CN1848360A - 磁控管的电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控管的电容器。该电容器具有介电构件，各介电构件的两侧面的延长线之间限定的会聚角小于180°，所述各介电构件形成在介电构件的内电极和外电极的对应端之间。该电容器尺寸小且电容量高，从而减小了制造时间。该电容器还具有中心导体，所述中心导体具有比内电极大的扩张部件，从而进一步增加了电容量。

Description

磁控管的电容器

本申请要求2005年4月4日申请的韩国专利申请No.2005-028209的权益，在此通过引用将其全部内容并入参考。

技术领域

本发明涉及一种磁控管(magnetron)，特别是涉及一种磁控管的电容器，该电容器具有优良的耐压和优良的电容量，从而提高了噪音屏蔽效率，并且允许降低电容器中绝缘填充物的填充量、同时减小了电容器的尺寸。

背景技术

通常，磁控管应用于微波炉、等离子体照明器件、干燥机和其它高频系统。在磁控管中，热电子在通电后被发射至阴极，并且通过电磁场产生微波。接着，微波输出以作为加热目标物的热源。

传统的磁控管参考图1至图4进行描述。

下面将参考图1描述磁控管的总体结构。

磁控管通常包括：高频发生器，其用于通过施加的电压产生微波；输出部分，其用于发射从高频发生器产生的微波；和输入部分，其用于向高频发生器施加电压。

磁控管的高频发生器包括：上板形轭架11a和下板型轭架11b、阳极圆筒12、散热片13、上磁极14a和下磁极14b、A-形密封件15a、F-形密封件15b、陶瓷芯柱16、磁铁17a和17b、叶片21和阴极22。

阳极圆筒12位于上轭架11a和下轭架11b之间所限定的内部空间之中。

各散热片13的一端与阳极圆筒12相连接，另一端与上轭架板11a或下轭架板11b相连接。散热片13用于将热量从阳极圆筒12耗散至上轭架11a和下轭架11b。

上磁极14a和下磁极14b分别设置到阳极圆筒12的上端和下端。A-形密封件15a装配为环绕上磁极14a的外表面，F-形密封件15b装配为环绕下磁极14b的外表面。磁铁17a和17b分别装配到上磁极和下磁极的外表面。

上磁极14a和下磁极14b、A-形密封件15a和F-形密封件15b、以及磁铁17a和17b分别对称地装配到阳极圆筒12的上端和下端。

F-形密封件15b的下端开口，陶瓷芯柱16装配到那里。陶瓷芯柱16贯穿有外部连接导线25，其与中心导线23和侧导线24相连接。

阳极圆筒12、A-形密封件15a、F-形密封件15b、和陶瓷芯柱16闭合成产生微波的空间。

阳极圆筒12具有装配于其内的叶片21，并且在叶片21的中心形成有产生微波的腔21a。叶片的腔21a中装配有阴极22，中心导线23插入于阴极22之中。此时，叶片21作为正电极，而阴极22作为负电极。通过叶片和阴极的相互作用产生微波。

磁控管的输出部分包括：天线馈线31、A-形陶瓷件32、和天线帽33。

天线馈线31与叶片21相连接，并且A-形陶瓷件32位于A-形密封件15a的上端和天线帽33之间。因此，从叶片21的腔21a和阴极22产生的微波由天线馈线31引导，接着通过A-形陶瓷件32发射到外部。

磁控管的输入部分包括：滤波盒40、电容器50和扼流线圈60。

滤波盒40固定在高频发生器的下端。电容器50固定在滤波盒40上，同时与扼流线圈60相连接，扼流线圈60与外部连接导线25连接并位于滤波盒40内部。

为了与扼流线圈60、外部连接导线25和扼流线圈60之间的耦接部分、以及外部连接导线25绝缘，滤波盒40隔开一预定间隔。而且，滤波盒40由诸如钢板等导电材料制成，以防止微波泄漏到外部。

