专利名称：磁控管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电子灶等的微波应用设备地磁控管。
背景技术：
磁控管是发生微波的电子管，因为振荡效率比较高，容易输出大功率，所以广泛用作包括电子灶在内的微波应用设备的微波发生源。
以下，说明有关现有的磁控管。
图13是使用于现有一般性电子灶的磁控管剖面图。如图13所示，磁控管的中央部分配置阴极部250，其周围配置阳极部260。阴极部250是由灯丝201，以及通过设于灯丝201两端的端帽202、203连接的中心引线204和侧引线205构成。阳极部260是由圆筒状的阳极206，和从该阳极206的内周面向位于中心的灯丝201突出，其顶端与灯丝201保持规定间隔的方式配置的多个叶片207来构成。
阳极206的圆筒轴方向两端部上，相对配置用大约同样形状形成的钵状的一对磁极209、210。图13中，在位于下侧的磁极210圆筒轴方向外侧，设置用于供给灯丝施加电力和磁控管驱动用高电压的输入部211。在上侧磁极209的圆筒轴方向外侧，设置用于传输并发射微波的输出部212。利用这些阴极部250、阳极部260、磁极209、210、输入部211和输出部212等，构成磁控管的本体部分。
进而，就现有的磁控管来说，设有一对环状永久磁铁213、214。各个永久磁铁213、214的一个磁极面与磁极209或210耦合起来，另一个磁极面分别与由强磁体构成剖面呈U字形的框状磁轭215、216磁耦合起来。这样构成的磁回路给叶片207与灯丝201之间形成的电子运动空间217提供磁场。另外，阳极部260任意的叶片207上连接着微波输出用天线引线218的一端，该天线引线218的另一端向构成输出部212的外面引出来。
微波输出功率约1kW的现有磁控管主要规格和尺寸如下。振荡频率为2450MHz频带，叶片207的数量为10个，由叶片207的阴极侧顶端部形成的内接圆直径φa为9.0mm，线圈状灯丝201的外径φc为3.9mm，而且叶片207的尺寸在圆筒轴方向的高度为9.5mm，厚度T为2.0mm。相邻叶片207的阴极侧顶端部相互间隔G是0.9mm，相互间隔G与叶片207厚度T的比率是G/(G+T)＝0.31。而且，在电子运动空间217的磁通密度，测定一对磁极209、210之间中央部在中心引线204上的磁通密度时，是0.195±0.010特斯拉。
对于这样构成的现有磁控管，通过加热灯丝201并在阴极部250与阳极部260之间施加规定电压，从灯丝201向叶片207放出的电子，借助于电子运动空间217内的磁场，环绕灯丝201的周围，发生微波能量。该微波能量，通过与一个叶片207电耦合的天线引线218传输给输出部212。例如，往电子灶等的腔内放射微波能量。这时的磁控管振荡效率，由阴极部250与阳极部260之间施加的直流输入(阳极电压×阳极电流)和从输出部212放射的微波功率的测定值算出。现有的代表性磁控管特性，在阳极电压4.5kV、阳极电流300mA下根据输出微波功率约1kW，得到振荡效率74.1％。
磁控管的振荡效率，由作为电子运动效率的电子效率和与焦耳损耗或介质损耗等电路常数相关的电路效率之积来决定。即，由振荡效率η＝电子效率ηe×电路效率ηc表示。
这里，电子效率ηe在与阳极电压的关系方面，用下列式(1)表示，可知随着升高阳极电压而提高电子效率η。
ηe＝1-mv2/2eVa ………………(1)
(ηe电子效率，m电子质量，v电子回旋速度，e电子电荷，Va阳极
电压)
从另外的观点看，电子效率ηe在与磁通密度的关系方面，用下列式(2)表示，可知随着增加磁通密度而提高电子效率ηe。
(ηe电子效率，B磁通密度，f振荡频率，N叶片数
φa由叶片阴极侧顶端内接圆的直径，φc线圈状灯丝的外径)
从近年来世界性节能趋势要求提高振荡效率η，所以产生在功能上改善磁控管振荡效率的必要性。就现有的磁控管而言，通过增大供给电子运动空间的磁通密度且升高阳极电压而提高振荡效率。可是，为了升高阳极电压，把磁控管驱动用电源变换成高电压用电源，就必须提高磁控管和其外围零件的绝缘耐压。其结果，对于现有的磁控管，改善振荡效率便招来成本上升。
并且，现有的磁控管中，为了增大供给电子运动空间的磁通密度，需要使用大型环状永久磁铁。其结果，由于环状永久磁铁的大型化，磁控管本身也大型化，存在与现有产品不能互换的问题，在修理时等方面，有服务恶化等问题。
进而，因环状永久磁铁大型化，直径方向偏平扩大，例如，空运磁控管中，一旦置于-40℃以下的低温环境下，环状永久磁铁产生不可逆去磁特性就有所谓去磁的问题。其结果，一度置于-40℃以下低温环境后的现有磁控管，供给电子运动空间磁通密度降到规定值以下，存在磁控管振荡效率恶化这样的问题。
