专利名称：一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及家用电器应用技术领域，特别是指一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置。
背景技术：
在日常生活中，电磁加热技术已得到了广泛的普及应用，比如已经深入到千家万户厨房里的电磁灶，就是电磁加热技术应用的典型代表产品之一。但是，常见的电磁加热原理工作的产品其研发方向设计出的各种功能绝大数都只是局限于电磁加热功能的重复应用，既无论是电磁灶能够实现怎样的蒸、煮、煎、炒、烧水的多种服务功能，但都是基于电磁加热功能的重复性利用，只能放在厨房的灶台上使用，而无其它方面的用途。比如，在电磁加热产品的基础上再增加利用电磁感应输出的高频能量通过无线传输的方式驱动其他类型的产品与用电设备，实现除尘、制冷、吹风、充电等多种用途的高频能量耦合输出装置，却未曾见过相关专利文献报导或商品出售。
发明内容本实用新型提供了一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，这种装置在实现电磁加热功能的基础上，增加了高频能量耦合输出的多项服务功能，可以在同一种装置上提供输出高频电磁能量给对应的高频电磁能量接收装置以无线感应的方式接收后提供出驱动电机运转、半导体制冷、LED灯具照明、电动车充电、超声波加湿、等各种用电负载的驱动电能，具有使用方便，实用性强，价格低廉，一机多用的特点。本实用新型采用如下技术方案实现上述目的。一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，包括装置壳体、微晶面板、高压能量耦合线圈、低压能量耦合线圈、高压功率器件、低压功率器件、功能电路板、散热风扇、控制面板、显示窗和电源插头线所组成，其特征在于微晶面板安装在装置壳体的上部，低压能量耦合线圈安装在高压能量耦合线圈中间的同一平面，上述两种线圈通过塑料支架与功能电路板连接成一体安装在微晶面板的下面，控制面板在常规加热产品应用设置的基础上设置电磁加热、高频耦合输出转换开关、盒奶加热按钮开关、电热水袋加热按钮开关、饭盒保温按钮开关和N个电子产品无线充电选择按钮开关。所述的高压能量耦合线圈采用直径O. 51丽漆包线X8股高强度漆包线绕制成单层中空圆形，线圈直径100-200丽，电感量20-80UH，匝数20-120匝，耦合输出功率100-3000W,工作频率 20KC-2MC。所述的低压能量耦合线圈采用O. 15丽X 16股漆包线绕制成单层中空圆形，线圈直径40-50MM，匝数10-20匝，电感量10-20UH，工作频率100KC-2MC，耦合输出功率1-100W。所述的高压功率器件采用IGBT系列高频高反压大功率场效应复合型晶体三极管·所述的低压功率器件采用IRF系列中功率高频场效应晶体三极管.[0009]所述的功能电路板上面安装大规模集成单片机管理芯片和配套的高压电源整流、低压电源、电磁振荡、输出控制、数据采集、参数检测、超温超压过流保护电路元件，对电磁加热、高频能量耦合输出装置工作过程实施智能调节管理和异常情况下的自动保护，保障装置运行在最佳的安全工作状态。所述的控制面板由安装了多只电路功能控制按钮开关、发光二极管和显示窗的电路板组成，表面覆盖印刷了与按钮开关控制功能相对应的图形文字塑料装饰面板。所述的显示窗使用液晶显示器，用来显示装置设置的工作状态、被加热物品的表面温度和与高频耦合功率传输相关的动态参数。所述的电子产品无线充电选择按钮开关用于对应选择产品本身安装了无线感应充电接收装置的手机、iPad、电池、MP3、MP4、笔记本电脑、掌上游戏机、小型音响、手电筒、无线耳机、电子打火机、数码像机、摄像机、数码像框、电显艺术盆景、LED感应照明台灯、无线剃须刀、电推剪、电风扇、加湿器、除尘器、加热器、制冷器、微型桌面空调、电动车等电子产品的无线感应耦合充电和驱动用电负载直接工作。所述的盒奶加热按钮开关控制对盒装奶的加热过程，加热时间I至2分钟，加温40-50°C，加热功率在200-500W之间选择。所述的电热水袋加热按钮开关控制电热水袋的加热过程，加热时间2-5分钟，力口热温度80-90°C，加热功率300-800W。所述的饭盒保温按钮开关(d)控制金属饭盒的加热保温过程，保温温度自行设定，常规情况下取50-65度，保温时间不限。本实用新型产生的有益效果本发明提供了一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，这种装置在电磁加热功能应用的基础上，增加了高频能量耦合输出的多项服务功能，可以为各种用电器具提供高频电磁感应传输的电力能量，驱动家用电器工作，具有使用方便，实用性强，价格低廉，一机多用的特点。参照附图可以对本实用新型的实施例加以详细的说明
