(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、
前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延び、遊端がベイン内接円を形成する複数のベインと、
前記複数のベインの遊端によって形成されるベイン内接円内に前記中心軸に沿って配置されたカソードと、
前記カソードの入力側の端及び出力側の端にそれぞれ固着された入力側エンドハット及び出力側エンドハットと、
前記陽極円筒の中心軸方向の入力側の端及び出力側の端にそれぞれ配置され、前記複数のベインの遊端と前記カソードとの間の電子作用空間へ磁束を導く入力側ポールピース及び出力側ポールピースと、
前記入力側ポールピース及び出力側ポールピースのそれぞれの中心軸方向の外側に配置される磁石とを具備し、
前記入力側エンドハットと出力側エンドハットの間隔をエンドハット間隔ＥＨｇ、前記ベインの中心軸方向の長さをベイン高さＶｈ、前記入力側エンドハットと前記ベインの入力側の端との間隔を入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇ、前記出力側エンドハットと前記ベインの出力側の端との間隔を出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇ、前記入力側ポールピースの中心部分の平坦面と前記ベインの入力側の端との間隔を入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇ、前記出力側ポールピースの中心部分の平坦面と前記ベインの出力側の端との間隔を出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇとしたときに、
１．１２≦ＥＨｇ／Ｖｈ≦１．２６、ＩＰｐｖｇ＞ＯＰｐｖｇ、
ＩＰｅｖｇ＞ＯＰｅｖｇを満足することを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
さらに、７．０[ｍｍ]≦Ｖｈ≦８．０[ｍｍ]を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
さらに、０．９[ｍｍ]≦（ＯＰｅｖｇ＋ＩＰｅｖｇ）≦１．８[ｍｍ]を満足する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
さらに、前記入力側ポールピースの中心部分の平坦面と前記出力側ポールピースの中心部分の平坦面との間隔をＰＰｇとしたときに、
１．３５≦ＰＰｇ／Ｖｈ≦１．４５を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項５】
さらに、前記入力側エンドハットが、前記入力側ポールピースの中心部分の平坦面よりも前記ベイン側に突出している
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項６】
さらに、前記入力側ポールピースの中心部分の平坦面の径を入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄ、前記出力側ポールピースの中心部分の平坦面の径を出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄとしたときに、
１≦ＩＰｐｐｄ／ＯＰｐｐｄ≦１．３４を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項７】
さらに、前記ベイン内接円の半径をベイン内接円半径ｒａ、前記カソードの外周の半径
をカソード半径ｒｃとしたときに、
０．４５≦ｒｃ／ｒａ≦０．４８７を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか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ものであり、電子レンジ等のマイクロ波加熱機器に用いられる連続波マグネトロンに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
２４５０ＭＨｚ帯の電波を発振する一般的な電子レンジ用マグネトロンは、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。複数のベインの遊端に囲まれた作用空間には、螺旋状陰極（カソード）が陽極円筒の軸心に沿って配設されている。カソードの両端は、それぞれに入力側エンドハット及び出力側エンドハットが固着されている。また、陽極円筒の両端には、それぞれ略漏斗状の入力側ポールピース及び出力側ポールピースが固着されている。さらに、入力側ポールピース及び出力側ポールピースの外側には、それぞれ環状の磁石が設置されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、マグネトロンについては、コストを抑えつつ、さらなる高効率化、負荷に対する発振安定度の向上が求められている。実際、例えば、コストを抑えつつ、作用空間内の磁界強度を高めて高効率化を図る為には、入力側と出力側の磁石の間隔を狭めることが有効である。しかしながら、この間隔を狭める為に、単純に陽極円筒及び陽極円筒内の各部の管軸方向のサイズを小さくすると負荷に対する発振安定性（負荷安定性）が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決する為になされたものであり、コストを抑えつつ、高効率化と負荷安定性の向上を実現したマグネトロンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為に、本発明に係るマグネトロンは、入力側から出力側に向かう中心軸に沿って円筒状に延びる陽極円筒と、前記陽極円筒の内面から、前記中心軸に向かって延び、遊端がベイン内接円を形成する複数のベインと、前記複数のベインの遊端によって形成されるベイン内接円内に前記中心軸に沿って配置されたカソードと、前記カソードの入力側の端及び出力側の端にそれぞれ固着された入力側エンドハット及び出力側エンドハットと、前記陽極円筒の中心軸方向の入力側の端及び出力側の端にそれぞれ配置され、前記複数のベインの遊端と前記カソードとの間の電子作用空間へ磁束を導く入力側ポールピース及び出力側ポールピースと、前記入力側ポールピース及び出力側ポールピースのそれぞれの中心軸方向の外側に配置される磁石とを具備し、前記入力側エンドハットと出力側エンドハットの間隔をエンドハット間隔ＥＨｇ、前記ベインの中心軸方向の長さをベイン高さＶｈ、前記入力側エンドハットと前記ベインの入力側の端との間隔を入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇ、前記出力側エンドハットと前記ベインの出力側の端との間隔を出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇ、前記入力側ポールピースの中心部分の平坦面と前記ベインの入力側の端との間隔を入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇ、前記出力側ポールピースの中心部分の平坦面と前記ベインの出力側の端との間隔を出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇとしたときに、１．