一种微波风挡除霜装置的制作方法

1.本发明属于汽车辅助工具技术领域，具体涉及一种风挡除霜装置，特别涉及一种基于微波除霜技术的风挡除霜装置。


背景技术：

2.随着微波能应用的发展，微波系统已经逐渐的走入到人们的生活和生产环境当中。微波炉的磁控管将电能转化为微波能，当磁控管以2450mhz的频率发射出微波能时，置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟24.5亿千次的变化频率进行振荡运行，水分子在高频磁场中发生震动，分子间相互碰撞、磨擦而产生热能，结果导致食物被加热，微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪。运用相同原理，在很多食品加工企业，微波技术也经常被用来解冻各种冷冻食品。微波能量的传递有一个特点，那就是微波一碰到金属就发生反射。
3.微波能是由微波发生器产生的，微波发生器主要包括磁控管和微波电源两部分组成。其中，微波电源的作用就是将常用的交流电能转为直流电能，为磁控管创造工作条件。磁控管是微波发生器的核心，其将直流电能变为微波能。由于磁控管的结构简单、效率高、工作电压低、电源简单和适应负载变化的能力强，因而特别适用于微波加热和微波能的其他应用。磁控管由于工作状态的不同可分为脉冲磁控管和连续波磁控管两类。而工业微波设备主要工作于连续波状态，所以多用连续波磁控管。磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。
4.磁控管由管芯和磁钢(或电磁铁)组成。管芯的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。管子内部保持高真空状态。其各部分的结构及其作用如下：
5.1、阳极，阳极是磁控管的主要组成之一，它与阴极一起构成电子与高频电磁场相互作用的空间。在恒定磁场和恒定电场的作用下，电子在此空间内完成能量转换的任务。磁控管的阳极除与普通的二极管的阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频率起着决定性的作用。
6.2、阴极及其引线，磁控管的阴极即是电子的发射体,又是相互作用空间的一个组成部分。阴极的性能对磁控管的工作特性和寿命影响极大，被视为整个磁控管的心脏。阴极的种类很多，性能各异。连续波磁控管中常用直热式阴极，它由钨丝或纯钨丝绕成螺旋形状，通电流加热到规定温度后就具有发射电子的能力。这种阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，在连续波磁控管中得到广泛的应用。
7.3、能量输出器，能量输出器是把相互作用空间中所产生的微波能输送到负载去的装置。能量输出装置的作用是无损耗，无击穿地通过微波，保证磁控管的真空密封，同时还要做到便于与外部系统相连接。小功率连续波磁控管大多采用同轴输出在阳极谐振腔高频磁场最强的地方。放置一个耦合环，当穿过环面的磁通量变化时，将在环上产生高频感应电流，从而将高频功率引到环外。耦合环面积越大耦合越强。
8.4、磁路系统，磁控管正常工作时要求有很强的恒定磁场，其磁场感应强度一般为数千高斯。工作频率越高，所加磁场越强。磁控管的磁路系统就是产生恒定磁场的装置。磁路系统分永磁和电磁两大类。永磁系统一般用于小功率管，磁钢与管芯牢固合为一体构成所谓包装式。大功率管多用电磁铁产生磁场，管芯和电磁铁配合使用，管芯内有上、下极靴，以固定磁隙的距离。磁控管工作时，可以很方便的靠改变磁场强度的大小，来调整输出功率和工作频率。另外，还可以将阳极电流馈入电磁线包以提高磁控管工作的稳定性。
9.汽车是人们日常生活中出行的主要交通工具之一，为人们的生活出行带来了很多便利，然而在汽车为人们提供出行便利的同时，由于汽车本身结构设计方面的局限，在汽车的使用过程当中也会存在着一些不太便利的情况，例如在北方寒冷地区的早上，在汽车的风挡及车门玻璃上会形成一层很薄的冰霜，虽然汽车的空调设计有风挡除霜功能，但是需要等到发动机产生的余热温度上来之后，才会起到除霜作用，而这个过程至少需要五分钟时间，显然有些车主是没有这个耐心的，而且这个过程当中，风挡上的霜不除掉，车辆就不能正常行驶，在等待热车的过程当中，也会无形中增加车辆的燃油消耗及尾气排放，车辆的长时间低温怠速，也会使发动机气缸更容易产生积碳。
10.对于汽车玻璃的除霜，另一种现有比较成熟的解决方案，是在汽车玻璃的夹层中布置有加热电阻丝，由于加热电阻丝占有一定的宽度，会影响驾驶员的视野，所以这种技术一般只应用于后风挡玻璃，只有少数高端车型在前风挡也会采用这种技术，不过这种技术需要经过特殊处理才能应用于前风挡，并且成本方面也会大大高于普通前风挡玻璃。
11.综上所述，在汽车的风挡玻璃除霜方面，现有的技术解决方案都存在一定的弊端。


