一种多线圈加热模组及加热系统的制作方法

文档序号:22695820发布日期:2020-10-28 16:01
一种多线圈加热模组及加热系统的制作方法

本申请涉及热加工和热处理领域,特别涉及一种多线圈加热模组及加热系统。



背景技术:

基于电磁感应的加热方案广泛应用于各个热加工领域,具有安全、加热效率高等特点。

现如今采用电磁感应加热方案的加热设备,通常是通过在待加热器具下方安置一个电磁感应线圈,以通过电磁感应原理对待加热器具进行加热。如果需要使用多个电磁感应线圈进行加热,需要配套对应数量的控制模块才可以实现。

在实际应用中,一般火锅店里使用到的电磁感应炉具数量较多,每个炉具均单独配置有控制模块,但是因为每个店铺的线路条件不同,用于经营的总功率是固定的,若使用的炉具较多容易出现线路过载的情况,存在较大的安全隐患。



技术实现要素:

本申请提供了一种多线圈加热模组及加热系统,可以实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

本申请实施例公开了一种多线圈加热模组,包括电磁感应线圈以及加热控制电路,

所述电磁感应线圈,至少包括第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈;

所述加热控制电路,包括:

至少两组半桥驱动开关,与所述电磁感应线圈分别一一对应连接,并与电源端连接,用于驱动所述电磁感应线圈的工作;

控制模块,与所述半桥驱动开关的控制端电性连接,用于单独驱动每一所述半桥驱动开关进行开关状态切换;以及

谐振电容,与每一所述电磁感应线圈连接以构成谐振电路。

其中,所述电磁感应线圈之间形成一公共端,所述公共端与所述谐振电容连接。

可选的,所述电源端包括正电源端以及负电源端;

所述谐振电容连接到所述公共端与负电源端之间,和/或连接到所述公共端与正电源端之间。

可选的,所述半桥驱动开关包括第一半桥驱动开关以及第二半桥驱动开关,所述控制模块包括可单独驱动的第一驱动端与第二驱动端;

所述控制模块的第一驱动端与第一半桥驱动开关的控制端电性连接,所述控制模块的第二驱动端与第二半桥驱动开关的控制端电性连接;

所述第一半桥驱动开关的驱动端与所述第一电磁感应线圈的一端连接,所述第二半桥驱动开关与所述第二电磁感应线圈的一端连接;

所述第一电磁感应线圈的另一端与所述第二电磁感应线圈的另一端连接并通过所述谐振电容接地。

可选的,所述第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈的绕线方向相同。

可选的,所述第一电磁感应线圈与所述第一半桥驱动开关的驱动端之间具有第一接线端;

所述第一电磁感应线圈与第二电磁感应线圈的公共端具有第二接线端;

所述第二电磁感应线圈与所述第二半桥驱动开关的驱动端之间具有第三接线端。

可选的,所述电磁感应线圈还包括第三电磁感应线圈,所述半桥驱动开关还包括第三半桥驱动开关,所述控制模块还包括可单独驱动的第三驱动端;

所述控制模块的第三驱动端与第三半桥驱动开关的控制端电性连接;

所述第三半桥驱动开关的驱动端与所述第三电磁感应线圈的一端连接,所述第三电磁感应线圈的另一端与所述第一电磁感应线圈、第二电磁感应线圈之间的公共端连接并通过所述谐振电容接地。

可选的,所述半桥驱动开关包括igbt、mos管、双极型三极管、可控硅或者晶闸管。

可选的,每一所述电磁感应线圈的电感值范围为20μh-200μh。

可选的,所述谐振电容的电容值范围为0.2μf-2μf。

本申请实施例还公开了一种加热系统,所述加热系统包括多线圈加热模组,所述多线圈加热模组为如上任意一项所述的多线圈加热模组。

由上可知,本申请实施例中的多线圈加热模组及加热系统,其具有至少两个电磁感应线圈,利用同一加热控制电路来实现对不同电磁感应线圈的工作状态进行单独控制,以实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的多线圈加热模组的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的电磁感应线圈的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的加热控制电路的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的加热控制电路的另一结构示意图。

