CN1235403A

CN1235403A - 可旋转变换器

Info

Publication number: CN1235403A
Application number: CN99100037.4A
Authority: CN
Inventors: 金铁; 韩龙云; 张成德; 成翰俊
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 1999-11-17
Also published as: CA2257770C; EP0957569A2; AU1007199A; US6081082A; AU724519B2; JPH11332256A; JP3142525B2

Abstract

在此公开一种可旋转变换器。该可旋转变换器包括一个可旋转变换装置,以及一个变压器。该可旋转变换器包括:一个电机,一个整流子,以及多个电刷。该整流子包括:一个圆柱体,以及被分为偶数个部分的导电部分。另外,最好该散热风扇与该整流子一同连接到该电机上。因此,制造成本降低,耗电量降低,因发热所造成的能量消耗降低,该微波炉的尺寸可以更小,并且可旋转变换器的输出频率可以被控制为保持常量,使得微波的辐射更加稳定。

Description

可旋转变换器

本发明涉及一种微波炉，特别涉及一种用于把直流电源转换为交流电源的可旋转变换器。

一般来说，变换器是一种用于把直流电源转换为交流电源的装置。在变换器中提供一种通常的继电器或半导体器件。最近，通常采用象晶闸管这样的半导体器件。

图1为采用该半导体器件的传统变换器的电路图。如图1所示，这种采用半导体器件的传统变换器包括：一直流电源，一触发电路10，多个晶闸管th1和th2，一电容C1和一变压器20。该多个晶闸管th1和th2由触发电路10的切换操作来接通和断开，交替地在变压器20的初级线圈21中输出电流，从而在次级线圈22中产生具有所需电压的交流电源。

采用该半导体器件的变换器连接到象微波炉这样的家用电器上，从而向家用电器提供交流电源。因此，即使在室外或在船上，以及在航空器或其它任何不能获得交流电源的交通工具上也可以使用这些家用电器。在此，微波炉是用于使用微波来进行烹调的装置。微波炉具有一高压变压器和磁控管。该高压变压器用于把从该变换器提供的交流电源升压到约为2000伏的高压。该磁控管由该高压所驱动并发射出具有所需频率的微波。该微波使包含于食物中的水分子发生振动。因此，利用该水分子振动所产生的摩擦热对食物进行烹调。

但是，在这种具有采用该半导体器件的变换器的交流/直流微波炉中存在于一个问题。也就是说，由于需要为该变换器提供多个昂贵的半导体器件，以向该磁控管输出所需的高压，从而增加了制造成本。

