CN108091532B

CN108091532B - 磁控管

Info

Publication number: CN108091532B
Application number: CN201711377460.6A
Authority: CN
Inventors: 陈文�
Original assignee: Guangdong Witol Vacuum Electronic Manufacture Co Ltd
Current assignee: Guangdong Witol Vacuum Electronic Manufacture Co Ltd
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: WO2019119693A1; CN108091532A

Abstract

本发明涉及磁控管结构领域，公开了一种磁控管，包括用于对所述磁控管进行散热的磁控管散热元件，所述磁控管散热元件包括用于包覆贴合至阳极筒(161)的外侧壁的中心导热体(1)、自所述中心导热体(1)向外延伸的传热板(2)，以及立设于所述传热板(2)的至少一个面上并彼此间隔布置的若干散热翅片组，相邻所述散热翅片组之间对应形成有直流风道(3)，该磁控管在尽量简化磁控管散热元件本身结构及其与黑球组件的安装结构的同时，能够使得阳极筒与磁控管散热元件之间、磁控管散热元件内部的传热效率提高，从而提高磁控管的散热效率。

Description

磁控管

技术领域

本发明涉及磁控管结构技术领域，具体地涉及一种磁控管。

背景技术

磁控管为微波电子管的一种，是一种重入式谐振型正交场振荡器，通常作为高功率微波发生器。由于磁控管本身的工作特性，即使在正常工作状态下，磁控管的谐振腔发热量也是极大的，因此，恰当形式的冷却是保证磁控管正常工作的重要条件。大功率的磁控管使用时，需要对其阳极进行水冷，以达到温控的目的。

对于微波炉中加热用的磁控管，由于其功率不大，冷却形式往往采用强迫风冷。具体地，参见图1所示的磁控管结构，其显示了现有技术的磁控管组成及装配结构。在该磁控管结构中，黑球组件16作为微波发生组件位于磁控管的中央，沿其轴线方向，黑球组件16上依次设置有磁铁A17、散热翅片18、磁铁B13、屏蔽盒11以及屏蔽盒盖10，其中屏蔽盒11上还设置有用于滤波的穿心电容12。磁铁A17、散热翅片18、磁铁B13设置于支架14内部，且支架14的靠近磁铁A17的一端还设置有底板15。

进一步地，如图2中所示，黑球组件16包括阳极谐振腔，其外壁形成为阳极筒161，阳极筒161的上下两端临接有分别用于安装磁铁A17和磁铁B13的第一管壳162和第二管壳160。阳极筒161内部为磁控管的能量转换发生的位置。阳极筒161往往具有光滑的圆柱型外壁，以与如图3中所示的散热翅片18中央的导热装配面180形成导热配合关系，阳极筒161上产生的热量经过该导热配合关系传导至散热翅片18中，再由散热翅片18向外散出。

在图1至图3所示的结构中，多个散热翅片18组成的散热组件为阳极筒161的主要散热结构，而其实际的散热效果取决于散热翅片18的宽度以及导热装配面180与阳极筒161的接触面积。

现有的散热组件与黑球组件16之间的装配方式为单片安装，即依次向黑球组件上安装多个散热翅片18，安装程序较为复杂。针对上述问题，申请公开号为CN102820192A的中国发明专利中公开了一种磁控管阳极的散热片，在其公开的技术方案中，用一块金属板冲压并往复弯折形成一体的多层散热组件，每一层的散热板上均形成有阳极孔，散热组件的全部阳极孔中贯穿设置套筒，安装时，套筒与阳极筒外贴合安装，套筒与散热组件的阳极孔的孔壁紧密接触，从而将阳极筒的热量传递至一体的多层散热组件上进行风冷。

