CN110118369A - 电磁炉头及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁炉头及电磁炉，其中，电磁炉头包括：支撑架；电磁线圈，设置在所述支撑架上，用于在与外部电源接通后产生磁场，利用磁场产生热量给炊具加热；红外线圈，设置在所述电磁线圈的上方，用于在与外部电源接通后产生红外线，利用红外线产生热量给炊具加热。上述技术方案实现了根据用户需求和炊具类型，灵活地为多种炊具加热，降低了硬件成本，提高了加热效率。

Description

电磁炉头及电磁炉

技术领域

本发明涉及灶具技术领域，特别涉及一种电磁炉头及电磁炉。

背景技术

目前，电磁炉广泛地应用于家庭和商户。下面结合附图1和2，对传统的电磁炉进行介绍：

1、单炉控制，即只有一个炉头，如图1中的101所示；

2、多炉控制，即一个电磁炉包含两个或两个以上的炉头，如图1中的102、103、104和105所示。对于多炉控制，其各个炉头的类型又分成两类：

(1)每个炉头都是基于感应式加热原理的电磁技术，如图1中的102和104；

(2)各个炉头也可以由基于感应式加热原理的炉头与其它加热原理共同组成的，如图1中的103和105。这种混合的组合方式有多种，例如：双炉头的电磁炉，一个是基于感应式加热原理的电磁技术，另一个可以是基于红外线加热原理的，即电陶炉，如图1中的103所示；也可以是普通的燃气炉，或是其它加热原理等等。

在当前的电磁炉技术中，所适用的炊具必须是铁材质的。其它材质的炊具由于其导磁性差，因此加热效率很低，都不适宜用于电磁炉。这样炊具的类型被大大地受限了，具体地：对于单炉头的电磁炉，其炊具只能使用铁或钢材质的；对于双炉头/多炉头的电磁炉，分别采用独立的控制器控制对应相应的炉头，硬件成本高，如图2所示；同时，基于感应式加热原理的电磁加热的炉头，只能使用铁或钢材质的炊具；基于其它加热原理加热的炉头，虽然炊具材质不受限制，但热效率会相应大大降低。

发明内容

第一方面，本发明实施例提供了一种电磁炉头，用以灵活地为多种炊具加热，提高加热效率，该炉头包括：

支撑架；

电磁线圈，设置在所述支撑架上，用于在与外部电源接通后产生磁场，利用所述磁场产生热量给炊具加热；

红外线圈，设置在所述电磁线圈的上方，用于在与外部电源接通后产生红外线，利用所述红外线产生热量给炊具加热。

与现有单一类型的电磁炉头相比较，首先，本发明实施例提供的电磁炉头包括：电磁线圈以及设置在电磁线圈的上方的红外线圈，可以根据用户需求和炊具的类型，灵活地实现电磁线圈产生热量给炊具加热，和/或红外线圈产生热量给炊具加热；其次，电磁线圈和红外线圈同时产生热量给炊具提供热量，实现了在同样使用面积的情况下，提高了输出的功率等级，从而提高了电磁炉头的加热效率。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电磁炉，用以灵活地为多种炊具加热，提高加热效率，降低硬件成本，该电磁炉包括：

至少一个如上述的电磁炉头；

控制器，用于根据用户的需求和炊具的类型，控制至少一个上述炉头的电磁线圈和/或红外线圈与外部电源接通。

与现有单一类型的电磁炉相比较，首先，本发明实施例提供的电磁炉包括至少一个如上述的电磁炉头，实现了根据用户需求和炊具类型，灵活地为多种炊具加热，提高了电磁炉加热的灵活性，以及在同样使用面积的情况下，提高了输出的功率等级，而提高了电磁炉头的加热效率；

其次，与现有技术中一个控制器一个炉头，即需要多个控制器控制电磁炉的方案相比较，本发明实施例提供的电磁炉不仅可以实现通过一个控制器控制多个炉头，还可以实现根据用户的需求和炊具的类型，控制至少一个所述炉头的电磁线圈和/或红外线圈与外部电源接通，实现了灵活地控制不同炉头的不同加热方式，提高了电磁炉加热的灵活性，同时，还降低了硬件成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是现有技术中电磁炉头的结构示意图；

