一种智能电磁加热组件的制作方法

本发明涉及电磁加热领域，特别是涉及一种智能电磁加热组件。

背景技术：

随着人们对能源危机的认识和新兴技术的不断发展，电磁加热技术在不断的得到发展和深层次的运用，电磁加热技术广泛的适用于机械加热、木材、建筑、食品、医疗、和化工领域。在早期的加热系统中，通常采用电阻丝进行加热，其在加热的过程中能量损失大，转化率低，而且电阻丝的使用寿命较短；后来随着电磁加热技术的成熟，电阻丝加热的技术逐渐被淘汰，电磁加热的节能效果好、环保效果好、使用寿命长、能量的转化效率高、性能安全可靠。

在当今市场上，电磁加热的线圈一般为一个大的圆盘状的线圈绕组，在给不规则的铁板加热时，由于铁板的不规则或薄厚不均匀，从而使涡流在铁板上的分布不均，导致铁板表面受热不均匀，进而无法使铁片上的物体受热均匀，对于要求精度高的物体无法满足要求；在中国发明专利说明书cn109803463中公开了一种多线圈线盘，此方法是在需要加热的面积下部对应的位置上排列多个线圈，其加热的面积的大小与线圈的大小有着直接的关系，线圈的数目可以有几个或十几个甚至几十个不等，且这么多的线圈是串联进行加热时，在控制过程中由于环境温度和磁漏等关系的影响，会使铁板表面的涡流分布不均匀从而使铁板的表面很难达到温度均匀，其次多个线圈串联连接不能独立控制某个线圈使温度均匀；因此，研发一种新的能够使不规则物体表面均匀加热且能量转化率高的电磁加热的装置是十分有必要的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能电磁加热组件，结构紧凑小巧，实现对多边形体或金属块和金属管道等厚度不均匀、形状不规则物体和不可移动较大物体的表面的高精度均匀加热。

一种智能电磁加热组件，包括壳体，所述壳体内包括：

加热单元，包括至少两个线圈，所述线圈并联连接，所述线圈集成在壳体的一侧侧面内；

控制单元，包括主控模块和调理电路；

温度检测单元，包括若干温度传感器，温度传感器安装在所述线圈之间；

输入单元，包括若干输入按键，输入按键连接主控模块的输入端；

显示单元，连接主控模块的显示单元。

进一步的，所述加热单元包括线圈架，所述线圈盘绕安装在线圈架一侧，线圈架的另一侧安装有磁条。

进一步的，所述磁条与所述线圈位置对应。

进一步的，所述线圈架一侧安装有若干交错布置的容置槽，所述磁条安装在容置槽内。

进一步的，所述壳体侧壁包括隔热材料层和附着在所述隔热材料层外侧的金属板。

进一步的，所述调理电路包括总线调理电路和若干并联连接的分线调理电路，总线调理电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路，所述分线调理电路包括谐振电路。

进一步的，所述线圈的直径范围为1-2.5cm。

进一步的，所述主控模块包括：

信号接收模块，用以接收输入单元输入的指令，所述指令包括开启指令、关闭指令和调节指令；

信号发送模块，用以向调理电路发送控制信号，向现实单元发送显示信号。

更进一步的，所述主控模块包括功率计算模块，用以根据要加热物体估算加热功率。

如上所述，本发明提供的一种智能加热组件，具有如下效果：

1)、本发明为一个独立的智能加热的组件，是高度集成的，它的外观形状很小巧，可适用于在不可移动的金属物体进行表面加热。

2)、每一个组件都是一个精确的加热单元，具有完整的电磁加热系统，可以使用单个组件对厚度不均匀物体局部加热和多边形体的多变面的加热，多个组件可以通过简单的物理拼接就可以对大的物体进行高精度的均匀加热，实现对需加热的物体高效率的均匀加热。

3)、本申请中的电热单元中的每个独立的线圈绕组的直径是现有技术中的普通电磁线圈较十分之一，所以每个线圈之间的死区也较小，线圈绕组可最大限度地作用于物体表面，使物体的磁场接收面积匹配，其发热面积和均匀性得到了很大的提升，且精确度可以控制在0.1％。

