可控温度的隔离加热系统技术方案

一种可控温度的隔离加热系统，它由电能发射部分、电能接收及发热部分两部分组成，其主要特征是：两部分完全独立且可分离，没有任何物理上的电路连接，电能发射部分将电能转化为磁能向外发射，在一定距离内，传递到电能接收部分，接收部分将磁能转化为电能给发热体供电使其发热，通过温控开关的通断来调节接收回路的谐振状态，以实现控温的效果，这种隔离系统可用作电热鞋、电热衣、电热毯及水下加热，它切断了电器的“尾巴”，电器没有牵挂，不仅安全，没有漏电和触电的危险，同时接收电路和发热体可以密封，是防水电器的最佳供电选择。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加热系统，特别是一种可控温度的隔离加热系统。
技术介绍
众所周知，电是通过导线来传递的，电话、电灯、电视等等无一例外。电线的存在就 意味着电器与外部电网是相连的，这是电器是危险的地方，一旦电线破损、裸露就可能会漏 电，轻则损坏电器，重则引起火灾甚至危及人身安全。特别是一些发热设备，往往与人或动 物有着紧密的联系或接触，比如，电热鞋就是一种包在人的脚上的电器，由于电线的牵挂， 使用者不但没有自由，更多了一份触电的担心，又如鱼缸加热，加热棒置于水中，水是极易 漏电的流体，电击鱼甚至电击人的事情屡见不鲜。能否不用电线来传递电能，实现隔离加热？回答当然是肯定的！
技术实现思路
一种可控温度的隔离加热系统，它由电能发射部分、电能接收及发热部分两部分 组成，其主要特征是两部分完全独立且可分离，没有任何物理上的电路连接，电能发射部 分将电能转化为磁能向外发射，在一定距离内，传递到电能接收部分，接收部分将磁能转化 为电能给发热体供电使其发热，通过温控开关的通断来调节接收回路的谐振状态，以实现 控温的效果，具体方式如下电能发射部分主要由一个LC并联谐振发射回路与一个VOX系列电能发射芯片组 成，LC并联谐振发射回路的一端与发射电源的正极相连，另一在与发射芯片的输出端串联， 发射芯片的地端与发射电源的负极相连，VOX电能发射芯片实际上是一种内置固定频率的 电子开关，并联谐振发射回路的谐振频率与芯片内置频率相同与相近，电路工作于谐振状 态，发射线圈将电能转化为磁能向外发射；电能接收及发热部分包括接收线圈、谐振电容、温控开关和发热体，在其磁场内， 接收线圈将这种交变磁能转化为交流电能，谐振电容与温控开关串联后，再与接收线圈并 联，发热体并在接收线圈的两端，直接利用接收线圈两端的电能转化为热能，给与发热体相 连的物件加热，当物件温度低于温控开关的设定值时，温控开关触点导通，相当于将谐振电 容的两端直接与接收线圈的两端并联，组成了一个并联谐振接收回路，这个回路的谐振频 率与发射部分的工作频率相同或相近，这时接收回路处于谐振状态，具有最佳的接收效果， 接收线圈的两端的电压较高，发热体迅速升温；当物件温度达到温控器的设定上限值时，温 控器触点断开，谐振电容暂时失效，接收谐振状态被破坏，接收线圈两端电压降低，发热体 供电不足，发热量减少，被加热的物件温度缓慢下降，当温度下降到设定下限值时，温控器 恢复导通，重复上述谐振状态，如此循环，使被加热的物件的温度维持在一定范围内。在这里，接收线圈工作于发射线圈的磁场内，并与发射线圈相对放置，两线圈平面 平行，由于磁场强度与距离的四次方成反比，因此两线圈的距离是有限的，随着距离的增 加，能量传输的效率快速下降，因此这种隔离加热方案只适合于近距离使用，通常在数个毫米到数百个毫米之间。与有线供电不同的是发射部分和接收部分之间的能量传递不依赖于任何介质， 且能透过非金属介质(包括空气、水、玻璃、塑料等)传递能量，实现隔离加热的效果。利用 这一特性，我们可以制造出多种隔离电器和多种防水电器。所用的发热体，指的是常见的各种发热体，如电炉丝、石英管、电热丝等，从材料上 说，包括PTC电阻，铁铬铝合金发热材料和镍铬合金发热材料等。采用不同的发热体，和电能接收部分一起，可以独立的模块用于不同的场合，如， 采用丝状发热体并均勻分布可以做成电热衣、电热垫等；采有片状发热体可以做成电热鞋、 电热手套等；若将电能接收部分和电热体整合后，密封起来就可以形成水下隔离加热器用 于鱼缸等。本专利技术的实际效果可控温度的隔离加热系统，通过无线供电的方式，在一定距离 内将电能从一处传递到另一处给发热体，切断了电器的“尾巴”，电器没了牵挂，使用起来不 但方便，而且安全，没有漏电和触电的危险，同时接收电路和发热体可以密封，是防水电器 的最佳供电选择。附图说明图1是可控温度的隔离加热系统电路原理图。图2是电源发射板的实际工作原理图。