１２≦ＥＨｇ／Ｖｈ≦１．２６、ＩＰｐｖｇ＞ＯＰｐｖｇ、ＩＰｅｖｇ＞ＯＰｅｖｇを満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コストを抑えつつ、高効率化と負荷安定性の向上を実現したマグネトロンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るマグネトロンの全体の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るマグネトロンの主要部の寸法を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るマグネトロンの主要部の寸法を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るマグネトロンの主要部の寸法と、従来のマグネトロンの主要部の寸法とを示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るマグネトロンにおける電子作用空間内での磁束密度の大きさを示すグラフである。
【図６】従来のマグネトロンにおける電子作用空間内での磁束密度の大きさを示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係るマグネトロンと、従来のマグネトロンとにおける磁束密度に対する電子効率を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係るマグネトロンと、従来のマグネトロンとにおける磁束密度に対する陽極電圧を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態に係るマグネトロンと、従来のマグネトロンとにおける陽極電圧に対する出力を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るマグネトロンと、従来のマグネトロンとにおける陽極電圧に対する出力効率を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態に係るマグネトロンにおける電子作用空間内の電界分布を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るマグネトロンにおける電子作用空間内の電界強度を示すグラフである。
【図１３】従来のマグネトロンにおける電子作用空間内の電界強度を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態に係るマグネトロンを含めた複数のマグネトロンの主要部の長さ及び間隔を示す表である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るマグネトロンを含めた複数のマグネトロンにおける出力効率と負荷安定性を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態に係るマグネトロンのベインの高さを変えたときの出力効率と負荷安定性の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。尚、以下の実施の形態は、単なる例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本実施の形態のマグネトロン１の概略を示す縦断面図である。このマグネトロン１は、２４５０ＭＨｚ帯の基本波を発生する電子レンジ用のマグネトロンである。マグネトロン１は、２４５０ＭＨｚ帯の基本波を発生する陽極構体２を中心に構成され、その下側に、陽極構体２の中心に位置するカソード３に電力を供給する入力部４が配置され、上側に、陽極構体２から発振されたマイクロ波を管外（マグネトロン１外）に取り出す出力部５が配置されている。
【００１１】
これら入力部４及び出力部５は、それぞれ陽極構体２の陽極円筒６に対し、入力側の金属封着体７及び出力側の金属封着体８によって真空機密に接合されている。
【００１２】
陽極構体２は、陽極円筒６と、複数枚（例えば１０枚）のベイン１０と、大小２本のストラップリング１１を備えている。陽極円筒６は、例えば銅からなり、円筒状に形成され、その中心軸が、マグネトロン１の中心軸である管軸ｍを通るように配置されている。
【００１３】
各ベイン１０は、例えば銅からなり、板状に形成され、陽極円筒６の内側に管軸ｍを中心に放射状に配置されている。各ベイン１０の外側の端部は陽極円筒６の内周面に接合され、内側の端部は遊端になっている。そして、複数枚のベイン１０の遊端に囲まれた円筒状の空間が電子作用空間となっている。尚、複数枚のベイン１０の遊端により形成される内接円をベイン内接円と呼ぶ。複数枚のベイン１０の管軸ｍ方向の上下両端側に、それぞれ大小２本のストラップリング１１が固定されている。
【００１４】
複数枚のベイン１０の遊端に囲まれた電子作用空間には、管軸ｍに沿って、螺旋状のカソード３が設けられている。カソード３は、複数枚のベイン１０の遊端と間隔を隔てて配置されている。陽極構体２及びカソード３が、マグネトロン１の共振部となっている。
【００１５】
また、カソード３の下端部と上端部とには、それぞれ電子の飛び出しを防ぐエンドハット１２、１３が固定されている。入力側である下端部側のエンドハット（これを入力側エンドハットと呼ぶ）１２はリング状に形成され、出力側である上端部側のエンドハット（これを出力側エンドハットと呼ぶ）１３はディスク上に形成されている。
【００１６】
陽極円筒６の下方に位置する入力部４は、セラミックステム１４と、このセラミックステム１４に封止板２８ａ及び封止板２８ｂを介して固定されたセンターサポートロッド１５とサイドサポートロッド１６を備えている。センターサポートロッド１５は、カソード３の入力側エンドハット１２の中央の空孔を通り、カソード３の中心を管軸ｍ方向に貫通してカソード３の出力側とエンドハット１３に接合されていて、カソード３に電気的に接続されている。
【００１７】
一方、サイドサポートロッド１６は、カソード３の入力側エンドハット１２に接合されていて、この入力側エンドハット１２を介してカソード３に電気的に接続されている。これら、センターサポートロッド１５及びサイドサポートロッド１６は、カソード３を支持すると共に、カソード３に電流を供給するようになっている。
【００１８】
封止板２８ａ及び封止板２８ｂの各々は、セラミックステム１４に気密できる状態で固定されており、ステム１４を貫通した端子２９ａ及び端子２９ｂが封止板２８ａ及び封止板２８ｂの各々に気密された状態で固定されている。端子２９ａ及び端子２９ｂの他端側は、フィルター回路２６の各コイルの一端と接続されており、フィルター回路２６の各コイルの他端は貫通コンデンサー３０の端子に各々接続されている。
【００１９】
さらに、陽極円筒６の下端部（入力側の端部）の内側と上端部（出力側の端部）の内側には、それぞれ一対のポールピース１７、１８が、入力側エンドハット１２と出力側エンドハット１３の間の空間を挟むように対向して設けられている。
【００２０】
