CN106066051B - 一种微波炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波炉，包括：加热腔体，所述加热腔体用于加热食物；微波源，所述微波源直接连接在所述加热腔体的侧面，用于发生微波；加热附件，所述加热附件安装在所述加热腔体内部，所述加热附件为开口向上的弧形曲面，用于盛装食物。本发明的微波炉，其微波直接馈入加热腔体中，微波在加热腔体内形成驻波分布，加热附件形状设计，使得其尽量小地影响微波在腔体内的分布，并且能使附件内的食物尽量位于微波功率高的位置，使其达到定向加热食物的目的。

Description

一种微波炉

技术领域

本发明涉及微波炉领域，具体地说，涉及一种体积较小结构紧凑的微波炉。

背景技术

微波加热具有加热速度快、绿色环保等优点，但是现有微波炉存在体积大的问题，外观大小和实际利用空间不成比例。并且现有微波炉的结构复杂，微波从磁控管出来之后，耦合到波导，最后再耦合到微波加热腔体，微波加热腔体的如果太小的话，微波在腔体内激起的模式较少，会存在微波加热不均匀、聚焦等问题。因此，传统结构的微波炉的结构不能做到体积小。

发明内容

本发明的目的在于：提供一款体积小、轻便、空间利用率高的微波炉，并结合其相应加热附件的使用，解决微波炉存在的局部过热即聚焦的问题。

本发明涉及一种微波炉，包括：

加热腔体，所述加热腔体用于加热食物；

微波源，所述微波源直接连接在所述加热腔体的侧面，用于发生微波；

加热附件，所述加热附件安装在所述加热腔体内部，所述加热附件具有用于盛装食物的开口向上的弧形曲面。

本发明的有益效果在于：微波直接馈入加热腔体中，配合加热附件形状设计，使得其尽量小地影响微波在腔体内的分布，并且能使附件内的食物尽量位于微波功率高的位置，使其达到定向加热食物的目的。

进一步的，所述加热腔体为单模腔体，所述微波源安装在所述加热腔体的宽和高所组成的侧面上。

上述进一步方案的有益效果在于：所述加热腔体为单模腔体从而满足所述加热腔体内得微波形成驻波分布，而从能够在满足微波加热的效果的基础上得到一种结构紧凑、体积较小的微波炉。

进一步的，所述微波源安装在所述加热腔体的宽和高所组成的侧面的正中心处。

上述进一步方案的有益效果在于：所述微波源安装在所述加热腔体的宽和高所组成的侧面的正中心处有利于微波更加均匀的馈入加热腔体中，从而使加热附件中的食物得到更好更均匀的加热。

进一步的，所述微波源的频率为A，其波长为λ＝C/A，单位为mm，其中C为光速，所述加热腔体的宽：a＝0.7*λ；高：b＝(0.4～0.5)*λ；长：c＝n*a，其中n为正整数。

上述进一步方案的有益效果在于：上述尺寸的限定使得微波炉的加热腔体为单模腔体，从而满足，加热腔体内的微波为驻波，进而能够在满足微波加热的效果的基础上得到一种结构紧凑、体积较小的微波炉。

进一步的，所述微波源的频率为915MHz，所述加热腔体的长*宽*高为：0.230n*0.230*0.092，单位m。

上述进一步方案的有益效果在于：给出当微波源的频率为915MHz时的，能够满足加热腔体为单模腔体的加热腔体的尺寸。

进一步的，所述微波源的频率为2450MHz，所述加热腔体的长*宽*高为：0.085n*0.085*0.034，单位m。

上述进一步方案的有益效果在于：给出当微波源的频率为2450MHz时的，能够满足加热腔体为单模腔体的加热腔体的尺寸。

进一步的，所述加热附件的弧形曲面由曲线y∝92*sin(pi./a.*x)以其对称轴为旋转轴旋转一周形成(其中pi为圆周率，下文中的pi均表示此含义)。

上述进一步方案的有益效果在于：加热附件形状的设计与腔体内电磁场的能量大小分布呈正比，由于加热腔体内电场强度的分布在长和宽的截面为正弦分布，故而加热附件其形状也呈正弦分布，并根据综合仿真结果及实际应用从而得出上述加热附件的形状，此形状保证电磁场强度与食物多少成正比例，并使其具有最好的加热效果。

