專利名稱：感應式即熱電熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種日常生活用品，特別涉及一種電熱水器。
現有技術中，即熱電熱水器是由220V的市電經電熱元件發(fā)熱，直接對水加熱生產熱水，因此熱水就帶上使人致命的220V的市電網電壓。為消除此電壓，常常在熱水的出水端設置保護電路。在日常生活中，這種即熱電熱水器往往因保護電路或電熱回路接觸不良，使流出的熱水帶上220V的市電網電壓，從而造成人身安全事故。顯然，現有技術中的即熱電熱水器的最大缺點是不安全。
本發(fā)明的目的，是創(chuàng)造一種熱水和市電網完全隔離的，由交變磁場傳遞能量的，十分安全可靠的感應式即熱電熱水器。
感應式即熱電熱水器是由鐵心、電磁繞組、感應繞組、控制電路和殼體所組成，其特征是感應式即熱電熱元件是由鐵心<1>和感應繞組<3>組成。
前面所述的鐵心<1>，其特征是鐵心渦流可圍繞鐵心柱和鐵心軛鐵的中心線流動的整體式鐵心。
前面所述的鐵心<1>，其特征是鐵心柱和鐵心軛鐵內有一軸向相互貫通的水道<4>，水可以從水道<4>的一端流入，從另一端流出。
前面所述的鐵心<1>，其特征是鐵心中感應產生的多種不同頻率的渦流使之發(fā)熱成為感應式電熱元件。
前面所述的感應繞組<3>，其特征是感應繞組由金屬管撓制而成，水可以從金屬管繞組的一端流入，從另一端流出。
前面所述的感應繞組<3>，其特征是感應繞組的首尾兩端短路聯接，使該感應繞組構成短路電流回路。
前面所述的感應繞組<3>，其特征是感應繞組中感應產生的多種不同頻率的短路電流使之發(fā)熱成為感應式電熱元件。
圖1是單相感應式即熱電熱水器的基本結構和工作原理圖。
從圖中可以看出，單相感應式即熱電熱水器的基本結構和單相降壓變壓器的基本結構相同，所不同的是單相感應式即熱電熱水器的感應繞組短路，而單相降壓變壓器的輸出繞組開路。顯而易見，三相感應式即熱電熱水器的基本結構和三相降壓變壓器的基本結構相同，所不同的是三相感應式即熱電熱水器的感應繞組短路，而三相降壓變壓器的輸出繞組開路。
感應式即熱電熱水器的鐵心結構形式，采用現有技術中變壓器鐵心的結構形式。感應式即熱電熱水器的鐵心是整體式結構，所以在日常生活中，鐵心<1>一般都采用澆鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等鑄造而成，也可采用粉未冶金技術將鐵磁粉未壓鑄而成，另外也可用電工鋼或電工鐵制造而成。
圖1中的鐵心<1>是心式結構，它是由結構完全一樣的兩個鐵心部件組成。在每一鐵心部件中，都有一鐵心柱和一鐵心軛鐵組合在一起，其形狀如‘L’。鐵心部件中，鐵心柱和鐵心軛鐵的截面采用園形或方形結構。鐵心部件的鐵心柱和鐵心軛鐵內鑄有軸向相互貫通的水道<4>。鐵心部件的鐵心軛鐵外側有兩個管接頭的內螺紋孔與水道<4>相通，在此兩孔中，一個是水壓開關或排水閥的裝配孔，另一個是水道<4>的進水管或出水管的裝配孔。將兩個結構完全一樣的‘L’形鐵心部件倒置裝配在一起，即組成一閉合磁路的整體式鐵心<1>。鐵心<1>裝配時，鐵心柱水道<4>和鐵心軛鐵水道<4>的接合處，要設置密封材料以防水道<4>中的水滲漏。鐵心部件的鐵心軛鐵的兩端部都設有鐵心支座，以便將電熱水器的主體安裝在后側板的支架上。為防止鐵心水道的鐵銹污染熱水，鐵心水道要作鍍鋅等防銹處理。
感應式即熱電熱水器的電磁繞組<2>和變壓器的輸入繞組結構相同。感應式即熱電熱水器的電磁繞組，采用漆包線或紗包線分層撓在同心式繞組的絕緣線架上。電磁繞組必須經強化絕緣處理，以增強繞組的絕緣強度和繞組的熱傳導能力。
