CN106535382B - 一种电磁加热组件及具有其的热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热组件，它涉及加热设备技术领域；它包含电磁线圈绕组、基座、加热体，所述电磁线圈绕组与所述基座形成一个整体部件，所述整体部件与所述加热体相对分离。由此设计成的热水器、水箱有如下优点：结构简单，设计新颖，能直接均匀加热，加热效率高。同时，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。应用至热水器时，加热体单独在水中加热，直接对水均匀加热，加热效率能达到80％以上。

Description

一种电磁加热组件及具有其的热水器

技术领域

本发明涉及加热设备技术领域，具体涉及电磁加热部件或产品。

背景技术

传统电磁加热线圈绕组或是将电磁绕组整体形成在被加热对象容器的底部外壁上，或是整体缠绕成一筒状，将加热部件铁芯设置在线圈内，通过铁芯的热传导加热容器内的被加热介质，但这样的加热方式由于加热部件和待加热物的接触面积有限，导致加热效率低下，浪费能源，且容易爆胆，安全性差。例如，对水箱中的水加热，采用电磁加热线圈固定在水箱底部通过对水箱底部的铁质部件加热水箱中的水，不但加热不均匀，且加热效率低，而且容易爆胆，且线圈一旦损坏，必须整个更换，制造成本、安装成本，维护成本都比较高。

传统的电热水器能量转换过程是，通过一个高频磁场传递到另外一个磁场接收线圈，由磁场接收线圈转换为电能，再由电能供电给普通电热丝发热管对水加热。这样，整体能量效率由电磁加热的80％，再由80％效率转换出来的电能最多只能得到64％，再由64％的电能传给发热管发热，此时只有64％电能效率供给发热管，这种发热管的热效率最大94％，所以最终得到热效率只有60.1％，相当于近40％的能量浪费了。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种电磁加热组件，它结构简单，可以灵活地与各种待加热部件进行组配。而且，本发明提供的电磁加热组件制造、安装或者后期维修都非常方便，甚至对现有的待加热容器做简单改造后即可适用本发明的技术方案。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种电磁加热组件，包括电磁线圈绕组、基座、加热体，电磁线圈绕组与基座形成一个整体部件，整体部件与加热体相对分离。

进一步地，加热体可拆卸地固定在待加热对象的容器上，整体部件可拆卸地固定在加热体上或也可拆卸地固定在待加热对象的容器上。

进一步地，加热体的加热部分为一铁质筒体，工作时所述电磁线圈绕组至少部分插入加热体的筒体中，并产生由内向外穿过筒体的磁力线。

进一步地，电磁线圈绕组与基座为可拆卸式连接或一体构成。

进一步地，电磁线圈绕组设置有护套，线圈被设置在护套内；优选地，电磁线圈绕组通过护套与基座形成可拆卸式连接或一体构成；进一步优选的，基座和护套围成一内部空间，线圈单元被包围在该内部空间内；进一步优选地，护套由具有耐高温，防液体渗入，绝缘效果的材料制成，线圈不直接与外界环境接触；进一步优选地，护套与加热体之间充有利于线圈散热和向加热体传热的吸热介质，优选的，吸热介质为待加热对象的工作介质。进一步地，电磁线圈绕组包括两组或两组以上的线圈独立缠绕的线圈绕组单元，所述电磁线圈绕组产生由内向外的交变磁场。

进一步地，线圈绕组单元在有各自独立的抽头，使其被独立控制开启、关闭或调节功率；或者线圈绕组单元有共用的抽头以统一控制。

进一步地，线圈单元为弧形，并在周向上整体布置呈圆环状或椭圆状，优选的所述绕组由2个或3个或4个弧状线圈单元围成一圆环状绕组或由2个或4个弧状线圈绕组单元围成一椭圆状绕组；或所述线圈单元为直线形，并在周向上整体布置呈对称的多边形形状，优选的，所述绕组由4个或5个或6个线圈绕组单元围成一矩形绕组或正五边形或正六边形绕组。本发明采用的电磁加热组件，其交变磁场是由内向外地发散辐射，所以其加热效率较传统方式有了大幅提升，结构简单，可以灵活地与各种待加热部件进行组配，制造、安装或者后期维修都非常方便。

本发明还提供了一种电磁热水器，包括上述电磁加热组件，加热体一端固定在水箱壁上，一端伸入所述水箱中，直接对其内部的水加热。

本发明还提供了一种液体加热器，包括上述电磁加热组件，加热体一端固定在液体容器壁上，一端伸入所述水箱中，直接对其内部的液体加热。本发明的电磁加热组件应用至水箱或热水器或其他液体加热器中，可以优化热水容器产品的加热效率和成本。

