基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件的制作方法

本发明特别涉及一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件，属于家用电器、电子与节电技术等领域。

背景技术：

现代人生活节奏快，简约潮全面兴起，人们的饮水方式也趋于简约。除写字楼及个别家庭使用饮水机消费纯净水或蒸馏水外，绝大多数家庭仍然饮用烧开的自来水。即热式电热水壶因其省时、节能、美观、便捷、安全的特点，迅速受到广大消费者青睐。

目前市场上的电热水壶主要是基于热传导原理或电磁感应原理工作。其中，基于热传导原理的电热水壶在工作时，是利用发热管电阻丝产生热量，再将热量通过铝板传递到壶身内进行加热。电热水壶的使用形式基本为壶体与底座上的电源接口对位配合的形式。此类电热水壶具有以下缺陷，即：电热水壶的充电接口曝露在外，影响整体美观；使用中难以避免接口被淋水的问题，存在一定安全隐患；而需要准确的对位配合则使用户体验感大打折扣；热传导过程中存在一定能能量散失，效率低，且传导存在一定间接性，耗时长。而基于电磁感应原理的电热水壶在工作时，是通过高频交变电磁场，使壶体底部感应出涡流从而加热壶体，但此类电热水壶在加热过程中存在漏磁现象，致使功耗消耗大，有效磁场强度低，加热效率低。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件，其包括热水壶和底座；

所述热水壶包括接收磁感组，所述接收磁感组包括金属材料以及与金属材料结合的磁性结构，当所述热水壶内盛装有待加热物质时，所述金属材料与所述待加热物质传热连接；

所述底座包括电能无线发射模块，所述电能无线发射模块包括发射磁感组，所述发射磁感组与电源电连接；

其中，当所述热水壶以接触或非接触方式与所述底座配合时，所述发射磁感组与接收磁感组以互频方式相互匹配。

优选的，所述电能无线发射模块包括发射磁感组、谐振器、功率放大电路、高频驱动电路、逆变电路、整流电路以及控制电路，所述整流电路、逆变电路、高频驱动电路、功率放大电路、谐振器、发射磁感组依次串联，同时所述逆变电路、功率放大电路和发射磁感组还与控制电路连接，所述整流电路与电源电连接。

进一步的，所述接收磁感组与发射磁感组组成内动力机理闭环系统。

进一步的，当所述热水壶以非接触方式与所述底座配合时，所述热水壶与所述底座之间的距离L优选为：0＜L≤5cm。

进一步的，所述发射磁感组包括驱动线圈和磁性材料，所述驱动线圈与磁性材料结合，并且所述驱动线圈与所述谐振器串联连接。

更进一步的，所述发射磁感组包括多个驱动线圈，所述的多个驱动线圈与对应的多个谐振器串联连接。

更进一步的，所述发射磁感组包括单个驱动线圈，所述的单个驱动线圈与单个谐振器串联连接。

更进一步的，所述磁性材料由软磁粉和高分子材料组成。

优选的，所述软磁粉包括铁钴镍磁粉和/或铁硅软磁粉，且不限于此。

优选的，所述高分子材料包括环氧树脂和/或聚酯，且不限于此。

进一步的，当所述高频驱动电路被输入设定频率的交流电信号时，由所述发射磁感组与谐振电路中的谐振电容组成的发射谐振体的固有频率被由所述接收谐振磁感组组成的接收谐振体影响而达到选定的工作频率带宽范围内，使所述发射谐振体达到谐振状态，同时所述接收谐振体的固有频率被所述发射谐振体影响而达到设定频率范围，使所述接收谐振体与所述发射谐振体产生谐振，在该谐振状态下所述发射磁感组形成的高频交变磁场使所述接收磁感组中的金属材料内感应出涡流，进而使所述金属材料发热，并对盛装于所述热水壶内的待加热物质进行加热。

优选的，所述热水壶包括壶体，所述壶体的至少部分壶壁由所述金属材料组成。

进一步的，所述磁性结构包括结合于所述壶体的至少部分壶壁上的磁性层。

更为优选的，所述壶体的至少部分底壁由所述金属材料组成。

更为优选的，所述磁性结构包括结合于所述壶体的至少部分底壁外表面上的磁性层。

优选的，所述磁性层为磁粉涂层。

优选的，所述磁性层上还设置有包覆层。

进一步的，所述热水壶还包括与所述壶体配合的壶盖，所述壶体上设有出水口。

优选的，所述壶体与壶盖之间还设有滤网。

优选的，至少所述壶体上部为非金属材质的。

优选的，所述壶盖是非金属材质的。

进一步的，所述底座还包括底座壳体，所述电能无线发射模块设于所述底座壳体内，所述底座壳体上还设有功能按键和插电口，所述电能无线发射模块经开关电路与插电口电连接，所述功能按键与开关电路电连接，所述插电口与外部电源电连接。

