KR100278006B1

KR100278006B1 - 정류자를 구비한 전자렌지, 및 전자렌지용 정류자의 제조방법

Info

Publication number: KR100278006B1
Application number: KR1019980048169A
Authority: KR
Inventors: 김철; 한용운; 장성덕; 성한준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR20000031905A; US6490780B1; AU1694299A; WO2000028630A1

Abstract

전자렌지는 입력된 직류를 교류로 변환시키기 위한 변환장치를 가지고 있다. 변환장치는, 정류자, 및 정류자의 외주면에 각각 접촉되는 입력브러시와 출력브러시들로 구성되어 있다. 정류자는 절연물질로 제조된 원통형상의 정류자본체, 및 정류자본체의 외주면에 이격되도록 부착되는 도전부를 포함한다. 정류자의 회전시 입력브러시를 통해 입력된 직류전류는 교류전류로 변환되어 출력브러시를 통해 마그네트론에 입력된다. 정류자본체는, 정류자의 회전시 브러시와 접촉되는 부위가 소정 깊이로 함몰된 함몰부를 갖는다. 함몰부는 소정온도로 가열된 상기 정류자를 그 단면이 원형을 이루도록 절삭함으로써 형성된다. 따라서, 열에 의한 정류자의 외형의 변형에 기인하는 소음이 방지되고 정류자와 브라시가 안정적으로 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다.

Description

정류자를 구비한 전자렌지, 및 전자렌지용 정류자의 제조방법

본 발명은 전자렌지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직류전류를 교류전류로 변환시키는 정류자를 구비하여, 직류전원에 의해 구동될 수 있는 전자렌지 및 이러한 전자렌지에 사용되는 정류자의 제조방법에 관한 것이다.

전자렌지는 마이크로파를 이용하여 음식물을 가열/조리하는 장치이다. 전자렌지는 마이크로파를 발생시키기 위한 마그네트론, 및 마그네트론에 공급될 고전압을 발생시키기 위한 고압트랜스(High Voltage Transformer) 등을 가지고 있다. 고압트랜스에 교류전원을 인가하면, 이 고압트랜스는 소정의 고전압을 발생시켜 마그네트론을 구동시키며, 마그네트론은 높은 주파수(대략 2450㎒)의 마이크로파를 방출시킨다. 이렇게 방출된 마이크로파에 의해 음식물이 가열/조리되게 된다.

그런데, 이러한 일반적인 전자렌지는 고출력의 교류전압을 얻기 위하여 통상의 상용교류전원(AC 110V 또는 220V)을 이용하여 동작되도록 구성되어 있으므로, 교류전류를 공급할 수 없는 장소에서는 전자렌지를 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 직류 및 교류에서 모두 사용가능한 전자렌지가 본 발명의 출원인에 의해 제안되어 있다. 도 1 및 도 2는 이와 같은 AC/DC 겸용 전자렌지를 구동하기 위한 회로의 일 예를 도시한 것으로서, 본 발명의 출원인에 의해 출원된 한국특허출원 No. 98-18588에 개시된 전자렌지의 구동회로를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, AC/DC 겸용 전자렌지는, 교류전원(AC)에 의해 구동되는 교류회로부(300), 직류전원(DC)에 의해 구동되는 직류회로부(400), 교류회로부(300) 또는 직류회로부(400)에 의해 구동되는 고압트랜스(200, H.V.T), 고압트랜스(200)의 출력전압을 배전압시키는 고압콘덴서(H.V.C) 및 고압다이오드(H.V.D), 그리고 배전압된 전압에 의해 구동되어 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(MGT)을 구비하고 있다.

고압트랜스(200)의 프라이머리코일(primary coil)은 제1프라이머리코일(201, first primary coil), 및 제2프라이머리코일(204, second primary coil)을 포함한다. 제1 및 제2 프라이머리코일(201, 204)은 후술하는 바와 같이 각각 교류전원(AC) 및 직류전원(DC)에 의해 독립적으로 구동된다. 또한, 고압트랜스(H.V.T)의 2차코일(secondary coil)은 마그네트론(MGT)을 예열시키기 위한 예열코일(202), 및 마그네트론(MGT)을 구동시키기 위한 메인코일(203, main coil)로 구성되어 있다.