电容器50将参考图2进行描述。

电容器50包括：固定地插入到滤波盒40中的绝缘箱51，装配在绝缘箱51一端的绝缘底板(base)52，插入到绝缘底板52中的两个中心导体53，在绝缘箱51内环绕中心导体53的介电材料54，填充在绝缘箱51内的绝缘填料55，以及接地板56，其装配在绝缘箱51的一端并接地至滤波盒40。

中心导体53和介电材料54固定在绝缘箱51中后，绝缘箱填充绝缘填料55，并且绝缘填料55固化(cure)一预定时段(大约10小时)。绝缘填料55包含环氧树脂。

构成电容器的介电构件将参考图3和图4进行描述。

介电构件54设置于中心导体53的外表面和绝缘箱51之间，以互相面对。介电构件54包含钛酸钡，BaTiO₃。

各介电构件54基本形成为半圆形，并且在其内外表面上分别形成有内电极54a和外电极54b。这里，内电极54a和外电极54b均形成为半圆形。

内电极54a和外电极54b通过在电极的表面上镀一种诸如银等具有良好导电性的材料而形成。这里，内电极54a接触杆形的中心导体53，且外电极54b与接地板56连接。介电构件54具有预定的耐压和电容量。

为了以减小的尺寸制造具有较高电容量的电容器，有利地是增大介电构件54的耐压和电容量。这里，介电构件54的耐压和电容量与介电构件的介电常数ε、内电极54a和外电极54b的有效表面积、以及中心导体53的线径(wire diameter)成正比，而与内电极和外电极之间的距离成反比。这里，介电常数ε由介电材料确定，有效表面积由各电极的高度和宽度确定，并且中心导体的线径由内电极的半径a确定。

介电构件54的电容量根据其形状而改变。另外，当介电构件具有较高的耐压时，通过降低内电极54a和外电极54b之间的距离，可以制造出尺寸较小且具有大电容量的电容器。

同时，接地板56延伸至绝缘箱51的外部，并接地至滤波盒40。因此，内电极54a、外电极54b、以及介电构件54均接地，并且通过接地板56反复充电和放电。

上述构造的磁控管的操作描述如下：

当向磁控管通电时，一预定的电压提供到电容器50的中心导体53。此时，介电构件54具有预定的耐压和电容量。

介电构件54通过接地板56执行充电和放电，并且稳定施加到电容器的过电压电涌。电容器通过外部连接导线25将稳定后的电压提供至导线23和24。并且，通过电容器50和扼流线圈60之间的相互作用产生直流电，从而屏蔽噪音。

电子从阴极22发射至叶片21，以便从叶片的腔中产生微波。接着，微波被通过与叶片21相连接的天线馈线31引导至外部，并且通过A-形陶瓷件辐射。

然而，用于传统磁控管的电容器具有以下的问题：

首先，虽然为了增大介电构件的有效表面积而将介电构件形成为半圆形，但是与内电极的表面积相比较，外电极形成为具有不必要的过大表面积。即，与外电极的有效表面积相比，该外电极具有不必要的过大表面积。这样，电容器的尺寸、特别是宽度W增大，填充绝缘箱内所需的环氧树脂的量过度增加，由此增大了固化环氧树脂的时间。因此，存在制造产品的时间延长、产品的价格增大、以及电容器的尺寸增大等问题。

其次，为了增大电容器的耐压和电容量，中心导体的线径也增大了。然而，为了增大中心导体的线径，中心导体的直径必须大幅度增大。这样，制造中心导体的成本增大，从而中心导体和电容器的尺寸以及环氧树脂的填充量都增大。

再次，由于介电构件为半圆形，当增大内电极和外电极之间的距离b-a时，介电构件的外部直径显著增大。因此，由于介电构件的尺寸显著增大，所以电容器的尺寸和环氧树脂的填充量也增大。