优选的，所述底座壳体上还设有通风孔，所述通风孔上设有防尘过滤网。

优选的，所述功能按键采用机械按键或触摸按键。

优选的，至少所述底座壳体分布于发射磁感组与接收磁感组之间的壳壁是非金属材质的。

进一步的，所述控制电路包括温度检测模块，所述温度检测模块包括热敏电阻传感器或红外温度传感器。

进一步的，所述控制电路还包括异物识别模块。

进一步的，所述控制电路包括变频控制模块，至少用以调控所述发射磁感组的工作频率，所述工作频率的范围为0-60kHz。

进一步的，所述无线加热热水壶组件包括复数个热水壶，该复数个热水壶与一底座配合。

进一步的，所述底座被放置于工作台面上或嵌设于工作台面内。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：

1)本发明的无线加热热水壶组件在使用时，能充分利用电能，并实现电能与热能的高效转换，节能环保；

2)本发明的无线加热热水壶组件无需如现有的电热水壶一样设置电源接口，使用时只需将热水壶放置在底座上，无需准确对位，更为方便、安全、健康；

3)本发明的无线加热热水壶组件在设计、制造时可不再受电源接口限制，造型可更富美感和艺术气息，使用户体验更为良好；

4)本发明的无线加热热水壶组件在使用时，还能有效防止热水壶内产生水垢。

附图说明

为了更清楚地说明本发明结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为本发明一实施例中一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件的结构示意图；

图2为本发明一实施例中一种电能无线发射模块的电路图；

图3为本发明一实施例中一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件的工作原理图；

图4为本发明另一实施例中一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件的结构示意图。

附图标记说明：1-出水口、2-壶体、3-壶盖、4-把手、5-电能无线发射模块、6-插电口、7-开关电路、8-功能按键、9-底座壳体、10-底座、11-工作台面。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。

请参阅图1所示，本发明一实施例中的一种基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件包括一热水壶和一底座10。

其中，所述热水壶包括壶体2，所述壶体2可与底座10接触性或非接触性地配合。并且所述底座与壶体之间没有电连接线或电路接口。

优选的，所述底座10与壶体2可以“隔空”相对，无需直接接触，例如，壶体2与底座1之间的距离L可以为：0＜L≤5cm。

进一步的，所述壶体底部材质为金属材料，并且壶体底部外表面涂有磁粉涂层，整个壶体不含任何电路，壶体与磁粉涂层形成接收磁感组。

更进一步的，所述磁粉涂层的材质和厚度可根据热水壶的使用功率而调整。

更进一步的，所述磁粉涂层外部还可以设置包裹层，包裹层可以装饰材料或防滑材料等形成，例如可以由高温塑料等组成，但不限于此。

其中，所述底座10包括电能无线发射模块。所述电能无线发射模块可以互频磁阻加热方式对所述壶体进行加热。

进一步的，所述电能无线发射模块包括发射磁感组、谐振器、功率放大电路、高频驱动电路、逆变电路、整流电路以及控制电路，所述整流电路、逆变电路、高频驱动电路、功率放大电路、谐振器、发射磁感组依次串联，同时所述逆变电路、功率放大电路和发射磁感组还与控制电路连接，所述整流电路与电源连接，所述发射磁感组与接收磁感组以互频方式相互匹配。

更进一步的，所述接收磁感组与发射磁感组为内动力机理闭环系统，通过固有频率相互影响，使二者达到谐振状态，当无负载时，电能无线发射模块的静态功耗几乎为零，当接收磁感组出现时，发射磁感组功耗相应增大，电能无线发射模块根据接收负载的变化自动响应，节能、环保、非辐射。

