专利名称：线束电磁加热装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种通过线圈装置加热的电热装置，尤其涉及一种主要适用于电磁炉和类似装置，通过提高工作频率的脉冲变压器直接驱动大功率管(如IGBT)的电路和与其相适应的线束电磁加热装置。
背景技术：
通过线圈装置加热的电热装置有着广泛的应用，尤其是现有流行的电磁炉和类似电热装置多数采用加热线圈盘。当加热线圈通以高频交流电流时，其交变磁场的磁力线穿过锅具就在锅具上产生涡流，因涡流的热效应而使锅具发热。现有的电磁炉的控制电路、功率驱动及功率输出电路等都大同小异，其中提高锅具涡流功率的办法主要靠加大电磁炉的功率，而电磁炉加热线圈的工作频率只在15～30KHZ之间，绝大部分电磁炉加热线圈的工作频率在20KHZ左右。由于使用IGBT功率输出管，受到IGBT管GE间极间电容和达林顿管少数载流子复合时间以及功率驱动电路内阻的影响，IGBT管存在开通和关断时间，从而限制了IGBT管的工作频率，因而电磁炉加热线圈的工作频率只能小于30KHZ，这也就限制了锅具涡流功率的有效提高，使电磁炉对锅具加热的热效率受到限制。工作频率不能再提高，一般电磁炉也就很难应用于大功率炒菜锅。现有流行的电磁炉大多采用互补推挽电路作为功率输出电路中的IGBT管的直接驱动电路，参见图1和2，虽然输出阻抗低，但是存在一定的内阻，即使驱动脉冲信号PWM的上升沿和下降沿很陡，但由于电阻RG与IGBT管的GE极间电容CGE组成RC充放电电路，从而形成了不可克服的IGBT开通和关断时间，这是限制IGBT管提高工作频率的一个主要原因。另一个原因是当IGBT管截止时，并没对IGBT管的栅极G施加反偏压，IGBT管内的PNP管少数载流子复合时间影响了IGBT的关断时间和速度。由于电磁炉加热线圈的工作频率无法提高，线圈电感量较大，匝数较多。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的电磁炉加热装置的加热功率驱动电路和加热功率输出电路的工作频率受到限制，导致锅具加热功率和效率不理想，并且由于加热线圈匝数多因散热问题无法做成线束加热线圈等问题，提供一种不仅能提高加热线圈工作频率从而提高对锅具的加热效率，同时因提高工作频率就可减少加热线圈匝数而做成结构简单加热效果又较好的线束电磁加热装置。
本实用新型包括电磁加热线圈装置和加热功率驱动与输出电路，电磁加热线圈装置设有加热线圈盘体、磁芯和至少一个线束或线扎加热线圈，所述的线束或线扎加热线圈(以下统称线束加热线圈)是指由多股导线进行多匝绕制并捆扎在一起所形成的线圈。
加热线圈盘体至少设1个盘体，盘体可为平面盘体或曲面盘体或弧面盘体。线束加热线圈至少设1个。磁芯可为环形磁芯、柱形磁芯或条状磁芯。
线束加热线圈位于同一平面或不同平面或弧面上。线束加热线圈的轴心线可互相重合，互相平行，互相交叉，或其组合，线束加热线圈的轴心线垂直于平底锅具底面或弧形底锅具面的切平面。各线束加热线圈之间的联接可以是串联，并联或串并联。各线束加热线圈可以是顺时针方向绕制或逆时针方向绕制。各线束加热线圈的多股导线的股数最好不少于110根。
线束加热线圈所配置的磁芯可设于加热线圈的内部，或内部和底部，或内部、底部和外部。
对于多个线束加热线圈的绕制可以是1个线束加热线圈绕完再接着绕另1个线束加热线圈，也可以采用分段跨接绕制，即用1根多股导线先在1个线束加热线圈绕1～2匝就紧接着绕下1个线束加热线圈，按顺序循环绕制，直至全部线束加热线圈绕好为止。此种绕法不仅形成几个预定的小型线束加热线圈，还形成了由各小型线束加热线圈之间多次跨接线所组成的一个大线束线圈，此大线束线圈在工作时也形成一个大的环状集中磁场峰值，也就在锅具上产生一个大的环状加热涡流圈。各个线束加热线圈可以由电路统一控制，也可以分组由相应电路分开控制。线束加热线圈的平面几何图形为圆形，半圈形，椭圆形，扇形，三角形，四边形或多边形等以及类似形状。
所述的加热功率驱动与输出电路设有驱动电路、脉冲变压器和功率输出电路，驱动电路的输入接控制电路的脉冲信号PWM输出端，脉冲变压器的输入接驱动电路的输出端，变压器的输出端接功率输出电路的输入端，其工作频率≥30KHZ。
