(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を供給するためのカソード端子及びヒータ端子よりなる入力部と、磁界を供給するためのマグネット及びポールピースと磁気回路を形成せしめるためのヨークとよりなる磁界部と、且つ該電流による電界と該磁界の作用によりマイクロ波を励起せしめるアノードとカソードとよりなる発振部と、その励起されたマイクロ波を該発振部より外部に取り出すための、アノードに直結した出力取り出し部と、該出力取り出し部を外部マイクロ波伝送回路に変換結合せしめるための出力結合フランジと、該出力取り出し部と該出力結合フランジとの間に高電圧絶縁用の出力セラミックスを介在させた出力部より構成されるカソード接地型マグネトロンにおいて、上記ヨークと上記出力結合フランジとの間にアノード絶縁用のアノード絶縁体を設置したことを特徴とするカソード接地型マグネトロン。
【請求項２】
上記入力部に供給される電流に対するアノード電圧値であるＥb （ｋＶ）に対して、上記アノード絶縁体の厚さ寸法（Ｌ1 ）をＥb （ｍｍ）以上としたことを特徴とする請求項１記載のカソード接地型マグネトロン。
【請求項３】
上記出力結合フランジと出力セラミックスとの間に、アノード絶縁補強用の出力絶縁体を設置したことを特徴とする請求項１記載のカソード接地型マグネトロン。
【請求項４】
上記出力結合フランジと出力セラミックスとの間に、アノード絶縁補強用の、略円筒形をしていて一方が開放部、他方が閉鎖部を有するコップ形構造をした出力絶縁体を設置したことを特徴とする請求項３記載のカソード接地型マグネトロン。
【請求項５】
上記出力結合フランジと出力セラミックスとの間に、アノード絶縁補強用の、略円筒形をしていて一方が開放部、他方が閉鎖部を有するコップ形構造で、該開放部側が波型構造をした出力絶縁体を設置したことを特徴とする請求項４記載のカソード接地型マグネトロン。
【請求項６】
上記入力部に供給される電流に対するアノード電圧値であるＥb （ｋＶ）に対して、上記出力取り出し部の出力セラミックスとの接合面より上記出力絶縁体の開放端迄の縁面距離（Ｌ2 ）をＥb （ｍｍ）以上としたことを特徴とする請求項４または請求項５いずれか１項記載のカソード接地型マグネトロン。
【請求項７】
上記出力結合フランジと出力セラミックスとの間に、アノード絶縁補強用の出力絶縁体を設置し、その接合面において該出力結合フランジにチョーク構造を設置したことを特徴とする請求項３記載のカソード接地型マグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルスレーダー等に用いられるマイクロ波管の一種であるカソード接地型マグネトロンのアノード絶縁の構造に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来よりのカソード接地型マグネトロンについて、ここでは代表的な構造を図３の断面図に示し、その従来技術について概略を以下に述べる。まずカソード接地型マグネトロンは電流を供給するためのカソード端子１及びヒータ端子２よりなる入力部３を持っている。次に磁界を供給するためのマグネット４及びポールピース５と磁気回路を形成せしめるためのヨーク６とよりなる磁界部７を持っている。そして上記電流による電界と上記磁界の作用によりマイクロ波を励起せしめるアノード８とカソード９とよりなる発振部１０を持っている。さらにその励起されたマイクロ波を上記発振部１０より外部に取り出すための出力取り出し部１１とその出力取り出し部１１を外部マイクロ波伝送回路に変換結合せしめるための出力結合フランジ１２を持ち、その出力取り出し部１１と出力結合フランジ１２との間に高電圧絶縁用の出力セラミックス１３を持つ出力部１４を持っている。ここ迄は通常のマグネトロンと同様の構造であるが、カソード接地型マグネトロンにおいては以上のような構造にさらに、アノード８とポールピース５との間にアノード絶縁用のアノード絶縁体１５を持っている。これはカソード９がポールピース５に直接配置されているために、入力部３に電圧を印加した場合、アノード８の絶縁を確保する必要があるためである。そしてこの状態で入力部３に電圧を印加すると通常のマグネトロンと同様に励起されたマイクロ波が出力部１４より出力される。
【０００４】
