專利名稱：一種微波爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種微波爐。
背景技術(shù)：
在利用微波加熱食物的微波爐中，人們?yōu)榱耸故澄锸軣峋鶆颍褂梅胖檬澄锏耐斜P(轉(zhuǎn)盤)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加熱以控制圓周方向的加熱不均勻，但仍會存在加熱不均勻的情況，例如在激勵口位于側(cè)壁的情況下，加熱室內(nèi)有的地方受熱強(qiáng)且均勻，如托盤的四周，而有的地方加熱較弱，如轉(zhuǎn)盤中部，造成微波能量的浪費以及加熱效率的低下，而通常，人們只希望加熱特定的食物，因此人們希望微波加熱能有針對性且提高效率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種加熱食物有針對性且提高微波利用效率的微波爐。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種微波爐，包括腔體以及微波生成機(jī)構(gòu)，所述微波生成機(jī)構(gòu)中設(shè)置超材料，所述超材料由基材以及若干人造微結(jié)構(gòu)，所述基材分成若干晶格，所述人造微結(jié)構(gòu)置于所述晶格中，所述超材料沿水平方向分成若干區(qū)段， 所述區(qū)段單元的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積中部單元處最大，兩端從小到大呈漸變趨勢，且所述漸變趨勢向中部單元處趨近。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述超材料由多個超材料片狀基板堆疊形成，所有的人造微結(jié)構(gòu)在空間中形成周期陣列。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述所有的人造微結(jié)構(gòu)在空間中呈均勻性的周期陣列。
在本發(fā)明所述的微波爐中，在基材選定的情況下，通過改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布獲得內(nèi)部的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ結(jié)果分布。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制得。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述的人造微結(jié)構(gòu)為具有圖案的附著在基材上的金屬線。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述的超材料微波生成機(jī)構(gòu)包括磁控管、波導(dǎo)管、分散器以及超材料。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述的超材料設(shè)置于分散器底部，用于匯聚所產(chǎn)生的微波并將其發(fā)送至所述的托盤。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在基材上。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述金屬線為銅線或銀線。
在本發(fā)明所述的微波爐中，所述金屬線呈雪花狀的“工”字型或“工”字型的衍生型。
實施本發(fā)明的微波爐，具有以下有益效果克服現(xiàn)有技術(shù)中加熱沒有針對性且微波能量浪費嚴(yán)重，利用超材料匯聚微波，使加熱食物更有針對性且提高微波加熱的效率。


圖1是本發(fā)明實施例一種微波爐結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實施例中超材料匯聚電磁波示意圖3為本發(fā)明實施例中超材料結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明實施例中超材料折射率分布示意圖5至圖7為本發(fā)明人造微結(jié)構(gòu)的實施例示意圖。
具體實施方式
為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
“超材料"是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。
“超材料"重要的三個重要特征
(I)“超材料"通常是具有新奇人工結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料；
⑵“超材料"具有超常的物理性質(zhì)(往往是自然界的材料中所不具備的)；
⑶“超材料"性質(zhì)往往不主要決定與構(gòu)成材料的本征性質(zhì),而決定于其中的人工結(jié)構(gòu)。
請參閱圖1及圖2，在本發(fā)明實例中，一種微波爐，包括腔體I以及微波生成機(jī)構(gòu)2。其中，腔體I包括殼體10以及托盤15 ;微波生成機(jī)構(gòu)2包括分散器25、波導(dǎo)管35、磁控管45以及超材料20。超材料20置于分散器25的底部，由基材201以及若干人造微結(jié)構(gòu) 202組成，基材201分成若干晶格，人造微結(jié)構(gòu)202置于晶格中，超材料20沿水平方向分成若干區(qū)段，所述區(qū)段單元的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積中部單元處最大，兩端從小到大呈漸變趨勢，且所述漸變趨勢向中部單元處趨近。其中，磁控管45用于產(chǎn)生微波，其本質(zhì)是一個真空管，管內(nèi)的電能會轉(zhuǎn)化為振動電磁場，家用微波爐的頻率為2450兆赫；波導(dǎo)管35 用于引導(dǎo)微波輻射到分散器25 ;分散器25用于分散來自波導(dǎo)管35的微波；超材料20用于匯聚微波并將其發(fā)送到腔體中的托盤15。
