(57)【要約】【課題】動作中の出力安定性を向上させる。【解決手段】マグネトロンに、筒状の陽極１と、その軸に沿って延びる陰極５と、陽極１の端部開口部に位置するポールピース８，９と、ポールピース８，９にフランジ部分が接合されてそのフランジ部分から筒状部分が延長する金属封着体１０，１１と、金属封着体１０，１１の筒状部分を囲むように配置される強磁性体のヨーク２３，２４と、ヨーク２３，２４と金属封着体１０，１１のフランジ部分との間に配置された第１の永久磁石５１および第２の永久磁石５２を備える。第１の永久磁石５１は、保磁力の温度係数が正であり、第２の永久磁石５２よりも金属封着体１０，１１側に配置されている。第２の永久磁石５２は、第１の永久磁石５１よりも最大エネルギー積が大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の陽極と、
前記陽極の軸に沿って延びる陰極と、
前記陽極の端部開口部に位置するポールピースと、
このポールピースにフランジ部分が接合され、このフランジ部分から筒状部分が延長する金属封着体と、
この金属封着体の筒状部分を囲むように配置される強磁性体ヨークと、
前記強磁性体ヨークと前記金属封着体のフランジ間に配置されたそれぞれ環状の第１の永久磁石と第２の永久磁石からなるマグネットと、
を具備し、
前記第１の永久磁石は前記第２の永久磁石よりも前記金属封着体側に配置され、前記第１の永久磁石は保磁力の温度係数が正であって、前記第２の永久磁石は前記第１の永久磁石よりも最大エネルギー積が大きい、
ことを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記第１の永久磁石はフェライト磁石であって、前記第２の永久磁石はネオジム磁石であることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンは電子レンジなどに組み込まれ、食品の調理や解凍などの用途に数多く利用されている。一般的なマグネトロンは、陽極円筒と、複数のベインとを備えている。ベインは、陽極円筒の内部に放射状に配設されている。ベインは、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にろう付けされた大小一対のストラップリングによって連結されている。複数のベインの遊端に囲まれた電子作用空間には、螺旋状陰極が陽極円筒の軸心に沿って配設されている。螺旋状陰極の両端は、それぞれ出力側エンドハットおよび入力側エンドハットに固着されている。
【０００３】
陽極円筒の両端には、それぞれ略漏斗状の出力側および入力側のポールピースが固着されている。さらに、陽極円筒の両端には、フランジ部と円筒部からなる金属封着体が気密接合されて、各々入出力側となっている。
【０００４】
マグネトロン本体の上端の出力側からは、出力アンテナが突出している。マグネトロン本体の下端の入力側には、フィルターボックスに収められたコイルおよび貫通コンデンサなどからなるフィルター回路が接続されている。
【０００５】
マグネトロン本体の少なくとも一方の端の金属封着体のフランジ部には、環状の永久磁石が設置される。一般には、マグネトロン本体の両端に永久磁石が配置される。永久磁石を強磁性体のヨークで囲むことで、陽極中心部の作用空間へ磁束を導く磁気回路が形成される。この永久磁石にはフェライト磁石が使用されることが多い。
【０００６】
また、陽極には非磁性体の放熱板が圧入されているか、水冷のための冷却ユニットが配置されているのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−３２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マグネトロンは、動作状態に入ると陽極に熱が発生する。これらの熱は放熱板や冷却ユニットを通して放熱される。しかし、一部の熱は出力側や入力側に位置する金属封着体に伝わり、さらに永久磁石に伝わる。永久磁石がフェライト磁石の場合、温度が上昇すると熱減磁が生じ磁力が急速に低下する。
【０００９】