图1是本实用新型产品的正面结构俯视图图2是本实用新型产品的侧视结构剖面图图3是本实用新型产品的工作电原理方框示意图图4是本实用新型产品的高频能量耦合传输工作过程示意图图5是本实用新型产品的电磁加热使用方法示意图图中1、装置壳体，2、微晶面板，3、高压能量耦合线圈，4、低压能量耦合线圈，5、高压功率器件，6、低压功率器件、7、功能电路板,8、散热风扇,9、控制面板,10、显不窗，11、电源插头线
具体实施方式
参照图1、图2，本实用新型一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，包括装置壳体(I)，微晶面板(2)，高压能量耦合线圈(3)，低压能量耦合线圈(4)，高压功率器件
(5)，低压功率器件(6)，功能电路板(7)，散热风扇(8)，控制面板(9)，显示窗(10)，电源插头线(11)所组成，其装配制作过程叙述如下a、将微晶面板(2)安装在装置壳体(I)的上面，在反面用加热PVC胶体沿四周粘合密封牢固；b、将高压能量耦合线圈(3)和低压能量耦合线圈(4)安装在与功能电路板(7)相连的塑料固定架上，低压能量耦合线圈(4)安装位置在高压能量耦合线圈(3)的中间同一水平面上；c、散热风扇(8)安装在功能电路板(7)的侧面靠近高、低压功率器件(5)、(6)的散热片边缘，形成通风散热通道；d、控制面板(9)、显示窗(10)安装在装置壳体(I)的正面前端，反面用塑料自攻螺丝拧紧；e、将电源插头线
(11)末端引线焊接在功能电路板(7)的220V电源引入接头焊盘上；f、将装置壳体(I)的上下盖部分扣合在一起，反面用自攻螺丝固定，制作成一台完整的多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置。参照图3，本实用新型的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置使用方法与工作原理过程叙述如下从图3中知，本发明产品一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其电磁加热部分和高频能量耦合输出部分的工作过程中自动检测、智能调控和保护功能由单片机IC为核心的功能电路板(7)负责完成，参照图3，当通过控制面板(9)上面的功能设置按钮开关(a)启动电磁加热功能时，单片机通过对图3中左侧所示的电磁加热电路部分的控制实现电磁加热的功能和工作过程的智能调控；当进行高频耦合电能输出时，通过操作控制面板(9)上面的相应功能设定按钮开关(a)和(e)，启动图3中右侧所示的高频能量耦合输出电路部分工作，实现单片机智能管理和通信协议条件下的高频能量耦合输出。参照图4图5，使用本产品时，先将电源插头线(11)插入220V市电插座，市电接通后，按下控制面板(9)上面右下方位置的电源开关至ON位置，装置电源接通，进入待机状态，此时如需加热功能，按下电磁加热、高频能量耦合转换开关(a)，此时显示窗(10)显示出加热字样，表示装置进入加热状态工作模式，可根据实际需要调节控制面板(9)上面右下方位置的加热种类选择按钮开关(f)和控制面板中间加热功率选择按钮开关选择加热种类和加热功率的大小，在微晶面板(2)上面进行烧水、炒菜、蒸饭等需要加热食品的加工烹饪；需要加热盒装奶时，先将盒奶放在装置微晶面板(2)上面的中间位置，按下控制面板(9)左下方的盒奶加热按钮开关(b)，装置以200-500W的功率对盒装奶进行感应加温，将盒内奶液加温至35-45°C后自动断电进入待机状态并同时发出奶已热好的报警提示；需要加热电热水袋时，将电热水袋放置到微晶面板⑵上面，按下控制面板⑶左下方第二个电热水袋加热按钮开关(c)即可；在上述盒装奶、电热水袋的加热过程中，功能电路板(7)单片机IC智能管理系统将会根据环境温度的高低自动调节加温时间和加温功率,完成加温后自动停止加热工作。