入力側のポールピース（これを入力側ポールピースと呼ぶ）１７には、その中央部に、貫通孔が設けられ、この貫通孔を中心として、入力側（下方）に向かって広がる略漏斗状に形成されている。この入力側ポールピース１７は、貫通孔の中心を管軸ｍが通るように配置される。
【００２１】
一方、出力側のポールピース（これを出力側ポールピースと呼ぶ）１８は、その中央部に、出力側エンドハット１３よりわずかに大きな径を有する貫通孔が設けられ、この貫通孔を中心として、出力側（上方）に向かって広がる略漏斗状に形成されている。この出力側ポールピース１８は、貫通孔の中心を管軸ｍが通るように配置される。尚、入力側ポールピース１７と出力側ポールピース１８は、全体的な形状としてはともに略漏斗状であり中央部に平坦面１７Ａ、１８Ａが形成されたものであるが、図２に示すように、これら平坦面１７Ａ、１８Ａの径が異なっている。
【００２２】
さらに、入力側のポールピース１７には、外周部に、管軸ｍ方向に延びる略筒状の金属封着体７の上端部が固着されている。この金属封着体７は、陽極円筒６の下端部に気密状態で固定されている。一方、出力側のポールピース１８には、外周部に、管軸ｍ方向に延びる略筒状の金属封着体８の下端部が固着されている。この金属封着体８は、陽極円筒６の上端部に気密状態で固定されている。
【００２３】
入力側の金属封着体７は、その下端部に、入力部４を構成するセラミックステム１４が気密できる状態で接合されている。つまり、セラミックステム１４に封止板２８ａ及び封止板２８ｂを介して固定されたセンターサポートロッド１５とサイドサポートロッド１６は、この金属封着体７の内側を通ってカソード３に接続されている。
【００２４】
一方、出力側の金属封着体８は、その上端部に、出力部５を構成する絶縁筒１９が気密接合されていて、さらに絶縁筒１９の上端には排気管２０が気密接合されている。さらに、複数のベイン１０のうちの１つから導出されたアンテナ２１が、出力側ポールピース１８を貫通し、金属封着体８の内側を通ってその上端側へと延び、先端が排気管２０に挟持され気密状態で固定されている。
【００２５】
金属封着体７、８の外側には、陽極円筒６を管軸ｍ方向に挟むように、一対のリング状の磁石２２、２３が対向して設けられている。一対の磁石２２、２３は、ポールピース１７、１８により陽極円筒６の内周に配置されたべイン１０の遊端により囲まれた円筒状の空間に磁力が導かれて管軸ｍ方向に磁界が形成される。
【００２６】
さらに、陽極円筒６と磁石２２、２３は、ヨーク２４によって覆われていて、一対の磁石２２、２３とヨーク２４によって強固な磁気回路が形成されている。
【００２７】
さらに、陽極円筒６とヨーク２４の間には、ラジエータ２５が設けられていて、カソード３からの輻射熱は陽極構体２を介してラジエータ２５に伝わりマグネトロン１の外部に放出するようになっている。また、カソード３は、センターサポートロッド１５、サイドサポートロッド１６を介して、コイル及び貫通コンデンサを有するフィルター回路２６に接続されている。フィルター回路２６は、フィルターボックス２７に収められている。マグネトロン１の構成の概略は、以上のようになっている。
【００２８】
次に、図２及び図３を用いて、マグネトロン１の共振部である陽極構体２及びカソード３についてさらに詳しく説明する。図２及び図３は、陽極構体２及びカソード３の縦断面図であり、陽極構体２及びカソード３を構成する各部の大きさ、位置及び間隔を示す図である。
【００２９】
以下の説明では、ベイン１０の管軸ｍ方向の長さ（これを高さとする）をベイン高さＶｈ、入力側エンドハット１２の上端（べイン１０の入力側に近い端）１２ａと出力側エンドハット１３の下端（べイン１０の出力側に近い端）１３ａとの管軸ｍ方向の間隔をエンドハット間隔ＥＨｇ、入力側エンドハット１２の上端１２ａとベイン１０の下端（入力側の端）との管軸ｍ方向の間隔を入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇ、出力側エンドハット１３の下端１３ａとベイン１０の上端（出力側の端）との管軸ｍ方向の間隔を出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇ、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａと出力側ポールピース１８の平坦面１８Ａとの管軸ｍ方向の間隔をポールピース間隔ＰＰｇ、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａとベイン１０の下端との管軸ｍ方向の間隔を入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇ、出力側ポールピース１８の平坦面１８Ａとベイン１０の上端との管軸ｍ方向の間隔を出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇ、入力側エンドハット１２の上端１２ａと入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａとの管軸ｍ方向の間隔を入力側エンドハット・ポールピース間隔ＩＰｅｐｇ、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａから外周部の内面までの管軸ｍ方向の長さを入力側ポールピース高さＩＰｐｐｈ、出力側ポールピース１８の平坦面１８Ａから外周部の内面までの管軸ｍ方向の長さを出力側ポールピース高さＯＰｐｐｈ、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａの外径を入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄ、出力側ポールピース１８の平坦面１８Ａの外径を出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄ、ベイン１０の遊端に内接するベイン内接円の直径をベイン内接円直径２ｒａ、カソード３の外周の直径をカソード直径２ｒｃとする。尚、ベイン内接円半径はｒａ、カソード半径はｒｃとする。
【００３０】
本実施の形態のマグネトロン１は、ベイン高さＶｈが７．５[ｍｍ]、エンドハット間隔ＥＨｇが８．９５[ｍｍ]、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが１．３５[ｍｍ]、出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇが０．１[ｍｍ]、ポールピース間隔ＰＰｇが１０．３[ｍｍ]、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇが１．５０[ｍｍ]、出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇが１．３０[ｍｍ]、入力側エンドハット・ポールピース間隔ＩＰｅｐｇが０．１５[ｍｍ]、入力側ポールピース高さＩＰｐｐｈ及び出力側ポールピース高さＯＰｐｐｈが共に６．２５[ｍｍ]、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄが１４[ｍｍ]、出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄが１２[ｍｍ]、ベイン内接円直径２ｒａが８．００[ｍｍ]、カソード直径２ｒｃが３．７[ｍｍ]となっている。