上述方案在装配时，可以简化散热组件与黑球组件之间的装配步骤，但是，散热组件本身的加工变得较为复杂，更为重要的是，套筒需要穿过每层散热板并与散热板上的每一个阳极孔紧密接触。如果在金属板折弯以前进行阳极孔的加工，则多层散热板上的阳极孔的同轴度受限于折弯工艺以及打孔时的误差，这些差值都可能导致套筒与散热板接触不良，导致套筒上的热量散出不充分；如果在金属板折弯后再进行阳极孔的加工，则开阳极孔的过程本身会沿套筒的轴线方向改变散热板之间的间隙尺寸(打孔施力方向为套筒的轴向，则不可避免地会引起金属板沿这个方向发生变形)，相邻散热板之间的间隙为热交换的风道，因此，这种方式也会影响部分散热板之间间隙过小而失去散热作用。

有鉴于此，需要对现有的磁控管散热结构进行改进，以克服现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种磁控管，该磁控管在尽量简化磁控管散热元件本身结构及其与黑球组件的安装结构的同时，能够使得阳极筒与磁控管散热元件之间、磁控管散热元件内部的热传导效率提高，从而提高磁控管的散热效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种磁控管，包括用于对所述磁控管进行散热的磁控管散热元件，所述磁控管散热元件包括用于包覆贴合至阳极筒的外侧壁的中心导热体、自所述中心导热体向外延伸的传热板，以及立设于所述传热板的至少一个面上并彼此间隔布置的若干散热翅片组，相邻所述散热翅片组之间对应形成有直流风道。

优选地，所述散热翅片组内设置有若干沿所述直流风道延伸方向间隔布置的散热翅片，相邻所述散热翅片之间形成绕流间隙。

优选地，沿垂直于所述直流风道的进风方向，至少部分相邻所述散热翅片组内的所述绕流间隙错开布置。

优选地，靠近所述传热板外边缘的部分所述散热翅片组内的所述绕流间隙对齐布置以形成引流风道；靠近所述中心导热体的所述散热翅片组内的所述绕流间隙错开布置，以形成环绕所述中心导热体的绕流风道。

优选地，所述中心导热体为内管壁贴合至所述阳极筒的外侧壁的圆形管件，所述传热板的沿该圆形管件的径向的截面具有矩形轮廓。

优选地，所述圆形管件的壁厚与所述传热板的厚度相同，并且，所述圆形管件的高度适配于磁控管的阳极筒的高度。

优选地，所述传热板的四个顶角处分别形成有安装预留位，并且/或者，所述散热翅片组在所述传热板的外边缘处形成有装配预留位。

优选地，所述散热翅片环绕所述中心导热体以形成用于容磁铁安装的沉孔。

优选地，所述中心导热体与所述散热翅片均位于所述传热板的同一侧，并且，所述散热翅片的延伸高度不小于所述中心导热体的延伸高度。

优选地，所述磁控管散热元件一体冷锻成型。

优选地，所述散热翅片组仅设置于所述传热板的一个面上，所述磁控管散热元件有两个，并且，两个所述磁控管散热元件的传热板相互抵靠。

通过上述技术方案，磁控管的阳极筒上的热量通过中心导热体传导至磁控管散热元件，并通过中心导热体与传热板之间的热传导集中于传热板上，与传热板一体设置的散热翅片组中，直流风道内流过的冷风带走传热板上的热量。而在一些优选的实施方式中，散热翅片组内设置间隔布置的散热翅片，并在相邻散热翅片间形成绕流间隙，相邻散热翅片间的绕流间隙使流入磁控管散热元件的冷风在散热翅片组内形成绕流，适当延长冷风与散热翅片组之间的热交换时间，从而进一步优化磁控管散热元件对磁控管的散热效果。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中予以进一步阐述。

