专利名称：高频电磁精密控制宽温加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及加热装置，特别是利用电磁线圈产生涡流的加热的装置。
背景技术：
现有的加热装置中，通常使用两种加热方式。一是利用电能转化成热能的方式，具体是方法是用电热丝直接加热，通过热传导和热辐射来加热被加热物体。但是此种加热方式热转换效率非常低，耗电大，热损失高，由于加热为敞开式的，所以工作环境温度高恶劣。二是将电能经整流及逆变，即将线圈缠绕于加热物体上产生涡流而发热。此方法虽然提高了热转换效率，耗电小，热损失也低，但由于线圈是直接缠绕在被加热的物体上的，所以安装、更换复杂，加热温度恒定，限制了一部分使用；特别是在塑料加工的过程中，如注塑机等加热机中，其加热管体内的金属螺杆进料器同样产生涡流而高温，易受热变形，使整个加热进料设备无法正常工作甚至损坏。
发明内容本实用新型的目的是针对现有加热装置中存在的缺陷，提供一种新型的加热装置。
为了实现上述的目的，本实用新型依据了如下的技术方案。高频电磁精密控制宽温加热装置，包括加热装置和温度控制两部分组成，所述的加热装置为高频交变磁场涡流源，是由隔温层、线圈、电磁屏蔽层依次构成。
在隔温层内设置温度传感器。
所述的加热装置可以是马鞍形、弧形、平板形。在电磁屏蔽层外再设置紧固装置。
温度控制部分主要由CPU、PWM脉宽控制、振荡电路、激励电路、、主谐振电路、同步电路组成，具体的连接方式为CPU与PWM脉宽控制、振荡电路、激励电路、主谐振电路电连接，主谐振电路通过同步电路与振荡电路电连接；开关管温度监控电路与CPU电连接；主电源分别与主谐振电路和CPU电连接。
进一步增加的加热温度监控电路和显示电路与CPU电连接。
更进一步增加的报警电路与CPU电连接。
在主电源电路上又增加了VAC监控和电流监控，两者分别与CPU电连接。
操作控制电路和CPU电连接。
本实用新型的优越性是1.转换效率高，可达90％以上。
2.比传统电阻加热方式节电50％以上。
3.由于隔热层是在是在线圈和被加热体之间，可以很好地将被加热体和外界进行热隔离，既延长了线圈的寿命，又减少了加热装置向周围环境的热辐射，极大改善了工作环境。
4.由于加热是针对被加热物体壁，对内部的金属没有影响，因而既提高了转换效率，又保证了设备的正常工作。
5.由于加热设备可以是马鞍形、弧形、平板等形，安装、更换灵活自如。
6.通用性强，适用面广，既可以用于均匀恒温加热，又可以用于需要分段异温的加热。
图1、图2为本实用新型加热装置部分的结构示意图。
图3为本实用新型温度控制部分的连接关系示意图。
图4为本实用新型使用状态示意图。
具体实施方式
本实用新型的加热部分装置可参见图1。加热装置为高频交变磁场发生源，是由隔温层4、线圈3、电磁屏蔽层2依次构成。在隔温层内设置温度传感器6。所述的加热装置可以是马鞍形、弧形、平板形等。马鞍形或弧形的加热装置主要用于加热管式或桶式的物体，将两块或几块的加热装置套在被加热体上然后用再用紧固装置1固定即可使用。如果加热需要不同温度段，则可以分段套上该加热装置。其工作原理是当线圈3内通有高频交变磁场时，其交变磁力线穿过上述被加热的管体、罐体、平板等铁磁性材料内部，根据电磁感应原理，导致涡流发生，转换为热能。可以将上述加热源等效为空心变压器，被加热的铁磁性材料是其次级负载。次级负载具有等效的电感和电阻，将次级的电感和电阻折合到初级，可以得到等效电路。依据铁磁性材料的材质、形状、体积、加热速度等的不同，交变磁场的频率为20KHZ到60KHZ范围内。
本实用新型的温度自动控制部分可参见附图2。该部分主要由CPU8、PWM脉宽控制17、振荡电路16、激励电路15、主谐振电路14、同步电路20组成。PWM脉宽控制由CPU8完成，即CPU8输出PWM脉冲到积分电路，PWM脉冲越宽，送到振荡电路的控制电压越高，使振荡电路输出导通脉冲的时间越长，主谐振电路输出的加热功率越大，反之越小。
振荡电路16产生主谐振电路14所需要的开关脉冲序列，同时受PWM脉宽控制17电路的控制，以改变输出的开关脉冲占空比，进而改变输出加热功率大小；也受同步电路20控制，保证加到主谐振电路14控制端的开关脉冲前沿与开关管产生的谐振脉冲后沿相同步，以避免当开关管产生的谐振脉冲峰值还没有消失，开关脉冲已经提前到来。如果不同步就会产生很大的导通电流使开关管烧坏。
激励电路15的目的是保证主谐振电路14能够得到足够大的信号。由于振荡电路16输出幅度约4.1V的脉冲信号，此电压不足以直接控制主谐振电路14开关管的饱和导通及截止，必须通过激励电路15将信号放大。
