(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第3のストラップリングの外径は前記第2のストラップリングの内径に等しく、前記第3のストラップリングは前記第1の端部側に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のマグネトロン。
外径が前記第3のストラップリングの内径以下に形成されて、前記第1の端部側または前記第2の端部側に配置されて、前記偶数枚のベインのうち前記軸回りに交互に配置された複数枚のベイン同士を短絡した環状の第4のストラップリングを具備したことを特徴とする請求項2に記載のマグネトロン。
前記第4のストラップリングの外径は前記第3のストラップリングの内径に等しく、前記第4のストラップリングは前記第2の端部側に配置されたことを特徴とする請求項3に記載のマグネトロン。
前記第3のストラップリングの内径は前記第1のストラップリングの外径に等しく、前記第3のストラップリングは前記第2の端部側に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のマグネトロン。
前記第4のストラップリングの内径は前記第3のストラップリングの外径に等しく、前記第4のストラップリングは前記第1の端部側に配置されたことを特徴とする請求項7に記載のマグネトロン。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係るマグネトロンおよび電子レンジについて説明する。
【0015】
まず、本実施形態に係るマグネトロンの構造の概略について、
図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係るマグネトロンの軸方向の概略縦断面図である。
【0016】
陽極部10は、陽極円筒20、偶数枚のベイン30、および、複数本のストラップリング40を有している。陽極円筒20は、例えば銅からなり、円筒状に形成されている。
【0017】
各ベイン30は、例えば銅からなり、板状に形成されている。偶数枚のベイン30は、陽極円筒20の軸22中心に放射状に配置されている。ベイン30の外側の端部は、陽極円筒20の内周面に接合されている。ベイン30の内側の端部は、遊端となっている。偶数枚のベイン30の遊端に囲まれた空間は、電子作用空間となる。
【0018】
複数本のストラップリング40は、偶数枚のベイン30の軸22方向の両端部に配置されている。各ストラップリング40は、偶数枚のベイン30のうち軸22回りに交互に配置された複数枚のベイン30同士を短絡している。
【0019】
陰極部50は、軸22方向に沿って延びた螺旋状のフィラメントを有している。陰極部50は、上述した電子作用空間内に配置されている。陰極部50は、偶数枚のベイン30の遊端と間隔を空けて配置されている。陽極部10および陰極部50は、マグネトロンの発振部となる。
【0020】
ディスク状のエンドハット60は、陰極部50の出力側の端部(
図1の上側の端部)に固定されている。また、リング状のエンドハット62は、陰極部50の入力側の端部(
図1の下側の端部)に固定されている。
【0021】
センターサポートロッド64は、陰極部50のフィラメントの中心を貫通している。センターサポートロッド64は、ディスク状のエンドハット60を介して、陰極部50に電気的に接続されている。また、サイドサポートロッド66は、リング状のエンドハット62を介して、陰極部50に電気的に接続されている。センターサポートロッド64およびサイドサポートロッド66は、陰極部50を支持するとともに、陰極部50に電流を供給する。
【0022】
一対のポールピース70,72は、それぞれ漏斗状に形成されている。一対のポールピース70,72は、それぞれ陽極円筒20の出力側の端部(
図1の上側の端部)および陽極円筒20の入力側の端部(
図1の下側の端部)に接合されている。
【0023】
一対の金属封着体74,76は、それぞれ筒状に形成されている。一対の金属封着体74,76は、軸22に沿って延びている。金属封着体74の一端は、陽極円筒20の出力側の端部およびポールピース70に固定されている。一方、金属封着体76の一端は、陽極円筒20の入力側の端部およびポールピース72に固定されている。
【0024】
絶縁円筒80は、セラミックからなり、軸22に沿って延びている。絶縁円筒80の一端は、金属封着体74の出力側の端部(
図1の上側の端部)に接合されている。絶縁円筒80の他端は、排気管82に接合されている。アンテナ84は、偶数枚のベイン30のうちの1枚から、ポールピース70を貫通して、金属封着体74および絶縁円筒80の内部を延びて、排気管82まで導出されている。アンテナ84の先端は、排気管82により挟持されている。キャップ86は、排気管82の外側を覆うように設けられている。