附图说明

图1是现有的磁控管结构的侧面视图；

图2是作为微波发生组件的黑球的侧面视图；

图3是现有的散热翅片的立体结构图；

图4是一种优选实施方式下的磁控管散热元件示意图；

图5是图4中的磁控管散热元件的俯视图；

图6是图5中的磁控管散热元件的右视图；

图7是具有两个图4中所示的磁控管散热元件的磁控管的结构视图；

图8是另一种优选实施方式下的磁控管散热元件示意图，其与图4中的磁控管散热元件的区别仅在于散热翅片的长度；

图9是具有图8中所示的磁控管散热元件的磁控管的结构视图。

附图标记说明

1-中心导热体；2-传热板；200-安装预留位；201-装配预留位；3-直流风道；4-散热翅片；5-绕流间隙；6-引流风道；7-绕流风道；8-沉孔；

10-屏蔽盒盖；11-屏蔽盒；12-穿芯电容；13-磁铁B；14-支架；15-底板；16-黑球组件；160-第二管壳；161-阳极筒；162-第一管壳；17-磁铁A；18-铝散热片；180-导热装配面。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指针对附图所示的方向而言或者是针对竖直、垂直或中立方向上而言的各个部件相互位置关系描述用词。“内、外”是指相对于零件的壳体而言，壳体包覆的空间为“内”，壳体以外为“外”。

为了便于理解磁控管散热元件与其他部分的配合关系，此处首先介绍磁控管内的黑球组件16的一种典型相关结构，以便于后续说明。参照图2所示，黑球组件16中的阳极筒161内部为谐振腔体，电子在该空间内完成能量转换。因此，磁控管中的热量主要产生在谐振腔体内，并传到至阳极筒161上，对磁控管进行强迫风冷的冷却风的风向为沿阳极筒161的径向(现有的黑球组件中阳极筒多数为光滑的圆柱结构，因此，为了叙述方便，本发明中以圆柱结构的阳极筒为例进行说明，并用径向、轴向作为对方向的区分)。黑球组件16上对称于阳极筒161所在的轴向位置的两侧还设置有第一管壳162和第二管壳160，该两个管壳上安装磁铁后，能够在阳极筒161两端形成电子能量转换所需的磁场。

如图4至图9中所示，根据本发明一种优选实施方式的磁控管，包括用于对磁控管进行散热的磁控管散热元件，该磁控管散热元件包括能够包覆贴合至阳极筒161的外侧壁的中心导热体1，该中心导热体1向外延伸形成传热板2，传热板2的至少一个面上彼此间隔形成有若干散热翅片组，相邻散热翅片组之间对应形成有直流风道3。如前所述，磁控管上热量集中于阳极筒161附近，因此，中心导热体1通过与阳极筒161的贴合，将磁控管上产生的热量导出。中心导热体1上接收的来自阳极筒161的热量通过传热板2与中心导热体1的一体设置而传到至传热板2上。传热板2上的热量通过与传热板2一体设置的散热翅片组向外散出。

分布于传热板2的至少一个面上形成的直流风道3，在外部风扇吹入的冷风穿过直流风道3时，可以带走中心导热体1传导至传热板2上的热量。在一种优选实施方式中，散热翅片组内设置有若干沿直流风道3的延伸方向间隔布置的散热翅片4，如此，在同一散热翅片组内的相邻散热翅片4之间形成绕流间隙5。

通过采用上述设置，进入磁控管散热元件的冷风吹过直流风道3，带走阳极筒161上传出的热量，而直流风道3内流过的冷风经过绕流间隙5并在多个散热翅片组内形成绕流，在一定程度上延长冷风在散热翅片组内的绕流时间，从而增加进入散热翅片组内的冷风与传热板2之间的热交换时间。

沿垂直于直流风道3的进风方向，至少部分相邻散热翅片组内的绕流间隙5错开布置。此处应当指出，当相邻散热翅片组之间间隙较小，即直流风道3的宽度较小时，前述限定并不必然要求每个相邻散热翅片组的绕流间隙5均错开，只要部分绕流间隙5沿垂直于进风方向错开布置，即可增加冷风在散热翅片组内的穿流时间，从而相比于所有的绕流间隙5对齐布置具有更好的散热效果。