교류회로부(300)는, 고압트랜스(200)의 제1프라이머리코일(201)에 병렬로 연결된 제1램프(L1)와 제1팬모터(FM1), 그리고 교류전원(AC)을 단속하기 위한 제1스위치(SW1)를 포함한다. 제1램프(L1)는 전자렌지의 조리실(도시되지 않음)에 설치되며, 제1팬모터(FM1)는 마그네트론(MGT)을 냉각시키는 기능을 한다.

제1스위치(SW1)가 닫히면, 제1램프(L1)와 제1팬모터(FM1)가 동작하고, 동시에 교류전원(AC)으로부터 제1프라이머리코일(201)에 교류전류가 인가된다. 따라서, 고압트랜스(200)는 고전압을 발생시키고, 이 고전압에 의해 마그네트론(MGT)에서 마이크로파가 발생된다.

직류회로부(400)는, 고압트랜스(200)의 제2프라이머리코일(204), 직류전원(DC)으로부터 공급되는 직류전류를 교류전류로 변환시키기 위한 변환장치(100), 변환장치(100)에 병렬로 연결된 제2램프(L2)와 제2팬모터(FM2), 그리고 직류전원(DC)을 단속하기 위한 제2스위치(SW2)를 포함한다. 제2램프(L2)는 전자렌지의 조리실(도시되지 않음)에 설치되며, 제2팬모터(FM2)는 마그네트론(MGT)을 냉각시키는 기능을 한다.

변환장치(100)는 정류자(130), 정류자(130)를 회전시키기 위한 정류자모터(M), 및 정류자(130)의 외주면에 접촉되는 두 쌍의 브러시(121, 122, 123, 124)를 포함한다.

정류자(130)는 거의 원통형상의 정류자본체(135), 및 정류자본체(135)의 외주면에 설치된 한 쌍의 도전부(131, 132)를 포함한다. 정류자본체(135)는 폐놀계수지와 같은 절연물질로 제조되며, 도전부(131, 132)는 통상적으로 구리로 제조된다. 도전부(131, 132)는 정류자본체(135)의 외주면을 따라 소정간격을 두고 상호 이격되도록 정류자본체(135)에 부착된다.

정류자모터(M)는 제2램프(L2) 및 제2팬모터(FM2)와 병렬로 연결되어, 직류전원(DC)에 의해 구동된다.

브러시(121, 122, 123, 124)는 한 쌍의 입력브러시(121, 123) 및 한 쌍의 출력브러시(122, 124)로 구성되어 있다. 입력브러시(121, 123)는 직류전원(DC)의 양극에 각각 연결되어 있으며, 출력브러시(122, 124)는 마그네트론(MGT)의 제2프라이머리코일(204)의 양단에 각각 연결되어 있다. 인접한 브러시들(121, 122, 123, 124) 사이에는 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 각각 설치되어 있다. 다이오드(D1, D2, D3, D4)는 그를 통한 역전류의 흐름을 방지하는 기능을 한다.

제2스위치(SW2)가 닫히면, 제2램프(L2) 및 제2팬모터(FM2)가 동작하고, 동시에 정류자모터(M)가 동작하여 정류자(130)를 회전시킨다. 정류자(130)가 회전함에 따라 정류자(130)는 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같은 상태를 교번하게 되고, 이때 입력브러시(121, 123)에 인가된 직류전류는 도 1 및 도 2에 점선화살표로 각각 도시된 바와 같은 경로를 따라 흐르게 된다. 따라서, 출력브러시(122, 124)를 통해 출력되는 전류는 그 방향이 교번하여 교류전류가 되며, 이 교류전류에 의해 고압트랜스(200)로부터 고전압이 출력된다. 이 고전압에 의해 마그네트론(MGT)에서 마이크로파가 발생된다.

이와 같은 전자렌지에 의하면, 직류전원(DC) 및 교류전원(AC) 모두에서 음식물을 조리할 수 있게 된다. 또한, 직류회로부(400) 및 교류회로부(300)를 선택적으로 동작시키기 위해 전자렌지는 별도의 선택스위치(도시되지 않음)를 가지고 있다.

