CN1289141A - 磁控管内的均压环 - Google Patents

Abstract

磁控管包括多个阳极叶片,每一个阳极叶片具有在其底部和顶部相互不同的缺口,各个由铜制成环状的外均压环分别与每隔一个的阳极叶片的底部和顶部上形成的缺口相互接触,从而连接各阳极叶片,在阳极叶片上形成静电场,还包括环状的内均压环,形成内均压环材料的热阻值高于铜制成的阳极叶片的热阻值,其热膨胀系数与阳极叶片相一致,各个内均压环分别与每隔一个的阳极叶片的底部和顶部上形成的缺口相互接触,其接触方式不同于外均压环与阳极叶片缺口的接触方式,外均压环与在内侧的外均压环不是同心接触。本发明的磁控管能防止由于重复温度变化导致的永久变形和断裂,可用于大功率磁控管。

Description

磁控管内的均压环

本发明涉及一种磁控管，尤其是关于安置在磁控管内的均压环。

参见附图1，图中的一个普通的磁控管具有一个圆筒状阳极部件11，阳极叶片12沿着径向安装在所述的阳极部件11的内壁上，带有一个均压环13的谐振腔(图中未示出)交替穿过两个位于所述的阳极叶片上的孔12a和12b与阳极叶片12相互连接，阴极15位于磁控管的中心，磁控管的螺旋灯丝14用作所述阴极15，天线16安装在所述的阳极叶片12之一上，多个冷却片17安置在所述阳极部件的外圆周表面上，磁轭18a和18b分别构成上和下板件，用于保护冷却片和将外部空气引入冷却片17内，N-S极永久磁铁安置在阳极部件11的顶部和底部上，用于形成静止的磁场，还有一个滤波器盒20。

下面说明普通的磁控管的操作。

通过加热灯丝14发射的电子受到在阴极和谐振腔之间产生的静电场力的作用，所述静磁场是由永久磁铁19产生的，其方向是沿着谐振腔的上和下方向，当电子与在阳极叶片12之间已经产生的高频电场相互作用时，在阴极和谐振腔之间的工作空间内逐渐形成一个圆滚线式磁运动曲线，当电子能量的大部分转换成高频能量期间，磁力线逐渐移向所述谐振腔。高频能量在谐振腔(图中未示出)内被累积和通过天线16向磁控管之外发射。换句话说，积聚的电子能量在谐振腔内被转换成热能，在阳极叶片12处产生的热能通过多个冷却片17冷却，冷却片17安置在所述阳极部件11的外圆周表面上，从而防止了由于过热引起的磁控管的性能恶化。

下面将根据如前所述的普通磁控管说明相关的现有技术磁控管的第一实例。

参见图2A和2B，相关的现有技术磁控管的第一实例带有两个不锈钢的环形的均压环13和多个阳极叶片12，其中每一个阳极叶片上带有两个孔12a和12b，它们开在中央部位的上和下部，允许均压环13从孔中穿过，图中的两个均压环将称为第一均压环13a和第二均压环13b，而在一组阳极叶片12的各个阳极叶片上的两个孔12a和12b，其中较小的一个称为第一孔12a，其中较大的一个称为第二孔12b，对它们将在后面加以说明。根据多个阳极叶片12的排列顺序，第一均压环13a穿过位于奇数阳极叶片12上的第一孔12a，并与其相接触，接着该均压环穿过位于偶数阳极叶片上的第二孔12b，但是并不与其相接触，从而以固定的间隔连接多个阳极叶片12。根据多个阳极叶片12的排列顺序，第二均压环13b穿过位于偶数阳极叶片12上的第一孔12a，并与其相接触，接着该均压环穿过位于奇数阳极叶片上的第二孔12b，但是并不与其相接触，从而以固定的间隔连接多个阳极叶片12。第一和第二均压环13a和13b分别交替连接到奇数和偶数阳极叶片上，于是在相邻的阳极叶片12之间形成不同的极性，形成静电场。

