Brevet FR2011445A1 — publié le 19700227

L'invention est relative à des dispositifs à magnétron et, elle concerne plus particulièrement des dispositifs à magnétron susceptibles d'être utilisés dans les cuisinières électroniques. Il a par exemple été décrit, dans le brevet des Etats-Unis 5 n° 2 721 294 délivré à E.J. Shelton, un magnétron comprenant : une enceinte tubulaire métallique qui contient une cathode, une anode entourant cette cathode, une pièce polaire magnétique supérieure, une pièce polaire magnétique inférieure et un résonateur à cavité| une enceinte isolante supérieure, en saillie vers le haut, conti-10 guë à la pièce polaire supérieure et contenant un organe conducteur cathodique ; et une enceinte isolante inférieure en saillie vers le bas, contiguë à la pièce polaire inférieure et contenant une électrode émettrice d'ondes électromagnétiques, du type antenne, qui s'étend à partir du résonateur à cavité. Il a également 15 été proposé, par exemple par le brevet des Etats-Unis n°2 824.261, un magnétron couplé à un aimant permanent cylindrique. L'invention a pour but de fournir un dispositif à magnétron dans lequel l'espace occupé par un aimant permanent destiné à exciter un magnétron est réduit dans toute la mesure du possible, 20 de sorte qu'il soit possible de réaliser un appareil compact de chauffage à haute fréquence lorsque le dispositif à magnétron y est utilisé. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif à magnétron dans lequel une enceinte isolante supérieure est proté— 25 gée par un aimant permanent contre les chocs venant de 1'extérieur. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif à magnétron dans lequel un trou longitudinal, formé dans un aimant permanent, sert de conduit de ventilation pour un refroidissement efficace de l'aimant permanent lui-même et, en même temps, 30 pour rendre aussi uniforme que possible la distribution de température d'une enceinte isolante supérieure en direction longitudinale, de façon à protéger cette enceinte isolante supérieure contre une rupture due aux contraintes d'origine thermique. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif à 35 magnétron dans lequel des dispositions sont prises contre un court-circuit magnétique des deux pôles d'un aimant permanent. Conformément à l'invention, il est proposé un dispositif à magnétron comprenant : un magnétron qui comporte une encèinte métallique tubulaire contenant une cathode, une anode qui entoure 40 cette cathode, une pièce polaire magnétique supérieure, une pièce 69 20854 2 2011445 polaire magnétique inférieure et un résonateur à cavité ; une enceinte isolante supérieure en saillie vers le haut, contiguë à la pièce polaire supérieure et contenant un organe conducteur cathodique ; et une enceinte isolante inférieure en saillie vers le 5 bas, contiguë à la pièce polaire inférieure et contenant une électrode émettrice d'onde électromagnétique, du type antenne, s*étendant à partir du résonateur à cavité ; un aimant permanent qui présente un trou axial dont le diamètre est supérieur à celui de l'enceinte isolante supérieure ; et des dispositifs à culasses 10 pour coupler magnétiquement 1'aimant permanent au magnétron j ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'aimant permanent est disposé coaxialement par rapport à 1'enceinte métallique de telle manière qu'une grande partie au moins de l'enceinte isolante supérieure soit placée dans ledit trou axial de l'aimant per-15 manent avec un interstice entre eux, la surface d'extrémité inférieure de l'aimant permanent étant couplée à la face supérieure de la pièce polaire magnétique supérieure, directement ou par l'intermédiaire d'une culasse. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-20 ront plus nettement de la description détaillée suivante de for-» mes préférées d'exécution, considérées en référence aux dessins ci-annexés. La figure 1 de ces dessins est une vue en perspective, avec parties arrachées d'une forme d'exécution de l'invention ; 25 la figure 2 est une vue latérale, avec parties arrachées, de la forme d'exécution de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective avec parties arrachées d'une autre forme d'exécution de l'invention 5 la figure 4 est une vue latérale, avec parties arrachées 30 de la forme d'exécution de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en perspective avec parties arrachées d'une autre forme d'exécution de l'invention ; la figure 6 est une vue latérale, partiellement éclatée, d'une autre forme d'exécution de l'invention ; 35 et la figure 7 est une vue en perspective, partiellement éclatée, d'une autre forme d'exécution de l'invention. Comme on peut le voir dans les figures 1 et 2, un magnétron 1 comprend une enceinte métallique cylindrique 2 et des enceintes isolantes en forme de godet 3 et 4, fabriquées en verre, en céra- 40 mique ou en un matériau similaire et scellées aux extrémités supérieure et inférieure de l'enceinte métallique cylindrique 2. 69 20854 3 2011445 £ 1'intérieur de 1*enceinte métallique 2, une cathode et une anode quientburent celle-ci (non représentées) sont disposées coaxia-lement par rapport à l'enceinte 2 et il est prévu des pièces polaires magnétiques supérieure et inférieure, respectivement aux 5 extrémités supérieure et inférieure de 1'enceinte 2. En outre, dans un espace voisin de l'anode à l'intérieur de l'enceinte 2, il est prévu un résonateur à cavité. Des organes conducteurs cathodiques, connectés à la cathode, sont enfermés dans l'enceinte isolante supérieure 3 et une électrode émettrice d'ondes électro-10 magnétiques 5, du type antenne, s'étendant à partir du résonateur à cavité, est enfermée dans l'enceinte isolante inférieure 4. Un radiateur 6 pour le refroidissement par air du magnétron 1 comprend un nombre approprié de plaques radiantes 9 dotées d'une bonne conductisité thermique, empilées avec un certain intervalle 15 entre elles,.entre un orifice d'admission 7 et un orifice d'échappement 8. Les plaques radiantes 9 sont soudées au pourtour de l'enceinte métallique 2. Le radiateur 6 assure le refroidissement forcé du magnétron 1 en association avec un ventilateur. Un aimant permanent 10 conique ou cylindrique, fabriqué de 20 préférence en ferrite, comporte un trou axial 11 dans lequel la totalité ou une grande partie de l'enceinte isolante supérieure 3 est placée sans entrer en contact avec l'aimant 10. La face d'extrémité inférieure de l'aimant permanent 10 est en contact avec la face supérieure de la pièce polaire supérieure dans l'encein-25 te métallique 2, directement ou par l'intermédiaire d'une mince garniture d'isolation thermique, de telle sorte que l'un des pôles de l'aimant permanent 10 soit couplé magnétiquement à la pièce polaire supérieure. L'autre pôle, c'est-à-dire la face supérieure de l'aimant permanent 10, est couplé magnétiquement à la 30 pièce polaire inférieure par l'intermédiaire d'éléments de carcasse 12 et 13 en un métal à haute perméabilité, ces éléments servant de moyens de couplage magnétique, l'élément de carcasse 13 étant en contact avec la face inférieure de la pièce polaire inférieure, directement ou par l'intermédiaire d'une mince garni— 35 ture d'isolation thermique interposée. L'élément de carcasse 13 présente un trou 14 à travers lequel l'enceinte isolante inférieure 4, qui contient l'électrode émettrice d'ondes électromagnétiques 5, fait saillie vers le bas. L'élément de carcasse 13 présente également un nombre approprié de trous pour des vis de 40 montage du dispositif à magnétron sur une cuisinière électronique. 69 20854 4 2011445 Les sorties 16 des organes conducteurs cathodiques s'étendent vers l'extérieur à partir de l'enceinte isolante supérieure 3. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré par les figures 3 et 4, le radiateur 6 est muni d'un second 5 orifice d'échappement 18 et l'aimant permanent 10 comporte un conduit de ventilation 20 découpé dans sa paroi latérale. Dans ces conditions, un courant d'air de refroidissement, pénétrant par l'orifice d'entrée 7 de l'élément radiant 6 et traversant l*orifice de sortie 18 vers l'aimant permanent 10 est dirigé 10 vers le magnétron 1 à travers le conduit de ventilation 20 et remonte dans le trou axial 11, le long de la surface de l'enceinte isolante supérieure 3 chauffée, pour refroidir activement l'aimant permanent 10 et l'enceinte isolante supérieure 3. Le conduit de ventilation 20 a été représenté sous la forme d'une 15 fente dans les figures 3 et 4, mais d'autres formes de trou ou de canal peuvent être aussi bien utilisées. Il va de soi qu'on peut prévoir deux ou plusieurs conduits de ventilation. Il