CN106222981B - 电磁感应电熨斗系统 - Google Patents

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Abstract

一种电磁感应电熨斗系统，包括熨斗和电磁加热座；熨斗包括具有熨烫面的金属底座(1)以及在底座(1)熨烫面相对面上方且与底座(1)形成容置空间的机身上盖(2)；底座(1)在靠近熨烫面处设置有软磁磁芯元件(4)；电磁加热座包括用于供熨斗熨烫衣物的支撑面(5)以及设置在支撑面(5)下方、用于在通电时使软磁磁芯元件(4)发热的电感线圈(6)；电磁加热座还包括与电感线圈(6)并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器(7)，用于测量LC谐振电路的谐振频率的频率检测模块(8)以及用于根据LC谐振电路的谐振频率计算软磁磁芯元件(4)温度的处理器(9)。本发明的电磁感应电熨斗系统的结构巧妙，实用性强。

Description

电磁感应电熨斗系统
技术领域
本发明涉及电器领域，尤其涉及一种电磁感应电熨斗系统。
背景技术
现有熨斗，通常采用普通电阻丝进行加热；这样，有的熨斗需要在使用过程中拖着电源线，还有的熨斗需要在使用前采用电源线充电，这些技术方案都造成熨斗使用不方便，并且还有一定的安全隐患。就此，一些研究人员考虑采用电磁加热座加热或者电辐射加热的技术方案，但是，在这些技术方案的基础上，测温和控温过程却很复杂，实际运用和推广并不理想。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出了一种电磁感应电熨斗系统。
本发明提出的技术方案如下：
本发明提出了一种电磁感应电熨斗系统，包括熨斗和电磁加热座；熨斗包括具有熨烫面的金属底座以及在底座熨烫面相对面上方且与底座形成容置空间的机身上盖；底座在靠近熨烫面处设置有软磁磁芯元件；电磁加热座包括用于供熨斗熨烫衣物的支撑面以及设置在支撑面下方、用于在通电时使软磁磁芯元件发热的电感线圈；电磁加热座还包括与电感线圈并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器，用于测量LC谐振电路的谐振频率的频率检测模块以及用于根据LC谐振电路的谐振频率计算软磁磁芯元件温度的处理器。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，水箱的顶部分别开设有进水口以及蒸汽出口；机身上盖上分别形成有蒸汽喷嘴、进水管以及蒸汽管；当机身上盖安装在底座上时，进水管与进水口连通，蒸汽喷嘴和蒸汽管分别与容置空间连通。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，熨斗还包括水阀，该水阀包括安装在机身上盖上的阀体、可伸缩地设置于阀体中的阀芯、与阀芯固定连接且可开合地穿设于蒸汽出口的阀针以及套设在阀针上且两端分别与阀芯和阀体连接的复位弹簧；熨斗还包括安装在机身上盖上的把手，把手上设置有与阀芯铰链连接、用于驱动阀芯运动的喷汽按钮；喷汽按钮通过枢轴可翻转地安装在把手上。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，水箱的顶部还开设有抽水口；机身上盖上还形成有抽水筒，熨斗还包括三通接头，该三通接头的第一接口与抽水筒底部开口连通，该三通接头的第二接口与抽水口连通，该三通接头的第三接口与容置空间连通；熨斗还包括可活动地设置在抽水筒中且与阀芯固定连接的活塞。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，支撑面与电感线圈之间的间距为0.5mm-22mm。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，软磁磁芯元件采用硅钢制成。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，电感线圈的一端经频率检测模块、处理器后，再经振荡反馈电路与电感线圈的另一端相连。
本发明上述的电磁感应电熨斗系统中，处理器和电感线圈之间分别连接有过载保护电路和开关元件。
