CN104966654B - 一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管及其制备方法 - Google Patents
一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管及其制备方法，它包括磁控管管芯(1)，磁路结构(2)，屏蔽盒(3)和水冷套(4)。该连续波磁控管结构设计新颖，体积小，输出功率大，可达10KW，磁控管工作寿命高达4000小时以上，微波泄漏少，安全性能高；本发明提供的制备方法，通过大量的筛选实验，具有工艺设计合理，可操作性强的优点，尤其是制备得到的磁控管，具有高度气密性和真空度，耐压性能高，打火几率少，性能稳定，可克服现有技术的诸多不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁控管，具体涉及一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管及其制备方法。
背景技术
随着大功率连续波磁控管在小型化微波源中的应用增多，我们现有的2450MHz系列磁控管为非包装式连续波磁控管，使用时需要配套电磁铁等体积较大的器件，对微波源的小型化造成不利影响，限制了产品的应用范围。目前，国内在2450MHz频段，单只包装式磁控管的微波输出功率只能达到2kW，寿命仅2000小时，输出功率与寿命非常有限。工业生产中加热对象往往体积庞大，微波功率不够高将直接影响加热效果，并严重制约生产规模，远不能满足大功率大规模工业连续生产的需求。因此，为了满足工业快速发展的需求，很有必要在现有技术基础上设计开发一种体积小，功率大，应用安全，寿命长，可广泛应用的2450MHz大功率连续波磁控管。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种体积小，输出功率可达10kW，寿命可达4000小时以上，输出效率高，安全性能更高，微波泄漏少的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管，该磁控管可广泛应用于微波加热各领域中，满足大规模工业应用的各种实际需求。本发明另一个目的是提供该10kW/2450MHz大功率连续波磁控管的制备方法。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为:
一种2450MHz大功率连续波磁控管，它包括磁控管管芯，磁路结构，屏蔽盒和水冷套。所述的磁控管管芯包括引线组合，引线组合一端穿过极靴组合伸入阳极腔体组合，阳极腔体组合与输出窗组合相连，阳极腔体组合上固定有输出天线，输出天线另一端位于输出窗组合内部，引线组合插入阳极腔体组合的部分与阴极组合连接，阳极腔体组合和输出窗组合中间安装有下极靴；
所述的引线组合包括引线瓷，位于引线瓷下方的引线接头，位于引线瓷内的长引线杆和短引线杆，连接长引线杆、短引线杆与引线瓷的密封环，位于密封环上的接线片和位于引线瓷上的抽气管；长引线杆和短引线杆，该两根引线杆为对称结构，可保证与引线杆焊接后阴极在阳极腔体中的同心，不仅可以控制阴极与阳极腔体之间的距离，而且能避免工作时阴极出现温度不均衡。
所述的阳极腔体组合包括一体化腔体，设置在一体化腔体两端，用于增加模式分割度的大隔膜带和小隔模带；该一体化腔体为扇槽型12腔结构，有12个叶片，12个槽，有稳定的谐振频率，更大的π模分隔度。
所述的输出窗组合包括依次相连的陶瓷输出窗，输出窗接头，输出窗陶瓷接头。
以上所述的10kW/2450MHz大功率连续波磁控管，所述的输出窗既能使磁控管形成密闭的空间，又能保证功率输出，所述的下极靴可为磁控管形成另一部分的磁场回路装置。
作为优选方案，以上所述的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管，所述的引线组合为对称型双引线结构，能够更好的控制阴极与阳极腔体的同心度。本发明通过大量实验筛选引线组合的结构，优选得到结构强度较高的对称型双引线结构。
作为优选方案，以上所述的2450MHz大功率连续波磁控管，所述的隔膜带为双环双隔膜带，本发明创新的采用双环双隔膜带可以有效的增加π模的分隔度，防止跳模，使磁控管工作更加稳定，具有很好的技术效果。
本发明磁控管工作时有一定的效率，损耗的功率会在阳极腔体形成耗散，阳极腔体承受的耗散功率会使阳极变热，如不及时对阳极进行冷却造成阳极温度过高，会影响磁控管的正常工作。因此必须对磁控管腔体进行冷却，而良好的冷却回路结构是保证阳极能否充分冷却的重要因素。
本发明所述的阳极腔体组合内有一体化腔体，一体化腔体有更好的光洁度，减少磁控管腔体内的毛刺，降低磁控管打火的可能性。
本发明所述的2450MHz大功率连续波磁控管的制备方法，其包括以下步骤：
(a)引线组合的制备：首先选用铜银焊料，将引线瓷，引线接头，长引线杆，短引线杆，密封环，接线片，抽气管通过烧氢焊接组成引线组合，其中抽气管位于引线瓷上部，并保持同轴心；
(b)极靴组合的制备：采用锗铜焊料，将上极靴，盖板和扼流筒连接组合，通过烧氢焊接组成极靴组合；
(c)阳极腔体组合的制备：采用银焊料，将大隔模带，小隔模带插入一体化腔体内的隔模带槽中，通过烧氢焊焊接组成阳极腔体组合；
(d)输出窗组合的制备：采用铜银焊料，将陶瓷输出窗，输出窗接头，输出窗陶瓷接头依次连接组合，通过烧氢焊接组成输出窗组合；
(e)阴极组合的制备：采用钌钼粉焊料，将上屏蔽帽，灯丝和下屏蔽帽依次连接组合，通过真空高温焊接组成阴极组合；
(f)然后将步骤(a)制备好的引线组合与步骤(e)装配得到的阴极组合通过氩弧焊，使长引线杆与上屏蔽帽固定，使短引线杆与下屏蔽帽固定，组成阴极引线组合；
将步骤(c)制备好的阳极腔体组合(7)通过烧氢焊与输出天线(9)连接，步骤(b)制备好的极靴组合通过铆钉固定在阳极腔体组合一端；将制备好的阴极引线组合，步骤(d)制备好的输出窗组合及下极靴与阳极腔体组合通过氩弧焊焊接得到磁控管；
(g)排气处理：将步骤(f)装配得到的磁控管装入双真空排气台上，通过抽气管(5-7)对磁控管进行抽气，抽气后再将灯丝接入电压回路，进行点灯丝排气处理，具体排气处理时的电流和时间的单位分别为安培和分钟，如下表所示：
| 直流灯丝电流 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 点灯丝时间(min) | 5 | 20 | 120 | 120 | 45 | 20 |
排气处理后使磁控管内的真空度小于5×10-5Pa，然后对磁控管的排气管进行封离，得到高气密性的真空磁控管；
(g)将得到高气密性的真空磁控管，磁路结构，屏蔽盒组装起来，得到2450MHz包装式连续波磁控管。
步骤(a)中，本发明首先通过大量实验对引线组合的结构进行筛选，非对称双引线结构简单，易受外力而变形，导致阴极在阳极腔体内的位置发生变化，不能满足10kW/2450MHz包装式磁控管的使用；
而实验结果表明，对称型双引线结构不易受到外力干扰，在高温工作环境下不易发生形变，能够良好的控制住阴极在阳极腔体内的同心的位置，可很好的保证10kW/2450MHz包装式磁控管的稳定工作。
有益效果：本发明提供的2450MHz大功率连续波磁控管与现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的2450MHz大功率连续波磁控管，结构合理，性能稳定可靠，本发明通过大量实验优化引线组合结构，采用易于加工、不易形变的对称型双引线结构，打火几率明显减少，工作更加稳定；
本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管的制备方法，通过大量试验筛选装配工艺，整个工艺设计合理，可操作性强，制备得到的磁控管功率可达10KW，使用寿命可达4000小时以上，并且微波泄漏低，更加安全，并且磁控管的频率一致性好，可满足工业用的小体积大功率微波加热设备。
附图说明
图1为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管的结构示意图。
图2为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中磁控管管芯的结构示意图。
图3为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中引线组合的结构示意图。
图4为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中极靴组合的结构示意图。
图5为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中阳极腔体组合的结构示意图。
图6为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中输出窗组合的结构示意图。
图7为本发明提供的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管中阴极组合的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1至图7所示，一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管，其特征在于，水冷套(4)包裹在磁控管管芯(1)的阳极腔体组合(7)上，磁控管管芯(1)的外围是磁路结构(2)，磁控管管芯(1)的两端伸出磁路结构(2)，其中引线组合(5)一端连接屏蔽盒(3)；
所述的磁控管管芯包括引线组合(5)，引线组合(5)一端穿过极靴组合(6)伸入阳极腔体组合(7)，阳极腔体组合(7)与输出窗组合(8)相连，阳极腔体组合(7)上固定有输出天线(9)，输出天线(9)另一端位于输出窗组合(8)内部，引线组合(5)插入阳极腔体组合(7)的部分与阴极组合(10)连接，阳极腔体组合(7)和输出窗组合(8)中间安装有下极靴(11)；
所述的引线组合(5)包括引线瓷(5-1)，位于引线瓷(5-1)下方的引线接头(5-2)，位于引线瓷(5-1)内的长引线杆(5-3)和短引线杆(5-4)，连接长引线杆(5-3)、短引线杆(5-4)与引线瓷(5-1)的密封环(5-5)，位于密封环上的接线片(5-6)和位于引线瓷(5-1)上的抽气管(5-7)；
所述的极靴组合(6)包括上极靴(6-1)，上极靴(6-1)的盖板(6-2)，焊接在上极靴(6-1)上的扼流筒(6-3)；
所述的阳极腔体组合(7)包括一体化腔体(7-1)，设置在一体化腔体(7-1)两端，用于增加模式分割度的大隔膜带(7-2)和小隔模带(7-3)；
所述的输出窗组合(8)包括依次相连的陶瓷输出窗(8-1)，输出窗接头(8-2)，输出窗陶瓷接头(8-3)；
所述的阴极组合(10)包括上屏蔽帽(10-2)，下屏蔽帽(10-3)和安装在上屏蔽帽(10-2)与下屏蔽帽(10-3)之间的灯丝(10-1)。
以上所述的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管，所述的引线组合(5)中的引线结构为对称型双引线结构。
以上所述的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管，所述的大隔膜带(4-2)和小隔模带(4-3)为双端双环隔模带结构。
实施例2
一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管的制备方法，其包括以下步骤：
(a)引线组合(5)的制备：首先选用铜银焊料，将引线瓷(5-1)，引线接头(5-2)，长引线杆(5-3)，短引线杆(5-4)，密封环(5-5)，接线片(5-6)，抽气管(5-7)通过烧氢焊接组成引线组合，其中抽气管(5-7)位于引线瓷(5-1)上部，并保持同轴心；
(b)极靴组合(6)的制备：采用锗铜焊料，将上极靴(6-1)，盖板(6-2)和扼流筒(6-3)连接组合，通过烧氢焊接组成极靴组合(6)；
(c)阳极腔体组合(7)的制备：采用银焊料，将大隔模带(7-2)，小隔模带(7-3)插入一体化腔体(7-1)内的隔模带槽中，通过烧氢焊焊接组成阳极腔体组合(7)；
(d)输出窗组合(8)的制备：采用铜银焊料，将陶瓷输出窗(8-1)，输出窗接头(8-2)，输出窗陶瓷接头(8-3)依次连接组合，通过烧氢焊接组成输出窗组合(8)；
(e)阴极组合(10)的制备：采用钌钼粉焊料，将上屏蔽帽(10-2)，灯丝(10-1)和下屏蔽帽(10-3)依次连接组合，通过真空高温焊接组成阴极组合(10)；
(f)然后将步骤(a)制备好的引线组合(5)与步骤(e)装配得到的阴极组合(10)
通过氩弧焊，使长引线杆(5-3)与上屏蔽帽(10-2)固定，使短引线杆(5-4)与下屏蔽帽(10-3)固定，组成阴极引线组合；
将步骤(c)制备好的阳极腔体组合(7)和通过烧氢焊与输出天线(9)连接，步骤(b)制备好的极靴组合(6)通过铆钉固定在阳极腔体组合(7)一端；将制备好的阴极引线组合，步骤(d)制备好的输出窗组合(8)及下极靴(11)与阳极腔体组合(7)通过氩弧焊焊接得到磁控管；
(g)排气处理：将步骤(f)装配得到的磁控管装入双真空排气台上，通过抽气管(5-7)对磁控管进行抽气，抽气后再将灯丝(10-1)接入电压回路，进行点灯丝排气处理，具体排气处理时的电流和时间的单位分别为安培和分钟，如下表所示：
| 直流灯丝电流 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 点灯丝时间 | 5 | 20 | 120 | 120 | 45 | 20 |
排气处理后使磁控管内的真空度小于5×10-5Pa，然后对磁控管的抽气管(5-7)进行封离，得到高气密性的真空磁控管；
(h)步骤(g)得到高气密性的真空磁控管，磁路结构(2)，屏蔽盒(3)组装起来，得到10kW/2450MHz包装式连续波磁控管。
本发明通过大量试验筛选装配工艺，整个工艺设计合理，可操作性强，制备得到的磁控管，实验结果表明功率可达10KW，使用寿命可达4000小时以上，并且无微波泄漏，更加安全，并且磁控管的频率一致性好，可满足工业用的小体积大功率微波加热设备，取得了很好的技术效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种10kW/2450MHz包装式连续波磁控管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)引线组合(5)的制备：首先选用铜银焊料，将引线瓷(5-1)，引线接头(5-2)，长引线杆(5-3)，短引线杆(5-4)，密封环(5-5)，接线片(5-6)，抽气管(5-7)通过烧氢焊接组成引线组合，其中抽气管(5-7)位于引线瓷(5-1)上部，并保持同轴心；
(b)极靴组合(6)的制备：采用锗铜焊料，将上极靴(6-1)，盖板(6-2)和扼流筒(6-3)连接组合，通过烧氢焊接组成极靴组合(6)；
(c)阳极腔体组合(7)的制备：采用银焊料，将大隔模带(7-2)，小隔模带(7-3)插入一体化腔体(7-1)内的隔模带槽中，通过烧氢焊焊接组成阳极腔体组合(7)；
(d)输出窗组合(8)的制备：采用铜银焊料，将陶瓷输出窗(8-1)，输出窗接头(8-2)，输出窗陶瓷接头(8-3)依次连接组合，通过烧氢焊接组成输出窗组合(8)；
(e)阴极组合(10)的制备：采用钌钼粉焊料，将上屏蔽帽(10-2)，灯丝(10-1)和下屏蔽帽(10-3)依次连接组合，通过真空高温焊接组成阴极组合(10)；
(f)然后将步骤(a)制备好的引线组合(5)与步骤(e)装配得到的阴极组合(10)通过氩弧焊，使长引线杆(5-3)与上屏蔽帽(10-2)固定，使短引线杆(5-4)与下屏蔽帽(10-3)固定，组成阴极引线组合；
将步骤(c)制备好的阳极腔体组合(7)和通过烧氢焊与输出天线(9)连接，步骤(b)制备好的极靴组合(6)通过铆钉固定在阳极腔体组合(7)一端；将制备好的阴极引线组合，步骤(d)制备好的输出窗组合(8)及下极靴(11)与阳极腔体组合(7)通过氩弧焊焊接得到磁控管；
(g)排气处理：将步骤(f)装配得到的磁控管装入双真空排气台上，通过抽气管(5-7)对磁控管进行抽气，抽气后再将灯丝(10-1)接入电压回路，进行点灯丝排气处理，具体排气处理时的电流和时间的单位分别为安培和分钟，如下表所示：
排气处理后使磁控管内的真空度小于5×10-5Pa，然后对磁控管的抽气管(5-7)进行封离，得到高气密性的真空磁控管；
(h)步骤(g)得到高气密性的真空磁控管，磁路结构(2)，屏蔽盒(3)组装起来，得到10kW/2450MHz包装式连续波磁控管。
2.根据权利要求1所述的10kW/2450MHz包装式连续波磁控管的制备方法，其特征在于，步骤g排气处理，具体排气处理时的电流和时间的单位分别为安培和分钟，如下表所示：
。
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