CN1245962A - 微波炉用高压变压器 - Google Patents

Abstract

一种用于微波炉的高压变压器包括铁芯;一初级线圈;一第一次级线圈;一分路铁芯设置在初级线圈和第二次级线圈之间;和一第二次级线圈绕在分路铁芯和初级线圈之间。为了防止EMI噪声,尤其是防止微波炉的最严重的频段为30—1000兆周的辐射噪声,将第二次级线圈设置在与第一次级线圈相间隔开的位置。因此不采用独立的屏蔽元件或EMI过滤器即可控制噪声,从而增加产率且又降低制造成本。

Description

微波炉用高压变压器

本发明涉及一种变压器，尤其是一用于微波炉的高压变压器。

通常，变压器供出的电流是依电磁感应而有升有降的，常用交流电从初级电路输入到可升降变压器的初级线圈中去，而在另一种电路中再输出交流(此后即称之为AC)电流。因为微波炉需要用高压来驱动磁控管，所以微波炉中的高压变压器是一个十分重要的器件。

在这种微波炉中。110/220伏的交流电源接到高压变压器的初级线圈中去，依初次级之间的匝数比和半波双电路将电压升到约4000伏的高压，再输出到磁控管中。次级线圈由第一级次级线圈和第二级次级线圈构成。磁控管即由高压变压器中引出弱高压驱动，以产生预定频率的微波。这种微波能因食物中水分子的振动而加热或烹饪食物。

图1是常规微波炉的透视图，参照图1，标号20是代表炉身，21是门，22是烹饪室，23是器件室，24是转盘，25是控制板，26是灯，27是风扇电机，28是风道。字母HVT代表高压变压器，HVC代表高压电容器，HVD代表高压二极管，MGT代表磁控管。

参照图1，炉身1包括一烹饪室22和一器件室23，它们分别位于炉身1的左右两个空间。一控制板25设在器件室23的前面用以控制微波炉，且指示微波炉的工作状态。磁控管MGT，高压变压器HVT，高压二极管HVD，高压电容器HVC，灯26，风扇电机23，和风道26都装在器件室23中，灯26可照明烹饪室22的内部。风扇电机27将空气吹入器件室23，风道28将风机27吹入的空气引向烹饪室22的内部。烹饪室22由装在炉身20上的门21开启和关合。此外，转盘24设在烹饪室22中，上面放置被烹饪的食物，转盘由装在烹饪室22下部的驱动电机(耒绘出)带动，至使微波可以均匀地加热食物。

图2是常规微波炉中高压变压器的透视图，图3是高压变压器纵轴剖视图，图4是高压变压器分路铁芯和第二次级线圈的透视图，图5是高压变压器的详细透视图，和图6是采用常规高压变压器的电路图。其中，标号10是变压器铁芯，11是分路铁芯，30是初级线圈，31是第一次级线圈，32是第二次级线圈，在图5中标号10a是代表三腿E-1型铁芯的外腿，10b是代表E-1型铁芯的内腿。而且在图6中字母HVT是高压变压器，HVC是高压电容器，HVD是高压二极管，MGT是磁迭管，40是磁控管的灯丝。

分路铁芯11设在初级线较30和第二次级线圈32之间。分路铁芯11从次级线圈31和32中分去了一部分磁通，当磁控管MGT工作时，分路铁芯11将磁通分路，限制了次级线圈31和32中的电流，从而防止了磁控管MGT的过载。

高压变压器HVT的结构如下。通常分路铁芯高压变压器HVT包括三腿铁芯10，铁芯10叠层组成E-I型。图5仅示出了铁芯的E型部。稍后，待装配后再将I型部分合在E型部分的开口处。此外，虚线(a)和(b)分别代表分路和未分路磁通的流向。三腿包括一个内腿10b和两个外腿10a。初级线圈30和次级线圈31和32绕在内腿10b上。

