DE2438343A1

DE2438343A1 - Wellenleiterspeisesystem in mikrowellenherden

Info

Publication number: DE2438343A1
Application number: DE2438343A
Authority: DE
Inventors: Bengt Uno Imberg; Kurt Haakan Karlsson; Gustav Georg Orke
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-08-17
Filing date: 1974-08-09
Publication date: 1975-02-20
Also published as: CA1011821A; SE7311238L; GB1478495A; SE375680B; IT1019991B; JPS5046470A; FR2241179A1; FR2241179B1

Description

¥ellenleiterspeisesystem in Mikrowellenherden.

Die Erfindung betrifft ein Wellenleiter—

speisesystem zum Verbinden der Koppelantenne eines Magnetrons mit einem Garraum in einem Mikrowellenherd.·

Ein üblicherweise verwendetes Wellenleiterspeisesystem in Mikrowellenherden besteht aus einem Wellenleiter, der sich, in zwei Abzweige teilt, die je in ihrer KopplungsÖffnung enden. Ohne besondere Massnahmen hat es sich jedoch gezeigt, dass die Feldverteilung im Garraum bei derartiger Versorgung ungenügend ist. Es sind daher grosse Drehrührer vor den Speiseöffnungen im Garraum erforderlich, welche Rührer einerseits zum Ausstreuen von Energie in verschiedenen Richtungen und andererseits zum Variieren der Resonanzbedingungen im Garraum dienen,

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Dennoch kann die" Feldverteilung unter gewissen Betriebs-

• t\ ·

bedingungen ungenügend sein.

In einem anderen bekannten Speisesystem

erstreckt sich ein Wellenleiter mit der gleichen Breite wie die des Garraums entlang einer oder.mehreren Seitenwänden des Garraums und die Energieversorgung zum Garraum erfolgt durch eine Vielzahl von Schlitzen, die' den Garraum mit ^ldem Wellenleiter verbinden. Durch diese "Schlitzversorgung" an einer oder mehreren Seitenwänden des Garraums wird eine bessere Feldverteilung im Garraum erhalten. Um die Feldverteilung im bekannten Aufbau weiter zu verbessern, werden periodisch einstellbare Metallkörper im Wellenleiter nahe der Magnetronantenne angeordnet.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Wellenleiterspeisesystem für Mikrowellenherde zu schaffen, das einfacher und weniger umfangreich als die bekannte Aus—' führungsform, leichter und billiger herstellbar ist, und dennoch eine bessere Feldverteilung im Herd ergeben wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Wellenleitersystem aus einem Wellenleiter mit konstanter Höhe und ständig variierender Breite besteht, welcher Wellenleiter am breiteren Ende durch eine Kurzschlusswand abgeschlossen wird, wobei die Energie aus dem Magnetron in das schmalere Ende des Wellenleiters eingespeist wird und mindestens zwei Kopplungsöffnungen, die direkt in den Garraum führen, am

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breiteren Abschnitt des Wellenleiters in einer dieser Seitenwände angeordnet werden, wobei die Breite variiert.

Es hat sich gezeigt, dass die Feldverteilung in einem Herd mit einem derartigen Vellenleiterspeisesystem sogar ohne bewegliche Teile im Garraum oder im Wellenleiter zufriedenstellend ist. Ein Grund zu diesem vorteilhaften Ergebnis ist, dass bereits viele Schwingungsarten im Wellenleiter vorhanden sind. Wenn dabei alle diese Schwingungsarten in den Garraum gelangen, wird dies die günstige Feldverteilung fördern.

Mit dieser ständigen Variation der Wellenleiterbreite schwankt folgerichtig axich die charakteristische Impedanz für den Wellenleiter, so dass eine gute Anpassung für das Magnetron erhalten wird. Es ist weiter einfach, die Anpassung durch Verschieben der öffnungen in bezug auf die Wellenleiterecken an der erwähnten

KurzSchlusswand oder durch Anordnen eines Postens an einer geeigneten Stelle. ·

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung

können die Kopplungsöffnungen vom Garraum aus betrachtet ■ asymmetrisch angeordnet werden, wodurch im Garraum das Auftreten von Feldmaxima gegenwirkt und eine günstige Feldverteilung gefördert wird.

