一种电磁感应加热单元及具有其的热水器的制作方法

本发明涉及电磁感应加热结构领域，具体涉及一种电磁感应加热单元；本发明还涉及电磁热水器领域，具体涉及一种电磁热水器。

背景技术：

传统的电磁感应加热结构通常的结构是用线圈通电，线圈中产生高频磁场，使处于线圈中的金属棒，受磁场感应而发热，再利用该金属棒去加热液体。但该种方式能量转化效率较低，耗电大且安装不便、存在一定的安全隐患。

后来现有技术又对电磁感应加热结构有了进一步的改进：由两个平盘状的电磁线圈对置构成电磁感应加热结构，并将用于为负载提供电流的线圈（命名为“第一线圈”）被与负载固定在一起形成一整体结构，而用于提供感应磁场的另一线圈（命名为“第二线圈”）被单独安装于设置两者的壳体之外，即：第一线圈和加热体封装在一个塑料壳体内，第二线圈封装在另一个塑料壳内，第一线圈与第二线圈相对设置；风扇设置在第一线圈的壳体中。

当该种电磁感应加热结构应用于热水器时，不但能量转化较低，且由于风扇冷却气流流动不畅，噪音很大，由于风不直接冷却第二线圈，使第二线圈产生的高热难以散去，很容易导致第二线圈所在的塑料壳体发生变形、老化；此外由于线圈为扁平结构，风道过窄，气流流通不畅，热水器工作时气流噪音很大。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种电磁感应加热单元，通过线圈的巧妙设计，解决能量转化效率低、散热效果差、噪音大的问题。

本发明的另一目的是针对现有的电磁热水器的不足，提供一种电磁热水器，通过改变线圈的排布方式，并合理的设置风扇的位置，达到提高能量转化效率的效果，并解决传统电磁热水器散热效果差、工作时噪音大的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种电磁感应加热单元：包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组设有由第一导线绕制而成的第一线圈，所述第二绕组设有由第二导线绕制而成的第二线圈，其特征在于：将所述第一线圈和所述第二线圈分别绕成具有中间气流通道的立体形状；所述第二线圈套设在所述第一线圈外部并保持有一定的周向间隙；应用时，所述第一线圈和所述第二线圈中的任一个与电源电相连，形成磁通量可变的感应磁场，另一个与用作负载的加热体电连接形成一闭合回路，所述闭合回路在所述磁通量可变的感应磁场中产生电流，为其所连接的加热体提供电能。

优选的，所述第一线圈用于与所述加热体连接形成所述闭合回路。

优选的，所述第一绕组和所述第二绕组形成一可与所述加热体分开设置的独立单元。

优选的，所述第一绕组和/或第二绕组的主体结构为圆筒形状。

优选的，所述第一绕组在所述第一线圈内和/或外设有强化磁场的第一磁条，所述第二绕组在所述第二线圈内和/或外设有强化磁场的第二磁条；

优选的所述第一、第二磁条的个数分别为3-6个；

优选的，所述第一、第二磁条的个数分别为6个；

优选的，所述第一、第二磁条均布设置。

优选的，所述第一线圈缠绕在第一绝缘支撑件上，所述第二线圈缠绕在第二绝缘支撑件上，所述第一支撑件与所述第二支撑件形成所述套设结构。

优选的，所述第一绝缘支撑件的上端形成有风扇安装部，使其至少能形成从第一绕组中间气流通道流过的冷却气流；

优选的，所述风扇为离心风扇；

优选的，所述风扇安装部位于所述中间气流通道的上方；进一步优选的，所述风扇嵌设在所述中间气流通道的上方。

优选的，在所述第一绕组和第二绕组的下方，设有绕组安装部，所述第一绕组和第二绕组可拆卸地设置在所述绕组安装部上形成可与加热体分开设置的独立单元。

本发明的电磁感应加热单元有益效果为：第一绕组设有由第一导线绕制而成的第一线圈，第二绕组设有由第二导线绕制而成的第二线圈，将第一线圈和第二线圈分别绕成具有中间气流通道的立体形状；第二线圈套设在第一线圈外部并保持有一定的周向间隙。如此不但能量转化效率高，还更加安全，噪音小，且电磁感应结构安装拆卸方便。