图2是现有技术中电磁炉的结构示意图；

图3是本发明实施例中电磁炉头的结构示意图；

图4是本发明实施例中电磁炉的结构示意图；

图5是本发明另一实施例中电磁炉的结构示意图；

图6是本发明实施例中控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人发现传统的电磁炉存在的问题：对于单炉头的电磁炉：功率增大的方法有限，且炊具的材质有特别要求。对于双炉头/多炉头的电磁炉：除了炊具受限，同时还存在控制系统冗余。同时随着生活水平的提高，大功率的电磁炉将成为将来的发展趋势之一。因此，必须结合电磁炉系统电路的要求，从工作原理、运行方式、系统成本等多方面综合考虑，采取一种既能在有限的空间提高功率等级，能突破炊具类型的使用限制，同时又能获得电磁炉整体的相对高的热效率，最大限度地满足相关产品的国际标准和行业标准、根据其系统电路的特点及提出的性能要求。

由于发明人发现了上述技术问题，提出了一种新颖的复合电磁炉方案，包括其本体结构(炉头)和电气控制单元(控制器)的设计方案。本发明实施例提供的电磁炉电路结构，能突破目前电磁炉的使用炉具受限的瓶颈，并且在同样使用面积的情况下，提高系统输出的功率等级；同时，本发明实施例提出的控制方案，在降低硬件成本的基础上，电磁炉的控制方式更集成、灵活，能获得与传统的电磁炉相当或更高的性能。

具体地，为了突破目前电磁炉仅能使用铁/锅材质的炉具的受限瓶颈，提出了一种复合电磁炉的结构设计；同时在提出的复合电磁炉的结构的基础上，为了降低成本和提高控制的集中性和系统的热效率，提出了一种集成的控制方案，从而最大可能性地实现此复合电磁炉的控制，达到改善系统的整体性能，最大限度地满足相关产品的国际标准和行业标准的有益技术效果。

基于以上介绍，本发明属于电力电子控制领域，涉及一种新型的复合电磁炉的结构和一种新型的集成控制的方法，该方法主要包括：1)一种复合电磁炉的设计，适用于单炉头系统，也可用于双炉头/多炉头系统。2)此复合电磁炉的控制方案。

下面对本发明实施例提供的复合型电磁炉方案进行详细介绍如下。

图3是本发明实施例中型电磁炉头的结构示意图，如图3所示，该电磁炉头包括：

支撑架305；

电磁线圈304，设置在所述支撑架305上，用于在与外部电源接通后产生磁场，利用磁场产生热量给炊具301加热；

红外线圈302，设置在所述电磁线圈304的上方，用于在与外部电源接通后产生红外线，利用红外线产生热量给炊具301加热。

具体实施时，电磁线圈可以用于在与外部电源接通后，产生磁场，在磁场内的磁力通过炊具底部时，产生无数的小涡流给炊具加热；红外线圈可以设置在电磁线圈上，可以用于在与外部电源接通后，发热产生热量，在产生热量的时，发出红外线给炊具加热。

在一个实施例中，上述电磁炉头还可以包括：隔热板303，设置在电磁线圈304与红外线圈302之间，用于阻止所述红外线圈向所述电磁线圈传递热量。

在一个实施例中，所述红外线圈可以为非导磁材料制红外线圈；所述电磁线圈可以为电磁感应材料制电磁线圈。

在一个实施例中，所述红外线圈可以为镍铬合金制红外线圈；所述电磁线圈可以为铜制电磁线圈。

下面结合附图1和3，对现有技术的电磁炉头和本发明实施例提供的电磁炉头进行比较进行介绍，以说明本发明实施例提供的电磁炉头的优点。

图1是现有技术中电磁炉头的结构示意图，如图1所示，100是传统的电磁炉头结构；其中：101是单炉头结构示意；双炉头设计可以包括102和103，其中，102分别对应的两个炉头都是电磁感应加热的，103炉头为电磁感应加热的和其它加热方式混合的组合方式；多炉头设计是104和105，104分别对应的炉头都是电磁感应加热的，105的炉头为电磁感应加热的和其它加热方式混合的组合方式。

