專利名稱：用于微波爐的磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微波爐的磁控管，特別是有預(yù)定幾何結(jié)構(gòu)的磁控管條帶環(huán)，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(yè)應(yīng)用的部件，例如高頻加熱設(shè)備，粒子加速器及雷達(dá)系統(tǒng)。


圖1至3表示普通磁控管的結(jié)構(gòu)。
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，并構(gòu)成與正極圓柱101一起的正電極部分。葉片102規(guī)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(huán)104和小直徑的條帶環(huán)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(huán)104和105交替地與葉片102電連接，并使每一相對的葉片102以倒轉(zhuǎn)的狀態(tài)排列。
按照上面描述的結(jié)構(gòu)，每一相對的電極102和正圓柱電極構(gòu)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(nèi)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回路。
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(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)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(shù)字116表示冷卻片，它把正圓柱電極101連到下軛架115，并把正圓柱電極101內(nèi)產(chǎn)生的熱通過底軛架115輻射到外面。
參考圖3，根據(jù)圖1，當(dāng)電源通過外部電源(未畫出)加到燈絲106時，燈絲106被作用于燈絲106的工作電流加熱，熱離子從燈絲106發(fā)射出來。由發(fā)射的熱離子在激勵空間107產(chǎn)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，并因在激勵空間107形成的磁場的影響使其旋轉(zhuǎn)，從“i”狀態(tài)移動到另一種“f”狀態(tài)。因此，相應(yīng)于熱離子群301的旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生，并通過天線103傳到外面。
一般，由下式計算頻率f=12πLC]]>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(jié)構(gòu)確定。因此，構(gòu)成LC諧振電路一部分的葉片102的結(jié)構(gòu)是確定諧波頻率的基本因素。
用于微波爐的磁控管振蕩頻率固定在2,450兆赫。因?yàn)槲⒉t磁控管有固定的頻率，在生產(chǎn)時磁控管必須精確調(diào)到2,450兆赫。僅管磁控管有固定的頻率，但由于實(shí)際工作條件下負(fù)載的變化，磁控管振蕩頻在中心頻率的±10％至±15％范圍內(nèi)變化。
實(shí)際上，雖然磁控管產(chǎn)生變化的頻率，單主頻由測量方法規(guī)定，并作為磁控管的振蕩頻率。為了設(shè)定磁控管在正圓柱電極101的振蕩頻率，大直徑條帶環(huán)104和小直徑條帶環(huán)105，以及葉片102起主要作用。也就是大直徑和小直徑條帶環(huán)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(huán)104和105，當(dāng)經(jīng)歷相位交替改變時產(chǎn)生振蕩，在大和小條帶環(huán)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(chǎn)生一定量的振蕩，產(chǎn)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(huán)104和105設(shè)置精密的頻率。大和小直徑的條帶環(huán)104和105的形狀和尺寸(它固定安裝在磁控管內(nèi))，確定了大直徑和小直徑條帶環(huán)104和105之間的靜電電容，產(chǎn)生與靜電電容有關(guān)的頻率。因此，磁控管設(shè)計成用控制大直徑和小直徑條帶環(huán)104和105的形狀和尺寸來調(diào)節(jié)它的頻率，并要求完全對稱的結(jié)構(gòu)。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(guī)磁控管中，大直徑條帶環(huán)104的內(nèi)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(jié)構(gòu)，而小直徑條帶環(huán)105為內(nèi)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(jié)構(gòu)，這種幾何結(jié)構(gòu)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于2450兆赫效率的許多努力都沒有成功。
本發(fā)明附加的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)部分將在下面的描述中表現(xiàn)出來，部分從描述中很明顯，或可以從本發(fā)明的實(shí)際上獲悉。
為獲得本發(fā)明上面的目標(biāo)和其它目標(biāo)，提供了供微波爐用的微波管，它包括正圓柱電極，構(gòu)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(huán)和小直徑條帶環(huán)，它們分別排列在葉片的上部和下部，并相互交替電連到葉片。大直徑條帶環(huán)的內(nèi)外直徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米范圍內(nèi)，小直徑條帶環(huán)的內(nèi)外直徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米范圍內(nèi)。大直徑環(huán)和小直徑環(huán)的高度在1.5毫米至1.6毫米范圍內(nèi)，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)之間的距離保持在2.2毫米的誤差范圍內(nèi)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于磁控管的大直徑條帶環(huán)401和小直徑條帶環(huán)402。
字母“a”表示大直徑環(huán)401上端和下端之差，也就是大直徑環(huán)401的高度。字母“b”表示大直徑環(huán)401的內(nèi)徑，字母“c”表示大直徑環(huán)401的外徑。此外，大直徑環(huán)401內(nèi)外直徑“b”和“c”的差就是大直徑環(huán)401的厚度。
