CN102339707B - 一种输出功率高的磁控管 - Google Patents

Abstract

本发明是一种输出功率高的磁控管，包括阳极部件、阴极部件，阳极部件包括阳极筒、阳极筒内表面上的叶片、大小交连环、输出天线，阴极部分包括中心支杆组件及螺旋状灯丝，阳极部件的轴向上对称地安装有锥形磁极，在磁极的外侧分别设有阴极输入部件和功率输出部件，在输入部件和输出部件外同轴安装一对环状永磁铁与上述磁极构成磁回路，螺旋状灯丝的外径为4.0～5.0mm，叶片前端部内接圆的直径为6.5mm～8mm，相邻叶片的阴极侧顶端部的间隔w与叶片的厚度t满足：1.0<t/w<2.0。本发明使微波设备小型化，输出功率高，磁控管稳定工作在5.8GHz频段，且其工作电压与现有2.45GHz频段的磁控管相同，无需另配电源。

Description

一种输出功率高的磁控管

技术领域

 本发明涉及磁控管，特别是一种用于微波炉、工业微波设备等的5.8GHz频段的输出功率高的磁控管。

背景技术

磁控管是产生微波的真空电子管，因为振荡效率高，微波输出功率大，除了广泛应用于家用微波炉以外，还广泛用作工业加热、化学处理等微波处理设备的微波发生源。而随着微波技术的发展，需要更高频率的磁控管如5.8GHz频段的连续波磁控管作为微波功率源，以提高微波与介质材料作用时的转换效率，提高生产效率，实现节能环保。

附图1是用于现有一般性微波炉的磁控管剖面图，图2是图1中的阳极

谐振系统剖面图，图3是图1中的阳极谐振系统主视图。从图中可知，磁控管一般由阳极部件、阴极部件、输出部件以及形成磁回路等部件构成。如图所示，磁控管中央部分安装阴极部件，与其同轴地安装的阳极部件。阴极部件包括带有屏蔽帽的中心支杆组件和边支杆组件以及绕在中心支杆组件上的螺旋状灯丝2；阳极部件是由阳极筒1、叶片11、大交连环12、小交连环13以及天线构成；在阳极部件的轴向方向对称地安装一对锥形的磁极3，磁极3与磁铁和外部支架组件以及安装底板构成磁回路。

作为现有技术中的2.45GHz频段的磁控管振荡本体部份的主要尺寸，主

要按如下设定：即叶片11的片数为10片，在叶片11的阴极部侧的前端部（叶片端部）内接圆的直径2ra为8.8～9.2mm的范围，灯丝2的外周直径dc为 3.8～4.0mm范围，且阴极部直径与阳极部直径之比是在0.44～0.46范围内，叶片11的管轴方向的高度为8.8～9.5mm的范围，叶片11厚度t与阴极部侧的叶片前端的相邻间隔w之比t/w是在2.2～2.6范围内。

另外，这样的配置，即固定在阳极筒1两侧部对称安装的锥状磁极3底部的相互间隔为11.5～13mm的范围内，在阴极部和输出部外侧安装的两个环状磁铁经锥状磁极聚磁后，在阴极部与阳极部间的互作用空间产生的磁通量密度为160～200mT。

磁控管的振荡频率是由磁控管的振荡本体部份决定，其微波输出功率和效率是与外加的电场和磁场以及阳极部和阴极部的结构和阴极部的性能所决定。近年来，为提高微波与介质材料作用过程的的微波-热转换效率，并使微波设备实现小型化，因而力图开发更高频率的磁控管，如ISM频段中的5.8GHz频段的磁控管。故以往结构的磁控管只适合工作在2.45GHz频段，需要重新设计出适合在5.8GHz频段工作的磁控管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5.8GHz频段的输出功率高的磁控管，实现稳定振荡，微波输出功率高且适合微波设备小型化，其阳极工作电压与现有2.45GHz频段微波炉磁控管通用，能使其方便地与现有微波设备中的供电电源相通用，而无需另外开发配套的供电电源。

