專利名稱：結(jié)構(gòu)簡單的用于產(chǎn)生微波能量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微波爐中的裝置，特別是涉及一種結(jié)構(gòu)簡單的用于產(chǎn)生微波能量(microwave frequency energy)的裝置。


圖1所示的微波爐包括一個(gè)箱體1、一個(gè)包括高壓變壓器(未示)和高壓電容器(未示)的電源2、一個(gè)用于產(chǎn)生微波能量的磁控管10和一個(gè)用于盛放食物的烹調(diào)室3。如圖2所示，磁控管10為一個(gè)柱形雙極真空管，并且一般包括一個(gè)位于中心的陰極11、一對(duì)分別位于陰極11上方和下方的磁鐵12a、12b、一個(gè)圍繞陰極11設(shè)置的陽極13和一個(gè)與陽極13相聯(lián)接的天線14。
當(dāng)電源2將一個(gè)例如4KV的工作電壓施加到輸入端15上，陰極11被加熱然后發(fā)射電子。所發(fā)射出的電子由陽極13接收。
磁鐵12a、12b所產(chǎn)生的磁通依次在導(dǎo)引件16a、16b的導(dǎo)引下，通過一個(gè)限定在陰極11和陽極13之間的腔17。從陰極11所發(fā)射出的電子的運(yùn)動(dòng)方向首先在腔17中被磁場(chǎng)所偏轉(zhuǎn)，并且在它們到達(dá)陽極13并且被接收之前，在陰極11和陽極13之間回轉(zhuǎn)。
在陰極11和陽極13之間的電子回轉(zhuǎn)，在陽極13內(nèi)部導(dǎo)致了一個(gè)諧振回路，該諧振回路產(chǎn)生微波，天線14將微波放射出去。被發(fā)射出的微波由波導(dǎo)5導(dǎo)入烹調(diào)腔3中，然后由一個(gè)攪拌件6在烹調(diào)腔3中分散開。被分散開的微波照射到位于烹調(diào)腔3中的食物上，從而對(duì)食物進(jìn)行烹制。
在這種微波爐中，由于電子的運(yùn)動(dòng)由電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力控制，因此需要多個(gè)磁鐵，這導(dǎo)致了磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。此外，在現(xiàn)有微波爐中的微波能量產(chǎn)生裝置是雙極型的，因此，它不可能對(duì)微波能量的輸出進(jìn)行控制。
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單的用于產(chǎn)生微波能量的裝置。
本發(fā)明提出這樣一種微波產(chǎn)生裝置，包括一個(gè)加熱元件；一個(gè)陰極，位于所述加熱元件之上，用于發(fā)射電子；一個(gè)第一柵極，位于所述陰極之上，用于控制和集中由所述陰極所發(fā)射出的電子，所述第一柵極具有多個(gè)隙縫，用于將來自所述陰極的電子轉(zhuǎn)變成電子束；一個(gè)扼流機(jī)構(gòu)，位于所述陰極和所述第一柵極之間，作為隔直流電容器；其中，所述陰極、所述第一柵極和所述扼流機(jī)構(gòu)限定出一個(gè)起諧振回路作用的輸入腔；一個(gè)電阻器，其一端與所述第一柵極相接，另一端與所述陰極相接，用于在所述第一柵極上感應(yīng)出一個(gè)偏置電勢(shì)；一個(gè)第二柵極，裝在所述第一柵極之上，并且具有多個(gè)隙縫，穿過所述第一柵極的隙縫的電子束，從所述隙縫中通過；一個(gè)陽極，用于接收通過所述第二柵極的隙縫的電子；其中，所述第二柵極和所述陽極之間限定出一個(gè)用于產(chǎn)生微波能量的輸出腔，所述輸出腔與所述輸入腔互相電絕緣；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓源，用于向所述陰極和所述陽極提供驅(qū)動(dòng)電壓；一個(gè)天線，設(shè)置在所述陽極中，用于將所述輸出腔中的微波導(dǎo)出；和一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)，從所述輸入腔一直延伸至所述的輸出腔，用于將所述輸出腔中的一部分微波能量送回所述輸入腔。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1是現(xiàn)有微波爐的示意圖。