发明内容
本发明就是解决上述现有磁控管的问题，其目的在于提供一种改善电子效率，提高振荡效率的高效率磁控管。
本发明的磁控管具备由圆筒状的阳极和固定在上述阳极的内壁表面上的、呈放射状配置的多个叶片形成的阳极部；
具有与上述阳极部基本上同轴上配置的线圈状的灯丝的阴极部；
在上述阳极部的圆筒轴方向的上述灯丝的上下端部配置的一对磁极；
分别与上述一对磁极磁耦合并构成磁回路，与上述阳极部基本上同轴上配置的环状永久磁铁；以及
在上述圆筒轴方向，上述一对磁极外侧分别配置的输入部和输出部，
构成上述阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆直径是7.5～8.5mm范围内。按照这种构成，本发明的磁控管，即使照旧用现有的阳极电压也能提高振荡效率。
在本发明的磁控管方面，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm范围内是理想的。
在本发明的磁控管方面，放射状配置的多个叶片相邻的阴极侧顶端部相互间隔G与上述叶片厚度T之比G/(G+T)在0.20～0.25范围内是理想的。
在本发明的磁控管方面，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm范围内，而且叶片相邻的阴极侧顶端部相互间隔G与上述叶片厚度T之比G/(G+T)为0.20～0.25范围内时，上述叶片的圆筒轴方向的高度为9.0mm以上是理想的。
另外观点发明的磁控管，由圆筒状的阳极和固定在上述阳极的内壁表面上的放射状配置的多个叶片形成的阳极部；
具有与上述阳极部基本上同轴上配置的线圈状灯丝的阴极部；
在上述阳极部的圆筒轴方向的上述灯丝的上下端部配置的一对磁极；
分别与上述一对磁极磁耦合并构成磁回路，用含有La-Co的Sr铁氧体磁铁形成，与上述阳极部基本上同轴上配置的环状永久磁铁；以及
在上述圆筒轴方向上述一对磁极外侧分别配置的输入部和输出部。按照这种构成，本发明的磁控管，即使永久磁铁暴露于低温下，也不会发生不可逆转去磁特性，可消除去磁。
在本发明的磁控管方面，构成上述阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆直径在7.5～8.5mm范围内是理想的。
在本发明的磁控管方面，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm范围内是理想的。
在本发明的磁控管方面，放射状配置的多个叶片相邻的阴极侧顶端部相互间隔G与上述叶片厚度T之比G/(G+T)在0.20～0.25范围内是理想的。
在本发明的磁控管方面，构成上述阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆直径在7.5～8.5mm范围内，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm范围内，而且叶片相邻的阴极侧顶端部相互间隔G与上述叶片厚度T之比G/(G+T)在0.20～0.25范围内时，上述叶片的圆筒轴方向的高度为9.0mm以上是理想的。
发明的新特征除不外乎特别记载于附属的权利要求书中，而关于构成和内容两个方面，通过结合其它目的或特征与附图一起阅读以下详细的说明，就能更好理解评价本发明了。
图1是表示本发明实施例1的磁控管主要构成剖面图，图1(a)是实施例1的磁控管主要部分的侧面剖面图，图1(b)是表示实施例1的放射状配置叶片等的剖面图。
图2是与现有例比较表示本发明实施例1磁控管中叶片的阴极侧顶端部内接圆直径与设定阳极电压为恒定4.5kV时的磁通密度的关系曲线图。
图3是表示图2中所示磁控管叶片的阴极侧顶端部内接圆直径与振荡效率的关系曲线图。
图4是与现有例比较表示本发明实施例1磁控管中叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa与线圈状灯丝外径φc的关系曲线图。
图5是与现有例比较表示本发明实施例1磁控管中叶片的阴极侧顶端部相互间隔G和厚度T之比与振荡效率的关系曲线图。
图6是表示本发明实施例1磁控管中叶片的圆筒轴方向的高度与振荡效率的关系曲线图。
图7是表示本发明实施例2的磁控管主要构成剖面图，图7(a)是实施例2的磁控管要部侧面剖面图，图7(b)是表示实施例2的放射状配置叶片等的剖面图。
图8是与现有例比较表示本发明实施例2的磁控管中叶片的阴极侧顶端部内接圆直径与设定阳极电压为恒定4.5kV时的磁通密度的关系的曲线图。
图9是表示图8所示磁控管叶片的阴极侧顶端部内接圆直径与振荡效率的关系曲线图。
