CN112038207A - 具有共形热控的磁控管阳极结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种具有共形热控的磁控管阳极结构，旨在解决磁控管腔体内部的阳极叶片无法良好散热的问题。具有共形热控的磁控管阳极结构包括：阳极筒，阳极筒的内壁面侧的内部开设有与阳极筒共形的流体通道，形成扇形流体通道；阳极叶片，阳极叶片的外壁面侧的内部开设有与阳极叶片共形的流体通道，形成阳极叶片流体通道；阴极；微波能量输出器，用于输出磁控管所产生的微波能量；扇形流体通道包括:一个主扇形流体通道、多个副扇形流体通道；主扇形流体通道开设有进水口，出水口，以及，隔离板；每个扇形流体通道与相邻两个阳极叶片流体通道连通形成与磁控管阳极结构共形的流体通路。

Description

具有共形热控的磁控管阳极结构

技术领域

本申请实施例涉及电磁波技术领域，具体而言，涉及一种具有共形热控的磁控管阳极结构。

背景技术

磁控管作为电磁波技术领域被广泛应用的器件，具有价格低、效率高、输出功率高、体积小、重量轻等优点。

然而，磁控管在正常工作时会产生大量的热量，造成微波源温度升高，若没有采取有效的降温手段，高温将对磁控管微波源内部金属腔体、灯丝等结构造成破坏，极大地影响磁控管微波源的使用寿命。目前，现有技术的磁控管常规散热方式包括外部风冷和磁控管水冷。外部风冷通过在磁控管管体表面添加散热片，使用高转速风扇对散热片进行风冷散热，此散热方式通常使用在输出功率较低的磁控管上，散热效率较低。磁控管水冷通过在阳极外面加水冷套，实现对磁控管温度的控制，而磁控管阳极并非简单的圆筒形结构，在磁控管的腔体内部存在向腔体内凸出的叶片结构，以及由于交连环的存在，磁控管阳极叶片并不是规则的矩形，其中阳极叶片上的凸出结构温度不均匀，容易在叶片上产生应力，从而使阳极叶片受损，因此，传统的阳极套水冷不能对腔体内的阳极叶片达到良好的散热效果，从而导致磁控管的功率受限及使用寿命降低。

发明内容

本申请实施例提供一种具有共形热控的磁控管阳极结构，旨在解决磁控管腔体内部的阳极叶片无法良好散热的问题。

本申请实施例提供一种具有共形热控的磁控管阳极结构，包括：

阳极筒，所述阳极筒的内壁面侧的内部开设有与阳极筒共形的流体通道，形成扇形流体通道，其中，所述扇形流体通道指所述流体通道的形状与所述阳极筒的壁面形状一致；

阳极叶片，所述阳极叶片的外壁面侧的内部开设有与阳极叶片共形的流体通道，形成阳极叶片流体通道，其中，所述阳极叶片流体通道指所述流体通道的形状与所述阳极叶片的形状一致；

阴极；

微波能量输出器，所述微波能量输出器与所述阳极叶片中的一个阳极叶片相连，用于输出磁控管所产生的微波能量；

所述扇形流体通道包括:一个主扇形流体通道、多个副扇形流体通道；

所述主扇形流体通道开设有进水口，出水口，以及，在所述主扇形流体通道中隔断所述进水口和所述出水口的隔离板；

所述每个扇形流体通道与相邻两个所述阳极叶片流体通道连通形成与磁控管阳极结构共形的流体通路。

可选地，所述流体通路中，流体从所述主扇形流体通道一侧的进水口，流入与所述主扇形流体通道一侧连通的所述阳极叶片流体通道的一侧，通过所述阳极叶片流体通道靠近阴极的一端流向所述阳极叶片流体通道的另一侧；再通过与所述阳极叶片流体通道的另一侧连通的副扇形流体通道流向下一个阳极叶片流体通道；在液体从每个副扇形流体通道和每个阳极叶片流体通道流过后，从所述主扇形流体通道的另一侧的出水口流出。

可选地，在单个阳极叶片的两侧内部加工出与阳极叶片形状一致的两个流体通道，将两侧的流体通道在靠近阴极的一端通过焊接一个材质与所述阳极叶片材质一致的盖板进行连通，形成具有所述阳极叶片流体通道的单个阳极叶片；将每个阳极叶片的底部等距离连接到所述阳极筒内壁面。

可选地，通过在阳极筒内壁面的两个阳极叶片之间焊接一个内径低于所述阳极筒内径的盖板，形成所述扇形流体通道，每个所述扇形流体通道与相邻两个所述阳极叶片流体通道连通，制成共形热控的磁控管阳极结构，其中，所述盖板的形状与所述阳极筒的壁面形状一致，所述盖板的材质与所述阳极筒的材质一致。

