波导开关及微波加热系统的制作方法

1.本发明涉及微波传输技术领域，尤其涉及一种波导开关及微波加热系统。


背景技术：

2.波导开关是一种按需选择微波信号传输路径、波导传输能量的通断或通道之间切换的机电一体化组件，常用来实现微波天线和水负载通道之间的切换，其根据微波信号的不同，对应不同的波导口径。通常机电波导开关为旋转式开关，在结构上由驱动电机和微波系统两部分构成。微波系统由微波转子和微波定子组成，其中微波转子内部设有弯曲微波通道，微波定子的周边设有波导窗。微波转子通过轴承安装在微波定子中。微波转子和微波定子间存在一定间隙，在电机的驱动下可在其中往复转动。如果弯曲通道和某两个波导窗相连则这两个波导窗处于导通状态，否则处于截止状态。
3.然而，现有的波导开关波导传输过程中易出现打火现象，影响微波传输及微波加热效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种能够降低打火风险、确保微波正常传输的波导开关及微波加热系统。
5.本发明提供的一种波导开关，包括：微波定子，所述微波定子具有定子内腔；和微波转子，设于所述定子内腔内，所述微波转子包括第一微波转子块、第二微波转子块和反射镜；所述反射镜设于所述第一微波转子块和所述第二微波转子块之间，且具有朝向所述第一微波转子块的侧面的反射面，所述第一微波转子块上设有两个相互垂直的微波通道，两个所述微波通道的一端于所述第一微波转子块朝向所述反射面的侧面交错且连通、另一端分别形成波导口；两个所述微波通道的内壁面上均设有用于传输微波的槽纹，两个所述微波通道的内壁面的交错处为光滑壁面。
6.可选地，在所述微波通道的内壁面上沿垂直于所述微波通道的中轴线的方向上布设槽纹，两个所述微波通道的内壁面上设置的槽纹在与两个所述微波通道的中轴线均呈45
°
角的角平分线上相交，将相交于所述角平分线的槽纹去除形成所述光滑壁面。
7.可选地，所述微波转子上安装有冷却组件，所述冷却组件包括导热板和与所述导热板固定连接的连接件，所述连接件与所述反射镜背向所述反射面的一面固定连接，所述导热板设于所述微波转子的一端且与所述反射镜接触；所述微波定子包括中空的密封外筒和固定安装在所述密封外筒一端的密封法兰，所述密封法兰上安装有冷却管，所述冷却管穿过所述密封法兰与所述导热板接触。
8.可选地，所述密封法兰的内侧设有用于吸收微波的微波吸收片。
9.可选地，所述密封法兰上安装有与所述密封外筒的内部连通的抽气管。
10.可选地，所述微波转子具有相对设置的第一端和第二端，所述微波转子的第一端用于连接驱动电机，所述微波转子的第二端设有轴承组件；所述轴承组件包括转动轴板、轴
承、轴承托板和指针，所述转动轴板与所述微波转子固定连接，所述转动轴板通过所述轴承安装在所述轴承托板上，所述轴承托板与所述微波定子固定连接，所述指针设于所述轴承托板背向所述转动轴板的一侧且与所述转动轴板固定连接；所述微波定子上安装有具有透视区域的观察窗，所述指针位于所述透视区域内，所述指针与所述转动轴板及所述微波转子同步转动以实时指示所述微波转子的转动角度。
11.可选地，所述观察窗上设有用于指示所述微波转子的转动角度的位置标识。
12.可选地，所述转动轴板具有轴向延伸的内芯，所述轴承托板上开设有供所述内芯穿过的安装孔，所述指针固定安装在所述内芯上；所述轴承包括深沟球轴承和止推轴承，所述内芯嵌入所述深沟球轴承，所述转动轴板朝向所述轴承托板的板面与所述止推轴承接触。
13.可选地，所述微波转子的第一端固定安装有轴套，所述轴套用于连接所述驱动电机的电机轴；所述微波转子的第一端安装有限位环，所述限位环设于所述轴套的外围，用于对所述微波转子进行轴向限位。
14.本发明提供的一种微波加热系统，包括如上述任一实施例所述的波导开关。
15.本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