附图说明

图1为本发明实施例一的3*3线圈电磁加热单元的俯视图；

图2为本发明实施例一的3*3的线圈结构示意图；

图3为本发明实施例二的2*2线圈电磁加热单元的俯视图；

图4为本发明具体实施例的壳体外部结构示意图；

图5为本发明实施例三的多个3*3线圈电磁加热单元组件的俯视图。

图6为本发明具体实施例的电磁加热组件的原理框图。

图中，101-109线圈槽，201-208红外探头温度传感器，301-302容置槽，401-404按键，5-正方体外壳，6-显示器，7-9加热组件，111-119线圈。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一，本实施例的一种智能电磁加热组件，包括壳体，所述壳体内包括加热单元、控制单元、温度检测单元、输入单元和显示单元，具体的：

如图4所示，所述加热单元安装在壳体的一侧的侧壁处，输入单元和显示单元位于壳体的另一侧面上。

所示加热单元，如图1和图2所示，包括线圈架，线圈架上包括均匀分布的9个线圈槽，线圈槽与线圈槽之间为外切分布，同时位于边界的线圈槽与正方体的边界内切，线圈槽内盘绕有线圈，线圈数量为9个，9个线圈呈3*3组合布置，所述线圈并联连接，本实施例采用的线圈101-109为漆包线绕制而成，所示漆包线的直径范围为0.1-0.2mm，线圈的直径范围为0。

本实施例中每个线圈的中心位置的导线和线圈最外层的导线引出，将每个线圈的两个导线分别接在逆变电源的输出端，实现9个线圈的并联连接。

本实施例中的线圈槽采用的是lds塑料制成的线圈盘载体，呈圆盘形向外发散，每一个圆盘都是由高度0.1cm厚度为0.1cm的lds塑料制成的轨道，且在每一个圆的1/6处设置了有防线圈导线脱落的倒钩设计，保证线圈牢固地固定在其对应的卡槽里。

线圈架的另一侧安装有若干交错布置的容置槽，容置槽内安装有磁条，本实施例中容置槽在线圈槽的正下方，并且贴覆在线圈槽的下端，容置槽的四周端嵌入在壳体的内壁上，使线圈槽得以支撑，安装磁条可有效防止电磁泄露，以使磁场可集中作用于位于上方的铁板，进一步提升铁板的发热效率，有效避免因电磁泄漏对外部电子元件产生的干扰，此外，由于线圈绕组与磁条接触更为紧凑，线圈绕组产生的热量可传递到磁条，增加了散热面积，进而可以提高散热效果有效降低线圈绕组表面的温度。

本实施例中的外壳为正方体结构是由lds塑料材料和硬度较大的铁板双层材料制成的，lds塑料材料具有良好的隔热效果和绝缘性，可以防止线圈产生的电磁对外壳铁板的影响，避免外壳产生较高的温度。铁板是贴在lds塑料板的外面，提高整个外壳的硬度，设计的整个外壳的厚度为2mm，在多个组件进行加热的时候，可以减少加热的死区。

所述温度检测单元，包括温度传感器，本实施例采用的温度传感器为红外探头201-208，温度传感器安装在相邻所述线圈之间，用于检测不规则铁板的温度，通过感温探头对线圈盘加热的温度进行实时检测，同时避免出现干烧的现象，线圈盘与控制器相连，当加热温度达到预设的数值时，控制单元自动控制线圈绕组断电，从而使得线圈盘停止加热。

所述控制单元，包括主控模块和调理电路，所述调理电路包括总线调理电路和若干并联连接的分线调理电路，总线调理电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路，所述分线调理电路包括谐振电路。

本实施例的主控模块包括：

信号接收模块，用以接收输入单元输入的指令和线圈的温度反馈信号，所述指令包括开启指令、关闭指令、调节指令和线圈选择指令；

所述开启指令和关闭指令用以控制加热组建的开启和关闭，线圈选择指令用以在设定各个线圈加热功率时，根据需要选择需要工作的线圈，调节指令用以对调节选择的线圈的加热功率大小；

功率计算模块，用以根据要加热物体估算加热功率，在使用过程中，根据输入单元输入待加热物体的待加热温度计算待加热功率，在使用过程中，所述功率计算也可以通过人工估算，人工估算好后，通过输入单元输入功率调节指令；

