 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 상기 필라멘트(16)를 상기 작용공간에 전자를 방출하는 온도에 따라 구분한다.

상기 필라멘트(16)는, 상기 하앤드쉴드(19)에 의하여 영향을 받아 상기 필라멘트(16)의 하부로 갈수록 온도가 감소하는 부분을 HV 입력부(16a)라 이름하며, 상기 필라멘트(16)의 온도가 균일한 부분을 전자방출부(16b)라 이름하고, 상기 상앤드쉴드(18)에 의하여 영향을 받아 상기 필라멘트(16)의 상부로 갈수록 온도가 감소하는 RF 출력부(16c)라 이름한다.

상기 전자방출부(16b)의 온도는 상기 HV입력부(16a) 및 상기 RF출력부(16c)의 온도보다 클 수 있다. 그리고, 상기 RF 출력부(16c)의 온도 감소 기울기는 상기 HV 입력부(16a)의 온도감소 기울기보다 크다.

상기 전자방출부(16b)의 길이를 L0, 상기 HV입력부(16a)의 길이를 L1, 상기 RF출력부(16c)의 길이를 L2라 하면, L0는 L1 또는 L2보다 크다.

기본파 2.45GHz 주파수를 가지는 전자류 에너지를 생성하기 위해서는 상기 필라멘트(16)의 온도가 약 2000K로 일정하게 유지되어, 상기 필라멘트(16)로부터 방출되는 전자의 수가 균일할 필요가 있다. 그러나, 상기 HV입력부(16a)는, 온도가 약 2000K를 유지하지 못하고 변동되는 영역으로 불필요한 전자를 생성하며, 동시에 전자방출 온도구간 내(1900K~2000K)에 속하므로 방출되는 전자의 수가 많을 수 있다.

상기 HV입력부(16a)에서 방출되는 전자는 불필요한 발진성분에 해당하므로 노이즈의 주 원인이라 할 수 있다. 따라서, 상기 필라멘트(16)의 하부 즉, 상기 HV입력부(16a)가 상기 하앤드쉴드(19)의 영향을 적게 받도록 한다면 일정한 전자방출온도를 유지할 수 있는 구간은 더욱 늘어나며 변동구간은 더욱 짧아질 수 있을 것이다.

정리하면, 상기 필라멘트(16)에서의 전자방출온도가 2000K로 일정해야, 2.45GHz에 해당하는 고주파를 획득하기 위한 발진 성분을 얻을 수 있기 때문에 전자방출온도를 일정하게 유지하는 필라멘트(16)의 부분을 최대로 확보한다면 출력이 증가할 것이고 온도가 변동하는 필라멘트(16)의 부분을 최소화한다면 노이즈가 감소시킬 수 있다.

따라서, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기를 축소하여 상기 HV입력부(16a)의 길이를 최소화할 수 있다. 즉, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기가 작아지면 인접한 필라멘트(16)와의 열교환 능력이 저하되므로 상기 필라멘트(16)가 냉각되는 현상을 줄일 수 있다.

한편, 상기 하앤드쉴드(19)는 축 방향의 전자 일탈을 방지하기 위해 상기 배인(12)과의 거리가 너무 가깝게 형성하는 경우, 큰 전압 차로 스파크 발생 위험이 있다. 따라서, 상기 하앤드쉴드(19)의 외경은, 상기 센터리드(20)가 위치하는 축 방향으로의 전자일탈을 방지하면서도 상기 복수개의 베인(12)과 일정 거리가 이격되도록 형성할 수 있다.

상기 하앤드쉴드(19)의 외경은 센터리드(20)를 중심축으로 방사상으로 배치되는 복수개의 베인(12)이 이루는 내접원의 지름의 약 80~89% 값을 가질 수 있다. 그리고 방사상으로 배치되는 상기 복수개의 베인(12)이 이루는 내접원의 지름은 약 8~9mm로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 베인(12)이 이루는 내접원과 상기 필라멘트(16)와의 사이에는 작용공간(15)이 형성되는 것으로 이해할 수 있다.

종래 마그네트론의 하앤드쉴드는, 축 방향으로 일탈하는 전자를 차폐하는 하앤드쉴드의 기능만을 중시하여, 하앤드쉴드의 외경을 베인과 최소한의 이격거리만을 유지하도록 형성한다. 따라서, 전자방출온도가 일정하게 유지되는 필라멘트(전자방출부)의 영역이 상대적으로 줄어드는 문제가 있다. 그러므로 종래 마그네트론은 노이즈가 상대적으로 증대되며, 출력 및 발진효율이 상대적으로 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 전자레인지용 마그네트론은, 복수개의 베인(12)이 이루는 내접원의 지름이 약 8 ~ 9mm인 경우, 하앤드쉴드(19)의 외경은 6.4~7.9mm로 형성할 수 있다. 일례로, 상기 복수개의 베인(12)이 이루는 내접원의 지름이 약 8.8mm인 경우, 상기 하앤드쉴드(19)의 외경은 약 7mm로 할 수 있다. 이에 의하면, 축 방향으로 전자일탈이 방지되면서도 마그네트론의 출력 및 발진 효율이 향상시킬 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 전자레인지용 마그네트론의 출력 및 발진 효율이 향상되고 노이즈가 감소되는 실험자료(도 10 내지 도 12)에 대한 설명은 후술한다.

