專利名稱：磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微波爐等的微波應(yīng)用設(shè)備的磁控管。
背景技術(shù)：
作為產(chǎn)生微波振蕩裝置而裝入微波爐等中的磁控管通常如圖5所示，由設(shè)在中心部的真空管部1、設(shè)在真空管部1外周的多枚散熱用的散熱片2、與真空管部1同軸配設(shè)的一對環(huán)狀磁鐵3、磁連接這些環(huán)狀磁鐵3的框狀磁軛4、5和濾波電路部7構(gòu)成。真空管部1由陽極構(gòu)架11和裝在該陽極構(gòu)架11的中心軸上的陰極構(gòu)架21構(gòu)成。
陽極構(gòu)架11如圖6及圖7所示，其結(jié)構(gòu)包括大致圓筒狀的陽極筒體12、從陽極筒體12的內(nèi)周面向其中心軸成放射狀地固定安裝在陽極筒體12上以與陰極構(gòu)架21的燈絲22保持規(guī)定間隔的偶數(shù)枚(N枚)的板狀葉片13、配在板狀葉片13的管軸方向端部且每隔一枚相互連接各板狀葉片13進行電短路的大小兩組夾緊環(huán)15、16和連接在微波輸出用的板狀葉片上的天線17。
陰極構(gòu)架21，如圖5所示，其結(jié)構(gòu)包括配置在其中心部的線圈狀燈絲22、與該燈絲22兩端接合的端帽23、24和通過這些端帽23、24與燈絲22連接的陰極支承引線25(例參照專利文獻1)。
上述結(jié)構(gòu)的磁控管，通過加熱燈絲22，在燈絲22和板狀葉片13之間施加規(guī)定的直流高電壓，從燈絲22向板狀葉片13放出的電子，在板狀葉片13和燈絲22之間的作用空間31中受正交的電磁場作用，邊在燈絲22的周圍旋轉(zhuǎn)邊進行軌道旋轉(zhuǎn)，向著陽極構(gòu)架11的板狀葉片13，通過與在由的偶數(shù)個板狀葉片13分割形成的空洞共振器33中生成的微弱的微波發(fā)生相互作用，在空洞共振器33中發(fā)生變大的微波，從天線17輸出發(fā)生的微波。
在空洞共振器33中發(fā)生的微波的頻率由形成空洞共振器33的陽極筒體12的內(nèi)周壁面部及相對的板狀葉片13組成的電感部分L、和由板狀葉片13相互間及由陽極筒體12組成的空洞共振器33的電容部分Cr及把每一個夾緊環(huán)15、16及與板狀葉片13相對部組成的電容部分Cs合成的電容部分C決定，一般共振頻率fr用下式(1)表示。
fr＝1/{2π(LC)1/2} ...(1)該頻率成為磁控管振蕩形態(tài)中最強的穩(wěn)定振蕩、在相鄰的空洞共振器間相位相反的所謂π模式振蕩的頻率，使板狀葉片13相互連接、進行電短路的大小兩組夾緊環(huán)15、16的主要功能是為了維持該π模式振蕩的穩(wěn)定。
但是在磁控管中，若由N枚板狀葉片13劃分成的N個空洞共振器互相電連接，進而，用大小兩組夾緊環(huán)15、16使板狀葉片13交互電短路，就會存在N/2個不同頻率的振蕩。
例如，若板狀葉片13的裝備枚數(shù)N是10枚，由板狀葉片13劃分的空洞共振器33的數(shù)量是10個，作為基本模式根據(jù)N/2有5個振蕩模式，成為上述被稱為π模式的N/2模式、N/2-1模式、N/2-2模式、N/2-3模式及N/2-4模式。
在π模式，頻率及陽極電壓等動作條件可以進行最強且穩(wěn)定地振蕩。但是，與該π模式鄰接的N/2-1模式的振蕩頻率若與π模式的振蕩頻率相近，即使動作條件稍有改變就會從π模式向N/2-1模式轉(zhuǎn)移并且振蕩，即出現(xiàn)模式躍變等不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
在此，為了使N/2-1模式的振蕩頻率離開π模式的振蕩頻率，提出了相對由板狀葉片13相互間及由陽極筒體12組成的空洞共振器33的電容部分Cr把每一個夾緊環(huán)15、16及與板狀葉片13相對部組成的夾緊環(huán)部的電容部分Cs的比例設(shè)定為增大，或使夾緊環(huán)15、16不形成完全對稱的結(jié)構(gòu)，而切斷其一部分的方案。(例如，參照非特許文獻1的163～165頁)。