在上述传统交流/直流微波炉中，所存在的另一个问题是，由于该半导体器件的电流消耗率非常高，因此提供直流电源的电池的使用寿命较短。

在上述传统交流/直流微波炉中，所存在的另一个问题是，由于半导体器件产生过量的热，从而该热量所造成的能量损耗增加。

在上述传统交流/直流微波炉中，所存在的又一个问题是，由于用于对该半导体器件进行散热所需的散热片的尺寸增加，所以该微波炉的尺寸也相应增加。

本发明是针以解决上述问题而设计的，相应地，本发明的一个目的是提供一种制造成本较低的可旋转变换器。

本发明的另一个目的是提供一种半导体器件的电流消耗较低，并且电池的使用寿命更长的可旋转变换器。

本发明的第三个目的是提供一种由于发热所造成的能量消耗较低的可旋转变换器。

本发明的第四个目的是提供一种尺寸较小的可旋转变换器，从而易于对该可旋转变换器进行操作。

本发明的上述目的可以由根据本发明的可旋转变换器来实现，该可旋转变换器包括一个用于通过旋转力的方式把直流电源转换为交流电源的可旋转变换装置，以及一个接收由该可旋转变换装置所变换后的交流电源并输出高压的变压器。该可旋转变换器包括：一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机，一个由该电机所驱动的整流子，以及多个分别与该整流子的外表面相接触的电刷。该整流子包括：一个由绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被该具有所需宽度的非导电部分分为偶数个部分的导电部分，从而两个相互相邻的电刷同时与该导电部分的一侧相接触。每个非导电部分具有比该电刷的一端宽的或与该电刷的一端相同的宽度。该可旋转变换装置还包括：一个把直流电源与该电机和电刷相接通和断开的电源开关，以及另一对相互正对连接到该变压器的一端的电刷。该电机与一对通过电源开关连接到直流电源的电刷相并联。该电源开关与一电容相并联。在相邻的各电刷之间分别连接到用于防止反相电压造成回流的二极管。该变压器包括一输入由该可旋转变换装置所变换后的交流电的初级线圈，以及一个输出从该初级线圈感应的交流电的次级线圈，该初级线圈由具有比通常线圈更大的横截面的片型线圈制成。

本发明的上述目的可以由根据本发明的可旋转变换器来实现，该可旋转变换器包括一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机，一个整流子，它具有由绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被该具有所需宽度的非导电部分分为两个部分的导电部分，多个分别与该整流子外表面相接触的电刷，一对相互正对的电刷接收直流电源，而另一对相互正对的电刷输出交流电源，以及一个接收来自该电刷的交流电源并输出高压的变压器。每个非导电部分具有至少形成于该非导电部分上与该导电部分相对的一端上的非导电凹槽，该非导电凹槽具有预定的宽度。每个非导电部分具有比该电刷的一端更宽或与该电刷的一端同样宽的宽度。

本发明的另一个目的可以由根据本发明的可旋转变换器来实现，该可旋转变换器包括：一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机，一个整流子，它具有由绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被具有所需宽度的非导电部分分为偶数个部分的导电部分，和分别固定到该圆柱体的侧端上的薄片，每个导电部分具有延伸到该圆柱体的侧端的一延伸部位，并且该延伸部位具有预定的长度，多个分别与该整流子的外表面相接触的电刷，其中一对相互正对的电刷接收直流电源，而另一对相互正对的电刷输出交流电源，以及一个从该电刷接收交流电源并输出一较高电压的变压器。每块薄片具有从该薄片的外圆周向外延伸并交替地与每个延伸部位相接触的多个接触片。每个薄片由一导电材料制成。每个非导电部分具有至少形成于该非导电部分上与该导电部分相对的一端上的非导电凹槽，该非导电凹槽具有预定的宽度。每个非导电部分具有比该电刷的一端更宽或与该电刷的一端同样宽的宽度。

本发明的另一个目的可以由根据本发明的可旋转变换器来实现，该可旋转变换器包括：一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机，一个由该电机所旋转的散热风扇，一个由该电机所旋转的整流子，多个分别与该整流子的外表面相接触的电刷，其中一对相互正对的电刷接收直流电源，而另一对相互正对的电刷输出交流电源，以及一个从该电刷接收交流电源并输出一较高电压的变压器。该整流子包括：一个由一绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被非导电部分分为偶数个具有所需宽度的导电部分，从而两个相邻的电刷同时与该导电部分的一侧相接触。该散热风扇与该整流子一同连接到该电机上。