【0025】
絶縁ステム88は、金属封着体76の入力側の端部(
図1の下側の端部)に接合されている。
【0026】
一対のマグネット90,92は、それぞれリング状に形成されている。一対のマグネット90,92は、それぞれ金属封着体74,76の外側に配置されている。一対のマグネット90,92は、陽極円筒20を挟むように配置されていて、軸22方向に磁場を発生させる。ヨーク94は、陽極円筒20およびマグネット90,92を囲むように設けられている。一対のマグネット90,92およびヨーク94は、磁気回路を形成している。また、ラジエータ96は、陽極円筒20とヨーク94との間に設けられていて、発振時に生じた熱をマグネトロンの外部に放出する。
【0027】
次に、本実施形態に係るマグネトロンの特徴的部分の詳細について、
図2および
図3を用いて説明する。
図2は、本実施形態に係るマグネトロンの陽極円筒、ベインおよびストラップリングの概略縦断面図である。
図3は、本実施形態に係るマグネトロンの3本のストラップリングを銅板から打ち抜く様子を模式的に示した図である。
【0028】
本実施形態では、マグネトロンは、例えば10枚のベイン30を有している。10枚のベイン30は、陽極円筒20内に軸22中心に放射状に配置されている。10枚のベイン30は、5枚の第1ベイン31および5枚の第2ベイン32を有している。第1ベイン31と第2ベイン32とは、軸22周りに交互に配置されている。
【0029】
5枚の第1ベイン31の軸22方向の両端には、それぞれ形状の異なる切欠き31a,31bが形成されている。また、5枚の第2ベイン32の軸22方向の両端には、それぞれ形状の異なる切欠き32a,32bが形成されている。
【0030】
本実施形態では、マグネトロンは、3本のストラップリング41〜43を有している。3本のストラップリング41〜43は、銅からなり、環状に形成されている。3本のストラップリング41〜43は、軸22中心に配置されている。
【0031】
第1ストラップリング41は、10枚のベイン30の軸22方向の一方の第1端部(
図2の上側の端部)側に配置されている。第1ストラップリング41は、5枚の第1ベイン31の切欠き31aの内部および5枚の第2ベイン32の切欠き32aの内部を挿通している。第1ストラップリング41は、第1ベイン31の切欠き31aの内縁にろう付けされているが、第2ベイン32の切欠き32aの内縁には接触していない。つまり、第1ストラップリング41は、5枚の第1ベイン31同士を短絡している。
【0032】
第2ストラップリング42は、10枚のベイン30の軸22方向の他方の第2端部(
図2の下側の端部)側に配置されている。第2ストラップリング42は、5枚の第1ベイン31の切欠き31bの内部および5枚の第2ベイン32の切欠き32bの内部を挿通している。第2ストラップリング42は、第1ベイン31の切欠き31bの内縁にろう付けされているが、第2ベイン32の切欠き32bの内縁には接触していない。つまり、第2ストラップリング42は、5枚の第1ベイン31同士を短絡している。
【0033】
第3ストラップリング43は、10枚のベイン30の軸22方向の第1端部(
図2の上側の端部)側に配置されている。第3ストラップリング43は、5枚の第1ベイン31の切欠き31aの内部および5枚の第2ベイン32の切欠き32aの内部を挿通している。第3ストラップリング43は、第2ベイン32の切欠き32aの内縁にろう付けされているが、第1ベイン31の切欠き31aの内縁には接触していない。つまり、第3ストラップリング43は、5枚の第2ベイン32同士を短絡している。
【0034】
なお、第1ベイン31同士を短絡している第1ストラップリング41と第2ストラップリング42とは、10枚のベイン30の軸22方向の互いに異なる端部に配置されている。
【0035】
マグネトロンの発振時には、5枚の第1ベイン31は、第1ストラップリング41および第2ストラップリング42によって、同電位となっている。また、5枚の第2ベイン32は、第3ストラップリング43によって、同電位となっている。
【0036】
ここで、3本のストラップリング41〜43は、
図3に示したように、プレス加工によって1枚の銅板48を4回打ち抜いて得られる。したがって、第1ストラップリング41の内径は、第2ストラップリング42の外径に等しい。同様に、第2ストラップリング42の内径は、第3ストラップリング43の外径に等しい。
【0037】
なお、打ち抜き時には、ストラップリング41〜43のせん断面に僅かなテーパーが形成されることがある。また、打ち抜き時には、銅板48が歪まないように圧力を掛けて銅板48を固定する。そのため、第1ストラップリング41の内径と第2ストラップリング42の外径、および、第2ストラップリング42の内径と第3ストラップリング43の外径は、ほぼ等しいが、完全に一致しないこともある。