下面将描述具有上述结构的高压变压器HVT在微波炉中的工作情况。微波炉高压变压器通过初级线圈30接收约110/220伏的交流电。通常，由第二次级圈产生3.3V交流电防止磁控管MGT不起振。3.3V交流电供给磁控管MGT的灯丝以使灯丝40预热。同时因初级线圈30和第二次级线圈31之间的匝数比而产生约2000伏的高压。而利用包含高压电容器HVC和高压二极管HVD的半波双回路再将2000伏高压升到约4000伏直流(此后即称之为DC)电压。然后，DC电压即加到磁迭管MGT的灯丝40上。电流通过第一次级线圈31，高压电容器HVC，高压二极管HVD，和地端而成为电流的一个正半波部分。于是约2000伏的电压即向高压电容器HVC充电。在电流的负半波部分，则电流流经磁控管MGT的灯丝40，高压电容器HVC，第一次级线圈31和地端，于是约为-4000伏的DC半波电压即加到磁控管MGT的灯丝40上。因此，磁控管MGT就由-4000伏的高压所驱动。并产生已知的约2450兆周(MHz)的微波。然后微波将放在烹饪室22中的食物加热或烹饪。

在加热/烹饪食物的过程中，电气部件，尤其是放在器件室23中的磁控管MGT和高压变压器HVT会产生噪声。从而引起电磁干扰(此后即称之为EMI)。这种EMI噪声是微波炉开动时不可避免地会产生的信号或噪声。造成对原始信号的干扰，并破坏利用原始信号的效率。这种EMI噪声有辐射噪声和传导噪声等。辐射噪声在空气中传播，而传导噪声则通过电线传输。当EMI噪声向外传播或传输时会严重影响其他电器或电子设备。研究工作还披露。EMI噪声对人身有害。于是就有一系列的规定以控制EMI噪声限制在预定范围内。并且正在研究各种解决方案。尤其是30兆-1000兆周频段的辐射噪声会造成主要危害。辐射噪声的测量如图7和图8所示。

此处，图7和图8是表示常规的微波炉中的高压变压器的第二次级线圈绕在第一次级线圈和初级圈之间时测出所产生的噪声图。其中，图7是表示当噪声接收天线(未画出)放在离高压变压器HVT为一预定距离并与高压变压器HVT成水平相对位置时所测得的辐射噪声的数据。图8则表示，当噪声数据天线(未画出)放在离高压变压器HVT为一预定距离，并与高压变压器HVT成垂直相对位置时所测得的辐射口气的数据。图中的纵轴表示噪声的量，用声单位分贝(dB)表示。横轴表示频段。而且线(b)是代表微波炉的辐射出的频率在30-1000兆周频段中的噪声；线(a)则表示EMI噪声的极限。如图7，8可见，常规的微波炉中产生大量的噪声，某些频率上噪声已超过了线(a)所示的极限。

同时，为了防止噪声，常规微波炉设有噪声屏蔽元件，比如用一个环匝把高压变压器HVT的引出线包裹起来，或者在微波炉的电路中接入一个独立的费用昂贵的EMI滤波器。

韩国专利公告No.91-6366(申请日为1989年9月1日)公开了一种“消噪变压器”。其中，一个次级线圈放在铁芯的中心位置，初级线圈则设在次级线圈的顶部和底部。初级和次级线圈用一金属层包封起来，使外部传导噪声或电压不会通过电源线穿透出去，内部噪声就不会辐射到外部去。

韩国实用新型公告No.98-039017号(申请日为1996年12月18日)公开了一种“带有铁氧体磁珠(噪声过滤器)的变压器”。其中，变压器的引出线嵌在铁氧体磁珠中，就如一个环匝一样用作噪声过滤器，这使印刷电路板上的噪声过滤器的安装空间减少，从而简化了结构。

但是，常规的微波炉用高压变压器需要在高压变压器上附加一屏蔽元件，或要用一昂贵的EMI过滤器作为独立电路接到微波炉中，而使制造成本增高，而且制造工艺复杂化，使生产率降低。