而与图1中提供的现有技术的电磁炉头相比较，图3是本发明实施例中电磁炉头的结构示意图，如图3所示，301是炊具；302是能产生红外线的线圈，材料可以是但不限于镍铬合金属；303是隔热板，用于消除302对304的热影响，提高电磁炉的安全性；304是电磁线圈，材料一般选用各种规格的铜线，按照一定的方式绕制成环状；305是支撑架，用于支撑、固定其上面的线圈。因为302产生红外线的线圈是非导磁材料，同时304是能电磁感应的材料，两者的工作原理不同，并且彼此的加热没有冲突，所以两者可以同时在一起工作。这样，同样的使用面积，由于采用了两种不同材质、并且工作原理互不冲突的线圈，所使用的炊具的类型就不受限制，而且炉头的功率也得到相应增大。设计中302在上层，304在下层，这样就可以在突破301炊具的类型使用限制，达到任何材质类型的锅都可以使用的同时，保证热效率。

综上，与现有单一类型的电磁炉头相比较，首先，本发明实施例提供的电磁炉头包括：电磁线圈以及设置在电磁线圈的上方的红外线圈，可以根据用户需求和炊具的类型，灵活地实现电磁线圈产生热量给炊具加热，和/或红外线圈产生热量给炊具加热；其次，电磁线圈和红外线圈同时产生热量给炊具提供热量，实现了在同样使用面积的情况下，提高了输出的功率等级，从而提高了复合型电磁炉头的加热效率。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种电磁炉，如下面的实施例。由于电磁炉解决问题的原理与电磁炉头相似，因此电磁炉的实施可以参见电磁炉头的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是本发明实施例中电磁炉的电磁炉结构示意图；图5是本发明另一实施例中电磁炉的结构示意图，如图4和图5所示，该电磁炉包括：

至少一个如上述的电磁炉头；

控制器，用于根据用户的需求和炊具的类型，控制至少一个所述炉头的电磁线圈和/或红外线圈与外部电源接通。

在一个实施例中，所述控制器可以具体用于根据用户的需求和炊具的类型，控制外部电源提供不同输出功率给至少一个所述炉头的电磁线圈和/或红外线圈。

具体实施时，由于采用单芯片(单个控制器)的控制方式，可以根据实际运行需求，灵活地对各个炉头进行有效地功率分配和运行方式的组合控制，能有效地实现系统灵活的多变性控制。

下面举几个实例说明灵活的控制方案。

具体实施时，如图5所示，控制器对图5中的单炉头结构501进行控制，灵活的控制方案可以包括：如果用户使用的炊具类型是铁锅，那么，控制器可以控制电磁线圈和红外线圈均与外部电源接通，在同样使用面积的情况下，提高了系统输出的功率等级。在此种情况下，也可以根据用户的实际需求，控制给红外线圈和电磁线圈不同的输出功率。如果炊具类型是铝锅，那么可以控制红外线圈单独给铝锅加热。通过上述可知，实现了根据炊具类型和用户的实际需求，灵活地控制炉头。

具体实施时，如图5所示，控制器对图5中的双炉头结构502进行控制，灵活的控制方案除了包括上述单炉头的控制例子以外，还可以包括：控制器可以同时控制炉头1和炉头2的电磁线圈和红外线圈同时工作；或者控制炉头1的电磁线圈和炉头2的红外线圈工作；或者控制给炉头1的红外线圈输出百分之四十的功率，给炉头2的电磁线圈输出百分之六十的功率等等，达到通过一个控制器就可以根据炊具类型和用户的实际需求，灵活控制多炉头的有益技术效果。

图5中多炉头结构503的灵活控制方案请参见上述关于双炉头的灵活控制，在此不再赘述。

下面结合附图2和4，对现有技术的电磁炉和本发明实施例提供的电磁炉进行比较进行介绍，以说明本发明实施例提供的电磁炉的优点。

图2是现有技术中电磁炉的结构示意图，如图2所示，400是传统的双炉头/多炉头的控制系统(多个控制器)结构。其中，401是双炉头的控制系统结构；402是多炉头的控制系统。它们的共同特点是每个炉头都采用独立的控制板实现控制，一个控制器独立控制一个炉头。