图5为本申请实施例提供的加热控制电路的再一结构示意图。

图6为本申请实施例提供的多线圈加热模组的另一结构示意图。

图7为本申请实施例提供的加热控制电路的再一结构示意图。

图8为本申请实施例提供的多线圈加热模组的应用场景示意图。

图9为本申请实施例提供的加热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述,以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解,从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参阅图1,图中示出了本申请实施例提供的多线圈加热模组的第一结构。

如图1所示,该多线圈加热模组包括电磁感应线圈1以及加热控制电路2,该加热控制电路2包括两组半桥驱动开关、控制模块22以及谐振电容23。

该电磁感应线圈1包括至少两个电磁感应线圈,该电磁感应线圈沿着同一走向缠绕设置。具体的,该电磁感应线圈可以设置在不同的加热装置上,也可以设置在同一加热装置的不同位置。

具体的,该两个电磁感应线圈包括第一电磁感应线圈1a以及第二电磁感应线圈1b,可以分别位于不同的加热面板上。例如,可以放置在两个不同的炉具上。其中,该电磁感应线圈1之间形成一公共端o,该公共端o可以通过导线将两个电磁感应线圈的一端连接在一起,如此可以使得两个电磁感应线圈通过公共端o与同一加热控制电路2连接,解决了传统加热装置中每一电磁感应线圈1均需要对应有加热控制电路2所造成的结构复杂、成本较高的问题。

在一实施例中,该电磁感应线圈包括第一电磁感应线圈ao以及第二电磁感应线圈bo,该半桥驱动开关包括第一半桥驱动开关21a以及第二半桥驱动开关21b。该第一电磁感应线圈ao与第一半桥驱动开关21a的驱动端之间具有第一接线端,第一电磁感应线圈ao通过第一接线端与第一半桥驱动开关21a连接;该第一电磁感应线圈ao与第二电磁感应线圈bo的公共端o具有第二接线端,第一电磁感应线圈ao与第二电磁感应线圈bo的公共端o通过第二接线端与谐振电容23连接;该第二电磁感应线圈bo与第二半桥驱动开关21b的驱动端之间具有第三接线端,第二电磁感应线圈bo通过第三接线端与第二半桥驱动开关21b的驱动端连接。

请结合图2,图中示出了本申请实施例提供的电磁感应线圈的结构。在另一实施例中,该电磁感应线圈1包括第一电磁感应线圈ao以及第二电磁感应线圈bo,该第一电磁感应线圈ao以及第二电磁感应线圈bo可以环绕在不同的长条形结构上,并在该第一电磁感应线圈ao与第二电磁感应线圈bo的公共端o处连接。

可以理解的,该电磁感应线圈除了如图1-2的形式外,还可以采用凹形线圈等其他常用的线圈结构,在此不再进行详细描述。

在一实施例中,每一电磁感应线圈的电感值范围为20μh-200μh,以确保电磁感应线圈的工作效果。可以理解的,该电磁感应线圈的具体参数可以根据实际情况而进行选定,本申请对此不作限定。

该半桥驱动开关,与两个电磁感应线圈分别一一对应连接,并与电源端连接,用于驱动电磁感应线圈的工作。其中,一组半桥驱动开关可以与一个电磁感应线圈连接,并单独控制该电磁感应线圈的工作状态,因此,两个电磁感应线圈分别通过两组半桥驱动开关实现单独控制。

在一实施例中,该半桥驱动开关可以包括igbt、mos管、双极型三极管、可控硅或者晶闸管,以作为加热控制电路2的可控开关。具体的,该半桥驱动开关可以包括两个二极管组成半桥电路。

该控制模块22,与半桥驱动开关的控制端电性连接,用于单独驱动每一半桥驱动开关进行开关状态切换。

其中,该控制模块22可以包括一个带pwm输出功能的mcu单元,该mcu单元可以通过控制pwm的特性驱动半桥驱动开关切换工作状态,进而控制该电磁感应线圈的工作。可以理解的,该mcu的加热控制方式可以根据实际情况进行设计,也可采用现有的加热控制方式。