可是，相关的现有技术磁控管具有以下问题。

相关的现有技术磁控管的不锈钢均压环13(以下称为中央式均压环)的功率大于1.7KW，需要将其以固定间隔逐个穿过阳极叶片，其结果是制造损耗大，生产率低。中央式阳极叶片13必须进行切割，以便能够插入位于所述阳极叶片13上的孔12a和12b中，并且在插入之后将切割末端焊合在一起，为了具有良好的外观，可以在阳极叶片12上的第一孔12a处进行焊接，或将两个切割末端焊接成如同其原始状态，这样导致制造上的不方便和工艺复杂。为此需要一种简单的制造均压环的方法，它能够解决如前所述的制造问题，改善和提高了生产率，同时能够保持与相关的现有技术相同的均压环和磁控管的特性。

图3A和3B是相关的现有技术磁控管的第二个实例，该磁控管是1KW微波炉用磁控管，这个相关的现有技术磁控管的第二个实例包括一对两个构成均压环22的环，它们具有不同的无氧铜直径(大直径均压环称为“外均压环22b”，小直径均压环称为“内均压环22a”)(以下称为“切边式内和外均压环”)，和多个阳极叶片21，每个阳极叶片的上部和底部具有一个缺口，它们在多个阳极叶片的上部和底部形成环形槽，使每隔一个的阳极叶片与所述的外均压环22b和内均压环22a中之一相互接触，从而感应出一个静电场，这将在后面详细说明。形成在奇数阳极叶片21上的缺口和在偶数阳极叶片21上的缺口的形状不同(第一缺口阳极叶片21a和第二缺口形状21b)，因此相应于顶部的侧缺口槽，奇数阳极叶片21的第一缺口形状21a不会与内均压环22a相互接触，但是它是与外均压环22b相互接触的。并且，偶数阳极叶片21的第二缺口形状21b是与内均压环22a相互接触的，但是它不会与外均压环22b相互接触。在底部的缺口形状是与顶部侧缺口的形状恰好相反，于是内均压环和外均压环与奇数阳极叶片和偶数阳极叶片的接触方式正好相反。所述的第二个现有技术实例与磁控管的第一个现有技术实例要求不同，其中的均压环既不需要将均压环切割，也无需将均压环插入阳极叶片的孔中，因此能够在制造过程中具有高生产率和方便性。

可是，如果在第二个现有技术实例的磁控管上施加高电压，要求输出大于1.7KW的高功率，则会带来以下问题。也就是说，由于磁控管一般具有70％的效率，其余30％由于发热而散失浪费掉，于是磁控管的功率越高，在阳极上的热损耗越大，其后果是导致高功率磁控管的热稳定性差，尤其是谐振腔受到极大的热应力，其中最严重的部件是切边式内和外均压环，由于内和外均压环22仅靠着由阴极发射的热电子，因此它们直接受到热电子的圆滚线式运动的影响，而且它们是由无氧铜形成。

尽管无氧铜由于其具有良好的热传导性而被广泛应用，但是这种材料容易变形，并且强度较弱，如果这种材料受到较高的热应力作用，材料会发生变形，切边式内和外均压环22则会由于延长使用发生疲劳而断裂。换句话说，尽管由无氧铜制成的均压环22用在一般功率范围的微波炉磁控管上能够保证在预期寿命内可靠工作，但是不可能在具有超过1.7KW平均高频功率的磁控管上应用无氧铜制成的内和外均压环22。

于是，本发明的目的是提供一种基本上克服了现有技术的缺点和不足中一个或多个问题的磁控管。

本发明的其他特性和优点将在下面继续说明，根据对本发明的进一步说明或者通过实践本发明的方案，将会更加清楚和理解本发明主题。通过下面说明书和权利要求书以及附图关于本发明的具体结构的描述，还可以得知本发明的目的和其他技术优越性。

