專利名稱:安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器的制作方法
本實用新型的安全節(jié)能的電磁烹調(diào)屬于家用電器，更確切地說是利用電渦流熱損耗進行加熱的民用烹調(diào)炊具。
現(xiàn)有的電磁烹調(diào)器，無論是美、日、聯(lián)邦德國，還是國內(nèi)研制的，不是體積大，使用不便，就是價格高或者熱效率低，而且給國產(chǎn)化、商品化生產(chǎn)帶來一定的困難。
本實用新型的目的是要提供一種改進的安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器，它全部采用國產(chǎn)元器件。
本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容一、本實用新型的安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器，其總結(jié)構(gòu)框圖如附圖1所示。它由主回路、功率開關(guān)管驅(qū)動電路1、同步比較電路2、微分延遲電路3、脈寬調(diào)制電路4、禁止門電路5、過電壓保護電路6、標稱電平產(chǎn)生電路7、用戶功率調(diào)節(jié)設(shè)定電路8、功率強弱指示電路9、負載檢測電路10、過電流保護電路11和過溫度保護電路12組成。
(一).主回路市電經(jīng)橋式整流濾波后，在電容C1上形成直流電壓，加熱線圈L2的電感值應(yīng)選取在200μH至300μH之間，諧振電容C2的電容值應(yīng)選取在0.1μf至0.4μf之間。
(二).功率開關(guān)管驅(qū)動電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路的原理圖如附圖2所示。控制該電路，使二只功率管BG17和BG18并聯(lián)工作在開關(guān)交替狀態(tài)，以產(chǎn)生高頻電流。為了使BG17和BG18都能同時進入飽和區(qū)或者截止區(qū)，它們以推、拉方式激勵。其轉(zhuǎn)換頻率約為25KHZ。
其工作原理如下當導(dǎo)通激勵脈沖正寬度期間(附圖3中b所示的t0－t1)，功率管BG17導(dǎo)通，進入飽和區(qū)，C1上的直流電壓經(jīng)L2、BG17流通。由于回路中存在感抗元件L2，所以流經(jīng)L2上的電流il在t0至t1期間線性上升，其上升速率決定于C1上的直流電壓值Vdc和電感L2的值，t1時刻，BG17突然截止，流經(jīng)該管的電流突然被關(guān)斷，此時，電感L2要產(chǎn)生反電勢，以企圖維持主回路內(nèi)關(guān)斷前流經(jīng)的電流值。反電勢方向是a點為正，b點為負。于是t1時刻后，即向電容C2充電，充電過程中，充電電流由大變小直至零，充電完畢。充足電荷的電容C2反過來經(jīng)L2和C1進行反向放電。反向放電電流(即電流由a點流向b點)，由零值變大，然后再由大變小。當反向放電電流由大變小的過程中，電感L2又要產(chǎn)生反電勢(即b點為正，a點為負)，在反電勢值增至一定值時，即可使阻尼二極管D1導(dǎo)通。于是存貯在電容C2上的電能及電感L2中的磁能迅速經(jīng)D1放掉。反向電流也迅速回到零。以完成交變電流的一個周期。其電流il的波形近似于鋸齒波。
在t0至t2的一個交變周期中BG17管集極上的電壓波形如附圖3中的d所示。在t0至t1導(dǎo)通期中BG17管進入飽和區(qū)，其飽和壓降Vce小于1伏，t1時刻開始，BG17管進入截止區(qū)，電感L2電容C2的充放電過程如上所述，它們組成串聯(lián)諧振回路，所以截止區(qū)的寬度由L2和C2值決定。波形近似半個正弦波，電壓峰值為電容C1上的電壓Vdc值乘以諧振回路的品質(zhì)因素Q(約為2至2.5)的乘積。