한편, 도 1 및 도 2에서는 한 쌍의 도전부(131, 132)를 구비한 정류자(130)를 도시하고 있으나, 더 많은 개수의 도전부(131, 132)를 구비할 수도 있다. 예컨데, 2쌍 또는 3쌍의 도전부를 구비하도록 할 수 있다. 도전부의 개수가 많을수록 정류자(130)가 회전하는 동안 출력브러시(122, 124)를 통해 출력되는 교류전류의 주파수가 커지게 된다.

이러한 전자렌지에서, 정류자(130)가 회전하는 동안 정류자(130)와 브러시(121, 122, 123, 124)간에 안정적인 접촉이 유지되어야 하므로, 정류자(130)는 그 단면이 원형을 이루도록 외표면이 정밀하게 가공되어야 한다. 그런데, 정류자(130)가 회전하는 동안 정류자(130)와 브러시(121, 122, 123, 124) 간의 마찰 및 도전부(131, 132)의 전기적 저항에 기인하는 열이 발생하여 정류자(130)의 외표면의 형상이 변형된다는 문제점이 있다.

즉, 마찰 및 전기적 저항에 의해 정류자(130)의 온도는 통상적으로 60℃ 내지 80℃로 상승되며, 이러한 열에 의해 도전부(131, 132) 및 정류자본체(135)가 팽창하게 된다. 도전부(131, 132)와 정류자본체(135)는 그 열팽창계수가 상호 상이하므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 도전부(131, 132)들 사이에서 정류자본체(135)가 소정높이(d)로 돌출되게 된다. 이때, 돌출된 높이(d)는 수 마이크로미터정도로서, 육안으로는 식별하기 힘들 정도로 미세하나, 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 다소 크게 나타내었다. 따라서, 정류자(130)가 회전하는 동안 정류자(130)와 브러시(121, 122, 123, 123)가 상호 불안정하게 접촉되게 되며, 이에 따라 안정된 교류전류를 고압트랜스(200)에 공급할 수 없게 된다. 또한, 정류자(130)가 회전하는 동안 정류자(130)와 브러시(121, 122, 123, 124)간에 소음이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 직류전류에 의해 구동되는 동안 정류자의 외형의 변형에 기인하는 소음을 방지하고 정류자와 브라시가 안정적으로 접촉된 상태를 유지할 수 있는 전자렌지를 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 AC/DC 겸용 전자렌지의 회로도,

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 정류자의 확대단면도,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 정류자 제조과정을 순차적으로 도시한 도면, 그리고

도 7은 본 발명에 따른 정류자의 외표면의 각 부위의 깊이에 관한 데이터를 나타내는 표이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 정류자 31 내지 36 : 도전부

45 : 정류자본체 45a : 돌출부

45b : 함몰부 121 내지 124 : 브러시

100 : 변환장치 200 : 고압트랜스

300 : 교류회로부 400 : 직류회로부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자렌지는, 절연물질로 제조된 거의 원통형상의 정류자본체, 및 상기 정류자본체의 외주면에 상호 소정간격을 두고 이격되도록 부착되는 적어도 한 쌍의 도전부를 포함하는 정류자; 상기 정류자를 회전시키는 모터; 직류전원의 양극에 각각 연결되며 상기 정류자의 외주면에 각각 접촉되는 한 쌍의 입력브러시; 및 상기 정류자의 외주면에 각각 접촉되어 상기 정류자의 회전시 상기 입력브러시를 통해 입력된 직류전류를 교류전류로 변환하여 출력하며, 마그네트론의 프라이머리코일에 각각 연결된 한 쌍의 출력브러시를 포함하며, 상기 정류자본체는 상기 정류자의 회전시 상기 브러시와 접촉되는 부위가 소정 깊이로 함몰된 함몰부를 갖는다.

바람직하게는, 상기 함몰부는, 소정온도로 가열된 상기 정류자를 그 단면이 원형을 이루도록 절삭함으로써 형성된다. 따라서, 정류자의 가공이 용이하게 된다.