进一步的，所述加热附件的高度小于等于0.08m。

上述进一步方案的有益效果在于：一方面满足加热附件的高度小于加热腔体的高度，使其能够安置在加热腔体内部，同时又要满足其在加热过程中与加热腔体上壁有一定距离，避免加热过程中食物飞溅弄脏加热腔体内壁或者污染食物。

进一步的，所述加热腔体的中心落在所述加热附件的旋转轴上。

上述进一步方案的有益效果在于：这一位置设计能够保证电磁场强度与食物多少成正比例，并使其具有最好的加热效果。

进一步的，所述微波源为磁控管，微波通过所述磁控管的连接天线馈入加热腔体。

进一步的，所述加热附件由陶瓷或玻璃制成。

附图说明

图1为本发明的微波炉的结构示意图；

图2为本发明的微波炉的剖面结构示意图；

图3为本发明的一种微波炉的俯视结构示意图；

图4为本发明的一种微波炉的俯视结构示意图；

图5通过HFSS仿真的加热腔体内的电磁场随着时间的变化的分布图。

附图标记说明

1、加热腔体，2、微波源，3、加热附件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明涉及一种微波炉，包括加热腔体，所述加热腔体用于加热食物；微波源，所述微波源直接连接在所述加热腔体的侧面，用于发生微波；加热附件，所述加热附件安装在所述加热腔体内部，所述加热附件为开口向上的弧形曲面，用于盛装食物，该结构中由于微波源直接连接在所述加热腔体的侧面，可以使得微波直接馈入加热腔体中。

在一些具体实施例中，所述加热腔体为单模腔体，所述微波源安装在所述加热腔体的宽和高所组成的侧面上。所述微波源的频率为A，其波长为λ＝C/A，单位为mm，其中C为光速，所述加热腔体的宽：a＝0.7*λ；高：b＝(0.4～0.5)*λ；长：c＝n*a，其中n为正整数。

在另一些具体实施例中，所述微波源安装在所述加热腔体的宽和高所组成的侧面的正中心处。

具体地，所述微波源的频率为915M，长方体的加热腔体的尺寸为：0.230n*0.230*0.092，单位m。

具体地，所述微波源的频率为2450M，长方体的加热腔体的尺寸为：0.085n*0.085*0.034，单位m。

在一些具体示例中，所述加热附件的弧形曲面由y∝92*sin(pi./a.*x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成；所述加热腔体的中心落在所述加热附件的旋转轴上。由此所述加热附件形状的设计与腔体内电磁场的能量大小分布呈正比，由于加热腔体内电场强度的分布在长和宽的截面为正弦分布，故而加热附件其形状也呈正弦分布，从而保证电磁场强度与食物多少成正比例，并使其具有最好的加热效果。

在另一些具体示例中，所述加热附件的高度小于等于0.08m。选择该高度保证其能够安置在加热腔体内部，避免加热过程中食物飞溅弄脏加热腔体内壁或者污染食物。

在一个具体示例中，所述微波源为磁控管，微波通过所述磁控的连接天线馈入加热腔体，所述加热附件由由陶瓷或玻璃材质制成。

上述微波炉的结构是基于如下原理设计的：

加热腔体形状及加热腔内电磁场的变化过程如下：

对于频率为A的微波源，其波长为λ＝C/A，单位为米，其中C为光速。

加热腔体形状：加热腔体特点为单模腔体(长方体)，从而使馈入的微波在腔体内形成驻波，加热食物。此时要求长方形的加热腔体的宽：a＝0.7*λ，高：b＝(0.4～0.5)*λ，长：c＝n*b。由此，加热腔体截面长宽尺寸保证该频率的微波在腔体内形成单模，传输方向尺寸保证该频率微波源在腔体内形成驻波(这是电磁波本身的特性，边界条件)。

此时，电磁场在加热腔体内的分布的计算如下：

截止频率：lc＝2*a；

波长：l0＝3*10^8/f；

导波长：lg＝l0/((1-(l0/lc)^2)^0.5)；

B＝2*pi/lg；

w＝B/(3*10^8)；

电磁场强度随时间的分布：E∝sin(pi./a.*x).*sin(w*t-B.*z)

通过HFSS仿真可以得到本发明的加热腔体内的电磁场随着时间的变化的分布，在一个传播周期内，电磁场的分布变化呈现出由只有中部具有电磁场，到电磁场充斥整个腔体再到只有中部具有电磁场的趋势，即电磁场在腔体内的分布是中间最强，往外越来越弱，且变化呈周期性分布，也就是说，将长方形腔体中心所在的竖直线作为腔体的中心轴，在越靠近腔体中心轴的部位，其接收到的电磁场能量就越多；越是远离腔体中心轴的部位，其接收到的电磁场能量就越少(如图5所示)。