【００３１】
次に、図４を用いて、本実施の形態のマグネトロンと、比較対象となるマグネトロン（これを参考マグネトロンと呼ぶ）１００との構成の違いについて説明する。尚、図４は、管軸ｍを挟んで図中右側が本実施の形態のマグネトロン１の縦断面図であり、図中左側が参考マグネトロン１００の縦断面図となっている。本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００と比べると、基本的な構造は同じであるが、主に、陽極構体２及びカソード３を構成する各部の管軸ｍ方向の長さ、位置及び間隔が異なっている。
【００３２】
比較対象である参考マグネトロン１００は、ベイン高さＶｈが、従来の実用化の最小高さとされる８．０[ｍｍ]のマグネトロンであり、さらに、エンドハット間隔ＥＨｇが８．９[ｍｍ]、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが０．８[ｍｍ]、出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇが０．１[ｍｍ]、ポールピース間隔ＰＰｇが１０．９[ｍｍ]、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇが１．４５[ｍｍ]、出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇが１．４５[ｍｍ]、入力側エンドハット・ポールピース間隔ＩＰｅｐｇが０．６５[ｍｍ]、入力側ポールピース高さＩＰｐｐｈ及び出力側ポールピース高さＯＰｐｐｈが共に６．２５[ｍｍ]となっている。
【００３３】
すなわち、本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００と比べて、ベイン高さＶｈが８．０から７．５[ｍｍ]へと０．５[ｍｍ]短く、さらにポールピース間隔ＰＰｇが１０．９から１０．３[ｍｍ]へと０．６[ｍｍ]短くなっている。これにともなって、本実施の形態のマグネトロン１は、陽極円筒６の管軸ｍ方向の長さが、参考マグネトロン１００より短くなっている。
【００３４】
さらに、エンドハット間隔ＥＨｇについては、参考マグネトロン１００と比べて、８．９から８．９５[ｍｍ]へとわずかに広くなっている。この理由については後述する。
【００３５】
また、本実施の形態のマグネトロン１の出力側は、出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇが参考マグネトロン１００と比べて１．４５から１．３０[ｍｍ]へとわずかに０．１５[ｍｍ]短くなっているのみで、出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇ、出力側ポールピース高さＯＰｐｐｈについては参考マグネトロン１００と等しくなっている。一方で、入力側は、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが参考マグネトロン１００と比べて０．８から１．３５[ｍｍ]へと０．５５[ｍｍ]広く、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇと、入力側ポールピース高さＩＰｐｐｈについては参考マグネトロン１００とほぼ等しくなっている。
【００３６】
このように、本実施の形態のマグネトロン１は、出力側は参考マグネトロン１００とほぼ同じ構成でよく、入力側は参考マグネトロン１００と比べてベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔を広げている。簡単に言えば、本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００よりベイン１０の高さを短くして、且つベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔を広げたものである。
【００３７】
ここで、本実施の形態のマグネトロン１の特性について、参考マグネトロン１００の特性と比較して説明する。まず、電子作用空間内での磁束密度の大きさについて、図５及び図６のグラフを用いて説明する。尚、図５は、本実施の形態のマグネトロン１によるものであり、図６は、参考マグネトロン１００によるものである。図５及び図６は、縦軸が磁束密度（ガウス）、横軸が、電子作用空間内の管軸ｍ方向の位置を示している。尚、横軸は、べイン高さＶｈの中心を０として、この中心からマイナス方向を入力側、プラス方向を出力側として示している。この図５及び図６には、ベイン１０寄り（Ｖａｎｅ）、ベイン１０及びカソード３間の中央（Ｃｅｎｔｅｒ）、カソード３寄り（Ｃａｔｈｏｅｄ）のそれぞれで得られた磁束密度を示している。
【００３８】
この図５及び図６から明らかなように、本実施の形態のマグネトロン１は、ベイン１０寄り、ベイン１０及びカソード３間の中央、カソード３寄りのそれぞれで、参考マグネトロン１００よりわずかに高い磁束密度が得られている。つまり、本実施の形態のマグネトロン１は、電子作用空間内での磁束密度について、参考マグネトロン１００と同程度以上の特性が得られている。
【００３９】
次に、磁束密度に対する電子効率及び陽極電圧について、図７及び図８のグラフを用いて説明する。図７は、縦軸が電子効率［％］、横軸が磁束密度［ガウス］、図８は、縦軸が陽極電圧［Ｖ］、横軸が磁束密度［ガウス］を示している。この図７及び図８から明らかなように、本実施の形態のマグネトロン１は、磁束密度に対する効率及び陽極電圧について、参考マグネトロン１００と同程度の特性が得られている。
【００４０】
次に、実際のマグネトロンの陽極電圧に対する出力及び出力効率について、図９及び図１０のグラフを用いて説明する。図９は、縦軸が出力［Ｗ］、横軸が陽極電圧［ＫＶ］、図１０は、縦軸が出力効率［％］、横軸が陽極電圧［ＫＶ］を示している。この図９及び図１０から明らかなように、本実施の形態のマグネトロン１は、陽極電圧に対する出力及び陽極電圧についても、参考マグネトロン１００と同程度の特性が得られている。
【００４１】
また、参考マグネトロン１００では、約７４．５[％]の高効率で約１．３５[Ａ]の負荷安定性が得られたのに対して、本実施の形態のマグネトロン１では、約７４．５[％]の高効率で約２．０[Ａ]の負荷安定性が得られた。すなわち、本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、より高い負荷安定性が得られている。
【００４２】
以上のように、本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００と比べて、負荷安定性以外の特性については同程度でなり、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、負荷安定性を向上させることができている。
【００４３】
ここで、本実施の形態のマグネトロン１が、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、負荷安定性を向上させることができた理由について説明する。
【００４４】