当需要进行盒饭保温时，先将金属饭盒放在微晶面板(2)的中心位置，按下控制面板(9)下方的盒饭保温按钮(d)，功能电路板(7)上面的单片机IC发出指令，低压功率器件(6)启动，通过低压能量耦合线圈(4)向外发出10-30W的高频感应加热功率，在金属饭盒底部形成高频磁场涡流后发出热量，达到对饭盒内的食品保温的作用。当饭盒达到预先设定的保温温度时，装置内设的温度传感器将信息传递给单片机1C，装置停止加热，温度降低后装置又重新启动继续加热，实现饭盒的持续保温目的。需要进行高频能量耦合输出时，先将待充电负载放在装置的微晶面板(2)上面，按下工作模式转换开关(a)，此时显示窗(10)显示出能量耦合字样，表示装置进入高频能量耦合输出待机状态，再按下面板上对应的无线充电选择按钮开关(e)，此时低压能量耦合线圈(4)探测接收来自电力接收装置发送来的用电请求数据包信号，接收到用电请求数据信号后送至功能电路板(7)上面的单片机IC进行分析判断，确认无误后功能电路板(7)根据用电负载的种类启动对应的功率器件产生振荡功率输出，对负载进行高频耦合功率传送，例如当给手机无线充电时，功能电路板(7)向低压功率器件(6)发出控制指令，低压功率器件(6)电源接通产生电磁振荡，其振荡功率通过低压能量耦合线圈(4)透过微晶面板
(2)中心向外产生电磁辐射(参考图4)，被放置在微晶面板(2)上面的对应无线感应接收装置耦合接收后通过整流滤波稳压后变换为相应的5伏直流电，提供给手机内置的锂电池进行充电；当用电负载是给电动汽车的电池组充电时，通过控制面板(9)上面的无线充电选择按钮开关(e)设定，装置内的功能电路板(7)在接收到电动汽车上的感应接收装置发送来的请求送电数据包后向高压功率器件(5)发出振荡输出的执行指令，通过高压能量耦合线圈(3)提供给用电负载100-3000W的高频能量耦合功率电力。在无线高频能量耦合输出过程中，安装在用电负载上的接收装置会每隔32-250MS便向发射装置发送一次通信协议数据包，数据包包括模拟和数字声脉冲身份识别和最佳用电配送信息，这些数据信息被低压能量耦合线圈⑷不断的接收和送至功能电路板(7)进行解析，用来调节和保持收发装置之间的用电负荷变化跟踪同步，达到最理想的负荷匹配关系，提高用电效率，节省电力，用电或充电结束后，接收装置向电力发送端发出关机信号，装置停止振荡输出，恢复待机状态。当给没有安装无线通信充电协议控制芯片电路的简易无线感应接收装置用电电器无线耦合充电时，功能电路板(7)将根据低压能量耦合线圈
(4)反射阻抗的高低来控制高低压功率器件(5)、(6)栅级输入振荡脉冲的波形宽度即导通时间的长短，调节输出功率的大小和判断决定是否关机。实施案例I给电动车电瓶进行无线充电将多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置安放在电动车感应接收装置的下面，将电源插头线(11)插入220V市电插座，按下电源开关至ON位置，再按下电磁加热、高频耦合输出转换开关(a)至高频耦合输出位置，将充电种类选择按钮开关(e)选至电动车充电位置，此时装置处于准备发射的待机状态，当低压能量耦合线圈(4)接收到感应接收用电装置通过感应接收线圈发送来的通信协议请求送电的声频数据包信号时，发送装置功能电路板(7)发出指令，高压功率器件(5)开始振荡送电，通过高压能量耦合线圈(3)将高频电磁波能量传送到安装在电动车前端底部的感应接收装置内，经高频谐振耦合整流滤波后转换为直流电，提供给电动车内的电瓶充电，在充电过程中，低压能量耦合线圈(4)不断的将接收到的数据信息包送至功能电路板(7)内进行分析判断，发送装置将根据接收方不断发来的用电数据信息随时调节发送功率至最佳供电状态平稳充电，直至接收到感应接收装置发送来的结束充电的数据回传信息后，在功能电路板