综上，本发明有益效果为：1、结构简单，设计新颖，能直接均匀加热，加热效率高。2、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。

附图说明

图1为本发明的电磁加热组件的结构示意图之一；

图2为本发明的电磁加热组件的结构示意图之二；

图3为本发明的电磁加热组件的结构示意图之三；

图4为本发明的电磁加热组件的结构示意图之一(仰视图)。

图5为本发明的电磁线圈绕组的分布示意图；

图6为本发明的水箱的结构示意图。

图7为本发明电磁线圈绕组整体布置方式与水箱周向轮廓相应的示意图(线圈绕组单元构成圆角矩形形状)；

图8为本发明电磁线圈绕组单元的线圈缠绕方式实施例示意图(主视图)。附图标记说明：电磁线圈绕组1、护套2、加热体3、水箱4、基座5。

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。

如图1或2所示，一种电磁加热组件，包括电磁线圈绕组1、基座5、加热体3，所述电磁线圈绕组1与所述基座5形成一个整体部件，所述整体部件与所述加热体3相对分离。电磁线圈绕组1由内向外产生交变磁场，加热体3分布在电磁线圈绕组1的外周，以感应由内向外产生交变磁场产生涡流加热，发出热量。本发明的应用场合很多，方式灵活多样。比如，采用本发明的电磁加热线圈绕组可以快速安装到热水器、供暖系统等需要电磁加热液体的产品上，甚至可以安装到注塑模具的加热部位上。其由内向外的加热方式可以使得加热的部位很均匀，从而提升加热的效率。而且，本发明可以根据应用场合的不同而可以进行多种形状、数量的选择，所以，安装灵活，可以有效降低制造、安装或者后期维修的成本。

优选的，所述加热体3为铁质筒状结构，工作时所述电磁线圈绕组至少部分插入所述加热体3的筒体中，并产生由内向外穿过筒体的磁力线。筒状结构加工工艺简单，使本发明的成本降低，制造效率提高。电磁线圈绕组为一可相对加热体自由分离的整体部件，可方便拆卸，实现更广的应用范围。此外铁质筒状结构还可以是镂空状，方便加热体3内外均可以与待加热的物体接触(比如中间充满水)，提升加热效率。

优选的，本发明的加热体3可以为一铁质金属片，分布在电磁线圈绕组的外侧或外周，此种方式结构更加简单，易于制造和安装，节约成本。

优选的，本发明可以将电磁线圈绕组设置在一个安装架上。与传统的电磁加热组件不同，传统的电磁加热组件是将电磁线圈绕组采用环绕方式，或环绕在金属内胆外周或环绕在一进水管上，由此产生由外向内的磁力线，对金属内胆内或进水管内的水进行加热，此种加热方式，加热面积小，加热效率低，不能实现均匀快速加热；而本发明的电磁加热组件，是在电磁线圈绕组的外侧设置有加热体，此加热体可以为一铁质金属片或铁质金属筒体，电磁线圈绕组产生的磁力线是由内向外对铁质金属片或铁质金属筒体进行加热，此种方式可以使得加热效率更高，加热更加均匀，加工、生产制造更为简单，也可以实现水电隔离，安全性能更好。

具体的，对于加热体与电磁线圈绕组合基座构成的整体部件：

本发明提供的优选的实施方式之一：如图2所示，整体部件与所述加热体3之间为可拆卸式的连接。为方便加热体3的安装，加热体3可拆卸地固定在待加热对象的容器如水箱上，整体部件可拆卸地固定在加热体3上或也可拆卸地固定在待加热对象的容器上。如此，可以更加灵活地与各种待加热部件进行组配，也可方便根据本发明对现有的容器进行改进，减少本发明推广应用的成本。

当然，加热体3也可以如图1所示选择安装在基座5上，这样电磁线圈绕组既可以与基座形成一与加热体可分离的整体部件，还可以在此基础上与加热体进一步形成一更大的整体部件。因此，本发明就可以集成模块化，可以应用到改造成本较高的场合，安装更加灵活，同时，后期维修时可以整体取出，进行检修维护等。

进一步优选的，如图3所示，所述加热体3与所述电磁线圈绕组1之间还可以形成一具有耐热和/或防腐蚀和/或绝缘的护套2。通过安装护套2，可以使得加热组件更为安全，并且耐用。当然，护套2也可以通过在线圈绕组单元使用搪瓷工艺来起到相同的作用。

