专利名称：具有过热保护功能的微波炉和对其风扇电机的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有过热保护功能的微波炉和对其风扇电机的控制方法。更具体的，本发明涉及一种微波炉，其响应其磁控管的输出电平而改变其风扇电机的转速，并当磁控管输出为高时增大冷却风扇的转速，从而防止电子元件过热，还涉及一种用于控制风扇电机的方法。
微波炉为一种烹饪设备，其通过使用微波而对食物进行快速的烹饪，并具有高压变压器和磁控管。高压变压器产生给定的高压以驱动磁控管，且此磁控管向容纳食物的烹饪室发射高频(大约2，450MHz)微波。微波高速移动被烹饪食物的分子，且通过分子的移动所产生的摩擦热量而对食物进行烹饪。
参考
图1，传统的微波炉包含一个主体20，其形成炉子的外壳，一个烹饪室22，其设置在主体20的一侧并向前开口，和电子元件室23，设置在主体的另外一侧并容纳诸如灯2、冷却风扇3、磁控管GMT、高压变压器HVT、高压电容器HVC等。具有一个显示和操纵按钮的控制板25位于室23的前部。门21被铰接在主体20的正面的一侧，用于开和关烹饪室22。将托盘24固定在烹饪室2的底面上，将要进行烹饪的食物放置在此托盘24上。通过驱动设置在主体20的底部的电机和齿轮(未示出)而旋转托盘24，以增强烹饪效率。
在激励磁控管烹饪托盘24上的食物的同时，驱动风扇电机(未示出)而旋转风扇3。通过冷却风扇3的作用而将外部的空气引入到室23的内部，从而冷却各个磁控管MGT的印刷电路板上的电子元件、高压电容器HVC、高压变压器HVT，和控制板25。在与磁控管的输出电平无关的情况下风扇电机可保持恒定的转速。
对于传统的微波炉，存在几种控制磁控管的输出电平的方法，下面将详细描述。
第一种方法是通过改变变压器HVT的初级绕组的绕数而响应提供到变压器HVT的次级绕组的电压而控制磁控管MGT的输出。换句话说，对变压器HVT的初级绕组提供一个抽头，然后通过接通与此中间抽头相连的继电器而对其施加电源。其结果，初级绕组的绕数降低，而对变压器HVT施加了一个高于常压的电压，从而磁控管MGT的输出为高。
第二种方法为通过改变变压器HVT的次级绕组的绕数而控制MGT的输出，而不是保持变压器HVT的初级绕组的绕数。在此情况下，当变压器次级绕组的绕数增大时，变压器的体积也不可避免的变大。
第三种方法是通过调节接通和断开电源时间的比率而对MGT的输出进行控制。更具体的，如果通过控制电源继电器使得接通时间减少，而断开时间增大，磁控管的输出为低。相反的，如果接通时间增大而断开时间减少，磁控管的输出为高。
在使用传统微波炉的高输出模式的情况下，通过增大磁控管的输出，各个电子元件和电子元件室中的磁控管的表面温度不可避免的高于低输出的模式，如果用户不采取适当的措施，电子元件会过热并发生故障，从而降低寿命。
当磁控管的输出为高时，需要增大冷却风扇的转速以降低电子元件室的内部温度。然而，由于用于传统微波炉的冷却风扇工作在恒定的转速，其在高输出模式下无法快速冷却电子元件。更具体的，冷却风扇的转速依赖于风扇电机的驱动速度，传统的风扇电机被适合用于通常输出模式的恒定转速进行驱动。相应的，在不考虑磁控管的输出电平的情况下，通过预先设定的转数驱动风扇电机，从而其无法工作在满意的高输出的模式下。
考虑到上述的情况，可使用通过大的转数驱动的符合高输出模式的风扇电机。然而，此电机不适合低输出模式。即使在低输出模式下连续驱动风扇电机也会造成不必要的功率损耗。
因此，在磁控管低输出时，需要在低速下驱动风扇电机，以降低功率损耗，如果磁控管输出为高时，高速驱动风扇电机，以防止电子元件过热。
本发明的一个目的在于提供一种微波炉，其相应其磁控管的输出电平而控制其风扇电机的转速，并当磁控管的输出为高时，增大冷却风扇的转速，从而防止电子元件过热，还涉及一种控制其风扇电机的方法。
