CN111739773A - 一种小型化磁控管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于真空电子器件领域，具体提供一种小型化磁控管结构，采用放置于磁控管外部支架上的钕铁硼或钐钴永磁材料取代原有的铁氧体磁环，保证互作用空间内部的磁场强度。本发明磁控管结构中无需铁氧体磁环、且钕铁硼或钐钴永磁体放置于磁控管外部支架上的设计，使得磁控管在高度与宽度上尺寸能够大大减小，进而使得磁控管结构呈长方体状，故本发明同步匹配散热片与滤波组件的形状与结构；尤其是滤波组件，本发明将原有的同向扼流线圈从一端输出改进为异向扼流线圈从左右两端输出，使之在匹配磁路结构的同时稳定工作。综上，本发明提供一下新型的磁控管结构，进一步实现磁控管结构的小型化设计。

Description

一种小型化磁控管结构
技术领域
本发明属于真空电子器件领域，主要针对家用微波炉磁控管，提出了新的磁控管结构、磁路系统以及滤波盒结构，有效的地减小了磁控管的高度和宽度，进而实现磁控管小型化。
背景技术
微波炉主要由电源、磁控管、控制电路和加热腔组成，其中，电源向磁控管提供高压，磁控管在电源的激励下产生微波，再经过波导和天线将微波传递到加热腔中进行加热。磁控管的小型化一直是高校、企业、研究所的主要研究方向，这样不仅提高了利用率，还能节约制造成本。
磁控管主要由阴极、阳极、能量输出系统和磁路系统构成，其中，阴极是磁控管内部的电子发射装置，通常采用钨丝绕成螺旋形，在电源的激励下加热到一定温度，就能具备发射电子的能力；阳极与阴极一起构成电子与高频电磁场的相互作用空间，在恒定的电磁场作用下，电子在此空间内完成能量转换任务；阳极在受到阴极发射的电子轰击后温度会急剧上升，因此阳极需要有良好的散热能力；能量输出器主要由条状天线和波导系统构成，作用是将互作用腔产生的微波传递给加热腔；而磁路系统则是给阴极发射的电子一个很强的恒定磁场，磁感应强度一般为几千高斯，和工作频率有关；也正是由于磁路系统提供的恒定磁场，才能使磁控管工作在π模。
目前，常见磁控管的结构如图1所示，包括：支架1-1、底座1-2、管芯1-3、散热叶片1-4、滤波组件1-5、天线1-6及永磁体(上磁体1-7、下磁体1-8)，其中，底座呈正方形，支架安装于底座上、构成闭合磁路，上磁体与下磁体上下对称设置于支架和底座内侧，管芯安装于上磁体与下磁体之间，散热叶片设置于管芯四周，滤波组件设置于支架上、且与管芯连接，天线设置于底座下、且与管芯连接；该磁控管的磁路系统主要由铁氧体永磁铁、磁极(管芯内部结构)、磁极相对形成的工作间隙以及外围的支架和底板形成闭合的磁路组成；其中，铁氧体永磁铁虽然比较廉价、且具有较高的居里温度(450度)，但铁氧体永磁铁靠近管芯，导致磁控管工作时磁铁温度较高(通常可达几百度)，进而限制了一些与铁氧体相比耐温低、磁性强、性价比更高的永磁材料的应用。
针对上述问题，本发明申请人在公开号为CN110379692A的专利文献中提供一种采用对称磁路的微波炉扁平化磁控管；该磁控管结构中，在安装架的支撑组件中设置辅助磁体，通过辅助磁体增强安装架中心位置的磁场，进而减小铁氧体磁环的直径和厚度，即实现磁控管结构的小型化；但是，该磁控管结构中，并未完全避免铁氧体磁环的使用，使其磁控管的尺寸有待进一步小型化。基于此，本发明提供一种新型小型化磁控管结构。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种小型化磁控管结构，该结构中采用放置于磁控管外部支架上的钕铁硼或钐钴永磁材料构成磁路，保证互作用空间内部的磁场强度，完全避免铁氧体磁环的使用，显著降低磁控管结构的高度与宽度，实现进一步小型化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种小型化磁控管结构，包括：支架2-1、管芯2-2、散热叶片2-3、滤波组件2-4及天线2-5，其中，所述管芯安装于支架内中心位置，所述散热叶片设置于管芯四周，所述滤波组件设置于支架上、且与管芯连接，天线设置于支架下、且与管芯连接；其特征在于，
所述支架2-1呈长方体状，由顶板2-1-1、底板2-1-2、以及固定支撑于顶板与底板之间的永磁体2-1-3围合而成，所述永磁体位于顶板与底板的短边一侧；所述永磁体的数量为2N、均分为两组且对称布置于管芯两侧，N≥2；
所述滤波组件2-4呈长方体状、尺寸与支架2-1匹配，包括：盒体2-4-1、扼流线圈2-4-2及电源接口2-4-3；所述扼流线圈设置于盒体内，所述盒体两侧分别设置有一个电源接口、且电源接口与永磁体位于同一侧；所述扼流线圈采用异向扼流线圈，连接于管芯与电源接口之间；
所述散热叶片呈长方形、尺寸与支架2-1匹配。
进一步的，所述永磁体采用钕铁硼或钐钴永磁材料。
本发明的工作原理在于：
本发明提供一种小型化磁控管结构，采用对称磁路设计，采用磁力更强、但耐温更低的钕铁硼或钐钴永磁材料取代原有的铁氧体磁铁，钕铁硼或钐钴永磁材料的磁力更强，故只需将其放置于磁控管外部支架上(位于管芯两侧)，且无需铁氧体磁环，同样能够保证互作用空间内部的磁场强度；永磁体远离管芯的设计，也有效的避免了磁控管工作时管芯周围的高温环境对永磁体的伤害；
同时，常见磁控管结构中，管芯上、下穿过铁氧体磁环中心分别与滤波组件、天线连接，故管芯在长度上需预留穿过铁氧体磁环的空间，即管芯长度较长，进而使得整个磁控管较高；而在本发明中，磁控管结构中并无铁氧体磁环，则管芯长度能够缩短，进而大大降低整个磁控管的高度；如图6所示；
另外，磁控管结构中无需铁氧体磁环，且钕铁硼或钐钴永磁体放置于磁控管外部支架上的设计，使得磁控管在高度与宽度上尺寸能够大大减小，进而使得磁控管结构呈长方体状，故本发明同步匹配散热片与滤波组件的形状与结构；尤其是滤波组件，由于磁控管顶部滤波盒中的LC震荡回路对离滤波盒壁面的距离有所要求(滤波盒内扼流线圈需要距离滤波盒20mm)，不然会产生打火现象，所以本发明将原有的同向扼流线圈从一端输出改进为异向扼流线圈从左右两端输出，使之在匹配磁路结构的同时稳定工作。
综上，本发明的有益效果在于，提供一下新型的磁控管结构，进一步实现磁控管结构的小型化设计。
附图说明
图1为常见磁控管结构示意图；其中，1-1为支架、1-2为底座、1-3为管芯、1-4为散热叶片、1-5为滤波组件、1-6为天线、1-7为上磁体、1-8为下磁体。
图2为常见滤波组件结构示意图。
图3为本发明中小型化磁控管结构示意图；其中，2-1为支架、2-2为管芯、2-3为散热叶片、2-4为滤波组件、2-5为天线。
图4为本发明中支架结构示意图，其中，2-1-1为顶板、2-1-2为底板、2-1-3为永磁体。
图5为本发明中滤波组件结构示意图，其中，2-4-1为盒体、2-4-2为扼流线圈、2-4-3为电源接口。
图6为本发明中管芯与常见管芯的结构对比图。
图7为本发明小型化磁控管结构的互作用空间磁场强度分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本实施例提供一种小型化磁控管结构，其结构如图3所示，具体包括：支架2-1、管芯2-2、散热叶片2-3、滤波组件2-4及天线2-5，其中，所述管芯安装于支架内中心位置，所述散热叶片设置于管芯四周，所述滤波组件设置于支架上、且与管芯连接，天线设置于支架下、且与管芯连接；
所述支架2-1呈长方体状，如图4所示；由顶板2-1-1、底板2-1-2、以及固定支撑于顶板与底板之间的永磁体2-1-3围合而成，所述永磁体位于顶板与底板的短边一侧；所述永磁体的数量为2N、均分为两组且对称布置于管芯两侧，N≥2；
所述滤波组件2-4呈长方体、尺寸与支架2-1匹配，如图5所示；包括：盒体2-4-1、扼流线圈2-4-2及电源接口2-4-3；所述盒体两侧分别设置有一个电源接口、且电源接口与永磁体位于同一侧；所述扼流线圈采用异向扼流线圈，连接于管芯与电源接口之间；
所述散热叶片呈长方形、尺寸与支架2-1匹配。
本实施例中，所述顶板2-1-1与底板2-1-2的尺寸为：长128mm、宽56mm，其厚度均为3mm，顶板2-1-1与底板2-1-2四角对称放置4个尺寸为10mm*10mm*34mm的立方柱状的汝铁硼永磁铁，即本发明磁控管的尺寸为：128mm、宽56mm、高40mm；而如图1所示的传统磁控管结构中，其尺寸约为：长80mm、宽80mm、高60mm；由此可见，本发明磁控管在宽度和高度上具有大幅度的减小，即实现小型化。
上述磁控管中互作用空间磁场强度如图7所示，由图可见，最大值为177mT，能够提供互作用空间所需要的磁场，保证Π模的稳定产生。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (2)