상기 하앤드쉴드(19)는 중앙에 상기 센터리드(20)가 삽입 관통하도록 홀을 형성할 수 있다. 그리고 상기 센터리드(20)를 권취하는 코일형태의 필라멘트(16)가 상기 하앤드쉴드(19)의 내측에 안착될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 하앤드쉴드(19)의 내경은 상방을 향할수록 크게 형성할 수 있으며, 상기 하앤드쉴드(19)의 내경의 최대 값은 상기 필라멘트(16)의 외부 지름에 대응하도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 필라멘트(16)의 외부 지름이 약 3.5mm~4mm인 경우, 상기 하앤드쉴드(19)의 내경은 최대 값은 약 3.5mm~4mm로 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 일부 구성을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 쉴드디스크(100)는 사이드리드(21)와 접촉되어 연결을 이루는 사이드리드디스크(120)와 센터리드(20)와 접촉되어 연결을 이루는 센터리드디스크(110)를 포함할 수 있다.

상기 센터리드디스크(110)는, 상기 센터리드(20)가 접속 연결되는 센터리드홀(111)과, 한 쌍의 F-리드(42) 중 어느 하나인 제 1 F-리드와 접속 연결되는 제 1 F-리드홀(116)을 포함할 수 있다.

상기 센터리드디스크(110)는 반원 형상으로 형성할 수 있다.

상기 센터리드디스크(110)는, 일정한 곡률로 쉴드디스크(100)의 둘레의 외향 부분의 절반을 형성하는 제 1 곡선부(114)와, 일 직선을 이루며 쉴드디스크(100)의 둘레의 내향 부분을 형성하는 제 1 직선부(113)를 더 포함할 수 있다.

상기 사이드리드디스크(120)는, 상기 사이드리드(21)가 접속 연결되는 사이드리드홀(121)과, 상기 한 쌍의 F-리드(42) 중 다른 하나인 제 2 F-리드와 접속 연결되는 제 2 F-리드홀(126)을 포함할 수 있다.

상기 사이드리드디스크(120)는 반원 형상으로 형성할 수 있다.

상기 사이드리드디스크(120)는, 일정한 곡률로 쉴드디스크(100)의 둘레의 외향 부분의 나머지 절반을 형성하는 제 2 곡선부(124)와, 일 직선을 이루며 쉴드디스크(100)의 둘레의 내향 부분을 형성하는 제 2 직선부(123)를 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드디스크(100)의 둘레의 내향 부분은 상기 쉴드디스크(100)의 중점이 위치하는 중심부를 향한 부분을 의미하며, 상세히, 상기 사이드리드디스크(120)와 센터리드디스크(110)가 이격 배치되어 상호 마주보는 모서리 부분을 의미한다.

상기 제 1 직선부와 제 2 직선부는 서로 마주보도록 일정 거리가 이격되어 배치할 수 있다. 따라서, 상기 쉴드디스크(100)의 전체적인 외형은 제 1 곡선부(114)와 제 2 곡선부(124)에 의하여 원형을 이룰 수 있다.

또한, 상기 쉴드디스크(100)의 중심부는, 제 1 직선부(113)와 제 2 직선부(123)가 상호 마주보도록 평행하게 이격 배치되므로, 평행한 두 직선 사이의 사이공간(150)을 형성할 수 있다. 상기의 사이공간(150)을 쉴드디스크(100)의 중심공간(150)이라 이름한다.

상기 중심공간(150)은 평행한 두 직선에 의해 일자로 뻗은 형상을 이룰 수 있다.

즉, 상기 센터리드디스크(110)와 사이드리드디스크(120)는 평행한 평면 상에서 상호 일정거리가 이격되어 배치할 수 있으며, 상기 쉴드디스크(100)의 전체적인 외형이 원형을 이루도록 배치할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 사이드리드(21)는 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 설치할 수 있다. 따라서, 상기 하앤드쉴드(19)의 외경이 감소하는 경우, 상기 사이드리드(21)가 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 설치되는 위치는 변동할 수 있다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기 위한 위치적 기준이 되는 가상의 원(130)을 설정한다.

상기 가상의 원(130)은 상기 쉴드디스크의 중점으로부터 상기 제 1 F-리드홀(116)의 중점까지의 거리와 동일한 거리에 위치하는 점들로 이루어진 원을 의미한다. 상기 쉴드디스크(100)의 중점은 가상의 원(130)의 중점과 동일하다.

상기 가상의 원(130)은 상기 쉴드디스크(100)의 중점으로부터 일정한 거리에 있는 점들로 이루어진 곡선으로 형성할 수 있다. 여기서 상기 일정한 거리는, 상기 가상의 원(130)의 중점에서 제 1 F-리드홀(116)의 중점까지의 거리와 상기 가상의 원(130)의 중점에서 제 2 F-리드홀(126)의 중점까지의 거리가 동일한 것을 의미한다.

또한, 도 4를 참조하면, 상기 가상의 원(130)의 중점에서부터 상기 센터리드홀(111)의 중점 및 사이드리드홀(121)의 중점과의 거리가 일정할 수 있다. 즉, 상기 가상의 원(130)은 상기 사이드리드홀(121), 제 1 F-리드홀(116), 센터리드홀(111) 및 제 2 F-리드홀(126)의 중점을 연결하여 형성할 수 있다.

상기 가상의 원(130)의 반지름은 상기 가상의 원(130)의 중점에서 상기 복수개의 홀(121,116,111,126)의 중점까지의 거리와 같다.

상기 사이드리드홀(121)의 중점과 상기 가상의 원(130)의 중점까지의 거리(a)는, 상기 센터리드홀(111)의 중점과 상기 가상의 원(130)의 중점까지의 거리(b)와 동일할 수 있다. 여기서, 거리a와 거리b는 상기 가상의 원(130)의 반지름과 동일할 수 있다.

