家用微波爐微波泄漏問題的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

馮光輝

摘 要：文章根據(jù)微波爐的防泄漏設(shè)計(jì)原理從磁控管的設(shè)計(jì)安裝，腔體的密封性，爐門的扼流槽的設(shè)計(jì)和裝配工藝，雙重連鎖開關(guān)的設(shè)計(jì)等方面提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，有利于從設(shè)計(jì)的源頭來(lái)有效控制微波泄漏，在微波爐產(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程中有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：微波泄漏；腔體的密封性；扼流槽的設(shè)計(jì)

微波密封性能是指磁控管發(fā)振產(chǎn)生的微波不能通過(guò)傳送路（例如波導(dǎo)管）和腔體庫(kù)泄漏至機(jī)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(shè)計(jì)者需要根據(jù)微波的特性精密計(jì)算出微波爐爐門上的網(wǎng)眼、腔體上的吸排氣口和爐內(nèi)燈透光小圓孔，使它們只能通過(guò)光線和空氣，遇到微波會(huì)將微波反射回去。可以從以下幾方面進(jìn)行防泄漏的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 微波源的防泄漏

由磁控管和波導(dǎo)管構(gòu)成了微波發(fā)生源路徑系統(tǒng)，磁控管是微波發(fā)生器，是產(chǎn)生微波的源頭。通常磁控管的泄漏可能發(fā)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(duì)微波和諧波進(jìn)行抑制，但串心電容質(zhì)量差會(huì)影響抑制效果，要求磁控管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上滿足防泄漏要求。波導(dǎo)口與磁控管的彈性銅絲編織網(wǎng)接觸不良，將引起嚴(yán)重的微波泄漏?？梢栽诖趴毓馨惭b板的微波能饋入口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取外翹的措施。安裝時(shí)只需將微波饋入口翹邊和墊圈壓緊，由于金屬對(duì)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(shí)要求波導(dǎo)管的安裝平面平整，確保無(wú)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(duì)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(chǎn)生微波諧振。如果密封性能不合格，將會(huì)引起嚴(yán)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(gòu)成腔的下、右、左面，另外兩塊構(gòu)成上蓋板和后蓋板，微波泄漏出現(xiàn)在各塊板的連接處。要防止泄漏只要做到連接處配合嚴(yán)密，通常采用點(diǎn)焊和鉚接的方法使三塊板嚴(yán)密結(jié)合成為一體，需要保證爐腔對(duì)微波的密封。設(shè)計(jì)時(shí)使翻邊部的點(diǎn)焊間距在λ/2以內(nèi)，可以提高衰減量。波導(dǎo)管、腔體翻邊通過(guò)點(diǎn)焊接合時(shí)因間距及翻邊寬度接合部的泄漏量也會(huì)變化。

2.2 爐腔沖孔、開口部的密封性能

整個(gè)爐腔與爐門合成一個(gè)整體，爐腔內(nèi)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(jī)體內(nèi)外泄漏，沖孔處的微波泄漏量與孔徑、孔間距（開孔率）、數(shù)量成正比、與板厚成反比、而且頻率高的（波長(zhǎng)（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(jīng)驗(yàn)值表明通風(fēng)孔不應(yīng)超4mm直徑，過(guò)大也會(huì)產(chǎn)生泄漏；小孔對(duì)微波的截止作用與孔徑和鋼板厚度有關(guān)，開孔比不應(yīng)超過(guò)35%。

3 爐門的密封設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)中必須解決的問題。設(shè)計(jì)師需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取遮蔽措施，使?fàn)t門四周一圈的微波相抵消，阻止微波通過(guò)微小的縫隙處漏到外面?？沽鞑劢Y(jié)構(gòu)是從微波輻射的原理上得到的防止微波泄漏的穩(wěn)定可靠的方法。

3.1 爐門的扼流構(gòu)造設(shè)計(jì)