需要說明的是，為了改變超材料匯聚微波的大小和位置，可以對超材料附加可以轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)加熱不同食物的需要。
圖2中，以人造微結(jié)構(gòu)202的大小代表介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積的大小不同，介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積的大小即反映折射率的大小。要實現(xiàn) 本發(fā)明的目的，微波則由折射率小的區(qū)段向折射率大的區(qū)段發(fā)生折射，換句話說，折射率由小到大，電磁波會從折射率小的區(qū)段一直向折射率大的區(qū)段偏折，從而發(fā)生了微波的匯聚。
請參閱圖3，本發(fā)明實施例中的超材料20，為了更好的調(diào)制匯聚效果，實踐中常用多個片狀超材料20層壓成多個超材料組合體30。
基材201分成若干晶格，“晶格”的概念來自固體物理，這里的“晶格”是指在超材料中每個人造微結(jié)構(gòu)202所占用的尺寸?！熬Ц瘛背叽缛Q于人造微結(jié)構(gòu)202需要響應(yīng)的折射率分布，通常人造微結(jié)構(gòu)202的尺寸為所需響應(yīng)的電磁波波長的十分之一。
人造微結(jié)構(gòu)202置于晶格形成一個單元，所述單元的阻抗在基材201選定的情況下，改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)202的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排列通過仿真而獲得介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積。
超材料可以對電場或者磁場，或者兩者同時進(jìn)行相應(yīng)。對電場的響應(yīng)取決于超材料的介電常數(shù)ε，而對磁場的響應(yīng)取決于超材料的磁導(dǎo)率μ。通過對超材料空間中每一點的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ的精確控制，我們可以實現(xiàn)通過超材料對電磁波的影響。
電磁參數(shù)在空間中的均勻或者非均勻的分布是超材料20的重要特征之一。電磁參數(shù)在空間中的均勻分布為非均勻分布的一種特殊形式，但其具體特性，仍然是由空間中排列的各個單元結(jié)構(gòu)的特性所決定。因此，通過設(shè)計空間中排列的每個結(jié)構(gòu)的特性，就可以設(shè)計出整個超材料在空間中每一點的電磁特性，這種電磁材料系統(tǒng)將會具有眾多奇異特性，對電磁波的傳播可以起到特殊的引導(dǎo)作用。請參閱圖4，作為本發(fā)明的實施例，中部單元折射率η3最大，兩端的折射率用nl、 n2、n4、n5表示,且各區(qū)段折射率從小到大呈漸變趨勢,其變化趨勢漸向中部單元處趨近, 即nl < n2 < n3 ；n3彡n4彡n5, (nl、n2、n3、n4、n5不同時取等號)折射率如此分布導(dǎo)致電磁波向中部單元匯聚。
在本發(fā)明的微波爐中，基材201由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制得。優(yōu)選地，選用FR4、F4B、聚四氟乙烯，其中，聚四氟乙烯的電絕緣性非常好， 因此不會對電磁波的電場產(chǎn)生干擾，并且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，使用壽命長， 作為人造微結(jié)構(gòu)202附著的基材201是很好的選擇。
在本發(fā)明的微波爐中，所述的人造微結(jié)構(gòu)202為一具有圖案的附著在基材201上的金屬線。
在本發(fā)明的微波爐中，金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在基材201上。
在本發(fā)明的微波爐中，所述金屬線為銅線或銀線。
如圖5至圖7所示，作為具體的實施例，所述金屬線呈雪花狀的“工”字型或“工” 字型衍生型。當(dāng)然，這里只是舉了三個簡單的例子，金屬線的圖案還可以為其它的，本發(fā)明并不能對此一一列舉，如“十”字形、“王”字形、不等邊三角形、平行四邊形或不規(guī)則閉合曲妹坐坐
在基材選定的情況下，通過改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布獲得想要的匯聚的效果，這是因為，通過改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布，即可改變超材料所在空間中每一單元的電磁參數(shù)ε和 μ，可以設(shè)計出空間中每一點的等效電磁參數(shù)，從而可以精確控制超材料所在空間中每一點的匯聚的效果，進(jìn)而得到我們想要的匯聚。