一種電磁加熱組件及具有其的熱水器、液體加熱器的製作方法

2023-06-28 12:57:49 1

本實用新型涉及加熱設備技術領域，具體涉及電磁加熱部件或產品。

背景技術：

傳統電磁加熱線圈繞組或是將電磁繞組整體形成在被加熱對象容器的底部外壁上，或是整體纏繞成一筒狀，將加熱部件鐵芯設置在線圈內，通過鐵芯的熱傳導加熱容器內的被加熱介質，但這樣的加熱方式由於加熱部件和待加熱物的接觸面積有限，導致加熱效率低下，浪費能源，且容易爆膽，安全性差。例如，對水箱中的水加熱，採用電磁加熱線圈固定在水箱底部通過對水箱底部的鐵質部件加熱水箱中的水，不但加熱不均勻，且加熱效率低，而且容易爆膽，且線圈一旦損壞，必須整個更換，製造成本、安裝成本，維護成本都比較高。

傳統的電熱水器能量轉換過程是，通過一個高頻磁場傳遞到另外一個磁場接收線圈，由磁場接收線圈轉換為電能，再由電能供電給普通電熱絲髮熱管對水加熱。這樣，整體能量效率由電磁加熱的80%，再由80%效率轉換出來的電能最多只能得到64%，再由64%的電能傳給發熱管發熱，此時只有64%電能效率供給發熱管，這種發熱管的熱效率最大94%，所以最終得到熱效率只有60.1%，相當於近40%的能量浪費了。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於針對現有技術的缺陷和不足，提供一種電磁加熱組件，它結構簡單，可以靈活地與各種待加熱部件進行組配。而且，本實用新型提供的電磁加熱組件製造、安裝或者後期維修都非常方便，甚至對現有的待加熱容器做簡單改造後即可適用本實用新型的技術方案。

為實現本實用新型的目的，本實用新型提供了一種電磁加熱組件，包括電磁線圈繞組、基座、加熱體，電磁線圈繞組與基座形成一個整體部件，整體部件與加熱體相對分離。

進一步地，加熱體可拆卸地固定在待加熱對象的容器上，整體部件可拆卸地固定在加熱體上或也可拆卸地固定在待加熱對象的容器上。

進一步地，加熱體的加熱部分為一鐵質筒體，工作時所述電磁線圈繞組至少部分插入加熱體的筒體中，並產生由內外向外穿過筒體的磁力線。

進一步地，電磁線圈繞組與基座為可拆卸式連接或一體構成。

進一步地，電磁線圈繞組設置有護套，線圈被設置在護套內；優選地，電磁線圈繞組通過護套與基座形成可拆卸式連接或一體構成；進一步優選的，基座和護套圍成一內部空間，線圈單元被包圍在該內部空間內；進一步優選地，護套由具有耐高溫，防液體滲入，絕緣效果的材料製成，線圈不直接與外界環境接觸；進一步優選地，護套與加熱體之間充有利於線圈散熱和向加熱體傳熱的吸熱介質，優選的，吸熱介質為待加熱對象的工作介質。

進一步地，電磁線圈繞組包括兩組或兩組以上的線圈獨立纏繞的線圈繞組單元，所述電磁線圈繞組產生由內向外的交變磁場。

進一步地，線圈繞組單元在有各自獨立的抽頭，使其被獨立控制開啟、關閉或調節功率；或者線圈繞組單元有共用的抽頭以統一控制。

進一步地，線圈單元為弧形，並在周向上整體布置呈圓環狀或橢圓狀，優選的所述繞組由2個或3個或4個弧狀線圈單元圍成一圓環狀繞組或由2個或4個弧狀線圈繞組單元圍成一橢圓狀繞組；或所述線圈單元為直線形，並在周向上整體布置呈對稱的多邊形形狀，優選的，所述繞組由4個或5個或6個線圈繞組單元圍成一矩形繞組或正五邊形或正六邊形繞組。