图10是与现有例比较表示本发明实施例2磁控管中叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa与线圈状灯丝外径φc的关系曲线图。
图11是与现有例比较表示本发明实施例2磁控管中叶片的阴极侧顶端部相互间隔G和厚度T之比与振荡效率的关系曲线图。
图12是表示本发明实施例2磁控管中叶片的圆筒轴方向的高度与振荡效率的关系曲线图。
图13是表示现有磁控管的构成剖面图。
附图的一部分或全部是通过以图解表示为目的示意性表现进行描述，希望考虑不限于忠实描写其表示的要素实际相对大小或位置。
具体实施例方式
以下，一边参照附图一边说明本发明磁控管的最佳实施例1、2。
实施例1
图1是放大表示本发明实施例1的磁控管主要部分剖面图。图1(a)是实施例1的磁控管侧面剖面图，图1(b)是表示从图1(a)中箭头A方向看的阳极部等的剖面图。
如图1所示，在磁控管的中央部分配置阴极部50，其周围配置阳极部60。阴极部50是由灯丝1和通过设于该灯丝1两端的端帽2、3连接的中心引线4和侧引线5构成。在线圈状灯丝1的基本上中心轴上配置中心引线4。阳极部60是由在与灯丝1基本上同轴上配置的圆筒状的阳极圆筒6，和从该阳极圆筒6的内周面向灯丝1突出那样设置并被配置为使其顶端与灯丝1保持规定间隔的多个叶片7来构成。即，从距灯丝1有规定距离的位置放射状配置多个叶片7。这些叶片7，在其上下部分，借助于各自2条环状导体的带式环，与每一片电连接起来。
在阳极圆筒6圆筒轴方向的两端部，相对置设置具有大约同样形状凹曲面的钵状的一对磁极9、10。图1中，在位于下侧磁极10圆筒轴方向的外侧，设置用于供给灯丝施加电力和磁控管驱动用高电压的输入部70。在上侧磁极9圆筒轴方向的外侧，设置用于传送并放射微波的输出部80。用这些磁极9、10、阴极部50、阳极部60、输入部70和输出部80等构成磁控管的本体部分。
实施例1的磁控管中，设置一对环形永久磁铁13、14。各个环形永久磁铁13、14的一方的磁极面，与磁极9或10耦合，另一方的磁极面分别与由强磁性体构成的框状磁轭15、16磁耦合。这样，由阳极部60、磁极9、10、环形永久磁铁13、14、和框状磁轭15、16构成的磁回路，给叶片7与灯丝1之间形成的电子运动空间17提供磁场。另外，阳极部60的任意叶片7上连接着微波输出用天线引线18的一端，该天线引线18的另一端向成为输出部80的外部引出。
如图1所示，对于2个环形永久磁铁13、14，以D1、D3分别表示外径，以D2、D4分别表示内径，以L1、L2表示厚度。而且，以φa表示叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径，以φc表示线圈状灯丝1的外径，以H表示叶片7的圆筒轴方向尺寸。图1(b)是从圆筒轴方向，即图1(a)的箭头A方向看叶片7的阳极部60。图1(b)中，以G表示相邻叶片7的阴极侧顶端部的相互间隔，以T表示叶片7的厚度。在实施例1中，2个环形永久磁铁13、14使用的材料和尺寸都相同。即，对于实施例1来说D1＝D3、D2＝D4以及L1＝L2。
如上述式(2)所示，通过增大磁通密度的办法提高电子效率ηe。因此，本发明人根据式(2)把提升磁控管的振荡效率η作为目的，把磁控管的磁通密度增大到比现有磁控管中的0.195±0.010特斯拉还大。本发明人进行各种实验，其结果，设定磁控管的磁通密度为0.250±0.010特斯拉。为了获得该值，用Sr铁氧体制造(例如TDK株式会社制造FB5N)的环形永久磁铁13、14设定外径D1、D3为55mm到80mm。环形永久磁铁13、14的内径D2、D4为21.5mm，环形永久磁铁13、14的厚度L1、L2为13mm。其内径D2、D4和厚度L1、L2都是与现有磁控管具有同样尺寸。
本发明的实施例1中，为了提升振荡效率η，作为得到与增大阳极电压Va同样效果的方法，使用缩小叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa的方法。通过采用该方法，本发明人加强阴极部50与阳极部60之间的电场并进行实验。而且，为了详细研究阴极部50与阳极部60之间的电场分布，对叶片7的阴极侧顶端部的邻接部位的相互间隔G与叶片7的厚度T进行研究。
图2是表示变更叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]时，以4.5kV振荡阳极电压Va所需要的磁通密度大小的曲线图。图2中，横轴表示叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]，纵轴表示磁通密度[特斯拉]。如图2的曲线所示，当叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.5mm、8.0mm、7.5mm时，需要磁通密度分别为0.220±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.290±0.010特斯拉。