为了实现上述的目的，本发明提供一种微波炉，其可响应磁控管的输出电平根据输出模式而对食物进行烹饪，该微波炉包含一个风扇电机，具有接收电源的高速节点和低速节点，且转速可根据节点连接状态进行改变；一个输出模式选择部分，通过该部分选择一种输出模式；一个切换部分，具有至少一个开关，用于对提供到风扇电机的低速节点或高速节点的电源进行切换；和一个控制部分，响应通过输出模式选择部分选择的输出模式而对切换部分进行控制。
根据本发明的另外的一个方面，微波炉可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含一个风扇电机，具有多个作为电源输入端的节点，其转速在通过节点接收到电源时可产生相应的变化；一个输出模式选择部分，通过它可对输出模式进行选择；一个切换部分，用于对提供到风扇电机的输入端的电源进行切换；和一个控制部分，对切换部分进行控制，从而对应通过输出模式选择部分选择的输出模式响应磁控管的输出电平而设定风扇电机的转速。
根据本发明的另外的一个方面，根据本发明的用于控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式而对食物进行烹饪，包含如下的步骤(a)确定是否选择了输出模式；(b)如果在步骤(a)中选择了低输出模式，通过将电源施加在风扇电机的低速节点上而根据低输出模式进行烹饪；和(c)如果在步骤(a)选择了高输出模式，通过将电源施加到风扇电机的高速节点上而根据高输出模式烹饪食物。
根据高输出模式进行烹饪的步骤包含如下的子步骤(d)以高输出电平驱动磁控管；(e)通过将电源加到风扇电机的高速节点上而高速驱动风扇电机；(f)检查高输出模式是否完成；和(g)如果在步骤(f)完成了高输出模式，则停止磁控管的工作。
根据本发明的另外的一个方面，一种控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含如下的步骤，通过按键输入部分选择用于所需的输出模式；根据对应所选择的输出模式的输出电平驱动磁控管；切换被提供到风扇电机的输入端的电源，从而当磁控管的输出电平增大时增加风扇电机的转速。
根据本发明的另外的一个方面，一种用于控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含如下的步骤(1)选择所需要的一种输出模式；(2)如果在步骤(1)中选择了低输出模式，根据低输出模式通过将电源施加到风扇电机多个输入端的低速节点上而对食物进行烹饪；(3)如果在步骤(1)中选择了高输出模式，根根据高输出模式通过将电源施加到风扇电机多个输入端的高速节点上而进行对食物的烹饪；和(4)在根据低输出模式或高输出模式已经对食物进行了烹饪后，进行去味模式，用于去除由烹饪食物而对外产生的味道。
通过结合作为本发明的一部分的附图对本发明的实施例的描述，可对本发明的原理有更清楚的认识。
图1为传统微波炉的部分透视图；图2为根据本发明的第一最佳实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路方框图；图3a和3b为用于描述根据本发明的风扇电机的驱动绕组的连接状态的示意图；图4为根据本发明的第二实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路图；图5为根据本发明的第三实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路图；图6a和6b描述了本发明的微波炉的风扇电机的控制顺序。
在下面的详细的描述中，只对本发明的实现本发明的最佳模式的最佳实施例进行描述。在本发明的范围内可做各种的变化和修改，相应的，本发明的附图和相应的描述都只是为了描述的目的，并不构成对本发明的限制。
本发明的微波炉与传统的微波炉(图1)具有基本上相同的元件，在说明书和附图中用相同的编号表示类似的部件。
图2为根据本发明的第一最佳实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路方框图。