종래의 사이드리드는 쉴드디스크의 상면에 형성되는 사이드리드 홀에 접속되며, 하앤드쉴드에서 사이드리드 홀까지 일직선으로 접속하여 연결할 수 있다.

그러나 본 발명의 전자레인지용 마그네트론에서, 사이드리드(21)는 하앤드쉴드(19)의 크기가 작아짐에 따라 종래보다 하앤드쉴드(19)의 내측방향으로 위치가 변동되어 설치할 수 있으며, 이 경우, 상기 사이드리드(21)는 쉴드디스크(100)의 상면에 일직선으로 접속하여 연결할 수 없다. (도 3 점선 참고) 따라서, 상기 사이드리드(21)는 벤딩되어 휘어진 형상으로 상기 사이드리드홀(121)에 접속함으로써 상기 쉴드디스크(100)와 연결할 수 있다.

상기 사이드리드(21)는 휘어진 형상으로 상기 사이드리드홀(121)에 접속하기 때문에, 종래와 달리 상기 사이드리드(21)의 제조 공정상 벤딩공정이 추가된다. 이는 제조비용의 상승 및 가공 시간의 증가라는 문제를 발생할 수 있다.

이하에서는, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기의 축소로 인하여, 상기 쉴드디스크(100)에 접속 연결하는 사이드리드(21)에 벤딩 공정이 추가됨으로써 발생하는 문제점을 해결하기 위해 상기 쉴드디스크(100)의 다양한 실시예를 설명하도록 한다. 이하의 제 2 실시예 내지 제 6 실시예에서 제 1 실시예와 중첩되는 구성에 대해서는 제 1 실시예의 설명을 원용한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 사이드리드홀(121)은 상기 사이드리드디크스(120)에서 상기 가상의 원(130)의 중점에 가까워지도록 형성할 수 있다. 그리고 상기 사이드리드홀(121)은, 상기 사이드리드(21)가 하앤드쉴드(19)에 연결되는 위치와 일 직선상에 대응되도록 위치할 수 있다. 일례로, 상기 사이드리드홀(121)은, 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 상기 사이드리드(21)가 연결되는 지점에서 수선을 그어 상기 사이드리드디스크(120)와 만나는 지점에 형성할 수 있다. 즉, 상기 사이드리드(21)의 상단과 하단은 일직선으로 각각 하앤드쉴드(19)와 사이드리드홀(121)에 연결할 수 있다.

상기 제 1 실시예와 비교할 때, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 사이드리드디스크(120)에 위치하는 가상의 원(130)상의 어느 일 지점에서부터 상기 가상의 원(130)의 중점을 향하여 상기 하앤드쉴드(19)와 상기 사이드리드(21)가 연결되는 위치와 대응되는 길이만큼 이동하여 형성할 수 있다. 이 때, 상기 거리 a와 b는 상기 가상의 원(130)의 반지름과 동일할 수 있다.

또 다른 측면에서, 사이드리드홀(121)은 상기 사이드리드홀(121)의 중점이 상기 가상의 원(130)의 내측에 위치하도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 사이드리드홀(121)의 중점과 상기 가상의 원(130)의 중점 사이의 거리는 상기 거리a에서 0.4mm뺀 값으로 설정할 수 있다. 즉, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 원(130)의 반지름에서 가상의 원(130)의 중점을 향하여 0.4mm 이동한 위치로 이해할 수 있다.

이와 같이, 상기 사이드리드디스크(120)에서 사이드리드홀(121)의 형성 위치가 이동되어 상기 사이드리드(21)는 추가적인 벤딩 공정이 필요없이 일직선으로 상기 하앤드쉴드(19)와 상기 사이드리드디스크(120)에 연결할 수 있다.

다만, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기가 축소되는 변동의 폭이 크다면, 상기 사이드리드(21)와 일직선으로 연결되는 사이드리드홀(121)의 위치도 상대적으로 보다 더욱 가상의 원(130)의 중점을 향해 이동할 수 있다.

즉, 상기 사이드리드디스크(120)의 제조 과정에서 사이드리드홀(121)의 형성 위치가 상기 사이드리드디스크(120)의 일 단부에 해당하는 제 2 직선부(123)에 너무 가까워질 수 있다.

상기 사이드리드홀(121)과 상기 제 2 직선부(123)에 너무 가까운 경우, 상기 사이드리드홀(121)을 형성하기가 어려워지며, 상기 사이드리드홀(121)과 상기 제 2 직선부(123)의 간격이 너무 짧아져 작은 압력에도 쉽게 절단, 변형 등이 발생할 수 있다. 즉, 상기 사이드디스크(120)의 불량률이 높아질 수 있다.

위와 같은 불량률을 감소시키기 위해서, 상기 사이드리드디스크(120)는 상기 제 2 직선부(123)와 상기 사이드리드홀(121)의 거리가 일정 길이만큼 이격되도록 형성할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 사이드리드디스크(120)는 사이드리드홀(121)에서부터 사이드리드디스크(120)의 둘레까지의 간격이 일정 길이 이상을 유지하도록 형성할 수 있다.

물론, 사이드리드디스크(120)의 불량률이 높아지는 이유는 센터리드디스크(110)에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 따라서, 상기 센터리드디스크(110)는 상기 제 1 직선부(113)와 상기 센터리드홀(111)의 거리가 일정 길이만큼 이격되도록 형성할 수 있다.

한편, 사이드리드디스크(120)는, 사이드리드홀(121)과 제 2 F-리드홀(126)사이의 간격이 일정 길이 이상을 유지하도록 형성할 수 있다.

즉, 상기 사이드리드홀(121)과 제 2 F-리드홀(126)은 서로 일정 거리 이격되어 위치할 수 있다.