感應式即熱電熱水器的感應繞組<3>，是由外表面作過絕緣處理的銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鋼管等金屬管撓制而成。一般情況下，感應繞組采用單管撓制，但也可采用2根以上的金屬管并撓。金屬管撓制的感應繞組的首尾兩端要作短路聯接，使該感應繞組構成短路電流回路。感應繞組可由多匝管圈串聯或并聯構成一獨立的短路電流回路，也可由單匝管圈構成一獨立的短路電流回路。在感應式即熱電熱水器中，感應繞組<3>可由一獨立的短路電流回路的繞組組成，也可由多個獨立的短路電流回路的繞組組成。由金屬管撓制的感應繞組<3>首尾兩端短路聯接點<5>外的金屬管端部要配上管接頭，使之一端和鐵心水道<4>的出水口聯接，而另一端和熱水器的出水管聯接。
感應式即熱電熱水器的鐵心<1>、電磁繞組<2>、感應繞組<3>三者的裝配方式，采用現有技術中變壓器的鐵心、輸入繞組、輸出繞組三者的裝配方式。
在感應式即熱電熱水器中，常用的裝配方式有兩種。一種是電磁繞組<2>和感應繞組<3>分別裝配在鐵心<1>的兩個鐵心柱上。另一種裝配方式是在同一鐵心柱上裝配著一個電磁繞組<2>和一個感應繞組<3>，電磁繞組<2>裝配在鐵心柱的外圍，而感應繞組<3>套裝在電磁繞組<2>的外圍。這種裝配方式必須強化它們三者之間的絕緣。一般情況下，采用絕緣材料填充它們之間的間隙，并將它們澆固在一起，以增強它們三者之間的絕緣強度和它們之間的熱傳導能力。
感應式即熱電熱水器的控制電路是由水壓開關電路、低壓電源電路、雙向晶閘管開關電路或其它半導體管開關電路、手動調溫電路、自動調溫電路、防燙電路和過熱報警電路組成?？刂齐娐费b置在一塊電路板上，用絕緣材料澆固在一起，以增強晶閘管或半導體管的散熱能力和電路的防潮能力。
感應式即熱電水器的控制電路可以輸出正弦波交變電流，也以可輸出非正弦波交變電流，可以輸出低頻電流，也可輸出高頻電流。
感應式即熱電熱水器的殼體由后側板和外殼組成。后側板上有鐵心支架、進出水管支架、接線端子支架、電源進線孔、外殼裝配孔及熱水器懸掛孔等。外殼上有電源開關按鈕孔、手動調溫旋鈕孔、指示燈孔、進出水管孔、排水閥螺栓孔和通風孔等。
單相感應式即熱電熱水器的工作原理和單相變壓器輸出繞組短路運行的工作原理基本相同。而三相感應式即熱電熱水器的工作原理和三相變壓器輸出繞組短路運行的工作原理也基本相同。所不同的是變壓器輸入的是正弦波工頻電流，而感應式即熱電水器因受控制電路的控制，其輸入的電流可能是正弦波交變電流，也可能是非正弦波交變電流，可能是工頻電流，也可能是高頻電流。
下面以單相感應式即熱電熱水器為例，介紹感應式即熱電熱水器的工作原理。
當感應式即熱電熱水器的電源插頭插入電源插座時，電熱水器的電源被接通，電源指示燈亮起，但此時電熱水器因水不通，熱水器不工作。當感應式即熱電熱水器的進水閥打開時，水即進入鐵心<1>中的水道<4>，此時安裝在水道<4>上的水壓開關被具有一定壓力的水接通，低壓電源電路起動，控制電路即給雙向晶閘管輸出觸發(fā)脈沖令其開始工作，此時電磁繞組獲得勵磁電流建立起交變磁場。在此交變磁場磁通的作用下，整體式鐵心<1>中，即感應出可繞鐵心柱和鐵心軛鐵的中心線流動的渦流，這一強大的低壓渦流使鐵心<1>發(fā)熱，從而給流過水道<4>的水加熱。在此交變磁場磁通的作用下，感應繞組<3>中即感應出強大的短路電流，這一強大的短路電流使金屬管產生高熱，從而使感應繞組<3>成為感應式即熱電熱水器中的主要感應式即熱電熱元件。當水從水道<4>流進感應繞組<3>的金屬管中時，水即被再次加熱升溫，從而生產出合格的熱水。
