一種輸出功率高的磁控管的製作方法

2023-10-17 18:52:59 1

專利名稱：一種輸出功率高的磁控管的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁控管，特別是一種用於微波爐、工業微波設備等的5. 8GHz頻段的輸出功率高的磁控管。
背景技術：
磁控管是產生微波的真空電子管，因為振蕩效率高，微波輸出功率大，除了廣泛應用於家用微波爐以外，還廣泛用作工業加熱、化學處理等微波處理設備的微波發生源。而隨著微波技術的發展，需要更高頻率的磁控管如5. 8GHz頻段的連續波磁控管作為微波功率源，以提高微波與介質材料作用時的轉換效率，提高生產效率，實現節能環保。附圖1是用於現有一般性微波爐的磁控管剖面圖，圖2是圖1中的陽極
諧振系統剖面圖，圖3是圖1中的陽極諧振系統主視圖。從圖中可知，磁控管一般由陽極部件、陰極部件、輸出部件以及形成磁迴路等部件構成。如圖所示，磁控管中央部分安裝陰極部件，與其同軸地安裝的陽極部件。陰極部件包括帶有屏蔽帽的中心支杆組件和邊支杆組件以及繞在中心支杆組件上的螺旋狀燈絲2 ；陽極部件是由陽極筒1、葉片11、大交連環12、小交連環13以及天線構成；在陽極部件的軸向方向對稱地安裝一對錐形的磁極3，磁極3與磁鐵和外部支架組件以及安裝底板構成磁迴路。作為現有技術中的2. 45GHz頻段的磁控管振蕩本體部份的主要尺寸，主要按如下設定即葉片11的片數為10片，在葉片11的陰極部側的前端部(葉片端部)
內接圓的直徑2ra為8. 8 9. 2mm的範圍，燈絲2的外周直徑dc為3. 8 4. Omm範圍，且陰極部直徑與陽極部直徑之比是在0. 44 0. 46範圍內，葉片11的管軸方向的高度為8. 8 9. 5mm的範圍，葉片11厚度t與陰極部側的葉片前端的相鄰間隔w之比t/w是在2. 2 2. 6 範圍內。另外，這樣的配置，即固定在陽極筒1兩側部對稱安裝的錐狀磁極3底部的相互間隔為11. 5 13mm的範圍內，在陰極部和輸出部外側安裝的兩個環狀磁鐵經錐狀磁極聚磁後，在陰極部與陽極部間的互作用空間產生的磁通量密度為160 200mT。磁控管的振蕩頻率是由磁控管的振蕩本體部份決定，其微波輸出功率和效率是與外加的電場和磁場以及陽極部和陰極部的結構和陰極部的性能所決定。近年來，為提高微波與介質材料作用過程的的微波-熱轉換效率，並使微波設備實現小型化，因而力圖開發更高頻率的磁控管，如ISM頻段中的5. 8GHz頻段的磁控管。故以往結構的磁控管只適合工作在2. 45GHz頻段，需要重新設計出適合在5. 8GHz頻段工作的磁控管。

發明內容
本發明的目的在於提供一種5. 8GHz頻段的輸出功率高的磁控管，實現穩定振蕩， 微波輸出功率高且適合微波設備小型化，其陽極工作電壓與現有2. 45GHz頻段微波爐磁控管通用，能使其方便地與現有微波設備中的供電電源相通用，而無需另外開發配套的供電電源。
實現本發明目的的技術方案是一種輸出功率高的磁控管，包括有陽極部件、陰極部件，陽極部件包括圓柱狀的陽極筒、固定在陽極筒內壁表面上呈放射狀的若干陽極葉片和置於陽極筒內的大交連環、小交連環以及輸出天線，所述陽極葉片的數量為偶數，陰極部分包括有與陽極部件同軸裝配的中心支杆組件及繞在中心支杆組件上的螺旋狀燈絲，陽極部件的軸向方向上對稱地安裝一對軟磁材料的錐形磁極，在所述磁極的外側分別安裝有陰極電源輸入部件和微波功率輸出部件，在陰極電源輸入部件和微波功率輸出部件外同軸地安裝一對環狀永磁鐵與上述對稱安裝的磁極構成磁迴路，其特徵是，所述陰極的螺旋狀燈絲的外徑在4. 0 5. Omm的範圍內，所述葉片的陰極部側的前端部內接圓的直徑da在 6. 5mm 8mm範圍內，且上述相鄰陽極葉片的陰極側頂端部的間隔w與陽極葉片的材料厚度 t滿足如下關係式