16.本发明实施例提供的波导开关及微波加热系统，两个微波通道的内壁面上均设有用于传输微波的槽纹，设置槽纹的目的是为了保证微波传输的效率；两个微波通道的内壁面的交错处为光滑壁面，若在两个微波通道的内壁面的交错处也设置槽纹，会导致槽纹交错，槽纹交错易造成打火现象，影响微波传输，并且会对波导开关以及应用波导开关的装置造成损伤，通过将交错的这部分槽纹变为光滑壁面，能够降低微波传输过程中打火的风险，保证微波传输。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例所述波导开关的外侧示意图；
20.图2为本发明实施例所述波导开关的内侧示意图；
21.图3为本发明实施例所述波导开关的微波转子的分解示意图；
22.图4为本发明实施例中微波转子的槽纹交错处的局部放大示意图；
23.图5为本发明实施例所述波导开关的轴承组件的示意图。
24.其中，1-微波定子，11-密封外筒；12-观察窗；13-密封法兰；14-冷却管；15-外对接波纹波导；16-抽气管；
25.2-微波转子；21-第一微波转子块；211-微波通道；22-第二微波转子块；23-反射镜；24-冷却组件；241-导热板；242-连接件；25-轴套；
26.3-轴承组件；31-转动轴板；32-轴承；321-深沟球轴承；322-止推轴承；33-轴承托板；34-指针；
27.4-限位环。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.参阅图1和图2，图1为本发明实施例的波导开关的外侧示意图，图2为本发明实施例的波导开关的内侧示意图。本发明实施例的波导开关，包括：微波定子1和微波转子2。具体地，微波定子1具有定子内腔，微波转子2设于定子内腔内。微波转子2上设有微波通道211，微波定子1上设有波导窗(波导窗的数量可以为图1所示的三个，也可以为更多个)。微波转子2相对于微波定子1转动，使得微波转子2上的微波通道211与某两个波导窗连通时，则这两个波导窗处于导通状态，否则处于截止状态，从而实现微波换向功能。
31.参阅图3，为波导开关的微波转子2的分解示意图。微波转子2包括第一微波转子块21、第二微波转子块22和反射镜23，其中，第一微波转子块21为半圆形状，其为微波换向的关键部件，第一微波转子块21上设有两个相互垂直的微波通道211，也即两个微波通道211呈直角状态，提供微波从外部入射并且出射的通道；反射镜23设于第一微波转子块21和第二微波转子块22之间，且具有朝向第一微波转子块21的侧面的反射面，这里可采用平面铜镜作为反射镜23；第一微波转子块21上的两个微波通道211的一端于第一微波转子块21朝向反射镜23的反射面的侧面(即与半圆形的弧面相对的那个侧面)交错且连通、另一端分别形成波导口，波导口用于与微波定子1上的波导窗对准连通。优选地，两个微波通道211的中轴线与反射镜23的反射面均呈45
°
角，以利用反射镜23反射微波，使得微波经其中一个微波通道211的波导口入射入微波转子2，然后经反射镜23反射，再经另一个微波通道211的波导口射出微波转子2。
32.第二微波转子块22为半圆形状，其与第一微波转子块21连接(如采用螺钉连接)形成大致呈圆形的形状。第二微波转子块22的作用主要是配重，使得微波转子2的重心位于其几何中心，防止微波转子2转动时偏心降低传输精度。第二微波转子块22朝向第一微波转子块21的侧面开设有安装槽，反射镜23置于安装槽内，且与第二微波转子块22固定连接(如采用螺钉连接)。如此实现将第一微波转子块21、第二微波转子块22和反射镜23固定在一起形成微波转子2。
33.继续参阅图3，两个微波通道211的内壁面上均设有用于传输微波的槽纹，设置槽纹的目的是为了保证微波传输的效率；两个微波通道211的内壁面的交错处为光滑壁面(如图4中的a区域和b区域为设置槽纹的区域，c区域为光滑壁面区域)。两个微波通道211的内壁面的交错处也即两个微波通道的转角处，若在转角处也设置槽纹，会导致两个微波通道内的槽纹交错，槽纹交错易造成打火现象，产生金属碎屑，影响微波传输，并且会对波导开关以及应用波导开关的装置造成损伤，通过将交错的这部分槽纹变为光滑壁面，以降低微波传输过程中打火的风险，保证微波正常传输。
