一种采用圆筒形炉腔及以螺旋天线作辐射器的微波炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于食物烹饪用微波炉，特别是一种采用圆筒形炉腔及圆极化性质的螺旋天线作为辐射器、以辐射超高速旋转电磁波(其旋转速率与微波源的工作频率相同)，使加热(谐振)腔中微波辐射及被加热物受热均匀的微波炉，该微波炉当微波的工作频率为2450MHz时，微波的旋转速率为2.45 X 109r/sec(为24.5亿次/秒)(即转速为1470 X 108rpm的超高速旋转)。
【背景技术】
[0002]微波炉发明至今已近70年了，传统微波炉均包括壳体，设于壳体内的立方形微波加热(炉)腔及与微波加热腔隔离设置的含微波磁控管(微波发生器)及其馈能波导、开关电源(或变压器)、冷却用风扇、控制电路板在内的电器箱，设于壳体正面的炉门、电路控制面板;其微波功率的馈送通常有以下几种方式，其一.转盘式微波炉:此类微波炉是从微波炉腔内一个侧壁(通常为右侧)适当位置上开一矩形窗口，该窗口与磁控管(微波源)的馈能波导连接，工作时产生一个垂直的线极化场，并直接向炉腔内辐射电场方向固定不变的微波(功率)，同时在炉腔底部安放一个可旋转的绝缘介质盘(如玻璃盘或微晶玻璃盘)，以提高位(置)于其上的被加热物受热的均匀性，多年前人们普遍使用的家用微波炉即为此类转盘式微波炉，此类微波炉虽然在一定程度解决了加热(受热)均匀性问题，但却存在结构复杂、炉体重，以及被加热物由于加热温度呈周期变化，整体(特别是固态物)受热仍不均匀；其二.平板式微波炉:此类微波炉馈能波导位于炉腔的底部或底部和顶部，直接在波导管宽边顶面开设窗口，并在馈能孔(方形孔)中心安装一根绝缘介质轴，轴的顶端安置一个形状不对称的金属叶片，在轴的底部(波导管外)安装一个慢速旋转电机，通过转轴带动顶部叶片旋转，构成了所谓的“模式搅拌器”，微波功率从窗口经搅拌叶片搅动后向炉腔内辐射，以期望达到炉腔内辐射及被加热物受热均匀的目的；此外，另一种平板式微波炉是在上述结构的基础上，将模式搅拌器中的转轴换成金属轴，与金属叶片一起形成了一种有源天线，微波功率直接从天线叶片上向炉腔内辐射。公告号为CN204574146U、发明名称为《微波炉》的专利文献所公开的即属于此类平板式微波炉，该微波炉设置了第一、第二两个微波搅拌装置并分设于炉腔(容纳腔)的底部及顶部，以使炉腔内的微波分布更均匀，但该微波炉却存在结构复杂、生产成本高等弊病；而公告号为CN204648356U、发明名称为《微波炉》的专利文献，则针对上述专利技术结构复杂等弊病，在其基础上改进设计的一种微波炉，该微波炉将波导管设置于箱体的外侧，将多个磁控管设于同一波导管上、搅拌电机亦设于该波导管上并将其主轴置于波导管内侧，主轴上连接有搅拌叶片，该微波炉通过采用多个磁控管共用一个波导管及一个搅拌电机的方式，以降低生产成本、克服上一专利技术生产成本高的缺陷，但由于多个磁控管设于同一波导管内且“每个分支内的微波从同一微波出口进入通孔内，最后进入微波炉箱体内部”，这种各分支的微波从同一微波出口进入通孔内却存在微波相互干扰、影响其功率输出的难以克服的弊端;此外，上述传统微波炉还存在需采用电动机并设置叶片搅拌器或(载物)转盘这类较复杂的转动系统，以及由于采用的是慢速旋转电动机或带减速机构的电动机传动系统，搅拌叶片的转速有限，微波辐射及被加热物受热仍不均勾等问题。