本實用新型採用的電磁加熱組件，其交變磁場是由內向外地發散輻射，所以其加熱效率較傳統方式有了大幅提升，結構簡單，可以靈活地與各種待加熱部件進行組配，製造、安裝或者後期維修都非常方便。

本實用新型還提供了一種電磁熱水器，包括上述電磁加熱組件，加熱體一端固定在水箱壁上，一端伸入所述水箱中，直接對其內部的水加熱。

本實用新型還提供了一種液體加熱器，包括上述電磁加熱組件，加熱體一端固定在液體容器壁上，一端伸入所述水箱中，直接對其內部的液體加熱。

本實用新型的電磁加熱組件應用至水箱或熱水器或其他液體加熱器中，可以優化熱水容器產品的加熱效率和成本。

綜上，本實用新型有益效果為：1、結構簡單，設計新穎，能直接均勻加熱，加熱效率高。2、安裝靈活，可以有效降低製造、安裝或者後期維修的成本。本實用新型對實現社會能源節約、提高生產效率等有良好的作用和貢獻。

附圖說明

圖1為本實用新型的電磁加熱組件的結構示意圖之一；

圖2為本實用新型的電磁加熱組件的結構示意圖之二；

圖3為本實用新型的電磁加熱組件的結構示意圖之三；

圖4為本實用新型的電磁加熱組件的結構示意圖之一（仰視圖）。

圖5a為本實用新型的電磁線圈繞組的分布示意圖；

圖5b為本實用新型的電磁線圈繞組的分布示意圖；

圖5c為本實用新型的電磁線圈繞組的分布示意圖；

圖5d為本實用新型的電磁線圈繞組的分布示意圖；

圖6為本實用新型的水箱的結構示意圖。

圖7 為本實用新型電磁線圈繞組整體布置方式與水箱周向輪廓相應的示意圖（線圈繞組單元構成圓角矩形形狀）；

圖8為本實用新型電磁線圈繞組單元的線圈纏繞方式實施例示意圖（主視圖）。

附圖標記說明：電磁線圈繞組1、護套2、加熱體3、水箱4、基座5。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作進一步的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

如圖1或2所示，一種電磁加熱組件，包括電磁線圈繞組1、基座5、加熱體3，所述電磁線圈繞組1與所述基座5形成一個整體部件，所述整體部件與所述加熱體3相對分離。電磁線圈繞組1由內向外產生交變磁場，加熱體3分布在電磁線圈繞組1的外周，以感應由內向外產生交變磁場產生渦流加熱，發出熱量。本實用新型的應用場合很多，方式靈活多樣。比如，採用本實用新型的電磁加熱線圈繞組可以快速安裝到熱水器、供暖系統等需要電磁加熱液體的產品上，甚至可以安裝到注塑模具的加熱部位上。其由內向外的加熱方式可以使得加熱的部位很均勻，從而提升加熱的效率。而且，本實用新型可以根據應用場合的不同而可以進行多種形狀、數量的選擇，所以，安裝靈活，可以有效降低製造、安裝或者後期維修的成本。

優選的，所述加熱體3為鐵質筒狀結構，工作時所述電磁線圈繞組至少部分插入所述加熱體3的筒體中，並產生由內外向外穿過筒體的磁力線。筒狀結構加工工藝簡單，使本實用新型的成本降低，製造效率提高。電磁線圈繞組為一可相對加熱體自由分離的整體部件，可方便拆卸，實現更廣的應用範圍。此外鐵質筒狀結構還可以是鏤空狀，方便加熱體3內外均可以與待加熱的物體接觸（比如中間充滿水），提升加熱效率。

