用於微波爐的磁控管的製作方法
2023-10-26 02:45:27
專利名稱：用於微波爐的磁控管的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於微波爐的磁控管，特別是有預定幾何結構的磁控管條帶環，以增加磁控管的效率。
上面描述的磁控管廣泛地用作家用電器的部件，包括微波爐，也作為工業應用的部件，例如高頻加熱設備，粒子加速器及雷達系統。
圖1至3表示普通磁控管的結構。
如圖1所示，磁控管包括正圓柱電極101，例如由無氧銅管制成，以及一組葉片102，它排列在正電極圓柱101周圍，並構成與正極圓柱101一起的正電極部分。葉片102規則地按徑向布置，形成空腔諧振器。天線103連到一個葉片102，以把諧波引到外面。
參考圖2，大直徑的條帶環104和小直徑的條帶環105分別布置在葉片102的上部和下部，交替地與葉片102電連接，使葉片102交替地具有相同的電位。短形葉片通道202分別形成在葉片102中，使條帶環104和105交替地與葉片102電連接，並使每一相對的葉片102以倒轉的狀態排列。
按照上面描述的結構，每一相對的電極102和正圓柱電極構成某種電感-電容(LC)諧振電路。
此外，彈簧線圈型的燈絲106布置在正圓柱電極101的軸向中心部分，在葉片102的徑向內端和燈絲106之間有激勵空間107。頂部屏蔽108和底部屏蔽109分別附著在燈絲106的頂部和底部。中心引線110固定焊在頂部屏蔽108的底部，同時通過底部屏蔽109和燈絲106的穿孔。邊引線111焊在底部屏蔽109的底部。中心引線110和邊引線111連到外部電源端(未畫出)，以形成磁控管中的閉合迴路。
上層永久磁鐵112和下層永久磁鐵113向相互面對的上下磁鐵112和113的激勵空間107提供作用磁場。上面的電極塊117和下面的電極塊118用來把永久磁鐵112和113產生的旋轉磁流引入激勵空間107。
上面描述的各元件封在上軛架114和下軛架115中，參考數字116表示冷卻片，它把正圓柱電極101連到下軛架115，並把正圓柱電極101內產生的熱通過底軛架115輻射到外面。
參考圖3，根據圖1，當電源通過外部電源(未畫出)加到燈絲106時，燈絲106被作用於燈絲106的工作電流加熱，熱離子從燈絲106發射出來。由發射的熱離子在激勵空間107產生熱離子群301。熱離子群301交替地把電位差傳遞給每一相鄰的一對葉片102，同時與葉片的前端相接觸，並因在激勵空間107形成的磁場的影響使其旋轉，從「i」狀態移動到另一種「f」狀態。因此，相應於熱離子群301的旋轉速度的諧波由葉片102和正圓柱電極101形成的LC諧振電路的振蕩產生，並通過天線103傳到外面。
一般，由下式計算頻率f=12LC]]>其中L是電感，C是電容。方程中變量的值由線路元件的幾何結構確定。因此，構成LC諧振電路一部分的葉片102的結構是確定諧波頻率的基本因素。
用於微波爐的磁控管振蕩頻率固定在2,450兆赫。因為微波爐磁控管有固定的頻率，在生產時磁控管必須精確調到2,450兆赫。僅管磁控管有固定的頻率，但由於實際工作條件下負載的變化，磁控管振蕩頻在中心頻率的±10％至±15％範圍內變化。
實際上，雖然磁控管產生變化的頻率，單主頻由測量方法規定，並作為磁控管的振蕩頻率。為了設定磁控管在正圓柱電極101的振蕩頻率，大直徑條帶環104和小直徑條帶環105，以及葉片102起主要作用。也就是大直徑和小直徑條帶環104和105(它們交替連到葉片102，使每組葉片102具有同樣電位)的相位隨葉片102相位的改變而改變。大和小直徑條帶環104和105，當經歷相位交替改變時產生振蕩，在大和小條帶環104和105之間互相面對時存在一定量的靜電電容，在它們之間產生一定量的振蕩，產生不希望的頻率，稱為寄生頻率。
