專利名稱：電磁感應加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電磁感應加熱用的線圈盤及其控制技術(shù)，主要針對的是電磁
爐及其他一些場合的電磁感應裝置加熱的技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電磁感應加熱裝置，例如電磁爐工作原理是將50HZ的低頻交流電 源，轉(zhuǎn)變?yōu)?0KHZ-40KHZ的高頻電壓直接加到電磁爐的勵磁線圈盤，高速變化的大電流產(chǎn) 生高速變化的大功率電磁場，再利用電磁場使鍋體產(chǎn)生渦流對鍋體進行直接加熱。勵磁線 圈盤一般是一組銅線沿線圈單元支架平面呈螺旋狀緊密繞制而成，這類電磁爐一般采用絕 緣柵雙極型功率管IGBT的方式，成本低廉，但缺點明顯，如因線圈單元和控制電路的電流 頻率為30KHZ左右，只能對鐵質(zhì)鍋具才能有較高的熱效率；因感應頻率過低與鍋具產(chǎn)生諧 振，會產(chǎn)生較大的烹飪噪音；因IGBT電應力余量不夠而IGBT損壞的比例居高不下。 因此，現(xiàn)有技術(shù)的電磁感應加熱裝置普遍存在的鍋具適應性差(只對鐵質(zhì)鍋具加 熱)、低可靠性(IGBT容易損壞)、大功率和小功率加熱很難兼顧等問題，需要 提出了全新的 解決方案。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電磁感應加熱裝置，不僅其底部產(chǎn)生的感應渦流
更均勻，改善加熱裝置加熱的均勻性，提高熱效率，同時對鍋具適應性強、IGBT不容易損壞
可靠高、大功率和小功率加熱能夠兼顧。 本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 電磁感應加熱裝置，包括有 殼體； 位于殼體內(nèi)部的控制電路、勵磁線圈盤、位于所述線圈盤下方的線圈單元底板以 及位于所述線圈盤上方的微晶板； 所述勵磁線圈盤，包括有呈圓盤狀的線圈單元支架本體、螺旋狀繞制在所述線圈 單元支架本體上的線圈組件、與所述線圈相連接的接線端子以及位于所述線圈單元支架本 體和線圈之間的磁條裝置；所述接線端子與控制電路電氣連接； 其中，所述線圈組件包括有兩組或兩組以上的線圈單元，每組線圈單元均有兩個 與控制電路電氣連接的接線端子。 所述兩組或兩組以上的線圈單元，采用上下重疊的方式螺旋狀繞制在所述線圈單 元支架本體上。 所述兩組或兩組以上的線圈單元，采用左右交錯的方式螺旋狀繞制在所述線圈單 元支架本體上。 綜上，本實用新型的有益效果是 本實用新型的電磁感應加熱裝置，其磁條線圈盤是通過兩組或兩組以上線圈單元配合兩個以上振蕩電路分別獨立控制實現(xiàn)的，線圈是重疊或交錯在一起，再沿線圈單元支 架平面呈螺旋狀緊密繞制而成。每組線圈是獨立的，具有各自的兩個端子。 本實用新型的線圈充放電回路是兩個以上獨立控制的回路，具有兩個以上IGBT。 兩個以上線圈盤及其控制原理如下(該處描述控制原理的時候，上面說了兩個以上線圈盤，然后具體的原理描述的就 是兩組線圈的原理。) ①以同頻率、同相位的電流通過兩組線圈時，兩組重疊的線圈將產(chǎn)生同頻率、同相
位的磁場，兩組磁場疊加一起，磁力線將倍增，鍋具產(chǎn)生的渦流也將倍增，加熱的功率也將
倍增。這樣與單線圈產(chǎn)生的功率相比，可達到同樣加熱功率的情況下，線圈和IGBT通過的
電流都會降低一半。大大降低線圈單元、IGBT因電應力問題引起的失效。 同樣，如果保持與單線圈的功率和電流不變，那么通過該實用新型方案，加熱功率