図１１に、電子作用空間内の電界分布を示す。図１１は、陽極構体２及びカソード３の縦断面図であり、電子作用空間内の管軸ｍ方向における電界分布を複数の電界等電位線で表している。尚、この電界分布は、コンピュータ解析によるシミュレーションにより得られたものである。この図１１に示すように、カソード３とベイン１０との間の電子作用空間内には、管軸ｍ方向（図中上下方向）と平行な複数の電界等電位線が並んでいる。これにより、カソード３からベイン１０に向かって、電界等電位線と直交する矢印Ａで示す方向（すなわち管軸ｍと直交する方向）に電子は移動する。
【００４５】
このようなマグネトロン１が安定して発振する為には、カソード３とベイン１０の遊端との間の電子作用空間の全域で、電界等電位線の各々が管軸ｍ方向と平行で、磁力線が管軸ｍ方向と直交する方向に並んでいることが望ましい。尚、このように、管軸ｍ方向と平行な複数の電界等電位線が管軸ｍ方向と直交する方向に並んでいる領域を、安定発振領域と呼ぶ。
【００４６】
ところで、電子作用空間の管軸ｍ方向の両端には、入力側エンドハット１２及び出力側エンドハット１３が存在する為、この部分で、複数の電界等電位線が管軸ｍ方向とほぼ直交する方向（ベイン１０側）に曲がる。この為、電子作用空間内の入力側エンドハット１２及び出力側エンドハット１３の近傍では、矢印Ｂ及びＣに示すように、電子は管軸ｍ方向に対してベイン１０の両端から中央へ向かう力を受けることになる。この力は、カソード３からベイン１０両端へ放出される電子をベイン１０の中央に押し戻す。
【００４７】
一対の磁石２２、２３は、ポールピース１７、１８により陽極円筒６の内周に配置されたべイン１０の遊端により囲まれた円筒状の空間に磁力が導かれて管軸ｍ方向に磁界が形成されており、電子作用空間内の電子はカソード３からベイン１０に向かって、等電位線と直交する矢印Ａで示す方向（すなわち管軸ｍと直交する方向）に移動するが、管軸ｍ方向の磁界により、フレミングの左手の法則でローレンツ力を受けて、その電子は電界の等電位面上で周回軌道を描く。
【００４８】
そこで、本実施の形態のマグネトロン１では、カソード３からベイン１０へ向かう電子群をベイン１０の中央に抑制する力（矢印Ｃ）を小さくするために、参考マグネトロン１００よりも、ベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔（入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇ）を広げている。
【００４９】
このように、ベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔を広げると、複数の等電位線がベイン１０側に曲がって管軸ｍ方向とほぼ平行な方向（図中上下方向）に並んでいる箇所が、ベイン１０の遊端の入力側の端から遠くなる。こうすることで、カソード３とベイン１０の遊端との間の電子作用空間内では、管軸ｍ方向と平行な等電位線がベイン１０の入力側の端まで延び、参考マグネトロン１００よりも、安定発振領域が入力側に広くなる。この結果、ベイン１０の遊端の入力側の端付近では、参考マグネトロン１００と比べて、電子に働く管軸ｍ方向への抑制力（矢印Ｂで示すベイン１０の遊端の中央へ向かう力）が弱くなり、しかも、電界等電位線の間隔が緩やかになり抑制力も均一になる。これにより、電子の運動領域をベイン１０の遊端まで広げることができ、参考マグネトロン１００と比べて負荷安定性を向上させることができる。
【００５０】
尚、本実施の形態のマグネトロン１では、ベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔のみを広げ、ベイン１０と出力側エンドハット１３との間隔については広げていない。その理由は、ベイン１０と入力側エンドハット１２及び出力側エンドハット１３との間から漏れる電子のうち、出力側から漏れる電子の方が、特性に与える影響が大きい為である。実際、出力側から漏れる電子は、アンテナ２１を介してマグネトロン１の出力にノイズとして表れる。
【００５１】
これに対して、入力側から漏れる電子は、フィルターボックス２７などで除去される為、出力側から漏れる電子と比べると、特性に与える影響が小さい。ゆえに、本実施の形態のマグネトロン１では、ベイン１０と入力側エンドハット１２との間隔（入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇ）のみを広げるようになっている。
【００５２】
ここで、電子作用空間内での電界強度の大きさについて、図１２及び図１３のグラフを用いて説明する。尚、図１２は、本実施の形態のマグネトロン１によるものであり、図１３は、参考マグネトロン１００によるものである。図１２及び図１３は、縦軸が電界強度[Ｖ／ｍ]、横軸が、電子作用空間内の管軸ｍ方向の位置を示している。この図１２及び図１３には、ベイン１０寄り（Ｖａｎｅ）、ベイン１０及びカソード３間の中央（Ｃｅｎｔｅｒ）、カソード３寄り（Ｃａｔｈｏｅｄ）のそれぞれで得られた電界強度を示している。
【００５３】
この図１２及び図１３から明らかなように、ベイン１０寄りの電界強度は、ベイン１０の管軸ｍ方向の両端付近で大きくなっている。これは、図１１に示したように、ベイン１０の管軸ｍ方向の両端付近で、複数の等電位線がベイン１０側に曲がって間隔が密になることで、ベイン１０寄りの電界強度が大きくなっていることを表している。そして、このベイン１０の管軸ｍ方向の両端付近のベイン１０寄りの電界強度が大きいほど、電子に働く管軸ｍ方向への力（矢印Ｂで示すベイン１０の遊端の中央へ向かう力）が強いことを意味する。
【００５４】
図１２と図１３とを比較してみると、本実施の形態のマグネトロン１の方が、参考マグネトロン１００よりも、ベイン１０の入力側（−）の端でのベイン１０寄りの電界強度が小さい。このことから、本実施の形態のマグネトロン１の方が、電子に働く管軸ｍ方向への力（矢印Ｂで示すベイン１０の遊端の中央へ向かう力）が弱いことがわかる。
【００５５】
また、本実施の形態のマグネトロン１の方が、参考マグネトロン１００よりも、カソード３寄り（Ｃａｔｈｏｅｄ）の電界強度が大きく、ベイン１０及びカソード３間の中央（Ｃｅｎｔｅｒ）との電界強度の差が小さくなっている。また、べイン１０寄り（Ｖａｎｅ）の電界強度との差も小さくなっている。このことは、電界等電位面が広がっていることを示しており、本実施の形態のマグネトロン１が、電子作用空間の安定発振領域が入力側に延びていると推測できる。これらの結果からも、本実施の形態のマグネトロン１の方が、電子に働く管軸ｍ方向への力（矢印Ｃで示すベイン１０の遊端の中央へ向かう力）が弱く、その抑制力も均一に制御できていることがわかる。
【００５６】
ところで、ベイン高さＶｈに対して入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇを広げすぎると、電子の漏れ量が大きくなり、効率の低下が懸念される。この為、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇは、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持できる範囲で広げなくてはならない。
【００５７】
