CN1474430A - 磁控管 - Google Patents

Abstract

一种磁控管，包括：正极性圆筒，多个叶片，灯丝，上、下防护罩以及上、下极靴。所述各叶片安装在正极性圆筒中，与正极性圆筒一起构成正极性部分。所述灯丝安置在正极性圆筒的轴上，与各叶片的前端表面一起形成有效空间并发射热离子。所述上、下防护罩分别盖住灯丝的顶部和底部。所述上、下极靴分别与所述上、下防护罩间隔开，以在所述有效空间内感应磁通量。本发明中的上防护罩的底表面形成为整个向下凸，而下防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

Description

磁控管

本申请请求保护在韩国知识产权局于2002.8.5提出之No.2002-46168申请的利益，这里将它们的说明书引为参考文献。

技术领域

一般地说，本发明涉及磁控管，具体地说，涉及装附于磁控管灯丝顶部和底部的上防护罩和下防护罩。

背景技术

一般地说，磁控管被构造成设有阳极和阴极，使得从阴极放出热离子，并因电磁力而成螺旋形地移向阳极。由所述热离子在阴极周围产生旋转电子极，并在阳极振荡电路中感应电流，以致持续激发所述振荡。通常由振荡电路确定磁控管的振荡频率，而且效率高，输出功率也高。磁控管被广泛地使用在家庭用具，如微波炉，以及用于工业设备，如高频加热设备，特别是交流雷达系统。

以下参照图1至图3简述上述磁控管的结构和工作情况。

如图1所示，磁控管通常包括由无氧铜管等制成的正极性圆筒101，安装在所述正极性圆筒101中的多个叶片102，它们与正极性圆筒101一起构成正极性部分并以等间距沿径向布置，形成空腔谐振器；还包括天线103，它与各叶片102之一相连，对外感应多种谐波。磁控管还包括大直径的窄环104和小直径的窄环105，分别安装在各叶片102的上部和下部，有如图2所示那样，与各叶片102交替地电连接，使各叶片102交替地具有相同的电位。

各叶片102上分别形成矩形凹处202，以使所述各窄环104和105能够与各叶片102交替地电连接，并以颠倒的方式安置每一对相邻的叶片102。按照上述结构，每一对相邻的叶片102与正极性圆筒101构成一定的LC谐振电路。另外，沿正极性圆筒101的轴心部分安置一个成螺线管形的灯丝106，并在各叶片102的径向内端与所述灯丝之间提供一个有效空间107。在灯丝106的顶部和底部分别装有上防护罩108和下防护罩109。中心引线110固定地焊接在所述上防护罩108的底部，同时穿过下防护罩109和灯丝106的通孔。侧引线111焊接到所述下防护罩109的底部。中心引线110和侧引线111连接到外部电源(未示出)的接线端，从而在磁控管中形成闭合电路。

设置上部永久磁铁112和下部永久磁铁113，由彼此面对的、相反的上部永久磁铁112和下部永久磁铁113磁极将一磁场加到所述有效空间107。设置上极靴117和下极靴118，以使由永久磁铁112和113产生的旋转磁通量感应到所述有效空间107中。

上述各元件被装入上磁轭114和下磁轭115中。一组冷却散热片116使正极性圆筒101与下磁轭115相连，将正极性圆筒101内产生的热量通过下磁轭115发散到外面。

按照上述磁控管的结构，当从外部电压加給灯丝106电能时，因提供给灯丝106的工作电流而使灯丝106发热，就从灯丝106发射热离子，于是有如图3所示那样，由所发射的热离子在有效空间107内得到热离子团301。热离子团301交替地把势能差传送给每一对相邻的叶片102，同时还与各叶片102的前端接触，热离子团301受有效空间107内所形成之磁场的感应而旋转，并从一种状态“i”移到另一种状态“f”。相应地，由于各叶片102与正极性圆筒101所形成之LC谐振电路的振荡，产生与热离子团301的旋转速度相应的多种谐波，并通过天线103发射到外面。

一般地说，利用公式 $f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$ 计算频率，式中L是电感，C是电容。上式的值的变化由电路元件的几何外形确定。于是，作为构成LC谐振电路一部分的各个叶片102的外形成为确定各谐波频率的主要因素。