1. 0<t/w<2. O0上述陽極葉片沿陽極筒軸方向的高度ha是在7. 5 8. 5mm範圍內。上述輸出部件中的微波輸出天線底部與所述陽極葉片之一相連接，且與小交連環直接電連接，其經過端部空間和通過磁極孔的有效電長度為20 30mm。在陽極筒兩側對稱安裝的兩個錐狀磁極底部間距離hd是在13. 5 16mm範圍內。同軸地安裝在輸出部件和陰極部件外側的環狀磁鐵經錐狀磁極聚磁後沿陽極部件中心軸線部的互作用空間處的磁通量密度Bg為280 350mT。陽極筒內壁的直徑在20 30mm範圍內。大交連環內徑面與小交連環外徑面的間距s在0. 5 1. Omm範圍內，能使π模振蕩的Ν/2模式與相鄰非π模振蕩的Ν/2-1的頻率分隔度為16%以上，從而維持磁控管的穩
定工作。陰極部件的上下兩側屏蔽相對葉片軸方向的上下端面呈向中心收縮狀，上屏蔽帽與葉片頂端面距離a為0. 1 0. 4mm,能有效防止陽極諧振系統內雜散電子的產生。本發明的有益效果是，通過限定磁控管的振蕩本體部份和陰極部位置和尺寸，提高了微波與介質材料作用過程的的微波-熱轉換效率，並使微波設備實現小型化，能實現磁控管穩定工作頻率為5. 8GHz頻段，並且其陽極工作電壓與現有2. 45GHz頻段的微波爐磁控管相一致，能方便地應用於現有的微波設備中，而無需專門配置電源，同時，該發明的磁控管的EMI性能也符合相關標準。


圖1為現有2. 45GHz頻段磁控管的剖面圖； 圖2為圖1中陽極諧振系統剖面圖3為圖1中陽極諧振系統主視圖； 圖4本發明陽極諧振系統的剖面圖； 圖5為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明。如圖4、圖5所示，本發明是一種輸出功率高的磁控管，包括有陽極部件、陰極部件，陽極部件包括圓柱狀的陽極筒1、固定在陽極筒1內壁表面上呈放射狀的若干陽極葉片 11和置於陽極筒1內的大交連環12、小交連環13以及輸出天線14，所述陽極葉片11的數量為偶數，陰極部分包括有與陽極部件同軸裝配的中心支杆組件及繞在中心支杆組件上的螺旋狀燈絲2，陽極部件的軸向方向上對稱地安裝一對軟磁材料的錐形磁極3，在所述磁極 3的外側分別安裝有陰極電源輸入部件和微波功率輸出部件，在陰極部件和微波功率輸出部件外同軸地安裝一對環狀永磁鐵5與上述對稱安裝的磁極3構成磁迴路，所述陰極的螺旋狀燈絲2的外徑在4. 0 5. Omm的範圍內，所述葉片11的陰極部側的前端部內接圓的直徑da在6. 5mm 8mm範圍內，且上述陽相鄰極葉片11的陰極側頂端部的間隔w與陽極葉片11的材料厚度t滿足如下關係式 1. 0<t/w<2. O0上述陽極葉片11沿陽極筒1軸方向的高度ha在7. 5 8. 5mm範圍內。上述輸出部件中的微波輸出天線14底部與所述陽極葉片11之一相連接，且與小交連環13直接電連接，其經過端部空間和通過磁極孔的有效電長度為20 30mm。在陽極筒1兩側對稱安裝的兩個錐狀磁極3底部間距離hd在13. 5 16mm範圍內。同軸地安裝在輸出部件和陰極部件外側的環狀磁鐵5經錐狀磁極3聚磁後沿陽極部件中心軸線部的互作用空間處的磁通量密度Bg為280 350mT。陽極筒1內壁的直徑在20 30mm範圍內。大交連環12內徑面與小交連環13外徑面的間距s在0. 5 1. Omm範圍內，能使 JI模振蕩的N/2模式與相鄰非π模振蕩的Ν/2-1的頻率分隔度為16%以上，從而維持磁控
管的穩定工作。陰極部件的上下兩側屏蔽相對葉片軸方向的上下端面呈向中心收縮狀，上屏蔽帽與葉片11頂端面距離a為0. 1 0. 4mm，這樣，能有效防止陽極諧振系統內雜散電子的產生。
權利要求
