Коллектор электронов для мощных приборов свч

(51) М; Кл У 23/02 Гввударвтавнны 9 нвмнт СССР нв делам нзобрвтвннй н отнрмтнйДата опубликования описания 08.03.7 72) Авторы изобретения И. Роговин, А. Е. Фалькенгоф и В. Я. Явчуновскн(54) КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ МОЩНЫХ ПРИБОРОВ СВЧ1Изобретение относится к электро- вакуумным приборам СВЧ, в частности, к коллекторам для мощных приборов СВЧ.Известен коллектор для приборов СВЧ типа О", разделенный на секции,. соединенные через резисторы (11.Коллектор состоит из набора металлических секций, соединенных между собой керамическими секциями, на поверхности которых наносится слой гра, фита. Величина омического сопротивль=1 ц ния между металлическими секциями определяется толщиной. слоя графита и выбирается таким образом, чтобы обеспечивать равномерное токооседание по поверхности коллектора.5Однако, коллектор такой конструкции имеет ряд существенных недостатков, При различных его конструктивных исполнениях либо керамика подвергается электронной бомбардировке, пылит, выго рает углеродный слой и меняется сопротивление между секциями, коллектора и т. д., либо керамика располагается между металлическими кольцами в полости коллектора и системой охлаждьния, что приводит к значительному ухудшению теплоотвода, Таким образом,данная конструкция, являясь достаточноэффективной 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 полостьдля прохождения хладагента, и постоянный магнит, имеющий компоненту магнитного поля;перпендикулярную оси прибора(21,В этом приборе для обспеченияравномерного токооседания по рабочейповерхности коллектора используетсярадиально намагниченное кольцо илисерия стержней, прижатых к коллектору одноименными полюсами. Коллекторизготавливаемя йэ ковара или другогомагнитомягкого материала сцелью "обеспечЖйя"равиомернбсти магнитногополя, Для"-отвода тепла коллектор иэковера через" меднуй деталь контактируетс системой охлаждения,Однако, при использовании радиально намагниченного кольца удается обес печить лищь азимутально равномерноетокораспределение, тогда как в продольн 6 м направлении характер токооседаниязаисит от местоположения постоянногомагнита, КПД прибора, углов влета-электронов в коллектор и конфигурациипоследнего. Неравномерность токооседайия по- длйне коллектора приводит клокальному перегреву рабочей поверхности,выленню 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 недостаткиделают невозможным исцольэование настоящей конструкции для рассеиваниявысоких уровней мощности.Цель предлагаемого изобретенияобеспеченне равномерного распределениятепловых нагрузок по рабочей поверхности коллектора.Она достигается тем, что постояннйймагнит расположен в полости системыохлаждения, снабжен лопастями и закреплен на неподвижной оси с воэможностью вращения.Известно, что траектория электронов,"в Мо 1 йекторе и, слеДовательно, характер токорасцределения по рабочей поъерхности коллектора определяется, вчастности, конфигурацией магнитногополя. Следовательно, меняя величину"- й наппавление магнитною" поля, можнодобйться перемещения областей с максимальной плотностью тока по рабочейповерхности коллектора. Изменение величины и направления магнитного поляпредлагается обеспечить за счет враще;иия постоянного магнита, имеющего составляющую вектора магнитной индукции,перпендикулярную оси прибора, Оптимальное местоположение и величину поляпостоянного магнита следует подбиратьдля каждой конкретной конструкции. Дляэтого изготавливается макет реальногоприбора. Коллектор разбивается на 710 изолированных секций с равной внутренней поверхностью, На внешней поверх. ности каждой секции прикрепляются тер1 О 13 20 мопары для определения температуоы и вывод для измерения тока секции. Величина 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 превъпцал 10-15%,Проведенные расчетные и экспериментальные исследования показали, что необходимая величина напряженности магнитного поля для приборов санта метрового диапазона не более 3-5 10 тл,На фиг. 1 и 2 схематически изображены возможные варианты коллектор- ного узла предлагаемой конструкции.Коллекторный узел (фйг. 1) содержит тело коллектора 1, систему 2 охлажде ния, постоянный магнит 3 с лопастями 4, свободно закрепленный наоси 5, убтановленной под прямым углом к оса прибора.Поток охлаждающего агента. черезвходной штуцер поступает в полость .системы охлаждения и,удаРяя в ло- .пасти, вращает постоянный магнит, .создавая периодически меняющеесямагнитное йоде в коллекторе, что приводит к равномерному распределениютепловых нагрузок по рабочей поверхноста коллектора.Как показйвают расчеты, при наиболее распространейных величинах расхода охлаждающего агента, допустимых массах магнита и конфигурацйях.лопастей, скорость вращенйя постоянйогомагнита превышает 200-300 об/мин.фф Такой частоты вращения магнитногополя достаточно для" устраненйя локаль,(ных перегревов поверхности коллектора.Постоянйый магнит 3 (фиг, 2) коаьцевой формы является вщтренним кольцом подшипника 6 качения, причем Внешним кольцбм последнего являе.вся цилиндрическая стенка 7 полости 8 охлаждения. Лопасти 4 закреплены иапостоянном магните между внутреннейповерхностью магнитного кольца 3 ителом коллектора 1,Возможны и другие варианты конструктивного исполнения предлагаемогоизобретения.Испоа зование постоянного магнита,вращаемого потоком охлаждающего агента, выгодно отличает предлагаемыйколлектор от известных, Этим обеспечи651425 6 Формула изобретения вается равномерность распределения тепловых нагрузок по рабочей поверх ности койлектора. В результате появ . ляется возможность уменьшения расхода охлаждающего агента, сокрашения размеров и веса приборов за счет уменьшения 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 превьнпает долговечность мощных лучевых приборовСВЧ.Следует также отметить, что предла- гаемое устройство позволяет осуществлять перестройку режимов работы прибора без существенного нарушения равномерности распределения тепловых нагрузок по поверхности коллектора. Коллектор электронов для мощныхприборов 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 и 16 ч а.ю щ и й с я тем, что, с пеньюобеспечения равномерного распределения иагрузок по рабочей поверхностиколлектора. постоянный магнит расноложен в полости системы охлаждения,1 снабжен лопастями и закреплен на неподвижной оси с возможностью врашения.Источники информапии, принятые военимание прн экспертизе2 1. Патент ФРГ % 1273703,кл. 21 Я 13/17, 1959.2. Патент ФРГ % 1221364,кл. 21 Д 13/17, 1960.. Контор И, Кона Составитеь В Кд Техред И. Астапош Рьдакто ППП Патеитф, г, Ужгород, ул. проектная