更进一步的，电磁线圈绕组通过护套2与所述基座5形成可拆卸式连接或一体构成；进一步优选的，所述基座5和所述护套3围成一内部空间，所述线圈单元1被包围在该内部空间内；进一步优选地，所述护套2由具有耐高温，防液体渗入，绝缘效果的材料制成，所述线圈不直接与外界环境接触；进一步优选地，所述护套2与加热体3之间充有利于线圈散热和向加热体传热的吸热介质，优选的，所述吸热介质为待加热对象的工作介质(比如水)。既可以提升加热效率，又防止了绕组接触到加热介质，提升寿命和安全性。

进一步优选的：如图4所示(省略了护套2和加热体3)，电磁线圈绕组1分为两组或两组以上的独立缠绕的线圈绕组单元，所述分体式电磁加热线圈绕组整体产生由内向外的交变磁场。

具体的，为求得本发明更好的效果，本发明提供的线圈绕组单元的线圈缠绕使其产生的磁场方向与线圈绕组整体的轴心方向不是平行关系。可以是垂直或者是具有其他角度的夹角，对于线圈的具体缠绕方式，可以采取如图8所示纵向缠绕，当然也可以是横向缠绕，这些不是绝对的，只要线圈绕组单元1产生的磁场方向与线圈绕组整体的轴心方向不是平行关系，就能更好地使线圈线圈绕组单元1整体产生由内向外发散的交变磁场，进而产生更好的加热效果。

具体的，如图5a-5d所示所示例，线圈绕组单元1可设计为弧状或直线状或部分为直线状，部分为弧状(如图7所示)，如此依据线圈单元的形状，线圈单元整体可形成环形布置，如布置成圆环状或椭圆环状或多边形状或圆角矩形状等，进一步优选的，可以布置成与所在加热液体容器内周形状相配的形状，可以如图7所示布置成与所在加热液体容器内周形状相配的形状(线圈绕组单元构成圆角矩形形状)，以获得更好的加热效果。

为兼顾加热效果和制造成本的更好综合效果，当线圈绕组单元设计为弧状线圈绕组单元时，线圈绕组单元优选设有2个或3个或4个或5个或6个，更优选的，设2个或3个或4个，如图4所示，电磁绕组1由两个半圆环状线圈绕组单元构成(省略了护套2和加热体3)；而当线圈绕组单元设计为直线状时，优选绕组由3个或4个或5个或6个线圈绕组单元围成一等边三角形，或矩形绕组或正五边形或正六边形绕组，如图5中的5a-5d所示的形状，可以根据不同的应用场合及加热效率，选择不同的分布形状。如可图7所示，采用两直线段线圈单元和两弧线段线圈单元构成圆角矩形形状的线圈绕组轮廓。

线圈的个数及形状的选择不是绝对的，只要整体能够产生由内向外发散的交变磁场就好。依据本发明绕组不是一体缠绕，而是分由几个单元构成，且各线圈单元的线圈独立缠绕的发明思路，本发明可以方便地根据不同的应用场合及加热效率，选择不同的线圈绕组单元个数、形状，形成不同的分布形状以与加热容器匹配求得最好的加热效果。

需要说明的是，本发明所述的多变形、等边三角形、正五边形、正六边形等描述仅是发明人对其围成形状的一种近似形状描述，并不是数学几何意义上的绝对的几何图形，不应狭隘的理解为构成为封闭的形状。

优选的，线圈绕组单元1在环向上均匀分布，通过均匀分布线圈绕组单元，可以提升其加热效率及加热的均匀性，也方便安装和控制。

进一步优选地，线圈绕组单元两两对称分布，或者轴对称或中心对称或角对称分布，如，由两轴对称的半圆形线圈绕组单元或半椭圆形单元构成一个圆环形或椭圆形绕组。通过这些对称分布，可以在整体上更方便制造，同时在控制对称的线圈绕组单元时，既可以有对称的热源以提高加热效果，又可以节约能源。如图2所示，线圈绕组单元的截面采用弧状，甚至两个半圆状的结构，可以有效增加分体式电磁线圈绕组对外辐射出的交变磁场的面积，使加热的部位更加均匀，从而进一步提升加热的效率。