在一实施例中,该控制模块22可以通过设置控制按钮或者触摸屏接收来自用户的控制,进而切换对电磁感应线圈的控制方式。该控制按钮以及触摸屏均可参考现有的加热设备,本申请在此不再赘述。

该谐振电容23,与每一电磁感应线圈连接以构成谐振电路。其中,该谐振电容23的电容值范围为0.2μf-2μf,该谐振电容23的具体值可以根据电磁感应线圈的参数进行匹配,本申请对此不作限定。

在一实施例中,该电源端包括正电源端以及负电源端。该谐振电容23连接到两个电磁感应线圈的公共端o与负电源端之间,或者该谐振电容23连接到两个电磁感应线圈的公共端o与正电源端之间;在另一实施例中,该谐振电容23连接到两个电磁感应线圈的公共端o与负电源端之间,以及两个电磁感应线圈的公共端o与正电源端之间。两个电磁感应线圈只需要共用一组谐振电容23即可实现正常工作,结构简单,节省了制造成本。

请参阅图3,图中示出了本申请实施例提供的加热控制电路的结构。

其中,该多线圈加热模组包括电磁感应线圈l1-l2以及加热控制电路,该加热控制电路包括两组半桥驱动开关t1-t4、控制模块12以及谐振电容c1、c2。

具体的,该电磁感应线圈包括第一电磁感应线圈l1以及第二电磁感应线圈l2,半桥驱动开关此处采用igbt作为驱动开关,包括第一半桥驱动开关t1-t2,第二半桥驱动开关t3-t4,以及4个igbt驱动,控制模块12可以包括可单独驱动的第一驱动端与第二驱动端,其中,第一驱动端包括pwm1、pwm2,第二驱动端包括pwm3、pwm4。

该控制模块12的第一驱动端pwm1、pwm2与第一半桥驱动开关t1-t2的控制端,也即与该第一半桥驱动开关t1-t2连接的igbt驱动电性连接,该控制模块12的第二驱动端pwm3、pwm4与第二半桥驱动开关t3-t4的控制端,也即与该第二半桥驱动开关t3-t4连接的igbt驱动电性连接。

该第一半桥驱动开关t1-t2的驱动端a与第一电磁感应线圈l1的一端连接,该第二半桥驱动开关t3-t4的驱动端b与第二电磁感应线圈l2的一端连接。

该第一电磁感应线圈l1的另一端与第二电磁感应线圈l2的另一端连接形成公共端o,该公共端通过谐振电容c1与负电源端v-连接,且通过另一谐振电容c2与正电源端v+连接。

请结合图4,图中示出了本申请实施例提供的加热控制电路的另一结构。

其与图3的不同在于,该第一电磁感应线圈l1的另一端与第二电磁感应线圈l2的另一端连接形成公共端o,该公共端o只通过谐振电容c1与负电源端v-连接。

请结合图5,图中示出了本申请实施例提供的加热控制电路的再一结构。

其与图3和图4的不同在于,该第一电磁感应线圈l1的另一端与第二电磁感应线圈l2的另一端连接形成公共端o,该公共端o只通过谐振电容c2与正电源端v+连接。

在一种实现过程中,当第一电磁感应线圈l1需要工作时,控制模块12通过第一驱动端pwm1、pwm2控制相应的igbt驱动,以使第一半桥驱动开关t1-t2导通。此时,第一电磁感应线圈l1与谐振电容c1和/或c2配合产生谐振,利用该第一电磁感应线圈l1与待加热器具相应位置的线圈形成电磁感应效应实现加热。

当第二电磁感应线圈l2需要工作时,控制模块12通过第二驱动端pwm3、pwm4控制相应的igbt驱动,以使第二半桥驱动开关t3-t4导通。此时,第二电磁感应线圈l2与谐振电容c1和/或c2配合产生谐振,利用该第二电磁感应线圈l2与待加热器具相应位置的线圈形成电磁感应效应实现加热。