因此，根据本发明，其生产成本降低，该耗电量更低，由发热所造成的能量消耗降低，并且该可旋转变换器的尺寸可以更小。

通过下文参照附图对本发明的描述，上述本发明的目的和优点将变得更加清楚，其中附图说明如下：

图1为采用一半导体器件的传统可旋转变换器的电路图；

图2为本发明第一实施例的可旋转变换器的电路图；

图3和图4示出在本发明中把直流电转换为交流电的操作过程；

图5示出在图3和图4中的变换操作所输出的电流和电压的波形；

图6中示出本发明的构成元件的连接状态的示意图；

图7中示出本发明的变压器的透视图；

图8中示出本发明的微波炉与该可旋转变换器之间的连接状态的示意图；

图9A为根据本发明的第二最佳实施例的被分为两个部分的整流子的侧视图；

图9B为图9A中的“A”部分的放大图；

图10为根据本发明的第三最佳实施例的被分为多个部分的整流子的分解透视图；

图11为示出在图10中所示的整流子的操作过程的示意图；以及

图12为示出根据本发明的第四最佳实施例的构成元件之间的连接状态的示意图。

图2为根据本发明的第一最佳实施例的可旋转变换器的电路图。在图2中附图标记100表示一可旋转变换装置，110表示一电机，121-124表示电刷，130表示整流子，200表示变压器。该可旋转变换装置100包括：整流子130，电刷121、122、123、124，以及电机110。每个电刷121、122、123、124与整流子130的外表面接触。整流子130由该电机110所旋转。通过该整流子130的旋转，该可旋转变换装置100把一直流电源转换为一交流电源。在此，一对相互正对电刷121和123连接到该直流电源，而另一对相对正对的电刷122和124连接到该变压器200的初级线圈。每个用于阻止反相电流的二极管D1、D2、D3、D4分别连接于各相邻的电刷121、122、123、124之间。该电机110与一对电刷121和123相并联地连接到该直流电源上。因此，该直流电源被通过电源开关SW10提供给该电刷121和123。电容器C10与该电源开关SW10相并联连接。整流子130包括一圆柱体131和形成于该圆柱体131的外表面的上导电部分132。该导电部分132被分别由具有预定宽度非导电部分133分为两个部分。该变压器200接收由可旋转变换装置100所变换后的交流电源，并把该交流电源升压或降压为具有所需电压的一交流电源。该交流电源可以直接提供给象微波炉这样的家用电器。变压器200具有与初级线圈201在一起的一次级线圈202，在此，该初级线圈201绕在该变压器200的输入部分上，并接收由该可旋转变换装置100所变换后的交流电源。该次级线圈202绕在该变压器200的输出部分上。

图3和图4示出根据本发明把直流电转换为交流电的操作过程，而图5示出由图3和图4所示的变换操作所输出的电流和电压的波形。

如图3所示，电流从直流电源的正端输出到上部电刷121，并流过整流子130的导电部分132和左电刷122，从变压器200的初级线圈201的下端部分流向其上端部分。另外，该电流输入到右电刷124并通过导电部分132和下电刷123流向直流电源的负端。如图4所示，当整流子130旋转过一所需角度(例如，90度)之后，来自直流电源的正端的电流输入到该上电刷121，并通过整流子130的导电部分132和右电刷124从变压器200的初级线圈201的上端部分流向其下端部分。另外，该电流输出到左电刷122，并通过导电部分132和下电刷123流向直流电源的负端。如上文所述，在变压器200的初级线圈201中的电流方向交替地上下改变，从而产生具有所需频率的交流电源。在图5中示出该示波器显示的该交流电源的电流(I)和电压(V)的波形。

图6为示出本发明构成元件之间的连接状态的示意图。在图6中，附图标记110表示电机，111表示电机110的转轴，121-124表示电刷，130表示整流子，200表示变压器，SW10表示电源开关，C10表示电容器，BATT表示电池。该整流子130连接到电机110的转轴111上，并由该电机110的旋转力所旋转。整流子130包括一圆柱体131以及形成于该圆柱体131的外表面上的导电部分132。每个导电部分132被具有预定宽度的非导电部分133分为两个部分。在此，非导电部分133最好具有比每个电刷121、122、123、124更宽的宽度，或者具有与每个电刷相同的宽度。采用12V和24V的电池作为直流电源。

图7为示出根据本发明的变压器的透视图。在图7中，附图标记210表示一铁芯，201表示初级线圈，202表示一次级线圈。由该可旋转变换装置100所变换的交流电源输出到该初级线圈201。初级线圈201最好由具有比通常的线圈更大的横截面的片型线圈制成，以便于可以在50-1000Hz的频率范围内工作。