信号发送模块，用以向调理电路发送控制信号，向现实单元发送显示信号。

线圈选择模块，用以选择线圈进行功率调节操作；在加热过程中，由于本实施例主要应用在形状厚度不规则的大物体加热，加热区域中每个线圈的加热温度可能都不相同，这就存在使用过程中根据需要对某一个或某几个线圈进行重新调节，通过线圈选择模块，实现对线圈的选择，并单独控制。

本实施例的主控模块包括处理器和存储器，存储器中存在用以实现本实施例所述信号接收模块、功率计算模块和信号发送模块工作方法的的指令，处理器用以调用所述指令以执行本发明实施例所述信号接收模块、功率计算模块和信号发送模块的工作过程，所述中的处理器可以为dsp或单片机等。本实施例采用stc公司的15系列的高精度的单片机，采用国产芯片stc15系列单片机，它的内部可选的频率可高达35mhz，通过使用pwm技术，改变输出电压的占空比，并调制其频率，使加热的温度能够满足需要，控制单元通过改变线圈上的电压的频率和占空比，进而产生交变的电压，进而在置绕组线圈上方的不规则铁板产生涡流，从而使铁板进行均匀加热。

上述的存储器中的指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，即本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行本发明各个实施例各模块工作过程，所述存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述输入单元，本实施例的输入单元包括输入按键401-404，输入按键401-404连接主控模块的输入端；如图4所示，本实施例的正方体的外壳上有着四个按钮，分别是启动，设置+、设置-、停止，启动键按一下电磁加热设备就开始工作，当启动键连续按两下时，就可以设置功率调节，功率增加就可以按设置+，功率减少就可以按设置-，当一个线圈的功率调节好后，系统自动进入下一个线圈的功率调节，且数值显示上一个线圈的功率数值大小，重复上述功率调节过程，就可以完成功率调节，停止键则可以让电磁加热停止工作。上述输入单元不限于按键输入，可以采用触摸输入或遥控输入，触摸输入指令或遥控输入指令的方式可以采用现有技术得以实现。

所述显示单元，连接主控模块的显示单元，用以显示各个温度传感器的对应位置的温度，便于观察和把握当前的温度，避免温度偏高或偏低给加热的物体的均匀性带来误差。

如图6所示，本实施例的电磁加热组件将市电220v、50hz的交流电经全桥整流电路和lc滤波电路整流成直流电，其电压为310v，再将直流电经全桥逆变谐振电路变成交流电，其交流电的电压和频率由单片机输出的pwm波来决定，通过软件设计来设计交流电的频率，设置相应的占空比，就可以开启和关闭igbt，根据法拉第的电磁感应定律的感应电动势与磁通量的关系公式：确定电压的大小与磁通量的变化率之间的关系为磁通量的变化率越大，电磁感应的电动势也就越大，所以在电磁加热时，电压的频率比较高，改变igbt的开启和关闭的比例和电压的频率改变电磁变化量；

本实施例的电磁加热组件当给物体加热时，根据预先推理计算好的加热物体的功率，在加热单元上进行按键功率设置，先按一下启动按键401，然后连续按键两次启动按键进行功率设置，按键+号键402则是功率增加的按键，按键-号键403则是功率减少的按键，设置完成后电磁加热设备就开始正常的电热，于此同时位于绕组线圈周围的红外探头201-204实时监测不锈钢表面的温度，并将各个位置的温度以阿拉伯数字的形式显示在显示器5上，当加热完成后，电磁加热设备停止工作，此时操作员应当按下停止按键按钮404则加热设备就停止工作。

实施例二，本实施例与实施例一的区别在于本实施例的加热单元中采用的2*2线圈结构，具体如图3所示。

实施例三，在使用过程中，对于大的物体进行整体加热过程中，将多个本发明实施例一所述的加热组件通过物理拼接方式使用，如图5所示，形成加热组合组件，实现可以对大的物体进行高精度的均匀加热。

需要说明的是，以上实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，本申请上述实施例中的线圈其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂，在实际使用过程中，线圈支架的形状可以根据实际需要进行改变，线圈槽的形状也可以根据不同的需要进行选择，本实施例均采用圆盘状，但线圈盘也可以是矩形等其他形状。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。