如图2中所示，本发明的微波炉包含一个高压变压器(HVT)140、一个高压部分150和一个产生用于烹饪食物的高频能量的磁控管(MGT)160，一个按键输入部分190，用户通过该部分输入烹饪的命令，一个显示器180，显示微波炉的工作状态，和控制部分170，用于控制微波炉的整体操作。
本发明的微波炉具有一个插座110和一个噪声过滤器120，通过该噪声过滤器提供通常的交流电。噪声过滤器120包含一个保险丝121，电容器C1到C3，电感122，电阻R1等。
第一温度检测器TCO1响应烹饪室的温度进行开/关，第二温度检测器TCO2响应磁控管MGT的温度进行开/关，和门开关SW1，通过开/关与噪声过滤器120的一端相连的门21而进行开/关。
门开关SW1与灯(L)2相连，如果门21关闭，该灯(L)自动接通，打开门开关SW1，从而照亮烹饪室。
风扇电机FM与每个都与灯L的两端相连的公共交流线L1和L2(第一和第二电源线)相连。电源继电器RY4与第二电源线L2串联，如果控制部分170接通继电器RY4，则电源继电器RY4提供电源。一个驱动电机DM，用于旋转托盘，且与第一和第二电源线L1和L2的两端相连。电源继电器RY4接通旋转托盘。通过开/关门21而被开/关的监控器开关SW2与第一电源线L1相连，并通过门开关SW1进行控制。
如果电源继电器RY4被接通提供电源，变换部分130在控制部分170的控制下控制切换装置以向高压变压器140的初级绕组提供电源。如果变换部分130从控制部分170接收到表示高输出模式的控制信号，其降低切换装置的切换周期，以增大提供到高压变压器140的次级绕组的电压，如果变换部分130从控制部分170接收到表示低输出模式的控制信号，其增大切换装置的切换周期，以降低提供到高压变压器的次级绕组的电压。
本发明的风扇电机FM具有一个低速节点T1和一个高速节点T2。通过控制部分170被接通的第一继电器RY1被串联连接在低速节点T1和第一电源线L1之间，而通过控制部分170接通的第二继电器RY2被串联连接在高速节点T2和第一电源线L1之间。通过控制部分170进行接通的主继电器RY3被串联连接在风扇电机FM和第二电源线L2之间。主继电器RY3用于控制对风扇电机FM所提供的电源。
如果第一继电器RY和主继电器RY3被接通，低速地驱动通过低速节点T1接收电源的风扇电机FM，然后安装在电子元件室23中的电机风扇3被低速旋转。当第二继电器RY2和主继电器RY3都被接通时，高速地驱动通过高速节点T2接收电源的风扇电机FM，从而高速的转动冷却风扇3。
一旦在烹饪完成时磁控管160的工作停止，可驱动风扇电机FM以便去除烹饪室内的气味。这种去味模式可在烹饪已经完成后通过控制部分170自动的进行或通过用户从按键输入部分输入去味指令而进行，当烹饪完成或响应来自按键输入部分190的命令控制部分接通第一继电器RY1或第二继电器RY2，由此低速或高速地驱动风扇电机FM。
下面将参考图3a和3b描述风扇电机FM的操作。风扇电机FM的速度依赖于流过风扇电机FM的驱动绕组N1和N2的驱动电流量。例如，当控制部分170接通第一继电器RY1和主继电器RY3并断开第二继电器RY2以便在低输出模式下烹饪食物时，通过低速节点T1提供电源启动电机。此时，由于驱动电流流过初级驱动绕组N1和次级驱动绕组N2，则冷却风扇3低速旋转(大约为1800转/分钟)。
为了在高输出模式下烹饪食物，当控制部分170断开第一继电器RY1并接通第二继电器RY2和主继电器RY3时，通过高速节点T2提供电源以启动电机。由于驱动电流流过次级驱动绕组N2，则控制部分高速的旋转冷却风扇3(大约为3000转/分钟)。
在低速和高速模式下，当考虑到电机的旋转速度时，可对初级驱动绕组N1′的绕数和次级驱动绕组N2′的绕数进行设定。当处于高输出模式下的速度高于低输出模式下时，次级驱动绕组N2的绕数应小于初级驱动绕组N1′的绕数。
当对每个芯都提供初级驱动绕组N1和次级驱动绕组N2时，最好初级驱动绕组形成小直径的芯和大的圈数，而次级驱动绕组N2形成大直径小圈数的线圈，从而降低电机的尺寸，并使得电机响应高输出模式或低输出模式工作在给定的转速下。