圖2是圖1中微波爐的磁控管的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的微波爐的示意圖。
圖4是一剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的微波能量產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。
圖5是用于本發(fā)明的微波產(chǎn)生裝置的陰極的立體圖。
圖6是用于本發(fā)明的微波產(chǎn)生裝置的柵極的立體圖。
圖7是用于本發(fā)明的微波產(chǎn)生裝置的扼流機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖8是等效于圖4所示的微波產(chǎn)生裝置的電路圖。
圖9是用于本發(fā)明的微波產(chǎn)生裝置的第一柵極上的電壓特性圖。
參看圖3，根據(jù)本發(fā)明的微波爐包括一個(gè)箱體21、一個(gè)用于產(chǎn)生微波能量的裝置100、裝在裝置100上的電源105和一個(gè)用于盛放食物的烹調(diào)室22。
參看圖4，本發(fā)明的微波產(chǎn)生裝置100包括一個(gè)作為加熱元件的加熱器110、一個(gè)陰極120、一個(gè)第一柵極130、一個(gè)第二柵極140和一個(gè)陽極150。此外，在裝置100中保持真空。
加熱器110由加熱絲構(gòu)成，陰極120位于加熱器110之上。陰極120為環(huán)形(圖5)，并且當(dāng)加熱器110加熱后，發(fā)射出熱電子。第一柵極130位于陰極120之上，用于控制和集中由陰極120所發(fā)射出的電子。第一柵極130為盤形，并且形成有多個(gè)隙縫135(圖6)。在陰極120和第一柵極130之間，設(shè)有一個(gè)扼流機(jī)構(gòu)160。第一柵極130、扼流機(jī)構(gòu)160和陰極120限定了一個(gè)起諧振回路作用的輸入腔170。
第二柵極140裝在第一柵極130之上，并且具有多個(gè)隙縫145，來自于第一柵極130的隙縫135的電子束可以從隙縫145中通過。陽極150為柱形，并且裝在第二柵極140之上。第二柵極104和陽極150之間限定出了一個(gè)用于產(chǎn)生微波能量的輸出腔180。輸出腔180與輸入腔170互相電絕緣。具體的說，第二柵極140與第一柵極130相隔一個(gè)距離，這一距離確保通過第一柵極130的隙縫135的電子束在發(fā)散之前，能夠在輸出腔180中有效地產(chǎn)生微波能量。密度在輸入腔170中得到調(diào)制的電子的動(dòng)能，在輸出腔180中被轉(zhuǎn)變成微波能量，微波能量然后由設(shè)置在陽極150中用于傳送微波的天線155發(fā)射至烹調(diào)室22中。
在輸入腔170和輸出腔180之間，設(shè)有一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)190，用于將輸出腔180中的一部分能量送回輸入腔170，從而感應(yīng)出一個(gè)諧振回路。反饋機(jī)構(gòu)190為桿形。
參看圖7，扼流機(jī)構(gòu)160包括一個(gè)金屬板162和充填在輸入腔170中的絕緣材料166，金屬板162在第一柵極130和陰極120之間由一個(gè)柵極支持件164所支持住，并且與陰極120電絕緣。扼流機(jī)構(gòu)160用作隔直流電容器，用于使一個(gè)能在輸入腔170中產(chǎn)生微波能量的表面電流通過，而且同時(shí)阻塞一個(gè)直流電流。
如圖8所示，為一個(gè)圖4中的微波能量產(chǎn)生裝置的等效電路圖。
加熱器110與電源105相接，陽極150和陰極120分別與一個(gè)用于提供300V-500V之間的電壓的直流驅(qū)動(dòng)電源200的正極和負(fù)極相接。
由于第二柵極140和陽極150為一體的，因此第二柵極140和陽極150具有相同的電勢(shì)。但是，盡管第一柵極130和陰極120為一體的，第一柵極130和陰極120由于扼流機(jī)構(gòu)160的原因而具有不同的電勢(shì)。
另外，這里還有一個(gè)作為電阻器的微調(diào)電阻器210，其一端與第一柵極130相接，另一端與陰極120相接。補(bǔ)償電阻器210用于在第一柵極130上感應(yīng)出一個(gè)例如-60V的偏置電壓。當(dāng)微波能量產(chǎn)生裝置100剛開始啟動(dòng)時(shí)，第一柵極130上的偏置電壓為零。