상기 소정온도는 직류전원을 이용하여 전자렌지를 구동하는 동안 측정된 정류자의 온도에 기초하여 실험적으로 되며, 이에 의하면 상기 소정온도는 60℃ 내지 80℃로 결정된다. 정류자를 실제 동작환경에 해당하는 온도로 가열하므로, 최적 절삭깊이를 갖는 함몰부를 용이하게 형성시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 절연물질로 제조된 거의 원통형상의 정류자본체, 및 상기 정류자본체의 외주면에 상호 소정간격을 두고 이격되도록 부착되는 적어도 한 쌍의 도전부를 포함하며, 그 외주면이 직류전원의 양극에 각각 연결된 한 쌍의 입력브러시 및 마그네트론의 프라이머리코일의 양단에 연결된 한 쌍의 출력브러시의 단부들과 접촉되어, 그의 회전시 상기 입력브러시를 통해 입력된 직류전류를 교류전류로 변환하여 상기 출력브러시를 통해 출력하는 전자렌지용 정류자의 제조방법에 있어서, 상기 정류자를 소정온도로 가열하는 단계; 상기 정류자의 단면이 원형을 이루도록 상기 정류자본체를 절삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 정류자의 제조방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 대한 설명에서, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 전자렌지와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하며, 동일한 참조부호를 사용하여 인용한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 정류자(30)의 제조과정을 순차적으로 도시하고 있다. 본 발명에서 정류자(30)는 도 1 내지 도 3에 도시된 종래의 정류자(130)와 마찬가지로 원통형상의 정류자본체(45), 및 정류자본체(45)의 외주면에 설치된 도전부(31, 32, 33, 34, 35, 36)를 포함한다. 정류자본체(45)는 폐놀계수지와 같은 절연물질로 제조되며, 도전부(31 내지 36)는 통상적으로 구리로 제조된다.

도전부(31 내지 36)는 정류자본체(45)의 외주면을 따라 소정간격을 두고 상호 이격되도록 정류자본체(135)에 부착된다. 본 실시예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 종래의 정류자(130)와는 달리, 6개의 도전부(31 내지 36)가 설치되어 있다. 도전부(31 내지 36)의 개수는 전술한 바와 마찬가지로 다양하게 변형될 수 있으며, 도전부(31 내지 36)의 개수가 많을 경우에는 정류자(30)에 의해 발생되는 교류전류의 주파수가 더욱 커지게 된다. 따라서, 도전부(31 내지 36)의 개수는 고압트랜스(200)가 요구하는 주파수를 고려하여 결정될 수 있다.

정류자본체(45)는 정류자(30)의 회전시 브러시들(121, 122, 123, 124)와 접촉되는 부위가 소정깊이로 함몰된 함몰부(45b)를 갖는다. 함몰부(45b)는 도전부(31 내지 36)들 사이에 형성된다.

함몰부(45b)는 소정온도로 가열된 정류자(30)를 그 단면이 원형을 이루도록 절삭함으로써 형성된다. 즉, 정류자(30)를 소정온도로 가열하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 구리와 수지의 열팽창계수가 상이하므로, 도전부들(31 내지 36) 사이에서 정류자본체(45)가 돌출되게 된다. 이때 돌출부(45a)의 높이는 수 마이크로미터 정도로서 육안으로 식별하기 함드나, 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 다소 크게 나타내었다. 이러한 정류자본체(45)의 돌출부(45a)는 도시않은 절삭공구에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 정류자(30)의 단면이 원형을 이루도록 절삭된다.

돌출부(45a)가 절삭된 정류자(30)는 상온에서 냉각되며, 이에 따라 열팽창계수가 도전부(31 내지 36)보다 큰 정류자본체(45)는 도 6에 도시된 바와 같이 수축한다. 따라서, 정류자본체(45)의 외측면에 함몰부(45b)가 형성되게 된다.

이와 같이, 정류자본체(45)를 가열하여 생성된 돌출부(45a)를 절삭함으로써 함몰부(45b)가 형성되므로, 함몰부(45b)의 형성이 용이하게 된다.

도 7은 이러한 함몰부(45b)의 깊이를 측정한 값들을 도시하고 있다. 이 측정한 값들은, 약 25mm의 직경을 갖는 정류자(30)를 측정하여 얻어진 값들이다. 이 표에서, a 내지 x 는 도 6에 도시된 바와 같은 정류자(30)의 외표면의 각 지점을 나타내며, 온도는 정류자본체(45)를 전에 도 4에 도시된 바와 같은 돌출부(45a)를 생성시키기 위해 정류자(30)를 가열한 온도이다.

예컨데, 정류자(30)를 100℃로 가열한 후 절삭가공을 하였을 경우에는, d지점에서의 함몰부(45b)의 깊이는 4㎛가 된다.