可选地，所述主扇形流体通道竖直中部设有隔离板，用于将所述主扇形流体通道隔断，靠近所述隔离板的一侧设有进水口，靠近所述隔离板的另一侧设有出水口。

可选地，在靠近所述主扇形流体通道一侧，所述进水口的流体通道为高度与所述主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离所述主扇形流体通道一侧，所述进水口的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，所述圆筒状流体通道与所述矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道；在靠近所述主扇形流体通道一侧，所述出水口的流体通道为高度与所述主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离所述主扇形流体通道一侧，所述出水口的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，所述圆筒状流体通道与所述矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道。

采用本申请提供的具有共形热控的磁控管阳极结构，流体从进水口进入，在流经每个与阳极筒的内壁面形状一致的扇形流体通道和每个与阳极叶片的形状一致的阳极叶片流体通道后，从出水口流出。流体从紧贴阳极筒整个内壁面的流体通道流过，使阳极筒的散热性能更好，阳极筒的温度更加均匀，以及，流体从每个阳极叶片的整个内表面以及每个阳极叶片的不规则的凸起结构部位流过，有效降低阳极叶片的温度的同时，使整个阳极叶片的温度更加均匀，降低了阳极叶片凸起结构部位的热应力，实现阳极叶片的高效均匀散热。由此降低了磁控管的功率限制，以及，提高了磁控管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的具有共形热控的磁控管阳极结构的示意图；

图2是本申请一实施例提出的具有共形热控的磁控管阳极结构的横向截面示意图；

图3是本申请一实施例提出的具有阳极叶片流体通道的阳极叶片的示意图；

图4是本申请一实施例提出的扇形流体通道的盖板的示意图；

图5是本申请一实施例提出的进水口结构的示意图。

附图标记说明：

110-微波能量输出器；120-阳极筒；121-扇形流体通道；130-阳极叶片；131-阳极叶片流体通道；140-隔离板；150-进水口；160-出水口；170-阴极；1311-阳极叶片侧面共形流体通道；1201-阳极筒内壁面盖板；1301-阳极叶片近阴极侧盖板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

磁控管作为电磁波技术领域被广泛应用的器件。然而，由于磁控管在正常工作时会产生大量的热量，造成微波源温度升高，温度升高会破坏磁控管微波源内部金属腔体、灯丝等结构，从而影响磁控管微波源的使用寿命。为此，现有技术中通过外部风冷和磁控管水冷的方式对磁控管进行散热。然而外部风冷的散热方式通常使用在输出功率较低的磁控管上，散热效率较低，磁控管水冷又无法对磁控管的腔体内部存在的阳极叶片凸起结构进行散热，而该阳极叶片上的凸起结构更容易由于高温而受损，从而导致磁控管的功率受限及使用寿命降低。

有鉴于此，本申请实施例提出一种具有共形热控的磁控管阳极结构，流体可以从进水口进入，通过阳极筒筒壁的流体通道流经每个叶片的共形流体通道后，从出水口流出，使得每个叶片的各个凸起结构能够得到良好的散热，从而解决磁控管腔体内部的阳极叶片无法良好散热的问题。

参考图1，图1是本申请一实施例提出的具有共形热控的磁控管阳极结构的示意图，下文简称阳极结构。如图1所示，该阳极结构包括：微波能量输出器110；阳极筒120；扇形流体通道121；阳极叶片130；阳极叶片流体通道131；隔离板140；进水口150；出水口160；阴极170。其中，扇形流体通道121包括：设置有隔离板140、进水口150和出水口160的主扇形流体通道，以及，未设置有隔离板140、进水口150和出水口160的副扇形流体通道。其中，阳极筒120的内壁面侧的内部开设有与阳极筒共形的流体通道，形成扇形流体通道121，扇形流体通道指流体通道的形状与阳极筒的壁面形状一致；阳极叶片130的外壁面侧的内部开设有与阳极叶片共形的流体通道，形成阳极叶片流体通道131，阳极叶片流体通道指流体通道的形状与阳极叶片的形状一致；微波能量输出器110与阳极叶片130中的一个阳极叶片130相连，用于输出磁控管所产生的微波能量；扇形流体通道121包括:一个主扇形流体通道、多个副扇形流体通道；主扇形流体通道开设有进水口150，出水口160，以及，在主扇形流体通道中隔断进水口和出水口的隔离板140；每个扇形流体通道121与相邻两个阳极叶片流体通道131连通形成与磁控管阳极结构共形的流体通路。