图4为根据本发明的第二实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路图。省略了具有相同功能的部分的描述。在图4的实施例中，使用了单个的继电器RY，而在图2的第一最佳实施例中使用了用于低速驱动和高速驱动的两个继电器RY1和RY2。参考图4，通过控制部分170并借助单个继电器RY向风扇电机FM提供电源。
继电器RY选择的与低速节点T1或高速节点T2中的一个相连。在低输出模式下，通过控制部分170接通继电器RY′的固定端a，并与第一移动端b相连，将电源提供到低速节点T1。在高速模式下通过控制部分170切换继电器RY′的固定端a，并与第二移动端c相连，将电源提供到高速节点T2。
由于继电器RY与低速节点T1或高速节点T2中的一个相连，如果不需要对风扇电机FM进行驱动，应断开与风扇电机FM和第二电源线L2相连的主继电器RY3。
图5为根据本发明的第三实施例的具有过热保护功能的微波炉的电路图。用电源继电器代替图2的主继电器RY3。参考图5，去除用于控制提供到风扇电机FM的电源的主继电器RY3，而电源继电器RY4与风扇电机FM前面的第二电源线L2相连。当断开电源继电器RY4时，不将电源提供到风扇电机FM。在此情况下，在电源继电器RY被接通的情况下，通过接通第一和第二继电器RY1/RY2，可低速或高速d2驱动风扇电机FM。
下面将参考图2，6a和6b对用于控制本发明的微波炉的风扇电机的方法进行详细描述。
首先参考图6a，控制部分170确定(S10)是否从按键输入部分190输入按键输入。如果提供按键输入，控制部分170确定(S20)是否为用于设定高输出模式的信号。当控制部分170确定提供了用于高输出模式的按键输入时，其监控(S30)用户是否通过按键输入部分190提供用于烹饪食物的时间周期。
如果控制部分170确定提供了用于烹饪食物的时间周期，则在其内部存储器中设定作为烹饪时间的时间周期并将其存储于其中(S40)。为了向风扇电机FM提供电源，控制部分170接通电源继电器RY4和主继电器RY3。
控制部分170断开与低速节点T1相连的第一继电器RY1并接通与高速节点T2相连的第二继电器RY2，以便响应用于高输出模式的按键输入以高速驱动风扇电机FM。
相应的，将电源提供到风扇电机FM的高速节点T2以便高速(例如大约3000转/分钟)的驱动电子元件室23的风扇电机FM和冷却风扇3。
控制部分170降低转换部分130的内部切换装置的接通时间，并将高压提供到高压变压器140的次级绕组，从而以高输出模式烹饪食物(S70)。
控制部分170确定是否已过了在步骤S40中预先设定的用于烹饪食物的时间周期并已完成了高输出模式的烹饪。如果时间未过，且在步骤S80中未完成高输出模式的烹饪，控制部分170返回到步骤S60继续进行烹饪。如果时间未过，且在步骤S80中完成了高输出模式的烹饪，控制部分170进行到步骤S160。如果控制部分170确定在步骤S20中无用于高输出模式的按键输入，其确定存在用于设定低输出模式的按键输入。如果控制部分170确定在步骤S90无用于低输出模式的按键输入，其将此认定为对输出模式未做选择的错误状态，并返回到步骤S10。
如果控制部分170确定在步骤S90中存在用于低输出模式的按键输入，其监控用户是否通过按键输入部分190输入了用于烹饪的时间周期(S100)。当控制部分170确定在步骤S100中输入了时间周期，其在内部存储器中设定用于进行烹饪的时间周期，并将其存储在其中(S110)。
控制部分170接通电源继电器RY4和主继电器RY3并在步骤S120中将电源提供给风扇电机FM。控制部分170接通与低速节点T1相连的第一继电器RY1并断开与高速节点T2相连的第二继电器RY2，以便低速驱动风扇电机FM(S130)。当将电源提供到风扇电机FM的低速节点T1时，以低速驱动风扇电机FM，并以与此响应的低速(大约1800转/分钟)旋转安装在电子元件室23中的冷却风扇3。控制部分170提高转换部分切换装置的接通周期，并将低压提供到高压变压器的次级绕组，以进行低输出模式，从而完成烹饪操作(S140)。