本发明的电磁感应电熨斗系统构造了熨斗和电磁加热座两个主要部分；并将软磁磁芯元件设置在熨斗的底部，通过该软磁磁芯元件在电磁加热座电感线圈的电磁感应作用下会进行涡流发热，从而实现熨斗的熨烫功能。同时，利用软磁磁芯元件的磁导率与温度之间具有函数关系的特性，通过计算测量软磁磁芯元件的磁导率，从而实现对熨斗熨烫温度的测量。本发明的电磁感应电熨斗系统的结构巧妙，实用性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了本发明实施例的电磁感应电熨斗系统的结构示意图；
图2示出了图1所示的电磁感应电熨斗系统的熨斗的结构示意图；
图3示出了图1所示的电磁感应电熨斗系统的功能模块示意图；
图4示出了图2所示的熨斗的爆炸图；
图5示出了图2所示的熨斗的结构示意图。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是：现有采用电阻丝加热的熨斗使用不方便，并且还有一定的安全隐患；现有采用电磁加热座加热或者电辐射加热的熨斗测温和控温过程却很复杂，实际运用和推广并不理想。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：构造一种电磁感应电熨斗系统，该系统包括熨斗和电磁加热座；将软磁磁芯元件设置在熨斗的底部，通过该软磁磁芯元件在电磁加热座电感线圈的电磁感应作用下会进行涡流发热，从而实现熨斗的熨烫功能。同时，利用软磁磁芯元件的磁导率与温度之间具有函数关系的特性，通过计算测量软磁磁芯元件的磁导率，从而实现对熨斗熨烫温度的测量。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
参照图1-图3，图1示出了本发明实施例的电磁感应电熨斗系统的结构示意图；图2示出了图1所示的电磁感应电熨斗系统的熨斗的结构示意图；图3示出了图1所示的电磁感应电熨斗系统的功能模块示意图。
如图1-图3所示，该电磁感应电熨斗系统，包括熨斗和电磁加热座；熨斗包括具有熨烫面的金属底座1以及在底座1熨烫面相对面上方且与底座1形成容置空间的机身上盖2；熨斗还包括设置在底座1上方且处于容置空间中的水箱3；底座1在靠近熨烫面处设置有软磁磁芯元件4；电磁加热座包括用于供熨斗熨烫衣物的支撑面5以及设置在支撑面5下方、用于在通电时使软磁磁芯元件4发热的电感线圈6；电磁加热座还包括与电感线圈6并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器7，用于测量LC谐振电路的谐振频率的频率检测模块8以及用于根据LC谐振电路的谐振频率计算软磁磁芯元件4温度的处理器9。在该技术方案中，软磁磁芯元件4和电感线圈6构成电感器；电感线圈6使软磁磁芯元件4发热的现象是采用了涡流发热原理，具体来说，当电感线圈6通电后，软磁磁芯元件4内部产生感应电流，并由此发出电阻热，从而实现熨斗的熨烫功能。在这一过程中，电感线圈6实现了对软磁磁芯元件4的非接触式加热。可以理解，流过电感线圈6的电流为变化的电流。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，软磁磁芯元件4呈板状，其复合在底座1底部。软磁磁芯元件4与底座1的复合方式可以采用粘贴、焊接等方式。优选地，在本实施例中，软磁磁芯元件4的底部表面还喷涂有耐高温光滑漆(光滑漆可以采用特氟龙)，以构成熨烫面，从而更好地保护熨烫的衣物。支撑面5由电绝缘材料制成，可以为陶瓷制件或石材制件等。当熨斗在支撑面5上熨烫衣物时，软磁磁芯元件4和电感线圈6之间间隔有间隙，该间隙由支撑面5与电感线圈6之间的间距进行限定。一般地，该支撑面5与电感线圈6之间的间距为0.5mm-22mm；该间距的大小设置是有讲究的。间距过小，电磁加热座不易制造；而间距过大，电感线圈6对软磁磁芯元件4的加热效率会受到影响。同时，对于电感器来说，间距过大，还会使得软磁磁芯元件4相对磁导率计算不准确，从而导致软磁磁芯元件4温度测量不准确。
进一步地，频率检测模块8为现有技术，可见于专利CN201220639073.1等。
软磁磁芯元件4温度T为：
其中，f为软磁磁芯元件4的温度映射为软磁磁芯元件4的相对磁导率的映射关系；
l为电感线圈6的长度；
f0为LC谐振电路的谐振频率；
N为电感线圈6的匝数；
k为k系数，取决于电感线圈6的半径R与其长度l的比值，通过查k值表得到；k值表为公知常识，这里就不再赘述。
μ0为真空磁导率，具体为4π×10-7H/m；
C为谐振电容器7的电容量；
S为电感线圈6的截面积。
软磁磁芯元件4温度T的具体推导过程如下：
在LC谐振电路中，有：
其中，f0为LC谐振电路的谐振频率；
L为电感器的电感量；