1.一種輸出功率高的磁控管，包括有陽極部件、陰極部件，陽極部件包括圓柱狀的陽極筒(1)、固定在陽極筒(1)內壁表面上呈放射狀的若干陽極葉片(11)和置於陽極筒(1)內的大交連環(12)、小交連環(13)以及輸出天線(14)，所述陽極葉片(11)的數量為偶數，陰極部分包括有與陽極部件同軸裝配的中心支杆組件及繞在中心支杆組件上的螺旋狀燈絲 (2)，陽極部件的軸向方向上對稱地安裝一對軟磁材料的錐形磁極(3)，在所述磁極(3)的外側分別安裝有陰極電源輸入部件和微波功率輸出部件，在陰極電源輸入部件和微波功率輸出部件外同軸地安裝一對環狀永磁鐵(5)與上述對稱安裝的磁極(3)構成磁迴路，其特徵是，所述螺旋狀燈絲(2)的外徑在4. 0 5. Omm的範圍內，所述葉片(11)的陰極部側的前端部內接圓的直徑da在6. 5mm 8mm範圍內，且上述相鄰陽極葉片(11)的陰極側頂端部的間隔w與陽極葉片(11)的材料厚度t滿足關係式1. 0<t/w<2. 0。
2.根據權利要求1所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述陽極葉片(11)沿陽極筒(1)軸方向的高度ha在7. 5 8. 5mm範圍內。
3.根據權利要求1或2所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述微波功率輸出部件中的微波輸出天線(14)底部與所述陽極葉片(11)之一相連接，且與小交連環(13)直接電連接，其經過端部空間和通過磁極孔的有效電長度為20 30mm。
4.根據權利要求3所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述在陽極筒(1)兩側對稱安裝的兩個錐狀磁極(3)底部間距離hd在13. 5 16mm範圍內。
5.根據權利要求4所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述同軸地安裝在輸出部件和陰極部件外側的環狀磁鐵(5)經錐狀磁極(3)聚磁後沿陽極部件中心軸線部的互作用空間處的磁通量密度Bg為280 350mT。
6.根據權利要求1或2或4或5所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述陽極筒 (1)內壁的直徑在20 30mm範圍內。
7.根據權利要求6所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述大交連環(12)內徑面與小交連環(13)外徑面的間距s在0.5 1.0mm範圍內，能使π模振蕩的Ν/2模式與相鄰非η模振蕩的Ν/2-1的頻率分隔度為16%以上。
8.根據權利要求7所述的輸出功率高的磁控管，其特徵是，所述陰極部件的上下兩側屏蔽相對葉片(11)軸方向的上下端面呈向中心收縮狀，上屏蔽帽與葉片(11)頂端面距離a 為 0. 1 0. 4mm。
全文摘要
本發明是一種輸出功率高的磁控管，包括陽極部件、陰極部件，陽極部件包括陽極筒、陽極筒內表面上的葉片、大小交連環、輸出天線，陰極部分包括中心支杆組件及螺旋狀燈絲，陽極部件的軸向上對稱地安裝有錐形磁極，在磁極的外側分別設有陰極輸入部件和功率輸出部件，在輸入部件和輸出部件外同軸安裝一對環狀永磁鐵與上述磁極構成磁迴路，螺旋狀燈絲的外徑為4.0～5.0mm，葉片前端部內接圓的直徑為6.5mm～8mm，相鄰葉片的陰極側頂端部的間隔w與葉片的厚度t滿足1.0<t/w<2.0。本發明使微波設備小型化，輸出功率高，磁控管穩定工作在5.8GHz頻段，且其工作電壓與現有2.45GHz頻段的磁控管相同，無需另配電源。
文檔編號H01J23/027GK102339707SQ201110220448
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者王彩育, 王賢友, 鍾立松, 陳慶華 申請人:廣東威特真空電子製造有限公司