(7)的指令控制下高压功率器件(5)反向截止，停止振荡输出，充电过程结束，发送装置返回待机状态。实施案例2给无线感应半导体制冷装置提供工作电力当给装有半导体制冷器件的装置如无线感应半导体制冷水杯、无线感应半导体制冷锅、无线感应半导体制冷扎啤容器等需要给制冷器件提供电力驱动制冷时，将制冷产品放置在本电磁加热、高频耦合输出装置上面，操作方法同实施案例I所述。当容器内的液体温度降低到所需的10-15°c设定低温时，半导体制冷装置继续满功率工作将会增加电耗，此时设置在容器内的温度传感器将低温信号传至无线感应接收装置的控制芯片，控制芯片根据通信协议把降低电量供给的数据包信息通过感应接收线圈反馈给发射装置的低压能量耦合线圈(4)接收后传递给功能电路板(7)调控高低压功率器件(5) “6)，自动将馈电功率降低至节电模式匹配电平，在保证维持降温效果的同时节省电力。实施案例3当给装有无线感应接收装置的电池式便携除尘器进行无线充电时，将电池式便携除尘器放在装置微晶面板(2)上面，操作电磁加热、高频耦合输出转换按钮(a)至高频耦合输出状态，将无线充电选择按钮开关(e)按下对应充电种类位置，此时，装在无线感应接收装置上的通信协议芯片向发射装置发送请求供电的数据信号，进入同实施案例I所述的智能调节充电过程。实施案例4当驱动无线加湿器对室内环境进行加湿时，先将加湿器加入纯净水，然后放置在多用途电磁加热、高频耦合输出装置微晶面板(2)上面，按实施案例2所述的操作方式进行操作，加湿器得到电力供应后开始工作，向空中喷出加湿蒸汽，当加湿器中的纯净水将要用尽时，加湿器停止工作，停止供电协议数据反馈至发射装置，多用途电磁加热、高频耦合输出装置停止高频电力的耦合输送。实施案例5对1-5W以内的小功率家用电器电子产品的无线充电当对装有无线感应接收装置的微风扇、电动剃须刀、手电筒、手机、手机电池、MP3、MP4、微型笔记本电脑等小型电子产品进行无线充电时，先按下多用途电磁加热、高频耦合输出装置的电源开关按钮至ON位置，再将转换按钮(a)调至高频耦合输出位置，再按下控制面板(9)下方的无线充电选择按钮开关(e)至对应的充电负载对象图形位置，装置进入小型电子产品微功率低压充电状态，将待充的电子产品如手机放在装置微晶面板(2)中间位置，此时安装在手机上的无线感应接收装置通过感应接收线圈向发射装置的低压能量耦合线圈(4)发出请求充电通信协议的数据包，功能电路板(7)发出指令，低压功率器件(6)通过低压能量耦合线圈(4)向外辐射1-5W的高频电磁能量提供给手机进行无线感应充电，在充电过程中，根据手机锂电池在不同充电阶段的恒压、恒流、涓流充电特性要求，通过通信协议准确地调节对应的充电电压与电流，使手机锂电池在电量充满的同时保障电池的使用寿命，手机电量充满后，安装在手机上的感应接收装置根据通信协议向发射装置发出请求断电的数据信息，发射装置停止送电工作。当给便携式笔记本电脑无线充电时，充电功率要求大于5W，通过操作控制面板
(9)选择上面对应的无线充电选择按钮开关(e)，装置将会输出10-30W的充电功率提供给笔记本电脑充电。其它不同电子产品的无线充电、高频耦合用电操作方法与上述1-5项实施案例所述基本相同，这里不再赘述。以上是对本实用新型实施例的较为详细的表述，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，包括装置壳体(1)，微晶面板(2)，高压能量耦合线圈(3)，低压能量耦合线圈(4)，高压功率器件(5)，低压功率器件(6)，功能电路板(7)，散热风扇(8)，控制面板(9)，显示窗(10)，电源插头线(11)所组成，其特征在于 微晶面板(2)安装在装置壳体(I)的上部，低压能量耦合线圈(4)安装在高压能量耦合线圈(3)中间的同一平面，上述两种线圈通过塑料支架与功能电路板(7)连接成一体安装在微晶面板(2)的下面，控制面板(9)在常规加热产品应用设置的基础上设置电磁加热、高频耦合输出转换开关(a)、盒奶加热按钮开关(b)、电热水袋加热按钮开关(C)、饭盒保温按钮开关(d)和N个电子产品无线充电选择按钮开关(e)。
2.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 高压能量耦合线圈(3)采用直径0.51MM漆包线X8股高强度漆包线绕制成单层中空圆形， 线圈直径100-200MM，电感量20-80UH，匝数20-120匝，耦合输出功率100-3000W，工作频率 20KC-2MC。