而与图2中提供的现有技术的电磁炉相比较，图4是本发明实施例中电磁炉结构示意图，如图4所示，200是本发明提出的复合电磁炉结构。其中，201是单炉头结构；202是双炉头结构；203是多炉头结构。图5是本发明实施例中电磁炉的结构示意图，如图5所示，500是本发明提出的单炉头、双炉头/多炉头的复合结构。其中，501是单炉头的集成控制；502是双炉头的集成控制；503是多炉头的集成控制。它们的共同点是：均有一块控制板(一个控制器)即可实现了不同炉头数量的电磁炉的控制，即无论是单炉头、双炉头，还是多炉头，均只用一个控制器实现各种不同炉头数量的电磁炉的集中控制。这样设计带来的优点是系统的控制更加紧凑，硬件成本会降低。

下面对本发明实施例中提供的电磁炉的控制器及该控制器完成灵活控制多炉头的方案详细介绍如下。

在一个实施例中，所述控制器可以包括：控制芯片IC、多个电磁线圈驱动单元和多个红外线圈驱动单元；其中：

控制芯片，用于接收用户输入的控制信号；

每一电磁线圈驱动单元，用于根据用户输入的控制信号，驱动对应炉头的电磁线圈与外部电源接通；

每一红外线圈驱动单元，用于根据用户输入的控制信号，驱动对应炉头的红外线圈与外部电源接通。

在一个实施例中，如图6所示，所述电磁线圈驱动单元可以包括：

电磁线圈开关(如图中所示的G1…Gn)，与所述控制芯片IC连接，用于在接收到所述控制信号后开启；

整流单元602，与外部电源和电磁线圈开关连接，用于将外部电源输出的交流电整流为直流电；

逆变单元，如图6中所示的603，与整流单元连接和电磁线圈开关连接，用于将整流单元输出的直流电逆变为交流电输出给对应炉头的电磁线圈。

具体实施时，电磁线圈驱动单元可以包括一个整流单元602和多个逆变单元603，其中：

整流单元可以包括：如图6中所示的4个二极管构成的整流桥，该整流桥将能量从601交流转变成直流，图6中Ldc为滤波电感，Cdc为滤波电容，电源601输出的交流电可以通过EMI滤波器滤波后输入至整流桥，这样的设计，保证控制器稳定工作。

逆变单元可以是603，603是将经过602变换后得到的直流能量，再次变换成交流能量，实现能量从直流到交流的变换，最终将能量提供给各个炉头的对应的线圈，逆变单元603可以包括：由电容Cr1和电磁炉的电磁线圈构成的LC电路，该电路接整流单元602的输出端，将整流单元602的输出的直流电转换成交流电，提供给电磁炉的电磁线圈，该电磁线圈产生热量为炊具加热。图6中604和606一样，用于一个炉头的控制。

在一个实施例中，如图6所示，所述红外线圈驱动单元可以包括：

红外线圈开关，如图6中所示的VS1…VSn，与所述控制芯片IC、外部电源601以及电磁炉的红外线圈连接，用于在接收到所述控制信号后开启。

具体实施时，EMI滤波器可以包含在602中，红外线圈开关可以直接与电源601的输出端连接，也可以与602中的EMI滤波器的输出端连接。

在一个实施例中，所述红外线圈开关可以为双向晶闸管。所述电磁线圈开关可以为IGBT或MOSFET等。

下面再结合图6对本发明实施例提供的电磁炉的控制器进行介绍。

图6中，600是本发明实施例提出的单炉头、双炉头/多炉头的复合系统及控制系统，可适用于单相/三相系统。其中：601是输入电源；若是单相系统，则是单相交流电源；若是三相系统，则是三相交流电源。602是整流单元，其功能是实现将能量从601交流转变成直流，此整流单元有多种结构，图6中所示的仅是实现交流到直流的变换；也可根据系统的实际需要，整流单元可以选用相应的升压整流电路。603将经过602变换后得到的直流能量，再次变换成交流能量，实现能量从直流到交流的变换，最终将能量提供给各个炉头的对应的线圈。605是核心控制芯片，通过电路中的各种输入信号、控制算法，实现各个炉头的控制与保护功能。本控制方法，由于从电路的拓扑结构的角度，因为尽量采用公共的无源器件(如电感、电容等)，以及采用了单芯片的控制方式，能有效地降低系统的硬件成本。