其中,该第一电磁感应线圈l1以及第二电磁感应线圈l2,可以同时进行工作,也可以分别进行工作。

请参考图6,图中示出了本申请实施例提供的多线圈加热模组的另一结构。

如图6所示,该多线圈加热模组包括三个电磁感应线圈1,该电磁感应线圈1包括第一电磁感应线圈ao、第二电磁感应线圈bo以及第三电磁感应线圈co,该半桥驱动开关包括第一半桥驱动开关21a、第二半桥驱动开关21b以及第三半桥驱动开关21c。其中,该第一电磁感应线圈ao与第一半桥驱动开关21a连接,该第二电磁感应线圈bo与第二半桥驱动开关21b连接,该第三电磁感应线圈co与第三半桥驱动开关21c连接,该第一电磁感应线圈ao、第二电磁感应线圈bo以及第三电磁感应线圈co具有公共端o。

该公共端o与谐振电容23连接并通过谐振电容23接地,该第一半桥驱动开关21a、第二半桥驱动开关21b以及第三半桥驱动开关21c与控制模块22连接,以受控制模块22控制实现工作或断开。

除了图6的连接方式,该公共端o可以分别连接在各个电磁感应线圈的线圈最外端,且端点a、b、c可以分别连接在第一电磁感应线圈ao、第二电磁感应线圈bo以及第三电磁感应线圈co的线圈最内端。可以理解的,具体的连接方式可以根据实际情况进行调整,图6及以上连接方式仅作为实例。

通过上述方式可以实现同一加热控制电路分别控制三个电磁感应线圈,且不用额外增加适配电路(如单独配置的供电电路等),从而降低设备的成本,且可以实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

请结合图7,图中示出了本申请实施例提供的加热控制电路的再一结构。

如图7所示,该电磁感应加热模组包括电磁感应线圈l1-l3以及加热控制电路,该加热控制电路包括三组半桥驱动开关t1-t6、控制模块12以及谐振电容c1、c2。

具体的,该电磁感应线圈包括依次设置的第一电磁感应线圈l1、第二电磁感应线圈l2以及第三电磁感应线圈l3,半桥驱动开关此处采用igbt作为驱动开关,包括第一半桥驱动开关t1-t2、第二半桥驱动开关t3-t4、第三半桥驱动开关t5-t6以及6个igbt驱动,控制模块12可以包括可单独驱动的第一驱动端、第二驱动端以及第三驱动端,其中,第一驱动端包括pwm1、pwm2,第二驱动端包括pwm3、pwm4,第三驱动端包括pwm5、pwm6。

该控制模块12的第一驱动端pwm1、pwm2与第一半桥驱动开关t1-t2的控制端,也即与该第一半桥驱动开关t1-t2连接的igbt驱动电性连接。该控制模块12的第二驱动端pwm3、pwm4与第二半桥驱动开关t3-t4的控制端,也即与该第二半桥驱动开关t3-t4连接的igbt驱动电性连接。该控制模块12的第三驱动端pwm5、pwm6与第三半桥驱动开关t5-t6的控制端,也即与该第三半桥驱动开关t5-t6连接的igbt驱动电性连接。

该第一半桥驱动开关t1-t2的驱动端a与第一电磁感应线圈l1的一端连接,该第二半桥驱动开关t3-t4的驱动端b与第二电磁感应线圈l2的一端连接,该第三半桥驱动开关t5-t6的驱动端c与第二电磁感应线圈l3的一端连接。

该第一电磁感应线圈l1的另一端与第二电磁感应线圈l2的另一端、第三电磁感应线圈l3的另一端连接形成公共端o,并通过谐振电容c1接负电源端v-,以及通过谐振电容c2接正电源端v+。

除了图7的电路结构以外,在另一实施例中,该第一电磁感应线圈l1的另一端与第二电磁感应线圈l2、第三电磁感应线圈l3的另一端连接形成公共端o,该公共端o只通过谐振电容c1与负电源端v-连接。

除此之外,在再一实施例中,其不同在于,该第一电磁感应线段l1的另一端与第二电磁感应线段l2、第三电磁感应线段l3的另一端连接形成公共端o,该公共端o只通过谐振电容c2与正电源端v+连接。