3.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的低压能量耦合线圈(4)采用O. 15丽X 16股漆包线绕制成单层中空圆形，线圈直径 40-50MM，匝数10-20匝，电感量10-20UH，工作频率.100KC-.2MC，耦合输出功率1-100W。
4.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的高压功率器件(5)采用IGBT系列高频高反压大功率场效应复合型晶体三极管.
5.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的低压功率器件(6)采用IRF系列中功率高频场效应晶体三极管.
6.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的功能电路板(7)上面安装大规模集成单片机管理芯片和配套的高压电源整流、低压电源、电磁振荡、输出控制、数据采集、参数检测、超温超压过流保护电路元件，对电磁加热、 高频能量耦合输出装置工作过程实施智能调节管理和异常情况下的自动保护，保障装置运行在最佳的安全工作状态。
7.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的控制面板(9)由安装了多只电路功能控制按钮开关、发光二极管和显示窗的电路板组成，表面覆盖印刷了与按钮开关控制功能相对应的图形文字塑料装饰面板。
8.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的显示窗(10)使用液晶显示器，用来显示装置设置的工作状态、被加热物品的表面温度和与高频耦合功率传输相关的动态参数。
9.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于 所述的电子产品无线充电选择按钮开关(e)用于对应选择产品本身安装了无线感应充电接收装置的手机、iPad、电池、MP3、MP4、笔记本电脑、掌上游戏机、小型音响、手电筒、无线耳机、电子打火机、数码像机、摄像机、数码像框、电显艺术盆景、LED感应照明台灯、无线剃须刀、电推剪、电风扇、加湿器、除尘器、加热器、制冷器、微型桌面空调、电动车等电子产品的无线感应耦合充电和驱动用电负载直接工作。
10.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于所述的盒奶加热按钮开关(b)控制对盒装奶的加热过程，加热时间I至2分钟，加温 40-50°C，加热功率在200-500W之间选择。
11.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于所述的电热水袋加热按钮开关(C)控制电热水袋的加热过程，加热时间2-5分钟，加热温度80-90°C，加热功率300-800W。
12.根据权利要求1所述的一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，其特征在于所述的饭盒保温按钮开关(d)控制金属饭盒的加热保温过程，保温温度自行设定，常规情况下取50-65度，保温时间不限。
专利摘要本实用新型提供了一种多用途电磁加热、高频能量耦合输出装置，包括装置壳体(1)，微晶面板(2)，高压能量耦合线圈(3)，低压能量耦合线圈(4)，高压功率器件(5)，低压功率器件(6)，功能电路板(7)，散热风扇(8)，控制面板(9)，显示窗(10)，电源插头线(11)所组成，这种装置在实现电磁加热功能的基础上，增加了高频能量耦合输出的多顶服务功能，可以在同一种装置上提供输出高频电磁能量给对应的高频电磁能量接收装置以无线感应的方式接收后提供出驱动电机运转、半导体制冷、LED灯具照明、电动车充电、超声波加湿、等各种用电负载的驱动电能，具有使用方便，实用性强，价格低廉，一机多用的特点。
文档编号H02J17/00GK202889679SQ20122054316
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月7日 优先权日2012年10月7日
发明者张志平, 张凯尧 申请人:苏州凯行电子科技有限公司