CN106304451A - 一种无线供电加热*** - Google Patents

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朱斯忠
徐宝华
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Abstract

本发明公开一种无线供电加热***，包括用于发射磁能的发射线圈、用于接收磁能并将其转化为电能的谐振线圈以及与所述谐振线圈并联并将转化而成的电能再次转化为磁能发射、以通过电磁感应现象对待加热金属体进行加热的谐振电容。其中，发射线圈将电能转化为磁能并向外界发送，谐振线圈接收磁能并将其重新转化为电能，而谐振电容将转化出的电能再次转化为磁能并将其发送至待加热金属体处，并通过电磁感应现象对其进行加热。由于加热能量来自发射线圈所发送的磁能，途中经过多次能量转化最终实现对待加热金属体的加热，期间无需通过电源线引入市电能源，仅通过空间中的磁场能实现能量的传递，因此从根源上杜绝了触电漏电等电路安全事故。

Description

一种无线供电加热***
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，特别涉及一种无线供电加热***。
背景技术
随着中国电力技术的发展，越来越多的电力电子设备已得到广泛使用。
在电饭煲行业，目前一般有两种常见的类型，即直热式电饭煲和感应加热电饭煲。其中，直热式电饭煲只能在底部加热，受热不均，甚至出现底部烧焦表面夹心的现象。为克服直热式电饭煲的缺陷，采用电磁感应加热的新型电饭煲近几年也流行起来。与直热式电饭煲相比，感应加热电饭煲可以对锅体进行全方位均匀加热，饭的品质较高。
但是，无论是直热式电饭煲还是感应加热式电饭煲，都没有摆脱电源线的束缚，此类电热设备必须直接引入市电作为工作能源，而且电热设备的功率往往较高，当使用时间较长时，容易出现漏电、触电的事故。
因此，如何在使用电热设备时，从根源上杜绝漏电触电等安全事故，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线供电加热***，能够在使用时，从根源上杜绝漏电触电等安全事故。
为解决上述技术问题，本发明提供一种无线供电加热***，包括用于发射磁能的发射线圈、用于接收磁能并将其转化为电能的谐振线圈以及与所述谐振线圈并联并将转化而成的电能再次转化为磁能发射、以通过电磁感应现象对待加热金属体进行加热的谐振电容。
优选地，所述谐振线圈与所述发射线圈平行设置，且所述谐振线圈的一侧与所述发射线圈的表面正对，所述谐振线圈的另一侧与所述待加热金属体的表面正对。
优选地，还包括若干个与所述谐振线圈并联、用于降低所述谐振线圈与谐振电容的最大振幅的降幅电容。
优选地，各个所述降幅电容所在的支路上均串联有用于控制自身通断的开关模块。
优选地，所述开关模块为机械开关或电子开关。
优选地，还包括与所述谐振线圈并联、用于对所述电子开关形成直流控制电源的整流模块。
优选地，所述整流模块包括与所述谐振线圈并联的整流滤波电路和直流稳压电路。
优选地，还包括用于检测所述待加热金属体温度的温度传感器以及与所述温度传感器信号连接、用于根据温度检测值控制各个所述电子开关通断的控制模块。
优选地，还包括与所述控制模块信号连接、使其与通讯终端进行通信的通信模块。
优选地，所述控制模块与各所述电子开关之间设置有用于增强所述控制模块所产生的控制信号的驱动信号放大器。
本发明所提供的无线供电加热***，主要包括发射线圈、谐振线圈和谐振电容。其中，发射线圈主要用于将电能转化为磁能并向外界发送，谐振线圈主要用于接收发射线圈所发射的磁能并将其重新转化为电能，而谐振电容与谐振线圈并联(并联后谐振线圈和谐振电容一般统称为中继谐振环)，主要用于将谐振线圈转化出的电能再次转化为磁能并将其发送至待加热金属体处，以通过电磁感应现象在待加热金属体内产生涡流从而进行加热。本发明所提供的无线供电加热***，由于对待加热金属体的加热能量来自发射线圈所发送的磁能，途中经过磁能-电能-磁能-电能-内能的多次能量转化过程最终实现对待加热金属体的加热，期间无需通过电源线引入市电能源，仅通过空间中的磁场能实现能量的传递，谐振线圈和谐振电容甚至无需与用电设备或待加热金属体进行接触，因此从根源上杜绝了触电漏电等电路安全事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1中所示的A结构的具体结构示意图；