另一方面，特別希望能適應(yīng)近年來世界上節(jié)省能量的要求、使磁控管高效率化。
為了實行磁控管的高效率化，必須高磁場化、增加陽極分割數(shù)及使陽極陰極的徑小型化，這些都要使板狀葉片13相互間隔變窄(參照上述非特許文獻1的172～177頁)。
在此，即使板狀葉片13相互的配置間隔變窄，為了確保相鄰的板狀葉片13相互間有一定的間隔距離，如圖8所示，提出了在各板狀葉片13前端部的兩個面上設(shè)置錐面13a的技術(shù)(如參照特許文獻2)。
特開平11-233036號公報[特許文獻2]特開昭60-127638號公報[非特許文獻1]昭和31年12月由無線從事者教育協(xié)會會發(fā)行的《微波真空管》但是，由相鄰的板狀葉片13相互間及陽極筒體12組成的空洞共振器33的電容部分Cr的大部分由在板狀葉片13相互最接近的前端部上的電容部分Cg決定，如圖8(a)所示，假設(shè)板狀葉片13相互最接近的前端部的對置面積為S，對置面間的間隔距離為d時，用下式(2)表示。
Cr≈Cg＝ε×S/d(2)而在上述的各板狀葉片13前端部的兩個面上設(shè)有錐面13a的結(jié)構(gòu)中，由于實際上不能確保那樣大的間隔距離，結(jié)果空洞共振器33的電容部分Cr變大。
圖8(b)表示圖8(a)的等價電路。
為了把上述(1)式中的合成電容部分C維持在規(guī)定值，空洞共振器33的電容部分Cr變大的部分必須使夾緊環(huán)部的電容部分Cs的比例變小。
結(jié)果相對電容部分Cr，把電容部分Cs的比例設(shè)定為增大，使N/2-1模式的振蕩頻率不能離開π模式的振蕩頻率，即產(chǎn)生所謂由模式躍變形成動作不穩(wěn)定的問題，同時實現(xiàn)動作高效率化和穩(wěn)定性雙方是困難的。
為了確保板狀葉片13間的間隔距離大，雖然也考慮使每一葉片的板厚變薄，但一變薄作為磁控管就不能耐受熱容量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的與解決上述課題有關(guān)，本發(fā)明提供一種磁控管，其即使在為實現(xiàn)高效率化的板狀葉片相互的間隔變窄時，也可以把夾緊環(huán)部的電容部分Cs相對由鄰接的板狀葉片相互劃分出的空洞共振器的電容部分Cr的比例設(shè)定為增大，能把N/2-1模式的振蕩頻率離開π模式的振蕩頻率，因而，即使動作條件稍有變化時，也能防止發(fā)生起因于N/2-1模式與π模式接近的模式躍變，同時實現(xiàn)高效率化和動作穩(wěn)定性。
用下述結(jié)構(gòu)可以達到上述目的。
(1)在磁控管中包括大致為圓筒狀的陽極筒體、從該陽極筒體的內(nèi)周面向中心軸成放射狀固定裝在所述陽極筒體內(nèi)周面上的偶數(shù)枚的板狀葉片、裝有交互電連接這些板狀葉片的大小夾緊環(huán)的陽極構(gòu)架和裝在該陽極構(gòu)架中心軸的陰極構(gòu)架，位于所述陽極筒體的中心軸側(cè)的各板狀葉片的前端部把從前端開始規(guī)定長度為L的范圍作成使板厚變薄的臺階狀。
(2)在上述(1)中當設(shè)所述板狀葉片的基端側(cè)的板厚為t0、臺階狀薄壁化的前端部的板厚為t1、鄰接的板狀葉片相互前端部間的間隔距離為W、所述板狀葉片的裝備枚數(shù)為N時，分別設(shè)定N、L、t0、t1，以滿足下式。
W/(t1+W)≤0.5L≥{(t0-t1)/2}÷tan(180/N)上述(1)記述的磁控管即使為了高效率化而使板狀葉片相互的間隔變窄時，鄰接的板狀葉片相互的前端部為成為臺階形，成為板狀葉片相互對置的面的間隔緩慢打開的結(jié)構(gòu)，與把前端與作成錐面的現(xiàn)有技術(shù)的前端進行比較，可以抑制在板狀葉片相互的前端部中的狹窄間隔中相對的面積的增加。
因而，可以抑制鄰接的板狀葉片相互的前端部的相對的面積和相對的面間的間隔距離影響的空洞共振器的電容部分Cr變小。結(jié)果由于可以把夾緊環(huán)部的電容部分Cs相對由鄰接的板狀葉片相互劃分出的空洞共振器的電容部分Cr的比例設(shè)定為增大，能把N/2-1模式的振蕩頻率從π模式的振蕩頻率拉開，可以加大與不穩(wěn)定的鄰接模式的分離度。