加热附件的设计：根据腔体内电磁场的分布，设计加热附件形状与腔体内电磁场的能量大小分布呈正比，加热腔体内电场强度的分布在长和宽的截面为正弦分布，我们设计的附件其形状也呈正弦分布，根据综合仿真结果及实际应用，加热附件的设计如下：

其截面方程为：E∝sin(pi./a.*x).*sin(w*t-B.*z)。

相应的加热附件形状尺寸：y∝92*sin(pi./a.*x)[即y与92*sin(pi./a.*x)成正比]，附件的高度可以根据容量需要和加热腔体的高度限制进行选择。

加热附件的形状由曲线：y∝92*sin(pi./a.*x)，沿着其对称轴旋转一周而成。此形状保证电磁场强度与食物多少成正比例。同时，附件大致呈两头小，中间大的尺寸渐变结构，由陶瓷或玻璃材质制成，使加入食物种类、多少、形状等因素对电磁场分布带来的影响最小。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供一种微波炉，包括：加热腔体1，所述加热腔体1用于加热食物；微波源2，所述微波源2直接连接在所述加热腔体1的侧面，用于发生微波；加热附件3，所述加热附件3安装在所述加热腔体1内部，所述加热附件3为开口向上的弧形曲面，用于盛装食物。

所述加热腔体1为单模腔体，所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面上。

所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面的正中心处。

所述微波源2的频率为915M，长方体的加热腔体1的尺寸为：0.230n*0.230*0.092，单位m。其中n＝1时，俯视图如图3所示，n＝2，3，……，其俯视示意图如图4所示。

所述加热附件3的弧形曲面由y∝92*sin(pi./0.23x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。其中，y∈(0，0.08)，即所述加热附件3的高度等于0.08m。

所述加热腔体1的中心落在所述加热附件3的旋转轴上，即所述加热附件3放置在所述加热腔体1的中心位置。

所述微波源2为磁控管，微波用过所述磁控管的天线直接馈入加热腔体1。

实施例2

如图1-4所示，本发明提供一种微波炉，包括：加热腔体1，所述加热腔体1用于加热食物；微波源2，所述微波源2直接连接在所述加热腔体1的侧面，用于发生微波；加热附件3，所述加热附件3安装在所述加热腔体1内部，所述加热附件3为开口向上的弧形曲面，用于盛装食物。

所述加热腔体1为单模腔体，所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面上。

所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面的正中心处。

所述微波源2的频率为915M，长方体的加热腔体1的尺寸为：0.230n*0.230*0.092，单位m。其中n＝1时，俯视图如图3所示，n＝2，3，……，其俯视示意图如图4所示。

所述加热附件3的弧形曲面由y∝92*sin(pi./0.23x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。其中，y∈(0，0.07)，即所述加热附件3的高度等于0.07m。

所述加热腔体1的中心落在所述加热附件3的旋转轴上，即所述加热附件3放置在所述加热腔体1的中心位置。

所述微波源2为磁控管，微波用过所述磁控管的天线直接馈入加热腔体1。

所述加热附件由陶瓷或玻璃材质制成。

实施例3

如图1-4所示，本发明提供一种微波炉，包括：加热腔体1，所述加热腔体1用于加热食物；微波源2，所述微波源2直接连接在所述加热腔体1的侧面，用于发生微波；加热附件3，所述加热附件3安装在所述加热腔体1内部，所述加热附件3为开口向上的弧形曲面，用于盛装食物。

所述加热腔体1为单模腔体，所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面上。

所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面的正中心处。

所述微波源2的频率为915M，长方体的加热腔体1的尺寸为：0.230n*0.230*0.092，单位m。其中n＝1时，俯视图如图3所示，n＝2，3，……，其俯视示意图如图4所示。

所述加热附件3的弧形曲面由y∝92*sin(pi./0.23x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。其中，y∈(0，0.06)，即所述加热附件3的高度等于0.06m。