可是，叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.5mm、8.0mm、7.5mm时的磁控管振荡效率η，如图3所示，分别是75.4％、76.0％、75.6％。该实验中，使用各尺寸的磁控管每种10个，算出其平均值，求出振荡效率η。现有的磁控管情况，叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa为9.0mm，这时的磁控管振荡效率η为75.0％。图3是横轴表示叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]、纵轴表示磁控管振荡效率η[％］的曲线图。为了比较，图2和图3中现有磁控管叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa为9.0mm的情况下，记载磁通密度(0.195±0.010特斯拉)与振荡效率(75.0％)。
另外，实施例1中，除示于后述的图6的实验外，把圆筒轴方向的高度H规定为与现有的磁控管相同的9.5mm。而且，全部实验中，叶片7的数量规定为与现有的磁控管相同的10个。
如以上，通过加强电子运动空间内的电场并增大磁通密度，可以稍微提高磁控管的振荡效率η。但是，在磁控管振荡效率η的提高这一点上不可能满足。
为提升振荡效率η，本发明人进行重新研究和各种实验。而且，不只是考虑研究电场和磁通密度的大小，而且考察电子运动空间内的轴方向上的电场与磁通密度分布。于是，相对于叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa改变线圈状灯丝1的外径φc。这样，图4中示出相对于叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径φa改变灯丝1外径φc时的振荡效率η。在图4中，横轴表示叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径φa[mm]，纵轴表示线圈状灯丝1的外径φc。图4中，如上述图2所示，设定叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为7.5mm、8.0mm、8.5mm，设定磁通密度分别为0.290±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.220±0.010特斯拉。对于这样构成的各磁控管，进行将线圈状灯丝1的外径φc改变为3.9mm、3.8mm、3.7mm、3.6mm、3.4mm时的振荡效率η实验。图4中，为了比较，并以黑圆(●)表示作为现有磁控管的情况下的叶片的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为9.0mm、灯丝的外径φc为3.9mm的情况。该现有磁控管的情况下，振荡效率是75％。
图4中，三角形(Δ)表示将线圈状灯丝1的外径φc改变为3.9mm、3.8mm、3.7mm时的振荡效率η都是76％。并且，空心圆(o)表示将灯丝的外径φc改变为3.6mm、3.4mm时的振荡效率η都是77％。由以上的结果可以知道，对于设定叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为7.5mm、8.0mm、8.5mm，设定磁通密度分别为0.290±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.220±0.010特斯拉，外径φc在3.4mm到3.6mm的范围内，振荡效率η变成了77％。
进而，本发明人仔细研究了有关电子运动空间内的电场分布。而且，对阴极侧顶端部的邻接的叶片7的相互间隔G与叶片7的厚度T进行研究。
图5是横轴取为阴极侧顶端部的邻接的叶片7的相互间隔G与叶片7的厚度T之比[G/(G+T)]，纵轴取为振荡效率η[％]来表示实验结果的曲线图。图5中，设定叶片7的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为8.0mm，磁通密度为0.250±0.010特斯拉，线圈状灯丝1的外径φc为3.6mm并进行了实验。该实验中，相对于各个阴极侧顶端部的邻接的叶片7的相互间隔G与叶片7的厚度T之比[G/(G+T)]，测定振荡效率η。G/(G+T)＝0.20、0.22、0.25时，使用10个各种磁控管算出的振荡效率η值的平均值分别为77.8％、78.1％、77.5％。与图4所示情况的振荡效率η77％相比又提高了。
