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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd, und genauer
einen Mikrowellenherd, der einen Rührer für zirkularpolarisierte Wellen
aufweist. Obwohl die vorliegende Erfindung für einen weiten Bereich von
Anwendungen geeignet ist, ist sie besonders für das einheitliche Erhitzen
von Nahrungsmitteln geeignet.
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Anders
als eine Kochvorrichtung der verwandten Technik, die ein externes
Erhitzungsverfahren durch Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
verwendet, erhitzt und kocht der Mikrowellenherd Nahrungsmittel
durch Verwenden einer Mikrowelle mit ungefähr 2450 Megahertz (MHz), die
von einem Magnetron erzeugt wird. Im Allgemeinen ist ein Nahrungsmittel
ein nichtleitender Stoff (d.h., ein neutraler Stoff), doch bestehen
die Moleküle,
die das Nahrungsmittel bilden, aus einem molekularen Dipol, der eine
positive Ladung und eine negative Ladung aufweist. Wenn ein elektrisches
Feld an das Nahrungsmittel angelegt wird, wird die positive Ladung
aller Moleküle,
die das Nahrungsmittel bilden, so ausgerichtet, dass sie zur negativen
Ladung gerichtet ist, und die negative Ladung wird so ausgerichtet,
dass sie zur positiven Ladung gerichtet ist. Wenn das elektrische
Feld verändert
wird, drehen sich die ausgerichteten Moleküle zudem gemäß der Richtung
des veränderten
elektrischen Felds. Während
die Moleküle
den Ausrichtungsvorgang wiederholen, kommt es zwischen den Molekülen zu Reibung,
wodurch im Nahrungsmittel Wärme
erzeugt wird. Der Mikrowellenherd entlädt eine Mikrowelle, die die
Richtung des elektrischen Felds etwa 2.450 Millionen mal pro Sekunde ändert. Demgemäß drehen
sich die Moleküle im
Nahrungsmittel in einer Sekunde etwa 2.450 Millionen mal, wodurch
eine entsprechend Menge an Reibungshitze erzeugt wird.
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In
der letzten Zeit wurde eine große
Auswahl an Verfahren zur einheitlichen und gründlichen Erhitzung von Nahrungsmitteln
im Mikrowellenherd vorgeschlagen. Zum Beispiel erhitzt ein Mikrowellenherd
mit Drehteller Nahrungsmittel durch Drehen des Nahrungsmittels auf
einem eingebauten Drehteller, und ein Mikrowellenherd mit Rührerventilator
oder ein Mikrowellenherd mit Drehantenne verändert den Strahlungszustand
der Mikrowelle, um die Erhitzung des Nahrungsmittels zu verbessern.
Im Mikrowellenherd mit Rührerventilator
und im Mikrowellenherd mit Drehventilator zerstreut ein Rührerventilator
oder ein Drehventilator die Mikrowelle, die von einem Wellenleiter
in einen Hohlraum ausgestrahlt wird. Derartige Erhitzungsverfahren
können
das Nahrungsmittel durch Drehen des Nahrungsmittels in Umfangsrichtung
einheitlich erhitzen, doch kann das Nahrungsmittel entlang der Durchmesserrichtung
nicht einheitlich und gleichmäßig erhitzt
werden.
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Ein
Mikrowellenherd, der die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs
1 umfasst, ist aus EP1083772A1 bekannt.
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Demgemäß ist die
vorliegende Erfindung auf einen Mikrowellenherd gerichtet, der eines
oder mehrere der mit den Einschränkungen
und Nachteilen der verwandten Technik verbundenen Probleme vermeidet.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Mikrowellenherd bereitzustellen,
der Nahrungsmittel einheitlich erhitzt.
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Zusätzliche
Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich einerseits
aus der folgenden Beschreibung und erschließen sich andererseits dem Durchschnittsfachmann
bei näherer
Prüfung
der folgenden Beschreibung oder durch die praktischen Umsetzung
der Erfindung. Die Ziele und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung
können durch
den insbesondere in der Beschreibung und den Ansprüchen der
vorliegenden Schrift und in den beiliegenden Zeichnungen aufgezeigten
Aufbau verwirklicht und erreicht werden.