磁控管工作时，流体从主扇形流体通道一侧的进水口150，流入与主扇形流体通道一侧连通的阳极叶片流体通道131的一侧，通过阳极叶片流体通道131靠近阴极的一端流向阳极叶片流体通道131的另一侧；再通过与阳极叶片流体通道131的另一侧连通的副扇形流体通道流向下一个阳极叶片流体通道131；在液体从每个副扇形流体通道和每个阳极叶片流体通道131流过后，从主扇形流体通道的另一侧的出水口流出。由于，扇形流体通道的形状与阳极筒的内壁面形状一致，流体能够从紧贴阳极筒整个内壁面的流体通道流过，使阳极筒的散热性能更高，阳极筒的温度更加均匀，以及，阳极叶片流体通道的形状与不规则的阳极叶片的形状一致，流体可以从每个阳极叶片整个内表面以及每个阳极叶片的不规则的凸起结构部位流过，有效降低阳极叶片的温度的同时，使整个阳极叶片的温度更加均匀，降低了阳极叶片凸起结构部位的热应力，实现阳极叶片的高效均匀散热。由此降低了磁控管的功率限制，以及，提高了磁控管的使用寿命。

示例地，参考图2，图2是本申请一实施例提出的具有共形热控的磁控管阳极结构的横向截面示意图。

如图2所示，在单个阳极叶片130的两侧内部加工出与阳极叶片竖直截面形状一致的阳极叶片侧面共形流体通道1311，将两侧的阳极叶片侧面共形流体通道1311在靠近阴极的一端通过焊接一个材质与阳极叶片材质一致的阳极叶片近阴极侧盖板1301进行连通，形成具有阳极叶片流体通道的单个阳极叶片；将每个阳极叶片的底部等距离连接到阳极筒内壁面。

在本实施例中，参考图3，图3是本申请一实施例提出的具有阳极叶片流体通道的阳极叶片的示意图。如图3所示，阳极叶片是不规则的矩形结构，通过在阳极叶片的左右两侧靠近外壁面的内侧加工出两个与阳极叶片竖直截面形状一致的流体通道，在阳极叶片靠近阴极一侧焊接一个盖板，将左右两侧的流体通道连通，最后将每个阳极叶片的底部等距离地连接到阳极筒的内壁面，以此形成一个可以流经阳极叶片不规则凸出结构的阳极叶片流体通道。流体从与阳极叶片形状一致的一侧流体通道流过后，经由靠近阴极一侧的流体通道后，从与阳极叶片形状一致的另一侧流体通道流过，由于阳极叶片左右两侧的流体通道的形状与阳极叶片形状一致，流体可以流经整个阳极叶片的表面，并且流体可以从阳极叶片的不规则凸起结构处流过，有效降低阳极叶片的温度的同时，使整个阳极叶片的温度更加均匀，降低了阳极叶片凸起结构部位的热应力，实现阳极叶片的高效均匀散热。避免了由于阳极叶片受热不均匀，容易在阳极叶片上产生应力而使阳极叶片受损，以此导致磁控管的功率受限以及磁控管寿命降低的问题。

在本实施例中，阳极叶片的数量根据实际应用的不同而最终确定的数量不同，在此不作限定。

如图2所示，通过在阳极筒内壁面的两个阳极叶片之间焊接一个内径低于阳极筒内径的阳极筒内壁面盖板1201，形成阳极筒共形流体通道，每个扇形流体通道与相邻两个阳极叶片流体通道连通，制成共形热控的磁控管阳极结构，其中，盖板的形状与阳极筒的壁面形状一致，盖板的材质与阳极筒的材质一致。

在本实施例中，参考图4，图4是本申请一实施例提出的扇形流体通道的盖板的示意图。通过在磁控管内壁面的两个叶片共形流体通道之间焊接一个内径低于阳极筒内径的盖板，该盖板的形状如图4所示，由此形成与阳极筒内径曲面形状一致，以及，盖板的材质和阳极筒的材质一致的扇形流体通道，将每个扇形流体通道与相邻两个阳极叶片流体通道连通，由于在阳极筒上形成的流体通道与阳极筒内径曲面形状一致，流体可以沿着整个阳极筒的内壁面流过，使阳极筒筒体的散热性能更好。

如图2所示，主扇形流体通道竖直中部设有隔离板140，用于将主扇形流体通道隔断，靠近隔离板的一侧设有进水口150，靠近隔离板的另一侧设有出水口160。

在本实施例中，在主扇形流体通道的竖直中间部位设置隔离板，用于将主扇形流体通道隔断为左右两部分，在靠近隔离板的左右水平中间位置两侧的一端开设进水口，另一端开设出水口，隔离板用于将进水口和出水口在主扇形流体通道中隔断，以此形成只有一个进水口和一个出水口相隔断的流体通路。

如图1所示，在靠近主扇形流体通道一侧，进水口150的流体通道为高度与主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离主扇形流体通道一侧，进水口150的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，圆筒状流体通道与矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道；在靠近主扇形流体通道一侧，出水口160的流体通道为高度与主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离主扇形流体通道一侧，出水口160的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，圆筒状流体通道与矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道。