상기 사이드리드디스크(120)에 제조공정에서, 상기 사이드리드홀(121)과 상기 제 2 F-리드홀(126)의 간격이 너무 가깝게 위치한다면 상기 사이드리드디스크(120)를 타공하여 형성하는 사이드리드홀(121)과, 상기 사이드리드디스크(120)의 하면을 가압하여 절곡부를 형성하는 제 2 F-리드홀(126)을 형성하는 것이 매우 어려워질 수 있다. 즉, 사이드리드디스크(120)의 제조 시 불량률이 증가하는 문제가 생길 수 있다.

마찬가지로, 위와 같은 이유로 상기 센터리드디스크(110)는 센터리드홀(111)과 제 1 F-리드홀(116)의 사이 간격을 일정 길이 이상 유지하도록 형성할 수 있다.

이하에서는, 상기 사이드리드홀(121)이 상기 제 2 직선부(123)와 너무 가깝게 위치하는 경우, 또는 상기 센터리드홀(111)이 상기 제 1 직선부(113)와 너무 가깝게 위치하는 경우, 또는 상기 사이드리드홀(121)이 상기 제 2 F-리드홀(126)에 너무 가깝게 위치하는 경우, 또는 상기 센터리드홀(111)이 상기 제 1 F-리드홀(116)과 너무 가깝게 위치하는 경우를 포함하는, 쉴드디스크(100)의 불량률이 증가하는 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 사이드리드홀(121)은, 상기 사이드리드디크스(120)에서 상기 가상의 원(130)의 중점에 가까워지고, 동시에 쉴드디스크(100)의 중점을 지나는 가상의 수평선(135)과 일정 각도를 갖도록 형성할 수 있다.

즉, 상기 사이드리드홀(121)은 사이드리드홀(121)의 중점이 상기 가상의 원(130)의 내측에 위치하면서 가상의 수평선(135)에서 일정 각도를 가지도록 형성할 수 있다.

상기 가상의 수평선(135)은 상기 쉴드디스크(100)의 중점을 지나며, 상기 쉴드디스크(100)를 상, 하로 이등분되도록 구획하는 가상의 선을 의미한다. 상세히, 센터리드디스크(110)는 상기 가상의 수평선(135)에 의하여 상부와 하부가 대칭을 이루도록 이등분되며, 또한, 사이드리드디스크(120)는 상기 가상의 수평선(135)에 의하여 상부와 하부가 대칭을 이루도록 이등분된다.

상기 가상의 수평선(135)의 상측에는 사이드리드디스크(120)의 사이드리드홀(121)과 센터리드디스크(110)의 제 1 F-리드홀(116)이 위치하며, 상기 가상의 수평선 하측에는 사이드리드디스크(120)의 제 2 F-리드홀(126)과 센터리드디스크(110)의 센터리드홀(11)이 위치할 수 있다.

상기 사이드리드홀(121)의 중점은 사이드리드디스크(120)에 위치하는 가상의 원(130)상의 어느 일 지점에서부터 상기 가상의 원(130)의 중점을 향하여 일정 길이만큼 이동하여 위치할 수 있으며, 동시에 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 원(130)의 중점, 즉, 쉴드디스크(100)의 중점을 지나는 가상의 수평선(135)으로부터 시계방향으로 일정 각도 이동하여 위치할 수 있다. 상세히, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)을 기준으로 25도 내지 45도 사이의 각도를 가지도록 위치할 수 있다. 여기서, 거리a는 상기 가상의 원(130)의 반지름보다 작을 수 있다. 일례로, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)으로부터 상측으로 35.25도의 각도를 이루는 지점에 위치할 수 있다. 다른 측면에서, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 사이드리드디스크(120)에서 상기 가상의 수평선(135)으로부터 시계방향으로 35.25도 회전한 지점에 위치할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)보다 상기 제 2 직선부(123)에 가깝도록 위치할 수 있다.

상기 회전한 지점에 위치하는 상기 사이드리드홀(121)에 대응하여 상기 하앤드쉴드(19)의 하면에 사이드리드(21)가 연결되는 지점을 형성할 수 있다. 따라서, 사이드리드(21)는 일직선으로 하앤드쉴드(19)의 하면과 사이드리드홀(121)을 연결할 수 있다.

이에 의하면, 하앤드쉴드(19)의 크기가 축소되더라도 사이드리드(21)는 일직선으로 하앤드쉴드(19)와 사이드리드홀(121)을 연결할 수 있으며, 동시에 상기 사이드리드홀(121)의 위치가 상기 제 2 F-리드홀(126)에 최소한의 이격 거리가 유지될 수 있도록 형성할 수 있으므로 상기 쉴드디스크(100)의 제조상 불량률을 낮출 수 있다. 그리고 사이드리드(21)의 벤딩 공정도 필요가 없다.

하지만, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기가 축소되는 변동의 폭이 커지는 경우, 즉, 하앤드쉴드(19)의 외경이 작아질수록 제 2 직선부(123)와의 이격거리가 짧아지기 때문에 제 3 실시예에도 한계가 존재한다.

이하에서는 제 2 직선부(123)와의 이격거리를 최소한으로 유지하는 동시에 제 2 F-리드홀(126)과의 이격거리도 최소한으로 유지하는 또 다른 실시예를 제시한다. 이에 의하면, 제 2 실시예 및 제 3 실시예보다 하앤드쉴드(19)의 크기를 더 축소할 수 있는 장점이 있다.

도 7을 참조하면, 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)은 가상의 원(130)의 중점에 가까워지도록 형성할 수 있다.