发明内容

因此，本发明涉及一种磁控管，其充分消除了由于相关技术的局限和缺点所造成的一个或多个问题。

本发明的一个目的在于提供一种磁控管的电容器，设计为具有良好的耐压和电容量，并且具有较小的尺寸和较小的环氧树脂填充量，从而缩短采用该磁控管的产品的制造时间。

本发明的其它优点、目的和特征将部分地在以下的描述中阐述，对于本领域普通技术人员，部分地通过对以下描述的研究而变得清楚或通过本发明的实践而可被了解。通过说明书、其权利要求书以及附图所具体示出的结构，可以实现并达到本发明的目的和其它优点。

为达到这些目的和其它优点并且依照本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供一种磁控管的电容器，包括：两个中心导体，其设置在接地板内并且与扼流线圈相连接；和两个介电构件，其分别设置在该中心导体的外侧，以相互面对，每个介电构件包括设置在其内表面的内电极和设置在其外表面的外电极，以使该内电极与相关联的中心导体相连接并且该外电极与该接地板相连接，其中该介电构件的两侧面延长线之间限定的会聚角小于180°，每一侧面形成于该内电极和外电极的对应端之间。

优选地，该会聚角为65°～80°。

该介电构件的内电极可以为圆形或为平面形。而且，该介电构件的外电极可以为圆形或为平面形。

优选地，每个中心导体与介电构件的内电极相对应，并且具有比该内电极大的扩张部件。例如，扩张部件可以为圆形或为平面形。

在本发明的另一方案中，提供一种磁控管的电容器，包括：两个中心导体，其设置在接地板内，并且与扼流线圈相连接，每个中心导体在其预定部分形成有直径比该中心导体的直径大的扩张部件；和两个介电构件，其分别设置在该中心导体的外侧，以相互面对。每个该介电构件包括设置在其内表面的内电极和设置在其外表面的外电极，以使该内电极与相关联的中心导体的扩张部件相连接并且该外电极与该接地板相连接。

该扩张部件可以为圆形或或为平面形。

应当理解，本发明的前述的概括描述以及以下的详细描述均为示例性的和说明性的，旨在提供对于所要求的本发明的进一步说明。

附图说明

所包含的附图用于进一步理解本发明，其并入并组成本申请的一部分。附图示出了本发明的实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1为示出传统磁控管的结构图；

图2为示出图1中电容器的横截面图；

图3为示出图1中电容器的立体图；

图4为示出图1中电容器的介电构件的立体图；

图5为示出依照本发明的电容器的一个实施例的立体图；

图6为示出图5的电容器的俯视图；

图7为示出图5的介电构件的一个实例的立体图；

图8为示出图5的介电构件的另一实例的立体图；以及

图9为示出图5的中心导体的立体图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明  的选实施例，其实例在附图中示出。在所有图中，相同或类似的部件尽可能使  的附图标记。

本发明优选的实施例将参考图1至图5进行描述。

本发明的磁控管的电容器100参考图5和图6进行描述。在图5中，绝缘箱和绝缘填充物与传统的磁控管中的绝缘箱和绝缘填充物具有相同的结构，所以未示出。

电容器100包括：两个中心导体120，其设置在接地板110内部并且连接至扼流线圈；以及两个介电构件130，其分别设置在中心导体120的外侧，以互相面对。各介电构件130包括分别设置在其内表面和外表面上的内电极131和外电极132，以使内电极131与相关联的中心导体连接，且外电极132与接地板110连接。介电构件130的两侧面延长线之间限定的会聚角θ小于180°，其中介电材料130的每一侧面形成于内电极131和外电极132的对应端之间。

接地板110装配在绝缘箱51的一端(见图2)，并接地至滤波盒40(见图1)。接地板110具有基本为矩形的形状，在其两侧开口；并且具有法兰(flange)111，其垂直于接地板110向外侧延伸。法兰111上形成有固定孔112，用于固定接地板110至滤波盒。