技术实现要素：

12.本发明的目的就在于提供一种微波风挡除霜装置，以解决现有汽车空调系统除霜和加热电阻丝除霜存在弊端的问题。
13.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
14.一种微波风挡除霜装置，包括装置壳体1、微波生成装置15和微波发射装置5；所述装置外壳1底部连接有电源线6及连接于电源线6另一端的车载电源插头7；所述装置壳体1上端设置有控制微波风挡除霜装置启停及调节输出功率的控制面板4；所述装置外壳1侧面设置有散热孔2；所述装置壳体1后侧设置有装置把手3；所述装置壳体1内部设置有微波生成装置15、所述装置壳体1前端设置有微波发射装置5。
15.进一步地，所述车载电源插头7与车载电源插口连接。
16.进一步地，所述微波生成装置15内部设置有升压调频控制模块9、高压电容8、二极管14和磁控管13，通过控制面板4对微波生成装置15的启动和关闭，及调节微波生成装置的输出功率进行调节。
17.更进一步地，电流通过升压调频控制模块9，升高输出电压，升压后的电压输入至磁控管13，由磁控管13将电能转化为微波能，并由磁控管13的微波输出端子16，将微波能量发射出来，并作用于风挡玻璃，以实现风挡除霜。
18.进一步地，所述磁控管装置13包括阴极灯丝引出端头19、阴极灯丝20、铜制环柱型阳极腔21、环形磁钢17、微波输出端子16和散热片18。
19.更进一步地，所述磁控管13，将经过升压调频控制模块9进行升压后的电压输入至
磁控管13的阴极灯丝引出端头19、阴极灯丝20由螺旋形钨丝构成，当螺旋形钨丝通电后加热释放电子，由升压调频控制模块9输出另一条高压线路经过高压电容器8、二极管14作用下，在环形磁钢17与铜制环柱型阳极腔21组成阳极型腔内产生恒定的电磁场，由阴极灯丝20产生的电子在环形磁钢17与铜制环柱型阳极腔21组成的恒定电磁场的作用下，将电子能量转化为微波能量，并通过微波输出端子16将微波能量释放出来，导致磁控管13温度升高。
20.进一步地，所述微波发射装置5包括微波发射天线11，微波反射罩12，微波反射罩端盖10。
21.进一步地，所述微波发射天线11与磁控管13顶端的微波输出端子16连接，微波通过微波输出端子16传输给微波发射天线11，并通过微波发射天线11将微波发射到微波反射罩12内部。
22.进一步地，所述微波反射罩12为金属材质，内表面呈抛物线内凹曲面，能够将微波发射天线11发射出的微波有效聚拢并反射至微波发射装置5的正前方。
23.进一步地，微波反射罩端盖10为塑料材质，以保证微波可以正常穿过微波反射罩端盖10，对风挡玻璃进行除霜，微波反射罩端盖10起到对微波反射罩12封闭防尘作用。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明微波风挡除霜装置，采用微波除霜技术，在使用本装置进行除霜作业时，装置本身不产生热量，不需要依靠热传递方式使结霜或结冰融化，故而能量损失较小，除霜效率较高；同时，因为微波具有穿透性，在进行除霜作业时，微波可以直接穿透风挡玻璃，作用于风挡外表面的结冰或结霜，实现在车内对风挡外侧进行除霜的效果，增加除霜的便利性和舒适性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明装置的侧视图；
28.图2为本发明装置的内部结构示意图；
29.图3为本发明的微波生成装置的电路原理示意图；
30.图4为本发明的磁控管的结构示意图；
31.图5为本发明微波发射装置的剖面结构示意图。
32.图中：1.装置壳体 2.散热孔 3.装置把手 4.控制面板 5.微波发射装置6.电源线 7.车载电源插头 8.高压电容器 9.升压调频控制模块 10.微波反射器端盖 11.微波发射天线 12.微波反射罩 13.磁控管 14.二极管 15.微波生成装置 16.微波输出端子 17.环形磁钢 18.散热片 19.阴极灯丝引出端头；20.阴极灯丝21.铜制环柱型阳极腔。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.如图1-图5所示，本发明微波风挡除霜装置，包括装置壳体1、微波生成装置15和微波发射装置5；所述装置壳体1底部连接有电源线6及连接于电源线6另一端的车载电源插头7，车载电源插头7与车载电源插口连接；所述装置壳体1上端设置有控制微波风挡除霜装置启停及调节输出功率的控制面板4；所述装置壳体1侧面设置有便于磁控管13和升压调频控制模块9散热的散热孔2；所述装置壳体1后侧设置有装置把手3；所述装置壳体1内部设置有微波生成装置15；所述装置壳体1前端设置有微波发射装置5。
