磁控管的散热结构和具有其的磁控管、微波加热装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于磁控管结构技术领域，尤其涉及一种磁控管的散热结构及具有该散热结构的磁控管、微波加热装置。


背景技术：

[0002]
磁控管是产生微波的真空电子管，由于其具有振荡效率高、微波输出功率大等特点，故而广泛地用作家用微波炉、工业微波加热设备等微波应用设备的微波发生源。
[0003]
现有的磁控管通过散热片将热量带出并与空气进行热交换，冷空气从一侧进入，与散热片热交换后，由另一侧离开。由热力学常识可知，散热片温度与空气温度相差越大，换热效果越好。现有的磁控管中迎风侧由于气流温度较低，散热片散热效果好，而在背风侧由于气流温度已提升，气流与散热片之间的温差降低，因此其散热效果会下降。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种磁控管的散热结构，通过降低散热结构中靠近出风口一侧的气流温度，来增加该侧的换热量，提升整体散热效果。
[0005]
根据本实用新型实施例的磁控管的散热结构，所述磁控管包括圆柱形的真空管芯，所述散热结构包括支撑支架和散热片，所述支撑支架用于外套在所述真空管芯上，所述支撑支架内用于容纳所述真空管芯的区域为圆柱区，所述支撑支架的相对两侧分别设有进风口和出风口，从所述进风口到所述出风口的方向为吹风方向，所述散热片设在所述支撑支架内，所述散热片用于与所述真空管芯接触以散热；
[0006]
其中，与所述吹风方向相垂直且经过所述圆柱区的轴线的平面为分界面，与所述圆柱区相切且与所述分界面相平行的平面中，距离所述出风口最近的平面为边限面；与所述分界面平行，且在迎风侧与所述分界面相距r/3处的平面为进风界面，r为所述圆柱区的半径；所述支撑支架上设有新风口，所述新风口位于所述进风界面和所述边限面之间。
[0007]
根据本实用新型实施例的磁控管的散热结构，通过根据真空管芯的形状、尺寸特点，找到散热结构上的进风界面和边限面，根据支撑支架内进风界面、边限面之间高速气流的射流特性，在二者之间设置新风口，使外部新鲜气流自动从新风口流入支撑支架的背风侧，以降低背风侧气流温度，提高整体散热效果。而且新风口的设置非常简单，有利于减轻支撑支架的重量，对于散热结构的原本结构不用做太大变动，即为提高散热效果而付出的改进成本较低。
[0008]
可选地，根据所述的磁控管的散热结构，所述新风口的邻近所述进风口的一侧内壁上连接有内翻折边，所述内翻折边在朝向所述出风口的方向上朝向所述圆柱区延伸。
[0009]
可选地，根据所述的磁控管的散热结构，所述新风口的邻近所述出风口的一侧内壁上连接有外翻折边，所述外翻折边在朝向所述进风口的方向上朝向远离所述圆柱区的方向延伸。
[0010]
一般地，根据所述的磁控管的散热结构，所述支撑支架的与所述吹风方向相垂直的相对两侧面上对称设有所述新风口。
[0011]
可选地，根据所述的磁控管的散热结构，在所述支撑支架的单个侧壁上，所述新风口为一个大孔或者包括多个小孔。
[0012]
具体地，根据所述的磁控管的散热结构，所述新风口在所述圆柱区的轴线方向上的尺寸大于0且小于等于60mm；所述新风口在吹风方向上的尺寸大于0且小于等于40mm。
[0013]
具体地，根据所述的磁控管的散热结构，所述新风口与所述分界面之间的距离为8-10mm。
[0014]
一般地，根据所述的磁控管的散热结构，所述支撑支架为矩形管状，所述矩形管的相对两端构成所述进风口和所述出风口；所述散热片为沿所述圆柱区的轴线方向排布的多个。
[0015]
根据本实用新型实施例的磁控管，包括：真空管芯、磁结构和滤波结构，所述磁控管还包括外套在所述真空管芯上的散热结构，所述散热结构为本实用新型上述实施例所述的磁控管的散热结构。
[0016]
根据本实用新型实施例的磁控管，由于设置了上述散热结构，可以利用新风口增加背风侧的散热量，提高整体散热效果，磁控管性能稳定性增强，寿命延长。
[0017]
根据本实用新型实施例的微波加热装置，包括根据本实用新型上述实施例所述的磁控管。
[0018]
根据本实用新型实施例的微波加热装置，其散热效果可以提升，工作可靠性、稳定性可以增强。
[0019]
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0020]
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]
图1是本实用新型一个实施例中磁控管的剖面结构示意图。
[0022]
图2是图1所示示例的散热结构上某个流层的气流方向示意图。
[0023]