因此，用大和小直徑的條帶環104和105設置精密的頻率。大和小直徑的條帶環104和105的形狀和尺寸(它固定安裝在磁控管內)，確定了大直徑和小直徑條帶環104和105之間的靜電電容，產生與靜電電容有關的頻率。因此，磁控管設計成用控制大直徑和小直徑條帶環104和105的形狀和尺寸來調節它的頻率，並要求完全對稱的結構。一般，磁控管頻率的變化改變了Q值，它確定了磁控管的效率，因而改變了磁控管的效率。
在常規磁控管中，大直徑條帶環104的內徑為17.2毫米，外徑18.6毫米，厚0.7毫米和高1.5毫米的幾何結構，而小直徑條帶環105為內徑13.9毫米，外徑15.35毫米，厚0.725毫米，和高1.5毫米的幾何結構，這種幾何結構決定磁控管效率的Q值約為1,850。在過去，企圖增加Q值而保持磁控管工作於2450兆赫效率的許多努力都沒有成功。
本發明附加的目標和優點部分將在下面的描述中表現出來，部分從描述中很明顯，或可以從本發明的實際上獲悉。
為獲得本發明上面的目標和其它目標，提供了供微波爐用的微波管，它包括正圓柱電極，構成正極部分的一組葉片，它與正極圓柱一起，和大直徑條帶環和小直徑條帶環，它們分別排列在葉片的上部和下部，並相互交替電連到葉片。大直徑條帶環的內外直徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米範圍內，小直徑條帶環的內外直徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米範圍內。大直徑環和小直徑環的高度在1.5毫米至1.6毫米範圍內，大直徑環和小直徑環之間的距離保持在2.2毫米的誤差範圍內。
圖4是根據本發明的實施例用於磁控管的大直徑條帶環401和小直徑條帶環402。
字母「a」表示大直徑環401上端和下端之差，也就是大直徑環401的高度。字母「b」表示大直徑環401的內徑，字母「c」表示大直徑環401的外徑。此外，大直徑環401內外直徑「b」和「c」的差就是大直徑環401的厚度。
與大直徑環401的幾何結構相似，在小直徑環402中，字母「d」表示小直徑環402的高度，字母「e」表示小直徑環402的內徑，字母「f」表示小直徑環402的外徑，內外徑「e」和「f」之差表示小直徑環402的厚度。
按照本發明的實施例，分配給大直徑環401和小直徑環402的數值示於下面的表1中表1
如表1所示，大直徑環和小直徑環401和402之間的距離相應於從大直徑環401的內圓到小直徑環402的外圓的最短距離，即2.20毫米。
圖4實施例的工作描述於下，磁控管是微波管，在正圓柱電極內產生的微波諧振頻率主要與葉片的結構和大直徑和小直徑環401和402的結構有關。亦即上面描述的磁控管結構形狀是確定磁控管諧振頻率的主要因素。換句話說，諧振頻率與靜電電容有關，靜電電容的值是一個常數，它僅僅由其幾何形狀確定，例如構成電容的兩導體的大小和相互距離。基於上述，無載Q值可用下式(1)求得1Qu=1QrCrCt+12QsCsCt---(1)]]>其中Qu是無載Q值，Qr為無帶Q因子，即無帶環時的Q因子。在上述方程(1)中，Qr可從下式(2)獲得Qr=70rRv+RoRvRo+N---(2)]]>在上述方程(1)中，Qs是在有帶環情況下的Q因子，且可由下式(3)獲得Qs=70ds---(3)]]>在上述方程(1)，(2)和(3)中，未說明的字母如下
Cs由帶環確定的靜電電容，Cr在單諧振器中，無帶環諧振的靜電電容Ct在正極圓柱中單諧振器的靜電電容ds大直徑環與小直徑環之間的距離Ro從中心至葉片前端環的半徑Rv正極圓柱的內徑N諧振腔數λππ模式中的波長從上述公式可見，大直徑環401和小直徑環402上的靜電電容正比於總的Q因子值，而Q因子正比於效率，於是，就增加了磁控管的效率。靜電電容是個常數，它由大直徑環401和小直徑環402的幾何結構所決定。因此，這些幾何結構是決定磁控管效率的基本因素。這樣，根據表1的實施例，由大直徑環401和小直徑環402的幾何結構決定的數值代替方程(1)中的變量，得到無載Q值約為2,000。即無載Q值與磁控管的效率有關，所以上述計算結果表示由於本發明把帶環引入磁控管而增加了效率。