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Die
obige Aufgabe wird in einem Mikrowellenherd, der die Merkmale des
Oberbegriffs des unabhängigen
Anspruchs 1 umfasst, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Um
diese Aufgaben und andere Vorteile zu erfüllen und gemäß dem Zweck
der Erfindung, wie dieser hier verkörpert und allgemein beschrieben
ist, umfasst ein Mikrowellenherd ein Magnetron, das elektromagnetische
Wellen erzeugt, einen Wellenleiter, der die vom Magnetron erzeugten
elektromagnetischen Wellen zu einem Hohlraum führt, und einen Rührer, der
an einem Auslass des Wellenleiters ausgebildet ist, elektromagnetische
Wellen vom Magnetron erhält,
und ein Paar von zurückgesetzten
Abschnitten aufweist, die an einem Rand des Rührers ausgebildet sind und
zueinander gerichtet sind.
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Hier
kann der Rührer
entweder in einer kreisförmigen
Form oder in einer vieleckigen Form ausgebildet sein. Der Rührer kann
zwei polarisierte Wellen erzeugen, die unterschiedliche Richtungen
und Phasen des elektrischen Felds aufweisen. Wenn der Rührer in
einer vieleckigen Form ausgebildet ist, kann das Paar von zurückgesetzten
Abschnitten an zwei Winkelpunkten ausgebildet sein, die zueinander gerichtet
sind. Zusätzlich
kann eine Tiefe oder eine Größe des Paars
von zurückgesetzten
Abschnitten gemäß einer
Frequenz der elektromagnetischen Wellen, die vom Magnetron erzeugt
werden, bestimmt werden. Die Frequenz der elektromagnetischen Wellen,
die vom Magnetron erzeugt werden, kann gemäß der Tiefe oder der Größe des Paars
von zurückgesetzten
Abschnitten bestimmt werden.
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Eine
Drehachse des Rührers
kann so ausgebildet sein, dass sie exzentrisch ist. Außerdem können die
Richtungen des elektrischen Felds der beiden polarisierten Wellen,
die durch den Rührer
erzeugt werden, senkrecht zueinander verlaufen. Zudem kann ein Phasenunterschied
zwischen den beiden polarisierten Wellen, die durch den Rührer erzeugt
werden, 90 Grad (90°)
betragen. Überdies
können
die Amplituden der beiden polarisierten Wellen, die durch den Rührer erzeugt
werden, miteinander identisch sein.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Mikrowellenherd ein
Magnetron, das elektromagnetische Wellen erzeugt, einen Wellenleiter,
der die vom Magnetron erzeugten elektromagnetischen Wellen zu einem
Hohlraum führt,
und einen Rührer,
der an einem Auslass des Wellenleiters ausgebildet ist und ein Paar
von zurückgesetzten
Abschnitten aufweist, die an einem Rand des Rührers ausgerichtet sind und
zueinander gerichtet sind.
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Es
versteht sich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erklärend ist
und eine nähere Erklärung der
beanspruchten Erfindung bereitstellen sollen.
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die beigeschlossen sind, um ein näheres Verständnis der
Erfindung zu vermitteln, und in diese Anmeldung aufgenommen sind
und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Prinzip
der Erfindung zu erklären.
In den Zeichnungen zeigt
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1 den
Aufbau eines Mikrowellenherds gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Rührers
eines Mikrowellenherds gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Planansicht des Rührers
von 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Rührers
eines Mikrowellenherds gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Planansicht des Rührers
von 4;
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6 ein
Diagramm, das Frequenzen einer großen Achse und einer kleinen
Achse des Rührerventilators
zeigt;
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7 ein
Muster einer zirkularpolarisierten Welle, die durch den Rührer erzeugt
wird; und
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8 ein
Strahlungsmuster einer zirkularpolarisierten Welle, die durch Drehbewegungen
des Rührers
in einem Hohlraum erzeugt werden.
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Nun
wird ausführlich
auf die bevorzugten Ausführungsformen
Bezug genommen werden, für die
in den beiliegenden Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
Wo immer dies möglich
ist, werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet
werden, um auf die gleichen oder ähnliche Teile zu verweisen.
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1 veranschaulicht
den Aufbau eines Mikrowellenherds gemäß der vorliegenden Erfindung, Unter
Bezugnahme auf 1 ist im Inneren eines Gehäuses 51 eines
Mikrowellenherds ein Hohlraum 52 ausgebildet, und an der
Seite des Gehäuses 51 ist eine
Vorrichtungskammer 53 ausgebildet. Ein Magnetron 57,
das elektromagnetische Wellen erzeugt, sowie mehrere Vorrichtungen
zur Bildung der elektromagnetischen Wellen und andere Vorrichtungen,
wie ein Kühlgebläse und ein
Mikrocomputer, sind im Inneren der Vorrichtungskammer 53 ausgebildet.