至于怎么得到人造微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和 /或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布，這個方法是多種的，舉個例子，可以通過逆向的計算機(jī)仿真模擬得到，先我們需要的匯聚的效果，再從整體出發(fā)計算出空間中每一點的電磁參數(shù)分布，根據(jù)這每一點的電磁參數(shù)來選擇相應(yīng)的人造微結(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布(計算機(jī)中事先存放有多種人造微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù))，對每個點的設(shè)計可以用 窮舉法，例如先選定一個具有特定圖案的人造微結(jié)構(gòu)，計算電磁參數(shù)，將得到的結(jié)果和我們 想要的對比，對比再循環(huán)多次，一直到找到我們想要的電磁參數(shù)為止，若找到了，則完成了 人造微結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)選擇；若沒找到，則換一種圖案的人造微結(jié)構(gòu)，重復(fù)上面的循環(huán)，一 直到找到我們想要的電磁參數(shù)為止。如果還是未找到，則上述過程也不會停止。也就是說 只有找到了我們需要的電磁參數(shù)的人造微結(jié)構(gòu)后，程序才會停止。由于這個過程都是由計 算機(jī)完成的，因此，看似復(fù)雜，其實很快就能完成。
實施本發(fā)明的微波爐，具有以下有益效果克服現(xiàn)有技術(shù)中加熱沒有針對性且微 波能量浪費嚴(yán)重，利用超材料匯聚微波，使加熱食物更有針對性且提高微波加熱的效率。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體 實施方式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多 形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微波爐，包括腔體以及微波生成機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述微波生成機(jī)構(gòu)中設(shè)置超材料，所述超材料由基材以及附著于基材上的若干人造微結(jié)構(gòu)組成，所述基材分成若干晶格，所述人造微結(jié)構(gòu)置于所述晶格中，所述超材料沿水平方向分成若干區(qū)段，所述區(qū)段單元的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積中部單元處最大，兩端從小到大呈漸變趨勢，且所述漸變趨勢向中部單元處趨近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述超材料由多個超材料片狀基板堆疊形成，所述超材料片狀基板由基材以及附著于基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)組成，所有的人造微結(jié)構(gòu)在空間中形成周期陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于，所述所有的人造微結(jié)構(gòu)在空間中呈均勻性的周期陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，在基材選定的情況下，通過改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排布獲得內(nèi)部的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率y乘積結(jié)果分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述的人造微結(jié)構(gòu)為具有圖案的附著在基材上的金屬線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于，所述的微波生成機(jī)構(gòu)包括磁控管、波導(dǎo)管、分散器以及超材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波爐，其特征在于，所述的超材料設(shè)置于所述分散器底部，用于匯聚所產(chǎn)生的微波并將其發(fā)送至所述的托盤。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波爐，其特征在于，所述金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在基材上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波爐，其特征在于，所述金屬線為銅線或銀線。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波爐，其特征在于，所述金屬線呈雪花狀的“工”字型或“工”字型的衍生型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波爐，包括腔體以及微波生成機(jī)構(gòu)，所述微波生成機(jī)構(gòu)中設(shè)置超材料，所述超材料由基材以及若干人造微結(jié)構(gòu)組成，所述基材分成若干晶格，所述人造微結(jié)構(gòu)置于所述晶格中，所述超材料沿水平方向分成若干區(qū)段，所述區(qū)段單元的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ之乘積中部單元處最大，兩端從小到大呈漸變趨勢，且所述漸變趨勢向中部單元處趨近。本發(fā)明利用超材料匯聚微波，使加熱食物更有針對性且能提高微波加熱的效率。
文檔編號F24C7/02GK103032906SQ201110163830
公開日2013年4月10日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司