对于本发明线圈绕组单元上述灵活的构成方式，本发明进一步提供优选的控制实施方式：线圈绕组单元设有各自独立的抽头，使其被独立控制开启、关闭或调节功率。每个线圈绕组单元都可以进行独立的控制，通过这种设置，可以方便用户根据线圈绕组单元的安装位置来控制各线圈绕组单元的开启、关闭或调节功率。当然，为了减少控制的成本，线圈绕组单元可以设置有共用的抽头以进行统一控制或按组设置，比如每对对称绕组共用一抽头，以方便的根据实际加热需要控制线圈绕组单元的开启、关闭或功率调节(比如图5中的5a、5b所示的线圈绕组单元)。例如，需要较小功率加热时，只开其中对称的一对线圈绕组单元，既可以达到节能的目的，同时也使得加热的效果相对更为均匀，加热效率更高。

优选的，如图6所示，本发明还提供了一种采用上述电磁加热组件的电磁热水器，加热体3一端固定在水箱4壁上，一端伸入所述水箱4中，直接对其内部的水加热。上述电磁加热组件至少部分从所述水箱4的底部侧壁伸入所述热水器的水中，由于设置在底部侧壁，综合考虑了加热的效率(热水在水中是向上流的)和安装的便利性，达到既方便安装或对水箱改造，由使加热水的效率提升。加热体3既可以是电磁加热组件中的一部分，也可以是预装在水箱4中的一部分。通过分体式电磁加热线圈绕组产生震荡信号后提供交变磁场，使水箱中的加热体产生涡流，并直接与水进行热传递，大大提高了热传递效率。或者，电磁加热组件直接对水均匀加热，也可以提高热传递效率。本发明的加热效率能达到80％以上。

当然，本发明的应用还不仅局限于热水器，还可以延伸到一种更广用途的液体加热装置(图中未示出)，让其包括上述电磁加热组件，将加热体一端固定在液体容器壁上，一端伸入所述液体箱中，直接对其内部的液体加热。本发明提供的液体加热装置，由于采用了电磁线圈绕组或模块化的电磁加热组件，其结构简单，设计新颖，能直接均匀加热，加热效率高。同时，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。

以上所述，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。

Claims (7)

1.一种电磁加热组件，其包括将电能转化为磁能的电磁线圈绕组、将磁能转化为热能的加热体以及一基座，其特征在于，所述电磁线圈绕组产生的磁场方向与所述电磁线圈绕组整体的轴心方向不是平行关系，所述电磁线圈绕组与所述基座形成一整体部件，所述整体部件与所述加热体可相对分离；

所述加热体的加热部分为一铁质筒体，工作时所述电磁线圈绕组至少部分插入所述加热体的筒体中，并产生由内向外穿过筒体壁的磁力线；

所述电磁线圈绕组设置有护套，所述电磁线圈绕组被设置在护套内；所述电磁线圈绕组通过护套与所述基座形成可拆卸式连接或一体构成；所述基座和所述护套围成一内部空间，所述电磁线圈绕组被包围在该内部空间内；所述护套由具有耐高温、防液体渗入、绝缘效果的材料制成，所述电磁线圈绕组不直接与外界环境接触；所述护套与加热体之间充有利于电磁线圈绕组散热和向加热体传热的吸热介质，所述吸热介质为待加热对象的工作介质；

所述电磁线圈绕组包括两组或两组以上的独立缠绕的线圈绕组单元，所述电磁线圈绕组整体产生由内向外发散的交变磁场。

2.如权利要求1所述的电磁加热组件，其特征在于，所述加热体可拆卸地固定在待加热对象的容器上，所述整体部件可拆卸地固定在加热体上或可拆卸地固定在待加热对象的容器上。

3.如权利要求1所述的电磁加热组件，其特征在于，所述电磁线圈绕组与所述基座为可拆卸式连接或一体构成。

4.如权利要求1所述的电磁加热组件，其特征在于，所述线圈绕组单元被独立或分组控制开启、关闭或功率调节。

5.如权利要求4所述的电磁加热组件，其特征在于，所述线圈绕组单元为弧形，并在周向上整体布置呈圆环状或椭圆状，所述电磁线圈绕组由2个或3个或4个弧状线圈绕组单元围成一圆环状绕组或由2个或4个弧状线圈绕组单元围成一椭圆状绕组；或所述线圈绕组单元为直线形，并在周向上整体布置呈对称的多边形形状，所述电磁线圈绕组由4个或5个或6个线圈绕组单元围成一矩形绕组或正五边形或正六边形绕组。

6.一种电磁热水器，包括水箱和如权利要求1至5任一项所述的电磁加热组件，其特征在于，所述加热体一端固定在水箱壁上，一端伸入所述水箱中，直接对其内部的水加热。

7.一种电磁液体加热器，包括液体容器和如权利要求1至5任一项所述的电磁加热组件，其特征在于，所述加热体一端固定在液体容器壁上，一端伸入所述液体容器中，直接对其内部的液体加热。