本发明还提供一直采用上述任一项所述的电磁感应加热单元的电磁热水器，其加热体设置在热水器水箱内部用于加热水，所述电磁感应加热单元设置在热水器水箱外部，提供加热体加热用所需电流，进一步优选的，所述水箱和安装部在隔壁处可拆卸地安装在一起。

优选的，所述热水器包括一设置在所述热水器水箱外部的安装部，所述电磁感应加热单元设置在所述安装部的壳体内。

优选的，所述电磁感应加热单元通过所述绕组安装部可拆卸地固定在所述安装部内；所述水箱和安装部连接处形成一隔壁，所述加热体一端固定在隔壁上，另一端伸向所述水箱的壳体内。进一步优选，所述绕组安装部为一盘状结构，被安装在对应所述加热体头部的上方。

优选的，由所述水箱部壳体形成所述隔壁，所述安装部壳体与所述水箱部壳体在隔壁处可拆卸地装配在一起并形成一整体外观；

优选的，所述隔壁包括侧内壁和侧外壁，所述侧内壁由所述水箱部壳体形成，所述侧外壁由所述安装部壳体形成；

优选的，所述侧内壁和所述侧外壁可拆卸的安装在一起。

优选的，所述加热体的头部伸出所述隔壁，该加热体头部裸露在所述安装部的壳体内与所述第一线圈或第二线圈电连接以形成所述闭合回路。

上述优选实施方案本领域技术人员可根据实际需要任意组合在一起。

本发明的电磁感应热水器有益效果为：与现有技术中采用平盘电磁感应加热结构的热水器相比，不但能量转化效率高，还更加安全，噪音小，且安装便捷方便。

本发明的电磁热水器，由于安装了本发明中所述的电磁感应加热结构，所以其也具有能量转化效率高的优点。

附图说明

图1为本发明优选实施例的磁场结构示意图；

图2为本发明优选实施例的感应结构示意图；

图3为图1中a-a面的结构示意图；

图4为本发明优选实施例的电磁结构嵌套方式示意图；

图5为本发明优选实施例的线圈示意图；

图6为本发明优选实施例的电磁热水器结构分解示意图；

图7为本发明优选实施例的电磁热水器结构示意图；

图8为本发明另一优选实施例的电磁热水器结构示意图；

图9为现有技术中第一线圈或第二线圈绕制方式示意图。

图中：100-电磁感应发热单元，1-第一绕组，10-第一线圈，11-第一磁条，12-第一固定部，13-第一绝缘支撑件，2-第二绕组，20-第二线圈，21-第二磁条，22-第二固定部，23-第二绝缘支撑件，100-电磁感应加热单元，30-风扇，31-风扇安装部，4-绕组安装部，5-加热体，7-热水器壳体，71-水箱，72-安装部，72-盖体，73-隔壁，731-侧内壁，732-侧外壁。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-图5所示，一种电磁感应加热单元，包括第一绕组1和第二绕组2，第一绕组1设有由第一导线绕制而成的第一线圈10，第二绕组2设有由第二导线绕制而成的第二线圈20，将第一线圈10和第二线圈20分别绕成具有中间气流通道的立体形状；第二线圈20套设在第一线圈10外部并保持有一定的周向间隙；应用时，可将第一线圈10和第二线圈20中的任一个与电源电连接，形成磁通量可变的感应磁场，另一个线圈与用作负载的加热体电连接形成一闭合回路，闭合回路在所述磁通量可变的感应磁场中产生电流，为其所连接的加热体提供电能。但作为优选的实施例，申请人发现，将套设在第一线圈外的第二线圈用于与加热体连接提供电流回路具有更高的能量转换效率。即如图1-5所示的第一线圈10用于与所述加热体5连接形成所述闭合回路。可选的，第一线圈10和第二线圈20虽是两个相互独立的线圈，可以绕制成任一具有中间气流通道的立体形状，其横截面可以是圆形，也可以是方形或正六边形，但较佳的是主体结构具有圆形横截面中空气流通道的圆筒形线圈形状；如图5所示的线圈结构，它既可以是第一线圈也可以是第二线圈形状，这样设计更利于电磁感应加热结构的能量转化和提供更顺畅的气流通道从而减少工作噪音。

本发明上述设计，相比图9所示现有技术所采用的平面线圈电磁感应加热结构具有很大的创新，现有技术第一线圈产生的磁场线较为发散，导致感应后的能量损失较大，且使用期间由于气流流通不畅噪音非常大。而设计成具有中间气流通道的立体形状的线圈，磁场线比较聚拢，不但能量在转化过程中损耗小，且噪音非常小。