ところが上記の説明による従来よりのカソード接地型マグネトロンには次の二つの問題点があった。まず第一に、カソード接地型マグネトロンにおいてはアノード８とポールピース５との間にアノード絶縁用のアノード絶縁体１５を設置している。このアノード絶縁体１５は一般にセラミックスが使用され、接合はロウ付けであるため発振部１０と磁界部７との構造は複雑となり、且つその複雑な構造故に真空リークに対して低信頼性である。さらにこのアノード絶縁体１５が設置される分だけ通常のマグネトロンと比較してポールピース５がカソード軸方向に長く大きくなり、従ってヨーク６も長く大きくなる。それ故に磁気回路全体の損失が大きくなるから、それを補うためにマグネット４は必然的に磁力の強い、形状の大きなものを使用しなければならなかった。このことはカソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発の進捗を阻害する大きな要因の一つにもなっていた。
【０００５】
次に第二に、従来のカソード接地型マグネトロンにおいては、一般に絶縁補強用として出力取り出し部１１と出力セラミックス１３との接合面を中心に、その周囲の空間に絶縁用のゴム等を充填していた。この絶縁ゴム１６は一般にシリコンゴムが使用され、液状で充填され加熱固化されていた。このように絶縁用のゴムを充填するのは以下のような理由によるからである。まずアノード８に接合しているためにアノード８と一体で絶縁されなければならない出力取り出し部１１は出力セラミックス１３により絶縁されている。そしてその場合の必要な耐電圧は出力取り出し部１１からの出力セラミックス１３の表面に沿っての縁面距離（Ｔ）により決められている。そこで第一に、この場合出力セラミックス１３の形状を略円盤形とすると、必要十分な縁面距離（Ｔ）を得るには出力セラミックス１３の外径（φ2 ）を十分に大きく取れば良いことになる。ところが出力セラミックス１３の外径（φ2 ）は、励起されたマイクロ波の電磁気特性により一般に必要十分な縁面距離（Ｔ）を得るだけの大きさを取ることがでない。そこで第二に、この場合出力取り出し部１１の形状を略円筒形とすると、必要十分な縁面距離（Ｔ）を得るには出力取り出し部１１の外径（φ1 ）を十分に小さく取れば良いことになる。ところが出力取り出し部１１の外径（φ1 ）は、マイクロ波を外部に取り出す場合の結合度を決める要因の一つである。そのため必要以上に小さくすると結合度が小さくなり過ぎてしまい、従って十分なマイクロ波電力が得られなくなってしまう。故に出力取り出し部１１の外径（φ1 ）も又、一般に必要十分な縁面距離（Ｔ）を得るだけ小さくすることができない。以上の二つの理由により、一般に従来よりの構造では必要十分な縁面距離（Ｔ）を得ることができない。そこで、上記の構造上の欠陥の補強用として絶縁用のゴムを充填していたのである。ところがこの構造も又複雑で、且つ製作工程の多い、コスト高な構造であった。このことも又、カソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発の進捗を阻害する大きな要因の一つになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の説明のようにカソード接地型マグネトロンにおいては、以下の二つの問題点を持っていた。まず第一に、アノード８を絶縁するためのアノード絶縁体１５が設置されるが故に、上記発振部１０と磁界部７との構造は複雑となり、且つその複雑な構造故に真空リークに対して低信頼性であった。さらにこのアノード絶縁体１５が設置される分だけ通常のマグネトロンと比較してポールピース５がカソード軸方向に長く大きくなり、それ故に磁気回路の損失が大きくなっていた。このことはカソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発の進捗を阻害する大きな要因の一つにもなっていた。
【０００７】
次に第二に、一般に絶縁補強用として出力取り出し部１１と出力セラミックス１３との接合面を中心に、その周囲の空間に絶縁用のゴム等を充填していた。ところがこの構造も又複雑で、且つ製作工程の多い、コスト高な構造であった。このことも又、カソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発の進捗を阻害する大きな要因の一つになっていた。即ち本発明は上記の第一及び第二の問題を解決するために、真空リークに対して高信頼性で、磁気回路の損失の小さい、絶縁用のゴム等の充填が不要な、構造の簡易な、且つ製作工程の少ない、コスト安な軽量小型のカソード接地型マグネトロンを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では上記の課題を以下に示す第一〜第七の手段により解決した。