图3是可控温度的隔离加热系统在鱼缸加热中的应用示意图。图4是可控温度的隔离加热系统在电热衣、电热毯中的应用示意图。图5是可控温度的隔离加热系统在电热鞋中的应用示意图。图1中，Ll表示发射线圈，Cl为发射谐振电容，Tl为发射芯片；L2为接收线圈，C2 为接收谐振电容，TK为温控开关，R为发热体。图2中，虚框11为共扼滤波网络，其中Bl为共扼线圈，C4、C5为X2电容，虚框22 为发射电源，其中BGl为整流全桥，C5为电源滤波电容，虚框33为电能发射模块，其中Ll表 示发射线圈，Cl为发射谐振电容，Tl为发射芯片，F为保险丝，M为AC-DC模块，LED为指示 灯，R2为限流电阻。图3、4、5中，L2为接收线圈，R为发热体，A、B为线圈的两端电极。具体实施方式以下结合实例对本可控温度的隔离加热系统作进一步说明。例一、电源发射部分、电源接收部分和发热体的关系。图1中，发射芯片Tl是一种具有固定频率的大功率开关，型号为VOX系列的 330MP05S或330MP2A等，这是一种三端功率器件，三个端子分别为驱动电源端、地端和开关 输出端；发射线圈Ll和发射谐振电容Cl并联组成一个LC发射回路，这个回路的一端接发 射电源端，另一端与发射芯片Tl的开关输出端串联，这个回路的频率与发射芯片Tl的工作 频率相同，因此，它们工作于谐振状态，通电后，发射线圈Ll将电能转化为磁能向外发射。接收线圈L2与接收谐振电容C2并联组成一个谐振接收回路，这个回路的谐振频 率与发射LC谐振回路的频率相同，因此这个回路也处于谐振状态，只要接收线圈L2靠近发射线圈Li，就可接收来自发射线圈Ll的磁能转化为电能，形成交流电。但是，接收线圈L2 并没有直接与谐振接收电容C2并联，而是先让谐振接收电容C2与温控开关TK串联后，再 与接收线圈L2并联，当温控开关TK导通时，接收线圈L2与谐振接收电容C2并联，电路工 作于谐振状态；当温控开关TK断开时，谐振接收电容C2开路，谐振状态被破坏。接收线圈L2与发热体R并联并给它提供发热所需要的电能，发热体R在被加热的 物件中，温控开关TK用于感知被加热物件的温度，当温度低于温控器TK的最高设定点时， 温控器TK导通，这时接收回路处于谐振状态，具有最佳的接收效果，接收线圈L2的两端的 电压较高，发热体R迅速升温；当物件温度达到温控器TK的设定上限值时，温控器TK触点 断开，谐振电容C2暂时失效，接收谐振状态被破坏，接收线圈L2两端电压降低，发热体供电 不足，发热量减少，被加热的物件温度缓慢下降，当温度下降到设定下限值时，温控器TK恢 复导通，重复上述谐振状态，如此循环，使被加热的物件的温度维持在一定范围内。实际应用中，接收线圈L2的大小和形状尽量与发射线圈Ll保持一致，以保持较好 的传输效率。电能发射部分是一个独立的部分，电能接收部分和发热体组成另一个独立的部 分，两者之间没有任何电路上和连接。使用时，将两个部分靠近即可工作。例二、电源发射板的实际工作原理。图2中，虚框33为电能发射模块，电能发射模块主要包括电能发射芯片Tl，发射线 圈Ll和发射电容Cl，这是发射的主体。实现电能的发射需要两组电源，一组是发射电源，另一组是芯片驱动电源。虚框22 是发射电源，市电经BGl桥式整流和滤波电路C5后(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可控温度的隔离加热系统，它由电能发射部分、电能接收及发热部分两部分组成，其特征是：两部分完全独立且可分离，没有任何物理上的电路连接，电能发射部分将电能转化为磁能向外发射，在一定距离内，传递到电能接收部分，接收部分将磁能转化为电能给发热体供电使其发热，通过温控开关的通断来调节接收回路的谐振状态，以实现控温的效果，具体方式如下：发射部分由一个ＬＣ并联谐振发射回路和一个电能发射芯片组成，ＬＣ并联谐振发射回路的一端与发射电源的正极相连，另一在与发射芯片的输出端串联，发射芯片的地端与发射电源的负极相连，电能发射芯片实际上是一种内置固定频率的电子开关，并联谐振发射回路的谐振频率与芯片内置频率相同与相近，电路工作于谐振状态，发射线圈将电能转化为磁能向外发射；电能接收及发热部分包括接收线圈、谐振电容、温控开关和发热体，谐振电容与温控开关串联后，再与接收线圈并联，发热体并联在接收线圈的两端，接收线圈接收来自发射线圈的交变磁能，转化为交流电能，给发热体供电加热。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斯忠，
申请(专利权)人：朱斯忠，
类型：实用新型
国别省市：44