为了得到本发明希望获得的目的和各种良好效果，本发明是这样实现的，所述磁控管包括多个阳极叶片，其中每一个阳极叶片具有在其底部和顶部形状不同的缺口，各个由铜制成环状的外均压环分别与每隔一个的阳极叶片底部和顶部上形成的缺口相互接触，从而连接各阳极叶片，在阳极叶片上形成一个静电场，还包括环状的内均压环，内均压环的材料的热阻值要高于铜制成的阳极叶片的热阻值，其热膨胀系数与阳极叶片相一致，各个内均压环分别与每隔一个的阳极叶片底部和顶部上形成的缺口相互接触，但是这种接触不同于外均压环与阳极叶片缺口的接触方式，外均压环与在内侧的外均压环不是同心接触的，从而防止均压环发生变形和断裂，保证均压环能够使用在较高功率的磁控管上。

应当说明的是，前面的一般介绍和下面结合实施例和附图的详细说明及所附的权利要求书都有助于理解本发明。

附图的作用是与说明书协同有助于更好地理解本发明的实质，附图中给出了本发明的实施例形式，它与说明书一起共同说明本发明的原理。

这些附图是：

图1是说明相关现有技术磁控管第一实例的剖面图；

图2A是展示出插入阳极叶片的中央型均压环的相关现有技术磁控管第一实例的透视图；

图2B是如图2A所示的相关现有技术磁控管第一实例的主要部分视图；

图3A是展示出嵌入阳极叶片上的切边型均压环的相关现有技术磁控管第二实例的透视图；

图3B是如图3A所示的相关现有技术磁控管第二实例的主要部分视图；

图4是一个比较曲线，表示将当高电压施加到相关现有技术第一实例磁控管上时均压环的热稳定性，和当高电压施加到相关现有技术第二实例磁控管上时均压环的热稳定性，及与在超过1.7KW平均高频功率的磁控管上应用本发明均压环时的热稳定性三种情况进行比较的结果。

现在参照附图详细说明本发明的优选实施例，在介绍本发明时，与现有技术相同的部件将冠以相同的名称和符号，有关的解释也予以省略。

在图3A和3B中，展示了根据本发明优选实施例制成的磁控管结构，包括多个阳极叶片21，其中每一个阳极叶片具有在其底部和顶部相互不同的缺口21a和21b，各个由铜制成环状的外均压环22b分别与每隔一个的阳极叶片21底部和顶部上形成的缺口相互接触，从而连接各阳极叶片，在阳极叶片21上形成一个静电场，还包括环状的内均压环22a，形成内均压环的材料的热阻值要高于铜制成的阳极叶片的热阻值，并且其热膨胀系数与阳极叶片相一致，各个内均压环分别与每隔一个的阳极叶片21底部和顶部上形成的缺口相互接触，但是这种接触方式不同于外均压环22b与阳极叶片缺口的接触方式，所述外均压环22b与在内侧的外均压环22b不是同心接触。建议外均压环22b由无氧铜制成，内均压环22a由不锈钢制成。

下面将结合图4进一步说明本发明的磁控管。图4是一个比较曲线，表示将当高电压施加到相关现有技术第一实例磁控管上时均压环的热稳定性，和当高电压施加到相关现有技术第二实例磁控管上时均压环的热稳定性，及与在超过1.7KW平均高频功率的磁控管上应用本发明均压环时的热稳定性三种情况进行比较的结果。其中，‘A’表示不锈钢制成的中央型均压环13，相应于图2A中相关现有技术第一实例磁控管上的上均压环13a和下均压环13b，‘B’表示本发明的切边式均压环，包括一个不锈钢的内均压环22a和一个无氧铜的外均压环22b，‘C’表示相关现有技术第二实例的切边式均压环，包括无氧铜的内和外均压环22a和22b，‘A’，‘B’和‘C’分别是结构稳定性的对比实验值，如果越接近于一，说明均压环就越稳定。