为进一步提高能量转化效率和减小安装空间，第一线圈10和第二线圈20的导线在各自的绕制过程中每一圈的导线紧密相接。优点是：一方面使其能量转化的效果达到最好，另一方面优化其体积。

实施例2，在上述实施例1的基础上，第一绕组1和第二绕组2形成一可与所述加热体5分开设置的独立单元。即区别于现有技术，将用于提供感应电流的线圈与加热体分开设置，即：加热体单独设置在热水器水箱内，第一线圈和第二线圈与加热体分开独立安装于另一壳体内，即用于给加热体提供电流的第一线圈和第二线圈绕组形成一整体可拆卸的单元结构。极大便利了两个线圈的安装和检修、更换。

实施例3，在实施例1或2的基础上，第一绕组1在第一线圈10内和/或外设有强化磁场的第一磁条11，第二绕组2在第二线圈20内和/或外设有强化磁场的第二磁条21；优选的第一、第二磁条11、21的个数分别为3-6个；进一步优选的，第一、第二磁条11、21的个数分别为6个以最优的实现既能强化磁场又不产生电路板安全；进一步优选的，第一、第二磁11/21条均布设置。磁条的作用是使其中一个线圈接收感应磁场产生感应电流或者感应电压，实现磁能转换为电能。

更进一步的，第一线圈10缠绕在第一绝缘支撑件13上，第二线圈20缠绕在第二绝缘支撑件23上。与第一线圈、第二线圈缠绕结构和设置方式相适应的，所述第一线圈10套设在第二线圈20内时，第二绝缘支撑件23为中空结构，第二线圈20套设在第一线圈10内时，第一绝缘支撑件13为中空结构。或者第一绝缘支撑件13和第二绝缘支撑件23均为中空结构，以形成便于气流流通的中间气流通道。第二绝缘支撑件23和第一绝缘支撑件13均为耐高温的材料制成，较佳的是由耐高温的塑料件制成。

第一绝缘支撑件13和第二绝缘支撑件23的横截面为圆形、方形、六边形或三角形等任意形状，优选是圆形。当为其横截面为圆形时，结构更易于制造，在绕制第一线圈和第二线圈时也更容易，实施例中以横截面为圆形展示，如图5所示。

更好的缠绕方式：线圈紧密的绕制在绝缘支撑件上。

更进一步的说明在磁条的固定位置，第一磁条11固定设置在第一绝缘支撑件13上，其位于第一绝缘支撑件13的内侧；第二磁条21固定设置在第二绝缘支撑件23上，其位于第二线圈的外侧。第一磁条11和第二磁条21的位置关系可以变化，例如，将第一磁条11设置在第一线圈10的外侧，或将第二磁条21设置在第二绝缘支撑件23的内侧；由于磁条的作用是使其中一个线圈接收感应磁场产生感应电流或者感应电压，实现磁能转换为电能，所以其位置的变化并不影响其正常运行。第二磁条21和第一磁条11均可以是多个，但较佳的是4-8个，最优的是6个，可以得到能效和用电安全的最佳综合效果，进一步优选的磁条排布或均匀的排布在相应的线圈周围设置。

更进一步，第一绝缘支撑件13的一端设置有第一固定部12；第二绝缘支撑件23的一端设置有第二固定部22；当第一线圈10套设在第二线圈20内或第二线圈套20设在第一线圈10内时，第一固定部12位于电磁感应发热单元100的一端，第二固定部22位于电磁感应发热单元100的另一端。所述第一固定部12和第二固定部22优选为法兰结构，可以方便将此结构安装到应用该电磁感应加热单元100的机器上。

第一固定部12与第一绝缘支撑件13固定连接或为一体成型结构；第二固定部22与第二绝缘支撑件13固定连接或为一体成型结构。较佳的方式是通过开模一体成型。

实施例5，在上述任一实施例的基础上，第一绝缘支撑件13的上端形成有风扇安装部31，使其至少能形成从第一绕组1中间气流通道流过的冷却气流；优选的，所述风扇安装部31处设置有风扇30，优选的，所述风扇30为离心风扇。由此设计，不但保障了电磁线圈的散热，还降低了噪音和风扇的成本（轴流风扇比离心风扇贵很多）。进一步优选的，所述离心风扇嵌设在第一线圈绕组的中间气流通道上方以形成更紧凑的结构和更好的冷却效果、更流畅的气流通道。