【0038】
次に、本実施形態に係るマグネトロンの作用および効果について、
図4を用いて説明する。
図4には、本実施形態に係るマグネトロンの一実施例の3本のストラップリング41〜43の寸法を示す。また、
図4には、本実施例の比較対象となる比較例1および比較例2のストラップリングの寸法を示す。
【0039】
比較例1に係るマグネトロンは、
図12に示したように、同一径の2本の大きいストラップリング141a,141bおよび同一径の2本の小さいストラップリング143a,143bの計4本のストラップリングを有している。大小2本のストラップリング141a,143aがベイン130の軸22方向の一方の端部側に配置されて、大小2本のストラップリング141b,143bがベイン130の軸22方向の他方の端部側に配置されている。
【0040】
また、比較例2に係るマグネトロンは、
図11に示したように、大小2本のストラップリング241,243がベイン230の軸22方向の一方の端部側にのみ配置されている。
【0041】
ここで、実施例、比較例1および比較例2に係るマグネトロンの陽極円筒およびベインの寸法は、全て同一に設計されている。また、各例に係るマグネトロンの最大のストラップリング41,141,241の外径は、全て同一に設計されている。また、各例に係るマグネトロンの最小のストラップリング43,143,243の内径は、全て同一に設計されている。
【0042】
そして、この条件の下で、各例に係るマグネトロンの共振周波数が同等になるように、最大のストラップリング41,141,241の内径・厚さ、最小のストラップリング43,143,143の外径・厚さ、および、第2ストラップリング42の外径・内径・厚さが設計されている。
図4には、このように決定された各ストラップリングの寸法を示す。さらに、各例に係るマグネトロンのストラップリングの平均断面積、および、ベイン−ストラップリング間および大小ストラップリング間の平均間隔を示す。
【0043】
図4に示したように、比較例1に係るマグネトロンのストラップリング141,143の平均断面積、および、ベイン130−ストラップリング141,143間および大小ストラップリング141,143間の平均間隔を1とした場合に、比較例2に係るマグネトロンのストラップリング241,243の平均断面積は1.83、各平均間隔は0.56となる。すなわち、比較例2の構造のマグネトロンの共振周波数を、比較例1の構造のマグネトロンの共振周波数に調節しようとすると、ストラップリング241,243を太く設計する必要があるため、ベイン230−ストラップリング241,243間および大小ストラップリング241,243間の間隔が狭くなってしまう。そうすると、ベイン230にストラップリング241,243をろう付けする際に、大小ストラップリング241,243同士やストラップリング241と第2ベイン232、ストラップリング243と第1ベイン231とが短絡してしまうおそれがある。したがって、陽極部の組立作業が困難になってしまう。
【0044】
一方、
図4に示したように、比較例1に係るマグネトロンのストラップリング141,143の平均断面積、および、ベイン130−ストラップリング141,143間および大小ストラップリング141,143間の平均間隔を1とした場合に、実施例に係るマグネトロンのストラップリング41〜43の平均断面積は1.15、各平均間隔は0.70となる。すなわち、実施例の構造のマグネトロンの共振周波数を、比較例1の構造のマグネトロンの共振周波数に調節しても、ストラップリング41〜42を顕著に太くする必要がないため、ベイン30−ストラップリング41,42間および大小ストラップリング41,43間の間隔が顕著に狭くならない。そのため、実施例では、比較例2のように、陽極部10の組立作業が困難にならない。したがって、実施例によれば、製造の容易性および特性が比較例1に近いマグネトロンを得ることができる。
【0045】
加えて、実施例では、第1ストラップリング41の内径と第2ストラップリング42の外径とが等しく、第2ストラップリング42の内径と第3ストラップリング43とが等しい。そのため、比較例1では、4本のストラップリング141,143を得るために、一辺の長さが大きいストラップリング141の外径の銅板が2枚分必要となる。一方、実施例では、3本のストラップリング41〜43を得るために、一辺の長さが第1ストラップリング41の外径の銅板が1枚あれば足りる。さらに、実施例では、打ち抜き後に、環状のスクラップが生じない。したがって、実施例によれば、材料の利用効率が高く、材料コストを低減できる。