[0003]此外，上述采用立方形炉腔(加热腔)的微波炉，由于在炉腔内还存在8个无用的储能死角，既延长了加热时间、又降低了能量的利用率；因而，上述传统微波炉均存在结构复杂、炉体重，微波辐射及被加热物受热不均匀，能量的利用率及能效低，加热时间长、使用寿命短，生产成本高等缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对【背景技术】存在的缺陷，研究设计一种采用圆筒形炉腔及以螺旋天线作辐射器的微波炉，以达到简化微波炉的结构、降低炉体重量，微波辐射及被加热物受热均匀，提高能量的利用率、缩短加热时间，低延长其使用寿命，以及降低生产成本等目的。
[0005]本发明微波炉的解决方案是将传统微波炉的立方形炉(加热)腔改进设计为圆筒形炉(加热)腔，同时采用圆极化特性的螺旋天线作为微波辐射器、将其设于炉腔的外底部，并与磁控管及由垂直波导和带波导出口的水平波导组成的“L”形波导管、微波反射器配合，通过设于波导出口的螺旋天线以轴向辐射模式向上部炉腔内直接辐射高速旋转的电磁波(微波)，以取代传统平板微波炉中需设置对磁控管产生(发出)的微波进行搅动的电动机及叶片等搅拌机构、以及波导喷口设于侧面的转盘式微波炉所必需的载物转盘及其传动系统，从而克服传统转盘式及平板式微波炉结构复杂、炉体重，微波辐射及被加热物受热仍不均匀等问题。因而本发明采用圆筒形炉腔及以螺旋天线作辐射器的微波炉包括微波炉壳体，设于壳体内的炉(加热)腔及与炉腔隔离设置的含微波磁控管及其馈能波导管、电源、风扇、电路板在内的电器箱，设于壳体正面的炉门、带电路控制按键或旋纽的面板，关键在于所述炉(加热)腔为圆筒形炉腔、其上的炉门亦为与圆筒形炉腔曲率半径相同的圆柱面形炉门，炉腔的底板则为绝缘介质底板，而所述波导管则为由垂直设置的波导管与带波导出口的水平矩形波导管组成的“L”形波导管、在波导管出口处还设有圆极化螺旋天线及微波反射器;微波磁控管紧固于垂直波导管的上部、其输出天线头则置于该处的波导管内，波导管出口设于水平矩形波导管的顶部，微波反射器的下口部与波导管出口固定、而上口部则与炉腔的绝缘介质底板的外表面固定，波导出口和微波反射器的中心线均位于圆筒形炉腔的中心线上，圆极化螺旋天线的上端则置于炉腔绝缘介质底板的外表面上并通过设于该螺旋天线下端的杆体垂直紧固于正对波导管出口的矩形波导管的内底部上，圆筒形炉腔底部的绝缘介质底板与炉腔内的筒形金属内壁紧固密封连接。
[0006]所述圆筒形炉腔的顶板为平板或具有对微波进行会聚反射功能的抛物面顶板，而所述炉腔的底板为玻璃板、微晶玻璃板或陶瓷板。所述圆极化螺旋天线及微波反射器，其中圆极化螺旋天线为等直径的圆柱形螺旋天线，并满足?/λ = 0.25?0.46这一条件，以形成轴向辐射模式，式中:D为圆柱形螺旋天线的大径、λ为工作微波的波长，而设于该螺旋天线下端的杆体直径与螺旋天线线体的直径相同、其高度则与水平矩形波导管上、下内壁之间的距离(高度)相等，所述微波反射器为喇叭形、球面或抛物面反射器。所述“L”形馈能波导管中垂直波导管和水平矩形波导管前、后内壁之间的距离(即深度)均相等，所述垂直波导管包括上部与微波磁控管连接的(微波)激励段、中部过渡波导段和下部矩形波导段，其中:(微波)激励段的纵、横截面均为矩形，而中部的过渡波导段的纵截面为倒直角梯形、横截面为矩形，下部矩形波导段左、右内壁之间的距离与(微波)激励段左、右内壁之间的距离之比为1:2.0-3.0。所述带波导出口的水平矩形波导管的内管底面上还设有一凸起的半球体金属匹配器，该水平矩形波导管上、下内壁之间的距离(高度)与垂直波导管下部矩形波导段左、右内壁之间的距离均相等。
[0007]本发明由于将传统微波炉的立方形炉(加热)腔改设计为圆筒形炉腔，消除了传统炉腔内所存在的8个无用的储能死角并将这些死角中储存的微波能量释放出来，参与到与物