图3为降幅电容与开关模块配合作用的一种电路结构图；
图4为降幅电容与开关模块配合作用的另一种电路结构图；
图5为增设整流模块后的一种电路结构图；
图6为增设温度传感器、控制模块和通信模块后的一种电路结构图。
其中，图1—图6中：
中继谐振环—A，发射线圈—1，谐振线圈—2，谐振电容—3，降幅电容—4，开关模块—5，整流模块—6，温度传感器—7，控制模块—8，通信模块—9，驱动信号放大器—10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，无线供电加热***主要包括发射线圈1、谐振线圈2和谐振电容3。如图2所示，图2为图1中所示的A结构的具体结构示意图(图中箭头表示磁场方向，向内为接收，向外为发送)。
其中，发射线圈1主要用于将电能转化为磁能并向外界发送，谐振线圈2(图中的L)主要用于接收发射线圈1所发射的磁能并将其重新转化为电能，而谐振电容3(图中的C)与谐振线圈2并联(并联后谐振线圈2和谐振电容3一般统称为中继谐振环A)，主要用于将谐振线圈2转化出的电能再次转化为磁能并将其发送至待加热金属体处，以通过电磁感应现象在待加热金属体内产生涡流从而对其进行加热。
如此，本发明所提供的无线供电加热***，由于对待加热金属体的加热能量来自发射线圈1所发送的磁能，途中经过磁能-电能-磁能-电能-内能的多次能量转化过程最终实现对待加热金属体的加热，期间无需通过电源线引入市电能源，仅通过空间中的磁场能实现能量的传递，谐振线圈2和谐振电容3甚至无需与用电设备或待加热金属体进行接触，因此从根源上杜绝了触电漏电等电路安全事故。
为提高能量在发射线圈1、谐振线圈2和谐振电容3之间的传递、转化效率，优选地，可将谐振线圈2与发射线圈1平行设置，同时，将谐振线圈2的一侧与发射线圈1的表面正对，而谐振线圈2的另一侧与待加热金属体的表面正对。如此设置，发射线圈1所发射出的磁能信号能够完全穿过谐振线圈2被其接收，避免能量逸散，而谐振线圈2的另一侧与待加热金属体的表面正对，则可以一定程度上提高电磁感应现象产生的涡流强度，提高加热效率。而对于某些复杂表面的待加热金属体，比如电饭锅等呈梯形状的加热设备时，可适当将谐谐振线圈2弯曲，以覆盖其整个外表面。
在发明所提供的另一种具体实施方式中，考虑到现有的电力加热设备，比如电磁炉等是利用金属的涡流效应制成的，其基本工作原理是：将金属炉置于一个交变的磁场中，金属材料内部感应形成强大的涡流而发热，对于这个过程的控制，比如功率调整、时间控制和温度监测等都是在发射端进行的，而实际上真正需要监控的是被加热的一端，因此为提高本发明对待加热金属体的加热温度控制精确，本实施例中增设了若干个降幅电容4(图中的C1、C2)。
需知，谐振线圈2和谐振电容3并联后所形成的中继谐振环A，其在工作时，其谐振状态只能以最大振幅状态进行，即只能以最大功率对待加热金属体进行加热，虽然加热速率很快，但需要得到精确控制。而降幅电容4的主要作用即是降低谐振线圈2与谐振电容3的谐振状态中的最大振幅，限制其最大振幅的上限，从而降低中继谐振环A的谐振能力，降低接收和转化的能量，进而使得对待加热金属体的加热效果降低。
具体的，降幅电容4需与谐振线圈2并联，即与谐振电容3并联，相当于增加了电容容量，相应地谐振电容3与谐振线圈2间的谐振状态中的谐振幅度就会降低。而为了提高降幅效果，可同时在谐振线圈2上并联多个降幅电容4。
