CN110324923A - 一种电磁感应加热热风模组 - Google Patents

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许申生
刘春光
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Abstract

一种电磁感应加热热风模组，包括用于运动来形成气流的金属扰流片(200)以及用于驱动扰流片(200)运动的电机(100)；还包括用于给扰流片(200)提供交变磁场，使其产生对应的交变电流而升温的电磁加热设备(400)。本发明的电磁感应加热热风模组设计巧妙，实用性强。

Description

一种电磁感应加热热风模组
技术领域
本发明涉及热风设备领域，尤其涉及一种电磁感应加热热风模组。
背景技术
现有的热风设备大多采用电热丝加热空气，或者采用电磁感应加热器具加热空气，然后，通过风机抽吸热空气形成热空气气流。在现有热风设备的加热过程中，热源近端和远端的加热效果有明显差异，加热不均匀。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种电磁感应加热热风模组。
本发明提出的技术方案如下：
本发明提出了一种电磁感应加热热风模组，包括用于运动来形成气流的金属扰流片以及用于驱动扰流片运动的电机；还包括用于给扰流片提供交变磁场，使其产生对应的交变电流而升温的电磁加热设备。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，电磁加热设备包括用于在通电时产生交变磁场以使扰流片发热的电感线圈盘；电磁加热设备还包括与电感线圈盘并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，扰流片与电感线圈盘之间的距离为6mm-12mm。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，电磁加热设备还包括与电感线圈盘一端连接、用于根据扰流片材料调整LC谐振电路的谐振频率的谐振同步检测单元，与电感线圈盘另一端连接、用于通过高速计数器检测LC谐振电路的谐振频率转移的谐振转移检测单元，以及分别与谐振同步检测单元和谐振转移检测单元电性连接、用于根据谐振频率转移计算扰流片温度的运算处理器。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，扰流片温度T为：
其中，f为扰流片的温度映射为扰流片材料的相对磁导率的映射关系；
l为电感线圈盘的长度；
f0为LC谐振电路的谐振频率；
N为电感线圈盘的匝数；
k为k系数，取决于电感线圈盘的半径R与其长度l的比值，通过查k值表得到；
μ0为真空磁导率；
C为谐振电容器的电容量；
S为电感线圈盘的截面积。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，电磁加热设备还包括用于给LC谐振电路提供驱动电流的电磁感应加热开关器件，以及分别与电磁感应加热开关器件和运算处理器相连、用于接收运算处理器的控制信号来控制电磁感应加热开关器件所提供的驱动电流大小的电磁开关驱动单元。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，运算处理器和电感线圈盘之间连接有用于检测LC谐振电路的电磁感应波形，并控制电磁感应波形的恶变以此保护LC谐振电路安全的电磁波形检测单元；该电磁波形检测单元包括用于检测LC谐振电路的谐振电流的谐振电流检测单元和用于检测LC谐振电路输出功率的能量平衡检测单元。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，电机的输出轴轴向连接扰流片的第一轴套；电感线圈盘环绕输出轴设置。
本发明上述的电磁感应加热热风模组中，扰流片的第一轴套轴向连接有从动轴，从动轴的远离扰流片的端部安装有第二轴套；电机的输出轴上安装有第三轴套，第二轴套与第三轴套通过传动连接件连接；电感线圈盘环绕从动轴设置。
本发明的电磁感应加热热风模组利用电磁加热扰流片的方式将电磁能转换为热能，同时又将热量传递给气流，通过控制电磁加热的功率和风机转速产生不同温度的热风能量，可广泛应用于各类采用热能辐射加热的电器产品，具有加热均匀、安全可靠、清洁卫生、热效率高的优势。本发明的电磁感应加热热风模组设计巧妙，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示出了本发明第一实施例的电磁感应加热热风模组的示意图；
图2示出了图1所示的电磁加热设备的功能模块示意图；
图3示出了图1所示的扰流片的结构示意图；
图4示出了图3所示的A-A向的剖面示意图；图5示出了本发明第二实施例的电磁感应加热热风模组的示意图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是：在现有热风设备的加热过程中，热源近端和远端的加热效果有明显差异，加热不均匀。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：采用金属扰流片；同时构造电磁加热设备，来给扰流片提供交变磁场，使其产生对应的交变电流而升温，这样，扰流片在形成气流的同时，还实现给气流加热的技术效果；由于扰流片与空气的接触更为均匀，从而使得扰流片加热空气更为均匀。
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。
第一实施例
如图1所示，图1示出了本发明第一实施例的电磁感应加热热风模组的示意图。电磁感应加热热风模组包括用于运动来形成气流的金属扰流片200，以及用于驱动扰流片200运动的电机100；还包括用于给扰流片200提供交变磁场，使其产生对应的交变电流而升温的电磁加热设备400。在这里，扰流片200升温，会通过热传导给与之接触的空气加热，而热空气会在扰流片200的转动作用下形成热气流。
