家用微波爐微波泄漏問題的結構優化設計

馮光輝

摘 要：文章根據微波爐的防泄漏設計原理從磁控管的設計安裝，腔體的密封性，爐門的扼流槽的設計和裝配工藝，雙重連鎖開關的設計等方面提出了結構優化的設計方案，有利于從設計的源頭來有效控制微波泄漏，在微波爐產品開發的過程中有實際的指導意義。

關鍵詞：微波泄漏；腔體的密封性；扼流槽的設計

微波密封性能是指磁控管發振產生的微波不能通過傳送路（例如波導管）和腔體庫泄漏至機體外的能力，也稱遮蔽性能。要做到防止微波泄漏，爐門和腔體的微波密封性能非常重要。設計者需要根據微波的特性精密計算出微波爐爐門上的網眼、腔體上的吸排氣口和爐內燈透光小圓孔，使它們只能通過光線和空氣，遇到微波會將微波反射回去。可以從以下幾方面進行防泄漏的結構優化設計。

1 微波源的防泄漏

由磁控管和波導管構成了微波發生源路徑系統，磁控管是微波發生器，是產生微波的源頭。通常磁控管的泄漏可能發生在燈絲（陰極）插頭和天線處。燈絲插頭處都裝有LC濾波器，對微波和諧波進行抑制，但串心電容質量差會影響抑制效果，要求磁控管結構的設計上滿足防泄漏要求。波導口與磁控管的彈性銅絲編織網接觸不良，將引起嚴重的微波泄漏。可以在磁控管安裝板的微波能饋入口的結構設計上采取外翹的措施。安裝時只需將微波饋入口翹邊和墊圈壓緊，由于金屬對微波具有反射作用，這樣就防止微波從縫隙處泄漏出去。組裝時要求波導管的安裝平面平整，確保無間隙裝配。

2 爐腔接合部縫合、焊接、開口部的密封性能

利用金屬對微波具有屏蔽和反射作用的特性，爐腔由多片金屬縫合、焊接而成，形成產生微波諧振。如果密封性能不合格，將會引起嚴重的微波泄漏。

2.1 爐腔接合部縫合、焊接的密封性能

爐腔由三塊金屬板組成，其中一塊u形板構成腔的下、右、左面，另外兩塊構成上蓋板和后蓋板，微波泄漏出現在各塊板的連接處。要防止泄漏只要做到連接處配合嚴密，通常采用點焊和鉚接的方法使三塊板嚴密結合成為一體，需要保證爐腔對微波的密封。設計時使翻邊部的點焊間距在λ/2以內，可以提高衰減量。波導管、腔體翻邊通過點焊接合時因間距及翻邊寬度接合部的泄漏量也會變化。

2.2 爐腔沖孔、開口部的密封性能

整個爐腔與爐門合成一個整體，爐腔內的微波可以從吸排氣口、燈泡照明部或門E上的沖孔部往機體內外泄漏，沖孔處的微波泄漏量與孔徑、孔間距（開孔率）、數量成正比、與板厚成反比、而且頻率高的（波長（λ）短）微波泄漏量增加。通常頻率變高，板厚（t或翻邊高度）也變大。經驗值表明通風孔不應超4mm直徑，過大也會產生泄漏；小孔對微波的截止作用與孔徑和鋼板厚度有關，開孔比不應超過35%。

3 爐門的密封設計

微波爐的最大微波泄漏通常在爐門四周，密封微波是爐門設計中必須解決的問題。設計師需要從結構設計上采取遮蔽措施，使爐門四周一圈的微波相抵消，阻止微波通過微小的縫隙處漏到外面。抗流槽結構是從微波輻射的原理上得到的防止微波泄漏的穩定可靠的方法。

3.1 爐門的扼流構造設計

在考慮防止泄漏時，必須同時考慮降低產生附加熱量，因此防泄漏元件應盡可能是無耗的電抗系統。依據傳輸線終端短路阻抗變換原理，在微波爐的金屬門E四周設有抗流槽結構，抗流槽是在門內設置的一條異型槽結構，并使其槽口（爐門外開口）到槽內短路面的距離為λ/4（約31mm，λ是微波的波長），它具有引導微波反轉相位的作用；在抗流槽入口處，微波會被它逆向的反射波抵消，爐門口處呈很高的阻抗，爐腔內的微波被阻擋，不能從門縫處逸出。