與大直徑環(huán)401的幾何結(jié)構(gòu)相似，在小直徑環(huán)402中，字母“d”表示小直徑環(huán)402的高度，字母“e”表示小直徑環(huán)402的內(nèi)徑，字母“f”表示小直徑環(huán)402的外徑，內(nèi)外徑“e”和“f”之差表示小直徑環(huán)402的厚度。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，分配給大直徑環(huán)401和小直徑環(huán)402的數(shù)值示于下面的表1中表1

如表1所示，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402之間的距離相應(yīng)于從大直徑環(huán)401的內(nèi)圓到小直徑環(huán)402的外圓的最短距離，即2.20毫米。
圖4實(shí)施例的工作描述于下，磁控管是微波管，在正圓柱電極內(nèi)產(chǎn)生的微波諧振頻率主要與葉片的結(jié)構(gòu)和大直徑和小直徑環(huán)401和402的結(jié)構(gòu)有關(guān)。亦即上面描述的磁控管結(jié)構(gòu)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(guān)，靜電電容的值是一個常數(shù)，它僅僅由其幾何形狀確定，例如構(gòu)成電容的兩導(dǎo)體的大小和相互距離?；谏鲜?，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(huán)時的Q因子。在上述方程(1)中，Qr可從下式(2)獲得Qr=70λrRv+RoRvRo+Nπ---(2)]]>在上述方程(1)中，Qs是在有帶環(huán)情況下的Q因子，且可由下式(3)獲得Qs=70dsλπ---(3)]]>在上述方程(1)，(2)和(3)中，未說明的字母如下
Cs由帶環(huán)確定的靜電電容，Cr在單諧振器中，無帶環(huán)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(huán)與小直徑環(huán)之間的距離Ro從中心至葉片前端環(huán)的半徑Rv正極圓柱的內(nèi)徑N諧振腔數(shù)λππ模式中的波長從上述公式可見，大直徑環(huán)401和小直徑環(huán)402上的靜電電容正比于總的Q因子值，而Q因子正比于效率，于是，就增加了磁控管的效率。靜電電容是個常數(shù)，它由大直徑環(huán)401和小直徑環(huán)402的幾何結(jié)構(gòu)所決定。因此，這些幾何結(jié)構(gòu)是決定磁控管效率的基本因素。這樣，根據(jù)表1的實(shí)施例，由大直徑環(huán)401和小直徑環(huán)402的幾何結(jié)構(gòu)決定的數(shù)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(guān)，所以上述計算結(jié)果表示由于本發(fā)明把帶環(huán)引入磁控管而增加了效率。
根據(jù)上述實(shí)施例的數(shù)值一定有一個誤差范圍，例如±0.05毫米，這是對無載Q值允許的范圍。此外，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402之間的靜電電容(它與無載Q值有關(guān))由大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402的幾何結(jié)構(gòu)決定，如大直徑環(huán)和小直徑環(huán)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(gòu)成有約2,000的無載Q值，除了誤差范圍值和改變其它因子，如高度，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402的內(nèi)徑和外徑之外，這會引起大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402相對表面的變化。
構(gòu)建大直徑環(huán)和小直徑環(huán)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(shí)施例所述)是合適的，當(dāng)然，雖然在生產(chǎn)帶環(huán)時允許一定范圍的誤差，但大直徑環(huán)和小直徑環(huán)401和402的幾何結(jié)構(gòu)，在它們之間的距離在允許誤差范圍內(nèi)小于2.20毫米的情況下，具有不同的數(shù)值范圍。
此外，雖然一般的大直徑環(huán)和小直徑環(huán)構(gòu)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(fā)明的大直徑環(huán)和小直徑環(huán)允許它們的高度和厚度分別相同，使本發(fā)明的大直徑環(huán)和小直徑環(huán)具有上述數(shù)值，把磁控管的Q值改進(jìn)到2,000。
如上所述，本發(fā)明提供了用于微波爐的磁控管，它有改善幾何結(jié)構(gòu)的大直徑環(huán)和小直徑環(huán)。這種改善的幾何結(jié)構(gòu)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(fā)明的實(shí)施例，業(yè)內(nèi)人士能感到可對這種實(shí)施例進(jìn)行改變而沒有離開本發(fā)明的原理的精神，本發(fā)明的范圍確定在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種用于微波爐的磁控管，包括正極圓柱；一組葉片，它與正極圓柱一起構(gòu)成正極部分；大直徑環(huán)和小直徑環(huán)，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(huán)的內(nèi)徑和外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米范圍內(nèi)；小直徑環(huán)的內(nèi)徑和外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米范圍內(nèi)；大直徑環(huán)和小直徑環(huán)的高度在1.55毫米至1.65毫米范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于對2.20毫米誤差范圍的距離，在大直徑環(huán)的內(nèi)徑和小直徑環(huán)的外徑之間是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)具有大直徑環(huán)內(nèi)徑和外徑之間的差，它與小直徑環(huán)內(nèi)徑與外徑之間的差相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的高度與小直徑環(huán)的相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