图8为示出一微波炉与本发明的可旋转变换器之间的连接状态的透视图。在图8中，附图标记310为一上部壳体，320为一下部壳体，330为一前部面板，340为一插头。在下部壳体上放置有该可旋转变换装置100和该变压器200。可旋转变换装置100包括电机110，电刷121、122、123、124，以及整流子130。电机100固定地由支架322安装在下部壳体320上，并且电刷121、122、123、124和整流子130被机架324固定地安装在下部壳体320上。一通风孔311形成于上部壳体310的一部位上。在前端面板330上具有一交流输出端332，一显示部分334和一电源开关SW10。微波炉400的插头410连接到该交流输出端332上，使得该交流电源向微波炉400供电。可旋转变换装置100通过插头340接收来自用于交通工具(未示出)上的电池的直流电源。根据本发明的可旋转变换器使用一外部电池。但是，它也可以使用在该可旋转变换器内部的电池。

下面结合图2至图8具体说明根据本发明第一实施例的具有上述结构的可旋转变换器的操作过程。

首先，一要使用的家用电器连接到本发明的可旋转变换器上。例如，如图8所示，微波炉400的插头410连接到交流输出端332。在这种情况下，当电源开关SW10由用户接通时，来自电池BATT的12V或24V的直流电源通过该电源开关SW10流向该电机110和可旋转变换装置100的上电刷121。因此，整流子130被电机110的转轴所转动。从而导电部分132与各电刷121、122、123,124轮流接触，从而使直流电源转换为交流电压。

也就是说，来自电池BATT的正端的直流电源的电流通过图3中的上电刷输入到整流子130。这样该电流通过导电部分132流向左电刷122，并从变压器200的初级线圈201的下端部分输入到其上端部分。然后，电流通过右电刷124、导电部分132和下电刷123循环到电池BATT的负端。当整流子130旋转过所需的角度(例如，90度)后，来自电池BATT的正端的直流电源通过上电刷121、导电部分132和右电刷124从初级线圈201的上端部分输入到其下端部分，如图4所示。然后，该电流通过左电刷122、导电部分132和下电刷123循环到电池的负端。因此，在该电机的每一周旋转(360度)中，在变压器200的初级线圈201中的电流方向交替地上下改变，从而产生具有所需频率的交流电。在此，在变压器200的初级线圈201中的交流电的频率由电机110的转速所决定。变压器200把输入到初级线圈201上的交流电感应到该变压器200的次级线圈202。该次级线圈202把交流输入电源升压到具有与线圈的匝数比成正比的所需电压的交流输出电源。升压后的电源被提供给象微波炉这样的家用电器，从而即使在室外或船上，在航空器或在任何不能获得交流电源的其它交通工具上，也可以使用家用电器。根据本发明的可旋转变换器，由于可以减少其构成部件的数目，从而降低制造成本。并且，由于没有在上述微波炉中使用半导体器件，从而耗电量和因发热造成的能量消耗也较低。通过除去散热片也可以减小该微波炉尺寸。

图9A为根据本发明第二最佳实施例的一个被分为两个部分的整流子的侧视图，并且图9B为图9A中的“A”部分的放大图。在图9A和9B中，该整流子130包括圆柱体131和形成于圆柱体131的外表面上的导电部分132。导电部分132被具有预定宽度的非导电部分133分别分为两个部分。一具有预定宽度非导电凹槽134至少形成在与该导电部分132相对的非导电部分133的一端上。非导电凹槽134具有约为0.1-1mm的宽度，最好为0.4-0.7mm。另外，该非导电部分133具有比电刷121、122、123、124的一端更宽的宽度，或与该电刷一端同样宽。因此，在该电机110的每一周旋转(360度)中，在变压器200的初级线圈201中的电流方向被分为两个部分的导电部分132交替地上下改变两次，从而产生具有所需频率的交流电。同时，在整流子130的导电部分132和非导电部分133与电刷121、122、123、124之间存在摩擦力。在此，由于导电部分132是由具有良好的导热性的铜制成的，所以导电部分132可以被摩擦热膨胀到非导电部分133上。如果导电部分132膨胀到非导电部分133上，可以理解每个导电部分132被电刷121、122、123、124所短路。但是根据本发明，由于在导电部分的一端上形成有具有预定宽度的非导电凹槽134，从而可以防止导电部分132被摩擦热膨胀到非导电部分133上，并避免被电刷121、122、123、124所短路。