37.所述微波生成装置15设置有升压调频控制模块9、高压电容8、二极管14以及磁控管13等主要电子元器件，通过控制面板4控制微波生成装置15的启动和关闭，并且可以调节微波生成装置15的输出功率，其控制电路示意图如图3所示。
38.所述磁控管13主要由阴极灯丝引出端头19、阴极灯丝20、铜制环柱型阳极腔21、环形磁钢17、微波输出端子16以及散热片18等主要构件构成，其结构如图4所示。
39.所述微波发射装置5主要由微波发射天线11、微波反射罩12以及微波反射罩端盖10构成，其截面结构及微波发射方式如图5所示。
40.所述微波反射罩12为金属材质，内表面呈抛物线内凹曲面，能够将微波发射天线11发射出的微波有效聚拢并反射至微波发射装置5的正前方。
41.所述微波反射罩端盖10为塑料材质，以保证微波可以正常穿过微波反射罩端盖10，对风挡玻璃进行除霜，微波反射罩端盖10起到对微波反射罩12封闭防尘的作用。
42.具体使用时，本发明微波风挡除霜装置，当汽车风挡玻璃内侧或外侧产生结冰或结霜情况时，将车载电源插头7插入车载电源插口，通过控制面板4的启动开关，使该风挡除霜装置启动，由微波风挡除霜装置内部设置的微波生成装置15生成微波，并通过微波发射装置5，从微波风挡除霜装置的前端将微波能量发射出去，将微波风挡除霜装置前端的微波发射装置5对准风挡玻璃需要除霜的位置，并尽量贴近玻璃，微波发射装置5发射出高频率的微波能量，由于只有金属对微波具有反射作用，所以微波可以直接穿过风挡玻璃，并同时作用于风挡玻璃内外表面冰霜层中的水分子，使水分子在微波的作用下产生振动，并相互之间进行摩擦，使冰霜的温度升高，进而达到风挡除霜的效果。
43.所述微波生成装置15，电流通过升压调频控制模块9，升高输出电压，升压后的电压输入至磁控管13，由磁控管13将电能转化为微波能，并由磁控管13的微波输出端子16，将微波能量发射出来，并作用于风挡玻璃，以达到风挡除霜的效果。
44.所述磁控管13，将经过升压调频控制模块9进行升压后的电压输入至磁控管13的阴极灯丝引出端头19、阴极灯丝20由螺旋形钨丝构成，当螺旋形钨丝通电后加热达到一定温度，就会释放电子，同时，由升压调频控制模块9输出另一条高压线路经过高压电容器8、二极管14等电器元件的作用下，在环形磁钢17与铜制环柱型阳极腔21组成阳极型腔内产生恒定的电磁场，由阴极灯丝20产生的电子在环形磁钢17与铜制环柱型阳极腔21组成的恒定电磁场的作用下，将电子能量转化为微波能量，并通过微波输出端子16将微波能量释放出
来，由于在将电子能量转化为微波能量的过程当中会有一部分能量以热量的方式发生损耗，会导致磁控管13的温度升高，故设置有散热片18对磁控管13进行散热，在装置壳体1侧面相应位置也设置有散热孔2。
45.所述微波发射装置5，微波发射天线11与磁控管13顶端的微波输出端子16连接，微波通过微波输出端子16传输给微波发射天线11，并通过微波发射天线11将微波发射到微波反射罩12内部，微波反射罩12为金属材质，对微波具有反射作用。微波在微波反射罩12内的抛物线弧形曲面内进行聚拢和反射，从微波风挡除霜装置的正前方射出。
46.本发明微波风挡除霜装置，主要针对北方寒冷地区的车辆风挡玻璃结霜及结冰的快速清除，由于采用微波除霜技术，在使用本装置进行除霜作业时，装置前端的工作端部分不产生热量，不需要依靠热传递方式使结霜或结冰融化，故而能量损失较小，除霜效率较高，同时因为微波具有穿透性，在进行除霜作业时，微波可以直接穿透风挡玻璃，作用于风挡外表面的结冰或结霜，实现在车内对风挡外侧进行除霜的效果，增加除霜的便利性和舒适性。