控制部分170在步骤S110中确定是否过了用于烹饪食物的时间周期，并完成了低输出模式。如果时间未过，且在步骤S150中未完成低输出模式的烹饪，控制部分170返回到步骤S130继续进行烹饪。如果时间未过且在步骤S150中完成了高输出模式，则控制部分170进行到步骤S160。
控制部分170断开电源继电器RY4以完成高或低输出模式的烹饪，并断开主继电器RY3以切断在步骤S160中向风扇电机FM提供的电源。
在完成步骤S160后，控制部分170确定是否设定了除味模式(S170)。用于通过按键输入部分190输入除味命令以进行除味操作，或根据用户选择的烹饪模式(高输出模式或低输出模式)在烹饪完成后通过预先编程自动进行除味操作。
如果在步骤S170中设定了除味模式，控制部分170接通主继电器RY3(步骤S180)。此时，电源继电器RY4被关闭。控制部分170断开第一继电器RY1并接通第二继电器RY2，从而高速驱动风扇电机FM，以便快速的去除掉烹饪室中的气味(S190)。
控制部分170在(S200)确定是否已经过了预先设定的时间周期及除味模式是否完成。如果未完成除味模式，控制部分170返回到步骤S180以便继续进行除味过程。如果时间周期已过并完成了除味模式，控制部分170断开主继电器RY3停止除味操作(S210)，然后完成控制程序。
在上述的本发明的最佳实施例中，已经描述了具有两个节点(高速和低速节点)的风扇电机，在本发明中也可使用通过多个节点接收电源的风扇电机。当磁控管的输出电平为高时，控制部分对提供到风扇电机的输入端的电源进行切换以便提高风扇电机的速度，从而有效的防止电子元件过热。
根据本发明，当增大磁控管的输出以对食物进行烹饪时，以高速驱动风扇电机，同时以高速旋转冷却风扇，从而与通常的输出模式相比，使诸如风扇电机等的电子元件的冷却性能不会降低。因此，本发明可防止在高输出模式中电子元件过热，并通过在除味模式中高速的驱动风扇电机而快速去除烹饪室中的气味。
虽然已经结合实际的最佳实施例对本发明进行了描述，需明确的是，本发明并不限于所述的实施例，相反的，本发明包含所附权利要求范围内的所有的等同的各种变换和修改。
权利要求
1.一种微波炉，其可响应磁控管的输出电平根据输出模式而对食物进行烹饪，该微波炉包含一个风扇电机，具有接收电源的高速节点和低速节点，且转速可根据节点连接状态进行改变；一个输出模式选择部分，通过该部分选择一种输出模式；一个切换部分，具有至少一个开关，用于对提供到风扇电机的低速节点或高速节点的电源进行切换；和一个控制部分，响应通过输出模式选择部分选择的输出模式而对切换部分进行控制。
2.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于切换装置具有与电源线相连的第一和第二继电器，且第一和第二继电器分别与低速模式和高速模式相连。
3.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于切换装置具有与电源线相连的继电器，且继电器选择的与低速节点或高速节点相连。
4.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于风扇电机具有一个初级驱动绕组和一个次级驱动绕组，而高速节点被连接在初级驱动绕组和次级驱动绕组之间。
5.根据权利要求4所述的微波炉，其特征在于初级驱动绕组的绕数大于次级驱动绕组的绕数，且其直径小于次级驱动绕组。
6.根据权利要求1所述的微波炉，其特征在于还包含一个开关，用于在磁控管提供工作时驱动风扇电机。
7.根据权利要求6所述的微波炉，其特征在于开关具有一个连接在电源线和风扇电机之间的主继电器，并响应来自控制装置的控制信号接通主继电器。