상기 사이드리드홀(121)의 중점 및 센터리드홀(111)의 중점은 가상의 원(130)의 내측에 위치할 수 있다. 상세히, 상기 사이드리드홀(121)의 중점 및 센터리드홀(111)의 중점은 상기 가상의 원(130)의 중점을 향하여 일정 길이만큼 이동하여 위치할 수 있다. 또한. 상기 사이드리드홀(121)의 중점, 상기 가상의 원(130)의 중점, 상기 센터리드홀(111)의 중점이 일 직선을 이루도록 이동할 수 있다.

일례로, 상기 사이드리드홀(121)의 중점과 상기 센터리드홀(111)의 중점은 각각 상기 가상의 원(130)의 중점을 향하여 0.2mm씩 이동하여 위치할 수 있다. 즉, 상기 가상의 원(130)의 중점에서 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 거리a에서 0.2mm만큼 뺀 거리에 위치할 수 있다. 그리고 상기 가상의 원(130)의 중점에서 상기 센터리드홀(111)의 중점은 거리b에서 0.2mm만큼 뺀 거리에 위치할 수 있다. 여기서, 거리 a와 b는 가상의 원(130)의 반지름과 동일하다.

한편, 센터리드(20)는 휘어지는 형상의 벤딩부를 포함할 수 있다.

상기 센터리드(20)는 하앤드쉴드(19)의 중심을 관통하여 상기 센터리드디스크(110)의 센터리드홀(111)과 연결할 수 있다. 그러므로 하앤드쉴드(19)의 중심과 쉴드디스크(100)의 중심이 동일한 일 직선상에 위치하며, 또한 상호 대칭되어 위치할 수 있다. 따라서, 상기 센터리드(20)는 종래와 마찬가지로 상기 센터리드홀(111)과 연결 시 휘어지는 형상으로 접속될 수 있다.

상기 센터리드(20)는 종래와 마찬가지로 그 제조과정에서 벤딩 공정을 포함할 수 있다. 상기 벤딩 공정 상에서 센터리드홀(111)의 위치의 변경에 따라 대응되도록 상기 센터리드(20)를 형성할 수 있다.

상기 센터리드(20)의 제조 시 상기 센터리드홀(111)의 위치 변경에 따라 벤딩의 정도를 조절할 수 있으므로 새로운 공정이 추가되는 것이 아니다. 따라서, 상기 센터리드(20)의 제조에 대한 비용 상승이나 공정 시간이 증가 등의 문제가 발생하지 않는다.

결국, 상기 센터리드홀(111)의 이동을 통하여 하앤드쉴드(19)의 크기의 축소 한계를 상대적으로 더욱 늘릴 수 있는 장점이 있다.

도 8을 참조하면, 상기 제 4 실시예와의 차이점은 상기 센터리드홀(111)과 제 1 F-리드홀(116)의 이격거리 및 상기 사이드리드홀(121)과 제 2 F-리드홀(126)의 이격거리를 고려하여 센터리드홀(111)과 사이드리드홀(121)을 형성하는 점이다.

상기 제 4 실시예와 마찬가지로, 센터리드홀(111) 및 사이드리드홀(121)은 가상의 원(130)의 중점에 가까워지도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 사이드리드홀(121)의 중점 및 센터리드홀(111)의 중점은 가상의 원(130)의 내측에 위치할 수 있다. 동시에, 상기 센터리드홀(111) 및 사이드리드홀(121)은 가상의 수평선(135)과 일정 각도를 이루도록 형성할 수 있다. 상세히, 상기 센터리드홀(111) 및 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)을 기준으로 25도 내지 45도 사이의 각도를 가지도록 위치할 수 있다. 일례로, 상기 센터리드홀(111)의 중점 및 사이드리드홀(121)의 중점을 상기 가상의 원(130)의 중점과 연결한 일직선이 상기 가상의 수평선(135)을 기준으로 36도를 이루도록 형성할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 센터리드홀(111) 및 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)보다 상기 제 1 직선부(113) 및 2 직선부(123)에 가깝도록 위치할 수 있다.

이에 의하면, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기의 축소에 따른 상기 쉴드디스크(100)와 상기 사이드리드(21) 및 센터리드(20)와의 연결지점이 변동하는 경우, 상기 센터리드홀(111)과 상기 제 1 F-리드홀(116)의 일정 간격이 유지되며, 상기 사이드리드홀(121)과 상기 제 2 F-리드홀(126)의 일정 간격이 유지되어 상기 쉴드디스크(100)의 불량률을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 제 4 실시예 및 제 5 실시예는, 상기 제 2 실시예 및 제 3 실시예보다 상기 하앤드쉴드(19)의 크기를 더 줄일 수 있다. 즉, 상기 하앤드쉴드(19)의 크기의 축소에 대한 변동의 폭을 넓힐 수 있다. 따라서, 상대적으로 마그네트론의 발진 효율 및 출력을 더 향상시키고, 노이즈를 더 감소 시킬 수 있는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 마그네트론의 쉴드디스크를 보여주는 도면이다. 이하에서는, 도 9를 참조하여 본 발명의 제 6 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 제 6 실시예는, 앞서 설명한 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)의 형성 위치에 대한 제한을 최대한 해소할 수 있으며, 이에 의하여 하앤드쉴드(19)의 크기 또한 최대한으로 축소시킬 수 있는 최적화된 쉴드디스크(100)를 제안한다.

