專利名稱：一種八腔小功率磁控管及其設(shè)計(jì)步驟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)波加熱用磁控管，特別是一種八腔小功率磁控管及其設(shè)計(jì)步驟。
背景技術(shù)：
眾所周知，連續(xù)波磁控管早期運(yùn)用于電子對(duì)抗，六十年代以來，微波加熱在工、農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)，理療以及日常生活中得到廣泛應(yīng)用，特別是在家用微波爐上的使用。目前微波爐用 磁控管技術(shù)已經(jīng)趨近成熟，因此在提高管子效率的前提下進(jìn)一步降低材料成本，節(jié)省能源 就成為微波爐用磁控管行業(yè)努力的目標(biāo)，同時(shí)開拓微波加熱應(yīng)用于新的市場(chǎng)也是我們奮斗 的方向，如車載微波爐、便攜式微波爐以及小功率微波加熱的使用。連續(xù)波八腔小功率磁控管是一種重入式諧振型正交場(chǎng)振蕩器，是微波技術(shù)中的一 種高功率源。它最主要的特點(diǎn)是高功率和低的工作電壓，其次是由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而帶來的體 積小、重量輕、使用方便、工作可靠和成本低等特點(diǎn)。現(xiàn)在由于市場(chǎng)需求，要求我們?cè)诖斯ぷ?頻率不變的前提下降低它的功率以及它的工作電壓，同時(shí)進(jìn)一步減小體積、減輕重量以便 于使用。而八腔小功率磁控管的管芯結(jié)構(gòu)基本決定了八腔小功率磁控管的工作參數(shù)，這就 要求我們要設(shè)計(jì)一種新的八腔小功率磁控管結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的特性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、陽極電壓低、體積小、重量輕、安裝和 使用更為簡(jiǎn)便的八腔小功率磁控管及其設(shè)計(jì)步驟，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計(jì)的一種八腔小功率磁控管，包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、 冷卻部件和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板， 相鄰兩陽極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁極A和磁極 K，以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵；陽極板端面之間空間，以及陽極板和磁極A及 磁極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間；其結(jié)構(gòu)特征是陽極板設(shè)置有八片，并均布 設(shè)置在陽極筒內(nèi)；其中，陽極板高度a為5. 5mm-6. 0mm，相對(duì)的兩陽極板端面之間距離e為 7. 6mm-8. 15mm。所述八片陽極板構(gòu)成有八個(gè)諧振腔；陽極板上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有均壓環(huán)組 件，均壓環(huán)組件包括小均壓環(huán)和位于小均壓環(huán)外側(cè)的大均壓環(huán)；其中，陽極板厚度d為 1. 7mm-1. 9mm，大、小均壓環(huán)厚度b為0. 7mm-1. 0mm,陽極筒內(nèi)徑c為29mm-31mm。利用HFSS 的本征模計(jì)算對(duì)陽極諧振腔進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，以計(jì)算出陽極板厚度、均壓環(huán)厚度、陽極筒內(nèi)徑 等關(guān)鍵尺寸。以得到我們需要的2. 45GHz的八腔小功率磁控管工作頻率。所述陰極組件包括燈絲以及位于燈絲兩端的上端帽和下端帽，上、下端帽分別通 過長(zhǎng)引線和短引線與導(dǎo)電引線連接，長(zhǎng)、短引線與導(dǎo)電引線連接處設(shè)置有下陶瓷體；其中， 燈絲外徑f為3. 2mm-3. 7mm,上、下端帽之間距離g為6. 5mm_7. 0mm。燈絲的外徑以及上下 端帽之間的距離基本決定了陰極發(fā)射電子的能力。
所述相對(duì)的兩陽 極板端面之間距離e的優(yōu)化尺寸為7. 8mm-8. 15mm ；陽極筒內(nèi)徑c 的優(yōu)化尺寸為29. 5mm-30. 5mm ；燈絲外徑f的優(yōu)化尺寸為3. 5mm_3. 7mm ；上端帽和下端帽之 間距離g的優(yōu)化尺寸為6. 5mm-6. 8_。所述磁極A和磁極K外端還分別設(shè)置有A側(cè)管和K側(cè)管，磁鐵分別固定套在A側(cè) 管和K側(cè)管上；能量輸出器設(shè)置在A側(cè)管上端，下陶瓷體設(shè)置在K側(cè)管下端。所述磁極A的高度h為6. Omm-6. 5mm,磁極K的高度j為6. Omm-6. 5mm,磁極A禾口 磁極K之間距離i為8. 3mm-9. 2mm。通過改變磁鐵的大小以及磁極A和磁極K的形狀，來改 變互作用空間磁場(chǎng)的大小，以滿足八腔小功率磁控管.JI模工作模式磁場(chǎng)強(qiáng)度的需求。所 述磁極A和磁極K之間距離i的優(yōu)化尺寸為8. 5mm-8. 7mm。所述能量輸出器包括發(fā)射天線和由下至上設(shè)置的抗流環(huán)、上陶瓷體和天線帽；抗 流環(huán)設(shè)置在A側(cè)管內(nèi)；發(fā)射天線上端與天線帽連接，下端伸至陽極筒內(nèi)。所述冷卻部件包括散熱片，散熱片設(shè)置在陽極筒外圍。一種八腔小功率磁控管的設(shè)計(jì)步驟，包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、冷卻 部件和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板，相鄰 兩陽極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁極A和磁極K， 以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵；陽極板端面之間空間，以及陽極板和磁極A及磁 極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間；其特征是首先，根據(jù)陽極電壓3KV、輸出功 率300W、工作頻率2. 