根據上述實施例的數值一定有一個誤差範圍，例如±0.05毫米，這是對無載Q值允許的範圍。此外，大直徑環和小直徑環401和402之間的靜電電容(它與無載Q值有關)由大直徑環和小直徑環401和402的幾何結構決定，如大直徑環和小直徑環401和402相對表面的大小。因此，磁控管可不考慮0.75毫米的精確值構成有約2,000的無載Q值，除了誤差範圍值和改變其它因子，如高度，大直徑環和小直徑環401和402的內徑和外徑之外，這會引起大直徑環和小直徑環401和402相對表面的變化。
構建大直徑環和小直徑環401和402，使得它們之間的距離(它決定Qs和Cs)為2.20毫米(如上述實施例所述)是合適的，當然，雖然在生產帶環時允許一定範圍的誤差，但大直徑環和小直徑環401和402的幾何結構，在它們之間的距離在允許誤差範圍內小於2.20毫米的情況下，具有不同的數值範圍。
此外，雖然一般的大直徑環和小直徑環構造成只允許它們的高度相同，以保持一般磁控管的效率，但本發明的大直徑環和小直徑環允許它們的高度和厚度分別相同，使本發明的大直徑環和小直徑環具有上述數值，把磁控管的Q值改進到2,000。
如上所述，本發明提供了用於微波爐的磁控管，它有改善幾何結構的大直徑環和小直徑環。這種改善的幾何結構減少了磁控管中的噪聲，改善了磁控管的效率和可靠性。
雖然只描述了少許本發明的實施例，業內人士能感到可對這種實施例進行改變而沒有離開本發明的原理的精神，本發明的範圍確定在權利要求書中。
權利要求
1.一種用於微波爐的磁控管，包括正極圓柱；一組葉片，它與正極圓柱一起構成正極部分；大直徑環和小直徑環，它們分別布置在葉片的上部和下部，相互交替地與葉片電連接，其中大直徑環的內徑和外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米範圍內；小直徑環的內徑和外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米範圍內；大直徑環和小直徑環的高度在1.55毫米至1.65毫米範圍內。
2.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於對2.20毫米誤差範圍的距離，在大直徑環的內徑和小直徑環的外徑之間是不同的。
3.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於大直徑環具有大直徑環內徑和外徑之間的差，它與小直徑環內徑與外徑之間的差相同。
4.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於大直徑環的高度與小直徑環的相同。
5.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於大直徑環的內徑和外徑分別為17.6毫米和19.1毫米，小直徑環的內徑和外徑分別為13.8毫米和15.4毫米，大、小直徑環的高度為1.55毫米。
6.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於葉片有規則的布置，以形成空腔諧振器，每一葉片與正極圓柱的相對構成電感電容諧振電路。
7.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於大直徑環和小直徑環相互交替與葉片電連接，以便葉片交替地具有相同電位。
8.根據權利要求1所述的磁控管，進一步包括天線，它連到一個葉片並感應正極圓柱外向的諧波；燈絲，布置在正極圓柱的軸向中心部分，其中在葉片經向內端與燈絲間形成激勵空間；上部和底部的屏蔽，它們安裝在燈絲相應的端部；中心引線，它安裝在頂部屏蔽的底部，並通過底部屏蔽的孔和燈絲；邊引線，安裝於底屏蔽的底部；上、下磁鐵，它把磁場加到激勵空間，其中上、下磁極互相相對；上、下磁極單元，它把上、下磁鐵產生的旋轉磁流引入激勵空間；上、下磁軛，它對應正極圓柱的相應端部；冷卻風扇，它把正極圓柱連到下磁軛，並把正極圓柱內產生的熱輻射到正極圓柱的外面。