Auch wenn die Feldverteilung nut· bei einer

derartigen Form des Wellenleiterssystems ganz zufriedenstellend ist, -Icann eine gewisse Verbesserung jedoch dadurch erhalten werden, dass nach einem anderen Aspekt

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der Erfindung ein Rührer in Form eines mechanisch einstellbaren Metallkörpers in mindestens einer der Kopplungs-' öffnungen angeordnet wird, vorzugsweise ein Rührer in

jeder Kopplungsöffnung. Wenn die Rührer zyklisch eingestellt werden, z.B. gedreht, hat dies zwei Effekte. Der, eine ist, dass die Impedanz und die Phase, vom Magnetron aus betrachtet, variiert wird, wobei eine Frequenzänderung auftritt, die beim Auftreten der Feldmaxima im Garraum diese mit der Zeit variiert. Der zweite Effekt ist, dass die Mikrowellenenergie an den Rührern in den Garraum und, wenn die Rührer aus schräg angeordneten Flügeln bestehen, während der Drehung in verschiedenen Richtungen reflektiert wird.

Es ist weiter möglich, einen der Rührer stillstehen zu lassen und seine Lage so einzustellen, dass optimale Feldverteilung erhalten wird, was individuell erfolgen kann. Die Kombination all dieser Effekte macht die Feldverteilung im Herdraum besonders gleichmassig.

Die Lage der Rührer in den Kopplungsöff-

nungen ergibt, dass sie keinen Einfluss auf den Garraum ausüben. Wenn die Rührer mit ihrem unteren Teil über der Abdeckfläche des Garraums angeordnet werden, können die Kopplungsöffnungen mit einer für Mikrowellenenergie durchlässigen flachen Scheibe abgedeckt werden. Das Wellenleitersystem kann auch durch Zusammenschweissen tief gezogener Teile sehr einfach hergestellt wex*den.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der* Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht in der

Perspektive eines Garraums mit einem erfindungsgemässen Wellenleiterspeisesystem,

Fig. 2 eine Endansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Grundriss derselben Anordnung von oben,

Fig. h eine schematische Ansicht der

Oberwand des Garraumes zur Veranschaulichung einer geeigneten Aufsteilungj der KopplungsÖffnungen, und

Fig. 5 einen Grundriss einer geeigneten Ausführungsform eines Rührers.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch einen

Garraum 10, der durch Seitenwände 11 bis 15 und durch

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eine Tür 16 begrenzt wird. Der Garraum wird von einem Magnetron 17 (Fig. 2) über ein Wellenleiterspeisesystem versorgt, das aus einem hinteren Wellenleiter 19 und einem oberen Wellenleiter 20 besteht. Der hintere Wellenleiter 19 ist ein rechteckiger Standardwellenleiter, an dessen breiter Seite das Magnetron 17 derart befestigt ist, dass sich die Kopplungsantenne 21 des Magnetrons bis in den Wellenleiter erstreckt. Der obere Wellenleiter 20, der in jedem Abschnitt gleich dem hinteren Wellenleiter 19 rechteckförmig ist, hat erfindungsgemäss eine ununterbrochen - im dargestellten Beispiel linear - schwankende

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Breite a, so dass die zwei breiten Seitenwände dreieckig geformt sind, während die Höhe b des Wellenleiters konstant ist. Das schmalere Ende dieses Wellenleiters 20 ist mit dem hinteren Wellenleiter 19 durch eine E-Kurve 22 verbunden. Eine Kurzschlusswand 23 schliesst den Wellenleiter 20 am breiteren Ende ab. In den Ecken des Wellenleiters 20 gibt es Kopplungsöffnungen 2.h und 25, die den Wellenleiter mit dem Inneren des Garraumes verbinden.

In nachstehender Beschreibung wird die Anordnung der Rührer in den Kopplungsöffnungen näher erläutert.

Im Betrieb gelangt Energie vom Magnetron 17 direkt in den hinteren Wellenleiter 19 und pflanzt sich durch die Ε-Kurve zum schmaleren Ende des oberen Wellenleiters 20 fort. Da sich die Breite a dieses Wellenleiters in Richtung weg vom Magnetron ständig vergrössert, entstehen verschiedene Betriebsarten in diesem Wellenleiter, die ein kompliziertes Feldmuster im Wellenleiter ergeben. In einer Ausführungsform sind die Abmessungen so gewählt, dass die Schwingungsarten TE^₀, TE_2Q, TE„ , TEr und TE_ im breitesten Teil des Wellenleiters bestehen können. Wenn alle diese Schwingungsarten dem Garraum durch die Kopplungsöffnungen zugeführt werden, ist die Feldverteilung im Garraum gleichmässig.