更进一步地，沿垂直于直流风道3的进风方向，靠近传热板2边缘的部分散热翅片组内的绕流间隙5对齐布置，以在这些散热翅片组所在的传热板2的区域上形成引流风道6，如图5中所示的散热翅片组I；靠近中心导热体1的多个散热翅片组内的绕流间隙5错开布置，以形成环绕中心导热体1的绕流风道7，如图5中的散热翅片组II；图5中的散热翅片组III内的翅片可以为连续的散热翅片构成(这些散热翅片组内的散热翅片4本身长度不大，出于简化加工之目的，可以不做间隔布置)。

通过采用上述设置，中心导热体1直接与阳极筒161的外侧壁贴合，热量最高，靠近该中心导热体1的传热板2的区域内热量也相对于传热板2的边缘部分多，因此，靠近边缘的多个绕流间隙5对齐形成引流风道6，以便对冷风进行定向引导；靠近中心导热体1的绕流间隙5形成环绕中心导热体1的绕流风道7，如此，经过引流风道6流动至靠近中心导热体1的冷风在绕流风道7内的环绕中心导热体1流动，从而定向地带走传热板2的局部热量。这样，冷风“有序地”在磁控管散热元件内的散热翅片组中穿梭，有针对性地对传热板2上的热量进行散热，使冷风按照图5中空心箭头的方向定向流动，磁控管散热元件能够稳定地将磁控管温度控制在合理范围内。

为了更好地将阳极筒161上的热量导出，中心导热体1设置为内壁贴合至阳极筒161的外侧壁的圆形管件，传热板2的沿该圆形管件的径向截面具有矩形轮廓。呈圆形管件布置的中心导热体1更加有利于阳极筒161向外传导热量，而具有矩形截面轮廓的传热板2可以扩大传热板2的传热面积，并便于在传热板2上布置更多的散热翅片组。在传热板2优选具有矩形轮廓截面时，绕流风道7环绕中心导热体1设置，而引流风道6则位于矩形的四个角，传热板2的这个位置距离中心导热体1的距离最大，将引流风道6设置于此处，有利于冷风从此处进入到绕流风道7内，以形成环绕中心导热体1的冷却风环流。

在采用上述设置时，圆形管件的壁厚与传热板2的厚度相同，以使磁控管散热元件内的热量散出均匀。并且，圆形管件的高度适配与磁控管的阳极筒161的高度。此处所称的适配，是指在不干涉磁控管的其他结构与阳极筒161之间的安装配合关系时，中心导热体1的轴向延伸高度尽量高，以增加中心导热体1与阳极筒161之间的接触贴合面积，增加阳极筒161与中心导热体1的热交换面积。

作为优选地，中心导热体1与散热翅片组均位于传热板2的同一侧，并且，散热翅片4的延伸高度不小于中心导热体1的延伸高度。当磁控管上使用一个磁控管散热元件时，散热翅片4的延伸高度较高，这样会在一定程度上延长热量通过散热翅片4向外部传输的时间，但是，这种磁控管散热元件材料消耗量较小。在实验中，这种结构的磁控管散热元件能够在现有的磁控管散热元件的基础上将磁控管温度再降低20℃。

为进一步提高磁控管的散热效果，可以给磁控管配合使用两个上述的磁控管散热元件，并且，这两个磁控管散热元件的传热板2相互抵靠安装，两个磁控管散热元件上的散热翅片4彼此背离。如此设置，两个磁控管散热元件的散热翅片4接近对称地位于相互抵靠的两个传热板2的两侧，在磁控管的结构尺寸相同的情况下，两个磁控管散热元件共同使用时，每个磁控管散热元件内的散热翅片4的长度比单独使用一个磁控管散热元件时散热翅片4长度小，如此，热量经过散热翅片4传输出去的路径缩短，散热效果相比于现有的磁控管散热元件能够降低50℃。换言之，虽然两个磁控管散热元件配合使用会增加制造成本，但是，相应地可以获得更好的散热效果。上述两种方案均能够在现有技术的基础上提高阳极筒161的散热效果，实际使用中，可以依据散热效果的需要与制造成本的预算合理选择。