进而，发明人为查明叶片7高度方向产生电场时振荡效率η下降的原因，就叶片7的圆筒轴方向的高度H做了研究。
图6是其研究结果，横轴表示叶片7圆筒轴方向的高度H[mm]，纵轴表示振荡效率η[％]。图6中，从图2到图5中表示的实验结果里，在振荡效率η变成最高时的条件下，即磁通密度为0.250±0.010特斯拉，叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.0mm，线圈状灯丝1的外径φc为3.6mm，G/(G+T)之比为0.22的这种条件下，表示研究叶片7的圆筒轴方向高度H的实验结果。
由图6可以这样理解，叶片7的圆筒轴高度H为9.0mm以上的话，振荡效率η差不多是78％。
表(1)表示实施例1的磁控管与现有磁控管比较的结果。表(1)中，表示对于输入的阳极电压4.5kV和阳极电流300mA的输出与振荡效率η的测定结果。
表(1)
就本发明实施例1的磁控管来说，构成阳极部60的叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径在7.5～8.5mm范围内是理想的。构成阴极部50的线圈状灯丝1外径在3.4～3.6mm范围内是理想的。放射状配置的多个叶片7的相邻阴极侧顶端部相互间隔G与叶片7的厚度T之比D/(G+T)在0.20～0.25范围内是理想的。而且，就本发明实施例1的磁控管来说，当构成阳极部60的叶片7的阴极侧顶端部内接圆直径为7.5～8.5mm范围内，构成阴极部50的线圈状灯丝1外径为3.4～3.6mm范围内，叶片7的相邻阴极侧顶端部相互间隔G与叶片7的厚度T之比D/(G+T)为0.20～0.25范围内的时候，叶片7的圆筒轴高度为9.0mm以上是理想的。
如以上所述，本发明实施例1的磁控管，采用增加磁通密度，优化与电子运动空间关联的磁控管各部分尺寸的办法，不需要提高阳极电压，就能改善电效率ηe，大幅度提高振荡效率η。
实施例2
以下，一边参照附图一边说明本发明有关实施例2的磁控管。
图7是放大表示本发明实施例2的磁控管主要部分的剖面图。图7(a)是实施例2的磁控管侧面剖面图，图7(b)是表示从图7(a)中箭头A方向看阳极部等的剖面图。
如图7所示，在磁控管的中央部分配置阴极部150，其周围配置阳极部160。阴极部150是由灯丝101和通过设于该灯丝101两端的端帽102、103连接的中心引线104和侧引线105构成。阳极部160是由圆筒状的阳极圆筒106，和从该阳极圆筒106的内周面向灯丝101突出那样设置，并被配置成使其顶端与灯丝101保持规定间隔的多个叶片107来构成。
在阳极圆筒106圆筒轴方向的两端部，相对置设置具有用大约同样形状形成钵状的一对磁极109、110。图7中，在位于下侧磁极110圆筒轴方向的外侧，设置用于供给灯丝施加电力和磁控管驱动用高电压的输入部170。在上侧磁极109圆筒轴方向的外侧，设置用于传送并放射微波的输出部180。利用这些的磁极109、110、阴极部150、阳极部160、输入部170和输出部180等，构成磁控管的本体部分。
实施例2的磁控管中，设置一对环形永久磁铁113、114。各个环形永久磁铁113、114的一个磁极面，与磁极109或110耦合，另一个磁极面分别与由强磁性体构成的框状磁轭115、116磁耦合。这样，由阳极部160、磁极109、110、环状永久磁铁113、114、和框状磁轭115、116构成的磁回路，给叶片107与灯丝101之间形成的电子运动空间117提供磁场。另外，阳极部160的任意叶片107上连接着微波输出用天线引线118的一端，该天线引线118的另一端向成为输出部180的外部引出。
图7中，以D1、D3表示2个环形永久磁铁113、114的外径，以D2、D4表示内径，以L1、L2表示厚度。而且，以φa表示叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径，以φc表示线圈状灯丝101的外径，以H表示叶片107的圆筒轴方向尺寸。在表示从圆筒轴方向，即图7(a)的箭头A方向看叶片107的阳极部等的图7(b)中，以G表示相邻叶片107的阴极侧顶端部的相互间隔，以T表示叶片107的厚度。在实施例2中的2个环形永久磁铁113、114使用的材料和尺寸也都相同。