在感應式即熱電熱水器中，水的流程是水由進水管進入鐵心<1>中的水道<4>，隨后經鐵心中的左右水道<4>流出，接著進入感應繞組<3>，然后經出水管流出，如圖1中的箭頭所示。從水的流程可以看出，水在電熱水器中經過了二次加熱。水的第一次加熱是在感應式即熱電熱元件之一的鐵心<1>中進行的，水的第二次加熱是在感應式即熱電熱元件之二的感應繞組<3>中進行的。水在鐵心<1>中的加熱，實際上是水流經鐵心水道<4>時，水將鐵心<1>中因渦流損耗產生的熱量帶走，從而降低鐵心<1>和電磁繞組<2>的工作溫度。因為感應繞組<3>中的短路電流遠比鐵心<1>中的渦流大，顯然感應繞組<3>的功率遠比鐵心<1>的功率大，所以水在感應繞組<3>中的加熱才是真真正正的加熱。感應式即熱電熱水器在運行時，感應繞組<3>隨時跟據控制電路的指令將水加熱到所需的溫度。由于感應式即熱電熱水器的控制電路，是對電磁繞組的輸入電流實施半個波形控制，而且控制電路的開關速度在百分之一秒以上，因此熱水的溫度是非常精確和非常穩(wěn)定的。
感應式即熱電熱水器的電磁繞組<2>，在控制電路和雙向晶閘管的作用下，輸入的勵磁電流往往是非正弦波電流。在此非正弦波勵磁電流的作用下，鐵心<1>感應出多種不同頻率的渦流，多種不同頻率的渦流使鐵心發(fā)熱成為感應式即熱電熱元件。在此非正弦波勵磁電流的作用下，感應繞組<3>感應出多種不同頻率的短路電流，多種不同頻率的短路電流使感應繞組發(fā)熱成為感應式即熱電熱元件。
從感應式即熱電熱水器的基本構造和工作原理可以看出，感應式即熱電熱元件是和市電網完全隔離的，它們之間的能量傳遞是由交變磁場完成的，而作為感應式即熱電熱元件的鐵心<1>和感應繞組<3>，它們的工作電壓都幾呼為零。顯而易見，感應式即熱電熱水器是十分安全可靠的電熱水器。
實施例1單相感應式即熱電熱水器單相感應式即熱電熱水器的鐵心為心式結構，心式結構的鐵心由兩個結構完全一樣的鐵心部件裝配而成，圖2是鐵心部件結構圖。感應式即熱電熱水器的鐵心是整體式結構，因此鐵心部件采用同一模具用球墨鑄鐵精確鑄造而成。精確鑄造出來的鐵心部件，不須作任何加工即可達到裝配的精度。鐵心部件的鐵心柱為園柱形結構，而鐵心軛鐵為方形結構。鐵心軛鐵的裝配端的外側設有一裝配支座。裝配支座和軛鐵的裝配端面的結構是和鐵心柱裝配端面相吻合的園弧形。裝配支座內的縱向設有一個與鐵心柱裝配孔相對應的裝配螺孔。裝配支座的外側和軛鐵另一端的外側各設有一鐵心支座，鐵心支座中設有一個與后側板支架相對應的裝配孔。鐵心柱裝配端的橫向設有一個與鐵心支座裝配螺孔相對應的裝配孔。這樣用二組螺栓就可將二個鐵心部件倒置裝配在一起。鐵心部件的鐵心柱和鐵心軛鐵的內部鑄造有水道，軛鐵裝配端的水道出口的中心線與軛鐵的中心線重合，鐵心柱裝配端的水道出口的中心線與軛鐵裝配端的水道出口的中心線重合。鐵心軛鐵的外側有兩個與水道相通的帶內螺紋的管道接頭孔。加工好的鐵心部件要浸涂防銹漆以防水道生銹，但鐵心柱和鐵心軛鐵的弧形裝配面上不能有漆膜。
單相感應式即熱電熱水器的電磁繞組，是由紗包線在園筒形絕緣線架上分層撓制而成。撓制好的電磁繞組要作浸絕緣漆處理，以加強它的絕緣強度和傳熱能力。
單相感應式即熱水器的感應繞組，是由單根不銹鋼管單層撓制而成，撓制好的感應繞組要在同一垂直線上，用錫或銅焊料將每一匝管圈焊接短路，使每一匝管圈都成為獨立的短路電流回路。感應繞組短路焊接點外的首尾兩端要留出一定長度的不銹鋼管，這兩段不銹鋼管的端部要配上管接頭，以便和相應的裝配處聯接。
當電磁繞組和感應繞組制好后，即將它們內外套裝在一起，并用絕緣材料將它們澆固成一整體式的繞組部件。
單相感應式即熱電熱水器的控制電路，采用現有技術中的電路技術和元件制成。制好后的控制電路用絕緣材料將它們澆固在一起。以增強雙向晶閘管的散熱能力和電路的防潮能力。
單相感應式即熱電熱水器的殼體由金屬薄板制成，殼體分外殼和后側板兩個部件，這兩個部件上都配置有相應的支架和孔洞。