可以容易的達到倍增，具有更大功率加熱的效果。 同時也可以實現(xiàn)功率的更大范圍調(diào)節(jié)。例如單線圈單元功率為400-2000W，雙線圈 單元理論上可以做到400-4000W的調(diào)節(jié)。 ②以同頻率、滯后半個周期相位的電流通過兩組線圈時，兩組重疊的線圈將產(chǎn)生 的磁場將錯開疊加一起，頻率可增加一倍，已單線圈30KHZ為例，兩組線圈頻率疊加一起為 60KHz，根據(jù)感應加熱的頻率f與鍋具材料的關(guān)系，頻率10-20K，只能加熱鐵鍋；20K-30KHz， 可加熱不銹鋼鍋；50K左右，能加熱鋁鍋；60K左右，能加熱銅鍋；lMhz，屬于微波加熱…… ③多組線圈單元的原理相同。 兩組重疊或交錯的線圈，不僅能實現(xiàn)對鐵、不銹鋼、鋁、銅質(zhì)鍋具的加熱，擴展電磁 爐對鍋具的適應性；更重要的是，以提高感應加熱頻率的方式，可能較大幅度提高鐵質(zhì)、不 銹剛鍋的熱效率的同時，因高頻(40-60KHz)感應加熱，還可避免現(xiàn)有因鍋具諧振產(chǎn)生的噪 音(20-30KHz)，實現(xiàn)安靜烹飪的技術(shù)效果。

圖1是本實用新型電磁感應加熱裝置實施例一的勵磁線圈盤背面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型電磁感應加熱裝置實施例一的勵磁線圈盤正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型電磁感應加熱裝置實施例一的使用狀態(tài)示意圖； 圖4是本實用新型電磁感應加熱裝置實施例二的勵磁線圈盤結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實用新型電磁感應加熱裝置實施例二的使用狀態(tài)示意圖； 圖6是本實用新型電磁感應加熱裝置的電路示意圖； 圖7是本實用新型電磁感應加熱裝置的控制波形示意圖。
具體實施方式本實用新型公開一種電磁感應加熱裝置，如圖1、2、3、4、5所示，包括有 殼體； 位于殼體內(nèi)部的控制電路、勵磁線圈盤、位于所述線圈盤下方的線圈單元底板8 以及位于所述線圈盤上方的微晶板7 ; 所述勵磁線圈盤，包括有呈圓盤狀的線圈單元支架本體1、螺旋狀繞制在所述線圈單元支架本體1上的線圈組件、與所述線圈相連接的接線端子以及位于所述線圈單元支架 本體1和線圈之間的磁條裝置4 ;所述接線端子與控制電路電氣連接； 其中，所述線圈組件包括有兩組或兩組以上的線圈單元，每組線圈單元均有兩個 與控制電路電氣連接的接線端子。
所述每組線圈單元，均采用獨立的驅(qū)動電路來驅(qū)動，所述驅(qū)動電路分別與控制電 路和每組線圈單元的接線端子電氣連接。 所述電磁感應加熱裝置為一種電磁爐。
實施例一 如圖1、2、3所示，所述兩組以上的線圈單元，采用上下重疊的方式螺旋狀繞制在 所述線圈單元支架本體上，組合成雙圈重疊線圈單元。 所述雙圈重疊線圈單元包括有兩組螺旋狀銅線繞組2、3以重疊的方式，從里到外 呈螺旋狀緊密繞制而成，兩組螺旋狀銅線繞組2、3各引出兩組獨立的接線端子21 、22和31 、 33，兩組螺旋狀銅線繞組2、3是獨立的繞組，共有四條引線。
實施例二 如圖4、5所示，所述兩組以上的線圈單元，采用左右交錯的方式螺旋狀繞制在所 述線圈單元支架本體上，組合成雙圈交錯線圈單元。 所述雙圈交錯線圈單元包括有兩組螺旋狀銅線繞組5、6以交錯的方式，從里到外 呈螺旋狀緊密繞制而成，兩組螺旋狀銅線繞組5、6各引出兩組接線端子51、52和61、62 ;兩 組螺旋狀銅線繞組5、6是獨立的繞組，共有四條引線。 如圖6所示，驅(qū)動電路實現(xiàn)方式 如上圖所示絕緣柵雙極型功率管IGBT —般選用Infineon或Fairchild的大功 率IGBT，如IHW20N120R2、FGA20N120ANT等型號。 