まず第一に、電流を供給するためのカソード端子１及びヒータ端子２よりなる入力部３と、磁界を供給するためのマグネット４及びポールピース５と磁気回路を形成せしめるためのヨーク６とよりなる磁界部７と、且つ該電流による電界と該磁界の作用によりマイクロ波を励起せしめるアノード８とカソード９とよりなる発振部１０と、その励起されたマイクロ波を該発振部１０より外部に取り出すための、アノードに直結した出力取り出し部１１と、該出力取り出し部１１を外部マイクロ波伝送回路に変換結合せしめるための出力結合フランジ１２と、該出力取り出し部１１と該出力結合フランジ１２との間に高電圧絶縁用の出力セラミックス１３を介在させた出力部１４より構成されるカソード接地型マグネトロンにおいて、上記ヨーク６と上記出力結合フランジ１２との間にアノード絶縁用のアノード絶縁体１７を設置したことを特徴とするものである。
【０００９】
第二に、上記入力部３に供給される電流に対するアノード電圧値であるＥb （ｋＶ）に対して、上記アノード絶縁体１７の厚さ寸法（Ｌ1 ）をＥb （ｍｍ）以上としたことを特徴とするものである。
【００１０】
第三に、上記出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との間に、アノード絶縁補強用の出力絶縁体１８を設置したことを特徴とするものである。
【００１１】
第四に、上記出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との間に、アノード絶縁補強用の、略円筒形をしていて一方が開放部、他方が閉鎖部を有するコップ形構造をした出力絶縁体１８を設置したことを特徴とするものである。
【００１２】
第五に、上記出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との間に、アノード絶縁補強用の、略円筒形をしていて一方が開放部、他方が閉鎖部を有するコップ形構造で、該開放部側が波型構造をした出力絶縁体１８を設置したことを特徴とするものである。
【００１３】
第六に、上記入力部３に供給される電流に対するアノード電圧値であるＥb （ｋＶ）に対して、上記出力取り出し部１１の出力セラミックス１３との接合面より上記出力絶縁体１８の開放端迄の縁面距離（Ｌ2 ）をＥb （ｍｍ）以上としたことを特徴とするものである。
【００１４】
第七に、上記出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との間に、アノード絶縁補強用の出力絶縁体１８を設置し、その接合面において該出力結合フランジ１２にチョーク構造１９を設置したことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図２により、上記の第一〜第七の各手段による本発明の実施形態を示す。図１は本発明の実施例の断面図であり、構造の概略は次のようになっている。まずカソード接地型マグネトロンは電流を供給するためのカソード端子１及びヒータ端子２よりなる入力部３を持っている。次に磁界を供給するためのマグネット４及びポールピース５と磁気回路を形成せしめるためのヨーク６とよりなる磁界部７を持っている。そして上記電流による電界と上記磁界の作用によりマイクロ波を励起せしめるアノード８とカソード９とよりなる発振部１０を持っている。さらにその励起されたマイクロ波を上記発振部１０より外部に取り出すための出力取り出し部１１とその出力取り出し部１１を外部マイクロ波伝送回路に変換結合せしめるための出力結合フランジ１２を持ち、その出力取り出し部１１と出力結合フランジ１２との間に高電圧絶縁用の出力セラミックス１３を持つ出力部１４を持っている。ここ迄は通常のマグネトロンと同様の構造である。そして従来のカソード接地型マグネトロンにおいては、一般に発振部１０のアノード８と磁界部７のポールピース５との間にアノードを絶縁するためのアノード絶縁体１５が設置される。しかし本発明の実施例においては、まず第一に、磁界部７のヨーク６と出力結合フランジ１２との間にアノード８と磁界部７とを一体で絶縁するためのアノード絶縁体１７を設置している。
【００１６】
上記アノード絶縁体１７の厚さ寸法（Ｌ1 ）は以下の方法により決定される。今、入力部３に供給される電流に対するアノード電圧値をＥb （ｋＶ）と仮定する。そして大気中においては耐電圧は約１（ｍｍ）につき約１（ｋＶ）であることが経験的に知られている。故にアノード絶縁体１７の厚さ寸法（Ｌ1 ）はＥb（ｍｍ）以上であれば良いことがわかる。即ち、アノード８と磁界部７とは一体で良好に絶縁される。これにより従来よりのカソード接地型マグネトロンと比較して、上記発振部１０と磁界部７の構造は簡易で、且つ真空リークに対して高信頼性の構造となった。さらに通常のマグネトロンと同様の構造のポールピースであるため、通常のマグネトロンと比較して磁気回路の損失も大きくならず同じである。即ち、従来よりのカソード接地型マグネトロンと比較して磁気回路の損失は小さくなっている。これによりカソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発が進捗した。