본 발명의 제 6 실시예는 상기 제 5 실시예에서, 쉴드디스크(100)의 중심부에 형성되는 공간(150)이 오목하고 볼록한 부분이 형성되는 물결모양을 형성하는 점에서 차이가 있다. 제 6 실시예에서 상기 제 5 실시예와 중첩되는 구성은 제 5 실시예의 설명을 원용한다.

도 9를 참조하면, 센터리드디스크(110)는 둘레의 일 모서리부를 형성하며 물결 형상을 가지는 제 1 물결부(119)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 물결부(119)는 앞선 실시예에서 설명한 제 1 직선부(113)가 일직선이 아닌 물결 모양의 곡선을 갖도록 형성한 것으로 이해할 수 있다.

사이드리드디스크(120)는 둘레의 일 모서리부를 형성하며 제 1 물결부(119)와 대응되는 형상으로 형성되는 제 2 물결부(129)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 물결부(129)는 앞선 실시예에서 설명한 제 2 직선부(123)가 일직선이 아닌 물결 모양의 곡선을 갖도록 형성한 것으로 이해할 수 있다.

상기 제 1 물결부(119)와 제 2 물결부(129)는 상기 쉴드디스크(100)의 둘레의 내향 부분을 형성할 수 있다.

상기 센터리드디스크(110)와 사이드리드디스크(120)는 이격 배치되어 사이에 공간을 형성하므로, 상기 쉴드디스크(100)의 중심부는 일자형의 공간이 아닌 휘어진 물결모양의 공간(150)을 형성할 수 있다. 즉, 쉴드디스크(100)의 중심부에 물결 형상의 공간을 형성할 수 있다. 상세히, 상기 쉴드디스크(100)의 중심에 형성되는 공간(150)은 쉴드디스크(100)의 중점을 기준으로 오목하고 볼록한 물결 형상을 이루도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 물결부(119) 및 제 2 물결부(129)가 형성하는 공간(150)은 쉴드디스크(100)의 중점을 기준으로 상측과 하측이 점 대칭을 이룰 수 있다.

상기 제 1 물결부(119)는, 센터리드디스크(110)의 내측방향으로 함몰 형성되는 제 1 오목부와, 반대 방향인 센터리드디스크(110)의 외측방향으로 돌출 형성되는 제 1 볼록부를 포함할 수 있다. 상기 제 1 오목부와 제 1 볼록부는 상기 가상의 수평선(135)을 기준으로 상, 하로 나뉘어 형성할 수 있다.

상기 제 2 물결부(129)는, 사이드리드디스크(120)의 내측방향으로 함몰 형성되는 제 2 오목부와, 반대 방향인 사이드리드디스크(120)의 외측방향으로 돌출 형성되는 제 2 볼록부를 포함할 수 있다. 상기 제 2 오목부와 제 2 볼록부는 상기 가상의 수평선(135)를 기준으로 상, 하로 나뉘어 형성할 수 있다.

상기 제 1 물결부(119)의 오목한 부분(오목부)은 상기 제 2 물결부의 볼록한 부분과 마주보도록 대응되게 배치할 수 있다. 그리고 상기 제 1 물결부(119)의 볼록한 부분은 상기 제 2 물결부의 오목한 부분과 마주보도록 대응되게 배치할 수 있다. 즉, 상기 제 1 오목부는 제 2 볼록부와 마주보도록 배치되며, 상기 제 1 볼록부는 제 2 오목부와 마주보도록 배치할 수 있다.

상기 제 1 물결부(119)와 제 2 물결부(129)는 서로 대응되도록 마주보며 일정한 거리로 이격 배치되기 때문에 쉴드디스크(100)의 전체적인 외형은 태극형상을 이룰 수 있다.

상기 제 1 오목부는 제 1 F-리드홀(116)이 형성되는 위치와 대응되어 형성할 수 있으며, 상기 제 1 볼록부는 센터리드홀(111)이 형성되는 위치와 대응되어 형성할 수 있다. 그리고 상기 제 2 오목부는 제 2 F-리드홀(126)이 형성되는 위치와 대응되어 형성할 수 있으며, 상기 제 2 볼록부는 사이드리드홀(121)이 형성되는 위치와 대응되어 형성할 수 있다.

상기 센터리드홀(111)에 가깝게 위치하는 제 1 물결부(119)의 일 부분(제 1 볼록부)은 센터리드홀(110)과의 이격 거리가 유지되도록 볼록한 형상을 이루며, 이에 대응되는 제 2 F-리드홀(126)에 가깝게 위치하는 제 2 물결부(129)의 일부분(제 2 오목부)은 오목하게 형성할 수 있다. 마찬가지로, 사이드리드홀(121)의 근처에 형성되는 제 2 물결부(129)의 다른 일부분(제 2 볼록부)은 사이드리드홀(121)과의 이격 거리가 유지되도록 볼록하게 형성할 수 있으며, 제 1 F-리드홀(116)의 근처에 형성되는 제 1 물결부(119)의 다른 일부분(제 1 오목부)은 오목하게 형성할 수 있다.

제 1 물결부(119)와 제 2 물결부(129)에 의하여, 상기 센터리드홀(111) 및 사이드리드홀(121)은 앞선 실시예에서 보다 가상의 수평선(125)을 기준으로 더욱 큰 각도에 위치할 수 있으며, 가상의 원(130)의 내측에서 쉴드디스크(100)의 중점에 최대한 가깝게 위치할 수 있다.

상기 사이드리드홀(121)이 상기 제 2-F리드홀(126)과 상기 제 2 물결부(129)로부터 이격되어야 하는 최소한의 간격은 모든 실시예에서 동일하게 설정된다. 따라서, 상기 사이드리드홀(121)에 대응하여 볼록하게 형성되는 제 2 물결부(129)에 의하여, 상기 최소한의 간격을 가지는 상기 사이드리드홀(121)의 위치는 상기 가상의 수평선(135)으로부터 상대적으로 더 큰 각도를 가지며, 상기 가상의 원(130)의 중점으로 더 가까운 위치에 존재할 수 있다.