该图6是对图5的进一步扩展说明。各个电压、电流采样信号，通过控制系统605的外围AD采样电路，作为输入信号送到控制芯片605中，同时根据用户的需求(例如灶具的类型、加热的模式)进入对应的加热模式，进行相应的闭环控制算法计算，最终将输出信号转化成开关信号分别输出给各个炉头对应的硬开关上(IGBT、MOSFET、双向晶闸管等等)，从而实现了一个控制器实现各种不同炉头数量的电磁炉的集中控制。

本发明实施例提供技术方案的有益技术效果为：

(1)本发明实施例提供的电磁炉方案为复合电磁炉的设计：

本发明实施例涉及电磁炉整体构架设计，适用于任意炊具使用。其中，电磁炉的主体采用新颖的复合结构，可以驱动单炉头系统，同时也适用于双炉头/多炉头系统。

(2)复合电磁炉的控制方式：

本发明实施例的控制实现基于单相/三相交流的AC/DC/AC的驱动电路，根据本系统电路的工作原理和特点，构建出一种适用于单炉头、双炉头/多炉头的新型的复合控制方案，即采用单个控制板(控制器)技术，同时驱动多个炉头，按照使用的炊具类型，分别进入可选择的预定的加热模式，实现各个炉头的灵活控制。

综上，本发明实施例提供的技术方案突破了现有的电磁炉使用的炊具受限的约束，同时在不增大使用面积的基础上，达到功率有效增大的目的；提供了一种集成控制方案，实现各个炉头的灵活控制的同时，硬件成本有所降低；本发明实施例有利于拓宽涉及电磁加热技术的家电应用，使该电磁炉成为更有竞争力的产品。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁炉头，其特征在于，包括：

支撑架；

电磁线圈，设置在所述支撑架上，用于在与外部电源接通后产生磁场，利用所述磁场产生热量给炊具加热；

红外线圈，设置在所述电磁线圈的上方，用于在与外部电源接通后产生红外线，利用所述红外线产生热量给炊具加热。

2.如权利要求1所述的电磁炉头，其特征在于，还包括：隔热板，设置在所述电磁线圈与红外线圈之间，用于阻止所述红外线圈向所述电磁线圈传递热量。

3.如权利要求1所述的电磁炉头，其特征在于，所述红外线圈为非导磁材料制红外线圈；所述电磁线圈为电磁感应材料制电磁线圈。

4.如权利要求3所述的电磁炉头，其特征在于，所述红外线圈为镍铬合金制红外线圈；所述电磁线圈为铜制电磁线圈。

5.一种电磁炉，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至4任一所述的电磁炉头；

控制器，用于根据用户的需求和炊具的类型，控制至少一个所述炉头的电磁线圈和/或红外线圈与外部电源接通。

6.如权利要求5所述的电磁炉，其特征在于，所述控制器具体用于根据用户的需求和炊具的类型，控制外部电源提供不同输出功率给至少一个所述炉头的电磁线圈和/或红外线圈。

7.如权利要求5所述的电磁炉，其特征在于，所述控制器包括：控制芯片、多个电磁线圈驱动单元和多个红外线圈驱动单元；其中：

控制芯片，用于接收用户输入的控制信号；

每一电磁线圈驱动单元，用于根据用户输入的控制信号，驱动对应炉头的电磁线圈与外部电源接通；

每一红外线圈驱动单元，用于根据用户输入的控制信号，驱动对应炉头的红外线圈与外部电源接通。

8.如权利要求7所述的电磁炉，其特征在于，所述电磁线圈驱动单元包括：

电磁线圈开关，与所述控制芯片连接，用于在接收到所述控制信号后开启；

整流单元，与外部电源和电磁线圈开关连接，用于将外部电源输出的交流电整流为直流电；

逆变单元，与整流单元连接和电磁线圈开关连接，用于将整流单元输出的直流电逆变为交流电输出给对应炉头的电磁线圈。

9.如权利要求7所述的电磁炉，其特征在于，所述红外线圈驱动单元包括：

红外线圈开关，与所述控制芯片、外部电源以及红外线圈连接，用于在接收到所述控制信号后开启。

10.如权利要求9所述的电磁炉，其特征在于，所述红外线圈开关为双向晶闸管。