绝缘箱中填充有绝缘填充物，绝缘填充物填充了介电构件130和绝缘箱上部空间之间的空间。绝缘填充物与传统磁控管中的绝缘填充物相同。

各介电构件130分别在其内表面上和外表面上形成有内电极131和外电极132。内电极131和外电极132是通过在其表面上镀诸如银等具有良好导电性的材料而形成的。

介电构件的第一实施例将参考图7进行描述。

各介电构件130的内电极131和外电极132优选为圆形。或者，内电极131和外电极132可为环形(circular)或椭圆形。这样，当介电构件130的内电极131和外电极132形成为具有圆形时，内电极和外电极比其具有平面形状时具有更大的有效表面积。特别是，当内电极131和外电极132形成为具有椭圆形时，与其为环形相比，电极的有效表面积进一步增大。

更优选地，介电构件130的两侧面延长线之间限定的会聚角θ约为65°～80°，其中介电材料130的每一侧面形成于内电极131和外电极132的对应端之间。与传统结构相比，该会聚角能够显著降低介电构件130的宽度，并确保内电极131和外电极132的有效表面积，从而允许得到理想的电容量和耐压。

而且，尽管增大了介电构件130的内电极131和外电极132之间的距离，但介电构件130的尺寸仅略微增大，因此电容器100的尺寸、特别是宽度并没有显著增大。因此，绝缘填充物的填充量没有显著增大。

介电构件的第二实施例将参考图8进行描述。

优选地，各介电构件230的内电极231和外电极232为平面形(flatshape)。因此，与如图7所示的具有圆形的电极相比，内电极231和外电极232必然降低有效表面积。但是相反，介电构件230具有如下优势：由于其允许电极被稳定的构造和处理，所以电极的质量提高并且残品率降低。

尽管未在图中示出，以下描述介电构件的改型。

各介电构件的内电极和外电极可分别为圆形和平面形。这样，内电极可比外电极具有更大的有效表面积。

各介电构件的内电极和外电极可分别为平面形和圆形。这样，外电极可比内电极具有更大的有效表面积，并且可以降低介电构件的宽度。

中心导体的结构将参考图9进行描述。

各中心导体120与介电构件130的内电极131相接触，并且具有直径比中心导体的直径大的扩张部件(enlarged portion)121。利用该扩张部件121，中心导体120的线径增大而不会增大中心导体120的直径，从而允许增大电容器100的电容量。优选地，该扩张部件121的面积略大于内电极131的面积。

理想地，该扩张部件121装配为紧密接触介电构件130的内电极131。例如，当内电极131为如图7所示的圆形时，理想地，该扩张部件121也具有如图9所示的圆形。另一方面，当内电极231具有如图8所示的平面形时，理想地，该扩张部件12也为平面形。

依照本发明的如上述构造的电容器的操作将在以下描述。

为了从磁控管产生具有预定频率的微波，磁控管必须被施加一预定的电压。通常，向磁控管施加20千伏(kV)的电压。

这时，施加到介电构件130的最大电场E可由E＝V/ln(b/a)确定，电容器100的电容量C可由C＝2πεL/ln(b/a)确定；其中，a表示从介电构件的中心到内电极131的距离，b表示从介电构件的中心到外电极132的距离，L表示介电构件的高度。

这时，由于最大电场E克服绝缘性能，所以较低的最大电场E和较高的电容量C对于制造尺寸较小且电容量较大的电容器100是有利的。

通过向磁控管上提供20千伏的电压进行测试，所获得的最大电场E、耐压和电容量的结果如下。这里，本发明的介电构件130在每个介电构件130的两侧面延长线之间限定的会聚角为72°，其中每一侧面形成在内电极131和外电极132的对应端之间。

参考图4，当a＝1.45mm，b＝6.5mm，L＝5.0mm和V＝20kV时，传统的各介电构件54的最大电场E为9.0kV/mm。

参考图7，当a＝4.7mm，b＝9.0mm，L＝5.5mm和V＝20kV时，本发明的各介电构件130的最大电场E为6.5kV/mm。

这样，依照本发明可知，由于降低了作为绝缘破坏电压的最大电场E，本发明的耐压从9.0kV/mm到6.5kV/mm提升了2.5kV/mm，从而电容量增大。

而且，传统的介电构件54在内电极54a和外电极54b之间的距离(a-b)为5.50mm，而本发明的介电构件130在内电极131和外电极132之间的距离(a-b)为4.3mm。因此，依照本发明，内电极131和外电极132的尺寸减小，由此，电容器100的尺寸也能减小。并且，由于本发明的介电构件130的宽度显著降低，所以电容器100的尺寸进一步减小。