34.参阅图4，为微波转子2的槽纹交错处的局部放大示意图，在槽纹交错处做光滑处理，这里仅将过渡处有干涉的波纹进行处理，牺牲掉比较少的功率来得到较小的打火可能。具体而言，在两个微波通道211的内壁面上沿垂直于微波通道211的中轴线的方向布设槽纹，两个微波通道211的内壁面上设置的槽纹在与两个微波通道211的中轴线大致均呈45
°
角的角平分线上相交，将相交于角平分线的槽纹去除形成光滑内壁面，从而降低微波传输过程中打火的风险。
35.继续参阅图1，微波定子1上设有至少三个波导窗(图示中波导窗的数量为三个)，波导窗用于与微波转子2上的波导口对准连通。每一波导窗处固定连接有一外对接波纹波导15，外对接波纹波导15的外侧用于与传输线真空连接、内侧可采用焊接方式与微波定子1的密封外筒11连接构成一体。波导开关工作时，利用驱动电机驱动微波转子2转动，使得第一微波转子块21上的微波通道211的两个波导口与不同的波导窗连通，以实现微波换向功能。具体来说，三个波导窗可分别记作第一波导窗、第二波导窗和第三波导窗，当微波转子2处于第一位置时，可使得两个波导口分别与第一波导窗和第二波导窗对准，第一波导窗和第二波导窗通过微波通211连通处于导通状态；当微波转子2转动至第二位置时，可使得两个波导口分别与第二波导窗和第三波导窗对准，第二波导窗和第三波导窗通过微波通道211连通处于导通状态，以此实现微波换向功能。
36.继续参阅图3，微波转子2上安装有冷却组件24，冷却组件24包括导热板241和与导热板241固定连接的连接件242，连接件242与反射镜23背向反射面的一面固定连接(如螺钉连接)，实现将冷却组件24固定在微波转子2的反射镜23上；导热板241可采用铜板，导热板241设于微波转子2的第一端，导热板241的一侧板面与反射镜23接触；继续参阅图1，微波定子1包括中空的密封外筒11和固定在密封外筒11一端的密封法兰13，密封法兰13上安装有冷却管14，冷却管14穿过密封法兰13与导热板241接触，冷却管14可采用冷却铜管，以利用导热板241和冷却管14导出一部分热量，为波导开关冷却、散热使用，以降低波导开关的温度，确保波导开关正常工作。
37.进一步地，密封法兰13的内侧设有用于吸收微波的微波吸收片(未示出)，具体可采用碳化硅微波吸收片，微波吸收片可采用粘接的方式贴在密封法兰13的内侧，微波吸收片与导热板241相对应设置。由于安装方式导致微波转子2和定子内腔之间会有间隙，造成微波泄漏，为防止微波在定子内腔内反射导致波导开关的局部温度过高，在密封法兰13的内侧设置微波吸收片，也即在导热板241的上方加装微波吸收片来吸收微波，防止波导开关的局部温度过高，确保波导开关正常工作。
38.继续参阅图1，密封法兰13上安装有与密封外筒11的内部连通的抽气管16，抽气管16的管口形成为抽气口。具体地，在密封法兰13上设置安装通孔，在安装通孔处插装用于抽气的抽气管16。由于波导开关内部空间比较狭小，抽真空的情况下会造成抽气时间过长，为加快抽气效率，故在微波定子1上单独设置一个抽气口。通过抽气口抽出微波定子1的密封外筒11内部的空气，使得密封外筒11的内部处于真空状态，真空状态下传输微波有利于降低打火风险。
39.参阅图2，微波转子2具有相对设置的第一端和第二端，微波转子2的第一端用于连接驱动电机(未示出)，以利用驱动电机驱动微波转子2转动，实现微波换向功能，微波转子2的第二端设有轴承组件3。
40.参阅图5，为本发明实施例的波导开关的轴承组件3的示意图。轴承组件3包括转动轴板31、轴承32、轴承托板33和指针34，转动轴板31与微波转子2固定连接，转动轴板31通过轴承32安装在轴承托板33上，轴承托板33与微波定子1固定连接，具体地轴承托板33可固定安装在密封外筒11的内侧，指针34设于轴承托板33背向转动轴板31的一侧且与转动轴板31固定连接。参阅图1，微波定子1上安装有具有透视区域的观察窗12，指针34位于观察窗12的透视区域内，指针34与转动轴板31及微波转子2同步转动以实时指示微波转子2的转动角度。