當功率管BG17的截止期達到t2時刻，其集極電壓波形Vc剛好降至零伏值，所以第二個導(dǎo)通激勵正脈沖產(chǎn)生時刻并應(yīng)控制在t2時刻產(chǎn)生。這時BG17集極電壓為零值時導(dǎo)通，雖流入大電流，但其功耗很小，達到導(dǎo)通時低功耗的目的。為了控制在t2時刻產(chǎn)生第二個導(dǎo)通激勵脈沖，電路的設(shè)計是在線圈L2兩端a、d點的電壓值，分別引至同步比較電路的兩個輸入端以進行比較。
(三).主回路、功率開關(guān)管驅(qū)動電路、同步比較電路、微分延遲電路、脈寬調(diào)制電路和禁止門電路構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。以使鋸齒波振蕩頻率與主回路的振蕩頻率保持同步，同時，使一周振蕩工作期間，諧振電感和諧振電容上的充放電剛好使它們的儲能全部釋放掉。
其工作原理為輸入到同步比較電路的二個信號Vc與Vdc進行比較。當它們電平相等的兩個時刻t1′和t2′(參閱附圖3中的d)，同步比較電路輸出一個負脈沖，其波形如附圖3中的e所示)，該負脈沖加至二級微分延遲電路，其輸出脈沖波形圖如附圖3中的f和g所示。因此，微分延遲電路輸出的負脈沖，即從t2′時刻開始被延遲至t2時刻產(chǎn)生。這個負向窄脈沖加至脈寬調(diào)制電路。脈寬調(diào)制電路由鋸齒波發(fā)生器及比較器構(gòu)成。鋸齒波與一個可調(diào)的標稱電平相比較，比較波形如圖3中的a所示。當鋸齒波上升至t2時刻，由于此時微分延遲電路輸出負向窄脈沖作用將迫使鋸齒波在此t2時刻迅速放電下降，以與標稱電平在t2時刻發(fā)生比較，其比較輸出電壓波形如附圖3中b所示，此即為驅(qū)動脈沖，它再經(jīng)過禁止門電路輸出后，去推動激勵級功率開關(guān)管驅(qū)動電路，以使在t2時刻產(chǎn)生第二個導(dǎo)通激勵脈沖，再次使BG17管導(dǎo)通，于是電感L2中又進行第二個交變電流周期，其過程如上所述。這樣的il交變周期一直進行下去，由L2產(chǎn)生的高頻交變磁場在鐵質(zhì)鍋底形成電渦流，熱交換也可一直進行下去，鍋內(nèi)食物即被迅速加熱。BG18管作用與BG17管作用相同。
(四).過電壓保護電路同步比較電路和過電壓、過電流及過溫度保護電路如附圖4所示。當市電220伏升高時，C1上的直流電壓也將升高，當鍋子體積尺寸不同，材料性質(zhì)不同時，L2的值也將不同。這時截止期Vc的峰值也將不同。當峰值高于1200伏時，即大于BG17管的耐壓值時，該管將會造成永久性擊穿而損壞。把a點的Vc值輸入到過電壓保護電路6，如果Vc值超過850伏時，該電路發(fā)生比較，輸出負脈沖加至標稱電平產(chǎn)生電路7中，使標稱電平值下降，于是脈寬調(diào)制電路在此低值的標稱電平下，將輸出較窄的導(dǎo)通正激勵脈沖。由于導(dǎo)通脈寬變窄，il電流在此導(dǎo)通期內(nèi)幅值減小，致使加熱線圈在a點形成的反電勢減小，截止期的峰值電平將被拉下，並低于850伏，對BG17或者BG18管起到保護作用。
(五).過電流保護電路當市電220伏升高時，由于C1上的直流電壓也將升高，將會使il的上升速率增大。另外，當使用導(dǎo)磁率較低的材料制成的鍋子加熱時，L2值也將降低，這也會導(dǎo)致增大il在導(dǎo)通期的上升速率。其結(jié)果使il值在t1時刻點將會升至較高的電流值，從而使交變周期內(nèi)流過更大的電流，產(chǎn)生的功耗就有可能大于1100W，而燒毀BG17。當主回路的il值流經(jīng)電阻R1時產(chǎn)生壓降，在橋式整流的負端將得到負電平。il值越大，該負電平值也越大，當il達到5.2安培時，將使過電流保護電路發(fā)生比較，輸出負脈沖加至標稱電平產(chǎn)生電路上，其作用如同前述過電壓保護電路，避免BG17或者BG18管的燒毀。