C为谐振电容器7的电容量。
在上述公式中，由于LC谐振电路的谐振频率f0可以由频率检测模块8测量得到；谐振电容器7的电容量C已知，于是，电感器的电感量L便可计算得到。
而在电感器中，有经验公式：
其中，L为电感器的电感量；
μ0为真空磁导率，具体为4π×10-7H/m；
μs为软磁磁芯元件4的相对磁导率；
N为电感线圈6的匝数；
S为电感线圈6的截面积；
l为电感线圈6的长度；
k为k系数，取决于电感线圈6的半径R与其长度l的比值，可查k值表得到。
在电感器电感量的经验公式中，由于k、μ0、N、S以及l都已知，这样，在计算得到L后，即可求得μs。
进一步地，在本实施例中，软磁磁芯元件4采用硅钢制成，硅钢是一种由含碳量极低的铁和硅制造的硅铁软磁合金，其中，硅含量一般为0.5mol％-4.5mol％，而在本发明中，从磁导率性能、热传导性能和金属加工性能要求出发，硅含量为1mol％-3mol％；碳含量要求低于0.03mol％(因为碳会影响到硅钢片磁导率的稳定性)，其他如锰、磷、铜、铝、锡、硼、锑等杂质含量只要在国家标准之内，没有特殊要求。软磁磁芯元件4的厚度为0.3mm-1.5mm。可以理解，软磁磁芯元件4还可以采用铁氧体或者亚铁氧体制成。对于硅钢，当温度在其居里点以下时，其相对磁导率μs与温度T存在一元函数关系，这样，软磁磁芯元件4的相对磁导率μs与温度T的一元函数关系可以表示为：
μs＝f(T)； (3)
通过式子(1)、(2)和(3)，可以得到上述软磁磁芯元件4温度T的计算公式：
进一步地，在本实施例中，处理器9可以为SOC集成电路(System on a Chip，内含有MCU、运算放大器、比较器、逻辑电路以及驱动电路等)。
如图3所示，在本实施例中，电感线圈6的一端经频率检测模块8、处理器9后，再经振荡反馈电路10与电感线圈6的另一端相连。在这里，振荡反馈电路10用于使增强LC谐振电路的谐振频率的稳定性。
进一步地，在本实施例中，处理器9和电感线圈6之间分别连接有过载保护电路11和开关元件14，具体地，过载保护电路11包括高频互感器12和峰值电流检测模块13，在这里，高频互感器12为用于按比例变换电压或电流的设备，其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或标准小电流，以便于实现测量仪器、保护设备及自动化控制设备的标准化、小型化。峰值电流检测模块13用于当其检测到的电流大于阈值时发出预警信号；处理器9用于接收到预警信号后，通过开关元件14断掉电感线圈6的供电。
如图1所示，电磁加热座还包括用于调节电感线圈6给软磁磁芯元件4加热的加热温度的调温旋钮42。同时，处理器9、频率检测模块8、振荡反馈电路10、过载保护电路11和开关元件14均安装在控制主板43上。电磁加热座还包括用于将控制主板43、电感线圈6以及支撑面5封装在一起的外壳。
进一步地，如图2、图4和图5所示，图4示出了图2所示的熨斗的爆炸图。图5示出了图2所示的熨斗的结构示意图。水箱3的顶部分别开设有进水口31、抽水口32以及蒸汽出口33。机身上盖2上分别形成有蒸汽喷嘴21、进水管22以及蒸汽管23；当机身上盖2安装在底座1上时，进水管22与进水口31连通，从而实现通过进水管22和进水口31可以向水箱3内部送水的目的；同时，蒸汽喷嘴21和蒸汽管23分别与容置空间连通。此外，熨斗还包括可分离地设置在进水管22上、用于打开或闭塞进水管22的进水管盖41。
熨斗还包括水阀，该水阀包括安装在机身上盖2上的阀体34、可伸缩地设置于阀体34中的阀芯35、与阀芯35固定连接且可开合地穿设于蒸汽出口33的阀针36以及套设在阀针36上且两端分别与阀芯35和阀体34连接的复位弹簧37。熨斗还包括安装在机身上盖2上的把手16，把手16上设置有与阀芯35铰链连接、用于驱动阀芯35运动的喷汽按钮20。在这里，喷汽按钮20通过枢轴可翻转地安装在把手16上，这样，喷汽按钮20可通过杠杆原理驱动阀芯35运动。当按下喷汽按钮20以驱动阀芯35在阀体34中向上运动时，与阀芯35固定连接的阀针36会打开蒸汽出口33；当放下喷汽按钮20，以使阀芯35在复位弹簧37的作用下向下运动时，阀针36会闭塞蒸汽出口33。这样，当阀针36打开蒸汽出口33时，水箱3中所产生的水蒸汽可以通过蒸汽出口33进入到容置空间中，并分别通过蒸汽喷嘴21和蒸汽管23排出到熨斗的外部。