具體的，對於加熱體與電磁線圈繞組合基座構成的整體部件：

本實用新型提供的優選的實施方式之一：如圖2所示，整體部件與所述加熱體3之間為可拆卸式的連接。為方便加熱體3的安裝，加熱體3可拆卸地固定在待加熱對象的容器如水箱上，整體部件可拆卸地固定在加熱體3上或也可拆卸地固定在待加熱對象的容器上。如此，可以更加靈活地與各種待加熱部件進行組配，也可方便根據本實用新型對現有的容器進行改進，減少本實用新型推廣應用的成本。

當然，加熱體3也可以如圖1所示選擇安裝在基座5上，這樣電磁線圈繞組既可以與基座形成一與加熱體可分離的整體部件，還可以在此基礎上與加熱體進一步形成一更大的整體部件。因此，本實用新型就可以集成模塊化，可以應用到改造成本較高的場合，安裝更加靈活，同時，後期維修時可以整體取出，進行檢修維護等。

進一步優選的，如圖3所示，所述加熱體3與所述電磁線圈繞組1之間還可以形成一具有耐熱和/或防腐蝕和/或絕緣的護套2。通過安裝護套2，可以使得加熱組件更為安全，並且耐用。當然，護套2也可以通過在線圈繞組單元使用搪瓷工藝來起到相同的作用。

更進一步的，電磁線圈繞組通過護套2與所述基座5形成可拆卸式連接或一體構成；進一步優選的，所述基座5和所述護套3圍成一內部空間，所述線圈單元1被包圍在該內部空間內；進一步優選地，所述護套2由具有耐高溫，防液體滲入，絕緣效果的材料製成，所述線圈不直接與外界環境接觸；進一步優選地，所述護套2與加熱體3之間充有利於線圈散熱和向加熱體傳熱的吸熱介質，優選的，所述吸熱介質為待加熱對象的工作介質（比如水）。既可以提升加熱效率，又防止了繞組接觸到加熱介質，提升壽命和安全性。

進一步優選的：如圖4所示（省略了護套2和加熱體3），電磁線圈繞組1分為兩組或兩組以上的獨立纏繞的線圈繞組單元，所述分體式電磁加熱線圈繞組整體產生由內向外的交變磁場。

具體的，為求得本實用新型更好的效果，本實用新型提供的線圈繞組單元的線圈纏繞使其產生的磁場方向與線圈繞組整體的軸心方向不是平行關係。可以是垂直或者是具有其他角度的夾角，對於線圈的具體纏繞方式，可以採取如圖8所示縱向纏繞，當然也可以是橫向纏繞，這些不是絕對的，只要線圈繞組單元1產生的磁場方向與線圈繞組整體的軸心方向不是平行關係，就能更好地使線圈線圈繞組單元1整體產生由內向外發散的交變磁場，進而產生更好的加熱效果。

具體的，如圖5a-圖5d所示所示例，線圈繞組單元1可設計為弧狀或直線狀或部分為直線狀，部分為弧狀（如圖7所示），如此依據線圈單元的形狀，線圈單元整體可形成環形布置，如布置成圓環狀或橢圓環狀或多邊形狀或圓角矩形狀等，進一步優選的，可以布置成與所在加熱液體容器內周形狀相配的形狀，可以如圖7所示布置成與所在加熱液體容器內周形狀相配的形狀（線圈繞組單元構成圓角矩形形狀），以獲得更好的加熱效果。

為兼顧加熱效果和製造成本的更好綜合效果，當線圈繞組單元設計為弧狀線圈繞組單元時，線圈繞組單元優選設有2個或3個或4個或5個或6個，更優選的，設2個或3個或4個，如圖4所示，電磁繞組1由兩個半圓環狀線圈繞組單元構成（省略了護套2和加熱體3）；而當線圈繞組單元設計為直線狀時，優選繞組由3個或4個或5個或6個線圈繞組單元圍成一等邊三角形，或矩形繞組或正五邊形或正六邊形繞組，如圖5a-圖5d所示的形狀，可以根據不同的應用場合及加熱效率，選擇不同的分布形狀。如可圖7所示，採用兩直線段線圈單元和兩弧線段線圈單元構成圓角矩形形狀的線圈繞組輪廓。