为了采用增加磁通密度的办法提高电子效率ηe，在实施例2中本发明人也根据上述的式(2)，把提升磁控管的振荡效率η作为目的，把磁控管的磁通密度增加到比现有磁控管中的0.195±0.010特斯拉还大的磁通密度。在实施例2的磁控管方面，本发明人也进行各种实验。其结果，可以知道，磁控管的磁通密度为0.250±0.010特斯拉时是理想的。为了获得该值，就Sr铁氧体制造(例如TDK株式会社制的FB5N)的环形永久磁铁113、114而言，外径D1、D3必须设定为55mm到80mm。
按照本发明人的实验，可以知道对Sr铁氧体制造的环状永久磁铁113、114而言，其外径超过一定尺寸时，一旦置于低温环境下，发生不可逆去磁特性，使其很大地去磁。而且，可以知道，因为该不可逆去磁的特性，便不能维持由环状永久磁铁113、114产生的磁通密度为规定值的0.250±0.010特斯拉，磁控管的振荡效率就降低。例如，在空运中等将磁控管保管在-40℃的低温环境下，可以确认，Sr铁氧体磁铁的性能降低约5％，在一对磁极间的中央部分中心引线104上的磁通密度减少到比0.250±0.010特斯拉还要小，在0.23特斯拉以下。因此，本发明人要寻找保持在低温环境下也不会发生不可逆去磁特性的永久磁铁并进行各种实验。其结果，本发明人知道，从Sr铁氧体磁铁中含有La-Co的Sr铁氧体磁铁方面具有理想的效果。该含有La-Co的Sr铁氧体磁铁，象现有的Sr铁氧体磁铁那样，即使其外径超过一定尺寸时也不会发生不可逆去磁特性，可以确定例如在-40℃的低温环境中也不发生低温去磁。把含有该La-Co的Sr铁氧体磁铁用于磁控管的情况下，可获得高效率实用不成问题的优良特性。
下述表(2)是为获得磁通密度0.250±0.010特斯拉，对实施例2的磁控管中使用的含有La-Co的Sr铁氧体磁铁与从以往使用的Sr铁氧体磁铁，比较由外径尺寸和低温(-40℃)引起的去磁率。根据该低温的去磁率实验，求出对象永久磁铁保管于-40℃环境下16小时之前和保管以后的去磁率。另外，环状永久磁铁113、114的内径和厚度，对于含有La-Co的Sr铁氧体磁铁和Sr铁氧体磁铁都相同。
表(2)
本发明实施例2中，与上述实施例1同样，为了提升振荡效率η，获得与增大阳极电压Va相同效果，通过缩小叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa，采用增强阴极部150与阳极部160之间电场的方法，进行了此实验。而且，为了详细研究阴极部150与阳极部160之间的电场分布，对叶片107的阴极侧顶端部相邻部位的相互间隔G与叶片107的厚度T进行了研究。
图8是表示变更实施例2叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]时，为了在4.5kV下使阳极电压Va振荡所需要的磁通密度大小的曲线图。图8中，横轴表示叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]，纵轴表示磁通密度[特斯拉]。如图8所示，叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.5mm、8.0mm、7.5mm的情况下，需要设定磁通密度分别为0.220±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.290±0.010特斯拉。可是，叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.5mm、8.0mm、7.5mm时的磁控管振荡效率η，如图9所示，分别是75.4％、76.0％、75.6％。该实验中，采用各种大小的磁控管每种10个算出其平均值，求出振荡效率η。现有的磁控管的情况，叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa是9.0mm，这时磁控管的振荡效率η是75.0％。图9中，横轴表示叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径φa[mm]，纵轴表示磁控管的振荡效率η[％]。为了比较，对图8和图9中现有磁控管中叶片的阴极侧顶端部内接圆直径φa为9.0mm的情况下，记载磁通密度(0.195±0.010特斯拉)与振荡效率(75.0％)。
另外，实施例2中，除后述的图12所示的实验外，把圆筒轴方向的高度H规定与现有的磁控管相同为9.5mm。而且，全部实验中，叶片107的数量规定与现有的磁控管相同为10个。
如以上，实施例2中，通过加强电子运动空间内的电场，增加磁通密度，也能提高磁控管的振荡效率η。