进一步的，所述发射磁感组包括驱动线圈和磁性材料，所述驱动线圈与磁性材料，特别是大面积的磁性材料结合，所述驱动线圈与谐振器串联连接。

更进一步的，所述驱动线圈可以是多个驱动线圈与对应的多个谐振器串联，也可以是单个驱动线圈与单个谐振器串联。

其中，所述底座10还可包括底座壳体9、功能按键8、开关电路7和插电口6等。

进一步的，所述开关电路7用以控制电能无线发射模块5的开启或关闭以及加热模式等。

进一步的，所述整流电路通过插电口6与外部电源连接，并通过开关电路7的控制，向电能无线发射模块5输送电能。

进一步的，所述功能按键8上的触发信号由开关电路7接收并传递。所述功能按键8可采用机械按键或触摸按键，但不限于此。

进一步的，所述电能无线发射模块、开关电路可内置于底座壳体中，功能按键和插电口可设于底座壳体上。

进一步的，所述壶体2上设置有出水口1以及把手4。

进一步的，所述热水壶还可包括壶盖3。

更进一步的，所述壶体2底部为金属材料，顶部及壶盖3可以为透明玻璃、陶瓷等材料，但不限于此。

更进一步的，所述壶体2与壶盖3之间设置有滤网，可以将热水壶用作煮茶壶。

更进一步的，所述底座壳体9上表面为非金属材质，例如高性能塑料、钢化玻璃等，但不限于此。

更进一步的，所述底座壳体9可以是分体式结构，侧面带有通风孔，通风孔可以增设防尘过滤网，籍以帮助底座10内的各元件或电路进行散热。

进一步的，所述控制电路包括温度检测模块和异物识别模块，使控制电路具有温度检测、异物识别功能。

更进一步的，所述温度检测模块包括热敏电阻传感器或红外温度传感器，但不限于此。

本实施例的无线加热热水壶组件的工作原理在于：当电能无线发射模块中的高频驱动电路被输入设定频率的交流电信号时，发射谐振体(由发射磁感组和谐振电路中的谐振电容组成)的固有频率被接收磁感组影响而达到该选定工作频率的选定带宽范围，使发射谐振体达到谐振状态，同时接收谐振体(即接收磁感组)的固有频率被发射谐振体影响而达到设定频率范围，使接收谐振体与发射谐振体产生谐振，在谐振状态下，发射磁感组形成的高频磁场对接收磁感组的影响可以达到最强，交变磁场使壶体2感应出的涡流最强，从而达到电能对应热能最高的转换效率，实现电能无线发射模块上电能转换为壶体2上热能的无线传输，再利用壶体2上的热能对热水壶中的水进行加热。

进一步的，所述控制电路还可包括变频控制模块，其至少用以调控所述发射磁感组的工作频率，采用变频法加热可有效防止水垢产生，其中，所述工作频率的范围为0-60kHz。

更进一步的，所述变频法防止水垢产生的原理在于：水中碳酸钙结晶形态的改变，水垢的主要成分CaCO₃是由水中的Ca(HCO₃)₂受热分解生成的，它有两种结晶方式，当电磁法处理过的水受热时，析出的CaCO₃主要为针状文石结晶，文石结晶的结构疏松，抗拉、抗压能力差，黏结性弱，不易黏结成硬质水垢，它可在水中任意形成核结晶，形成泥渣状态沉淀而经由污水除去；而未经电磁法处理的水在加热时析出的CaCO₃结晶主要为紧密地菱形方解石晶体，易在受热的金属表面上形成坚硬的水垢。

在本实施例中，所述底座10可以设置工作台面(例如家用餐桌桌面、办公桌桌面、会议桌桌面)上，使工作台面无明线。

在本发明的另一实施例中，参阅图4所示，所述底座10也可以完全嵌入工作台面11内，使工作台面无明线。该实施例中热水壶、底座的结构及其配合工作方式可与前述实施例相同。

在前述实施例中，可以使一个热水壶与一个底座配合。

而在本发明的再一实施例中，参阅图5，也可以将多个热水壶与同一底座配合。该实施例中热水壶、底座的结构及其配合工作方式可如前文所述，此处不再赘述。

本发明提供的基于谐振互频磁阻技术的无线加热热水壶组件，实现了电能到热能的无线传输，合理应用了变频法；实施过程中加入了磁性材料、磁粉涂层、谐振器；结构上取消了现有热水壶的电源接口，使用时只需放置在底座平面上，无需准确对位。而且藉由前述设计，还可大大提高了加热效率，改善使用的便捷性、安全性。另外，藉由，本发明的热水壶造型不再受电源接口限制，外形更为美观大方和富有艺术气息的热水壶，用户体验更为良好。

在本说明书中，若非特别说明，则前述各供电桌面系统中的机械、电气组件均可以选自业界已知的合适类型。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。