通常，在所述有效空间中形成电场和磁场。图4的有效空间107中所示出的各条线表示等位面。电场总是垂直于等位面而形成的。另外，虽然图4中未予示出，在有效空间107中，由分别布置在磁控管上部和下部的永久磁铁112和113形成磁力线。普通磁控管内，在有效空间107中的电场和磁场的感应下，起阴极作用的灯丝106所产生的并用于形成热离子团301的热离子受到洛仑兹力(F＝q(E+νB))，它们向着叶片102移动。在上述洛仑兹力的表示式中，q表示电荷量，ν表示电荷运动的速度，E表示电场强度，而B表示磁场强度。另外，磁力总是垂直于电荷的运动方向起作用的。

然而，由于存在受到洛仑兹力作用的电荷，则如图4所示，因在上防护罩108与上极靴117之间以及下防护罩109与下极靴118之间空着的空间内形成的磁场和电场之故，就使围绕灯丝106上部和下部运动的热离子偏离所述有效空间107(在此，图4中省去下防护罩和下极靴)。于是，因洛仑兹力所致电荷偏离所述有效空间107的现象造成磁控管效率降低。为了消除这种现象，采用通过把上防护罩108的几何外形制成带边的帽子形状(见图5A)，同时把下防护罩109的上表面制成下凹状，以机械方式抑制热离子偏离的方法。如图1所示，上防护罩108成带边的帽子形状，而下防护罩109具有下凹的上表面。

磁控管中，如果有效空间107内的电场分布不均匀，电子束就会不稳定，并且会对外部产生干扰。在采用图5A和图5B所示上防护罩108和下防护罩109的磁控管中，有如图6所示那样，有效空间107中的上防护罩108和下防护罩109周围部分的空间电荷分布是非对称的。这种不对称可能引起产生非常高的谐波，同时使各叶片的轴上移、下移。

进而，最终电场和磁场对热离子加給预定方向的力。于是，使采用图5所示上、下防护罩108和109之机械结构的抑制方案受到限制。因此，普通磁控管的问题在于不能根本地避免热离子的偏离。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供磁控管的上、下防护罩，通过改变上、下防护罩的形状，使上防护罩与上极靴之间以及下防护罩与下极靴之间的电场分布与普通磁控管的不同，从而，以电磁方式防止电荷的偏离，而不像普通磁控管那样以机械方式防止这种偏离。将上、下防护罩构造成使得上、下防护罩周围的热离子分布为对称的，并在整个有效空间实现对称的热离子分布，从而降低磁控管的干扰，提高磁控管的效率。

在接下去的说明书部分将述及本发明的另外方面和优点，从这些叙述，它们将是显见的，或者从本发明的实践中可以理解它们。

通过提供一种磁控管实现本发明的上述以及其它方面，所述磁控管包括：正极性圆筒；安装在正极性圆筒中的多个叶片，它们与正极性圆筒一起构成正极性部分；安置在正极性圆筒轴上的灯丝，与各叶片的前端表面一起形成有效空间，用以发射热离子。所述磁控管还包括上防护罩，用以盖住灯丝的顶部，下防护罩，用以盖住灯丝的底部；还包括上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在所述有效空间内感应磁通量。所述上防护罩的底表面形成为整个向下凸，而所述下防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

附图说明

从下面结合附图对优选实施例的描述，将使本发明的上述以及其它方面和优点变得更为清晰，也更易于理解，其中：

图1是普通磁控管的侧向剖面图；

图2是表示图1磁控管的正极部分和负极部分的顶视图；

图3是表示在磁控管处于工作状态时图2磁控管的正极部分和负极部分的顶视图；

图4是表示普通有效空间中等位面的侧向剖面图；

图5A和5B是普通上防护罩和下防护罩的侧向剖面图；

图6是表示普通有效空间中空间电荷分布的曲线；

图7是表示本发明一种实施例的上防护罩示意图；

图8是表示本发明另一种实施例的下防护罩示意图；

图9是表示本发明有效空间中空间电荷分布的曲线。

具体实施方式

以下将参照附图所表示的实例，对本发明的优选实施例做详细描述，其中类似的参考标号与类似的部件相关。

一般说来，鉴于它的多种特性，不能由叶片或灯丝确定有效空间内空间电荷分布的不对称性。这是因为上述叶片和灯丝是对称排列的，而叶片与灯丝的侧面彼此相对地面对。关于有效空间内的电荷分布，由布置在灯丝顶部和底部的上防护罩和下防护罩的几何结构确定空间电荷密度。于是，有效空间内的电荷分布因上防护罩和下防护罩形状变化而受到调节。所以，本发明通过改变上、下防护罩的形状而调节有效空间内的电荷密度。相应地，通过部分地调节电磁场而避免热离子偏离所述有效空间，从而防止有效空间外面的力作用于其中的电荷上。