n'est pas toujours nécessaire que le courant d'air de refroidissement traverse le radiateur 6 avant de parvenir au conduit de ventila— 20 tion 20 et il peut être directement fourni par un ventilateur. Lorsqu'il est difficile de réaliser le conduit de ventilation 20 dans la paroi latérale de l'aimant permanent conique 10, il est possible de prévoir une culasse conique 21 (figure 5), en un matériau ferromagnétique préalablement magnétisé ou non,, entre 25 l'aimant permanent 10 et la pièce polaire supérieure et de réali» ser un conduit de ventilation 22 à travers la paroi latérale de la culasse, selon ce qui est représenté dans la figure 5. Un trou axial 23 dans la culasse conique 21 et le trou axial" 11 de l'aimant permanent cylindrique 10 communiquent l'un avec l'autre 30 et l'enceinte isolante supérieure 3 est logée dans les trous axiaux 11 et 23 sans prendre contact avec les parois de ceux-ci, pour délimiter, en communication avec le conduit de ventilation 22, un trajet en L pour le courant d'air. Dans ce cas, la surface de la face supérieure de la culasse conique 21 est de préfé-35 rence égale à la surface de la face inférieure de l'aimant permanent 10, et la surface de la face inférieure de la culasse 21 est de préférence égale a la surface de la face supérieure de la pièce polaire magnétique supérieure. Bien qu'il soit possible d'utiliser, à titré d'aimant perma-40 nent cylindrique ou conique 10 muni d'un trou axial, aussi bien 69 20854 5 2011445 un aimant du groupe dit baryum-ferrite qu'un aimant du groupe alnico, le premier est préférable pour le dispositif de l'invention, pour cette raison que l'aimant du groupe ferrite présente une bonne aptitude à l'usinage et qu'il est doté de carac-5 téristiques excellentes en ce qui concerne 1'absorption et le rayonnement de la chaleur à cause de sa couleur noir "de jais". Etant donné que l'aimant permanent 10 entoure l'enceinte isolante supérieure 3 sur presque toute la longueur de celle-ci, l'aimant 10, lorsqu'il est en ferrite, dissipe activement la chaleur 10 du magnétron 1 engendrée au moment de son fonctionnement et il rend sensiblement uniforme 1'échauffement de l'ensemble de l'enceinte isolante supérieure 3, ce qui réduit les contraintes de celle-ci résultant d'un chauffage inégal. Il est à conseiller de placer une couche métallique de blindage magnétique à la sur-15 .face de la paroi du trou axial de l'aimant de ferrite 10. Dans les formes d'exécution de l'invention qui ont été décrites jusqu'ici, lorsque le pourtour de l'aimant permanent ÎO, et notamment de son bord inférieur, est voisin de l'élément de carcasse métallique 12, les deux pôles de l'aimant permanent 10 20 sont pratiquement court-circuités magnétiquement par l'élément de carcasse 12, d'où il résulte une réduction de la densité du flux magnétique appliqué au magnétron 1. Une forme d'exécution conçue pour éviter de court-circuitage a été représentée dans la figure 6. 25 Dans la figure 6, des aimants 30 de répulsion sont disposés sur la face interne de l'élément de carcasse 12 dans des positions qui correspondent au pôle inférieur de 1'aimant permanent 10, de telle manière que le pôle inférieur de l'aimant permanent 10 et les pôles de même nature des aimants 30 soient placés face 30 à face. En conséquence, un court-circuit de l'aimant permanent 10 par l'élément de carcasse 12 est empêché par le champ magnétique en provenance des aimants 30. Il a été constaté expérimentalement que, alors que la densité du flux magnétique fourni à l'enceinte métallique 2 était de l'ordre de 1730 gauss pour un 35 diamètre extérieur de 70 mm de cette enceinte, le diamètre extérieur et la hauteur de l'aimant permanent cylindrique 10 étant respectivement de 80 mm et 45 mm environ et l'intervalle entre la paroi externe de l'aimant permanent et la paroi interne de l'élément de carcasse 12 étant de 20 mm environ, cettedensité était 40 élevée à 1880 gauss environ en cas d'utilisation de deux petits 69 20854 6 2011445 aimants permanents destinés à produire un champ magnétique répulsif. Les aimants 30 destinés à produire le champ répulsif peuvent être aussi bien des aimants permanents que des électroaimants. Dans la forme d'exécution représentée dans la figure 7, un 5 aimant permanent cylindrique 100 entoure, non seulement la totalité ou une grande partie de l'enceinte isolante 3, mais aussi l'enceinte métallique 2 et le radiateur 6. Une fenêtre 101 ménagée dans la paroi latérale de l'aimant permanent 100 correspond à l'orifice d'admission 8 du radiateur 6. Dans cette forme d'exé-10 cution, une culasse 102, de forme cylindrique, est disposée à l'intérieur de l'aimant permanent cylindrique 100. 