Die Kopplungsöffnungen im dargestellten .

Beispiel sind genau in den Ecken des oberen Wellenleiters 20 angeordnet. Die Öffnungen können in einem Abstand bis zu Λ /4 aus den Wellenleiterecken angeordnet werden, um

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entsprechende Anpassung für das Magnetron zu erreichen.

Zur Verbesserung der Feldverteilung im

Garraum können die öffnungen, vom Garraum aus gesehen, asymmetrisch angeordnet werden, wie in Fig. k schematisch dargestellt. Dabei werden mögliche Feldmaxima im Garraum unterdrückt.

Zur weiteren Verbesserung der Feldverteilung im Garraum werden Rührer in den Kopplungsöffnungen aufgestellt. Eine geeignete Form dieser Rührer zeigt Fig. 5· Der Rührer 26 nach dieser Figur besteht aus einem Körper mit schrägen Flügeln 27, 28, 29 und 30, die sich um einen Mittelpunkt 0 drehen- können. Der Rand jedes Flügels, der in der Zeichnung mil; Doppellinien dargestellt ist, befindet sich auf einer höheren Ebene als der gegenüberliegende Rand. Die Abmessungen sind so gewählt, dass der Aussendurchmesser d kleiner ist als der Durchmesser D der Kopplungsöffnungen 2k und 25· Ein derartiger Rührer ist in jeder Kopplungsöffnung angeordnet, wobei sich der Mittelpunkt des Rührers z.B. im Zentrum der Kopplungsöffnung befindet. Der untere Teil jedes Rührers kann direkt über der Garraumwand angeordnet werden. Es wird dabei möglich sein, die Kopplungsöffnung mit einer flachen Scheibe abzudecken, die für Mikrowellenenergie durchlässig ist. Im Betrieb werden die Rührer ununterbrochen drehbar angeordnet. Nach Bedarf kann der Rührermittelpunkt in bezug auf das öffnungszentrutn auch verschoben werden, um eine grössere Variation

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zu erhalten.

Die Rührer bewirken einerseits die Variation der Impedanz und der Phase, vom Magnetron aus betrachtet, was sich in eine zeitliche Frequenzänderung auswirkt, und andererseits die Reflektion von Energie in verschiedenen Richtungen im Garraum. Nach Bedarf kann einer der Rührer im Stillstand gelassen werden, wobei die Lage dieses Rührers so eingestellt wird, dass die beste Feldverteilung erhalten wird.

Beide Wellenleiter können durch Zusammen-

schweissen von Teilen aus tiefgezogenem Blech hergestellt werden. Die Form der Wellenleiter ermöglicht ein einfaches Schweissverfahren. Es ist z.B. möglich, die Wellenleiter direkt auf dem Garraum oder Teile derart zusammenzuschweissen, dass ein kompletter Wellenleiter gebildet wird, der danach auf dem Garraum geschraubt oder genietet wird. Bei der Massenherstellung können die Wellenleiter durch Spritzgiessen hergestellt werden. In Verbindung mit den kleinen Abmessungen und der Einfachheit der Rührei¹ ergibt sich daraus ein Wellenleitersystem, das als Ganzes besonders billig herstellbar ist.

Im Rahmen der Erfindung sind eine Anzahl Änderungen der beschriebenen Ausführungsform möglich. A I.ho kann z.B. dor rechteckige Standardwellenleiter auf gleicher Ebene mit dem Wellenleiter mit variierender Breite angeordnet worden, wodurch sich die E-Kurvo erübrigt. Nach einer weiteren Abwandlung kann dor rechteckige

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Standardwellcnleiter entfallen, wobei das Magnetron so angeordnet wird', dass es dio Energie direkt in das schmale Ende des Wellenleiters mit variierender Breite einspeisb. Die Dreieckform des oberen Wellenleiters kann auch durchweine andere Formgebung ersetzt werden, wobei sich eine Vergrösserung der Breite des Wellenleiters entsprechend einer geeigneten Funktion ergibt. Es kann mehr als zwei und verschieden angeordnete Kopplungsöffnungen geben. .Es ist jedoch vorteilhaft, wenn mindestens eine der öffnungen dicht in der Nähe einer Ecke des Wellenleiters mit variierender Breite angeordnet wird. Statt kreisrunder Offnungen können diese Offnungen auch rechteckig, dreieckig oder jede andere Form mit dem grössten Durchmesser über \ /2 haben.