进一步的，为使无线供电加热***能够根据实际情况对待加热金属体进行加热，提高加热温度控制精度，本实施例中，在各个降幅电容4所在的支路上均串联了用于控制自身通断的开关模块5。如此设置，即可根据实际需要确定各个开关模块5的通断状态，通过开关模块5的通断比例变化，可实时调节中继谐振环A的谐振振幅，从而较精确地控制加热温度。
如图3及图4所示，图3为降幅电容与开关模块配合作用的一种电路结构图，图4为降幅电容与开关模块配合作用的另一种电路结构图。
具体的，该开关模块5可为机械开关(图中的K1、K2)或电子开关(图中的T1、T2)等，比如机械开关中的单刀单掷开关或电子开关中的MOSFET、IGBT、可控硅BCR、SCR开关等。
如图5所示，图5为增设整流模块后的一种电路结构图。
在开关模块5为电子开关的基础上，本实施例中还增设了整流模块6。该整流模块6与谐振线圈2并联，主要用于对各电子开关形成直流控制电源，以方便控制各个电子开关的通断。具体的，该整流模块6主要包括与谐振线圈2并联的整流滤波电路和直流稳压电路。比如，整流滤波电路可包括整流二极管D1和滤波电容C5，而直流稳压电路可包括DC2DC电路模块。
如图6所示，图6为增设温度传感器、控制模块和通信模块后的一种电路结构图。
不仅如此，为了进一步提高对待加热金属体的加热温度的控制精度，本实施例增设了温度传感器7和控制模块8。其中，温度传感器7主要用于检测待加热金属体的实时温度，而控制模块8与温度传感器7信号连接，主要用于根据温度检测值控制各个电子开关的通断。
进一步的，本实施例还继续增设了通信模块9。该通信模块9与控制模块8信号连接，主要用于使控制模块8能够与通讯终端进行通信，以便通过手机APP或PC端等控制端进行人工控制。
而为了提高对待加热金属体的加热温度控制响应时间和信号可靠度，本实施例在控制模块8与各个电子开关之间设置了用于增强控制模块8所产生的控制信号的驱动信号放大器10(图中的DR1、DR2)。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无线供电加热***，其特征在于，包括用于发射磁能的发射线圈(1)、用于接收磁能并将其转化为电能的谐振线圈(2)以及与所述谐振线圈(2)并联并将转化而成的电能再次转化为磁能发射、以通过电磁感应现象对待加热金属体进行加热的谐振电容(3)。
2.根据权利要求1所述的无线供电加热***，其特征在于，所述谐振线圈(2)与所述发射线圈(1)平行设置，且所述谐振线圈(2)的一侧与所述发射线圈(1)的表面正对，所述谐振线圈(2)的另一侧与所述待加热金属体的表面正对。
3.根据权利要求1或2所述的无线供电加热***，其特征在于，还包括若干个与所述谐振线圈(2)并联、用于降低所述谐振线圈(2)与谐振电容(3)的最大振幅的降幅电容(4)。
4.根据权利要求3所述的无线供电加热***，其特征在于，各个所述降幅电容(4)所在的支路上均串联有用于控制自身通断的开关模块(5)。
5.根据权利要求4所述的无线供电加热***，其特征在于，所述开关模块(5)为机械开关或电子开关。
6.根据权利要求5所述的无线供电加热***，其特征在于，还包括与所述谐振线圈(2)并联、用于对所述电子开关形成直流控制电源的整流模块(6)。
7.根据权利要求6所述的无线供电加热***，其特征在于，所述整流模块(6)包括与所述谐振线圈(2)并联的整流滤波电路和直流稳压电路。
8.根据权利要求7所述的无线供电加热***，其特征在于，还包括用于检测所述待加热金属体温度的温度传感器(7)以及与所述温度传感器(7)信号连接、用于根据温度检测值控制各个所述电子开关通断的控制模块(8)。
9.根据权利要求8所述的无线供电加热***，其特征在于，还包括与所述控制模块(8)信号连接、使其与通讯终端进行通信的通信模块(9)。
10.根据权利要求9所述的无线供电加热***，其特征在于，所述控制模块(8)与各所述电子开关之间设置有用于增强所述控制模块(8)所产生的控制信号的驱动信号放大器(10)。
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