Магнетрон

 

Использование: в сверхвысокочастотном (СВЧ) приборостроении, в частности в конструкции магнетрона для установок СВЧ-нагрева и радиолокации. Сущность изобретения: магнетрон содержит коаксиально расположенные катод и анод. Вне вакуумного объема соосно аноду и на торцах его размещены два противоположных магнита и ярмо, образующее с магнитами единую магнитную цепь. Соосно аноду введен настроечно-подвижный элемент, выполненный из магнитного материала и расположенный между магнитом и ярмом. Настроечно-подвижны элемент может быть выполнен в виде кольца, закрепленного между магнитом и ярмом на магнитомягкой прокладке. Внутренний диаметр кольца d превышает максимальный размер сечения магнита A и находится в пределах A < d < 1,3A. Магнитомягкая прокладка может быть выполнена в виде кольца или диска, соединенного посредством резьбы, выполненной на его поверхности, с кольцевым настроечным элементом. Последний может быть выполнен из магнитотвердого материала и иметь направление намагниченности, противоположное или перпендикулярное направлению намагниченности магнита. Настроечный элемент в процессе настройки магнетрона может смещаться вдоль длины магнита, изменяя конфигурацию магнитного поля. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехническому оборудованию, электровакуумным приборам СВЧ, а именно к конструкции магнетрона, предназначенного для применения в бытовых СВЧ-печах, промышленных установках СВЧ-нагрева, а также в радиолокации.

Известны магнетроны, содержащие цилиндрический анод с резонаторной системой, катод, вывод энергии, два постоянных магнита, расположенных вне вакуумного объема напротив друг друга и примыкающих к полюсным наконечникам, и магнитомягкое ярмо, образующее с магнитами единую магнитную цепь.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному магнетрону является магнетрон с непрерывной магнитной цепью. В нем кроме перечисленных выше признаков, присущих другим известным магнетронам, содержится магнитомягкая прокладка, помещенная между магнитом и ярмом. Введением этой прокладки создана эффективная магнитная цепь, не зависящая от внешнего устройства, к которому магнетрон присоединяется.

Недостатком указанного магнетрона, как и других известных, является сложность получения оптимальных величины и распределения магнитного поля в пространстве взаимодействия магнетрона для получения максимального КПД Так, при настройке магнетрона на требуемые величину и распределение магнитного поля чаcтичным раз- магничиванием магнитов сложно обеспечить требуемую намагниченность каждого магнита. Такая настройка частичным размагничиванием осуществляется непосредственно на установке динамических испытаний, т.е. требуется применение специального дорогостоящего оборудования для частичного размагничивания магнитов магнетрона, установленного на установке динамических испытаний.

При изготовлении магнетронов с магнитами из наиболее высококоэрцитивных современных материалов с редкоземельными металлами частичное размагничивание установленных в магнетроне магнитов обычно вообще невозможно из-за необходимости применения очень высоких напряженностей размагничивающего поля (свыше 1000-1500 кА/м) и из-за возникающих в процессе частичного размагничивания значительных механических воздействий.

Получение оптимальных величины и распределения магнитного поля многократной заменой магнитов значительно увеличивает трудоемкость изготовления и стоимость магнетрона, а специальный оптимальный подбор магнитов перед установкой в магнетрон затруднен из-за разброса параметров магнетрона и материала магнитов.

К недостаткам конструкции следует также отнести высокие трудоемкость и себестоимость ремонта и восстановления электрических параметров магнетрона, вышедшего из строя, например, в результате нарушения условий хранения и транспортировки. Такой ремонт осуществляют путем замены магнитной системы.

Поставленная задача достижение оптимальных величин и распределения магнитного поля для получения максимального КПД и оптимальных параметров магнетрона, упрощение и снижение стоимости ремонта и восстановления электрических параметров магнетрона без замены магнитов.

Поставленная задача решается тем, что предложен магнетрон, содержащий расположенные вне вакуумного объема соосно аноду два противолежащих магнита и ярмо, образующее единую магнитную цепь с магнитами.

Новым в предложенном магнетроне является то, что в него вводится настроечно-подвижный элемент из магнитного материала, соосный магниту, расположенный между магнитом и ярмом. Настроечно-подвижный элемент может быть выполнен, например, в виде магнитомягкого или магнитотвердого кольца, закрепленного на расположенной между магнитом и ярмом магнитомягкой прокладке, внутренний диаметр кольца d превышает максимальный размер сечения А магнита и находится в пределах А < d < 1,3 А.

Настроечно-подвижный элемент-кольцо, охватывая магнит со всех сторон, может смещаться вдоль аксиальной длины магнита, изменяя интенсивность полей рассеяния и, следовательно, величину и распределение магнитного поля в пространстве взаимодействия.

В частном конструктивном варианте исполнения, например, цилиндрических магнитов магнитомягкая прокладка может быть выполнена в виде кольца или диска, на резьбе которого установлено настроечно-подвижное кольцо.

В другом частном случае конструктивного исполнения настроечно-подвижный элемент может быть выполнен из магнитотвердого материала и иметь направление намагниченности, противоположное или перпендикулярное направлению намагниченности магнита.

Введение настроечно-подвижного элемента позволяет без частичного размагничивания установленных в магнетроне магнитов и без замены магнитов осуществлять изменения величины и распределения магнитного поля в пространстве взаимодействия как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения этого поля в связи с тем, что при перемещении настроечно-подвижного элемента осуществляется индивидуальное воздействие на магнитный поток каждого отдельного магнита. Это позволяет в процессе динамических испытаний без применения дорогостоящего размагничивающего оборудования и без замены магнитов наилучшим образом отрегулировать распределение магнитного поля в пространстве взаимодействия магнетрона с целью обеспечения наивысшего КПД. Настроечно-подвижный элемент для настройки магнетрона может быть использован в магнетронах с магнитами из любых материалов: литых, ферритовых, с применением редкоземельных металлов.

Кроме того, применение настроечно-подвижного элемента во многих случаях позволяет упростить и ускорить ремонт и восстановление электрических параметров магнетронов, вышедших из строя, например, в результате нарушения условий хранения, эксплуатации и транспортировки: восстановление электрических параметров возможно восстановлением требуемых величины и распределения магнитного поля регулировкой настроечно-подвижных элементов.

На чертеже схематично показан магнетрон.

Магнетрон содержит цилиндрический анод 1, катод 2, вывод 3 энергии, два постоянных кольцевых магнита 4 и 5, расположенных вне вакуумного объема анода 1, причем магнит 4 примыкает к полюсному наконечнику 6, магнит 5 к полюсному наконечнику 7, ярмо 8 замыкает магниты 4 и 5 через магнитомягкие прокладки кольца 9 и 10, образуя магнитную цепь. Настроечно-подвижное кольцо 11 закреплено на магнитомягкой прокладке-кольце 9, второе настроечно-подвижное кольцо 12 закреплено на магнитомягкой прокладке-кольце 10. Внутренний диаметр d настроечно-подвижных колец 11 и 12 превышает наружный диаметр А магнитов 4 и 5 на определенную величину и находится в пределах А < d < 1,3 А. Для оптимальной настройки зазор между настроечно-подвижным кольцом 11 (12) и магнитом 4 (5) должен быть небольшим, при d > 1,3 настроечно-подвижное кольцо менее эффективно выполняет функцию настройки магнетрона. Для удобства настройки настроечно-подвижное кольцо 11 (12) установлено на резьбе прокладки-кольца 9 (10).

Магнетрон работает следующим образом.

Во время динамических испытаний магнетрона оптимум величины и распределения магнитного поля подбирается вращением и, следовательно, смещением в аксиальном направлении подвижно-настроечного кольца 11 (12), после чего положение этого кольца фиксируется клеем, краской или каким-либо другим способом, например винтом. Оптимальное положение подвижно-настроечного кольца 11 (12) определяется по результатам измерения электрических параметров и по максимальному КПД магнетрона.

В случае ремонта для восстановления электрических параметров магнетрона устраняется фиксация настроечно-подвижного кольца 11 (12) и производится настройка величины и распределение магнитного поля путем смещения этого кольца вдоль длины магнита 4 (5) по результатам измерения электрических параметров магнетрона.

В магнетроне может быть установлено одно кольцо настройки над одним из магнитов 4 или 5. Предпочтительно устанавливать кольца настройки над каждым из магнитов 4, 5.

Формула изобретения

1. МАГНЕТРОН, содержащий коаксиально расположенные катод, анод и вне вакуумного объема соосно с анодом и на торцах его два противолежащих магнита и ярмо, образующее с магнитами единую магнитную цепь, отличающийся тем, что между магнитом и ярмом расположен соосно с анодом настроечно-подвижный элемент, выполненный из магнитного материала.

2. Магнетрон по п.1, отличающийся тем, что настроечно-подвижный элемент выполнен в виде кольца, закрепленного на расположенной соосно с анодом между магнитом и ярмом магнитомягкой прокладке, внутренний диаметр кольца превышает максимальный размер сечения магнита, при этом выполняется соотношение A < d < 1,3 A, где d - внутренний диаметр кольца; A - максимальный размер сечения магнита.

3. Магнетрон по п.2, отличающийся тем, что магнитомягкая прокладка выполнена в виде кольца или диска, соединенного посредством резьбы, выполненной на его поверхности, с кольцевым настроечным элементом.

4. Магнетрон по п.1, отличающийся тем, что настроечно-подвижный элемент выполнен из магнитотвердого материала и имеет направление намагниченности, противоположное направлению намагниченности магнита.

5. Магнетрон по п.1, отличающийся тем, что настроечно-подвижный элемент выполнен из магнитотвердого материала и имеет направление намагниченности, перпендикулярное направлению намагниченности магнита.

РИСУНКИ

Рисунок 1