Zusätzlich
ist an einer unteren Oberfläche
des Hohlraums 52 ein Drehteller 54 fixiert, und
der Drehteller 54 ist mit einer Dreheinrichtung eines Motors 55 verbunden.
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Des
weiteren ist ein Wellenleiter 56 ausgebildet, um elektromagnetische
Wellen (d.h., Mikrowellen), die durch das Magnetron 57 erzeugt
werden, zum Hohlraum 52 zu führen. Wie in 1 gezeigt, kann
der Wellenleiter 56 auf dem Hohlraum 52 ausgebildet
sein, Doch der Wellenleiter 56 kann auch an der linken
oder der rechten Seite des Hohlraums 52 oder unter dem
Hohlraum 52 ausgebildet sein. Eine Zuleitung 57a des
Magnetrons 57 zur Zuführung
der elektromagnetischen Wellen in den Wellenleiter 56 ist
im Wellenleiter 56 ausgebildet. Zusätzlich ist an einem Auslass
des Wellenleiters 56 ein Rührer 60 ausgebildet,
der die elektromagnetischen Wellen zerstreut, und an einer äußeren Oberfläche der
Hohlraums 52 ist ein Motor 59 ausgebildet, der
den Rührer 60 dreht.
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Der
Rührer 60 ist
aus einer runden Platte oder einer vieleckigen Platte gebildet und
umfasst auch ein Paar von zurückgesetzten
Abschnitten, die am Rand des Rührers 60 ausgebildet
sind. Die zurückgesetzten
Abschnitte sind zueinander gerichtet, und sie sind entlang eines
Mittelpunkts der Platte zueinander symmetrisch. Die Drehachse ist
an einem exzentrischen Abschnitt der Platte, und nicht am Mittelpunkt
ausgebildet, was gestattet, dass die beiden polarisierten Wellen,
die durch den Rührer 60 erzeugt werden,
zueinander symmetrisch sind.
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Der
Rührer 60 des
Mikrowellenherds gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben
werden. Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist
der Rührer
aus einer kreisförmigen
Platte gebildet. Das Paar von zurückgesetzten Abschnitten 61 ist
so am Rand des Rührers 60 ausgebildet,
dass es entlang einer ersten imaginären Linie i1, die einen Mittelpunkt
0 kreuzt, zueinander gerichtet ist. Hier sind die zurückgesetzten
Abschnitte 61 zueinander symmetrisch. 2 veranschaulicht die
zurückgesetzten
Abschnitte 61 in einer rechteckigen Form. Es ist offensichtlich,
dass die Form der zurückgesetzten
Abschnitte 61 auch zu anderen Formen verändert werden
kann und nicht nur auf die rechteckige Form beschränkt ist.
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Die
Drehachse 62 des Rührers 60 befindet sich
nicht am Mittelpunkt 0, sondern ist an einem exzentrischen Abschnitt
der Platte ausgebildet. Wenn angenommen wird, dass die erste imaginäre Linie
i1, die den Mittelpunkt 0 kreuzt, senkrecht eine sekundäre imaginäre Linie
i2 kreuzt, ist die Drehachse 62 in einem beliebigen der
Bereiche, die durch die beiden imaginären Linien i1 und i2 definiert
werden, ausgebildet. Die Drehachse 62 sollte von jeder
der Linien i1 und i2 um die gleiche Entfernung beabstandet sein und
im gleichen Bereich ausgebildet sein, damit die beiden polarisierten
Wellen genau die gleiche Amplitude aufweisen, und die Phasen der
beiden polarisierten Wellen einen Winkelunterschied von 90 ° aufweisen.
Die Drehachse 62 des Rührers 60 wirkt
als ein Zuleitpunkt zur Übertragung
der elektromagnetischen Wellen, die vom Magnetron 57 erzeugt
werden. Die Drehachse 62 erhält die elektromagnetischen
Wellen vom Magnetron 57 und liefert die Wellen zur Oberfläche des
Rührers 60.
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Eine
Resonanzfrequenz wird von einem elektrischen Strom erzeugt, der
in die Richtung der Linie i1 fließt, und eine andere Resonanzfrequenz wird
von einem elektrischen Strom erzeugt, der in die Richtung der Linie
i2 fließt,
Aus den beiden Frequenzen wird eine Frequenz erzeugt, die eine zirkularpolarisierte
Welle erzeugt, und aus der Frequenz wird ein Strahlungsmuster von
zirkularpolarisierten Wellen erzeugt. Die Amplituden der beiden
Frequenzen sind identisch, doch aufgrund der zurückgesetzten Abschnitte 61 weist
die Phase jeder Frequenz einen Winkelunterschied von 90 ° auf.
