CN114585126A - 一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置 - Google Patents
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Abstract
一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，包括温度控制器、高频加热器和加热板；所述温度控制器连接加热器，所述加热板设于加热器上方；所述加热板由下层的可磁极化金属板材和上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材组成；所述加热器包括线圈正极、线圈负极和平行线圈组，所述线圈正极和线圈负极连接温度控制器，所述平行线圈组设于线圈正极和线圈负极之间，平行线圈组的电磁线圈并联、平行分布，电磁线圈之间具有一定间隙。本发明可减少传统线圈绕线方式造成的对边磁通方向互逆以及线圈本身的铁芯造成的感应磁场分布不均。
Description
技术领域
本发明涉及电磁加热技术领域，尤其涉及一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置。
背景技术
电磁加热装置广泛的应用于人们的生产与生活中。传统的线圈绕线方式，如圆形线圈、矩形线圈等形式，其绕组磁通主要集中在两绕组中央，造成对边磁通方向互逆以及线圈本身的铁芯造成的感应磁场分布不均，由此引起加热板温度分布不均匀，导致感应加热过程中心温度过高，加热板中心与边缘的温差大，大大影响了电磁加热板的应用，同时增加电功耗、提高成本。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，可减少传统线圈绕线方式造成的对边磁通方向互逆以及线圈本身的铁芯造成的感应磁场分布不均。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，包括温度控制器、高频加热器和加热板；所述温度控制器连接加热器，所述加热板设于加热器上方；所述加热板由下层的可磁极化金属板材和上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材组成；所述加热器包括线圈正极、线圈负极和平行线圈组，所述线圈正极和线圈负极连接温度控制器，所述平行线圈组设于线圈正极和线圈负极之间，平行线圈组的电磁线圈并联、平行分布，电磁线圈之间具有一定间隙。
所述一定间隙的距离为15mm。
所述加热板与平行线圈组的距离为5mm。
所述下层的可磁极化金属板材采用铁板，铁板上涂有导磁纳米材料。
所述上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材采用铝板，铝板上涂有屏蔽高频电磁波与绝热保温的复合纳米材料。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
本发明中电磁线圈采用平行分布的直线线圈，减少传统线圈绕线方式造成的对边磁通方向互逆以及线圈本身的铁芯造成的感应磁场分布不均。
本发明线圈的磁通可以均匀分布在加热板下表面，使加热板下表面温度均匀升高，可以在保证升温速度的同时减小中心与边缘的温差。
本发明在电磁线圈之间引入中心间隙后有利于磁场进一步集中，在其余条件不变的情况下，能在相同加热时间达到更高的加热温度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为电磁线圈的分布示意图；
图3为发热板的结构示意图；
图4为无中间间隙时线圈磁通密度图；
图5为无中间间隙时加热后铝板的表面温度分布图；
图6为中间间隙15mm时线圈磁通密度图；
图7为中间间隙15mm时加热后铝板的表面温度分布图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1～3所示，本实施例提供一种新型的温度场均匀分布的高频电磁加热装置，包括温度控制器、高频加热器和加热板；
所述温度控制器连接加热器，所述加热板设于加热器上方；所述温度控制器设有测温电极和控制电极；
所述加热板由下层的可磁极化金属板材和上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材组成；
所述加热器包括线圈正极、线圈负极和平行线圈组，所述线圈正极和线圈负极连接温度控制器，所述平行线圈组设于线圈正极和线圈负极之间，平行线圈组的电磁线圈并联、平行分布，电磁线圈之间具有一定间隙。
本实施例中，所述一定间隙的距离优化为15mm，利用磁矢量叠加原理，电磁线圈并联、平行分布，增强磁感应强度，使电磁场均匀分布，从而使加热温度均匀分布。
所述加热板与平行线圈组的距离为5mm，有利于磁场进一步集中。
本实施例中，所述下层的可磁极化金属板材采用铁板。所述上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材采用铝板。铁板和铝板之间通过螺丝安装口螺接固定。
所述下层的可磁极化金属板材的表面涂有导磁与绝热保温的复合纳米材料，通过一定频段的电磁波，防止烧坏加热线圈，提高使用寿命，且提高电热转换效率即降低电功耗。
所述上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材涂有屏蔽特定频段的高频电磁波与绝热保温的复合纳米材料，防止电磁辐射，减少对人体伤害、对周围仪器的影响与对环境的污染，以及降低电功耗，并对加热板起保温作用。
本实施例提供一种新型的温度场均匀分布的高频电磁加热装置功率为2.5KW以内。发热板尺寸为250*450mm，厚度为40～50mm。
表1为本实施例仿真结果与品牌1、品牌2产品的加热测试对比结果。表1中的温度指经过一定加热时间(如表1中所列)后，加热板表面测试点达到的恒温温度，温差指加热板中心与边缘的最大温差值。
表1
| 加热时间 | 温度 | 温差 | |
| 品牌1 | 41min | 180℃ | 15℃ |
| 品牌2 | 50min | 180℃ | 8℃ |
| 本实施例 | 10min | 185.85℃ | 3℃ |
图4为无中间间隙时线圈磁通密度图；图5为无中间间隙时加热后铝板的表面温度分布图；图6为中间间隙15mm时线圈磁通密度图；图7为中间间隙15mm时加热后铝板的表面温度分布图；本发明基于电磁场基本理论，优化加热线圈几何尺寸和布局及加热线圈与加热板间距，获得铁磁性材料(如铁板)中磁极化矢量同向、均匀有序分布，解决边缘与中心的温差问题，实现加热板温度场均匀分布；解决传统线圈绕线方式造成的对边磁通方向互逆以及线圈本身的铁芯造成的感应磁场分布不均、造成加热板温度场分布不均匀问题。
Claims (5)
1.一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，其特征在于：包括温度控制器、高频加热器和加热板；所述温度控制器连接加热器，所述加热板设于加热器上方；所述加热板由下层的可磁极化金属板材和上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材组成；所述加热器包括线圈正极、线圈负极和平行线圈组，所述线圈正极和线圈负极连接温度控制器，所述平行线圈组设于线圈正极和线圈负极之间，平行线圈组的电磁线圈并联、平行分布，电磁线圈之间具有一定间隙。
2.如权利要求1所述的一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，其特征在于：所述一定间隙的距离为15mm。
3.如权利要求1所述的一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，其特征在于：所述加热板与平行线圈组的距离为5mm。
4.如权利要求1所述的一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，其特征在于：所述下层的可磁极化金属板材采用铁板，铁板上涂有导磁纳米材料。
5.如权利要求1所述的一种新型温度场均匀分布的高频电磁加热装置，其特征在于：所述上层的具有高频电磁波屏蔽、良好热传导的金属板材采用铝板，铝板上涂有屏蔽高频电磁波与绝热保温的复合纳米材料。
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