在本实施例中，参考图5，图5是本申请一实施例提出的进水口结构的示意图。如图5所示，进水口所形成的流体通道是一种类锥形的流体通道，对于进水口所形成的锥形流体通道中，在靠近主扇形流体通道一侧的类锥形流体通道，是一段高度和主扇形流体通道的高度相同的矩形流体通道；而在远离主扇形流体通道一侧的类锥形流体通道，是一段直径和矩形流体通道宽度相同的圆筒状流体通道，矩形流体通道和圆筒状流体通道相连通，形成了进水口的类锥形流体通道；而本申请的出水口结构和进水口结构相同，进水口所形成的流体通道也是一种和进水口结构相同的类锥形的流体通道，对于出水口所形成的锥形流体通道中，在靠近主扇形流体通道一侧的类锥形流体通道，是一段高度和主扇形流体通道的高度相同的矩形流体通道；而在远离主扇形流体通道一侧的类锥形流体通道，是一段直径和矩形流体通道宽度相同的圆筒状流体通道，矩形流体通道和圆筒状流体通道相连通，形成了出水口的类锥形流体通道。

在本实施例中，进水口和出水口的类锥形流体通道，可以增加单位时间内从进水口流入整个流体通路的流体量，以及，增加单位时间内从出水口流出整个流体通路的流体量，使得流体在整个流体通路中的流速增加，以此带走更多的热量，达到更好的散热效果。

应当理解地，本申请说明书尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种具有共形热控的磁控管阳极结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，包括：

阳极筒，阳极叶片，阴极，微波能量输出器；

所述阳极筒的内壁面侧的内部开设有与阳极筒共形的流体通道，形成扇形流体通道，其中，所述扇形流体通道指所述流体通道的形状与所述阳极筒的壁面形状一致；

所述阳极叶片的外壁面侧的内部开设有与阳极叶片共形的流体通道，形成阳极叶片流体通道，其中，所述阳极叶片流体通道指所述流体通道的形状与所述阳极叶片的形状一致；

所述微波能量输出器与所述阳极叶片中的一个阳极叶片相连，用于输出磁控管所产生的微波能量；

所述扇形流体通道包括:一个主扇形流体通道、多个副扇形流体通道；

所述主扇形流体通道开设有进水口，出水口，以及，在所述主扇形流体通道中隔断所述进水口和所述出水口的隔离板；

每个扇形流体通道与相邻两个所述阳极叶片流体通道连通形成与磁控管阳极结构共形的流体通路。

2.根据权利要求1所述的具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，所述流体通路中，流体从所述主扇形流体通道一侧的进水口，流入与所述主扇形流体通道一侧连通的所述阳极叶片流体通道的一侧，通过所述阳极叶片流体通道靠近阴极的一端流向所述阳极叶片流体通道的另一侧；再通过与所述阳极叶片流体通道的另一侧连通的副扇形流体通道流向下一个阳极叶片流体通道；在液体从每个副扇形流体通道和每个阳极叶片流体通道流过后，从所述主扇形流体通道的另一侧的出水口流出。

3.根据权利要求1所述的具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，在单个阳极叶片的两侧内部加工出与阳极叶片形状一致的两个流体通道，将两侧的流体通道在靠近阴极的一端通过焊接一个材质与所述阳极叶片材质一致的盖板进行连通，形成具有所述阳极叶片流体通道的单个阳极叶片；将每个阳极叶片的底部等距离连接到所述阳极筒内壁面。

4.根据权利要求1所述的具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，通过在阳极筒内壁面的两个阳极叶片之间焊接一个内径低于所述阳极筒内径的盖板，形成所述扇形流体通道，每个所述扇形流体通道与相邻两个所述阳极叶片流体通道连通，制成共形热控的磁控管阳极结构，其中，所述盖板的形状与所述阳极筒的壁面形状一致，所述盖板的材质与所述阳极筒的材质一致。

5.根据权利要求1所述的具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，所述主扇形流体通道竖直中部设有隔离板，用于将所述主扇形流体通道隔断，靠近所述隔离板的一侧设有进水口，靠近所述隔离板的另一侧设有出水口。

6.根据权利要求1所述的具有共形热控的磁控管阳极结构，其特征在于，在靠近所述主扇形流体通道一侧，所述进水口的流体通道为高度与所述主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离所述主扇形流体通道一侧，所述进水口的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，所述圆筒状流体通道与所述矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道；在靠近所述主扇形流体通道一侧，所述出水口的流体通道为高度与所述主扇形流体通道高度相同的一段矩形流体通道；在远离所述主扇形流体通道一侧，所述出水口的流体通道为直径与所述矩形流体通道宽度相同的一段圆筒状流体通道，所述圆筒状流体通道与所述矩形流体通道连通，形成类锥形流体通道。

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