마찬가지로, 상기 센터리드홀(111)이 상기 제 1-F리드홀(116)과 상기 제 1 물결부(119)로부터 이격되어야 하는 최소한의 간격은 모든 실시예에서 동일하게 설정된다. 따라서, 상기 센터리드홀(111)에 대응하여 볼록하게 형성되는 제 1 물결부(119)에 의하여, 상기 최소한의 간격을 가지는 상기 센터리드홀(111)의 위치는 상기 가상의 수평선(135)으로부터 상대적으로 더 큰 각도를 가지며, 상기 가상의 원(130)의 중점으로 더 가까운 위치에 존재할 수 있다. 일례로, 앞선 실시예에서는 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)이 합쳐서 최대로 이동할 수 있는 거리가 0.4mm라고 할 때, 제 6 실시예에서는 상기 사이드리드홀(121) 및 상기 센터리드홀(111)의 이격 거리에 대한 제한을 모두 만족하면서도, 상기 사이드리드홀(121)은 쉴드디스크(100)의 중점으로부터 반지름a에서 0.4mm만큼 뺀 거리에 위치할 수 있으며, 상기 센터리드홀(111)은 반지름b에서 0.2mm만큼 뺀 거리에 위치할 수 있다.

상기 센터리드홀(111)의 중점 및 상기 사이드리드홀(121)의 중점은 상기 가상의 수평선(135)을 기준으로 25도 내지 75도의 각도를 이루는 지점에 위치할 수 있다. 일례로, 앞선 실시예에서는 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)의 중점이 최대한 회전되어 위치할 수 있는 각도가 45도라고 할 때(각각의 직선부와 최소한의 이격 거리로 유지되는 경우), 제 6 실시예에서는 상기 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)이 한 쌍의 F-리드(116,126)와의 이격 거리에 대한 제한을 모두 만족하면서도, 상기 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)의 중점은 가상의 수평선(135)으로부터 50도를 이루도록 위치할 수 있으며, 이 때, 상기 한 쌍의 F-리드(116,126)의 중점도 가상의 수평선(135)으로부터 상기 사이드리드홀(121) 및 센터리드홀(111)의 중점과 반대되는 방향으로 20도를 이루어 위치함으로써 종래보다 작은 각도를 이루게 형성하여 하앤드쉴드(19)의 크기 축소를 위한 변동의 폭을 넓힐 수 있다.

이와 같이 전체적인 외형이 태극 형상을 이루는 쉴드디스크(100)에 의하면, 사이드리드홀(121), 센터리드홀(111) 및 한 쌍의 F-리드(116,126)가 모두 이동 및/또는 회전 위치하여 쉴드디스크(100)를 제조할 수 있으므로 하앤드쉴드(19)의 축소에 따른 최적화된 쉴드디스크(100)를 형성할 수 있다.

즉, 앞선 제 2 실시예 내지 제 5 실시예와 비교할 때, 하앤드쉴드(19)의 크기를 더욱 축소시킬 수 있으므로 마그네트론의 출력 및 발진효율을 향상시키고 노이즈를 감소 시킬 수 있다.

도 10은 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 출력 및 효율이 개선된 모습을 보여주는 실험 결과 테이블이며, 도 11은 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 기본주파수 대역에서 노이즈가 개선된 모습을 보여주는 실험그래프이고, 도 12는 종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 마그네트론의 고주파수 대역에서 노이즈가 개선된 모습을 보여주는 실험그래프이다.

도 10을 참조하면, Item란의 MG#1 ~ MG#10은 하앤드쉴드의 외경을 7mm로 축소한 본 발명의 실시예를 따르는 마그네트론(MGT)이다. 그리고 G1#1~G1#5는 종래 마그네트론으로 하앤드쉴드의 외경은 8mm이다.

상기 MG#1 ~ MG#10의 각각의 출력(Po), 효율(η) 등을 측정한 실험 결과를 살펴보면, 출력(Po)은 평균 1070.6(W)이고, 효율(η)은 평균 74.4(%)이다. 이는 종래 마그네트론인 G1#1~G1#5의 평균 출력 1013(W)와 평균 효율(η) 70.7(%)보다 향상된 값으로 본 발명의 실시예를 따르는 마그네트론이 출력 및 발진효율을 향상시키는 것을 확인할 수 있다.

센터리드(20)의 축 방향으로 열전자의 일탈을 방지하지 못한다면, 열전자가 베인(12)에 유기되지 못하는 것이므로 마그네트론의 출력 및 발진효율이 향상되기 어렵다. 따라서, 본 발명은 상기 축 방향으로의 열전자의 일탈을 방지함과 동시에 마그네트론의 출력 및 발진효율을 향상시키는 장점이 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 도 11(a) 및 도 12(a)는 종래 마그네트론 발진시 발생되는 주파수에 대한 출력 레벨(dB)을 측정한 실험그래프이며, 도 11(b) 및 도 12(b)는 본 발명 실시예를 따른 마그네트론의 발진시, 발생되는 주파수에 대한 출력 레벨(dB)을 측정한 실험그래프이다. 가로축은 주파수(GHz)를 나타내며, 세로축은 출력 레벨(dB)을 나타낸다.