所述的驱动电路可为三极管互补推挽电路、单三极管电路、复合三极管电路或场效应管电路等。所述的功率输出电路可为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(STT)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、场控晶闸管(MCT)或静电感应晶闸管(STTH)等功率开关管电路。
所述的脉冲变压器初级串接于功率驱动级的输出端与电源端或输出端与公共地之间，或串接于互补推挽两管的输出端之间，或通过隔直耦合电容并接于互补推挽输出端与交流信号地(即电源端或公共地端)之间；而脉冲变压器次级通过一个低阻值电阻与功率开关管(例如IGBT)的输入端串接；并在功率开关管的输入端并接两个背靠背的稳压二极管，其稳压值正接的一个为+15V～+20V，反接的一个为-2V～-20V。
根据理论和实验证明，涡流功率不仅与磁感应强度(B)成正比，而且与产生交变磁场的交流电频率(f)的平方成正比。可见要提高涡流功率必须加大加热线圈的高频交流电功率(亦加大电磁炉功率)和提高加热线圈的工作频率，而后者比前者更加有效、经济和节能。
与现有的电磁炉加热装置相比，以功率输出电路采用IGBT管为例，由于功率驱动电路采用脉冲变压器，使IGBT管的输入信号脉冲上升沿及下降沿保持陡度，因而IGBT管的开关速度大大提高，减少IGBT功率管的开关损耗，确保IGBT管的安全。再者由于采用了脉冲变压器，在驱动脉冲PWM的下降沿，变压器产生反电势，经限幅后，对IGBT管的栅极加反偏压，形成符合要求的IGBT典型驱动电压波形(参见图3)。这就使IGBT管在关断过程中，能尽快地抽取PNP管的存储电荷，缩短关断时间，同时又可防止在关断瞬间因du/dt过高造成误导通，确保IGBT管安全，并提高抗干扰能力。而且功率驱动级不需要专门的直流电源，简化了电源结构。由于工作频率的较大提高，加热线圈的匝数大为减少，可以做成结构简单磁场相对集中的二个或二个以上线束加热线圈，在较大锅具上产生至少2个加热涡流环，对锅具加热面积更大更均匀。又由于工作频率的提高，在消耗相同市电功率下，涡流功率按加热线圈工作频率升高比值成平方倍数的增加，大大提高加热效率。因此本实用新型是一种环保节能型的电磁炉，效能比大于现有电磁炉。因涡流功率大幅度增加，本实用新型更适用于大功率炒菜锅或类似电热装置。
图1为现有的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
图2为图1的RC充放电路原理图。
图3为IGBT典型驱动电压波形图。在图3中，横坐标为时间t，纵坐标为电压V。
图4为本实用新型实施例1的加热线圈装置结构示意图(轴心线重合)。
图5为图4的一种垂直剖视图(同一平面)。
图6为图4的另一种垂直剖面图(不同平面，适用于凹形锅)。
图7为本实用新型实施例2的结构示意图(轴心线不重合)。
图8为图7的一种垂直剖视图(同一平面)。
图9为图7的另一种垂直剖面图(不同平面，适用于凹形锅)。
图10为本实用新型实施例3的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
图11为本实用新型实施例4的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
图12为本实用新型实施例5的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
图13为本实用新型实施例6的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
图14为本实用新型实施例7的电磁加热线圈的驱动电路与功率输出电路原理图。
具体实施方式
以下实施例结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1参见图4-6，本实施例设有2个加热线圈盘体9和10、磁芯6～8和线束加热线圈3～5。线圈盘体9设计成平面盘体，线圈盘体10设计成凹弧状盘体。对于线圈盘体9上的线束加热线圈3～5和磁芯6～8处于同一平面；对于线圈盘体10上的线束加热线圈3～5和磁芯6～8处于不同平面的凹弧面上，线束加热线圈同轴心。线束加热线圈的内侧和底部都设置磁芯。线束加热线圈为同方向绕制，首尾相串接后联接接线端子1和2。本实施例在锅具上产生3个同心圆不同半径的加热涡流环带，对锅具加热面积大又均匀。由于加热线圈工作频率成数倍的提高，在锅具上所产生的涡流功率大大增加，加热效率比普通电磁炉高得多。