45GHz的要求，對(duì)八腔小功率磁控管互作用空間進(jìn)行計(jì)算；其次，利用 HFSS本征模計(jì)算對(duì)諧振腔進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；再次，利用HFSS激勵(lì)求解計(jì)算對(duì)能量輸出器進(jìn) 行分析計(jì)算；再結(jié)合目前使用的微波爐用八腔小功率磁控管對(duì)陰極組件進(jìn)行配合尺寸的設(shè) 計(jì)；然后結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)磁路系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算；最后結(jié)合管芯尺寸對(duì)冷卻部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。通 過以上設(shè)計(jì)，已實(shí)現(xiàn)滿足八腔小功率磁控管輸出特性參數(shù)要求的八腔小功率磁控管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的磁控管設(shè)計(jì)為有八個(gè)諧振腔的結(jié)構(gòu)，決定了磁控管的工作頻率。同時(shí)，通 過改變各陽極板的高度，以及相對(duì)陽極板端面的距離，以減小磁控管互作用空間，從而降低 功率及陽極電壓。其有益效果是降低陽極電壓，減輕磁控管電源負(fù)擔(dān)，同時(shí)減少了對(duì)電網(wǎng) 的污染；減小了磁控管的體積、降低了磁控管的重量，安裝和使用更為簡(jiǎn)便。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為管芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為磁控管互作用空間結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為陽極諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為陰極組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為磁路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1-圖6，本八腔小功率磁控管，包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、冷卻 部件和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒15和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板13，相鄰兩陽極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔16 ；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁極AlO 和磁極K14，以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵4 ；陽極板端面之間空間，以及陽極板 和磁極A及磁極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間。陽極板設(shè)置有八片，并均布 設(shè)置在陽極筒內(nèi)；其中，陽極板高度a為5. 5mm-6. 0mm，相對(duì)的兩陽極板端面之間距離e為
7.6mm-8. 15mm。 八片陽極板13構(gòu)成有八個(gè)諧振腔16 ；陽極板上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有均壓環(huán)組件， 均壓環(huán)組件包括小均壓環(huán)11和位于小均壓環(huán)外側(cè)的大均壓環(huán)12 ；其中，陽極板厚度d為 1. 7mm-1. 9mm，大、小均壓環(huán)厚度b為0. 7mm-1. 0mm,陽極筒15內(nèi)徑c為29mm-31mm。陰極組件包括燈絲18以及位于燈絲兩端的上端帽17和下端帽19，上、下端帽分別 通過長(zhǎng)引線20和短引線21與導(dǎo)電引線24連接，長(zhǎng)、短引線與導(dǎo)電引線連接處設(shè)置有下陶 瓷體23 ；其中，燈絲外徑f為3. 2mm-3. 7mm，上、下端帽之間距離g為6. 5mm_7. 0mm。磁極AlO和磁極K14外端還分別設(shè)置有A側(cè)管6和K側(cè)管22，磁鐵4分別固定套 在A側(cè)管和K側(cè)管上；能量輸出器設(shè)置在A側(cè)管上端，下陶瓷體23設(shè)置在K側(cè)管下端。磁 極AlO的高度h為6. Omm-6. 5mm,磁極K14的高度j為6. Omm-6. 5mm,磁極A和磁極K之間 距離 i 為 8. 3mm-9. 2mm。能量輸出器包括發(fā)射天線5和由下至上設(shè)置的抗流環(huán)7、上陶瓷體2和天線帽1 ； 抗流環(huán)設(shè)置在A側(cè)管6內(nèi)；發(fā)射天線上端與天線帽連接，下端伸至陽極筒15內(nèi)。冷卻部件 包括散熱片3，散熱片設(shè)置在陽極筒15外圍。上述相對(duì)的兩陽極板13端面之間距離e可以優(yōu)化為7. 8mm_8. 15mm ；陽極筒15內(nèi) 徑c可以優(yōu)化為29. 5mm-30. 5mm ；燈絲18外徑f可以優(yōu)化為3. 5mm_3. 7mm ；上端帽17和下 端帽19之間距離g可以優(yōu)化為6. 5mm-6. 8mm ；磁極AlO和磁極K14之間距離i可以優(yōu)化為
8.5mm-8. 7mm。
權(quán)利要求
1.一種八腔小功率磁控管，包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、冷卻部件和產(chǎn)生恒 定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒(1 和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板(13)，相鄰兩陽 極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔(16)；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁極A(10)和磁極 K(14)，以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵(4)；陽極板端面之間空間，以及陽極板和磁 極A及磁極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間；其特征是陽極板設(shè)置有八片，并均布 設(shè)置在陽極筒內(nèi)；其中，陽極板高度a為5. 