47.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种微波风挡除霜装置，其特征在于：包括装置壳体(1)、微波生成装置(15)和微波发射装置(5)；所述装置外壳(1)底部连接有电源线(6)及连接于电源线(6)另一端的车载电源插头(7)；所述装置壳体(1)上端设置有控制微波风挡除霜装置启停及调节输出功率的控制面板(4)；所述装置外壳(1)侧面设置有散热孔(2)；所述装置壳体(1)后侧设置有装置把手(3)；所述装置壳体(1)内部设置有微波生成装置(15)、所述装置壳体(1)前端设置有微波发射装置(5)。2.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述车载电源插头(7)与车载电源插口连接。3.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述微波生成装置(15)内部设置有升压调频控制模块(9)、高压电容(8)、二极管(14)和磁控管(13)，通过控制面板(4)对微波生成装置(15)的启动和关闭，及调节微波生成装置的输出功率进行调节。4.根据权利要求3所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：电流通过升压调频控制模块(9)，升高输出电压，升压后的电压输入至磁控管(13)，由磁控管(13)将电能转化为微波能，并由磁控管(13)的微波输出端子(16)，将微波能量发射出来，并作用于风挡玻璃，以实现风挡除霜。5.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述磁控管装置(13)包括阴极灯丝引出端头(19)、阴极灯丝(20)、铜制环柱型阳极腔(21)、环形磁钢(17)、微波输出端子(16)和散热片(18)。6.根据权利要求5所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述磁控管(13)，将经过升压调频控制模块(9)进行升压后的电压输入至磁控管(13)的阴极灯丝引出端头(19)，阴极灯丝(20)由螺旋形钨丝构成，当螺旋形钨丝通电后加热释放电子，由升压调频控制模块(9)输出另一条高压线路经过高压电容器(8)、二极管(14)作用下，在环形磁钢(17)与铜制环柱型阳极腔(21)组成阳极型腔内产生恒定的电磁场，由阴极灯丝20产生的电子在环形磁钢(17)与铜制环柱型阳极腔(21)组成的恒定电磁场的作用下，将电子能量转化为微波能量，并通过微波输出端子(16)将微波能量释放出来，导致磁控管(13)温度升高。7.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述微波发射装置(5)包括微波发射天线(11)，微波反射罩(12)，微波反射罩端盖(10)。8.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述微波发射天线(11)与磁控管(13)顶端的微波输出端子(16)连接，微波通过微波输出端子(16)传输给微波发射天线(11)，并通过微波发射天线(11)将微波发射到微波反射罩(12)内部。9.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：所述微波反射罩(12)为金属材质，内表面呈抛物线内凹曲面，能够将微波发射天线(11)发射出的微波有效聚拢并反射至微波发射装置(5)的正前方。10.根据权利要求1所述的一种微波风挡除霜装置，其特征在于：微波反射罩端盖(10)为塑料材质，以保证微波可以正常穿过微波反射罩端盖(10)，对风挡玻璃进行除霜，微波反射罩端盖(10)起到对微波反射罩(12)封闭防尘作用。

技术总结
本发明公开了一种微波风挡除霜装置，包括装置壳体、微波生成装置和微波发射装置，微波生成装置位于装置壳体内部，微波发射装置位于装置壳体的前端，装置壳体设置有把手、散热孔和控制面板等；微波生成装置设置有高压电容器、升压调频控制模块和磁控管等；微波发射装置设置有微波发射天线，微波反射罩及微波反射罩端盖。本发明在使用本装置进行除霜作业时，装置前端的工作端部分不产生热量，不需要依靠热传递方式使结霜或结冰融化，故而能量损失较小，除霜效率较高，同时因为微波具有穿透性，在进行除霜作业时，微波可以直接穿透风挡玻璃，作用于风挡外表面的结冰或结霜，实现在车内对风挡外侧进行除霜的效果，增加除霜的便利性和舒适性。舒适性。舒适性。


技术研发人员：陈明 田树清 乔春奇
受保护的技术使用者：长春阿尔特汽车技术有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/6/27