的內(nèi)徑和外徑分別為17.6毫米和19.1毫米，小直徑環(huán)的內(nèi)徑和外徑分別為13.8毫米和15.4毫米，大、小直徑環(huán)的高度為1.55毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于葉片有規(guī)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(gòu)成電感電容諧振電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)和小直徑環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，進(jìn)一步包括天線，它連到一個葉片并感應(yīng)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(jīng)向內(nèi)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(yīng)的端部；中心引線，它安裝在頂部屏蔽的底部，并通過底部屏蔽的孔和燈絲；邊引線，安裝于底屏蔽的底部；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(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁流引入激勵空間；上、下磁軛，它對應(yīng)正極圓柱的相應(yīng)端部；冷卻風(fēng)扇，它把正極圓柱連到下磁軛，并把正極圓柱內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射到正極圓柱的外面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于磁控管的無載Q值為2,000。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)和小直徑環(huán)有同樣的高度和厚度，以減少在磁控管內(nèi)產(chǎn)生的頻率噪聲，并改善磁控管的無載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(huán)和小直徑環(huán)，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(huán)的內(nèi)、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米范圍內(nèi)，小直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米范圍內(nèi)，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)的高度為1.50毫米至1.60毫米范圍內(nèi)，且厚度相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的高度與小直徑環(huán)的高度相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別為17.6毫米和19.1毫米，小直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別為13.9毫米和15.4毫米，大直徑環(huán)和小直徑環(huán)的高度為1.55毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的內(nèi)徑和小直徑環(huán)外徑差保持在2.20毫米的誤差范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控管，其特征在于，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(huán)和小直徑環(huán)，它們分別布置于葉片的上部和下部，并互相交替地與葉片電連接，其中大直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米范圍內(nèi)，小直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米范圍內(nèi)，和大、小直徑環(huán)的高度為1.50毫米至1.60毫米范圍內(nèi)，并能產(chǎn)生高于1,850的無載Q值，以改善磁控管的頻率和效率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的磁控管，其特征在于磁控管的無載Q值為2,000。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的磁控管，其特征在于大、小直徑環(huán)有相同高度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的磁控管，其特征在于大、小直徑環(huán)有相同厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的內(nèi)徑和小直徑環(huán)的外徑差維持在2.20毫米的誤差范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的磁控管，其特征在于大直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在17.6毫米至19.1毫米，小直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別為13.9毫米至15.4毫米，和大、小直徑環(huán)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(huán)和小直徑環(huán)分別布置于葉片的上部和下部，并互相交替地與葉片電連接，其中大、小直徑環(huán)具有同樣高度和厚度，以改善磁控管的頻率和效率。
23.根據(jù)權(quán)利要求11的磁控管，其特征在于磁控管無載Q值為2,000。
全文摘要
一種用于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(huán)，葉片與正極圓柱一起構(gòu)成正極的一部分，大直徑和小直徑環(huán)分別布置在葉片的上部和下部，并相互交替地與葉片電連接。大直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在17.1毫米至18.01毫米和18.6毫米至19.6毫米范圍內(nèi)，小直徑環(huán)的內(nèi)、外徑分別在13.4毫米至14.4毫米和14.9毫米至15.9毫米范圍內(nèi)。大、小直徑環(huán)的高度在1.50毫米至1.60毫米范圍內(nèi)。大直徑環(huán)與小直徑環(huán)之間的距離保持在2.20毫米的誤差范圍內(nèi)。
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(yōu)先權(quán)日2002年7月27日
發(fā)明者孫鐘哲, 鮑里斯·V·拉伊斯基, V 拉伊斯基 申請人:三星電子株式會社