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Die
Resonanzfrequenz schwankt gemäß dem Radius
des Rührers,
und insbesondere dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 und dem
Rand der Platte. Wie in 6 gezeigt ist, ist, da die Länge der kleinen
Achse i1 kleiner ist als die Länge
der großen Achse
i2, die Resonanzfrequenz fb, die von der kleinen Achse i1 erzeugt
wird, größer als
die Resonanzfrequenz fa, die von der großen Achse i2 erzeugt wird.
Die Tiefe oder Größe der zurückgesetzten
Abschnitte 61 wird gemäß der Frequenz
fo der elektromagnetischen Wellen, die vom Magnetron 57 bereitgestellt
werden, angemessen bestimmt. Zum Beispiel wird die Tiefe oder Größe der zurückgesetzten Abschnitte 61 mit
dem Ansteigen (oder Höherwerden)
der Frequenz fo größer, und
die Tiefe oder Größe der zurückgesetzten
Abschnitte 61 wird mit dem Abnehmen (oder Niedrigerwerden)
der Frequenz fo kleiner. Doch wenn die Tiefe oder Größe der zurückgesetzten
Abschnitte 61 fixiert werden soll und nur die Frequenz
fo reguliert werden soll, wird die Regulierung der Frequenz gemäß der Tiefe
oder Größe der zurückgesetzten
Abschnitte 61 bestimmt und festgelegt.
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Wenn
die Frequenz fo der elektromagnetischen Wellen die genaue Mitte
der Resonanzfrequenzen fa und fb ist, kann der Rührer 60 zwei polarisierte
Wellen erzeugen, die zueinander genau symmetrisch sind. Wenn zwei
polarisierte Wellen identische Amplituden aufweisen und zueinander
senkrecht sind, werden die beiden polarisierten Wellen zusätzlich,
wie in 7 und 8 gezeigt, in zirkularpolarisierte
Wellen umgewandelt. Wenn andererseits die Frequenz fo der elektromagnetischen
Wellen nicht die genau Mitte der Resonanzfrequenzen fa und fb ist,
kann der Rührer 60 zwei
elliptisch polarisierte Wellen erzeugen.
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Um
Nahrungsmittel im Hohlraum 52 einheitlich zu erhitzen,
sollte der Rührer 60 verschiedene Modi
von polarisierten Wellen erzeugen. Insbesondere sollten eine Mehrzahl
von polarisierte Wellen gebildet werden, die unterschiedliche elektrische
Felder aufweisen. Der Mikrowellenherd gemäß der vorliegenden Erfindung
erzeugt nicht nur zwei polarisierten Wellen, die einander senkrecht
kreuzen, sondern auch mehrere polarisierte Wellen, die gemäß der Resonanzzahl
des Rührers 60 unterschiedliche
Formen des elektrischen Felds aufweisen, wodurch ermöglicht wird,
dass Nahrungsmittel einheitlich erhitzt werden.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Rührers eines Mikrowellenherds
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Und 5 zeigt
eine Planansicht des Rührers von 4.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist der
Rührer 60a gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aus einer quadratisch geformten Platte
gebildet. Hier kann die Platte des Rührers abgesehen von einem Quadrat
auch in vielen anderen Formen ausgebildet sein. Wenn der Rührer 60a ein
Quadrat ist, ist ein Paar von zurückgesetzten Abschnitten 61a so
ausgebildet, dass es entlang einer imaginären diagonalen Linie i3, die durch
einen Mittelpunkt 0 verläuft,
zueinander gerichtet ist. Wenn die Platte des Rührers 60a in der Form eines
regelmäßigen Vielecks
ausgebildet ist, ist das Paar von zurückgesetzten Abschnitten 61a an
jedem Winkelpunkt zueinander gerichtet ausgebildet. Hier sind die
zurückgesetzten
Abschnitte 61a in einer dreieckigen Form ausgebildet und
zueinander symmetrisch.
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Die
Drehachse 62a des Rührers 60a befindet sich
nicht am Mittelpunkt 0, sondern ist an einem exzentrischen Abschnitt
der Platte ausgebildet. Wenn angenommen wird, dass die erste imaginäre diagonale
Linie i3, die den Mittelpunkt 0 kreuzt, eine zweite imaginäre diagonale
Linie i4 senkrecht kreuzt, ist die Drehachse 62a in einem
beliebigen der Bereiche, die durch die beiden imaginären diagonalen
Linien i3 und i4 definiert werden, ausgebildet. Die Drehachse 62a sollte
von jeder der diagonalen Linien i3 und i4 um die gleiche Entfernung
beabstandet sein und im gleichen Bereich ausgebildet sein, damit
die beiden polarisierten Wellen genau die gleiche Amplitude aufweisen, und
die Phasen der beiden polarisierten Wellen einen Winkelunterschied
von 90 ° aufweisen.