9.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於磁控管的無載Q值為2,000。
10.根據權利要求1所述的磁控管，其特徵在於大直徑環和小直徑環有同樣的高度和厚度，以減少在磁控管內產生的頻率噪聲，並改善磁控管的無載Q值。
11.一種利用微波的裝置中的磁控管，包括正極圓柱；一組葉片，它與正極圓柱一起，形成正極部分；大直徑環和小直徑環，它們分別布置在葉片的上部和下部，且互交替地與葉片電連接，其中大直徑環的內、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米範圍內，小直徑環的內、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米範圍內，大直徑環和小直徑環的高度為1.50毫米至1.60毫米範圍內，且厚度相同。
12.根據權利要求11所述的磁控管，其特徵在於大直徑環的高度與小直徑環的高度相同。
13.根據權利要求11所述的磁控管，其特徵在於大直徑環的內、外徑分別為17.6毫米和19.1毫米，小直徑環的內、外徑分別為13.9毫米和15.4毫米，大直徑環和小直徑環的高度為1.55毫米。
14.根據權利要求11所述的磁控管，其特徵在於大直徑環的內徑和小直徑環外徑差保持在2.20毫米的誤差範圍內。
15.根據權利要求11所述的磁控管，其特徵在於，磁控管的無載Q值為2,000。
16.一種利用微波的裝置中的磁控管，包括一組葉片，它與正極圓柱一起形成正極的部分；大直徑環和小直徑環，它們分別布置於葉片的上部和下部，並互相交替地與葉片電連接，其中大直徑環的內、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米範圍內，小直徑環的內、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米範圍內，和大、小直徑環的高度為1.50毫米至1.60毫米範圍內，並能產生高於1,850的無載Q值，以改善磁控管的頻率和效率。
17.根據權利要求16的磁控管，其特徵在於磁控管的無載Q值為2,000。
18.根據權利要求16的磁控管，其特徵在於大、小直徑環有相同高度。
19.根據權利要求16的磁控管，其特徵在於大、小直徑環有相同厚度。
20.根據權利要求16的磁控管，其特徵在於大直徑環的內徑和小直徑環的外徑差維持在2.20毫米的誤差範圍內。
21.根據權利要求16的磁控管，其特徵在於大直徑環的內、外徑分別在17.6毫米至19.1毫米，小直徑環的內、外徑分別為13.9毫米至15.4毫米，和大、小直徑環的高度為1.55毫米。
22.一種利用微波的裝置中的磁控管，包括正極圓柱；一組葉片，它與正極圓柱一起，形成正極部分；大直徑環和小直徑環分別布置於葉片的上部和下部，並互相交替地與葉片電連接，其中大、小直徑環具有同樣高度和厚度，以改善磁控管的頻率和效率。
23.根據權利要求11的磁控管，其特徵在於磁控管無載Q值為2,000。
全文摘要
一種用於微波爐的磁控管包括正極圓柱，一組葉片，大直徑和小直徑帶環，葉片與正極圓柱一起構成正極的一部分，大直徑和小直徑環分別布置在葉片的上部和下部，並相互交替地與葉片電連接。大直徑環的內、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米範圍內，小直徑環的內、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米範圍內。大、小直徑環的高度在1.50毫米至1.60毫米範圍內。大直徑環與小直徑環之間的距離保持在2.20毫米的誤差範圍內。
文檔編號H05B6/72GK1471125SQ0215054
公開日2004年1月28日 申請日期2002年11月13日 優先權日2002年7月27日
發明者孫鍾哲, 鮑裡斯·V·拉伊斯基, V 拉伊斯基 申請人:三星電子株式會社