所述控制電路包括有MCU控制器，線圈單元L1、 L2相當一個電感，線圈單元L1與 電容Cl構(gòu)成LC并聯(lián)諧振的LC振蕩電路，所述LC振蕩電路與絕緣柵雙極型功率管IGBT1的 C極連接；所述絕緣柵雙極型功率管IGBT1基極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與MCU控制器 電氣連接；所述絕緣柵雙極型功率管IGBT1的發(fā)射極接地；線圈單元L2與電容C3構(gòu)成LC 并聯(lián)諧振的LC振蕩電路，所述LC振蕩電路與絕緣柵雙極型功率管IGBT2的C極連接；所述 絕緣柵雙極型功率管IGBT2基極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與MCU控制器電氣連接；所述 絕緣柵雙極型功率管IGBT2的發(fā)射極接地。 所述交錯雙圈重疊或交錯的線圈單元相當一個電感L，它與C1或C3分別構(gòu)成LC 并聯(lián)諧振的LC振蕩電路，主要利用了 LC并聯(lián)諧振的原理進行工作，LC并聯(lián)諧振具體的工 作過程如下當IGBT1/IGBT2的C極電壓為0V時，IGBT1/IGBT2導通時，電感(線圈單元) 進行儲能，當IGBT1/IGBT2由導通到截止時，此時由于電感(線圈單元的作用)，電流還會沿 著先前的方向流動，由于IGBT1/IGBT2關(guān)斷，電感(線圈單元)只能對電容Cl/C3充電，從 而引起IGBT1/IGBT2C極上電壓升高，隨著充電電流變小直至為0時，C極電壓最高(此值 是選取擇IGBT耐壓指標的直接依據(jù))。從這個時候開始，電容Cl/C3開始從線圈放電，此 時IGBT1/IGBT2C極電壓變低，當達到接近0V時，由"同步電路"檢測(監(jiān)控)到這個值，再 次打開IGBT，又循還開始；所以電感(線圈單元)與振蕩電容不停的進行大電流充電/放 電，產(chǎn)生20-30KHZ高速變化的磁場。如圖3、5所示，變化的磁場300作用于導磁性鐵質(zhì)鍋具100的鍋底，產(chǎn)生變化的渦流200，鍋具100的阻抗很低，產(chǎn)生強大的熱阻效應而快速生 熱。 整個電路大致的工作原理是見圖6，當"MCU控制"給預定一個頻率(如2000W) 的IGBT驅(qū)動信號，通過IGBT "驅(qū)動電路"驅(qū)動IGBT導通，"同步電路"的主要作用是確保控 制IGBT開關(guān)和MCU控制信號同步。"同步電路"檢測IGBT C電壓，與比較器的參考電壓比 較后產(chǎn)生一同步信號，同"振蕩電路"產(chǎn)生標準的鋸齒波信號一起，在"功率控制"電路進行 波形修正，輸出接近于方波的控制信號，經(jīng)"驅(qū)動電路"驅(qū)動IGBT，實現(xiàn)IGBT零電壓時同步 導通。 所述控制電路包括有電壓電流檢測電路，可同時檢測輸入的交流電壓電流大小， 除了防止過壓過流損壞電路外，還可根據(jù)電壓電流得到當前的功率，將該功率與預定的功 率比較，然后調(diào)整驅(qū)動信號的頻率，無限接近預定的功率。 所述控制電路包括有保護控制電路，主要是檢測IGBT反壓不超過IGBT的規(guī)格。 如圖7所示雙圈倍頻和功率擴展控制技術(shù)的實現(xiàn) 1、感應頻率加倍的實現(xiàn) 控制流過線圈一的電流頻率為30KHz，那么對IGBT1控制波形的頻率也為30KHz， 控制線圈二的電流頻率也為30KHz，相位滯后半個周期，那么線圈一和二一起，其效果將等 同于雙線圈上流過頻率為60KHz的電流，實現(xiàn)倍頻的目的。這樣就比較容易達到倍頻加熱 目的。同30KHz頻率相比，60KHz不僅對鐵鍋有更高的加熱效率外，還可對銅鋁鍋都能實現(xiàn) 加熱，擴展電磁爐對鍋具的適應性；并且基本消除了 30KHz下和加熱鍋具的共振噪音，可實 現(xiàn)安靜烹飪，實現(xiàn)成本最低。 