因而即使動作條件稍有變化時，也能防止發(fā)生起因于N/2-1模式與π模式接近的模式躍變，由于能持續(xù)最穩(wěn)定的高效率的π模式振蕩，故可以同時實現(xiàn)高效率化和動作穩(wěn)定性。
如上述(1)所記載的磁控管，通過設(shè)定N、L、t0、t1，可以使振蕩效率維持在70％以上，可以防止板狀葉片的前端部過度變薄，并能防止葉片前端部對熱的耐久性下降。


圖1(a)是本發(fā)明的磁控管的一實施方式的陽極構(gòu)架的縱剖面圖，圖1(b)是圖1(a)中所示的陽極構(gòu)架的平面圖；圖2是圖1所示的鄰接的板狀葉片相互的前端部的放大圖；圖3是圖1所示的一實施方式的磁控管產(chǎn)生的微波振蕩特性與使用現(xiàn)有的板狀葉片的磁控管的微波振蕩特性的比較圖；
圖4是表示本發(fā)明的磁控管的鄰接的板狀葉片相互的前端部的另一實施方式的放大圖；圖5是表示現(xiàn)有的磁控管的大致結(jié)構(gòu)的縱剖面圖；圖6是圖5所示的磁控管的陽極構(gòu)架的主要部分的立體圖；圖7(a)是圖5所示的磁控管的陽極構(gòu)架的縱剖面圖，圖7(b)是圖7(a)的平面圖；圖8(a)是說明在鄰接的板狀葉片前端部之間為了確保間隔距離的現(xiàn)有技術(shù)對策的放大圖，圖8(b)是表示其等價電路的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的最佳實施方式進行詳細說明。
圖1表示本發(fā)明的磁控管使用的陽極構(gòu)架的一實施方式，圖1(a)是陽極構(gòu)架的縱剖面圖，圖1(b)是圖1(a)中所示的陽極構(gòu)架的平面圖。
該一實施方式的磁控管是以5800MHz的基本頻率動作的微波振蕩管，陰極構(gòu)架裝在陽極構(gòu)架51的中心軸上，但其陰極構(gòu)架、裝在陽極構(gòu)架51外周的散熱用散熱片、環(huán)狀磁鐵、框狀磁軛和濾波電路等陽極構(gòu)架51以外的結(jié)構(gòu)與圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)一樣，對與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)省略說明。
本實施方式的陽極構(gòu)架51是以下的結(jié)構(gòu)，其包括大致圓周筒狀的陽極筒體53，其在中心軸裝上陰極構(gòu)架；偶數(shù)枚(N枚)板狀葉片54，其從該陽極筒體53的內(nèi)周面向中心軸成放射狀地固定裝在該陽極筒體53上；大小夾緊環(huán)56a、56b、57a、57b，其使這些板狀葉片54交互電連接；天線59，其與用于微波輸出的任一個板狀葉片54連接。
在本實施方式的情況下，板狀葉片54的裝備枚數(shù)是18枚、在各板狀葉片54的前端面和陰極構(gòu)架之間的作用空間61的周圍用上述18枚板狀葉片54劃分成18個空洞共振器63。
而在本實施方式的陽極構(gòu)架51的情況下，位于陽極筒體53的中心軸的各板狀葉片54的前端部如圖2所示把從前端開始到規(guī)定長度(深度)L的范圍做成板厚僅為Δt的薄的臺階狀Df。
當設(shè)所述板狀葉片54的基端側(cè)的板厚為t0、使兩個面各薄Δt成臺階狀Df的前端部的板厚為t1、鄰接的板狀葉片54相互前端部間的間隔距離為W、所述板狀葉片54的裝備枚數(shù)為N時，分別設(shè)定N、L、t0、t1，以滿足下述(3)、(4)式。
W/(t1+W)≤0.5 ...(3)L≥{(t0-t1)/2}÷tan(180/N)...(4)以上說明的本實施方式的磁控管即使由于為高效率化而高磁場化和增加陽極分割數(shù)以及使陽極陰極徑變小等而使板狀葉片54相互間隔變窄時，鄰接的板狀葉片54相互的前端部由于在其兩面裝備的臺階狀Df而形成板狀葉片54相對的兩個面的間隔(間隔距離)慢慢打開的結(jié)構(gòu)，把前端與做成錐面的現(xiàn)有技術(shù)的情況比較，在板狀葉片54相互的前端部中可以用狹小的間隔抑制對置面積的增加。
