[發(fā)明專利]電磁加熱系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210442246.5
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102932979A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅福興
• 申請（專利權(quán)）人: 傅福興
• 主分類號: H05B6/02
• 分類號: H05B6/02;H05B6/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種利用電磁感應(yīng)加熱器皿的系統(tǒng)。

現(xiàn)有電磁加熱系統(tǒng)一般具有直接在器皿上產(chǎn)熱的優(yōu)勢，即直接在被加熱的炊具底部產(chǎn)熱，實際的加熱裝置則保持低溫。電磁加熱系統(tǒng)的劣勢是相對較高的耗電量和電子元件不易散熱的問題。電子元件對于產(chǎn)生高頻磁場并控制加熱系統(tǒng)是必須的，但電子元件產(chǎn)生的散逸熱和感應(yīng)線圈的產(chǎn)熱使得加熱裝置溫度上升，這就要求改進(jìn)加熱系統(tǒng)，解決散熱問題。同時，電磁爐高功率產(chǎn)生的較高用電量也是值得改進(jìn)的部分。

根據(jù)德國E.Baum等學(xué)者的傳統(tǒng)理論，導(dǎo)線的功率損耗由表層功率損耗和磁場造成的外部功率損耗構(gòu)成。其中P_skin表示線圈中總的表面功率損耗，I₀表示導(dǎo)體中流過的電流，R₀表示線圈總的直流電阻，ρ_skin為常數(shù)，r₀表示導(dǎo)線半徑，δ表示滲透深度；P_add表示線圈中總的附加功率損耗，η_cu為銅的空間系數(shù)，l_ω為導(dǎo)線的平均匝長，h_ω為線層厚度，k為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，N為匝數(shù)，l_sp為線圈高度，ρ_add為附加功率損耗的系數(shù)。當(dāng)感應(yīng)線圈的導(dǎo)線截面直徑減小時，導(dǎo)線功率損耗將減小，從而達(dá)到節(jié)能作用。通過對總功耗函數(shù)求導(dǎo)，得到使導(dǎo)線功率損耗最小的直徑為其中D為最佳導(dǎo)線直徑，k為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，μ為導(dǎo)線的磁導(dǎo)率，l_sp為線圈高度，f為勵磁頻率，N為匝數(shù)，C_bp為常數(shù)。

本發(fā)明的基本內(nèi)容是提供一種低功率損耗、易散熱、智能控溫的電磁加熱系統(tǒng)。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，感應(yīng)線圈導(dǎo)線的直徑在E.Baum等學(xué)者的理論最佳值D基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小是不恰當(dāng)?shù)模驗楫?dāng)導(dǎo)線截面直徑進(jìn)一步縮小，導(dǎo)線功率損耗進(jìn)入遞增區(qū)間，達(dá)不到降低能耗的作用。所以導(dǎo)線截面直徑的基礎(chǔ)值D是感應(yīng)線圈導(dǎo)線直徑的下限。然而，實驗發(fā)現(xiàn)：當(dāng)感應(yīng)線圈用于電磁加熱系統(tǒng)時，更細(xì)的導(dǎo)線直徑導(dǎo)致能耗的進(jìn)一步減小。因此，本發(fā)明重新設(shè)計了導(dǎo)線直徑，改進(jìn)了散熱裝置，并加入溫度感應(yīng)器件，克服了電磁加熱系統(tǒng)存在的高功率損耗、不易散熱的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，單根導(dǎo)線的直徑介于E.Baum等學(xué)者的理論最佳值D的1/4到3/4之間是最佳的。如果導(dǎo)線直徑進(jìn)一步減小，這在導(dǎo)線的生產(chǎn)上就會產(chǎn)生一定的困難，增加生產(chǎn)成本。因此，幾根上述規(guī)格的導(dǎo)線擰成一股是機(jī)械生產(chǎn)上和電學(xué)原理上的最佳選擇。

一般情況下，電磁加熱系統(tǒng)盡可能地貼近被加熱炊具下方。于此不同的是，本發(fā)明的另一重要特征就是感應(yīng)線圈和承載炊具的陶瓷面板之間有一塊熱絕緣，使得熱量不會從被加熱炊具一側(cè)迅速傳導(dǎo)給感應(yīng)線圈，保證感應(yīng)線圈低溫的效果。因此我們只需驅(qū)散感應(yīng)線圈產(chǎn)生的少許熱量，而這借助于風(fēng)扇等冷卻裝置是很容易實現(xiàn)的。同時，本發(fā)明設(shè)計了完善的冷卻通道，使得電子元件產(chǎn)生的散逸熱不易積累。

因為加熱是在電磁爐體之外實現(xiàn)的，即在被加熱炊具上生熱，電磁爐本身不會產(chǎn)生高溫，所以現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下，溫度測量器在電磁爐上并不作硬性要求。但是，熱量可以從炊具上傳導(dǎo)到陶瓷面板上，使得后者過熱。而用傳統(tǒng)的方法測量陶瓷面板的溫度是很難實現(xiàn)的。因此，根據(jù)本發(fā)明，一種新型光學(xué)測量裝置被用于檢測陶瓷面板的溫度。它包括一種紅外線敏感器，例如硅光電二極管可以根據(jù)普朗克輻射定律來測量溫度。在給定溫度下，陶瓷面板的輻射波長在傳感器的光譜靈敏度范圍內(nèi)，所以可量化的溫度信號能被傳感器捕捉到。根據(jù)維氏位移定律，隨著陶瓷面板溫度的上升，其輻射譜光譜輻射力的最大值也會上升。我們可以進(jìn)一步利用這個信號關(guān)閉或調(diào)低加熱系統(tǒng)的功率。

上述的陶瓷面板過熱只可能發(fā)生在對加熱系統(tǒng)操作不當(dāng)?shù)那闆r下，例如在面板上加熱一口空鍋，因此溫度控制系統(tǒng)必須執(zhí)行一個閘函數(shù)。例如當(dāng)溫度超過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的值時，加熱系統(tǒng)將保持關(guān)閉狀態(tài)直到人工斷開并重新連接電路，因為這意味著使用者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)空燒狀態(tài)并處理了這個問題。而這一閘函數(shù)控制過程可以借助微型計算機(jī)等控制電子器件來實現(xiàn)。

本發(fā)明的有益效果是，可以使家庭中的電磁加熱系統(tǒng)充分節(jié)約電能，使得綠色的生活理念在節(jié)能日益受到重視的今天得到充分體現(xiàn)。同時，系統(tǒng)實現(xiàn)了極低的熱量積累、溫度的智能控制，從而保證操作的安全性和便捷性。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是電磁加熱系統(tǒng)的俯視圖。

圖2是圖1中的A-A剖面圖。

圖3是圖1中的B-B剖面圖。