上述谐振电容的不同实施例均可以实现加热控制电路的正常工作,在这之上其他显而易见的连接方式均属于本申请的保护范围之内。

请参考图8,图中示出了本申请实施例提供的多线圈加热模组的应用场景。

图中示出了两个待加热器具的感应区域,该感应区域包括第一感应区域31、第二感应区域32以及加热控制电路33。当第一电磁感应线圈工作时,会与放置在第一感应区域31上的待加热器具发生电磁感应效应并对其进行加热;当第二电磁感应线圈工作时,会与放置在第二感应区域32上的待加热器具发生电磁感应效应并对其进行加热。

此时,可以根据不同待加热器具的加热需求,以选择单独对第一感应区域31、第二感应区域32进行加热控制,亦或是同时对第一感应区域31、第二感应区域32进行加热。

当只使用到第一感应区域31或者是第二感应区域32时,可以通过控制相对应的电磁感应线圈的感应输出功率,实现对该第一感应区域31的加热控制。

当同时使用到第一感应区域31以及第二感应区域32时,可以在加热过程中分别控制第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈的感应输出功率,进而使不同的待加热器具获得不同的加热功率。具体的,该多线圈加热模组可以根据该设备的电源输入功率来对相应的电磁感应线圈进行功率分配,以确保满足不同电磁感应线圈的加热功率大小。

例如,若总的电源输入功率为4000w,第二电磁感应线圈所对应的待加热器具需要大功率进行“猛火”加热,而第一电磁感应线圈所对应的待加热器具处于小功率的保温加热状态,则此时可以调整第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈之间的功率比例,让第二电磁感应线圈的感应输出功率为3000w,而第一电磁感应线圈的感应输出功率为1000w,以满足两边需求,只要两个电磁感应线圈的感应输出功率不超过4000w即可。

另一种情况中,如果两个电磁感应线圈均处于高功率的工作状态,则线路容易出现过载。若两个电磁感应线圈对应的待机热器具均需要进行大功率加热,此时加热控制电路可以分配给第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈的感应输出功率为各2000w,且将其最大功率锁定,以避免其出现过载的风险,实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

当然,实际应用过程中可根据需要设定其具体的感应输出功率控制方式,例如该第一电磁感应线圈以及第二电磁感应线圈的感应输出功率大小可以根据需要灵活设置各自的数值或比例,以使该加热控制电路可以在总功率一定的条件下,实现对两个或两个以上的电磁感应线圈之间的加热控制。

在一实施例中,每一感应区域所在的设备上均可设有对应的控制按键4,该控制按键4可以通过信号线与加热控制电路33连接,以方便加热控制电路33接收控制按键4生成的控制信号。

当然,除了将控制按键4分别设在该感应区域所在的设备上,还可以都设置在放置加热控制电路33的设备上,以方便使用者统一管理,其具体设置方式可以根据实际需要进行设定,本申请在此不作赘述。

可知,设置第一电磁感应线圈l1与第二电磁感应线圈l2,并利用该加热控制电路可以实现对两个或两个以上的电磁感应线圈进行加热控制,上述方案不仅结构简单、制造成本低,可减少加热控制电路的使用数量,且可以实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

请参阅图9,图中示出了本申请实施例提供的加热系统的结构。

该加热系统包括多线圈加热模组10,该多线圈加热模组10为图1-8中任意一项实施例中的多线圈加热模组10。

其中,该加热系统100可以参考如图2所示由交流输入模块、整流桥组成的直流电源,该直流电源通过电感l0以及电容c0组成的滤波模块与多线圈加热模组10的加热控制电路连接。除此之外,该多线圈加热模组10还可以通过设置控制按钮或者触摸屏接收来自用户的控制,进而切换对电磁感应线圈的控制方式。

需要说明的是,该加热系统除多线圈加热模组10之外结构的具体实现方式,例如上述直流电源、控制按钮、触摸屏及其对应的实现方式等,可以参考本领域技术中已公开的方案,本申请对此不作限定。

由上可知,该加热系统通过设置有如图1-8实施例中提及的多线圈加热模组,使得该加热系统可以实现对多个设备的加热过程进行灵活控制。上述方案不仅结构简单、制造成本低,可减少加热控制电路的使用数量,且可以实现总功率受限情况下,按照需求灵活分配各个电磁感应线圈的感应输出功率。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明,但是本申请并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

再多了解一些
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