【0046】
上述のとおり、本実施形態によれば、発振の安定性が良好なマグネトロンを低コストで製造できる。
【0047】
なお、プレス加工の作業性、周波数調整の作業性、および、特性を考慮すると、第2ストラップリング42の幅は、第1ストラップリング41の幅および第3ストラップリング43の幅の0.8〜1.2倍であることが好ましい。
【0048】
上述の他に、本実施形態に係るマグネトロンは、以下のような効果を有する。
【0049】
比較例1では、4本のストラップリング141,143を得るために、8回の打ち抜きが必要となる。また、比較例2では、2本のストラップリング241,243を得るために、4回の打ち抜きが必要となる。これらに対して、本実施形態では、3本のストラップリング41〜43を得るために、4回の打ち抜きで済む。したがって、製造に掛かる時間および設備に掛かるコストを低減できる。
【0050】
また、比較例2では、2本のストラップリング241,243がベイン230の軸22方向の一方の端部側にのみ配置されているため、負荷安定度や電子逆衝撃といった特性が低下する。一方、本実施形態では、2本のストラップリング41,43が第1端部側に配置されていて、1本のストラップリング42が第2端部側に配置されているため、第1ベイン31の第1端部側と第2端部側との間の電位のバランスが良く、負荷安定度や電子逆衝撃といった特性が良好となる。
【0051】
また、マグネトロンの共振周波数を正確に調節する場合には、アンテナを導波管に入れた後、共振周波数を監視しながら、入力側(第2端部側)に配置されたストラップリングを変形させて、ベイン−ストラップリング間のキャパシタンスを変えることによって、共振周波数を調節する。比較例2に係るマグネトロンのように、ストラップリング241,243が入力側(第2端部側)に配置されていないと、この方法を用いることができない。一方、本実施形態では、第2ストラップリング42が入力側(第2端部側)に配置されている。そのため、この方法に用いて、マグネトロンの共振周波数を正確に調節できる。
【0052】
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係るマグネトロンおよび電子レンジについて、
図5を用いて説明する。
図5は、本実施形態に係るマグネトロンの陽極円筒、ベインおよびストラップリングの概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【0053】
第1の実施形態では、第1ストラップリング41および第3ストラップリング43は、10枚のベイン30の軸22方向の第1端部側に配置されていて、第2ストラップリング42は、10枚のベイン30の軸22方向の第2端部側に配置されている。一方、本実施形態では、第1ストラップリング41および第3ストラップリング43は、10枚のベイン30の軸22方向の第2端部側に配置されていて、第2ストラップリング42は、10枚のベイン30の軸22方向の第1端部側に配置されている。
【0054】
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0055】
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係るマグネトロンおよび電子レンジについて、
図6を用いて説明する。
図6は、本実施形態に係るマグネトロンの陽極円筒、ベインおよびストラップリングの概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【0056】
第1の実施形態では、第1ストラップリング41および第2ストラップリング42は、5枚の第1ベイン31同士を短絡していて、第3ストラップリング43は、5枚の第2ベイン32同士を短絡している。一方、本実施形態では、第1ストラップリング41は、5枚の第1ベイン31同士を短絡していて、第2ストラップリング42および第3ストラップリング43は、5枚の第2ベイン32同士を短絡している。
【0057】
なお、第1の実施形態と同様に、第2ベイン32同士を短絡している第2ストラップリング42と第3ストラップリング43とは、10枚のベイン30の軸22方向の互いに異なる端部に配置されている。
【0058】
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0059】
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係るマグネトロンおよび電子レンジについて、
図7および
図8を用いて説明する。
図7は、本実施形態に係るマグネトロンの陽極円筒、ベインおよびストラップリングの概略縦断面図である。