进一步地，如图2所示，图2示出了图1所示的电磁加热设备的功能模块示意图。该电磁加热设备400包括用于在通电时产生交变磁场以使扰流片200发热的电感线圈盘101；电磁加热设备400还包括与电感线圈盘101并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器102。在本实施例中，扰流片200与电感线圈盘101之间的距离为6mm-12mm，扰流片200与电感线圈盘101构成电感器，扰流片200成为电感器的磁芯。电感线圈盘101使扰流片200发热的现象是采用了涡流发热原理，具体来说，当电感线圈盘101通电后，扰流片200内部产生感应电流，并由此发出电阻热。在这一过程中，电感线圈盘101实现了对扰流片200的非接触式加热。可以理解，流过电感线圈盘101的电流为交变电流。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，电机100的输出轴110轴向连接扰流片200的第一轴套240；电感线圈盘101环绕输出轴110设置。具体地，扰流片200通过防脱螺母210固定安装在电机100的输出轴110上。为了便于电磁加热设备400给扰流片200加热，扰流片200包括绕第一轴套240设置并向外延伸一段距离的加热段220，加热段220上开设有扰流孔230，扰流孔230边缘翘起形成有扰流翅231，如图3和图4所示。这样，通过扰流孔230和扰流翅231转动，不仅可以形成气流，还可以扩大扰流片200的加热面积。并且，由于扰流片200边缘不存在叶片，这样，避免了用户因接触而刮伤的情形，减小了安全隐患。
进一步地，电磁感应加热热风模组还包括设置在电感线圈盘101与扰流片200之间的隔离板310，通过隔离板310，避免扰流片200所产生的气流对电感线圈盘101的影响。隔离板可采用耐高温塑胶或耐温玻璃等材料制成。进一步具体地，电磁感应加热热风模组还包括带有开口的壳体300，隔离板310封闭壳体300上的开口；电磁加热设备400以及电机100均设置在壳体300内部。
因为扰流片200材料的磁导率、铁磁性能和电磁感应波形等原因，通常的电磁加热设备400在工作时容易产生令人难以承受的多次杂波噪音，为了使电磁加热设备400更加适合本实施例的扰流片200材料的电磁感应性能，避免多次谐波、杂波噪音的发生，本实施例的LC谐振电路的谐振频率设计在40KHz以上；同时，电磁加热设备400还包括与电感线圈盘101一端连接、用于根据扰流片200材料调整LC谐振电路的谐振频率的谐振同步检测单元103，与电感线圈盘101另一端连接、用于通过高速计数器检测LC谐振电路的谐振频率转移的谐振转移检测单元104，以及分别与谐振同步检测单元103和谐振转移检测单元104电性连接、用于根据谐振频率转移计算扰流片200温度的运算处理器107。在这里，当扰流片200温度升高，其相对磁导率也会发生变化，LC谐振电路的谐振频率也会发生相应的转移变化。
在这里，扰流片200温度T为：
其中，f为扰流片200的温度映射为扰流片200材料的相对磁导率的映射关系；
l为电感线圈盘101的长度；
f0为LC谐振电路的谐振频率；
N为电感线圈盘101的匝数；
k为k系数，取决于电感线圈盘101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102的电容量；
S为电感线圈盘101的截面积。
扰流片200温度T公式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102的电容量。
在上述公式中，由于LC谐振电路的谐振频率f0可以由谐振同步检测单元103测量得到；谐振电容器102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为扰流片200材料的相对磁导率；
N为电感线圈盘101的匝数；
S为电感线圈盘101的截面积；
l为电感线圈盘101的长度；
k为k系数，取决于电感线圈盘101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。
对于扰流片200的材料，其相对磁导率μs与温度T存在函数关系f；这样，扰流片200的材料的相对磁导率μs与温度T的函数关系可以表示为：
μs＝f(T)；(3)
通过式子(1)、(2)和(3)，可以得到上述扰流片200温度T的计算公式：
进一步地，在本实施例中，运算处理器107可以为SOC集成电路(System on aChip，内含有MCU、运算放大器、比较器、逻辑电路以及驱动电路等)。
电磁加热设备400还包括用于给LC谐振电路提供驱动电流的电磁感应加热开关器件108，以及分别与电磁感应加热开关器件108和运算处理器107相连、用于接收运算处理器107的控制信号来控制电磁感应加热开关器件108所提供的驱动电流大小的电磁开关驱动单元109。
进一步地，在电磁感应加热工作中，温度变化引起磁导率变化，LC谐振电路的谐振频率发生转移，电磁感应效应和涡电流效应发生变化将影响到电磁波形变化，有时电磁波形恶性变化会造成工作性能下降，包括效率下降、噪音增大，严重的时候甚至引起电磁感应加热设备的损坏。在本实施例中，运算处理器107和电感线圈盘101之间连接有用于检测LC谐振电路的电磁感应波形，并控制电磁感应波形的恶变以此保护LC谐振电路安全的电磁波形检测单元，具体地，电磁波形检测单元包括用于检测LC谐振电路的谐振电流的谐振电流检测单元105和用于检测LC谐振电路输出功率的能量平衡检测单元106。通过能量平衡检测单元106，在当检测到LC谐振电路输出功率达到阈值时，发出预警信号；运算处理器107用于接收到预警信号后，通过电磁开关驱动单元109和电磁感应加热开关器件108断掉电感线圈盘101的供电。此外，通过运算处理器107对谐振转移检测单元104、谐振电流检测单元105和能量平衡检测单元106的检测数据的处理，可以达到使扰流片进行受控加热，从而实现控制所形成的热气流温度的目的。
进一步地，电磁加热设备400还包括设置在壳体300内、用于控制给电感线圈盘101供电的电控板410；谐振电容器102、谐振同步检测单元103、谐振转移检测单元104、谐振电流检测单元105、能量平衡检测单元106、运算处理器107、电磁感应加热开关器件108以及电磁开关驱动单元109均设置在电控板410上。
第二实施例
第二实施例与第一实施例的区别在于：电机与扰流片的连接结构不同。
如图5所示，图5示出了本发明第二实施例的电磁感应加热热风模组的示意图。扰流片200的第一轴套240轴向连接有从动轴500，从动轴500的远离扰流片200的端部安装有第二轴套510；电机100的输出轴110上安装有第三轴套520，第二轴套510与第三轴套520通过传动连接件530连接；电感线圈盘101环绕从动轴500设置。在这里，传动连接件530采用铰链或皮带。通过这一方案，可以制造具有薄型壳体的电磁感应加热热风模组。
本发明的电磁感应加热热风模组利用电磁加热扰流片的方式将电磁能转换为热能，同时又将热量传递给气流，通过控制电磁加热的功率和风机转速产生不同温度的热风能量，可广泛应用于各类采用热能辐射加热的电器产品，具有加热均匀、安全可靠、清洁卫生、热效率高的优势。本发明的电磁感应加热热风模组设计巧妙，实用性强。
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 (9)