(六).禁止門電路同步比較電路的輸出也加至禁止門電路的輸入端，以使附圖3中e所出的t1′至t2′期間，使禁止門的輸出電平拉至地電平，使截止期的任何干擾脈沖都無法通過禁止門，而使BG17或者BG18管導(dǎo)通，起到截止期抗干擾的保護作用。
(七).負載檢測電路橋式整流的負端也接到負載檢測電路。使它在較低的負電平值時即可發(fā)生比較，使“加熱”指示的發(fā)光二極管點亮，以指示負載(鍋子)已放在灶臺上，並可開始加熱。當空載時(無鍋子)或者放上不含鐵質(zhì)的鍋子，那么i1值就很小，不足以使“加熱”指示燈點亮，它們也就不會被加熱。
(八).過溫度保護電路由于在大功率情況下使用，或者環(huán)境溫度過高，不易散熱，以致機內(nèi)溫度上升至攝氏70度時，過溫度保護電路將起作用，它將使禁止門電路的輸出拉至地電平，將不再有任何導(dǎo)通激勵脈沖通過。主回路將處于關(guān)斷狀態(tài)，il值為零，而不加熱。當機內(nèi)溫度低于攝氏70度時，過溫度保護電路才釋放禁止門，于是加熱過程又開始進行下去。
二、本實用新型的安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器的外型結(jié)構(gòu)圖如附圖5所示整機分上蓋與下蓋兩大部分。采用工程塑料壓模成型，四角由長螺釘將上、下蓋擰緊成一體。外型尺寸為300×400×70MM，整機重6.5Kg。
上蓋1的頂部安裝微晶玻璃灶板2，其上可放加熱容器3。上蓋1四邊由鋁框架4圍成。前部為刻字的面板5，上有8個小窗口，內(nèi)含8個發(fā)光二極管，分別作電流通、斷指示；加熱功率強弱指示和鍋子檢測指示。
機內(nèi)部件均安裝在下蓋6的府盤上。其前部開有滑動槽口7，以使滑線電位器8可在槽口中左、右滑動來調(diào)節(jié)加熱功率。下蓋6的右側(cè)前部府盤上開有吸風(fēng)槽孔便于機內(nèi)風(fēng)機吸入冷空氣；下蓋6的后部開有排風(fēng)細槽，以使機內(nèi)工作時的熱風(fēng)由此排出。下蓋6的四個角上分別裝有四個橡皮墊腳9。
整機外殼由全塑料組成，無一螺釘暴露于機外，安全可靠。
三、本實用新型的安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器的裝配結(jié)構(gòu)示意圖如附圖6所示。
電源插頭10接單相50HZ，220伏交流電插座。
滑線電位器8上連有滑板11，當滑線電位器8沿槽口7的最左端向右滑動時，滑板11即釋放微動開關(guān)12的按鈕使電源接通，50HZ的220伏交流市電經(jīng)橋堆13整流后又經(jīng)扼流圈14及濾波后得300伏直流電源。
濾波電容的負極接地，正極上的300伏直流經(jīng)電磁盤16串接后加于裝在散熱板17上的兩個大功率開關(guān)管18a與18b的兩個集電極上。
18a、18b的兩個發(fā)射極均接地。阻尼二極管19反向並接于18a、18b的集極與發(fā)射極之間。(即19的負極接18a、18b的集極，19的正極接地)。高頻諧振電容20也並接于18a、18b的集極與發(fā)射極之間。
大功率管18a、18b的兩個基極則由控制、驅(qū)動印制板21中的電子線路所產(chǎn)生的開關(guān)脈沖所控制，使18a、18b以25KHZ左右的頻率進行開、關(guān)動作，以使300伏的直流電轉(zhuǎn)變成25KHZ左右的高頻交變電流流經(jīng)電磁盤16，其周圍空間即形成25KHZ左右的高頻交變磁場作用于導(dǎo)磁性的鍋子府部形成渦流熱損耗來加熱鍋子進行烹調(diào)。