图3是图1所示示例的散热结构上某个流层的高速射流区分布示意图。
[0024]
图4是本实用新型一个实施例的设置新风口的散热结构的气流方向示意图。
[0025]
图5是本实用新型一个实施例的磁控管的立体外形图。
[0026]
图6是本实用新型一个实施例的磁控管的侧视图。
[0027]
图7是本实用新型另一个实施例的设置新风口的散热结构的气流方向示意图。
[0028]
图8是本实用新型又一个实施例的设置新风口的散热结构的气流方向示意图。
[0029]
附图标记
[0030]
磁控管10、
[0031]
真空管芯1、
[0032]
散热结构2、支撑支架20、进风口200、出风口201、新风口202、内翻折边203、内翻折边204、散热片21、圆柱区q、分界面l1、边限面l2、进风界面l3、负压区f1、高速射流区f2、
[0033]
磁结构3、滤波结构4、
具体实施方式
[0034]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0035]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0036]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0037]
下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的磁控管的散热结构2。
[0038]
参照图1，磁控管10包括圆柱形的真空管芯1，真空管芯1的结构是现有技术，其结构及工作原理这里不作展开说明。
[0039]
根据本实用新型实施例的磁控管的散热结构2，如图1和图5所示，散热结构2包括支撑支架20和散热片21，支撑支架20用于外套在真空管芯1上，支撑支架20内用于容纳真空管芯1的区域为圆柱区q，支撑支架20的相对两侧分别设有进风口200和出风口201，从进风口200到出风口201的方向为吹风方向。散热片21设在支撑支架20内，支撑支架20用于支撑散热片21，散热片21用于与真空管芯100接触以散热。其中，与吹风方向相垂直且经过圆柱区q的轴线的平面为分界面l1，与圆柱区q相切且与分界面l1相平行的平面中，距离出风口201最近的平面为边限面l2。与分界面l1平行，且在迎风侧与分界面l1相距r/3处的平面为进风界面l3，r为圆柱区q的半径。也就是说，进风界面l3与分界面l1相平行，进风界面l3与分界面l1之间的距离为圆柱区q半径的三分之一。
[0040]
支撑支架20上设有新风口202，新风口202位于进风界面l3和边限面l2之间。
[0041]
可以理解的是，圆柱区q是散热结构2上给真空管芯1预留的区域，当散热结构2装配到真空管芯1上时，圆柱区q处即为真空管芯1。吹风方向指的是从进风口200指向出风口201的方向，也可以称支撑支架20的导引方向，它并不是指某一处的具体气流流向。分界面l1、边限面l2、进风界面l3是为了方便描述新风口202的位置而引出的假设面，在下文中为方便描述，称分界面l1的邻近进风口200的一侧为迎风侧，分界面l1的邻近出风口201的一侧为背风侧。新风口202可以位于支撑支架20的迎风侧，也可以位于背风侧，还可以恰好穿过分界面l1，但是无论在哪里设置均要邻近分界面l1，边限面l2、进风界面l3是本申请中找到的邻近的界限。
[0042]
当磁控管10工作时，真空管芯1会产生大量热，且真空管芯1是磁控管10的主要发热源，使磁控管10温度上升并导致安全隐患。而散热结构2的设置，可以使真空管芯1产生的
热快速散发至流经的空气中，使磁控管10降温。其中，真空管芯1由于与散热片21接触，可以将热量快速导向散热片21，而散热片21与流经空气的接触面积大，从而将大量热量导向流经的气流，热量也会顺着散热片21流向支撑支架20，并由支撑支架20散向周围空气。
[0043]
为提高散热结构2整体散热效果，本实用新型实施例中在支撑支架20上设置了新风口202。为体现新风口202的作用，本文中引入图2和图3中没有新风口的散热结构作为对比进行分析。
[0044]
以图2所示的散热结构的某个流层为例。进入支撑支架20的迎风侧与离开支撑支架20的背风侧的气流量是一致的，气流进入支撑支架20内部后，与散热片21进行了热交换。根据公式：q＝h*a*
△
t，(该公式中：q—换热量，h—换热系数，a—散热面积，
△
t—温差)可知，散热片21在迎风侧的气流温度低，与散热片21的温差
△
t大，散热效果好；而在背风侧部分，由于气流温度已提升，气流与散热片21之间的温差
△
t变少，散热效果下降。
[0045]