图10为根据本发明第三最佳实施例的一个被分为多个部分的整流子的分解透视图，而图11为示出在图10中所示的整流子的操作过程的示意图。在图10和图11中，整流子130包括一圆柱体131和形成于该圆柱体131的外表面上的导电部分132。导电部分132被具有预定宽度的非导电部分133分别分为偶数个部分，例如10个部分。每个导电部分132具有延伸到该圆柱体131的侧端上的延伸部分135，该延伸部分135具有预定宽度。该整流子130还包括分别固定到圆柱体131的侧端上的薄片140和150。每个薄片140和150由从该薄片140和150的外圆周向外延伸并交替地与每个延伸部位135相接触的多个接触片141和151形成。该薄片140和150由导电材料制成。具有预定宽度的非导电凹槽134至少形成于与该导电部分132相对的非导电部分133的一端上。另外，该非导电部分133具有比电刷121、122、123、124的一端更宽的宽度，或者具有与该电刷的一端相同的宽度。

因此，如图11所示，来自电池BATT的正端的直流电源的电流通过上电刷121、导电部分132、每个与延伸部分135相接触的薄片150的接触块151、以及右电刷124从变压器200的初级线圈201的上部分输入到该初级线圈的下部分。然后，电流通过左电刷122、导电部分132、薄片140的与延伸部分135相接触的每个导电块141以及下电刷123循环到电池BATT的负端。因此，在电机110的每一周旋转(360度)中，在变压器200初级线圈201中的电流方向交替地上下改变，从而产生具有所需频率的交流电。在此，在变压器200的初级线圈201中的交流电的频率由电机110的转速决定。因此，为了增加或降低该交流电源的频率，必须控制该电机110的转速。但是，根据本发明，由于在变压器200的初级线圈201中的电流方向在电机110的每一周旋转中上下改变10次，从而可以产生更高频率的交流电。因此，可以产生更高频率的交流电而不需要增加电机110的转速。

图12为示出根据本发明第四最佳实施例的构成元件之间的连接状态的示意图。在图12中，具有一个由直流电源所驱动产生旋转力的电机110，一个由该电机110所旋转的散热风扇160，以及一个由该电机110所旋转的整流子130。在此，散热风扇160和整流子130连接到电机110的转轴111上。因此整流子130由电机110所驱动，从而产生交流电。该散热风扇160也由电机110所驱动，从而使电机110、整流子130和变压器200冷却。由于散热风扇160由转轴111的旋转力所驱动，所以不需要为散热风扇160提供一个附加的电源，从而降低生产成本并减少耗电量。

根据本发明的可旋转变换器，由于其构成部件减少，从而生产成本降低。

并且，由于不采用在现有技术中所述的半导体器件并且耗电量非常低，所以提供直流电的电池的使用寿命也更长。

另外，由于不采用在现有技术中所述的半导体器件，所以发热所造成的能量消耗降低。

另外，由于可以除去在现有技术中所用的散热片，从而可以减小微波炉的尺寸。

另外，根据本发明，来自可旋转变换器的输出频率可以通过有选择地由电机的转速和导电部分的数目来控制。

另外，由于散热风扇直接连接到电机的转轴上，因此可以降低制造成本和耗电量。

尽管在上文中已经参照本发明的最佳实施例对本发明进行具体描述，应当知道，对于本领域内的专业技术人员来说在形式和具体细节上所能作的各种改变并没脱离本发明的精神和范围。

Claims

1、一种可旋转变换器，其中包括：

一个用于通过旋转力把直流电源转换为交流电源的可旋转变换装置；以及一个接收由可旋转变换器变换后的交流电并输出一较高电压的变压器。

2、根据权利要求1所述的可旋转变换器，其特征在于该可旋转变换装置包括：一产生旋转力的电机，一个由该电机所驱动的整流子和多个分别与该整流子的外表面相接触的电刷。

3、根据权利要求2所述的可旋转变换器，其特征在于该整流子包括：由一绝缘材料制成的圆柱体，以及分别被具有所需宽度的非导电部分分为偶数个部分的导电部分，相互相邻的两个电刷同时与该导电部分的一侧相接触。