进一步地，磁控管散热元件采用一体冷锻成型，以使中心导热体1、传热板2以及散热翅片4之间的接触性更好，自阳极筒161向外传导的热量可以更好地在磁控管散热元件内传递散出。相比于分体加工再焊接固定，一体冷锻成型不仅在工序上使磁控管散热元件的加工过程得到简化，更为重要的是，这种加工形式下，传热板2与散热翅片组之间的连接与接触面积更大，更加有利于热量的传导，从而使得磁控管传导至磁控管散热元件内的热量更加有效的向外散出。

此外，为了便于磁控管散热元件与磁控管及其他零部件的配合，散热翅片4环绕中心导热体1布置，以在中心导热体1外形成容磁铁A17安装的沉孔8，以防止磁控管散热元件的安装干扰磁铁A17的装配。传热板2的四个顶角处分别形成有安装预留位200，以便于该磁控管散热元件与底板15的装配；散热翅片组在传热板2的外边缘处形成有装配预留位201，本领域技术人员可以理解的是，该装配预留位201形成于靠近传热板2的边缘的散热翅片组内，即，取消部分散热翅片4或缩短其沿着直流风道3的延伸长度，以形成该装配预留位201，以防止底板15上的螺钉铆接翻边的装配干涉。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种磁控管，包括用于对所述磁控管进行散热的磁控管散热元件，其特征在于，所述磁控管散热元件包括用于包覆贴合至阳极筒(161)的外侧壁的中心导热体(1)、自所述中心导热体(1)向外延伸的传热板(2)，以及立设于所述传热板(2)的至少一个面上并彼此间隔布置的若干散热翅片组，相邻所述散热翅片组之间对应形成有直流风道(3)；所述散热翅片组内设置有若干沿所述直流风道(3)延伸方向间隔布置的散热翅片(4)，相邻所述散热翅片(4)之间形成绕流间隙(5)；

靠近所述传热板(2)外边缘的部分所述散热翅片组内的所述绕流间隙(5)对齐布置以形成引流风道(6)；

靠近所述中心导热体(1)的所述散热翅片组内的所述绕流间隙(5)错开布置，以形成环绕所述中心导热体(1)的绕流风道(7)。

2.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，沿垂直于所述直流风道(3)的进风方向，至少部分相邻所述散热翅片组内的所述绕流间隙(5)错开布置。

3.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述中心导热体(1)为内管壁贴合至所述阳极筒(161)的外侧壁的圆形管件，所述传热板(2)的沿该圆形管件的径向的截面具有矩形轮廓。

4.根据权利要求3所述的磁控管，其特征在于，所述圆形管件的壁厚与所述传热板(2)的厚度相同，并且，所述圆形管件的高度适配于磁控管的阳极筒(161)的高度。

5.根据权利要求3所述的磁控管，其特征在于，所述传热板(2)的四个顶角处分别形成有安装预留位(200)，并且/或者，所述散热翅片组在所述传热板(2)的外边缘处形成有装配预留位(201)。

6.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述散热翅片(4)环绕所述中心导热体(1)以形成用于容磁铁安装的沉孔(8)。

7.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述中心导热体(1)与所述散热翅片(4)均位于所述传热板(2)的同一侧，并且，所述散热翅片(4)的延伸高度不小于所述中心导热体(1)的延伸高度。

8.根据权利要求1所述的磁控管，其特征在于，所述磁控管散热元件一体冷锻成型。

9.根据权利要求1-8任一项所述的磁控管，其特征在于，所述散热翅片组仅设置于所述传热板(2)的一个面上，所述磁控管散热元件有两个，并且，两个所述磁控管散热元件的传热板(2)相互抵靠。