以下将参照图7至9详细描述本发明。为简化描述，可以省去与普通磁控管相同的结构和工作过程。

图7是表示本发明一种实施例上防护罩700的示意图。图7的上部表示该上防护罩700的侧向剖面图，而图7的下部表示该上防护罩700的仰视图(也即该上防护罩700面向下防护罩的表面)。

本发明的上防护罩700包括中心接线片701、环形部分703和灯丝支架槽702。中心接线片701是穿过灯丝并安装到上防护罩700的中央引线所附着的部分。所述环形部分703形成上防护罩700的周缘。从上防护罩700的底面向上形成所述灯丝支架槽702，作为所述中心接线片701与环形部分703之间的环形槽，以便使灯丝能够插入并安装在其中。

上防护罩700的灯丝支架槽702的侧向厚度“b”被制成大于上防护罩700的环形部分703的侧向外缘厚度“a”。上防护罩700的底面被制成向下凸，但不包括所述灯丝支架槽702和容纳中央引线的孔。也就是所述环形部分703的厚度从其中心部分到所述外缘部分沿径向减小。

图8是表示本发明另一实施例下防护罩800的示意图。图8的下部表示该下防护罩800的侧向剖面图，而图8的上部表示该下防护罩800的俯视图(也即该下防护罩800面向上防护罩700的表面)。所述下防护罩800包括中心接线片801、环形部分803和灯丝底槽凹部802。中心接线片801是穿过灯丝并安装到下防护罩800的中央引线所附着的部分。所述环形部分803形成下防护罩800的周缘。从下防护罩800的顶面向下形成所述灯丝底槽凹部802，作为所述中心接线片801与环形部分803之间的环形槽，以便使灯丝能够插入并安装在其中。

下防护罩800的灯丝底槽凹部802的侧向厚度“d”被制成大于下防护罩800的环形部分的侧向外缘厚度“c”。下防护罩800的顶面被制成向上凸，但不包括所述灯丝底槽凹部802和容纳中央引线的孔。也就是所述环形部分803的厚度从其中心部分到所述外缘部分沿径向减小。

以下描述采用上述上防护罩700和下防护罩800的本发明磁控管的工作情况。

如果将外部电源加給布置在磁控管内的中心引线和侧部引线，则灯丝成为阴极而发射热离子，而所述各叶片及正极性圆筒成为阳极，从而使热离子在电磁场的影响下能够移至各叶片的前端表面。在上防护罩、各叶片以及上极靴中间的开口空间内和下防护罩800、各叶片以及下极靴中间的另一开口空间内的电磁场分布与普通磁控管中的不同。因此，本发明的磁控管中，使作用在普通有效空间外部上面的电磁力大大减小，从而避免热离子偏离有效空间。

图9是表示本发明磁控管的有效空间内的空间电荷分布曲线。参照图9，纵轴表示空间电荷密度，而横轴表示从灯丝的顶部到底部的区域。灯丝的中心设定为“0”，用“Z”表示。也就是横轴的左边部分表示上防护罩700所在的周围部分，用负号“-”表示。另外，横轴的右边部分表示下防护罩800所在的周围部分，用正号“+”表示。关于所述的分布图，如果围绕在“0”点的灯丝中心对半折叠有效空间，则可得到对称的电荷分布。因而，通过图9所示的曲线很容易判断，所述有效空间内的电荷分布几乎是对称的。

本发明中，将上防护罩的底面制成向下凸。也就是所述环形部分的截口底面可沿该环形部分的径向形成曲线或直线。另外，下防护罩的顶面被制成向上凸。也就是所述环形部分的截口顶面可沿该环形部分的径向形成曲线或直线。

对上、下防护罩适当地改型，不会很大地改变它们的效果。因此，对于熟悉本领域的人员而言将能理解，各自改型或增删都是可能的，而不致脱离有如所附各权利要求所述本发明的范围和精髓。

如上所述，本发明给出一种磁控管，它被构制成具有与普通磁控管不同的几何形状的上、下防护罩，使这种上、下防护罩周围的电磁场被改变，从而避免了热离子偏离有效空间，提高了磁控管的效率，同时形成热离子在所述有效空间内的对称分布，从而降低了干扰，并使磁控管的振荡频率稳定。于是，使磁控管的效率得到彻底的改善。