实现本发明目的的技术方案是：一种输出功率高的磁控管，包括有阳极部件、阴极部件，阳极部件包括圆柱状的阳极筒、固定在阳极筒内壁表面上呈放射状的若干阳极叶片和置于阳极筒内的大交连环、小交连环以及输出天线，所述阳极叶片的数量为偶数，阴极部分包括有与阳极部件同轴装配的中心支杆组件及绕在中心支杆组件上的螺旋状灯丝，阳极部件的轴向方向上对称地安装一对软磁材料的锥形磁极，在所述磁极的外侧分别安装有阴极电源输入部件和微波功率输出部件，在阴极电源输入部件和微波功率输出部件外同轴地安装一对环状永磁铁与上述对称安装的磁极构成磁回路，其特征是，所述阴极的螺旋状灯丝的外径在4.0～5.0mm的范围内，所述叶片的阴极部侧的前端部内接圆的直径da在6.5mm～8mm范围内，且上述相邻阳极叶片的阴极侧顶端部的间隔w与阳极叶片的材料厚度t满足如下关系式：

1.0<t/w<2.0。

上述阳极叶片沿阳极筒轴方向的高度ha是在7.5～8.5mm范围内。

上述输出部件中的微波输出天线底部与所述阳极叶片之一相连接，且与小交连环直接电连接，其经过端部空间和通过磁极孔的有效电长度为20～30mm。

在阳极筒两侧对称安装的两个锥状磁极底部间距离hd是在13.5～16mm范围内。

同轴地安装在输出部件和阴极部件外侧的环状磁铁经锥状磁极聚磁后沿阳极部件中心轴线部的互作用空间处的磁通量密度Bg为280～350mT。

阳极筒内壁的直径在20～30mm范围内。

大交连环内径面与小交连环外径面的间距s在0.5～1.0mm范围内，能使π模振荡的N/2模式与相邻非π模振荡的N/2-1的频率分隔度为16%以上，从而维持磁控管的稳定工作。

阴极部件的上下两侧屏蔽相对叶片轴方向的上下端面呈向中心收缩状，上屏蔽帽与叶片顶端面距离a为0.1～0.4mm，能有效防止阳极谐振系统内杂散电子的产生。

本发明的有益效果是，通过限定磁控管的振荡本体部份和阴极部位置和尺寸，提高了微波与介质材料作用过程的的微波-热转换效率，并使微波设备实现小型化，能实现磁控管稳定工作频率为5.8GHz频段，并且其阳极工作电压与现有2.45GHz频段的微波炉磁控管相一致，能方便地应用于现有的微波设备中，而无需专门配置电源，同时，该发明的磁控管的EMI性能也符合相关标准。

附图说明

图1为现有2.45GHz频段磁控管的剖面图；

图2为图1中阳极谐振系统剖面图； 

图3为图1中阳极谐振系统主视图； 

图4本发明阳极谐振系统的剖面图；

图5为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图4、图5所示，本发明是一种输出功率高的磁控管，包括有阳极部件、阴极部件，阳极部件包括圆柱状的阳极筒1、固定在阳极筒1内壁表面上呈放射状的若干阳极叶片11和置于阳极筒1内的大交连环12、小交连环13以及输出天线14，所述阳极叶片11的数量为偶数，阴极部分包括有与阳极部件同轴装配的中心支杆组件及绕在中心支杆组件上的螺旋状灯丝2，阳极部件的轴向方向上对称地安装一对软磁材料的锥形磁极3，在所述磁极3的外侧分别安装有阴极电源输入部件和微波功率输出部件，在阴极部件和微波功率输出部件外同轴地安装一对环状永磁铁5与上述对称安装的磁极3构成磁回路，所述阴极的螺旋状灯丝2的外径在4.0～5.0mm的范围内，所述叶片11的阴极部侧的前端部内接圆的直径da在6.5mm～8mm范围内，且上述阳相邻极叶片11的阴极侧顶端部的间隔w与阳极叶片11的材料厚度t满足如下关系式：

1.0<t/w<2.0。

上述阳极叶片11沿阳极筒1轴方向的高度ha在7.5～8.5mm范围内。

上述输出部件中的微波输出天线14底部与所述阳极叶片11之一相连接，且与小交连环13直接电连接，其经过端部空间和通过磁极孔的有效电长度为20～30mm。

在阳极筒1两侧对称安装的两个锥状磁极3底部间距离hd在13.5～16mm范围内。

同轴地安装在输出部件和阴极部件外侧的环状磁铁5经锥状磁极3聚磁后沿阳极部件中心轴线部的互作用空间处的磁通量密度Bg为280～350mT。

阳极筒1内壁的直径在20～30mm范围内。

大交连环12内径面与小交连环13外径面的间距s在0.5～1.0mm范围内，能使π模振荡的N/2模式与相邻非π模振荡的N/2-1的频率分隔度为16%以上，从而维持磁控管的稳定工作。

阴极部件的上下两侧屏蔽相对叶片轴方向的上下端面呈向中心收缩状，上屏蔽帽与叶片11顶端面距离a为0.1～0.4mm，这样，能有效防止阳极谐振系统内杂散电子的产生。

Claims (1)

1.一种输出功率高的磁控管，包括有阳极部件、阴极部件，阳极部件包括圆柱状的阳极筒(1)、固定在阳极筒(1)内壁表面上呈放射状的若干阳极叶片(11)和置于阳极筒(1)内的大交连环(12)、小交连环(13)以及输出天线(14)，所述阳极叶片(11)的数量为偶数，阴极部分包括有与阳极部件同轴装配的中心支杆组件及绕在中心支杆组件上的螺旋状灯丝(2)，阳极部件的轴向方向上对称地安装一对软磁材料的锥形磁极(3)，在所述磁极(3)的外侧分别安装有阴极电源输入部件和微波功率输出部件，在阴极电源输入部件和微波功率输出部件外同轴地安装一对环状永磁铁(5)与上述对称安装的磁极(3)构成磁回路，其特征是，所述螺旋状灯丝(2)的外径在4.0～5.0mm的范围内，所述阳极叶片(11)的阴极部侧的前端部内接圆的直径da在6.5mm～8mm范围内，且相邻阳极叶片(11)的阴极侧顶端部的间隔w与阳极叶片(11)的材料厚度t满足关系式：1.0<t/w<2.0，所述阳极叶片(11)沿阳极筒(1)轴方向的高度ha在7.5～8.5mm范围内，所述微波功率输出部件中的微波输出天线(14)底部与所述阳极叶片(11)之一相连接，且与小交连环(13)直接电连接，其经过端部空间和通过磁极孔的有效电长度为20～30mm，所述在阳极筒(1)两侧对称安装的两个锥状磁极(3)底部间距离hd在13.5～16mm范围内，所述同轴地安装在输出部件和阴极部件外侧的环状磁铁(5)经锥状磁极(3)聚磁后沿阳极部件中心轴线部的互作用空间处的磁通量密度Bg为280～350mT，所述阳极筒(1)内壁的直径在20～30mm范围内。

    2．根据权利要求2所述的输出功率高的磁控管，其特征是，所述大交连环(12)内径面与小交连环(13)外径面的间距s在0.5～1.0mm范围内，能使π模振荡的N/2模式与相邻非π模振荡的N/2-1的频率分隔度为16%以上。

    3．根据权利要求3所述的输出功率高的磁控管，其特征是，所述阴极部件的上下两侧屏蔽相对叶片(11)轴方向的上下端面呈向中心收缩状，上屏蔽帽与叶片(11)顶端面距离a为0.1～0.4mm。

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