本发明的开发是旨在克服已有技术的上述问题，因此本发明的目的是提供一种微波炉中的高压变压器，该变压器不需另加附件而能降低从微波炉中辐射出的噪声。

本发明的另一目的是提供一种制造微波炉中高压变压器的方法，该方法不用独立的屏蔽元件作噪声过滤器来降低辐射噪声即能减少制造成本和增加产率。

根据本发明为完成上述目的，提供出一种微波炉中使用的高压变压器，其中第二次级线圈是放在与第一次级线间隔开的初级线圈处。此处，第二次级线圈是设置在初级线圈和第一次级线圈之间。最好在第二次级线圈和第一次级线圈之间有一分路铁芯，尤其是第二次级线圈最好预热磁控管的灯丝。

根据本发明的另一优选实施例，一种微波炉用高压变压器包括铁芯用于由电流感应产生磁通，一绕在铁芯上的初级线圈用于产生磁通，一绕在铁芯上的第一次级线圈用于因初线圈在铁芯中所产生的磁通而激励出第一输出电压，一分路铁芯位于初级线圈和第一次级线圈之间用于将铁芯中引入的磁通分路，和一绕在铁芯上靠近初级线圈处的第二级线圈用于因铁芯中有磁通而激励出第二输出电压。此处，第二次级线圈是设置在分路铁芯和初级线圈之间。第二初线圈最好预热磁控管的灯丝。尤其是铁芯最好包括一个内腿和二个外腿，而初级线圈和二个次级线圈部绕在内腿上。

其次在制造微波炉用的高压变压器的方法中该高压变压器包括一个铁芯，用于由电流而感应生成磁通，一初级线圈绕在铁芯上用于产生磁通，一第一次级线圈绕在铁芯上用于因初级线圈在铁芯中产生的磁通而激励出第一输出电压，一分路铁芯设在初级线圈和第一次级线圈之间用于将铁芯中感应的磁通分路，一第二次级线圈绕在铁芯上用于因铁芯中的磁通而激励出第二输出电压，该第二次级线圈是设置在初级线圈和分路铁芯之间。

根据本发明的一种制造微波炉中使用的高压变压器的方法，该变压器包括一具有一内腿和两外腿的铁芯和在铁芯周圈的一分路铁芯，该方法包括的步骤为：(1)在内腿的内侧绕一第一次级线圈；(2)将一分路铁芯耦合到第一次级线圈处使分路铁芯离开第一次级线圈有一预定距离；(3)将第二次级线圈绕在铁芯上使第二次级线圈位于邻近内腿上的分路铁芯处；(4)将初级线圈绕在铁芯上使初级线圈位于邻近内腿上的第二次级线圈处。于是，采用移动微波炉用的高压变压器中各线圈的位置，亦即，将第二次级线圈离开第二初级线圈放置，即不用独立屏蔽元件EMI过波器，EMI噪声，尤其是最为严重的频段为30-1000兆周的辐射噪声亦会得到控制。其结果可降低制造成本且又提高了产率。

上述目的和优点可由本发明的详细描述如参考下列附图而得以阐明：

图1是常规微波炉的透视图；

图2是常规微波炉中高压变压器的透视图；

图3是高压变压器的纵轴剖视图；

图4是高压变压器的分路铁芯和次级线圈的透视图；

图5是常规高压变压器的详细透视图；

图6是常规高压变压器的电路图；

图7和图8是常规高压变压器中当第二次级线圈绕在第二次级线圈上所得到的噪声数据表示图；

图9是根据本发明的微波炉用高压变压器的透视图；

图10是根据本发明的最佳实施例的高压变压器的纵向剖视图；

图11是根据本发明的最佳实施例的高压变压器的电路图；

图12和图13是根据本发明的最佳实施例的高压变压器中第二次级线圈绕在分路铁芯的下部时所得的噪声数据表示图。

下面将就本发明的高压变压器的最佳实施例结合附图予以详细描述。

图9是微波炉中高压变压器的透视图，图10是高压变压器的纵向剖视图。其中标号100是代表铁芯，110是分路铁芯，300是初级线圈，310是第一次级线圈，320是第二次级线圈。文字图标HVT代表高压变压器，HVC代表高压电容器，HVD代表高压二极管，MGT代表磁控管，标号40是磁控管MGT的灯丝。