进一步地，机身上盖2上还形成有抽水筒38，熨斗还包括三通接头39，该三通接头39的第一接口与抽水筒38底部开口连通，该三通接头39的第二接口与抽水口32连通，该三通接头39的第三接口与容置空间连通。熨斗还包括可活动地设置在抽水筒38中的活塞40，该活塞40与阀芯35固定连接。这样，活塞40可以随阀芯35的运动而运动。当阀芯35向上运动时，活塞40也向上运动，这样，水箱3中的水以及少量水蒸汽会在活塞40的作用下，依次经三通接头39的第二接口和三通接头39的第三接口后，进入容置空间中，并与从蒸汽出口33排出的水蒸汽混合，最后从蒸汽喷嘴21排出到熨斗外部。
进一步地，在本实施例中，把手16上开设有通孔；当把手16安装在机身上盖2上时，蒸汽管23穿设于通孔中。通过蒸汽管23中所排出的蒸汽量，来显示水箱3中是否缺乏水。
在本实施例中，把手16上安装有把手盖17；把手盖17上安装有顶盖18。熨斗还包括安装在机身上盖2后部并与把手16连接的后盖19。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁感应电熨斗系统，其特征在于，包括熨斗和电磁加热座；熨斗包括具有熨烫面的金属底座(1)以及在底座(1)熨烫面相对面上方且与底座(1)形成容置空间的机身上盖(2)；底座(1)在靠近熨烫面处设置有软磁磁芯元件(4)；电磁加热座包括用于供熨斗熨烫衣物的支撑面(5)以及设置在支撑面(5)下方、用于在通电时使软磁磁芯元件(4)发热的电感线圈(6)；电磁加热座还包括与电感线圈(6)并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器(7)，用于测量LC谐振电路的谐振频率的频率检测模块(8)以及用于根据LC谐振电路的谐振频率计算软磁磁芯元件(4)温度的处理器(9)；软磁磁芯元件(4)呈板状。
2.根据权利要求1所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，熨斗还包括设置在底座(1)上方且处于容置空间中的水箱(3)；水箱(3)的顶部分别开设有进水口(31)以及蒸汽出口(33)；机身上盖(2)上分别形成有蒸汽喷嘴(21)、进水管(22)以及蒸汽管(23)；当机身上盖(2)安装在底座(1)上时，进水管(22)与进水口(31)连通，蒸汽喷嘴(21)和蒸汽管(23)分别与容置空间连通。
3.根据权利要求2所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，熨斗还包括水阀，该水阀包括安装在机身上盖(2)上的阀体(34)、可伸缩地设置于阀体(34)中的阀芯(35)、与阀芯(35)固定连接且可开合地穿设于蒸汽出口(33)的阀针(36)以及套设在阀针(36)上且两端分别与阀芯(35)和阀体(34)连接的复位弹簧(37)；熨斗还包括安装在机身上盖(2)上的把手(16)，把手(16)上设置有与阀芯(35)铰链连接、用于驱动阀芯(35)运动的喷汽按钮(20)；喷汽按钮(20)通过枢轴可翻转地安装在把手(16)上。
4.根据权利要求3所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，水箱(3)的顶部还开设有抽水口(32)；机身上盖(2)上还形成有抽水筒(38)，熨斗还包括三通接头(39)，该三通接头(39)的第一接口与抽水筒(38)底部开口连通，该三通接头(39)的第二接口与抽水口(32)连通，该三通接头(39)的第三接口与容置空间连通；熨斗还包括可活动地设置在抽水筒(38)中且与阀芯(35)固定连接的活塞(40)。
5.根据权利要求1所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，支撑面(5)与电感线圈(6)之间的间距为0.5mm-22mm。
6.根据权利要求1所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，软磁磁芯元件(4)采用硅钢制成。
7.根据权利要求1所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，电感线圈(6)的一端经频率检测模块(8)、处理器(9)后，再经振荡反馈电路(10)与电感线圈(6)的另一端相连。
8.根据权利要求7所述的电磁感应电熨斗系统，其特征在于，处理器(9)和电感线圈(6)之间分别连接有过载保护电路(11)和开关元件(14)。
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