フェライト磁石の場合、−０．１８％／℃の温度係数により残留磁束密度が低下し、これに伴ってマグネトロンの出力も低下していく。また、フェライト磁石はコストが安い代わりに得られる磁力が小さく、マグネトロンの高出力・高効率化には余り適していない。
【００１０】
このような特性変化を起こさないように、また高磁力を求めるために、例えば温度特性に優れたアルニコ磁石や希土類磁石を用いることもある。しかし、アルニコ磁石は保磁力が低く、磁路を長くするため従来のような環状で比較的薄い形状には適していない。
【００１１】
また、希土類の中ではネオジム磁石の最大エネルギー積が高いが、高温で使用すると不可逆減磁を起こしてしまうなどの問題があり、コストも高い。サマリウムコバルト磁石は、ネオジム磁石に次ぐ高磁力であり高温にも比較的強いが、コストが大幅に高くなる。
【００１２】
そこで、本発明は、マグネトロンの動作中の出力安定性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明は、マグネトロンにおいて、筒状の陽極と、前記陽極の軸に沿って延びる陰極と、前記陽極の端部開口部に位置するポールピースと、このポールピースにフランジ部分が接合され、このフランジ部分から筒状部分が延長する金属封着体と、この金属封着体の筒状部分を囲むように配置される強磁性体ヨークと、前記強磁性体ヨークと前記金属封着体のフランジ間に配置されたそれぞれ環状の第１の永久磁石と第２の永久磁石からなるマグネットと、を具備し、前記第１の永久磁石は前記第２の永久磁石よりも前記金属封着体側に配置され、前記第１の永久磁石は保磁力の温度係数が正であって、前記第２の永久磁石は前記第１の永久磁石よりも最大エネルギー積が大きい、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マグネトロンの動作中の出力安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るマグネトロンの一実施の形態における縦断面図である。
【図２】フェライト磁石のＢ−Ｈカーブのグラフの例である。
【図３】ネオジム磁石のＢ−Ｈカーブのグラフの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るマグネトロンの一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。
【００１７】
図１は、本発明に係るマグネトロンの一実施の形態における縦断面図である。
【００１８】
本実施の形態のマグネトロンは、中心軸４１に沿って配置された陽極円筒１、陰極５、一対のエンドハット６，７および一対のポールピース８，９、並びに、この中心軸４１の近傍から放射状に延びる複数のベイン２を備えている。陽極円筒１は、中心軸４１に沿って円筒状に延びている。
【００１９】
ベイン２は、中心軸４１の近傍から放射状に延びて、陽極円筒１の内面に固定されている。ベイン２は、それぞれ実質的に長方形の板状に形成されている。陽極円筒１の内面に固定されていない側のベイン２の遊端３１は、中心軸４１に沿って延びる同一の円筒面上に配置されていて、この円筒面をベイン内接円筒と呼ぶ。複数のベイン２は、円周方向の一つおきに、ベインの上下端部にロー付けされた大小それぞれ対となったストラップリング３，４によって連結されている。
【００２０】
陰極５は、螺旋状であり、陽極円筒１の中心軸に配置されている。また、陰極５の両端は、それぞれエンドハット６，７に固着されている。
【００２１】
一対のポールピース８，９は、それぞれ中央部に貫通孔３２を有する漏斗状に形成されていて、陽極円筒１の両端の開口を覆うように配置されている。ポールピース８，９の貫通孔３２の中心は、中心軸４１上に位置している。それぞれのポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間に対して中心軸４１の外側に向かって貫通孔３２から広がるように形成されている。ポールピース８，９の外径は陽極円筒１の径とほぼ同じに形成されている。ポールピース８，９の外周部分は、陽極円筒１の両方の端部にそれぞれ固定されている。また、これら一対のポールピース８，９は、エンドハット６，７で挟まれる空間を挟んで配置されている。
【００２２】