Schliesslich sei noch bemerkt, dass nachstehende Abmessungen in einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemässen Wellenleitersystems galten: Wellenleiter (20)
Höhe (b) 4'3 mm·

Breite, minimal (a . ) 90 mm

' ^v ram'

Breite, max. (a ) 33h,5 mm

Länge 283 nun

Krümmungsradius am breitesten Ende 51 mm

Auskoppelnde Offnungen (2h, 25)

Durchmesser (d) ' 100 mm

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Garraunr.·. and (1.3) mit auskopp η 1 net ο η 0 ΐ Γ η un p,· en»

Breite . 535 mm

Tiefe 352 mm

Abstand der Mitte der auskoppelnden

Offnungen zur hintei-en Garraumwand 183,5 mm

Abstand der Mitte der auskoppelnden öffnungen zu den linken und rechten

Seitenwänden des Garraums 152,5 mm

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Claims

PATENTANSPRÜCHE .

1 . J Vellenleiterspeisesystera zum Verbinden

der Kopplungsantenne (21) eines Magnetrons (17~) mit einem Garraum (1O) in einem Mikrowellenherd, dadurch gekennzeichnet, dass das System aus einem Wellenleiter (20) mit konstanter Höhe (b) und kontinuierlich variierender Breite (a) besteht, welcher Wellenleiter (20) am breiteren Ende durch eine Kurζschlussvand abgeschlossen wird, wobei die Energie aus dem Magnetron (17) iⁿ das schmale Ende des Wellenleiters (20) einger speist wird und mindestens zwei Kopplungsöffnungen (24, 25)> die direkt in den Garraum führen, am breiteren Teil des Wellenleiters in einer der Seitenwände angeordnet sind, wobei die Breite variiert.

2. Wellenleiterspeisesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der ermähnte Wellenleiter (20) am schmaleren Ende in einen rechteckigen Standardwellenleiter 09) fortsetzt, dessen Abmessungen den Abmessungen des erwähnten schmaleren Endes entsprechen, welcher rechteckige Wellenleiter (19) entweder auf gleicher Ebene mit dem erwähnten ersten Wellenleiter (20) liegt oder in bezug auf diesen Wellenleiter schräg angeordnet und mit diesem Wollenleiter durch eine E-Kurve (2.2) verbunden ist, wobei diii Energie aus dem Magnetron (17) in den rechteckigen Wollenleiter (19) eingespeist wird.

3. Vellenleiterspei.sn sys torn ■ nach 'Anspruch 1

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PHN. 7371· 15-7-197^·

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oder 2, dadurch gekennzeichnet,' dass mindestens eine der Kopplungsöffnungen (2k, 25) nahe einer Ecke des Wellenleiters bei der Kurzschlusswand (23) angeordnet ist, wobei sich vorzugsweise eine Kopplungsöffnung bei je einer dieser erwähnten Ecken befindet.

k. Wellenleiterspeisesystem nach einem der

Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsöffnungen (2k, 25) in bezug auf die Symmetrielinien für die Garraumwand (13)» durch die sie sich erstrecken, asymmetrisch angeordnet sind.

5. Wellenleiterspeisesystem mach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rührer (26) in Form eines mechanisch einstellbaren Metallkörpers in mindestens einer der Kopplungsöffnungen (2k, 25) angeordnet ist.

6. Wellenleiterspeisesystem nach Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper aus mindestens einem scheibenförmigen Flügel (27» 30) besteht, der in bezug auf die Ebene der Kopplungsöffnungen (2k, 25) entsprechend schräg eingestellt werden kann und um eine Achse (θ) drehbar ist, die senkrecht auf der erwähnten Ebene 'steht.

7· Wellenleiterspeisesystem nach Anspruch

6, in dem jede Kopplungsöffnung (2k, 25) einen Rührer (26) hat, dadurch gekennzeichnet, dass einer dieser Rührer stillsteht und in einer Lage eingestellt ist, in der optimale Anpassung und Feldverteilung erhalten wird.

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