Insbesondere ist die Drehachse 62a auf einer imaginären geraden Linie
gebildet, die zur ersten imaginären
diagonalen Linie i3 einen Winkelunterschied von 45° aufweist.
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Wenn
die Drehachse 62a elektromagnetische Wellen vom Magnetron 57 erhält und die
elektromagnetischen Wellen der Oberfläche des Rührers 60a bereitstellt,
und wenn sich der Rührer 60a gleichzeitig
dreht, wird gemäß einem
Stromfluss an der Oberfläche
des Rührers 60a,
der durch die elektromagnetischen Wellen gebildet wird, eine Resonanzfrequenz
gebildet. Ein elektrischer Strom, der an jedem Ende der ersten imaginären diagonalen
Linie i3 gebildet wird, und ein elektrischer Strom, der an jedem
Ende der zweiten imaginären
Linie i4 gebildet wird, erzeugen jeweils eine unterschiedliche Frequenz.
Hier weisen die beiden Frequenzen die gleiche Amplitude auf. Doch
aufgrund der zurückgesetzten
Abschnitte 61a weisen die Phasen der Frequenzen einen Winkelunterschied
von 90° auf.
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Die
Resonanzfrequenz schwankt gemäß der Entfernung
zwischen dem Mittelpunkt 0 und dem Rand der Rührerplatte. Daher sollte die
Größe der zurückgesetzten
Abschnitte 61a angemessen bestimmt werden, damit die Resonanzfrequenz
fo der elektromagnetischen Wellen, die vom Magnetron 57 erzeugt
werden, die Mitte der vom Magnetfeld der großen Achse i4 erzeugten Resonanzfrequenz
fa und der vom Magnetfeld der kleinen Achse i3 erzeugten Resonanzfrequenz
fb bildet. Wenn die Resonanzfrequenz fo der elektromagnetischen
Wellen die genaue Mitte der Resonanzfrequenzen fa und fb bildet,
kann der Rührer 60a zwei
zirkularpolarisierte Wellen erzeugen.
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Im
Mikrowellenherd gemäß der vorliegenden Erfindung
werden durch die Ausbildung eines Paars von zueinander symmetrischen
zurückgesetzten
Abschnitten 61 an einem einzelnen strukturierten Rührer zwei
unterschiedliche einander überlagerte
Modi in zwei unterschiedliche Frequenzen geteilt. Und in der Mitte
der beiden Frequenzen wird eine Frequenz gebildet, wobei die Frequenz
die gleiche Amplitude wie die beiden Frequenzen aufweist sowie eine
Phase, die einen Winkelunterschied von 90° aufweist. Hier wird aus der
Frequenz eine zirkularpolarisierte Welle erzeugt.
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Der
Rührer
des Mikrowellenherds gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die folgenden Vorteile auf. Der Rührer für zirkularpolarisierte
Wellen erzeugt verschiedene Modi einer polarisierten Welle, wodurch
dem Mikrowellenherd ermöglicht
wird, Nahrungsmittel einheitlich zu erhitzen. Zusätzlich benötigt der
Mikrowellenherd gemäß der vorliegenden
Erfindung keinen komplizierten Aufbau des Rührers, um zirkularpolarisierte
Wellen zu erzeugen. Insbesondere wird der Rührer leicht durch einen einfachen Vorgang
des Entfernens von Abschnitten des Rands einer Rührerplatte hergestellt.
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Somit
stellt die Erfindung einen Mikrowellenherd bereit, der einen Rührer für zirkularpolarisierte Wellen
aufweist, um Nahrungsmittel einheitlich zu erhitzen. Der Mikrowellenherd
umfasst ein Magnetron, das elektromagnetische Wellen erzeugt, einen
Wellenleiter, der die vom Magnetron erzeugten elektromagnetischen
Wellen zu einem Hohlraum führt,
und einen Rührer,
der an einem Auslass des Wellenleiters ausgebildet ist, elektromagnetische
Wellen vom Magnetron erhält,
und zwei polarisierte Wellen erzeugt, die unterschiedliche Richtungen
und Phasen des elektrischen Felds aufweisen.