また、それぞれのポールピース８，９には、それぞれ金属封着体１０，１１が固着されている。金属封着体１０，１１は、フランジ部と筒状部とを有し、フランジ部がポールピース８，９を挟んで陽極円筒１と気密接合されている。
【００２３】
出力側の金属封着体１０のポールピース８に対して反対側の端には、出力側セラミック１２が接合されている。また、出力側セラミック１２の金属封着体１０に対して反対側の端には、排気管１３が接合されている。ベイン２の１つから銅でできた棒状のアンテナ１４が導出されている。このアンテナ１４は、出力側のポールピース８を貫通して、出力部内を中心軸４１上に延びて、先端は排気管１３で挟持固定されている。排気管１３の全体はキャップ１５で覆われている。
【００２４】
入力側の金属封着体１１のポールピース９に対して反対側の端には、入力側セラミック１６が接合されている。陰極５には、エンドハット６，７を介して２本のサポートロッド１７，１８が接続されている。サポートロッド１７，１８は、たとえば中継板１９を介して管外へ導出されている。
【００２５】
また、マグネット５１，５２と強磁性体のヨーク２３，２４が、このような発振部であるマグネトロン本体を囲むように配設されて、磁気回路を形成している。マグネット５１，５２は、いずれも環状に形成されていて、開口部分が金属封着体１０，１１の筒状部分に嵌め込まれる。それぞれのマグネット５１，５２は、第１の永久磁石５１および第２の永久磁石５２で構成されている。
【００２６】
第１の永久磁石５１および第２の永久磁石５２は、いずれも環状に形成されていて、中心が、マグネトロンの中心軸４１と重なるように配置されている。第１の永久磁石５１は、中心軸４１方向の内側、すなわち陽極円筒１に近い方に配置されていて、金属封着体１０，１１のフランジ部分と接触している。第２の永久磁石５２は、中心軸４１方向の外側すなわち陽極円筒１から遠い方に配置されていて、ヨーク２３，２４と接触している。
【００２７】
第１の永久磁石５１および第２の永久磁石５２の内円の直径は、ほぼ同じである。第１の永久磁石５１の外円の直径は、たとえば第２の永久磁石５２よりも小さい。第１の永久磁石５１の厚さすなわち軸４１方向の高さは、たとえば第２の永久磁石５２よりも大きい。
【００２８】
第１の永久磁石５１は、フェライト磁石である。第２の永久磁石５２は、ネオジム磁石である。ネオジム磁石はフェライト磁石に比べて最大エネルギー積が大きい。このため、第１の永久磁石５１と第２の永久磁石５２とを組み合わせることにより、全体をフェライト磁石で形成するよりも高い磁力を得ることができる。
【００２９】
ヨーク２３，２４は、それぞれ折り曲げた板であり、中心軸４１を挟んでマグネトロン本体を囲んでいる。ヨーク２３，２４によって囲まれた空間には、中心軸４１を挟んで向かい合う開口が形成されている。
【００３０】
発振部本体を冷却するための冷却フィン２５がヨーク２３，２４で囲まれる空間の内部に設けられている。冷却フィン２５は、たとえばアルミニウム製である。また、陰極５には、サポートロッド１７，１８を介して、コイル３３および貫通コンデンサ３４を有するフィルター回路が接続されている。フィルター回路を構成するコイル３３および貫通コンデンサ３４は、フィルターボックス２７に収められている。
【００３１】
図２は、フェライト磁石のＢ−Ｈカーブのグラフの例である。図３は、ネオジム磁石のＢ−Ｈカーブのグラフの例である。図２および図３において、横軸は磁束密度（Ｈ）、縦軸は磁場（Ｂ）を示している。図２および図３には、常温におけるＢ−Ｈカーブを実線で、低温におけるＢ−Ｈカーブを一点鎖線で、高温におけるＢ−Ｈカーブを破線で示した。さらに図２および図３に、マグネトロンのパーミアンス直線の例も併せて示した。ここでマグネトロンのパーミアンス係数をＰとした。
【００３２】
図２および図３に示すように、磁石のＢ−Ｈカーブは、温度によって変化する。パーミアンス直線とＢ−Ｈカーブとの交点がマグネトロンの動作点である。
【００３３】
フェライト磁石の場合、低温から高温に変化すると、Ｂ−Ｈカーブの屈曲点は、Ｂが小さくＨが大きくなる方向に移動する。このため、フェライト磁石の場合には、マグネトロンの動作の際に温度が上昇しても、動作点は屈曲点よりも下方に変化しない。
【００３４】