單相感應式即熱電熱水器在裝配時，首先將繞組部件裝配在鐵心部件的鐵心柱上。在繞組部件和鐵心部件組裝時，要注意兩者的方向和位置要正確。繞組部件和鐵心部件裝配好后，可用絕緣材料將它們澆固成一大部件。然后用兩組螺栓將這兩大部件倒置裝配在一起，即構成感應式即熱電熱水器的主體。在裝配兩大部件時，鐵心柱和鐵心軛鐵的園弧形裝配面上，要涂上一層具有一定強度的磁泥，以提高接觸面的導磁能力和防止水道漏水。
感應式即熱電熱水器的主體裝配好后，就可進行配件的安裝。首先在主體上軛鐵的左邊的孔上裝配水壓開關，然后在上軛鐵的右邊的孔上裝配三通，并將二感應繞組的首端接在此三通上，同時在二感應繞組的尾端接上另一個三通，接著在下軛鐵的右邊的孔上裝配上排水閥。以上配件裝配好后，即可用四組螺栓將主體安裝在后側板上，接著在下鐵心軛鐵的左邊孔上裝配上進水管，并將進水管的另一端和感應繞組尾端的三通裝配在后側板的相應友架上。這樣就完成了感應式即熱電熱水器硬件的安裝工作。圖3是單相感應式即熱電熱水器的主體裝配圖。
感應式即熱電熱水器的兩個電磁繞組采用串聯聯接，兩繞組聯接時其磁通方向不能相反。在電氣安裝中，強電在接線端子上聯接，弱電采用插接聯接。
說明書

圖1的說明1鐵心2電磁繞組3感應繞組4水道5短路焊接點圖2的說明2鐵心軛鐵 4水道 5內螺紋孔 6鐵心支座8裝配支座裝配螺孔圖3的說明1鐵心3鐵心支座7鐵心座裝配孔圖4的說明2鐵心軛鐵4水道5內螺紋孔6鐵心支座 8裝配支座裝配螺孔圖5的說明1鐵心2電磁繞組3感應繞組4水道 5短路焊接點6水壓開關7排水閥 8進水管 9出水管 10控制電路11絕緣線架 12絕緣材料13后側板
權利要求1.一種感應式即熱電熱水器，由鐵心、電磁繞組、感應繞組、控制電路和殼體所組成，其特征是鐵心<1>是整體式結構，它由兩個整體鑄造的鐵心部件倒置裝配而成，整體鑄造的鐵心部件中有一鐵心柱和一鐵心軛鐵組合在一起，其形狀如“L”，鐵心柱和鐵心軛鐵的截面為園形或方形結構，鐵心柱和鐵心軛鐵內鑄造有軸向相互貫通的水道<4>，水從鐵心<1>的進水端流入水道<4>，從鐵心<1>的出水端流出，鐵心<1>中感應產生的多種不同頻率的渦流使之發(fā)熱成為感應式電熱元件；電磁繞組<2>是用漆包線分層撓在同心式繞組的絕緣線架上；感應繞組<3>是由一根以上的金屬管撓制而成，水從感應繞組的一端流入，從另一端流出，金屬管繞組的首尾兩端作電氣短路聯接，使該繞組構成短路電流回路，感應繞組由一匝以上的管圈串聯或并聯構成一獨立的短路電流回路，感應繞組<3>由一個以上獨立的短路電流回路的繞組組成，感應繞組<3>首尾兩端電氣短路聯接點<5>外的金屬管兩端的管接頭，一個和鐵心<1>的出水端聯接，另一個和出水管<9>的進水端聯接，感應繞組<3>中感應產生的多種不同頻率的短路電流使之發(fā)熱成為感應式電熱元件；電磁繞組<2>和感應繞組<3>裝配在鐵心<1>的鐵心柱上；水在感應式即熱電熱水器中的流程是水由進水管<8>經鐵心<1>的進水端流入水道<4>，經過電熱元件之一的鐵心<1>加熱后，從鐵心的出水端流出。隨后進入金屬管感應繞<3>的管道，經過電熱元件之一的感應繞組<3>加熱后，從金屬管繞組的出水端流出，最后經出水管<9>流出電熱水器。
專利摘要本實用新型涉及一種日常生活用品,特別涉及一種電熱水器。感應式即熱電熱水器是由鐵心、電磁繞組、感應繞組、控制電路和殼體所組成,其特征是電熱水器的感應式即熱電熱元件是由鐵心(1);和感應繞組(3);組成。這種電熱水器是用鐵心(1);和感應繞組(3);感應產生的低壓大電流對水加熱,因此熱水和市電網是完全隔離的,所以這是一種十分安全可靠的,插上電源插頭就能使用的即熱電熱水器。圖1是單相感應式即熱電熱水器的基本結構和工作原理圖。
文檔編號F24H1/16GK2454711SQ0023807
公開日2001年10月17日 申請日期2000年8月28日 優(yōu)先權日2000年8月28日
發(fā)明者歐亞, 歐子文 申請人:歐亞, 歐子文