在圖9中，第一條曲線220所示為陽極150上的電流變化，第二條曲線230所示為施加到第一柵極130上的偏置電壓的變化，而第三條曲線240所示為在輸入腔170中的微波諧振波形。
參看圖8、9，本發(fā)明裝置100的工作原理詳細(xì)描述如下在加熱器110被加熱到600-1200攝氏度后，陰極120發(fā)射電子。由于第一柵極130剛開始時(shí)的偏置電壓為零，因此從陰極120發(fā)射出的電子的一部分通過第一和第二柵極130、140的隙縫135、145到達(dá)陽極150。而其余的電子則被第一柵極130所吸收。由第一柵極130所吸收的電子感應(yīng)出一個(gè)偏置電壓，并且一個(gè)表面電流在輸入腔170的表面上流動(dòng)，該表面電流的流動(dòng)方向由扼流機(jī)構(gòu)160所改變，從而在輸入腔170中感應(yīng)出一個(gè)弱的振蕩，當(dāng)在第一柵極130上積聚了足夠的電流后，作為表面電流流動(dòng)的結(jié)果，將使上述振蕩的幅度增加，如后所述。
第一柵極130對(duì)從陰極120發(fā)射出的電子的吸收，導(dǎo)致第一柵極130產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電勢(shì)。在剛開始時(shí)，該負(fù)電勢(shì)急劇增加，這是因?yàn)?，第一電極130在開始時(shí)的偏置電壓為零，從而相當(dāng)多的電子能夠被吸收，而且被吸收到第一電極130上的電子的數(shù)量隨著時(shí)間的增加而減少。第一柵極130上的負(fù)電勢(shì)將逐漸增加，一直到一個(gè)預(yù)定的值，而這個(gè)值取決于相應(yīng)于微調(diào)電阻210而被吸收到第一柵極130上的電子的數(shù)量。
響應(yīng)電勢(shì)的變化，振蕩的幅度隨時(shí)間增加，直到第一柵極130上的電勢(shì)達(dá)到一個(gè)預(yù)定的值，這時(shí)，振蕩的幅度將維持恒定。第一柵極130上的預(yù)定電勢(shì)值和振蕩的諧振頻率，均取決于輸入腔170的諧振結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，響應(yīng)于第一柵極130的電勢(shì)變化，從陰極120所發(fā)射出的電子的密度在輸入腔170中被連續(xù)地調(diào)制為成組的，直到第一柵極130達(dá)到一個(gè)預(yù)定的偏壓電勢(shì)值。
但是，隨著第一柵極130和第二柵極140之間的電勢(shì)差的增加，在它們之間的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大。輸入腔170中的電子組，如圖8中虛線所示，在輸入腔170和輸出腔180之間的電場(chǎng)作用下，穿過第一柵極130的隙縫135，并且轉(zhuǎn)變成電子束，這些電子束在第一柵極130和第二柵極140之間被加速。被加速的電子束通過第二柵極140的隙縫145而朝向陽極150運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，電子的動(dòng)能被轉(zhuǎn)化成微波能量，并且微波能量被釋放出。微波能量由天線155輸出，通過波導(dǎo)23被導(dǎo)入烹調(diào)室22中。然后一個(gè)攪拌件24使微波能量分散開，并且使微波能量照射到烹調(diào)室的食物上，從而得以對(duì)食物進(jìn)行烹制。
在上述的裝置中，由于第一柵極和第二柵極彼此相配合，集中和控制電子束，從而磁鐵就不再需要了，而且由于第一柵極、陰極、扼流機(jī)構(gòu)、第二柵極和陽極分別限定出一個(gè)輸入腔和一個(gè)輸出腔，因此微波爐具有十分簡單的結(jié)構(gòu)。此外，由于第一柵極和第二柵極相距一個(gè)距離，因此使在柵極之間對(duì)諧波或者噪音影響的削弱成為可能，并且由于微調(diào)電阻可以控制第一柵極上的偏置電勢(shì)，因此微波能量輸出強(qiáng)度的調(diào)節(jié)成為可能。