用于典型的磁控管的高压电容器100需要大约300～500pF的电容量。为了达到该电容量，介电构件54的体积为630mm³，而本发明的介电构件130的体积为500mm³，本发明的介电构件130比传统的介电构件54的体积大约减小了21％。

从以上的描述中可知，本发明具有以下效果。

第一，依照本发明，由于通过降低外电极的实际表面积，介电构件的宽度显著的降低，所以在保持同等电容量的情况下电容器的尺寸和宽度可以减小。而且，即使内电极和外电极之间的距离增大，介电构件的尺寸也不会显著的增大。

第二，耐压和电容量增大，从而允许制造出尺寸小而电容量大的电容器。

第三，由于电容器的尺寸减小，所以绝缘填充物的填充量也降低。而且，绝缘填充物的固化时间缩短，从而缩短了制造时间。

第四，由于每个中心导体具有形成在其预定部分的扩张部件和增大的线径，所以与内电极相接触的中心导体的线径能够增大而无需增大中心导体的直径。这样，电容量可以进一步增大。

显然，本领域的技术人员在不背离本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行各种变化和改型。因此，本发明旨在覆盖所有落入所附权利要求及其等效范围内的对于本发明的变化和改型。

Claims (17)

1.一种磁控管的电容器，包括：

两个中心导体，其设置在接地板内并且与扼流线圈相连接；和

两个介电构件，其分别设置在所述中心导体的外侧，以相互面对，每个介电构件包括设置在其内表面的内电极和设置在其外表面的外电极，以使该内电极与相关联的中心导体相连接并且该外电极与该接地板相连接，其中该介电构件的两侧面的延长线之间限定的会聚角小于180°，每一侧面形成于该内电极和该外电极的对应端之间。

2.如权利要求1所述的电容器，其中该会聚角为65°～80°。

3.如权利要求1所述的电容器，其中该内电极为圆形。

4.如权利要求3所述的电容器，其中该外电极为圆形。

5.如权利要求3所述的电容器，其中该外电极为平面形。

6.如权利要求3所述的电容器，其中每个中心导体为圆形，以与该内电极面对面的接触，并且每个中心导体具有比该内电极大的扩张部件。

7.如权利要求1所述的电容器，其中该外电极为圆形。

8.如权利要求7所述的电容器，其中该内电极为平面形。

9.如权利要求7所述的电容器，其中每个中心导体为平面形，以与该内电极面对面的接触，并且每个中心导体具有比该内电极大的扩张部件。

10.如权利要求1所述的电容器，其中该内电极为平面形。

11.如权利要求10所述的电容器，其中该外电极为平面形。

12.如权利要求11所述的电容器，其中每个中心导体为平面形，以与该内电极面对面的接触，并且每个中心导体具有比该内电极大的扩张部件。

13.如权利要求1所述的电容器，其中该外电极为平面形。

14.如权利要求1所述的电容器，其中该接地板位于绝缘箱的一端，并且绝缘填充物位于该绝缘箱的另一端。

15.一种磁控管的电容器，包括：

两个中心导体，其设置在接地板内，并且与扼流线圈相连接，每个中心导体在其预定部分形成有扩张部件，该扩张部件的直径比该中心导体的直径大；和

两个介电构件，其分别设置在该中心导体的外侧，以相互面对，每个介电构件包括设置在其内表面的内电极和设置在其外表面的外电极，以使该内电极与相关联的中心导体的扩张部件相连接并且该外电极与该接地板相连接。

16.如权利要求15所述的电容器，其中该扩张部件为圆形。

17.如权利要求15所述的电容器，其中该扩张部件为平面形。

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