优选的，在所述第一绕组1和第二绕组2的下方，设有绕组安装部4，所述第一绕组1和第二绕组2设置在绕组安装部4上形成独立可拆卸的整体结构。

当然，电磁感应加热单元100的风扇30主要的作用是散热。由于电磁感应发热单元100是中空的立体结构，风扇30对着电磁感应发热单元中空结构的气流通道，实现电磁感应加热单元100的散热。

对本发明公开的一种电磁热水器结合附图和实施例进行进一步说明。

结合图1-图7所示，一种电磁热水器，包括上述任一实施所述的电磁感应加热单元100，加热体5设置在热水器内部用于水的加热，所述电磁感应加热单元100设置在热水器外部，提供加热体5加热用所需电流。第一线圈10的两端与电源电连接，第二线圈20的两端与加热体5电连接，第一线圈10和第二线圈20连接的附件可以互换。也就是说电磁感应加热单元100的输出端与加热体5电连接，为加热体5提供电能；电源与电磁感应加热单元100的输入端电连接，为电磁感应加热单元100提供输入的电能。

优选的，所述电磁感应加热单元100通过所述绕组安装部4固定在所述热水器外部。

进一步优选，所述热水器壳体7包括水箱71和安装部72，所述加热体5设置在所述热水器水箱71的壳体内以将其内的水加热，所述电磁感应加热单元100设置在所述安装部72的壳体内，以用于提供所述加热体感应电流。通过电磁感应加热单元100提供电能为加热体100供电，实现电能到热能的转换。

为了安装和维修更加方便，如图8所示的，所述水箱71和安装部72可拆卸地安装在一起；更进一步的，为了生产和制造方便，所述水箱71和安装部72连接处形成一隔壁73，所述加热体5位于水箱71内并将其另一端（需要电连接的一端）伸出水箱71的壳体，所述电磁感应加热单元100设置在安装部72内，其另一端伸向所述安装部72的壳体内。

更好的热水器外壳的实施方式是，隔壁73由水箱71的壳体向内凹陷形成，安装部72形成一盖体721可拆卸的安装在所述隔壁73上；还可以优选的，所述隔壁73包括侧内壁731和侧外壁732，所述侧内壁731由所述水箱71壳体形成，侧外壁由安装部壳体形成，所述盖体721与侧外壁732可拆卸连接。

加热体5的头部伸出所述隔壁73，该加热体5头部裸露在所述安装部72的壳体内，所述加热体5头部与所述第一线圈10或第二线圈20电连接以形成所述闭合回路；电磁感应加热单元100的绕组安装部4为一盘状结构，支撑在所述加热体5头部的上方，设置该绕组安装部，方便电磁感应加热单元100的固定。

在该电磁热水器中，风扇30设置在风扇安装部31内，风扇安装部31可以是电磁感应加热单元100与盖体721组成的空间，风扇安装部31也可以是电磁感应加热单元100与侧内壁731的壳体组成的空间。所述风扇安装部31最好是电磁感应加热单元100与盖体721组成的空间，即如图5所示的位置，由于风扇30也需要通电，设置在该位置上时，方便拆卸和维修。

由于现有技术中，电磁热水器的电磁感应加热单元中的两个线圈为平面的结构，一般散热装置封装在壳体内，其无法形成良好的散热通道，所以其散热效果很差，而且由于空间狭窄，散装装置（风扇）启动时，风扇叶引起周围空气的振动，其噪音很大。

本发明中，由于风扇30位于电磁感应加热单元100的一端，散风扇30对着电磁感应加热单元100中空结构的通孔，通孔即为散热通道。散热效果比现有技术更好，而且完美的解决了噪音大的问题。

本发明提供的电磁感应加热单元，由于第一线圈和第二线圈都是立体的结构，并利用套设的方式进行感应连接，从而能够有效的提高能量的转化效率，而且由于中空的结构特点，能够提供一个良好的散热通道，配合散热装置，其散热效果更佳，噪音小。利用该电磁感应加热单元组装的电磁热水器安装灵活，可以有效降低制造、安装或者后期维修的成本。本发明对实现社会能源节约、提高生产效率等有良好的作用和贡献。

以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本发明所举的优选实施例，并不能理解为是对本发明唯一的限定。且上述各种实施方式可允许进行其中之一或多个实施例的组合。