3.1.1 基本扼流（λ/4扼流）

基本扼流為使阻抗反轉，λ/4的距離是必須的。將與爐腔前板相對的爐門處設計為扼流槽，形成一個短路波導。通常，扼流槽深d=30mm，寬g2=20mm，爐門與爐腔前板間隙g1<1mm。扼流槽近爐腔前板側短路，致使此壁電流通路的爐門接觸面也具有良好的短路性能。扼流槽遠前板側是高阻抗低電流的，可以在此采用一個電容間隙，允許高頻電流通過，也可以在此用一個低阻抗二次扼流系統。扼流槽深度與泄漏量的關系：槽深偏離λ/4（約31mm）后，泄漏明顯增加。扼流槽外側的微波功率密度與爐門、爐腔間的縫隙g1和槽寬g2的比值平方成正比，與扼流槽內側的功率密度成正比。因此，減小爐門縫隙，增大槽寬及降低扼流槽內側的功率密度都有助于降低微波泄漏量。

3.1.2 小型扼流齒（不滿λ/4的扼流）

如果產品的可視窗增大、機體縮小將推進小型扼流齒的開發，將小型導波扼流圈商品化，就需要采用小型扼流構造來防止微波泄漏。可以采用板金翻折，設置兩層的扼流槽，板金用點焊固定。各種微波爐扼流槽的位置、形狀和尺寸不盡相同，但基本原理是一樣的。扼流槽橫向開周期性微縫，可抑制高次諧波，減少對高頻信號的干擾。

3.2 吸收微波能量材料的使用

實際上，通過門臂座用彈簧將門拉緊而使門在關閉時能完全緊貼爐子前板是非常困難的。因為門與前板的間隙處的微波狀態比較復雜，即使有扼流構造也不能完全遮蔽，還有微量的微波泄漏，因此需要采取額外的遮蔽措施。可以在狹縫處裝上含Ni-Cu-Zn系帶有磁性的、鐵氧體含量不超過50%的鐵氧體橡膠（薄片狀）制作門封條來吸收高頻。

3.3 爐門的制造工藝和裝配工藝

首先，制造工藝不良表現為微波爐爐門的平整度差，其密封面的不平整有時可達1～2mm以上，且平面多處扭曲。可以采取的補救措施是對焊好的門板進行整形后再安裝。其次，爐門裝配時不能歪斜，避免門密封面與前板的有效接觸面減小，門縫隙大及爐門平面扭曲等。避免爐門與前板拉得過緊，如果在微波爐上扳撬、敲打門密封面，將使爐門損壞增大，在爐腔內造成異常駐波，使空載時微波泄漏更大。使用新開發的硅系特殊耐熱涂料涂裝在門E上，可以避免黑色搪瓷處理把透視窗網孔堵住的缺陷。該涂料具有高達300℃的耐熱性，并以良好的密著強度耐受開關門時的機械振動。試驗表明，對爐門進行15萬次門開關耐久試驗后，仍能保持原有的防泄漏水平。

3.4 通過爐門雙重聯鎖開關的設計防止微波泄漏

不設計使門在不經意間被打開的門鉤構造。設計時在爐門的活動邊，上下分別安裝兩個門鉤，電路中由兩個常開微動開關和一個雙向微動開關組成爐門雙重聯鎖開關。當爐門關閉時，兩碰鉤分別觸動三個微動開關，使電路接通，再選定烹調時問使定時器接觸開關閉合， 整個電路才處于待命狀態。爐門只要沒有緊閉，電路總是開路，切斷電源，停止磁控管工作。

4 結束語

通過以上對微波泄漏相關的微波爐構造的功能分析，并且對結構進行優化設計，對微波源的設計安裝、腔體的焊接密封、爐門的制造工藝和裝配工藝提出要求，為有效防止微波爐的泄漏指出方向，能在實際的生產活動中起到借鑒作用。

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