4、根据权利要求3所述的可旋转变换器，其特征在于每个非导电部分具有比该电刷的一端更宽或与该电刷一端同样宽的宽度。

5、根据权利要求2所述的可旋转变换器，其特征在于该可旋转变换装置还包括一个将直流电源与电机和电刷相接通或断开的电源开关。

6、根据权利要求5所述的可旋转变换器，其特征在于一对相互正对的电刷通过该电源开关连接到该直流电源，而另一对相互正对的电刷连接到该变压器的一侧。

7、根据权利要求6所述的可旋转变换器，其特征在于该电机与通过电源开关连接到直流电源的电刷对相并联。

8、根据权利要求5所述的可旋转变换器，其特征在于该电源开关与一电容器相并联。

9、根据权利要求2所述的可旋转变换器，其特征在于在相互相邻的各电刷之间分别连接到用于防止反相电流的二极管。

10、根据权利要求1所述的可旋转变换器，其特征在于该变压器包括一输入由该可旋转变换装置所变换后的交流电的初级线圈，以及一个输出从该初级线圈感应的交流电的次级线圈，该初级线圈由具有比通常线圈更大的横截面的片型线圈制成。

11、一种可旋转变换器，其中包括：

一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机；

一个整流子，它具有由绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被该具有所需宽度的非导电部分分为偶数个部分的导电部分；

多个分别与该整流子外表面相接触的电刷，一对相互正对的电刷接收直流电源，而另一对相互正对的电刷输出交流电源；

以及一个接收来自该电刷的交流电源并输出高压的变压器。

12、根据权利要求11所述的可旋转变换器，其特征在于每个非导电部分具有至少形成于该非导电部分的与该导电部分相对的一端上的非导电凹槽，该非导电凹槽具有预定的宽度。

13、根据权利要求12所述的可旋转变换器，其特征在于每个非导电部分具有比该电刷的一端更宽或与该电刷的一端同样宽的宽度。

14、一种可旋转变换器，其中包括：

一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机；

一个整流子，它具有由绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被具有所需宽度的非导电部分分为偶数个部分的导电部分，和分别固定到该圆柱体的侧端上的薄片，每个导电部分具有延伸到该圆柱体的侧端的一延伸部位，并且该延伸部位具有预定的长度；

多个分别与该整流子的外表面相接触的电刷，其中一对相互正对的电刷接收直流电源，而另一对相互正对的电刷输出交流电源；

以及一个从该电刷接收交流电源并输出一较高电压的变压器。

15、根据权利要求14所述的可旋转变换器，其特征在于每块薄片具有从该薄片的外圆周向外延伸并交替地与每个延伸部位相接触的多个接触片。

16、根据权利要求15所述的可旋转变换器，其特征在于每个薄片由一导电材料制成。

17、根据权利要求14所述的可旋转变换器，其特征在于每个非导电部分具有至少形成于该非导电部分的与该导电部分相对的一端上的非导电凹槽，该非导电凹槽具有预定的宽度。

18、根据权利要求17所述的可旋转变换器，其特征在于每个非导电部分具有比该电刷的一端更宽或与该电刷的一端同样宽的宽度。

19、一种可旋转变换器，其中包括：

一个由直流电源所驱动并产生旋转力的电机；

一个由该电机所旋转的散热风扇；

一个由该电机所旋转的整流子；

20、根据权利要求19所述的可旋转变换器，其特征在于该整流子包括：一个由一绝缘材料所制成的圆柱体，以及分别被非导电部分分为偶数个具有所需宽度的导电部分，从而两个相邻的电刷同时与该导电部分的一侧相接触。

21、根据权利要求19所述的可旋转变换器，其特征在于该散热风扇与该整流子一同连接到该电机上。