如图9、10和11的所示，本发明的高压变压器包括一铁芯100，用于感应出磁通，一分路铁芯110用于将磁通分路和用于防止将磁控管MGT激励过度，一初级线圈300绕在铁芯100上用于产生磁通，一第一次级线圈310，其一端与高压电容器HVC相连用于依铁芯100中的磁通而产生第一输出电压，和一第二次级线圈，绕在分路铁芯的下部用以根据铁芯100中的磁通而产生第二输出电压从而加热灯丝。

如上所述，铁芯100是E-I型，包括一个内腿111和两个外腿112和113，初级线圈300，次级线圈310和320都围绕内腿111而绕制。铁芯100是由平的软铁氧体组成，而初级线圈300和次级线圈310和320都由绝缘铜线绕成。第一次级线圈310是和高压电容器HVC成串联连接，以便又分别和高压二极管HVD和磁控管MGT连接。初级线圈300连到电源输入端，而第二次级线圈320则连到磁控管MGT的灯丝40。这种条件下，第二次级线圈320最好设置分路铁芯110和初级线圈300之间。

下面将详细描述根据本发明最佳实施例的微波炉高压变压器中分路铁芯的主要作用。分路铁芯110设置在第一次级线圈310和第二次级线圈320之间的。分路铁芯110将次级线圈310和320的磁通中的某些部分分路出去，就如已有技术描述的那样。根据本发明的高压变压器HVT通过初级线圈接收常用的110/220VAC交流电源。第二次级线圈320产生3.3V的AC交流电以防止磁控管MGT不起振，而且AC交流电还供给磁控管MGT的灯丝40，使灯丝预热。

同时，第一次级线圈310又依据与初级线圈300之间匝数比而产生约2000伏的高压。通过包含高压电容器HVC和高压二极管HVD的半波双回路而将高压升到约4000伏的DC直流，再供给磁控管MGT的灯丝40。在电流的正半波中，电流流过第一次级线圈310，高压电容器HVC，高压二极管AVD和地端，使高压电容器充电到约2000V。而在电流的负半波中，电流则流过磁控管MGT的灯丝40，高压电容器HVC，第一次级线圈310和地端，使半波的DC直流-4000伏加到磁控管MGT的灯丝40上。于是磁控管MGT即被加到其上的高压所驱动，并产生约2450兆周的微波。微波即发射到烹饪室22(见图1)中，作用到其中放置的食物上进行加热或烹饪。

在加热或烹饪食物的过程中，在器件室23的磁控管MGT和/或高压变压器HVT等器件会产生出EMI噪声。由于在有分路铁芯110，初级线圈300，和第二次级线圈320这样的结构中，因为第二次线圈320是设置在分路铁芯110和初级线圈300之间(见图10)，所以辐射噪声即被大量减少了。这种因为第二级线圈320的位置而导致的噪声降低可以从图12和图13所示的重复实验，测试和误差所得出的实验数据中得到证明。

图12和图13是根据本发明的高压变压器中第二次级线圈绕在分路铁芯和初级线圈之间时所获得的噪声表示图。其中图12是表示噪声接收天线(未画出)放在离高压变压器HVT一预定距离并与高压变压器HVT呈水平关系时，天线上所接收到的辐射噪声的实验数据表示图。图13则是表示噪声接收天线(未画出)放在离高压变压器HVT一预定距离，并与高压变压器HVT呈垂直关系时，天线上所接收到的辐射噪声的实验数据表示图，其中，各图中的纵轴是代表以声单位为分贝(dB)表示的噪声量，横轴是代表频段。而且，线(B)代表由微波炉辐射出的频段为30-1000兆周内得到的噪声，而线(a)则代表EMI噪声的极限。如图12和13所示，根据本发明的高压变压器，实际的噪声量下降了。而且与图7图8所示的常规高压变压器HVT测得的噪声水平相对比，可以使噪声保持在更为安全的极限之内，因为噪声并未超过EMI噪声极限线(a)的范围。