한편, 상기한 소정온도는 직류전원(DC)을 이용하여 전자렌지를 구동하는 동안 측정된 정류자(30)의 온도에 기초하여 결정된다. 실험에 의하면, 전자렌지가 직류전원(DC)에 의해 동작하는 동안 정류자(30)의 온도는 60℃ 내지 80℃로 상승된다. 따라서, 바람직하게는 정류자(30)를 60℃ 내지 80℃로 가열한 후 돌출부(45a)를 절삭한다.

이와 같이, 정류자(30)를 실제 동작환경에 해당하는 온도로 가열한 후 돌출부(45a)를 절삭하므로, 최적의 깊이를 갖는 함몰부(45b)를 형성할 수 있고, 개개의 정류자의 특성을 특별히 고려하지 않고도 용이하게 최적 깊이로 절삭할 수 있게 된다.

전자렌지가 직류전원(DC)에 의해 구동되는 초기에는 도 6에 도시된 바와 같이 정류자본체(45)는 함몰부(45b)를 갖게 되지만, 직류전원(DC)에 의한 동작이 계속됨에 따라 정류자본체(45)는 도 5에 도시된 바와 같이 정류자(30)의 단면이 원형을 이루도록 팽창된다. 따라서, 전자렌지를 지속적으로 사용하여도 정류자(30)와 브러시(121, 122, 123, 124)간의 접촉이 안정적으로 유지되게 되며, 정류자(30)와 브러시(121, 122, 123, 124)간에 소음이 발생하지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정류자본체에 함몰부가 형성되어 있으므로, 전자렌지가 직류전류에 의해 구동되는 동안 정류자의 외형의 변형에 기인하는 소음이 방지되고 정류자와 브라시가 안정적으로 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다. 또한, 정류자를 가열하여 얻어진 돌출부를 절삭하므로 정류자의 가공이 용이하게 된다. 특히, 정류자를 실제 동작환경에 해당하는 온도로 가열하므로, 최적 절삭깊이를 갖는 함몰부를 용이하게 형성시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

전자렌지에 있어서,

절연물질로 제조된 거의 원통형상의 정류자본체, 및 상기 정류자본체의 외주면에 상호 소정간격을 두고 이격되도록 부착되는 적어도 한 쌍의 도전부를 포함하는 정류자;

상기 정류자를 회전시키는 모터;

직류전원의 양극에 각각 연결되며 상기 정류자의 외주면에 각각 접촉되는 한 쌍의 입력브러시; 및

상기 정류자의 외주면에 각각 접촉되어 상기 정류자의 회전시 상기 입력브러시를 통해 입력된 직류전류를 교류전류로 변환하여 출력하며, 마그네트론의 프라이머리코일에 각각 연결된 한 쌍의 출력브러시를 포함하며,

상기 정류자본체는 상기 정류자의 회전시 상기 브러시와 접촉되는 부위가 소정 깊이로 함몰된 함몰부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
제 1항에 있어서,

상기 함몰부는, 소정온도로 가열된 상기 정류자를 그 단면이 원형을 이루도록 절삭함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
제 2항에 있어서,

상기 소정온도는 60℃ 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 전자렌지.
제 1항에 있어서,

상기 정류자본체는 패놀계수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
제 4항에 있어서,

상기 도전부는 구리(Cu)로 제조되는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
절연물질로 제조된 거의 원통형상의 정류자본체, 및 상기 정류자본체의 외주면에 상호 소정간격을 두고 이격되도록 부착되는 적어도 한 쌍의 도전부를 포함하며, 그 외주면이 직류전원의 양극에 각각 연결된 한 쌍의 입력브러시 및 마그네트론의 프라이머리코일의 양단에 연결된 한 쌍의 출력브러시의 단부들과 접촉되어, 그의 회전시 상기 입력브러시를 통해 입력된 직류전류를 교류전류로 변환하여 상기 출력브러시를 통해 출력하는 전자렌지용 정류자의 제조방법에 있어서,

상기 정류자를 소정온도로 가열하는 단계;

상기 정류자의 단면이 원형을 이루도록 상기 정류자본체를 절삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자렌지용 정류자의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 소정온도는 60℃ 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 전자렌지용 정류자의 제조방법.