線圈的個數及形狀的選擇不是絕對的，只要整體能夠產生由內向外發散的交變磁場就好。依據本實用新型繞組不是一體纏繞，而是分由幾個單元構成，且各線圈單元的線圈獨立纏繞的實用新型思路，本實用新型可以方便地根據不同的應用場合及加熱效率，選擇不同的線圈繞組單元個數、形狀，形成不同的分布形狀以與加熱容器匹配求得最好的加熱效果。

優選的，線圈繞組單元1在環向上均勻分布，通過均勻分布線圈繞組單元，可以提升其加熱效率及加熱的均勻性，也方便安裝和控制。

進一步優選地，線圈繞組單元兩兩對稱分布，或者軸對稱或中心對稱或角對稱分布，如，由兩軸對稱的半圓形線圈繞組單元或半橢圓形單元構成一個圓環形或橢圓形繞組。通過這些對稱分布，可以在整體上更方便製造，同時在控制對稱的線圈繞組單元時，既可以有對稱的熱源以提高加熱效果，又可以節約能源。如圖2所示，線圈繞組單元的截面採用弧狀，甚至兩個半圓狀的結構，可以有效增加分體式電磁線圈繞組對外輻射出的交變磁場的面積，使加熱的部位更加均勻，從而進一步提升加熱的效率。

對於本實用新型線圈繞組單元上述靈活的構成方式，本實用新型進一步提供優選的控制實施方式：線圈繞組單元設有各自獨立的抽頭，使其被獨立控制開啟、關閉或調節功率。每個線圈繞組單元都可以進行獨立的控制，通過這種設置，可以方便用戶根據線圈繞組單元的安裝位置來控制各線圈繞組單元的開啟、關閉或調節功率。當然，為了減少控制的成本，線圈繞組單元可以設置有共用的抽頭以進行統一控制或按組設置，比如每對對稱繞組共用一抽頭，以方便的根據實際加熱需要控制線圈繞組單元的開啟、關閉或功率調節（比如圖5a、圖5b所示的線圈繞組單元）。例如，需要較小功率加熱時，只開其中對稱的一對線圈繞組單元，既可以達到節能的目的，同時也使得加熱的效果相對更為均勻，加熱效率更高。

優選的，如圖6所示，本實用新型還提供了一種採用上述電磁加熱組件的電磁熱水器，加熱體3一端固定在水箱4壁上，一端伸入所述水箱4中，直接對其內部的水加熱。上述電磁加熱組件至少部分從所述水箱4的底部側壁伸入所述熱水器的水中,由於設置在底部側壁，綜合考慮了加熱的效率（熱水在水中是向上流的）和安裝的便利性，達到既方便安裝或對水箱改造，由使加熱水的效率提升。加熱體3既可以是電磁加熱組件中的一部分，也可以是預裝在水箱4中的一部分。通過分體式電磁加熱線圈繞組產生震蕩信號後提供交變磁場，使水箱中的加熱體產生渦流，並直接與水進行熱傳遞，大大提高了熱傳遞效率。或者，電磁加熱組件直接對水均勻加熱，也可以提高熱傳遞效率。本實用新型的加熱效率能達到80%以上。

當然，本實用新型的應用還不僅局限於熱水器，還可以延伸到一種更廣用途的液體加熱裝置（圖中未示出），讓其包括上述電磁加熱組件，將加熱體一端固定在液體容器壁上，一端伸入所述液體箱中，直接對其內部的液體加熱。本實用新型提供的液體加熱裝置，由於採用了電磁線圈繞組或模塊化的電磁加熱組件，其結構簡單，設計新穎，能直接均勻加熱，加熱效率高。同時，安裝靈活，可以有效降低製造、安裝或者後期維修的成本。本實用新型對實現社會能源節約、提高生產效率等有良好的作用和貢獻。

以上所述，僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。