1.一种电磁感应加热热风模组，其特征在于，包括用于运动来形成气流的金属扰流片(200)以及用于驱动扰流片(200)运动的电机(100)；还包括用于给扰流片(200)提供交变磁场，使其产生对应的交变电流而升温的电磁加热设备(400)。
2.根据权利要求1所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，电磁加热设备(400)包括用于在通电时产生交变磁场以使扰流片(200)发热的电感线圈盘(101)；电磁加热设备(400)还包括与电感线圈盘(101)并联以用于构成LC谐振电路的谐振电容器(102)。
3.根据权利要求2所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，扰流片(200)与电感线圈盘(101)之间的距离为6mm-12mm。
4.根据权利要求2所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，电磁加热设备(400)还包括与电感线圈盘(101)一端连接、用于根据扰流片(200)材料调整LC谐振电路的谐振频率的谐振同步检测单元(103)，与电感线圈盘(101)另一端连接、用于通过高速计数器检测LC谐振电路的谐振频率转移的谐振转移检测单元(104)，以及分别与谐振同步检测单元(103)和谐振转移检测单元(104)电性连接、用于根据谐振频率转移计算扰流片(200)温度的运算处理器(107)。
5.根据权利要求4所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，扰流片(200)温度T为：
其中，f为扰流片(200)的温度映射为扰流片(200)材料的相对磁导率的映射关系；
l为电感线圈盘(101)的长度；
f0为LC谐振电路的谐振频率；
N为电感线圈盘(101)的匝数；
k为k系数，取决于电感线圈盘(101)的半径R与其长度l的比值，通过查k值表得到；
μ0为真空磁导率；
C为谐振电容器(102)的电容量；
S为电感线圈盘(101)的截面积。
6.根据权利要求4所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，电磁加热设备(400)还包括用于给LC谐振电路提供驱动电流的电磁感应加热开关器件(108)，以及分别与电磁感应加热开关器件(108)和运算处理器(107)相连、用于接收运算处理器(107)的控制信号来控制电磁感应加热开关器件(108)所提供的驱动电流大小的电磁开关驱动单元(109)。
7.根据权利要求6所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，运算处理器(107)和电感线圈盘(101)之间连接有用于检测LC谐振电路的电磁感应波形，并控制电磁感应波形的恶变以此保护LC谐振电路安全的电磁波形检测单元；该电磁波形检测单元包括用于检测LC谐振电路的谐振电流的谐振电流检测单元(105)和用于检测LC谐振电路输出功率的能量平衡检测单元(106)。
8.根据权利要求2所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，电机(100)的输出轴(110)轴向连接扰流片(200)的第一轴套(240)；电感线圈盘(101)环绕输出轴(110)设置。
9.根据权利要求2所述的电磁感应加热热风模组，其特征在于，扰流片(200)的第一轴套(240)轴向连接有从动轴(500)，从动轴(500)的远离扰流片(200)的端部安装有第二轴套(510)；电机(100)的输出轴(110)上安装有第三轴套(520)，第二轴套(510)与第三轴套(520)通过传动连接件(530)连接；电感线圈盘(101)环绕从动轴(500)设置。
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