【００１７】
次に第二に、出力セラミックス１３と出力結合フランジ１２との間に絶縁用の出力絶縁体１８を設置している。従来よりのカソード接地型マグネトロンにおいては、一般に絶縁補強用として出力取り出し部１１と出力セラミックス１３との接合面を中心に、その周囲の空間に絶縁用のゴム等を充填していた。しかし本発明の実施例においては、絶縁用のゴム等を充填せずに、その代わりに略円筒形をしていて一方が開放部、他方が閉鎖部を有するコップ形構造をした出力絶縁体１８を設置している。
【００１８】
上記出力絶縁体１８の開放端迄の縁面距離（Ｌ2 ）はアノード絶縁体１７の場合と同様に以下の方法により決定される。今、入力部３に供給される電流に対するアノード電圧値をＥb （ｋＶ）と仮定する。そして大気中においては耐電圧は約１（ｍｍ）につき約１（ｋＶ）であることが経験的に知られている。故に出力絶縁体１８の開放端迄の縁面距離（Ｌ2 ）はＥb （ｍｍ）以上であれば良いことがわかる。即ち、アノード８に直結している出力取り出し部１１は出力結合フランジ１２から良好に絶縁される。これにより従来よりのカソード接地型マグネトロンと比較して、出力取り出し部１１と出力セラミックス１３との接合面の構造は簡易で、且つ製作工程の少ない、コスト安な構造となった。
【００１９】
図２は上記の実施例の応用例を示したものである。コップ形構造をした出力絶縁体１８の開放部を波型構造にしている。この構造であれば狭い空間であっても縁面距離（Ｌ2 ）を十分に確保することができる。即ち、カソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発の進捗に寄与している。
【００２０】
さらに出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との接合面において出力結合フランジ１２にチョーク構造１９を設置した。これは出力結合フランジ１２と出力セラミックス１３との間に、アノード絶縁補強用の出力絶縁体１８を設置した場合、条件によっては、この接合面より漏洩マイクロ波が増加することも考えられる。しかしそのような場合でも、上記チョーク構造を設置することにより漏洩マイクロ波を抑制することができる。
【００２１】
上記の実施例におけるアノード絶縁体１７及び出力絶縁体１８の材質としてはテフロンが優れているが、耐電圧性が良く、マイクロ波の透過性も良いものであれば以下のようなものでも良い。
１．シリコン・ゴム
２．ポリエチレン
３．ポリミイド
いづれも従来よりマグネトロンを初めとするマイクロ波管の各種部品に使用されてきている。使用形態は上記の実施例と同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、まず第一に、磁界部７のヨーク６と出力結合フランジ１２との間にアノード８と磁界部７とを一体で絶縁するためのアノード絶縁体１７を設置し、次に第二に、出力セラミックス１３と出力結合フランジ１２との間に絶縁用の出力絶縁体１８を設置したことにより、構造が簡易で、且つ真空リークに対して高信頼性の構造を持つカソード接地型マグネトロンの軽量小型化の開発が進捗した。このことは当然カソード接地型マグネトロンの不具合発生を低下させるのに有効であり、従ってカソード接地型マグネトロンの長寿命化にも役立っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるところのカソード接地型マグネトロンの断面図。
【図２】本発明の一実施例の応用例。
【図３】従来よりのカソード接地型マグネトロンの断面図。
【符号の説明】
１……カソード端子
２……ヒータ端子
３……入力部
４……マグネット
５……ポールピース
６……ヨーク
７……磁界部
８……アノード
９……カソード
１０……発振部
１１……出力取り出し部
１２……出力結合フランジ
１３……出力セラミックス
１４……出力部
１５……アノード絶縁体
１６……絶縁ゴム
１７……アノード絶縁体
１８……出力絶縁体
１９……チョーク構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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