一方、ネオジム磁石の場合、低温から高温に変化すると、Ｂ−Ｈカーブの屈曲点は、Ｂが大きくＨが小さくなる方向に移動する。このため、ネオジム磁石の場合には、マグネトロンの動作の際に温度が上昇すると、動作点が屈曲点よりも下方に変化する可能性が高い。
【００３５】
磁石の動作点が屈曲点よりも下方に変化すると、不可逆減磁が生じる。したがって、フェライト磁石は高温不可逆減磁を起こしにくいが、ネオジム磁石は高温不可逆減磁を起こしやすい。
【００３６】
本実施の形態では、第１の永久磁石５１にフェライト磁石を用い、第２の永久磁石５２にネオジム磁石を用いている。第１の永久磁石５１は、マグネトロンの発振部に近いため、温度が上昇しやすい。フェライト磁石は、温度の上昇に伴って、−０．１８％／℃の磁束低下をもたらす熱減磁を起こす。しかし、保磁力の温度係数は正であるため、高温での不可逆減磁は起こらない。
【００３７】
第２の永久磁石５２に用いているネオジム磁石も残留磁束密度の温度係数が−０．１２％／℃とフェライト磁石とそれほどの差はない。しかし、第１の永久磁石５１に比べてマグネトロンの発振部から遠く、かつ第１の永久磁石５１を介して熱が伝達することになるため、第１の永久磁石５１に比べて温度の上昇は小さい。さらにネオジム磁石の常温での磁力はフェライト磁石に比べてはるかに大きい。このため、熱減磁も少なく全体への影響は少なくなる。しかも、ネオジム磁石の保磁力の温度係数は負であるが、発生した熱が直接伝わらないことから温度上昇は抑えられているため、弱点である高温不可逆減磁も起こりにくい。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、マグネトロンの動作中に温度が上昇しても磁気回路を構成する永久磁石が高温不可逆減磁を起こす可能性が小さい。このため、マグネトロンの動作中の出力安定性を向上させることができる。また、経時変化による磁束密度の低下も抑制できる。さらに、必要な磁力をネオジム磁石などの高価な磁石のみで賄うのではないため、大幅なコストの上昇も避けられる。
【００３９】
なお、第２の永久磁石５２であるネオジム磁石に直接熱を伝えないという方法には、第１の永久磁石５１の位置に、永久磁石以外の物質を配置することも考えられる。しかし、単なる断熱材やエアギャップを配置すると、磁気ロスが大きくなり得られる磁束が小さくなる。また、第１の永久磁石５１の位置に強磁性体を使えば磁気ロスは最小限となる。しかし、一般的な強磁性体は熱伝導率が比較的大きいため、ネオジム磁石の熱上昇も大きくなってしまい、高温不可逆減磁を起こす可能性が高くなる。
【００４０】
また、本実施の形態では、フェライト磁石とネオジム磁石の寸法を異なるものとしているが、各磁石の大きさは、その効果とコストとの兼ね合いにより適宜決定してもよい。たとえばほぼ同じ大きさとしてもよい。
【００４１】
ここでは、金属封着体側の第１の永久磁石５１としてフェライト磁石、ヨーク側の第２の永久磁石５２としてネオジム磁石を用いているが、効果が同様に得られる組み合わせであれば他の組み合わせであってもよい。より詳細には、第１の永久磁石５１としては保磁力の温度係数が正のものを用い、第２の永久磁石５２としては保磁力の温度係数は負でも構わないが第１の永久磁石５１よりも最大エネルギー積が大きいものを用いればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…陽極円筒、２…ベイン、３…ストラップリング、４…ストラップリング、５…陰極、６…エンドハット、７…エンドハット、８…ポールピース、９…ポールピース、１０…金属封着体、１１…金属封着体、１２…出力側セラミック、１３…排気管、１４…アンテナ、１５…キャップ、１６…入力側セラミック、１７…サポートロッド、１８…サポートロッド、１９…中継板、２３…ヨーク、２４…ヨーク、２５…冷却フィン、２７…フィルターボックス、３１…遊端、３２…貫通孔、３３…コイル、３４…貫通コンデンサ、４１…中心軸、５１…第１の永久磁石、５２…第２の永久磁石、５２…マグネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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