为了进一步提升振荡效率η，本发明人对实施例2也进行了各种实验。而且，考察电子运动空间内的轴方向上的电场与磁通密度分布。相对于叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa，改变线圈状灯丝101的外径φc。这样，图10中示出相对于叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa，改变线圈状灯丝101的外径φc时的振荡效率η。图10中，横轴表示叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa[mm]，纵轴表示线圈状灯丝101的外径φc[mm]。在图10中，如上述的图8所示，设定叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为7.5mm、8.0mm、8.5mm，设定磁通密度分别为0.290±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.220±0.010特斯拉。对于这样构成的各磁控管，把线圈状灯丝101的外径φc改变为3.9mm、3.8mm、3.7mm、3.6mm、3.4mm时的振荡效率η实验结果表示在图10中。为了比较，作为现有磁控管的情况，叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为9.0mm，并以黑圆(●)表示灯丝的外径φc为3.9mm的情况。该现有磁管的情况下，振荡效率是75％。
图10中，三角形(Δ)表示使灯丝101的外φc改变为3.9mm、3.8mm、3.7mm时的振荡效率η都是76％。并且，白圆(○)表示使灯丝101的外径φc改变为3.6mm、3.4mm时的振荡效率η都是77％。由以上的结果可以知道，在实施例2的磁控管中，对于设定叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为7.5mm、8.0mm、8.5mm，并设定磁通密度分别为0.290±0.010特斯拉、0.250±0.010特斯拉、0.220±0.010特斯拉，外径φc在3.4mm到3.6mm的范围内，振荡效率η变成77％。
进而，本发明人详细研究了有关实施例2磁控管的电子运动空间内的电场分布。而且，对阴极侧顶端部的相邻的叶片107的相互间隔G与叶片107的厚度T进行研究。
图11的横轴表示阴极侧顶端部的相邻的叶片107的相互间隔G与叶片107的厚度T之比[G/(G+T)]，纵轴表示振荡效率η[％]。图11中，设定叶片107的阴极侧顶端部内接圆的直径φa为8.0mm，磁通密度为0.250±0.010特斯拉，线圈状灯丝101的外径φc为3.6mm并进行了实验。该实验中，把阴极侧顶端部的相邻的叶片107的相互间隔G与叶片107的厚度T之比[G(G+T)]作为参数来测定振荡效率η。G/(G+T)＝0.20、0.22、0.25时的振荡效率η是使用实施例2的磁控管10个进行实验的结果平均值，分别为77.8％、78.1％、77.5％。与图10所示情况的振荡效率η77％相比又提高了。
进而，发明人对实施例2的磁控管，就叶片107的圆筒轴方向的高度H与振荡效率η的关系作了研究。
图12是其研究结果，图12中，横轴表示叶片107的圆筒轴方向的高度H[mm]，纵轴表示振荡效率η[％]。图12中，从图8到图11中表示的实验结果中，在振荡效率η变成最高时的条件下，即磁通密度为0.250±0.010特斯拉，叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径φa为8.0mm，线圈状灯丝101的外径φc为3.6mm，G/(G+T)之比为0.22的这种条件下，表示研究叶片107的圆筒轴方向高度H的实验结果。
由图12可以这样理解，要是叶片107的圆筒轴高度H为9.0mm以上的话，振荡效率η基本上就是78％。
表(3)表示实施例2的磁控管与现有磁控管比较的结果。表(3)中，表示对于输入的阳极电压4.5kV和阳极电流300mA的输出与振荡效率η的测定结果。
表(3)
就本发明实施例2的磁控管来说，构成阳极部160的叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径为7.5～8.5mm范围内是理想的。构成阴极部150的线圈状灯丝101的外径为3.4～3.6mm范围内是理想的。放射状配置的多个叶片107的相邻阴极侧顶端部的相互间隔G与叶片107的厚度T之比G/(G+T)为0.20～0.25范围内是理想的。而且，就本发明实施例2的磁控管来说，当构成阳极部160的叶片107的阴极侧顶端部内接圆直径为7.5～8.5mm范围内，构成阴极部150的线圈状灯丝101的外径为3.4～3.6mm范围内，而且放射状配置的多个叶片107的相邻阴极侧顶端部的相互间隔G与叶片107的厚度T之比G/(G+T)为0.20～0.25范围内的时候，叶片107的圆筒轴方向的高度为9.0mm以上是理想的。