ここで、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇを広げるということは、エンドハット間隔ＥＨｇも広げるということでもある。よって、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持でき、且つ参考マグネトロン１００よりもベイン１０の入力側の端でのベイン１０寄りの電界強度が小さくなるように、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比を限定する。
【００５８】
具体的には、シミュレーションなどの解析結果から、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比（ＥＨｇ／Ｖｈ）が、１．１２≦ＥＨｇ／Ｖｈ≦1．２６の条件を満たしていれば、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持でき、且つ参考マグネトロン１００よりもベイン１０の入力側の端での電界強度が小さくなることがわかった。実際、本実施の形態のマグネトロン１は、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比（ＥＨｇ／Ｖｈ）が８．９５／７．５＝１．１９である為、この比が上述の条件を満たしている。これにより、本実施の形態のマグネトロン１は、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、負荷安定性を向上させることができるのである。因みに、参考マグネトロン１００は、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比（ＥＨｇ／Ｖｈ）が８．９／８．０＝１．１１である為、この比が上述の条件を満たしていない。
【００５９】
さらに、本実施の形態のマグネトロン１では、出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇよりも入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇの方を広くしている。この入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇ及び出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇは、ポールピース間隔ＰＰｇに比例するものである。さらに、このポールピース間隔ＰＰｇは、カソード３とベイン１０との間の電子作用空間の磁束密度と密接に関係している。よって、カソード３とベイン１０との間の電子作用空間の磁束密度が参考マグネトロン１００と同程度となるように、ポールピース間隔ＰＰｇとベイン高さＶｈとの比（ＰＰｇ／Ｖｈ）を選定する必要がある。
【００６０】
具体的には、シミュレーションなどの解析結果から、ポールピース間隔ＰＰｇとベイン高さＶｈとの比（ＰＰｇ／Ｖｈ）が１．３５≦ＰＰｇ／Ｖｈ≦１．４５の条件を満たしていれば、電子作用空間の磁束密度が参考マグネトロン１００と同程度となることがわかった。実際、本実施の形態のマグネトロン１は、ポールピース間隔ＰＰｇとベイン高さＶｈとの比（ＰＰｇ／Ｖｈ）が１０．３／７．５＝１．３７である為、上述の条件を満たしている。
【００６１】
さらに、本実施の形態のマグネトロン１は、図３及び図４にも示すように、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇの方が、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇより短くなっている。つまり、入力側エンドハット１２の上端１２ａが、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａよりも、ベイン１０側に突出している。この理由の１つとしては、入力側ポールピース１７中央部の空孔から漏れる電子を抑える為である。具体的には、入力側エンドハット１２の上端１２ａが、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａよりも、ベイン１０側に０[ｍｍ]以上、０．８[ｍｍ]以下の範囲で突出していることが望ましく、実際、本実施の形態のマグネトロン１は、入力側エンドハット１２の上端１２ａが、入力側ポールピース１７の平坦面１７Ａよりも、０．１５[ｍｍ]だけ、ベイン１０側に突出している。
【００６２】
本実施の形態のマグネトロン１において、出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇの方が、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇより狭くなっている理由は、上述したように、入力側よりも出力側の方が、電子の漏れによる影響が大きい為である。尚、図２では、出力側エンドハット１３の下端１３ａが、ベイン１０の上端（出力側の端）よりも上側（出力側）に位置していて、この場合のこれらの間隔を出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇとしているが、出力側エンドハット１３の下端１３ａが、ベイン１０の上端（出力側の端）よりもベイン１０の遊端の中央側に入り込んでいてもよい。この場合のこれらの間隔も出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇとして扱う。出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇ及び入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇはエンドハット間隔ＥＨｇに比例するものであり、ＥＨｇ＝（ＯＰｅｖｇ+ＩＰｅｖｇ+Ｖｈ）と１．１２Ｖｈ≦ＥＨｇ≦１．２６Ｖｈの関係から、０．１２Ｖｈ≦（ＯＰｅｖｇ＋ＩＰｅｖｇ）≦０．２６Ｖｈとなる。経験則から範囲限定すると、−０．１[ｍｍ]≦ＯＰｅｖｇ≦０．５[ｍｍ]、０．７[ｍｍ]≦ＩＰｅｖｇ≦１．５[ｍｍ]の選定で、０．９[ｍｍ]≦（ＯＰｅｖｇ＋ＩＰｅｖｇ）≦１．８[ｍｍ]で設計することが望ましい。
【００６３】
さらに、本実施の形態のマグネトロン１では、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄの方が、出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄよりも大きくなっている。ポールピース形状は電子作用空間の磁束密度と密接に関係しており、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄと出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄとの比（ＩＰｐｐｄ／ＯＰｐｐｄ）を選定することが望ましい。具体的には、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄと出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄとの比（ＩＰｐｐｄ／ＯＰｐｐｄ）が、１≦（ＩＰｐｐｄ／ＯＰｐｐｄ）≦１.３４の条件を満たしていればよく、実際、本実施の形態のマグネトロン１は、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄと出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄとの比（ＩＰｐｐｄ／ＯＰｐｐｄ）が１４／１２＝１.１７である為、上述の条件を満たしている。