2、擴展功率范圍的實現(xiàn) 控制流過線圈一的電流頻率為30KHz，那么對IGBT控制波形的頻率也為30KHz， 控制線圈二的電流頻率也為30KHz，相位同線圈一相同，那么線圈一和二一起，其效果將等 同于雙線圈上流過頻率為30KHz，同時因電流同步的緣故，電流和功率都將加倍。兩組重疊 /交錯的線圈將產(chǎn)生同頻率、同相位的磁場，兩組磁場疊加一起，磁力線將倍增，鍋具產(chǎn)生的 渦流也將倍增，加熱的功率也將倍增。這樣與單線圈產(chǎn)生的功率相比，在達到同樣加熱功率 的情況下，通過雙線圈和IGBT的電流會降低一半。大大降低線圈單元、IGBT因電應力問題 引起的失效。 同時也可以實現(xiàn)功率的更大范圍調(diào)節(jié)。例如單線圈單元功率為400-2000W，雙線圈 單元理論上可以做到400-4000W的調(diào)節(jié)。 3、多圈的倍頻和功率擴展技術(shù) 三圈、四圈等多個線圈盤，其控制原理和方法與雙圈相當.凡是參照本實用新型 線圈單元設計和驅(qū)動控制思想及方法，都在本實用新型的保護范圍內(nèi)。 本實用新型不僅限于電磁爐，凡是電磁感應加熱領(lǐng)域都在本實用新型的保護范圍 內(nèi)。 本實用新型可通過靈活控制線圈一和線圈二的感應加熱的電流的頻率及相位，具 有如下顯著優(yōu)勢 ①更高的熱效率同現(xiàn)在一般加熱頻率為20-30KHz的電磁爐相比，40_60KHz下對 鐵、不銹鋼鍋具的熱效率有明顯的提高。[0061] ②提高電磁爐對鍋具的適應性按照本實用新型的倍頻技術(shù)，除可對常用的鐵、不 銹鋼鍋具進行加熱外，還可對常用的鋁、銅等多種金屬鍋具加熱，延伸了鍋具的使用范圍。 ③降低烹飪噪音常規(guī)20-30KHz加熱的電磁爐，不可避免有鍋具諧振產(chǎn)生的噪 音，采用本實用新型的倍頻技術(shù)后，可達到安靜烹飪的目的。
提高IGBT可靠性IGBT因電應力余量不夠而損壞，是目前電磁爐不良率居高 不下的主要原因，同現(xiàn)在普通的單管IGBT電磁爐相比，本實用新型可在相同功率情況下， IGBT的電流、反壓等都可降低近一半，可大大提高IGBT的可靠性。 ⑤功率大范圍擴展可以實現(xiàn)功率的更大范圍調(diào)節(jié)。例如單線圈單元功率為 400-2000W，雙線圈單元基本可以做到400-4000W的調(diào)節(jié)。大大拓展了電磁爐的使用范圍。 ⑥加熱面積更大，火力分布均勻雙線圈單元發(fā)熱面積比單線圈單元更大，通過適 當控制，可使發(fā)熱更均勻，火力更集中。 上述所列具體實現(xiàn)方式為非限制性的，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不偏離本實 用新型范圍內(nèi)，進行的各種改進和變化，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求電磁感應加熱裝置，包括有殼體；位于殼體內(nèi)部的控制電路、勵磁線圈盤、位于所述線圈盤下方的線圈單元底板(8)以及位于所述線圈盤上方的微晶板(7)；所述勵磁線圈盤，包括有呈圓盤狀的線圈單元支架本體(1)、螺旋狀繞制在所述線圈單元支架本體(1)上的線圈組件、與所述線圈組件相連接的接線端子以及位于所述線圈單元支架本體(1)和線圈組件之間的磁條裝置(4)；所述接線端子與控制電路電氣連接；其特征在于所述線圈組件包括有兩組或兩組以上的線圈單元，每組線圈單元均各自有兩個與控制電路電氣連接的接線端子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述每組線圈單元，均采用 獨立的驅(qū)動電路來驅(qū)動，所述驅(qū)動電路分別與控制電路和每組線圈單元的接線端子電氣連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述兩組或兩組以上的線 圈單元，采用上下重疊的方式螺旋狀繞制在所述線圈單元支架本體上，組合成多圈重疊線 