所述加热腔体1的中心落在所述加热附件3的旋转轴上，即所述加热附件3放置在所述加热腔体1的中心位置。

所述微波源2为磁控管，微波用过所述磁控管的天线直接馈入加热腔体1。

所述加热附件由陶瓷或玻璃材质制成。

实施例4

如图1-4所示，本发明提供一种微波炉，包括：加热腔体1，所述加热腔体1用于加热食物；微波源2，所述微波源2直接连接在所述加热腔体1的侧面，用于发生微波；加热附件3，所述加热附件3安装在所述加热腔体1内部，所述加热附件3具有用于盛装食物的开口向上的弧形曲面，所述加热附件3为碗型或者类半球形的形状。

所述加热腔体1为单模腔体，所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面上。

所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面的正中心处。

所述微波源2的频率为A，其波长为λ＝C/A，单位为mm，其中C为光速，所述加热腔体1的宽：a＝0.7*λ；高：b＝(0.4～0.5)*λ；长：c＝n*a，其中n为正整数。

所述微波源2的频率为2450M，长方体的加热腔体1的尺寸为：0.085n*0.085*0.034，单位m，其中n＝1时，俯视图如图3所示，n＝2，3，……，其俯视示意图如图4所示。

所述加热附件3的弧形曲面由y＝92*sin(pi./0.085*x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。其中，y∈(0，0.03)，即所述加热附件3的高度等于0.03m。

所述加热腔体1的中心落在所述加热附件3的旋转轴上。

所述微波源2为磁控管，微波用过所述磁控管的连接天线直接馈入加热腔体1。

实施例5

如图1-4所示，本发明提供一种微波炉，包括：加热腔体1，所述加热腔体1用于加热食物；微波源2，所述微波源2直接连接在所述加热腔体1的侧面，用于发生微波；加热附件3，所述加热附件3安装在所述加热腔体1内部，所述加热附件3具有用于盛装食物的开口向上的弧形曲面，所述加热附件3为碗型或者类半球形的形状。

所述加热腔体1为单模腔体，所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面上。

所述微波源2安装在所述加热腔体1的宽和高所组成的侧面的正中心处。

所述微波源2的频率为A，其波长为λ＝C/A，单位为mm，其中C为光速，所述加热腔体1的宽：a＝0.7*λ；高：b＝(0.4～0.5)*λ；长：c＝n*a，其中n为正整数。

所述微波源2的频率为2450M，长方体的加热腔体1的尺寸为：0.085n*0.085*0.034，单位m，其中n＝1时，俯视图如图3所示，n＝2，3，……，其俯视示意图如图4所示。

所述加热附件3的弧形曲面由y＝92*sin(pi./0.085*x)的曲线以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。其中，y∈(0，0.02)，即所述加热附件3的高度等于0.02m。

所述加热腔体1的中心落在所述加热附件3的旋转轴上。

所述微波源2为磁控管，微波用过所述磁控管的连接天线直接馈入加热腔体1。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种微波炉，其特征在于，包括

加热腔体(1)，所述加热腔体(1)用于加热食物；

微波源(2)，所述微波源(2)直接连接在所述加热腔体(1)的侧面，用于发生微波；

加热附件(3)，所述加热附件(3)安装在所述加热腔体(1)内部，所述加热附件(3)具有用于盛装食物的开口向上的弧形曲面；

所述加热腔体(1)为长方体的单模腔体，所述微波源(2)的频率为A，其波长为λ＝C/A，单位为mm，其中C为光速，所述加热腔体(1)的宽：a＝0.7*λ；高：b＝(0.4～0.5)*λ；长：c＝n*a，其中n为正整数。

2.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述微波源(2)安装在所述加热腔体(1)的宽和高所组成的侧面的正中心处。

3.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述微波源(2)的频率为915MHz，加热腔体(1)的长*宽*高为：0.230n*0.230*0.092，单位m。

4.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于，所述微波源(2)的频率为2450MHz，加热腔体(1)的长*宽*高为：0.085n*0.085*0.034，单位m。

5.根据权利要求1至4任一项所述的微波炉，其特征在于，所述加热附件(3)的弧形曲面由曲线y∝92*sin(pi./a.*x)以其对称轴为旋转轴旋转一周形成。

6.根据权利要求5所述的微波炉，其特征在于，所述加热附件(3)的高度小于等于0.08m。

7.根据权利要求5所述的微波炉，其特征在于，所述加热腔体(1)的中心落在所述加热附件(3)的旋转轴上。

8.根据权利要求1-4任一所述的微波炉，其特征在于，所述微波源(2)为磁控管，微波通过所述磁控管的天线馈入加热腔体(1)。

9.根据权利要求6或7所述的微波炉，其特征在于，所述加热附件由陶瓷或玻璃制成。