11 est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'invention qui ont été décrits ci-dessus, en référence aux dessins annexés, ont été donnés à titre purement indicatif et nul-15 lement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. 69 20854 7 2011445 REVENDICATIONS 1.Dispositif à magnétron comprenant : un magnétron qui comporte une enceinte métallique tubulaire contenant une cathode, une anode qui entoure cette cathode, une pièce polaire magnétique in- 5 férieure et un résonateur à cavité ; une enceinte isolante supérieure en saillie vers le haut, contiguë à la pièce polaire supérieure et contenant un organe conducteur cathodique ; une enceinte isolante inférieure en saillie vers le bas, contiguë à la pièce polaire inférieure et contenant une électrode émettrice d'on-10 des électromagnétiques, du type antenne, s'étendant à partir du résonateur à cavité ; un aimant permanent qui présente un trou axial dont le diamètre est supérieur à celui de l'enceinte isolante supérieure ; et des dispositifs à culasses pour coupler magnétiquement l'aimant permanent au magnétron, caractérisé par 15 le fait que l'aimant permanent est disposé coaxialement par rapport à l'enceinte métallique de telle manière qu'une grande partie au moins de l'enceinte isolante supérieure soit placée dans ledit trou axial de cet aimant permanent avec un interstice entre eux, la face d'extrémité inférieure de l'aimant permanent 20 étant couplée à la face supérieure de la pièce polaire magnétique supérieure, directement ou par l'intermédiaire d'une culasse; 2.Dispositif à magnétron selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'aimant permanent est muni d'au moins un trou ou canal qui traverse sa paroi latérale, ce trou ou canal communi- 25 quant avec ledit interstice pour délimiter un conduit de ventilation ; 3.Dispositif à magnétron selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la culasse est munie d'au moins un trou ou canal à travers sa paroi latérale, ce trou ou canal communiquant avec 30 ledit interstice pour délimiter un conduit de ventilation ; 4.Dispositif à magnétron selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 1'aimant permanent est un aimant du groupe ferrite de couleur foncée ; 5.Dispositif à magnétron selon la revendication 1, caractérisé 35 par le fait que les dispositifs à culasses sont munis d'au moins un aimant destiné à engendrer un champ répulsif pour l'aimant permanent,à proximité et en face de la périphérie du bord inférieur de 1'aimant permanent ; 6.Dispositif à magnétron selon la revendication 4, caractérisé 40 par le fait que la paroi latérale du trou axial de l'aimant per 69 20854 8 2011445 manent est garnie d'une couche métallique de blindage magnétique ; 7.Dispositif à magnétron comprenant : un magnétron qui comporte une enceinte métallique tubulaire contenant une cathode, une 5 anode qui entoure cette cathode, une pièce polaire magnétique supérieure, une pièce polaire magnétique inférieure et un résonateur à cavité ; une enceinte isolante supérieure en saillie vers le haut, contiguë à la pièce polaire supérieure et contenant un organe conducteur cathodique ; une enceinte isolante inférieure 10 en saillie vers le bas, contiguë à la pièce polaire magnétique inférieure et contenant une électrode émettrice d'ondes électromagnétiques, du type antenne, s'étendant à partir du résonateur à cavité ; un aimant permanent qui présente un trou axial dont le diamètre est supérieur à celui de l'enceinte isolante supé— 15 rieure ; et des dispositifs à culasses pour coupler magnétiquement l'aimant permanent au magnétron, caractérisé par le fait que l'aimant permanent est disposé sur la pièce polaire magnétique supérieure de telle manière que l'enceinte isolante supérieure soit logée dans le trou axial de l'aimant permanent, l'inters-20 tice entre eux délimitant un conduit de ventilation, l'enceinte isolante inférieure s'étend vers le bas à travers les dispositifs à culasses.