圈單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述多圈重疊線圈單元包括有兩組螺旋狀銅線繞組(2、3)以重疊的方式，從里到外呈螺旋狀緊密繞制而成，兩組螺 旋狀銅線繞組(2、3)各引出兩組獨立的接線端子(21、22)和(31、33)，兩組螺旋狀銅線繞組 (2、3)是獨立的繞組，共有四條引線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述兩組或兩組以上的線 圈單元，采用左右交錯的方式螺旋狀繞制在所述線圈單元支架本體上，組合成多圈交錯線 圈單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述多圈交錯線圈單元包 括有兩組螺旋狀銅線繞組(5、6)以交錯的方式，從里到外呈螺旋狀緊密繞制而成，兩組螺 旋狀銅線繞組(5、6)各引出兩組接線端子(51、52)和(61、62);兩組螺旋狀銅線繞組(5、6) 是獨立的繞組，共有四條引線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述控制電路包括有 MCU控制器，線圈單元L1、 L2相當一個電感，線圈單元L1與電容C1構(gòu)成LC并聯(lián)諧振的LC 振蕩電路，所述LC振蕩電路與絕緣柵雙極型功率管IGBT1的C極連接；所述絕緣柵雙極型 功率管IGBT1基極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與MCU控制器電氣連接；所述絕緣柵雙極型 功率管IGBT1的發(fā)射極接地；線圈單元L2與電容C3構(gòu)成LC并聯(lián)諧振的LC振蕩電路，所述 LC振蕩電路與絕緣柵雙極型功率管IGBT2的C極連接；所述絕緣柵雙極型功率管IGBT2基 極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與MCU控制器電氣連接；所述絕緣柵雙極型功率管IGBT2的 發(fā)射極接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述絕緣柵雙極型功率管 IGBT為一種大功率絕緣柵雙極型功率管IGBT。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述絕緣柵雙極型功率管 IGBT為IHW20N120R2、 IHW25N120R2、 FGA20N120ANT或FGA25N120ANT型號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應加熱裝置，其特征在于所述電磁感應加熱裝置為一種電磁爐。
專利摘要本實用新型提供一種電磁感應加熱裝置，不僅其底部產(chǎn)生的感應渦流更均勻，改善加熱裝置加熱的均勻性，提高熱效率，同時對鍋具適應性強、IGBT不容易損壞可靠高、大功率和小功率加熱能夠兼顧。電磁感應加熱裝置，包括有殼體；位于殼體內(nèi)部的控制電路、磁條線圈盤、位于所述線圈盤下方的線圈單元底板以及位于所述線圈盤上方的微晶板；所述勵磁線圈盤，包括有呈圓盤狀的線圈單元支架本體、螺旋狀繞制在所述線圈單元支架本體上的線圈組件、與線圈相連接的接線端子以及位于所述線圈單元支架本體和線圈之間的磁條裝置；所述接線端子與控制電路電氣連接；所述線圈組件包括有兩組或兩組以上分別獨立的線圈單元，每組線圈單元均有兩個與控制電路電氣連接的接線端子。
文檔編號F24C7/06GK201438767SQ200920054490
公開日2010年4月14日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者劉鵬, 楊勇, 閆梅梅 申請人:珠海格力電器股份有限公司