在图4中，尽管‘A’的值接近于一，但是如上关于现有技术第一实例的讨论所述，该系统很难安装，因此难以应用。‘B’的值最靠近‘A’，‘B’不仅具有较高的可靠性，而且容易安装，因此方便使用，这是因为‘B’具有相关现有技术磁控管第二实例的结构，然而‘C’的结构稳定性明显不如‘A’和‘B’，因此很难将其应用到高电压磁控管上。本发明建议在磁控管上采用切边式内和外均压环22，这一点与相关现有技术磁控管第二实例的均压环结构一样，但是不同的是内均压环22a是由不锈钢制成的。尽管相关现有技术磁控管第二实例的切边式内和外均压环22容易安装，可是由于内均压环22a离阴极(图2A中的‘15’)最近，受到温度变化引起的热应力的影响最大，是最薄弱的，如果在磁控管上施加了高电压，由于阴极发射的热电子的主要量均包络在圆滚线运动中，磁控管的输出将大于1.7KW。进行热应力实验的结果证明，所述的内均压环22a是最容易遭受热应力损害的，当然，外均压环22b也会受到热应力的不利影响，不过，外均压环22b的热稳定性优于内均压环22a，因此，用不锈钢制成内均压环22，其具有比无氧铜更好的屈服强度和疲劳强度。尽管有许多材料的强度优于不锈钢，但是需要综合考虑热膨胀和强度两个因素，由实验确定出：不锈钢在各种温度变化情况下具有最佳的结构稳定性。由于不锈钢不仅具有良好的屈服强度和疲劳强度，而且具有与无氧铜相一致的热膨胀系数，于是本发明决定选用不锈钢材料制成内均压环。也就是说，不锈钢不仅具有出色的屈服强度和疲劳强度，可以在材料随温度变化膨胀受到热应力作用时不会发生永久变形或发生断裂，而且使切边型内均压环和外均压环22、阳极叶片21和阳极件11具有相一致的热膨胀系数，这种措施的优点是，由于切边型内均压环和外均压环22、阳极叶片21和阳极件11在结构上相互被限制在磁控管的谐振腔内，如果它们的材料的热膨胀系数是一致的，可以避免在阴极发射电子过程中由于重复发生膨胀和收缩导致结构上产生非校准误差，从而防止所述结构发生损坏。

此外，外均压环22b也可以采用不锈钢制成，实验证明，如果内均压环和外均压环22都是由不锈钢制成，当在磁控管上施加了大于1.7KW的高电压时，尽管在相互被限制安装在磁控管的谐振腔内的不同组件引起结构上存在非校准误差，然而这种误差的量非常小，总体结构足以耐受热应力的作用。

本发明的磁控管具有以下优点。

首先，本发明的不锈钢均压环具有高热阻，能够防止由于重复发生温度变化造成疲劳而导致的永久变形和断裂。而且，结构上相互被限制安装在磁控管内的不同组件具有相互协调一致的热膨胀系数，能够避免由于这些组件结构上存在非校准误差而发生损坏的情况出现。

再者，本发明的磁控管可以适用于功率低于1KW的磁控管，也可以适用于功率超过1，7KW的大功率磁控管，因此本发明的磁控管具有广泛的使用范围。

应当说明的是，本发明显然并不局限于本文所述的实施例，本领域的一般技术人员根据上面的教导可以作出的许多磁控管变型、修正和替换方案显然均未脱离本发明所定义的本发明的精神，因此，这些磁控管变型、修正和替换方案均为下面权利要求书中所提出的保护范围所覆盖。

Claims (5)

1.一种磁控管，包括：

多个阳极叶片，其中每一个阳极叶片具有在其底部和顶部形状不同的缺口；

由铜制成环状的外均压环，其中每一个与每隔一个的阳极叶片的底部和顶部上形成的缺口相互接触，从而连接各阳极叶片，在阳极叶片上形成一个静电场；

和环状的内均压环，形成内均压环的材料的热阻值要高于铜制成的阳极叶片的热阻值，并且其热膨胀系数与阳极叶片相一致，各个内均压环分别与每隔一个的阳极叶片的底部和顶部上形成的缺口相互接触，但是这种接触方式不同于外均压环与阳极叶片缺口的接触方式，所述外均压环与在内侧的外均压环不是同心接触。

2.根据权利要求1的磁控管，其中所述的铜是无氧铜。

3.根据权利要求1的磁控管，其中所述的材料是不锈钢。

4.根据权利要求1的磁控管，其中所述的外均压环用无氧铜制成，内均压环用不锈钢制成。

5.根据权利要求4的磁控管，其中所述外均压环中至少一个用不锈钢制成。

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