因而可以把鄰接的板狀葉片54的前端部相互對置的面積和對置面間的間隔距離影響的空洞共振器63的電容部分Cr抑制而減小。結(jié)果，通過相對用鄰接的板狀葉片54互相劃分的空洞共振器63的電容部分Cr，把由夾緊環(huán)56a、56b、57a、57b構(gòu)成的夾緊環(huán)部的電容部分Cs的比例設(shè)定為增大，可以使N/2-1模式的振蕩頻率遠離π模式的振蕩頻率，實現(xiàn)模式分離，加大與不穩(wěn)定鄰接模式的分離度。
因此，即使動作條件稍有變動時，由于可以防止由于N/2-1模式和π模式接近而引起的模式躍變而持續(xù)最穩(wěn)定的高效率的π模式振蕩，故也可以同時實現(xiàn)使高效率化和動作穩(wěn)定性。
在上述式(4)中，在上述的范圍內(nèi)設(shè)定板狀葉片54變薄的前端部的長度L意味著露出而從陰極構(gòu)架可以看到長度L短且成為板狀葉片54的基端側(cè)的前端的角部，故實際上有時不能忽視在該角部進行電子集中而使葉片間的距離分開的臺階形狀Df。
通過設(shè)定滿足上述(3)、(4)兩式的N、L、t0、t1，可以把振蕩效率維持在例如70％以上，還可以防止板狀葉片54的前端部過薄，防止葉片前端部對熱的耐久性下降。
圖3是為了確認本實施方式的作用效果，測出的上述實施方式的磁控管中的微波振蕩頻率特性和用在圖8中所示的板狀葉片13代替上述板狀葉片54的現(xiàn)有的磁控管中的微波振蕩頻率特性。
在圖3中特性曲線fz是現(xiàn)有磁控管的曲線，特性曲線Pz是本實施方式的磁控管的曲線。
在現(xiàn)有技術(shù)的磁控管的特性曲線fz中，π模式的振蕩頻率f1在5800MHz附近相對，N/2-1模式的振蕩頻率f2在6470MHz附近，N/2-1模式接近π模式。
與此相對，在本實施方式的磁控管特性曲線Pz中，π模式的振蕩頻率P1在5800MHz附近相對，N/2-1模式的振蕩頻率P2在6750MHz附近，N/2-1模式離開π模式，模式分離得到改善。
另外，可以確認N/2-1模式中的峰值電平在本實施方式中也大幅降低，很難引起π模式以外的振蕩。
在本實施方式中，如圖2所示，在各板狀葉片54的前端部的兩個面上也設(shè)有臺階形狀Df。但是，如圖4所示，即使只在板狀葉片54的前端部的一個面上設(shè)置臺階形狀Df，也可以實現(xiàn)得到鄰接板狀葉片相互間的間隔距離d和接近并減少對置的面積。
權(quán)利要求
1.一種磁控管，其包括大致為圓筒狀的陽極筒體、從該陽極筒體的內(nèi)周面向中心軸成放射狀固定裝在所述陽極筒體內(nèi)周面上的偶數(shù)枚的板狀葉片、裝有交互電連接這些板狀葉片的大小夾緊環(huán)的陽極構(gòu)架和裝在該陽極構(gòu)架中心軸的陰極構(gòu)架，其特征在于，位于所述陽極筒體的中心軸側(cè)的各板狀葉片的前端部把從前端開始規(guī)定長度為L的范圍作成使板厚減薄的臺階狀。
2.如權(quán)利要求1所述的磁控管，當設(shè)所述板狀葉片的基端側(cè)的板厚為t0、臺階狀薄壁化的前端部的板厚為t1、鄰接的板狀葉片相互前端部之間的間隔距離為W、所述板狀葉片的裝備枚數(shù)為N時，分別設(shè)定N、L、t0、t1，以滿足下式W/(t1+W)≤0.5L≥{(t0-t1)/2}÷tan(180/N)。
全文摘要
一種磁控管，其能把空洞共振器的電容部分Cr抑制得較小，可以同時實現(xiàn)提高動作穩(wěn)定性和高效率化。在磁控管的陽極構(gòu)架(51)中在大致為圓筒狀的陽極筒體(53)的內(nèi)周面上放射狀地裝備的多枚板狀葉片(54)通過把位于陽極筒體(53)的中心軸側(cè)的前端部作成使遍布從前端到規(guī)定長度L的范圍的板厚變薄的臺階狀Df，可以抑制鄰接的板狀葉片(54)相互對置的面積增大，同時確保葉片前端部之間的間隔距離。
文檔編號H01J25/587GK1638005SQ20051000363
公開日2005年7月13日 申請日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者桑原渚, 相賀正幸, 石井健 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社