【００６４】
さらに、本実施の形態のマグネトロン１では、カソード直径２ｒｃとベイン内接円直径２ｒａとの比（つまりカソード半径ｒｃとベイン内接半径ｒａとの比）が、０．４６３となっている。この比（以下、ｒｃ／ｒａ比と呼ぶ）は、効率及び負荷安定性と密接に関係していて、このｒｃ／ｒａ比が大きいほど、負荷安定性が高くなる一方で効率が低くなる。よって、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、負荷安定性を向上させる為には、このｒｃ／ｒａ比も重要となってくる。
【００６５】
ゆえに、この点を考慮して、このｒｃ／ｒａ比を選定することが望ましい。具体的には、シミュレーションなどの解析結果から、このｒｃ／ｒａ比が、０．４５≦ｒｃ／ｒａ≦０．４８７の条件を満たしていれば、参考マグネトロン１００と同程度の高効率を維持しながら、より高い負荷安定性が得られることがわかった。実際、本実施の形態のマグネトロン１は、上述したように、このｒｃ／ｒａ比が０．４６３である為、上述の条件を満たしている。
【００６６】
このように、本実施の形態のマグネトロン１では、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇを出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇより大きくするとともに入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇを出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇより大きくし、さらにベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比、出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇと入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇの大きさ、ポールピース間隔ＰＰｇとベイン高さＶｈとの比、入力側エンドハット１２のベイン１０側への突出量、入力側ポールピース平坦径ＩＰｐｐｄと出力側ポールピース平坦径ＯＰｐｐｄとの比、カソード半径ｒｃとベイン内接半径ｒａとの比が、上述の条件を満たすように選定されていることで、負荷安定性以外の特性については参考マグネトロン１００と同程度でなり、そのうえで負荷安定性を大きく向上させることができたのである。尚、必ずしも、これら条件の全てを満たしていなくてもよく、少なくとも、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇを出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇより大きくするとともに入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇを出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇより大きくし、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比が上述の条件を満たしていればよい。残りの条件については、要求される仕様などに応じて選択的に満たすようにしてもよい。
【００６７】
次に、本実施の形態のマグネトロン１及び参考マグネトロン１００と、さらにこれらとは異なる複数のマグネトロンとを用いて、効率及び負荷安定性を比較した結果について説明する。
【００６８】
用いたマグネトロンの主要部の長さ及び間隔を図１４の表に示す。この表には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５までの５種類のマグネトロンが記載されているが、このうち、Ｎｏ．５は、本実施の形態のマグネトロン１であり、Ｎｏ．３は、参考マグネトロン１００である。
【００６９】
これら５種類のマグネトロンのうち、本実施の形態のマグネトロン１であるＮｏ．５を除くマグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．４は、ベイン高さＶｈが８．０[ｍｍ]以上である。また、入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇが出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇより大きく、入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇより大きく、且つベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比が上述の条件を満たしているのは、Ｎｏ．５のマグネトロン、すなわち本実施の形態のマグネトロン１のみである。
【００７０】
これら５種類のマグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．５の各々から得られる効率と負荷安定性を、図１５のグラフに示す。図１５は、縦軸が負荷安定性［Ａ］、横軸が効率［％］を示している。この図１５から明らかなように、本実施の形態のマグネトロン１であるマグネトロンＮｏ．５では、他のマグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．４と比べて、ベイン高さＶｈが小さいにも関わらず、約７４．５[％]の高効率で約２．０[Ａ]の高い負荷安定性が得られている。
【００７１】
マグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．４のうち、７４〜７５[％]程度の高効率で最も高い負荷安定性が得られるのは、マグネトロンＮｏ．３であるが、それでも約１．３５[Ａ]であり、マグネトロンＮｏ．５より約０．６５[Ａ]も低い。また、マグネトロンＮｏ．１は、負荷安定性が約２．１[Ａ]と高いものの、効率が７０％程度であり、マグネトロンＮｏ．５より約４％も低くなっている。このように、本実施の形態のマグネトロン１（マグネトロンＮｏ．５）は、他の様々なマグネトロンと比べても、高効率で且つ負荷安定性が高いことがわかる。
【００７２】
次に、本実施の形態のマグネトロン１（マグネトロンＮｏ．５）の効率と負荷安定性との関係を図１６のグラフに示す。図１６は、図１５と同じく、縦軸が負荷安定性［Ａ］、横軸が効率［％］を示している。
【００７３】
この図１６には、ベイン高さＶｈ＝７．５[ｍｍ]でなるマグネトロン１での効率と負荷安定性の変化が一点鎖線で示されていて、この一点鎖線から明らかなように、効率と負荷安定性は、一方を上げれば他方が下がる所謂トレードオフの関係となっている。尚、上述したように、効率と負荷安定性は、ｒｃ／ｒａ比と密接に関係している為、シミュレーションでマグネトロン１のｒｃ／ｒａ比を変化させることで、マグネトロン１によって得られる効率と負荷安定性を変化させた。
【００７４】
実際、本実施の形態のマグネトロン１では、約７４[％]の効率で負荷安定性が約２．０[Ａ]であるが、効率を７１．５％程度まで下げると、負荷安定性が２．７[Ａ]程度まで上がる。換言すれば、７５％未満の効率で、２．０[Ａ]以上の高い負荷安定性を得ることができる。
【００７５】
ここで、さらに、本実施の形態のマグネトロン１のベイン高さＶｈを８．０[ｍｍ]、７[ｍｍ]、６[ｍｍ]にした場合の効率と負荷安定性の関係についても、図１６のグラフに示す。尚、ベイン高さＶｈを変化させても、上述の条件は満たすものとする。図１６には、ベイン高さＶｈを８．０[ｍｍ]にした場合の効率と負荷安定性の変化が二点鎖線で示され、ベイン高さＶｈを７．０[ｍｍ]にした場合の効率と負荷安定性の変化が長破線で示され、ベイン高さＶｈを６．０[ｍｍ]にした場合の効率と負荷安定性の変化が短破線で示されている。
【００７６】
マグネトロン１のベイン高さＶｈを８．０[ｍｍ]にした場合、二点鎖線から明らかなように、約７２[％]の効率で負荷安定性が約３．０[Ａ]であり、約７４．５の効率で負荷安定性が約２．５[Ａ]となっていてる。すなわち、この場合、ベイン高さＶｈが７．５[ｍｍ]である場合と比べて、同程度の効率であればより高い負荷安定性が得られている。これは、ベイン高さＶｈが大きければ、その分、安定発振領域の管軸ｍ方向の長さも大きくなるからだと推測できる。
【００７７】
また、マグネトロン１のベイン高さＶｈを７．０[ｍｍ]にした場合、長破線から明らかなように、約７１．５[％]の効率で負荷安定性が約２．５[Ａ]であり、約７４．５[％]の効率で負荷安定性が約１．５[Ａ]となっている。すなわち、この場合、ベイン高さＶｈが７．５[ｍｍ]である場合と比べて、同程度の効率であれば低い負荷安定性が得られている。これは、ベイン高さＶｈが小さければ、その分、安定発振領域の管軸ｍ方向の長さも小さくなるからだと推測できる。
【００７８】
さらに、マグネトロン１のベイン高さＶｈを６．０[ｍｍ]にした場合、短破線から明らかなように、約７１[％]の効率で負荷安定性が約１．９[Ａ]であり、約７３．５[％]の効率で負荷安定性が約１．２[Ａ]となっている。すなわち、この場合、ベイン高さＶｈが７．０[ｍｍ]である場合と比べて、同程度の効率であれば負荷安定性はさらに低下する。
【００７９】
このように、マグネトロン1のベイン高さＶｈを大きくすれば、同効率での負荷安定性は上がり、ベイン高さＶｈを小さくすれば、同効率での負荷安定性が下がることがわかる。
【００８０】
ところで、家庭用電子レンジなどに用いられるマグネトロンでは、高効率での動作安定の目安として、７０〜７５[％]程度の高効率で１．３[Ａ]以上の負荷安定性が要求される。実際、この要求を満たすことができるのは、ベイン高さＶｈが８．０、７．５、７．０[ｍｍ]の場合であり、ベイン高さＶｈが６．０[ｍｍ]の場合、この要求を満たすことができない。
【００８１】
くわえて、ベイン高さＶｈが６．０[ｍｍ]の場合、例えば、マグネトロンＮｏ．３と比べると、同効率での負荷安定性が高いとは言えない。よって、これらのことから、マグネトロン１のベイン高さＶｈは、７．０[ｍｍ]以上とすることが望ましい。一方で、ベイン高さＶｈを８．０[ｍｍ]より大きくすれば、さらに同効率での負荷安定性が向上するものと考えられるが、その反面、コストが上がってしまう。
【００８２】
よって、コストを抑えつつ、高効率での負荷安定性を向上させるようにする為には、ベイン高さＶｈを７．０[ｍｍ]以上、８．０[ｍｍ]以下とすることが望ましい。
【００８３】
ここまで説明したように、本実施の形態のマグネトロン１は、ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比（ＥＨｇ／Ｖｈ）が、１．１２≦ＥＨｇ／Ｖｈ≦１．２６の条件を満たし、さらに入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇが出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇより大きく、且つ入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇより大きくなるようにして、ベイン高さＶｈを短くしながら、参考マグネトロン１００と同様な高効率を維持しつつ負荷安定性を向上させることができた。
【００８４】
また、このようにベイン高さＶｈを短くしたことにより、陽極円筒６の管軸ｍ方向の長さを参考マグネトロン１００より短くでき、結果として、磁石２２、２３間の間隔を狭めることができる。これにより、例えば、磁石２２、２３を、参考マグネトロン１００に用いられているものよりも性能の低い安価なものに変えることができる。また、これに限らず、同じ性能のものを用いれば、磁石２２、２３間の間隔が狭くなった分、電子作用空間内の磁界強度を高めることもできる。
【００８５】
かくして、コストを抑えつつ、高効率化と負荷安定性の向上を実現したマグネトロンを提供できる。
【００８６】
尚、上述した実施の形態は一例であり、高効率での高い負荷安定性を要求されるマグネトロンであれば、例えば、家庭用電子レンジに用いられるマグネトロン以外のマグネトロンにも適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１、１００……マグネトロン、３……カソード、６……陽極円筒、１０……ベイン、１２……入力側エンドハット、１３……出力側エンドハット、１７……入力側ポールピース、１８……出力側ポールピース、２２……入力側磁石、２３……出力側磁石、Ｖｈ……ベイン高、ＥＨｇ……エンドハット間隔、ＩＰｅｖｇ……入力側エンドハット・ベイン間隔、ＯＰｅｖｇ……出力側エンドハット・ベイン間隔、ＰＰｇ……ポールピース間隔、ＩＰｐｖｇ……入力側ポールピース・ベイン間隔、ＯＰｐｖｇ……出力側ポールピース・ベイン間隔、ＩＰｅｐｇ……入力側エンドハット・ポールピース間隔、ＩＰｐｐｄ……入力側ポールピース平坦径、ＯＰｐｐｄ……出力側ポールピース平坦径、２ｒａ……ベイン内接円直径、２ｒｃ……カソード直径。
【要約】
【課題】コストを抑えつつ、高効率化と負荷安定性の向上を実現したマグネトロンを提供することを目的とする。
【解決手段】ベイン高さＶｈとエンドハット間隔ＥＨｇとの比（ＥＨｇ／Ｖｈ）が１．１２≦ＥＨｇ／Ｖｈ≦１．２６の条件を満たし、さらに入力側ポールピース・ベイン間隔ＩＰｐｖｇが出力側ポールピース・ベイン間隔ＯＰｐｖｇより大きく、且つ入力側エンドハット・ベイン間隔ＩＰｅｖｇが出力側エンドハット・ベイン間隔ＯＰｅｖｇより大きくなるようにして、ベイン高さＶｈを短くすることで、参考マグネトロン１００と比べて、ベイン高さＶｈを短くしながら、高効率での負荷安定性を向上させることができ、かくして、コストを抑えつつ、高効率化と負荷安定性の向上を実現したマグネトロンを提供できる。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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