盡管上面已經(jīng)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描繪和描述，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)還可以做出種種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微波產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括一個(gè)加熱元件；一個(gè)陰極，位于所述加熱元件之上，用于發(fā)射電子；一個(gè)第一柵極，位于所述陰極之上，用于控制和集中由所述陰極所發(fā)射出的電子；所述第一柵極具有多個(gè)隙縫，用于將來自所述陰極的電子轉(zhuǎn)變成電子束；一個(gè)扼流機(jī)構(gòu)，位于所述陰極和所述第一柵極之間，作為隔直流電容器；其中，所述陰極、所述第一柵極和所述扼流機(jī)構(gòu)限定出一個(gè)起諧振回路作用的輸入腔；一個(gè)電阻器，其一端與所述第一柵極相接，另一端與所述陰極相接，用于在所述第一柵極上感應(yīng)出一個(gè)偏置電勢(shì)；一個(gè)第二柵極，裝在所述第一柵極之上，并且具有多個(gè)隙縫，穿過所述第一柵極的隙縫的電子束，從所述隙縫中通過；一個(gè)陽極，用于接收通過所述第二柵極的隙縫的電子；其中，所述第二柵極和所述陽極之間限定出一個(gè)用于產(chǎn)生微波能量的輸出腔，所述輸出腔與所述輸入腔互相電絕緣；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓源，用于向所述陰極和所述陽極提供驅(qū)動(dòng)電壓；一個(gè)天線，設(shè)置在所述陽極中，用于將所述輸出腔中的微波導(dǎo)出；和一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)，從所述輸入腔一直延伸至所述的輸出腔，用于將所述輸出腔中的一部分微波能量送回所述輸入腔。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電阻器為微調(diào)電阻器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置保持在真空狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二柵極與所述第一柵極相隔一個(gè)距離，從而確保通過所述第一柵極的隙縫的電子束在發(fā)散之前，能夠在所述輸出腔中有效地產(chǎn)生微波能量。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一柵極在剛開始時(shí)的偏置電壓為零
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述扼流機(jī)構(gòu)包括一個(gè)金屬板和充填在所述輸入腔中的絕緣材料，所述金屬板位于所述第一柵極和所述陰極之間，并且與所述陰極電絕緣。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述陰極為環(huán)形。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反饋機(jī)構(gòu)為桿形。
全文摘要
微波產(chǎn)生裝置,包括:陰極,用于發(fā)射電子;第一柵極,用于控制和集中陰極所發(fā)射的電子;扼流機(jī)構(gòu),作為隔直流電容器,陰極、每一柵極和扼流機(jī)構(gòu)限定出起諧振回路作用的輸入腔;微調(diào)電阻器,用于在第一柵極上感應(yīng)出偏置電勢(shì);第二柵極,穿過所述第一柵極的電子束,從中通過;一個(gè)陽極,用于接收通過第二柵極的電子;第二柵極和陽極限定出用于產(chǎn)生微波能量的輸出腔;和反饋機(jī)構(gòu),用于將輸出腔中的一部分微波能量送回輸入腔。
文檔編號(hào)H05B6/64GK1207569SQ9712582
公開日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1997年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者李洪雨, 金在洙 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社