50HZ，220伏交流市電也加至低壓器22的初級，其兩個次級線包分別輸出低壓交流電加于印制板21上，經(jīng)整流、濾波穩(wěn)壓后得正、負10伏直流電源，供作各級控制、驅(qū)動線路的電源之用。
當微動開關(guān)12的按鈕被釋放時，低壓電源也同時接通，面板5上最左邊的指示燈亮，表示電源已接通。排熱風(fēng)扇25開始轉(zhuǎn)動，整機進入工作狀態(tài)。
當灶板2上放有鐵磁性的合適鍋子時，裝在支架23上的電流檢測電路即可使面板5上最右端的“加熱”指示燈亮，表示整機已對鍋子負載加熱。若取走鍋子離開灶面，或灶面2上放上，玻璃、陶瓷或鋁鍋等非導(dǎo)磁性材料鍋子時，面板5上最右端的“加熱”指示燈不亮，提醒用戶注意加熱情況。
負載合適，“加熱”指示燈亮。此時當滑線電位器8由左向右滑動時，面板5的中間六個指示燈依次由左至右逐個點亮，右端第六個指示燈亮表示加熱功率已達1000多瓦。適宜炒、煎等烹調(diào)。當滑線電位器8由右向左滑動時，六個指示燈依次由右向左逐個熄滅。左端第一個指示燈表示加熱功率約200瓦左右。適宜悶飯、溫火煮煮調(diào)。滑線電位器8再向左端滑動時，會聽到“卡塔”聲，滑板11將頂入微動開關(guān)12的按鈕，使電源切斷，整機處于關(guān)機狀態(tài)，停止工作。此時八個指示燈全部熄滅，它們均安裝在指示印制板26上。
實踐證明安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器，燒四口之家食用的飯和四菜一湯(炸豬排、海帶肉絲、蘿卜絲、香腸蘑菇菜心和卷心菜蛋花湯)僅花二十分鐘時間，耗電僅零點三度。由于本實用新型一是節(jié)能省電；二是安全無明火；三是技術(shù)不復(fù)雜，小型企業(yè)即可生產(chǎn)；四是全部采用國產(chǎn)化的元器件。所以給商品化生產(chǎn)帶來強大的競爭力，給家庭烹調(diào)也帶來美滿的前景。
權(quán)利要求
1.安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器，它由主回路、功率開關(guān)管驅(qū)動電路、同步比較電路、微分延遲電路、脈寬調(diào)制電路、禁止門電路、過電壓保護電路、標稱電平產(chǎn)生電路、用戶功率調(diào)節(jié)設(shè)定電路、功率強弱指示電路、負載檢測電路、過電流保護電路和過溫度保護電路以及灶臺所構(gòu)成。其特征在于a.全部采用國產(chǎn)元器件；b.主回路的加熱線圈電感值在200μH至300μH之間，諧振電容的電容值在0.1μf至0.4μf之間。
專利摘要
本實用新型安全節(jié)能的電磁烹調(diào)器屬于加熱和照明中的家用爐灶技術(shù)領(lǐng)域：
。它是利用電磁感應(yīng)原理，使鐵質(zhì)鍋形成電渦流，從而產(chǎn)生焦耳熱損耗，來達到食物被迅速烹調(diào)的目的。它具有下列特點一是全部采用國產(chǎn)元器件；二是節(jié)能；三是安全無明火；四是技術(shù)不復(fù)雜。所以它給商品化生產(chǎn)帶來強大的競爭力，也給家庭烹調(diào)帶來美滿的前景。
文檔編號F24C7/00GK87201188SQ87201188
公開日1988年2月3日 申請日期1987年3月30日
發(fā)明者王綱鏞, 秦寶明, 陳福生 申請人:電子工業(yè)部第五十一研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan