Коллектор электронов для мощных приборов свч

 

О П И С-А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11, 651425

Союз Советских

Соцналистмческнх

Ресянблик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 18.10.76 (21) 2413311/18-25 с присоединением заявки Pi(23) Приоритет

Опубликовано05.03.79.Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 08.03,79 (51) М; Кл.

Н 01 У 23/027

1 аанданнтаанны6 намнтат

СССР на девам нзабрвтенна н отнрмтнй (53) УДК 621 385.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Роговин, A. E. Фалькенгоф и В. Я. Явчуновскнй (71) Заявитель (54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ МОЩНЫХ

ПРИБОРОВ СВЧ

Изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ, в частности, к коллекторам для мощных приборов СВЧ.

Известен коллектор дпя приборов

СВЧ типа О", разделенный на секции,. соединенные через резисторы (1).

Коллектор состоит из набора металлических секций соединенных между собой керамическими секциями, на поверхности которых наносится слой гра фита. Величина омического сопротивле= ння между металлическими секциями определяется толщиной. слоя графита и выбирается таким образом, чтобы обеспечивать равномерное токооседание по поверхности коллектора.

Однако, коллектор такой конструкции имеет ряд существенных недостатков. При различных его конструктивных исполнениях либо керамика подвергается элек р иной GoM6apgaposme, пылит, вьп- 20 рает углеродный слой и меняется сопротивление между секциями, коллектора и т. д., либо керамика располагается между металлическими кольцами в полости коллектора и системой охлаждения, что приводит к значительному ухудшению теплоотвода. Таким образом, данная конструкция, являясь достаточно эффективной для приборов средней мощности, совершенно непригодна для мощных лучевых приборов СВЧ, Известен также коллектор электронов для мощных приборов СВЧ, включающий токовоспринимающую поверхность, систему охлаждения, содержащую полость для прохождения хладагента, и постоянный магнит, имеющий компоненту магнитного поля;перпендикулярную оси при бора (21.

В этом приборе для обспечения равномерного токооседания по рабочей поверхности коллектора используется радиально намагниченное кольцо или серия стержней, прижатых к коллектору одноименными полюсами. Коллектор изготавливаежя ттэ ковара или другого магнитомягкого материала с целью"

g51 425 обеспечЖКЯ равнОмернбсти магнитногО поля. Для отвода тепла коллектор иэ ковара через" меднуй деталь контактирует с системой охлаждения.

Однако, при использовании радиально намагниченного кольца удается обеспечить лишь азимутально равномерное токораспределение, тогда как в продольн6М направлении характер токооседания зависит от местоположения постоянного магнита, КПД прибора, углов влета электронов в коллектор и конфигурации последнего. Неравномерность токоосе дайия по длйне коллектора приводит к локальному перегреву рабочей поверхности, ныленню материала тела коллектора и выходу прибора из строя.

Другим недостатком укаэанной конструкции являетс необходимость прк- . мененчя магнитомягких материалов, например ковара, которые, как известно, имеют малое значение коэффициента теплоотдачи. Указанные недостатки делают невозможным иснольэование настоящей конструкции для рассеивания высоких уровней мОщнОсти. . Цель предлагаемого изобретения<обеспеченне равиомерногэ распределения тепловых нагрузок по рабочей поверхности коллектора .

Она достигается тем, что постояннйй магнит расположен в полости системы охлаждения, снабжен лопастями и закреплен на неподвижной оси с воэможностью вращеиия.

Известно, что траектория электронов

" " ","в коллекторе и, следовательно, характер токорасцределения по рабочей по верхности коллектора определяется, в частности, конфигурацией магнитного поля. Следовательно, меняя величину

- и наппавление магнитного" поля, можно добйться перемещения областей с максимальной плотностью тока по рабочей поверхности коллектора. Изменение величины и направления магнитного поля .предлагается обеспечить за счет враще.ния постоянного магнита, имеющего составляющую вектора магнитной индукции, перпендикулярную оси прибора. Оптимальное местоположение и величину поля постоянного магнита следует подбирать для каждой конкретной конструкции. Для этого изго вдавливается макет реального прибора. Коллектор разбивается на 710 изолированных секций с равной внутренней поверхностью. На внешней поверх. ности каждой секции прикрепляются тер5

1$

20 мопары для определения температуры и вывод для измерения тока секции. Величияа напряженности магнитного поля и местоположение магнита подбирают ся таким образом, чтобы при вращении последнего, максимум тока секций коллектора перемешался на каждую из секпий. Период вращения выбирается таким Образом, чтобы перепад температур секций не превъпН 10-15%.

Проведенные расчетные и экспериментальные исследования показали, что необходимая величина напряженнос-. ти магнитного поля для приборов calm«« метрового диапазона не более 3-5 10 тл.

На фиг. 1 и 2 схематически изображены возможные варианты коллекторного узла предлагаемой конструкции.

Коллекторный узел (фиг. 1) содержит тело коллектора 1, систему 2 охлаждю ния, постоянньФ магнит 3 с лопастями

4, свободно закрепленный на:оси 5, убтановленной под прямым углом к оса прибора. Поток охлаждающего агента через входной штуцер поступает в полость системы охлаждения и, ударяя в по-. пасти, вращает постоянный магнит, . создавая периодически меняющееся.. магнитное йоде в коллекторе, что при водит к равномерному распределению тепловых нагрузок tro рабочей поверх носта коллектора.

Как показйвают расчеты, при наиболее: распространейных величинах расхода охлаждающего агента, допустимых массах магнита и конфигурацйах. лопастей, скорость вращенйя постоянйого магнита превышает 200-300 об/мин.

4й Такой частоть1 вращения магнитного поля достаточно для" устраненйя локаль,(° ных neperpesos поверхности коллектора.

Постоянйый магнит 3 (фиг. 2) коль цевой формы является вщ тренним коль цом подшипника 6 качения, причем Внешним кольцбм последнего является msлиндрнческая стенка 7 полости 8 охлаждения. Лопасти 4 закреплены на постоянном магните между внутренней поверхностью магнитного кольца 3 и телом коллектора 1.

Возможны и другие варианты конструктивного исполнения предлагаемого изобретения.

Использование постоянного магнита, вращаемого потоком охлаждающего агента, выгодно отличает предлагаемый коллектор от известных Этим обеспечи651425 6

Формула изобретения вается равномерность распределения тепловых нагрузок по рабочей поверх ности коллектора. В результате появ ляется возможность уменьшения расхода охлаждающего агента, сокрашения размеров и веса приборов за счет умень шения размеров и веса коллектора. Следствием введения нового элемента является также повьппение надежности и долговечности прибора. Надежность н долговечность предлагаемого устройства определяются исключительно надежностью и долговечностью подшипника. Характерно, что долговечность современных подшипников составляет тмсячи и десят ки тысяч часов, что превышает долговечность мощных лучевых приборовСВЧ.

Следует также отметить, что предла гаемое устройство позволяет осуществлять перестройку режимов работы прибора без существенного нарушения pasномерности распределения тепловых нагрузок по поверхности коллектора.

Коллектор электронов для мощных приборов СВЧ, включающий токовосприэ нимающую поверхность, систему охлаждения, содержащую полость для прохождения хладагента, и постоянный магнит, имеющий компоненту магнитного поля, перпендикулярную оси прибора, о т л иIO ч а.ю m и и с я тем, что, с пелью обеспечения равномерного распределения и агрузок по рабочей поверхности коллектора. постоянный магнит расноложен в полости системы охлаждения, 1й снабжен лопастями и закреплен на непОДВижнОЙ ocR с возмОжнОстью Вр&ше.> ния.

Источники информапии, принятые Во внимание при экспертизе

2© l. Патент ФРГ % 1273703, кл. 21 g 13f17, 1959.

2. Патент ФРГ % 1221364. кл. 21 ф 13/17, 1960.

Составитеь В.. Клеваов

Редактор lS. Павлов Техред И. Астапош .Kappeatop И, Ковальчук

Заказ 816/5$ Тираж 922 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР йо делам обретений и открытий.

113038, Москва, ЖЗБ, Раушская иа6., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r, Ужгород, ул. проектная, 4