参照图3，当气流进入支撑支架20后，由于真空管芯1占用了气流通道，使流经的气体被压缩而流速上升。根据圆柱区q的形状特点，从进风口200流入的气流在流向分界面l1时过流面积迅速减少，使气流得到压缩而流速上升。
[0046]
气流从分界面l1流向出风口201时过流面积迅速增加，气流到边限面l2时过流面积不再大幅增加，这处使过流面积迅速增加的区域记为f1。从分界面l1流入的高速气流因射流作用会带走原本存在于区域f1的气体，而高速气流不断地流动，会使该区域f1形成比静压更低的压力，即区域f1产生了负压，区域f1可称为负压区(图3中l1与l2之间阴影所示区域)。
[0047]
在迎风侧气流在到达分界面l1之前已经形成了高速气流，此处高速气流也会产生射流作用，即易卷起周围的低速气流并带动低速气流一起高速流动。发明人团队经研究和实验发现，在气流在迎风侧到达距分界面l1为r/3处(即进风界面l3处)时，就能明显产生射流作用，这处能产生高速射流效果的区域记为f2(图3中l1与l3之间阴影所示区域)。
[0048]
当在支撑支架20上，在边限面l2、进风界面l3之间设置新风口202，外部冷空气因射流作用被卷入支撑支架20内，尤其在负压区f1压差作用也会加强从新风口202不断吸入新风，使新吸入的冷风与原热风一同参与背风侧的散热。这样在迎风侧散热片散热效果变化不大的情况下，背风侧由于散热片与气流之间的温差增加，温升下降，从而提高整个散热结构2的散热效果。
[0049]
根据能量守恒定律，mc＝mp+mh，(该公式中：mp—原磁控管内部的质量流量，mh—从新风口202引入的质量流量，mc—混合后出风口201流出的质量流量)可见，在磁控管背风侧的风量得以增加，有利于散热系统的热交换。
[0050]
根据本实用新型实施例的磁控管的散热结构2，通过根据真空管芯1的形状特征，找到散热结构2上的边限面l2和进风界面l3，根据支撑支架20内边限面l2、进风界面l3之间的高速射流特性，在二者之间设置新风口202，使外部新鲜气流自动从新风口202流入支撑支架20的背风侧，以降低背风侧气流温度，提高整体散热效果。而且新风口202的设置非常简单，有利于减轻支撑支架20的重量，对于散热结构2的原本结构不用做太大变动，即为提高散热效果而付出的改进成本较低。
[0051]
在一些实施例中，如图7所示，新风口202的邻近进风口200的一侧内壁上连接有内翻折边203，内翻折边203在朝向出风口201的方向上朝向圆柱区q延伸。内翻折边203具有导
向作用，有利于新风气流朝向支撑支架20的中间区域流动，从而促进气流的混合，有利于提高换热效果。另外向内折的翻折不会占用外部额外空间，节省空间体积。
[0052]
具体地，内翻折边203一体形成的支撑支架20上，可降低生产成本。
[0053]
在一些实施例中，如图8所示，新风口202的邻近出风口201的一侧内壁上连接有外折翻边204，外折翻边204在朝向进风口200的方向上朝向远离圆柱区的方向延伸。外折翻边204向外扩张，收拢外界冷空气，将其收进支撑支架20的空腔内，外折翻边204可以收拢更多的冷空气，使降温效果提高。而且外折翻边204也有一定导向作用，有利于新风气流朝向支撑支架20的中间区域流动，从而促进气流的混合。
[0054]
具体地，外折翻边204一体形成的支撑支架20上，也可降低生产成本。
[0055]
还有的实施例中，新风口202的邻近进风口200的一侧内壁上连接有内翻折边203，新风口202的邻近出风口201的一侧内壁上连接有外折翻边204。
[0056]
在一些实施例中，如图4所示，支撑支架20的与吹风方向相垂直的相对两侧面上对称设有新风口202。由此可以充分利用射流特性，提高支撑支架20在背风侧的新风吸入量，而且也可使背风侧的散热能力较均衡，整体散热效果较充分。
[0057]
在一些实施例中，在支撑支架20的单个侧壁上，新风口202为一个大孔或者包括多个小孔。
[0058]
具体地，新风口202的作用为将外界冷空气输送进支撑支架20空腔内参与散热，则多个小孔与一个大孔可起到相同作用，可按照需求设计孔的尺寸，可以想象到，孔可为特殊形状，提升美观度。
[0059]
在一些实施例中，如图6所示，新风口202在圆柱区q的轴线方向上的尺寸a大于0且小于等于60mm；新风口202在吹风方向上的尺寸b大于0且小于等于40mm。这是充分参考了现有技术中真空管芯1的参数范围，留给用户最大化的选择空间。
[0060]
可选地，新风口202在圆柱区q的轴线方向上的尺寸a大于0且小于等于40mm；新风口202在吹风方向上的尺寸b大于0且小于等于20mm，从而提高用户选择出的参数的有效性。
[0061]
可选地，新风口202与分界面l1之间的距离c为8-10mm。这样可以选择在负压较大的区域设孔，提高新风口202的利用效果。
[0062]