另外，包括铁芯100(具有内腿111和两外腿112和113)以及分路铁芯110的微波炉中高压变压器的组装方法描述如下。首先，将第一次级线圈310绕在铁芯100内腿111的内侧，再将分路铁芯110耦合到第一次级线圈310处，而且使之离开第一次级线圈310一预定距离。然后将第二次级线圈320再绕在铁芯100的内腿111上邻近分路铁芯110的位置上。然后再将初级线圈300绕在铁芯100的内退111上使初级线圈300位于靠近第二次级线圈320的附近。

如上所述，根据本发明的高压变压器通过移动微波炉用高压变压器中各线圈的相对位置，亦即，将第二次级线圈挪离到与第一次级线圈相隔开的位置上，则EMI噪声，尤其是发生在30-1000兆周预段中的噪声就被控制住了，而并不需要如EMI过滤器，屏蔽元件等附加器件。因此产率就提高了。

本发明已有优选实施例子以充分显示与描述了，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明申请的权利要求的精神和范畴的条件下，还会有很多形式和细节上的变化。

Claims (10)

1.一种用于微波炉的高压变压器，其特征在于，包括一第二次级线圈，设置在邻近初级线圈处并与第一次级线圈相隔开。

2.一种如权利要求1所说的高压变压器，其特征在于，其中第二次级线圈绕在初级线圈和第一次级线圈之间。

3.一种如权利要求1所说的高压变压器，其特征在于，其中分路铁芯设置在第二次级线圈和第一次级线圈之间。

4.一种如权利要求1所说的高压变压器，其特征在于，其中第二次级线圈预热磁控管的灯丝。

5.一种用于微波炉的高压变压器，其特征在于包括：

一铁芯用于由电流感应产生磁通；

一初级线圈，绕在铁芯上，用于产生磁通；

一第一次级线圈，绕在铁芯上，用于由初级线圈在铁芯中产生了磁通而激励出第一输出电压；

一分路铁芯，设置在初级线圈和第一次级线圈之间，用于将铁芯中感应出的磁通加以分路；和

一第二次级线圈，绕在初级线圈上，用于依铁芯中的磁通而激励出第二输出电压。

6.一种如权利要求5所说的高压变压器，其特征在于，其中第二次级线圈设置在分路铁芯和初级线圈之间。

7.一种如权利要求5所说的高压变压器，其特征在于，其中第二次级线圈预热磁控管的灯丝。

8.一种如权利要求5所说的高压变压器，其特征在于，其中铁芯包括一内腿和两个外腿，初级线圈和两个次级线圈绕在内腿上。

9.在制造微波炉用的高压变压器的方法中，该高压变压器包括一铁芯，用于因电流而感应产生出磁通；一初级线圈，绕在铁芯上，用于产生磁通；一第一次级线圈，绕在铁芯上，用于因初级线圈在铁芯中产生的磁通而激励出第一输出电压；一分路铁芯，设置在初级线圈和第一次级线圈之间用于将铁芯中感应出的磁通加以分路；和一第二次级线圈，用于因铁芯中的磁通而激励出第二输出电压，其中第二次级线圈是设置在分路铁芯和初级线圈之间。

10.在制造微波炉用的高压变压器的方法中，该高压变压器包括一具有一内腿和两外腿的铁芯，和在铁芯上设有一分路铁芯，该方法包括的步骤为：

(1)将一第一次级线圈绕在内腿的内侧；

(2)将分路铁芯耦合到第一次级线圈上使分路铁芯和第一次级线圈之间离开一预定距离；

(3)将一第二次级线圈绕在内腿上，使第二次级线圈设置在邻近内腿上的分路铁芯处；

(4)将一初级线圈绕在内腿上；使初级线圈设置在邻近内腿上的第二次级线圈处。

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