实施例2参见图7-9，本实施例设有2个同心圆线圈盘体31和32，磁芯27～30和线束加热线圈23～26。线圈盘体31设计成平面盘体，线圈盘体32设计成凹弧状盘体。对于线圈盘体31上的线束加热线圈处于不同一平面，4个线束加热线圈的轴心线平行。对于线圈盘体32上的线束加热线圈处于不同平面的凹弧面上，4个线束加热线圈的轴心线交叉。线束加热线圈23～26为同方向分段跨接绕制，即用于绕制线束加热线圈23～26的导线由端子21从线圈23开始按下列次序线圈23-24-25-26各绕一圈，又再次回到线圈23循环绕制下去，直至线圈23～26全部绕满为止，最后从出线端口为导线端子22。线束加热线圈23～26都是同方向绕制，它们之间的跨接线也就在加热线圈盘中央形成1个线束加热线圈。当加热高频电流通过4个加热线圈时，4个加热线圈的磁力线在通过由跨接线形成的中央线圈时，磁力线方向一致。因此在锅具中央底部也产生一个加热涡流环带，再加上外围4个线束加热线圈在锅具上所产生的4个涡流环带，总共产生5个涡流环带。由此可见，上述绕制的4个线束加热线圈盘对锅具的加热面积比盘式的加热面积大得多，而且加热更均匀，再加上提高了加热线圈的工作效率，因而加热效率更高。
实施例3-6如图10-14所示，本实用新型采用的功率驱动电路以使用晶体三极管为例，功率开关管以使用IGBT管为例。采用的加热功率驱动与输出电路是在功率驱动电路与IGBT管功率输出电路的输入端之间插入脉冲变压器，其中图10～12为互补推挽驱动输出，图10的脉冲变压器的初级串接在互补推挽驱动输出两个管的发射极之间；图11的脉冲变压器初级则通过隔直耦合电容C1并接于推挽驱动输出与公共地之间；图12的脉冲变压器初级则通过隔直耦合电容C2并接于推挽驱动输出与电源正端之间；图13的功率推动输出电路为单管共发射极电路，脉冲变压器的初级串接于推动管的的集电极与电源正端之间；图14的推动输出电路为单管共集电极电路，脉冲变压器的初级串接于推动管的发射极与公共地之间。由于IGBT管为高输入阻抗，电压驱动输入，驱动功率比较小。本实用新型采用脉冲变压器驱动方式，因此功率驱动电路无需专门的直流电源，直流电源电压在5V以上均可使用。只要确保脉冲变压器的次级加到IGBT管的栅极有±15V的脉冲电平便可，如此，脉冲变压器的初次级匝数比随功率驱动电路所使用的电源电压而计算确定。由于使用脉冲变压器对于IGBT管来说栅极对地直流电阻RG很小，驱动脉冲信号PWM对栅极与射极之间的极间电容CGE充放电的RC值很小，IGBT管的输入电压VGE就几乎可以保持PWM的上升沿与下降沿的陡度，同时脉冲变压器在IGBT管截止(亦即PWM的下降沿)时能产生反电势，经稳压后对IGBT管的栅极施加负偏压，就能尽快地抽取IGBT管中PNP管的存储电荷，大大减少PNP管少数载流子的复合时间，也就缩短IGBT管的关断时间，从而大大提高IGBT管的工作频率。而IGBT的输出电路，由于工作频率的提高，回路线圈L3(即加热线圈)的电感量比一般电磁炉的加热线圈电感量小得多。以2000W的电磁炉为例，一般加热线圈工作频率为20KHZ，C3＝0.33μ，L3＝192μH，通过L3的峰值电流大于16A，由于L3匝数多，若做成线束加热线圈，多匝线圈捆扎在一起散热差温升高，加热线圈无法较长时间工作。本实用新型使用频率以80KHZ为例，取C3＝0.1μ，L3＝40μH，其线圈匝数可减少一半以上，再加上本实用新型还在线束加热线圈的内部和底部配置磁芯，加热线圈匝数又可进一步减少，如此，用少得多的匝数做成几个线束加热线圈，散热情况好得多，因此结构简单的线束加热线圈可安全应用于电磁炉。根据锅具的大小和形状，加热线圈盘设有至少1个线束加热线圈，其线圈可做成圆形、椭圆形、扇形、多边形等各种形状，各个线圈处于同一平面或不同平面或凹弧状曲面上，线圈的轴心线可重合或平行或交叉。当锅具较大时，二个或二个以上的线束加热线圈可以形成二个或二个以上的交变磁场峰值区，在锅具上产生二个或二个以上涡流加热环，加热面积大而均匀，适用于大功率炒菜锅。在图10～14中，三极管Q1和Q3为8050型，Q2为8550型，稳压二极管D1和D2为18V，电阻R1为10Ω，R2为10K。