如以上一样，本发明实施例2的磁控管，将构成零件设定为规定尺寸就能达到改善振荡效率，同时因为使用含有La-Co的Sr铁氧体磁铁作为环状永久磁铁，所以能够防止发生低温去磁，并形成高效率可靠性高的磁控管。
并且，本发明实施例2的磁控管中，不是增大环状永久磁铁的尺寸，而是通过把其它主要构成零件尺寸设定为规定的值，就能够增加磁通密度，不是使磁控管本身大型化，而是确保与现存产品的互换性，能够提供良好的服务。
如以上一样，按照本发明，通过增加磁通密度，优化与电子运动空间相关的磁控管各部分尺寸的办法，不提高阳极电压，就能改善电子效率ηe，大幅度提高振荡效率η，并能提供高效率型磁控管。
虽然以一定详细程度说明了发明最佳方式，但是该最佳方式的公开内容在构成细节部分方面可变化，各要素的组合或顺序的变化，凡是没有脱离本发明权利要求书的范围和构思都能实现。
权利要求
1、一种磁控管，其特征是，其具备
由圆筒状的阳极(6)和固定在上述阳极的内壁表面上的呈放射状配置的多个叶片(7)形成的阳极部(60)；
具有与上述阳极部基本上同轴上配置的线圈状灯丝(1)的阴极部(50)；
在沿上述阳极部的圆筒轴方向的上述灯丝的上下端部配置的一对磁极(9、10)；
分别与上述一对磁极磁耦合而构成磁回路，与上述阳极部基本上同轴上配置的环状永久磁铁(13、14)；以及
在上述圆筒轴方向，上述一对磁极的外侧分别配置的输入部和输出部(70、80)，
构成上述阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆直径是在7.5～8.5mm的范围内。
2、根据权利要求1所述的磁控管，其特征是，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm的范围内。
3、根据权利要求1或2所述的磁控管，其特征是，放射状配置的多个叶片相邻的阴极侧顶端部的相互间隔G与上述叶片的厚度T之比G/(G+T)是在0.20～0.25的范围内。
4、根据权利要求1所述的磁控管，其特征是，构成阴极部的线圈状灯丝的外径在3.4～3.6mm的范围内，而且叶片相邻的阴极侧顶端部的相互间隔G与上述叶片的厚度T之比G/(G+T)在0.20～0.25的范围内时，上述叶片的圆筒轴方向的高度是9.0mm以上。
5、一种磁控管，其特征是，其具备
由圆筒状的阳极(106)和上述阳极的内壁表面上固定的放射状配置的多个叶片(107)形成的阳极部(160)；
具有与上述阳极部基本上同轴上配置的线圈状灯丝(101)的阴极部(150)；
在上述阳极部的圆筒轴方向的上述灯丝的上下端部配置的一对磁极(109、110)；
分别与上述一对磁极磁耦合而构成磁回路，用含有La-Co的Sr铁氧体磁铁形成，并与上述阳极部基本上同轴上配置的环状永久磁铁(113、114)；以及
在上述圆筒轴方向，在上述一对磁极的外侧分别配置的输入部和输出部(170、180)。
6、根据权利要求5所述的磁控管，其特征是，构成上述阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆直径是在7.5～8.5mm的范围内。
7、根据权利要求5或6中任一项所述的磁控管，其特征是，构成阴极部的线圈状灯丝的外径是在3.4～3.6mm的范围内。
8、根据权利要求5、6或7中任一项所述的磁控管，其特征是，放射状配置的多个叶片相邻的阴极侧顶端部相互间隔G与上述叶片厚度T之比G/(G+T)是在0.20～0.25的范围内。
9、根据权利要求5所述的磁控管，其特征是，构成阳极部的叶片的阴极侧顶端部内接圆的直径是在7.5～8.5mm的范围内，构成阴极部的线圈状灯丝的外径是在3.4～3.6mm的范围内，而且叶片相邻的阴极侧顶端部的相互间隔G与上述叶片的厚度T之比G/(G+T)是在0.20～0.25的范围内时，上述叶片的圆筒轴方向的高度在9.0mm以上。
全文摘要
本发明的磁控管具备由阳极圆筒和叶片形成的阳极部，由线圈状灯丝构成的阴极部，上下配置的磁极，由含有La－Co的Sr铁氧体磁铁形成的环状永久磁铁，以及输入部和输出部，构成阳极部的叶片顶端部的内接圆直径φa为7.5～8.5mm，构成阴极部的线圈状灯丝外径φc为3.4～3.6mm。
文档编号H01J25/587GK1404093SQ0214372
公开日2003年3月19日 申请日期2002年8月22日 优先权日2001年8月22日
发明者石井健, 半田贵典, 相贺正幸, 桑原渚 申请人:松下电器产业株式会社