在一个具体示例中，经过实测试验，磁控管的实际工作工况下，新风孔202高度a为30mm，宽度b为8～10mm，距离中部尺寸c为8～10mm的开孔尺寸效果较优。
[0063]
在本实用新型一些实施例中，如图5所示，支撑支架20为矩形管状，矩形管的相对两端构成进风口200和出风口201。将支撑支架20设置成矩形管状，不仅加工方便，装配容易，而且在微波加热装置内能方便定位、固定。
[0064]
具体地，散热片21为沿圆柱区q的轴线方向排布的多个，从而使散热片21将气流空间分隔成多个平流层，一方面风阻较小，另一方面散热片21的两面均能得到很多散热，散热效果好。
[0065]
当然，本实用新型其他实施例中，支撑支架20也可以设计成其他形状，如圆管形等。散热片21在不造成较大风阻的情况下也能设置成翅片状等。
[0066]
下面参考图5和图6描述根据本实用新型实施例的磁控管10的结构。
[0067]
根据本实用新型实施例的磁控管10，包括：真空管芯1、磁结构3和滤波结构4，磁控管10还包括外套在真空管芯1上的散热结构，散热结构为本实用新型上述实施例所述的磁
控管的散热结构2。磁结构3和滤波结构4的结构以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0068]
由于设置了上述散热结构2，可以利用新风口203增加背风侧的散热量，从而提高整体散热效果，其使磁控管10性能稳定性增强，寿命延长。
[0069]
在一些实施例中，散热片21外套在真空管芯1上，具体地，散热片21采用过盈配合的方式配合在真空管芯1上。
[0070]
在一个具体示例中，散热片21具有带内翻边的中心孔，散热片21通过中心孔外套在真空管芯1上，内翻边与真空管芯1接触以增加接触面积。带中心孔翻边的散热片21次阵列式安装在真空管芯1外，散热片21外部与支撑支架20接触，从而将真空管芯1发出的热量与气流进行热交换。真空管芯1为圆柱形，支撑支架20为矩型管道。
[0071]
本实用新型通过于支撑支架20侧面设置的新风孔202，使外部冷空气气流引入磁控管10内部参与散热，在外部体积不变的情况下进一步降低阳极温升，使磁控管10性能稳定性增强，寿命延长。
[0072]
根据本实用新型实施例的微波加热装置，包括上述实施例所述的磁控管10。因此本实用新型实施例的微波加热装置，其散热效果可以提升，工作可靠性、稳定性可以增强。
[0073]
根据本实用新型实施例的微波加热装置的其他构成例如变压器等，其结构以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0074]
下面结合图1-图8描述一个具体实施例中磁控管的散热结构2的结构。
[0075]
磁控管10包括圆柱形的真空管芯1，真空管芯1位于支撑支架20所形成的空腔中，在支撑支架20的内壁与真空管芯1的外壁之间排列着散热片21，真空管芯1将热量传导到散热片21上，而矩形管状的支撑支架20的两端分别开有比矩形横截面略小一圈的进风口200与出风口201，磁控管10外部的风扇将冷空气从进风口200输送进入，与散热片21进行热交换后，气流再从出风口201流出。
[0076]
在以真空管芯1所在的圆柱区q为轴线的平面为分界面l1，距离分界面l1约8mm的距离，靠近出风口201的支撑支架20的侧壁上，对称开设有两个长为60mm，宽为40mm的矩形新风口202。
[0077]
冷空气在正常进行热交换过程中，气流流经支撑支架20内的空腔，在经过圆柱形管芯时，可通过的空间体积最小，由于气体的压缩作用，在流经圆柱形管芯时的气流速度最快，而流过圆柱形管芯的圆柱形截面后，空间体积再次扩大，气流的横截面积迅速扩大，高速的气流带动了原本留存在面积扩大区的气体，而随着高速气体的不断注入，使面积扩大区产生了一个比静止空气更低的压力，也就是负压，即在圆柱形管芯轴线与靠近出风口201一侧形成一个负压区。
[0078]
因此在开了新风口202后，外界静止空气的压力高于负压区的压力，受压差影响外部冷空气被新风口202吸入，外界冷空气原本不参与冷却运动，此时与原本流经支撑支架20内的冷空气一同参与了与散热片21的热量交换活动，也就是说，开设新风口202增加了冷却风的流进，提高冷却效果，增加机器使用寿命，更使支撑支架20变得轻便。
[0079]
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的
具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0080]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。