实施例7与实施例3-6类似，其区别在于所述的功率驱动电路可采用已有的常用场效应管电路，功率输出电路可采用已有的常用静电感应晶体管(STT)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、场控晶闸管(MCT)或静电感应晶闸管(STTH)等功率开关管电路。
综上所述，显然本实用新型的加热效率是工作在30KHZ以下的任何电磁炉无法比拟的，更适用于大功率炒菜锅，是高效节能环保的最新颖电磁炉。
权利要求1.线束电磁加热装置，其特征在于包括电磁加热线圈装置和加热功率驱动与输出电路，电磁加热线圈装置设有加热线圈盘体、磁芯和至少一个线束或线扎加热线圈；所述的线束或线扎加热线圈是指由多股导线进行多匝绕制并捆扎在一起所形成的线圈；所述的加热功率驱动与输出电路设有驱动电路、脉冲变压器和功率输出电路，驱动电路的输入接控制电路的脉冲信号输出端，脉冲变压器的输入接驱动电路的输出端，变压器的输出端接功率输出电路的输入端，其工作频率≥30KHz。
2.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于加热线圈盘体至少设1个盘体，盘体为平面盘体或曲面盘体或弧面盘体。
3.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于线束加热线圈至少设1个，磁芯为环形磁芯、柱形磁芯或条状磁芯。
4.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于线束加热线圈位于同一平面或不同平面或弧面上，线束加热线圈的轴心线互相重合，互相平行，互相交叉，或其组合。
5.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于各线束加热线圈之间的联接为串联，并联或串并联，各线束加热线圈为顺时针方向绕制或逆时针方向绕制。
6.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于各线束加热线圈的多股导线的股数不少于110根。
7.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于线束加热线圈所配置的磁芯设于加热线圈的内部，或内部和底部，或内部、底部和外部。
8.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于线束加热线圈的平面几何图形为圆形，半圈形，椭圆形，扇形，三角形，四边形或多边形等以及类似形状。
9.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于所述的驱动电路为三极管互补推挽电路、单三极管电路、复合三极管电路或场效应管电路；所述的功率输出电路为绝缘栅双极型晶体管、静电感应晶体管、集成门极换流晶闸管、场控晶闸管或静电感应晶闸管功率开关管电路。
10.如权利要求1所述的线束电磁加热装置，其特征在于所述的脉冲变压器初级串接于功率驱动级的输出端与电源端或输出端与公共地之间，或串接于互补推挽两管的输出端之间，或通过隔直耦合电容并接于互补推挽输出端与电源端或公共地端之间；而脉冲变压器次级通过一个低阻值电阻力与功率开关管的输入端串接；并在功率开关管的输入端并接两个背靠背的稳压二极管，其稳压值正接的一个为+15V～+20V，反接的一个为-2V～-20V。
专利摘要线束电磁加热装置，涉及一种通过线圈装置加热的电热装置，尤其涉及一种主要适用于电磁炉和类似装置，通过提高工作频率的脉冲变压器直接驱动大功率管的电路和与其相适应的线束电磁加热装置。提供一种不仅能提高加热线圈工作频率从而提高对锅具的加热效率，同时因提高工作频率就可减少加热线圈匝数而做成结构简单加热效果又较好的线束电磁加热装置。包括电磁加热线圈装置和加热功率驱动与输出电路，电磁加热线圈装置设有加热线圈盘体、磁芯和至少一个线束或线扎加热线圈，所述的线束或线扎加热线圈是指由多股导线进行多匝绕制并捆扎在一起所形成的线圈。
文档编号H05B6/02GK2901771SQ20062011694
公开日2007年5月16日 申请日期2006年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者张建华 申请人:张建华