在考慮防止泄漏時(shí)，必須同時(shí)考慮降低產(chǎn)生附加熱量，因此防泄漏元件應(yīng)盡可能是無(wú)耗的電抗系統(tǒng)。依據(jù)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(shè)有抗流槽結(jié)構(gòu)，抗流槽是在門內(nèi)設(shè)置的一條異型槽結(jié)構(gòu)，并使其槽口（爐門外開口）到槽內(nèi)短路面的距離為λ/4（約31mm，λ是微波的波長(zhǎng)），它具有引導(dǎo)微波反轉(zhuǎn)相位的作用；在抗流槽入口處，微波會(huì)被它逆向的反射波抵消，爐門口處呈很高的阻抗，爐腔內(nèi)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(zhuǎn)，λ/4的距離是必須的。將與爐腔前板相對(duì)的爐門處設(shè)計(jì)為扼流槽，形成一個(gè)短路波導(dǎo)。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(cè)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(yuǎn)前板側(cè)是高阻抗低電流的，可以在此采用一個(gè)電容間隙，允許高頻電流通過(guò)，也可以在此用一個(gè)低阻抗二次扼流系統(tǒng)。扼流槽深度與泄漏量的關(guān)系：槽深偏離λ/4（約31mm）后，泄漏明顯增加。扼流槽外側(cè)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(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)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(chǎn)品的可視窗增大、機(jī)體縮小將推進(jìn)小型扼流齒的開發(fā)，將小型導(dǎo)波扼流圈商品化，就需要采用小型扼流構(gòu)造來(lái)防止微波泄漏。可以采用板金翻折，設(shè)置兩層的扼流槽，板金用點(diǎn)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(duì)高頻信號(hào)的干擾。

3.2 吸收微波能量材料的使用

實(shí)際上，通過(guò)門臂座用彈簧將門拉緊而使門在關(guān)閉時(shí)能完全緊貼爐子前板是非常困難的。因?yàn)殚T與前板的間隙處的微波狀態(tài)比較復(fù)雜，即使有扼流構(gòu)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(guò)50%的鐵氧體橡膠（薄片狀）制作門封條來(lái)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(xiàn)為微波爐爐門的平整度差，其密封面的不平整有時(shí)可達(dá)1～2mm以上，且平面多處扭曲?？梢圆扇〉难a(bǔ)救措施是對(duì)焊好的門板進(jìn)行整形后再安裝。其次，爐門裝配時(shí)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(guò)緊，如果在微波爐上扳撬、敲打門密封面，將使?fàn)t門損壞增大，在爐腔內(nèi)造成異常駐波，使空載時(shí)微波泄漏更大。使用新開發(fā)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(wǎng)孔堵住的缺陷。該涂料具有高達(dá)300℃的耐熱性，并以良好的密著強(qiáng)度耐受開關(guān)門時(shí)的機(jī)械振動(dòng)。試驗(yàn)表明，對(duì)爐門進(jìn)行15萬(wàn)次門開關(guān)耐久試驗(yàn)后，仍能保持原有的防泄漏水平。

3.4 通過(guò)爐門雙重聯(lián)鎖開關(guān)的設(shè)計(jì)防止微波泄漏

不設(shè)計(jì)使門在不經(jīng)意間被打開的門鉤構(gòu)造。設(shè)計(jì)時(shí)在爐門的活動(dòng)邊，上下分別安裝兩個(gè)門鉤，電路中由兩個(gè)常開微動(dòng)開關(guān)和一個(gè)雙向微動(dòng)開關(guān)組成爐門雙重聯(lián)鎖開關(guān)。當(dāng)爐門關(guān)閉時(shí)，兩碰鉤分別觸動(dòng)三個(gè)微動(dòng)開關(guān)，使電路接通，再選定烹調(diào)時(shí)問使定時(shí)器接觸開關(guān)閉合， 整個(gè)電路才處于待命狀態(tài)。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(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)微波泄漏相關(guān)的微波爐構(gòu)造的功能分析，并且對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)微波源的設(shè)計(jì)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(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中起到借鑒作用。

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