8.一种微波炉，其可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含一个风扇电机，具有多个作为电源输入端的节点，其转速在通过节点接收到电源时可产生相应的变化；一个输出模式选择部分，通过它可对输出模式进行选择；一个切换部分，用于对提供到风扇电机的输入端的电源进行切换；和一个控制部分，对切换部分进行控制，从而对应通过输出模式选择部分选择的输出模式响应磁控管的输出电平而设定风扇电机的转速。
9.根据权利要求8所述的微波炉，其特征在于当磁控管的输出电平上升时控制装置增大风扇电机的转速。
10.一种用于控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式而对食物进行烹饪，包含如下的步骤(a)确定是否选择了输出模式；(b)如果在步骤(a)中选择了低输出模式，通过将电源施加在风扇电机的低速节点上而根据低输出模式进行烹饪；和(c)如果在步骤(a)中选择了高输出模式，通过将电源施加到风扇电机的高速节点上而根据高输出模式烹饪食物。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于根据高输出模式进行烹饪的步骤包含如下的子步骤(d)以高输出电平驱动磁控管；(e)通过将电源加到风扇电机的高速节点上而高速驱动风扇电机；(f)检查高输出模式是否完成；和(g)如果在步骤(f)完成了高输出模式，则停止磁控管的工作。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于还包含如下的步骤(h)在已经完成了步骤(b)或(c)后确定是否设定除味模式(i)如果在步骤(h)中设定了除味模式，则接通主继电器(j)通过向风扇电机的低速节点或高速节点提供电源而驱动风扇电机(k)确定是否完成了除味模式(l)如果在步骤(k)中完成了除味模式，则断开主继电器。
13.一种控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含如下的步骤通过按键输入部分选择用于所需的输出模式；根据对应所选择的输出模式的输出电平驱动磁控管；切换被提供到风扇电机的输入端的电源，从而当磁控管的输出电平增大时增加风扇电机的转速。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包含如下的步骤在所需的输出电平已经完成烹饪食物后设定除味模式；如果设定了除味模式，通过向具有多个输入端的风扇电机的输入端提供电源而以所需的转速驱动风扇电机；及如果完成了除味模式，停止风扇电机的操作。
15.一种用于控制微波炉的风扇电机的方法，可根据响应其磁控管的输出电平的输出模式对食物进行烹饪，包含如下的步骤(1)选择所需要的一种输出模式；(2)如果在步骤(1)中选择了低输出模式，根据低输出模式通过将电源施加到风扇电机多个输入端的低速节点上而对食物进行烹饪；(3)如果在步骤(1)中选择了高输出模式，根据高输出模式通过将电源施加到风扇电机多个输入端的高速节点上而进行对食物的烹饪；和(4)在根据低输出模式或高输出模式已经对食物进行了烹饪后，进行去味模式，用于去除由烹饪食物而对外产生的味道。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于对应所需的除味模式，通过将电源提供到风扇电机的其中的一个输入端而进行除味操作。
全文摘要
揭示一种微波炉,包含一个风扇电机,具有接收电源的低速节点和高速节点,并具有根据节点连接状态而相应变化的转速;一个输出模式选择部分,通过该部分选择一种输出模式;一个切换部分,具有至少一个开关,用于对来自风扇电机的低速节点或高速节点的电源进行切换;和一个控制部分,用于响应通过输出模式选择部分选择的输出模式而控制切换部分,从而可防止其电子元件过热。
文档编号F24C7/02GK1353272SQ0110266
公开日2002年6月12日 申请日期2001年2月7日 优先权日2000年11月8日
发明者李性浩, 曹永元, 金泰寿 申请人:三星电子株式会社