도 11(a) 및 도 11(b)를 참조하면, 종래 마그네트론의 경우 ISM대역(2.4GHz~2.5GHz)에서 2.45GHz를 기준으로 뾰족한(sharp) 모양의 출력 값을 갖지 못한다. 상세히, 출력의 피크(peak)값이 2.45GHz근처에서 나타나지 않으며, 2.45GHz에서의 출력도 120dB에 미치지 못한다. 또한, 2.45GHz를 제외한 영역에서의 출력 레벨(dB)이 높은 값을 유지하므로 불필요한 출력, 즉, 노이즈를 큰 값으로 갖고 있어서 EMI를 일으킬 수 있다. 그리고 2.5GHz이상의 영역에서, 전파법에 규정된 전자파 장해(EMI) 방지기준92dB μV/m에서 약 4dB ~ 5dB 낮은 값을 가지므로(A1), 마그네트론의 동작 중 예상치 못한 상황이 발생하는 경우 허용기준(92dB)을 초과할 수 있는 위험이 존재할 수 있다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따르는 마그네트론은 2.45GHz근처에서 출력의 피크(peak)값을 가지며, 그 값도 약120 dB로 종래의 마그네트론 작동보다 신뢰성이 향상되었다. 그리고 뾰족(sharp)한 모양의 출력 그래프를 획득할 수 있는바, 2.45GHz 이외의 ISM대역(2.4GHz~2.5GHz)에서 종래의 마그네트론 출력 값보다 현저히 낮아진 출력 값을 획득할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르는 마그네트론은 기본 주파수 대역이 좁아지고 sideband노이즈가 감소함에 따라 EMI 발생 가능성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 전자레인지의 동작 주파수에 대한 신뢰성도 향상되었다. 또한, 2.5GHz 이상의 영역에서, 92dB보다 약 10dB 정도 낮은 피크치를 가지므로(A2) 종래 마그네트론의 동작에 비하여 전자파 장해 방지 허용기준 안정적으로 충족시킬 수 있고, 마그네트론의 구동에 대한 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 12(a) 및 도 12(b)를 참조하면, 고조파 영역에서도 안정적인 스팩트럼을 형성하는 것을 확인할 수 있다.

1 : 마그네트론 100 : 쉴드디스크
110 : 센터리드디스크 120 : 사이드리드디스크

Claims (17)

1. 요크;
   상기 요크 내부에 배치되어 전원이 인가되면 열전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트에 전원이 인가되도록 가이드하는 센터리드 및 사이드리드를 구비하는 음극부;
   상기 요크 내에 배치되는 양극실린더와, 상기 양극실린더의 중심 축을 기준으로 방사상으로 배열되는 복수개의 베인을 구비하는 양극부;
   외부 전원과 연결되며, 한 쌍을 이루는 제 1 F-리드와 제 2 F-리드; 및
   상기 센터리드 및 사이드리드와, 상기 제 1 F-리드 및 제 2 F-리드가 전기적으로 접속되는 쉴드디스크를 포함하며,
   상기 쉴드디스크는,
   상기 센터리드가 연결되는 센터리드홀 및 상기 제 1 F-리드가 연결되는 제 1 F-리드홀이 구비되는 센터리드디스크; 및
   상기 사이드리드가 연결되는 사이드리드홀 및 상기 제 2 F-리드가 연결되는 제 2 F-리드홀이 구비되는 사이드리드디스크를 포함하고,
   상기 사이드리드홀의 중점은, 상기 쉴드디스크의 중점으로부터 상기 제 1 F-리드홀의 중점까지 거리와 동일한 거리에 위치하는 점들로 이루어진 가상의 원의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 사이드리드홀의 중점과 상기 가상의 원의 중점의 거리는, 상기 가상의 원의 반지름보다 작은 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 센터리드홀의 중점은, 상기 가상의 원의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 필라멘트의 하단에 위치하며, 외경이 상기 복수개의 베인 단부가 이루는 내접원의 지름의 80% 내지 89% 값을 가지는 하앤드쉴드를 더 포함하는 전자레인지용 마그네트론.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 사이드리드는, 상기 하앤드쉴드로부터 상기 사이드리드홀로 일 직선으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
   
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 하앤드쉴드의 외경은 6.4mm 내지 7.9mm인 전자레인지용 마그네트론.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수개의 베인 단부가 이루는 내접원의 지름은 8.0mm 내지 9mm인 전자레인지용 마그네트론.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 사이드리드홀의 중점은, 상기 쉴드디스크의 중점을 지나고 상기 쉴드디스크를 이등분하는 가상의 수평선으로부터 25도 내지 45도인 각도 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
   
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 센터리드홀의 중점은, 상기 가상의 수평선으로부터 25도 내지 45도인 각도 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드디스크는,
    상기 쉴드디스크의 내향 부분을 형성하며, 볼록부와 오목부가 구비되는 물결부를 더 포함하며,
    상기 물결부는,
    상기 센터리드디스크에 형성되는 제 1 물결부; 및
    상기 사이드리드디스크에 형성되는 제 2 물결부를 포함하는 전자레인지용 마그네트론.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 물결부의 볼록부는, 상기 제 2 물결부의 오목부와 상호 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 물결부는, 상기 쉴드디스크의 중심부에 물결 형상의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사이드리드홀의 중점은, 상기 제 1 물결부의 볼록부에 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 센터리드홀의 중점은, 상기 제 2 물결부의 볼록부에 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 사이드리드홀, 상기 센터리드홀, 상기 제 1 F-리드홀 및 상기 제 2 F-리드홀은,
    각각의 중점이 상기 쉴드디스크의 중점을 지나는 가상의 수평선을 기준으로 25도 내지 75도인 각도 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 마그네트론.
    
    
17. 삭제

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