41.通过在微波转子2的第二端安装轴承组件3，一方面，轴承组件3在微波换向时与微波转子2共同运动，确保微波转子2与微波定子1同心，避免两者在密封外筒11处相接触，由于摩擦损失力矩，同时作为微波转子2的轴向限位(按图2所示方向为下限位)，确保微波传输的准确性；另一方面，轴承组件3包括与转动轴板31固定连接、同步转动的指针34，微波定子1上相应地设置有用于观察指针34的转动角度的观察窗12，通过观察窗12和指针34，方便人工实时查看转动角度是否达到要求，起到监测作用，进而便于对微波传输角度进行调节，确保微波传输精度。
42.为了便于通过直观地观察指针34的转动角度获知微波转子2的转动角度，观察窗12上设有用于指示微波转子2的转动角度的位置标识，如此通过观察指针34指示的位置标识，即可方便、直观地获知微波转子2的转动角度。具体地，可以预先调试好指针34和微波转子2的相对位置，微波转子2转动时指针34同步转动，可以根据微波转子2的转动角度与指针34指示位置的一一对应关系在观察窗12上做好位置标识，例如在微波转子2上的微波通道与微波定子1上的不同波导窗连通时分别在观察窗12上做好位置标识，如此在波导开关工作时，可以透过观察窗12观察指针34的指示位置，来获知微波转子2的转动角度，以此判断波导开关的通断情况。
43.继续参阅图5，转动轴板31与微波转子2固定，同步转动，同时转动轴板31具有轴向延伸的内芯，轴承托板33上开设有供内芯穿过的安装孔，指针34固定安装在内芯上，例如内芯上设有外螺纹，指针34的一端部设有螺纹孔，指针34设有螺纹孔的一端部套设在内芯上并与内芯螺纹连接；轴承托板33上设有用于放置轴承32的安装槽，放置轴承32后与转动轴板31配合形成对微波转子2的限位；轴承32采用两种型号的轴承，分别为止推轴承322和深沟球轴承321，转动轴板31的内芯嵌入深沟球轴承321，转动轴板31朝向轴承托板33的板面与止推轴承322接触，提供轴承托板33和转动轴板31之间的转动过渡。
44.参阅图2和图3，微波转子2的第一端固定安装有轴套25，轴套25用于连接驱动电机的电机轴，具体地，电机轴和轴套25可采用d形截面的电机轴与d形截面的轴套25插接的配合结构。为了限制微波转子2沿轴向窜动，微波转子2的第一端安装有限位环4，限位环4设于轴套25的外围且位于密封外筒11内，用于对微波转子2进行轴向限位(按图2所示方向为上限位)。具体地，限位环4可以为两个圆心角为178
°
的半圆环组成，以便于限位环4的安装装配，安装时直接将两个半圆环放置于密封外筒11的内侧以及微波转子2的第一端(按图2所示方向为微波转子2的上侧)，作为微波转子2的上限位，同时又能保证其相对滑动，使波导开关顺利转动。
45.继续参阅图1，为了便于装配，密封外筒11的两端分别焊接有一密封法兰(分别为第一密封法兰和第二密封法兰)，第一密封法兰和第二密封法兰与密封外筒11形成为一体；
上述的密封法兰13与第一密封法兰固定连接(如螺栓连接)；上述观察窗12与第二密封法兰固定连接(如螺栓连接)，具体地，观察窗12可包括密封法兰盘和设于密封法兰盘的中部中空区域的透明玻璃窗，密封法兰盘与第二密封法兰固定连接，透明玻璃窗上形成透视区域。
46.本发明实施例还提供了一种微波加热系统，包括如上述任一实施例的波导开关，并具有上述任一实施例的波导开关的有益效果，在此不再赘述。
47.需要说明的是，本发明实施例的波导开关，除了应用于上述的微波加热系统，还可以应用到其它采用微波传输的系统或者装置中，只要不脱离本发明的设计构思，均应在本发明的保护范围内。
48.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。