主谐振电路14是使铁磁体产生涡流而发热的关键部位。主谐振电路14通过开关管的通断，在线圈和电容组成的主谐振电路14中产生高频谐振电流，从而将主电源提供的直流电变换为高频谐振电流，在线圈中产生高频交变磁场，此磁场导致磁场内的铁磁体产生涡流而发热，达到加热的目的。
同步电路20起到检测和协调作用。在主谐振电路14高频电流的一个周期内，只有开关管截止期间将在谐振电容上产生谐振峰值脉冲。同步电路检测主谐振电路这个谐振脉冲，控制送给主谐振电路16的开关脉冲前沿与谐振脉冲后沿同步。
加热温度监控电路18是通过设置在加热线圈隔温层内的温度传感器，采集被加热体的实际温度。此传感器向CPU8的A/D转换口送入和温度成线性变化的电信号，经CPU8转换得到加热的实时温度。
开关管温度监控21是由和开关管装在一起的热敏电阻向CPU8的A/D口送入开关管的温度信号。
VAC监控、电流监控VAC监控输入的AC220V是否在允许范围之内，否则CPU8会发出停止加热指令。电流监控通过和主电源初级串联的电流互感器检测电源输入的功率大小，供CPU8判断调控PWM的脉宽等动作，保持输出功率稳定。
操控电路、报警电路、显示电路操控电路是人机接口。进行参数设置、人工干预、开关、启动等操作。报警电路根据CPU8检测到的各种异常和故障通过声光电路报警。显示电路显示设定温度和实时检测加热温度。
主电源、辅助电源向各电路提供电源。
权利要求1.高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于包括加热装置和温度自动控制部分组成，所述的加热装置为高频交变磁场发生源是由隔温层(4)、线圈(3)、电磁屏蔽层(2)依次构成。
2.如权利要求1所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于在隔温层内设置温度传感器(6)。
3.如权利要求1或2所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于在电磁屏蔽层(2)外再设置紧固装置(1)。
4.如权利要求1所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于所述的加热装置为马鞍形、弧形、平板形。
5.如权利要求1所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于温度自动控制部分主要由CPU(8)、PWM脉宽控制(17)、振荡电路(16)、激励电路(15)、主谐振电路(14)、同步电路(20)组成，CPU(8)与PWM脉宽控制(17)、振荡电路(16)、激励电路(15)、主谐振电路(14)电连接，主谐振电路(14)通过同步电路(20)与振荡电路(16)电连接；开关管温度监控电路(21)与CPU(8)电连接；主电源(10)分别与主谐振电路(14)和CPU(8)电连接。
6.如权利要求5所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于加热温度监控电路(18)和显示电路(19)与CPU(8)电连接。
7.如权利要求5所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于报警电路(7)与CPU(8)电连接。
8.如权利要求5所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于主电源(10)分别通过VAC监控(9)和电流监控(12)与CPU(8)电连接。
9.如权利要求5所述的高频电磁精密控制宽温加热装置，其特征在于操作控制电路(13)和CPU(8)电连接。
专利摘要本实用新型涉及加热装置，特别是利用电磁线圈产生涡流的加热的装置。包括加热部分和温度自动控制部分组成，所述的加热部分为高频交变磁场发生源是由隔温层(4)、线圈(3)、电磁屏蔽层(2)依次构成。在隔温层内设置温度传感器(6)。所述的温度自动控制部分主要由CPU(8)、PWM脉宽控制(17)、振荡电路(16)、激励电路(15)、主谐振电路(14)、同步电路(20)组成。该加热装置的转换效率高，比传统电阻加热方式节电50％以上，将被加热体和外界进行热隔离，既延长了线圈的寿命，又减少了加热装置向周围环境的热辐射，极大地改善了工作环境。特别适用于对塑料热加工、橡胶热加工，食品热加工等领域。
文档编号H05B6/06GK2836392SQ20052003079
公开日2006年11月8日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者贾伟, 张振江, 毕建成 申请人:郑州中凯电器有限公司