図8は、本実施形態に係るマグネトロンの3本のストラップリングを1枚の銅板から打ち抜く様子を模式的に示した図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【0060】
第1の実施形態では、第1ストラップリング41の内径と第2ストラップリング42の外径とがほぼ等しく、第2ストラップリング42の内径と第3ストラップリング43の外径とがほぼ等しい。一方、本実施形態では、第1ストラップリング41の内径と第2ストラップリング42の外径とがほぼ等しいが、第3ストラップリング43の外径は、第2ストラップリング42の内径より小さい。
【0061】
本実施形態では、5回の打ち抜きによって、1枚の銅板から3本のストラップリング41〜43を得ることができる。なお、本実施形態では、
図8に示したように、環状のスクラップ46が生じるが、一辺の長さが第1ストラップリング41の外径の銅板が1枚あれば、3本のストラップリング41〜43を得ることができる。
【0062】
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態に係るマグネトロンおよび電子レンジについて、
図9および
図10を用いて説明する。
図9は、本実施形態に係るマグネトロンの陽極円筒、ベインおよびストラップリングの概略縦断面図である。
図10は、本実施形態に係るマグネトロンの4本のストラップリングを1枚の銅板から打ち抜く様子を模式的に示した図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【0063】
第1の実施形態に係るマグネトロンは、3本のストラップリング41〜43を有している。一方、本実施形態に係るマグネトロンは、4本のストラップリング41〜44を有している。
【0064】
第1ストラップリング41は、ベイン30の軸22方向の第2端部(
図9の下側の端部)側に配置されている。第1ストラップリング41は、第1ベイン31同士を短絡している。また、第2ストラップリング42は、ベイン30の軸22方向の第1端部(
図9の上側の端部)側に配置されている。第2ストラップリング42は、第2ベイン32同士を短絡している。また、第3ストラップリング43は、第2端部側に配置されている。第3ストラップリング43は、第2ベイン32同士を短絡している。また、第4ストラップリング44は、第1端部側に配置されている。第4ストラップリング44は、第1ベイン31同士を短絡している。
【0065】
なお、第1ベイン31同士を短絡している第1ストラップリング41と第4ストラップリング44とは、10枚のベイン30の軸22方向の互いに異なる端部に配置されている。また、第2ベイン32同士を短絡している第2ストラップリング42と第3ストラップリング43とは、10枚のベイン30の軸22方向の互いに異なる端部に配置されている。
【0066】
ここで、4本のストラップリング41〜44は、
図10に示したように、1枚の銅板48をプレス加工によって5回打ち抜いて得られる。したがって、第1ストラップリング41の内径は、第2ストラップリング42の外径にほぼ等しい。また、第2ストラップリング42の内径は、第3ストラップリング43の外径にほぼ等しい。さらに、第3ストラップリング43の内径は、第4ストラップリング44の外径にほぼ等しい。
【0067】
本実施形態では、5回の打ち抜きによって、一辺の長さが第1ストラップリング41の外径の1枚の銅板から4本のストラップリング41〜44を得ることができる。
【0068】
[他の実施形態]
上記の実施形態は、単なる例示であって、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、第5の実施形態では、ストラップリング41,43が第2端部側に配置されていて、ストラップリング42,44が第1端部側に配置されているが、ストラップリング42,ストラップリング44が第2端部側に配置されて、ストラップリング41,43が第1端部側に配置されても良い。
【0069】
また、第5の実施形態では、ストラップリング41,44が第1ベイン31同士を短絡していて、ストラップリング42,43が第2ベイン32同士を短絡しているが、例えば、ストラップリング41,42が第1ベイン31同士を短絡して、ストラップリング43,44が第2ベイン32同士を短絡しても良い。
【0070】
また、第5の実施形態では、例えば、ストラップリング41の内径とストラップリング42の外径が等しくなっているが、ストラップリング41の内径がストラップリング42の外径より大きくても良い。
【0071】
さらに、上記の実施形態では、3本または4本のストラップリングを有するマグネトロンについて説明したが、5本以上のストラップリングを有するマグネトロンであっても良い。