虽然已示出并描述本发明的一些实施例，但对于那些熟悉本领域的人而言将是清楚的，对这些实施例做多种改变而不致脱离本发明的原理和精髓；所附各权利要求及其等效要求限定本发明请求保护的范围。

Claims (16)

1.一种磁控管，它包括：

正极性圆筒；

安装在正极性圆筒中的多个叶片，它们与正极性圆筒一起构成正极性部分；

安置在正极性圆筒轴上的灯丝，与各叶片的前端表面一起形成有效空间，用以发射热离子；

上防护罩，用以盖住灯丝的顶部；

下防护罩，用以盖住灯丝的底部；以及

上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在所述有效空间内感应磁通量；

其中，所述上防护罩的底表面形成为整个向下凸。

2.如权利要求1所述的磁控管，其中，所述下防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

3.一种磁控管，它包括：

正极性圆筒；

安装在正极性圆筒中的多个叶片，它们与正极性圆筒一起构成正极性部分；

安置在正极性圆筒轴上的灯丝，与各叶片的前端表面一起形成有效空间，用以发射热离子；

上防护罩，用以盖住灯丝的顶部；

下防护罩，用以盖住灯丝的底部；以及

上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在所述有效空间内感应磁通量；

其中，所述下防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

4.如权利要求3所述的磁控管，其中，所述上防护罩的底表面形成为整个向下凸。

5.一种具有灯丝的磁控管，它包括：

上、下防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在磁控管的有效空间内感应磁通量；

其中，所述上防护罩的底表面形成为整个向下凸。

6.如权利要求5所述的磁控管，其中，所述上防护罩包含：

中心接线装置，使中央引线能够穿过磁控管的灯丝并附着到所述上防护罩上；

环形部分，形成所述上防护罩的周缘；

灯丝支架槽，它是从所述上防护罩的底面向上形成的，作为所述中心接线装置与环形部分之间的环形槽，使灯丝能够插入并安装在其中。

7.如权利要求6所述的磁控管，其中，所述灯丝支架槽的侧向厚度被制成大于所述环形部分的侧向外缘厚度。

8.如权利要求6所述的磁控管，其中，所述环形部分的厚度从它的中心部分到外缘沿径向减小。

9.一种具有灯丝的磁控管，它包括：

上、下防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在磁控管的有效空间内感应磁通量；

其中，所述下防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

10.如权利要求9所述的磁控管，其中，所述下防护罩包含：

中心接线装置，使中央引线能够穿过磁控管的灯丝并附着到所述下防护罩上；

环形部分，形成所述下防护罩的周缘；

灯丝底槽凹部，它是从所述下防护罩的顶面向下形成的，作为所述中心接线装置与环形部分之间的环形槽，使灯丝能够插入并安装在其中。

11.如权利要求10所述的磁控管，其中，所述灯丝底槽凹部的侧向厚度被制成大于所述环形部分的侧向外缘厚度。

12.如权利要求10所述的磁控管，其中，所述环形部分的厚度从它的中心部分到外缘沿径向减小。

13.一种微波炉用的磁控管，它包括：

上、下防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述上、下防护罩间隔开，以在其间提供的有效空间内感应磁通量；其中，

所述上防护罩的底表面形成为整个向下凸，而所述下防护罩的顶表面形成为整个向上凸，以改变有效空间内的电磁场，从而避免灯丝发射的热离子从所述有效空间逸出。

14.一种具有灯丝的磁控管，它包括：

多个防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述各防护罩间隔开，以在磁控管的有效空间内感应磁通量；

其中，至少一个防护罩的底表面形成为整个向下凸。

15.一种具有灯丝的磁控管，它包括：

多个防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述各防护罩间隔开，以在磁控管的有效空间内感应磁通量；

其中，至少一个防护罩的顶表面形成为整个向上凸。

16.一种微波炉用的磁控管，它包括：

多个防护罩，它们在磁控管内盖住灯丝的顶部和底部；

上、下极靴，它们分别与所述各防护罩间隔开，以在磁控管的有效空间内感应磁通量；

至少一个防护罩的底表面形成为整个向下凸，而与所述一个防护罩相对的另一个防护罩的顶表面形成为整个向上凸，以改变有效空间内的电磁场，从而避免灯丝发射的热离子从所述有效空间逸出。

Images