5mm-6. 0mm，相對(duì)的兩陽極板端面之間距離e為7.6mm-8. 15mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述八片陽極板(1 構(gòu)成有八 個(gè)諧振腔(16)；陽極板上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有均壓環(huán)組件，均壓環(huán)組件包括小均壓環(huán)(11)和 位于小均壓環(huán)外側(cè)的大均壓環(huán)(1 ；其中，陽極板厚度d為1.7mm-1.9mm，大、小均壓環(huán)厚度 b 為 0. 7mm-1. 0mm,陽極筒(15)內(nèi)徑 c 為 ^mm-31mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述陰極組件包括燈絲(18)以 及位于燈絲兩端的上端帽(17)和下端帽(19)，上、下端帽分別通過長(zhǎng)引線00)和短引線 (21)與導(dǎo)電引線04)連接，長(zhǎng)、短引線與導(dǎo)電引線連接處設(shè)置有下陶瓷體03)；其中，燈絲 外徑f為3. 2mm-3. 7mm,上、下端帽之間距離g為6. 5mm_7. Omm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述相對(duì)的兩陽極板(13)端 面之間距離e為7. 8mm-8. 15mm ；陽極筒(15)內(nèi)徑c為29. 5讓-30. 5mm ；燈絲(18)外徑f為 3. 5mm-3. 7mm ；上端帽(17)和下端帽(19)之間距離g為6. 5mm_6. 8_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁極A(10)和 磁極K(14)外端還分別設(shè)置有A側(cè)管(6)和K側(cè)管(22)，磁鐵(4)分別固定套在A側(cè)管和 K側(cè)管上；能量輸出器設(shè)置在A側(cè)管上端，下陶瓷體設(shè)置在K側(cè)管下端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁極A(IO)的高度h 為6. Omm-6. 5mm,磁極K (14)的高度j為6. Omm-6. 5mm,磁極A和磁極K之間距離i為8.3mm-9. 2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁極A(10)和磁極K (14) 之間距離i為8. 5mm-8. 7mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述能量輸出器包括發(fā)射天線 (5)和由下至上設(shè)置的抗流環(huán)(7)、上陶瓷體( 和天線帽(1)；抗流環(huán)設(shè)置在A側(cè)管(6) 內(nèi)；發(fā)射天線上端與天線帽連接，下端伸至陽極筒(15)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述冷卻部件包括散熱片(3)， 散熱片設(shè)置在陽極筒(1 外圍。
10.一種八腔小功率磁控管的設(shè)計(jì)步驟，包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、冷卻 部件和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒(1 和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板 (13)，相鄰兩陽極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔(16)；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁 極A(IO)和磁極K(14)，以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵(4)；陽極板端面之間空間， 以及陽極板和磁極A及磁極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間；其特征是首先，根 據(jù)陽極電壓3KV、輸出功率300W、工作頻率2. 45GHz的要求，對(duì)八腔小功率磁控管互作用空 間進(jìn)行計(jì)算；其次，利用HFSS本征模計(jì)算對(duì)諧振腔進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；再次，利用HFSS激勵(lì)求 解計(jì)算對(duì)能量輸出器進(jìn)行分析計(jì)算；再結(jié)合目前使用的微波爐用八腔小功率磁控管對(duì)陰極組件進(jìn)行配合尺寸的設(shè)計(jì)；然后結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)磁路系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算；最后結(jié)合管芯尺寸對(duì) 冷卻部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
全文摘要
一種八腔小功率磁控管及其設(shè)計(jì)步驟，磁控管包括能量輸出器、陽極組件、陰極組件、冷卻部件和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的磁路系統(tǒng)；陽極組件包括陽極筒和設(shè)置在陽極筒內(nèi)的陽極板，相鄰兩陽極板和陽極筒內(nèi)壁圍成諧振腔；磁路系統(tǒng)包括設(shè)置在陽極筒兩端的磁極A和磁極K，以及設(shè)置在磁極A和磁極K外端的磁鐵；陽極板端面之間空間，以及陽極板和磁極A及磁極K之間的空間共同組成磁控管互作用空間；其陽極板設(shè)置有八片，并均布設(shè)置在陽極筒內(nèi)；其中，陽極板高度a為5.5mm-6.0mm，相對(duì)的兩陽極板端面之間距離e為7.6mm-8.15mm。本發(fā)明有八個(gè)諧振腔，同時(shí)，通過改變各陽極板的高度，以及相對(duì)陽極板端面的距離，以減小磁控管互作用空間，從而降低功率及陽極電壓。
文檔編號(hào)H01J23/04GK102054646SQ201010571980
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉銀波, 張文亮, 童桂林 申請(qǐng)人:廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司