1.一种小型化磁控管结构，包括：支架(2-1)、管芯(2-2)、散热叶片(2-3)、滤波组件(2-4)及天线(2-5)，其中，所述管芯安装于支架内中心位置，所述散热叶片设置于管芯四周，所述滤波组件设置于支架上、且与管芯连接，天线设置于支架下、且与管芯连接；其特征在于，
所述支架(2-1)呈长方体状，由顶板(2-1-1)、底板(2-1-2)、以及固定支撑于顶板与底板之间的永磁体(2-1-3)围合而成，所述永磁体位于顶板与底板的短边一侧；所述永磁体的数量为2N、均分为两组且对称布置于管芯两侧，N≥2；
所述滤波组件(2-4)呈长方体状、尺寸与支架(2-1)匹配，包括：盒体(2-4-1)、扼流线圈(2-4-2)及电源接口(2-4-3)；所述扼流线圈设置于盒体内，所述盒体两侧分别设置有一个电源接口、且电源接口与永磁体位于同一侧；所述扼流线圈采用异向扼流线圈，连接于管芯与电源接口之间；
所述散热叶片呈长方形、尺寸与支架(2-1)匹配。
2.按权利要求1所述小型化磁控管结构，其特征在于，所述永磁体采用钕铁硼或钐钴永磁材料。
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