渦流電熱器制造技術

“渦流電熱器”的發明專利技術及設計和制造方法是利用渦流電的熱效應原理，使電能轉變為熱能，根據電烤箱、電暖器、電飯鍋、電火鍋、電熨斗，開水保溫兩用電熱桶、電淋浴、電熱杯等各種用途的交流電熱器工作特點，生產發熱元件的設計和制造方法。其特征是由電磁線圈和線圈內部，根據各種電熱器不同用途，制作成多種形態的非薄鋼片無絕緣漆的實心或非實心鐵芯和絕緣物組成。這種電熱器有熱效率高、安全，使用壽命長三大優點。另外，還有熱穩定性好、傳熱快，恒溫調溫效果好和磁化保健作用。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種利用渦流電的熱效應原理，使電能轉變為熱能，根據各種用途的電熱器工作特點，生產發熱元件的設計和制造方法，適用于一切交流電源線路上。在電工技術中經常應用鐵磁材料作為電機電器的磁路，當外面繞著的線圈中電流大小變化時，線圈中的磁通也一同隨著變化。因此，鐵芯中產生感應電勢，由于鐵磁材料具有較高的導電性，于是，在鐵芯中便有閉合的感應電流產生，這種電流往往是以磁通的軸線為中心，呈渦形分布，故稱為“渦流”。在電機變壓器等許多電器設備中，渦流的存在將使鐵芯發熱，產生熱損耗，同時使磁場削弱，使電機、電器的效率降低容量與壽命減少，所以“渦流”對這一類電器是有害的。為了減少渦流損失，在一般電機電器中，通常采用涂有絕緣漆的硅鋼片疊成鐵芯，增大了渦流的路徑與回路電阻減少并分散了渦流，從而把渦流損耗限制在允許的范圍內，以上所述電工學書籍中皆有論述。一切事物都是一分為二的。渦流對上述電器是有害的，但是利用渦流的熱效應制造的電熱器與其它類型的電熱器有不同的特點和優越性。本專利技術的目的在于使它和它的特點及優越性為人類的生產、生活服務，為企業創造經濟效益。本專利技術只介紹一系例渦流電熱器的核心元件即發熱元件的設計和制造方法，不包括其它附加部分。它是由鐵芯和繞制在鐵芯外面的線圈和絕緣物組成。上面談到在其它電器中為了減少渦流損失采用涂有絕緣漆的硅鋼片疊成鐵芯，而本專利技術則是為了利用渦流的熱效應，所以，在電磁線圈內的鐵芯相反是采用非薄鋼片無絕緣漆的實心或非實心鐵芯減小渦流路徑與回路電阻使鐵芯充分產生渦流達到充分產生熱量的目的，由于眾多的電熱器用途不同，特征不同，導致鐵芯體型規格不同而千姿百態，形狀各異，如圖Ⅰ。電磁線圈是在鐵芯外面用耐高溫的漆包或紗包銅導線或鋁導線繞制而成，鐵芯和線圈之間線圈每層之間都要襯好耐高溫的絕緣物。因為這種電熱器是利用渦流的熱效應產生熱量的，故稱為“渦流電熱器”。其具體詳細內容請參閱后面渦流電熱器的設計和制造方法。現代市場上銷售和社會上使用的把電能轉變為熱能的電熱器發熱元件除采用紅外線燈具以外，其余就是普遍采用鐵、鉻、鋁合金制造的高電阻絲或雙金屬片的方式而本專利技術的渦流電熱器與這一類電熱器相比具有以下優點和積極效果。一、根據楞次-焦耳定律的數學表達式Q＝0.24IUt來計算，一電阻絲接入220伏的交流電源線路時，流過導體的電流是4.55安，它每秒鐘所產生的熱量是Q＝0.24×4.55×220×1＝240卡/秒，說明電阻絲電熱器每千瓦可產生240卡/秒的熱量，實驗證明渦流電熱器每千瓦可產生272卡/秒至487卡/秒的熱量(參照后面渦流電熱器的設計和制造方法之一)。可見渦流電熱器熱效率之高，所以，它是一種高效節能用電器。二、采用電阻絲或雙金屬片制造的電熱器例如電淋浴器等類型，使用時，水直接接觸帶電的電阻絲或金屬片然后通過淋浴頭與人體直接接觸，如果水質不純或淋浴器接地不可靠時，人體便有觸電的危險。而渦流電熱淋浴器，使用時，水由自來水管直接流過它的鐵芯，經淋浴頭到人體這一過程，水和帶電的線圈根本不接觸，鐵芯和線圈之間又有可靠的絕緣物隔離，使用時絕對安全。萬一操作發生失誤，如供水網已停水，接通電路未關時，鐵芯溫度會直續上升，直至燒毀絕緣層，帶電的線圈和鐵芯接觸，因為該電淋浴器的鐵芯是直接接在自來水供水網上的，而供水網本身就是一良好的接地線路，它的電位等于零。所以，在這一瞬間線路上的電流就立即增大燒斷線路溶絲保險，切斷電源，人身也無觸電的危險。渦流電熱器工作時，鐵芯雖有渦形分布的感應電流產生，但它是一閉合電流，電壓還不到1伏。我國目前現行規定12伏50周/秒的交流電是絕對安全電壓，所以渦流電熱器是一種對人體很安全的用電器。三、鐵、鉻、鋁合金制造的高電阻絲或雙金屬片性質硬而脆，易損、易斷、易產生縫隙使合金氧化、老化，則使用壽命很短而渦流電熱器的主體結構是純鐵或低碳鋼，絕緣物和銅或鋁導線，這幾種材料機械強度和韌性很明顯都高，所以，它是一種使用壽命很長的電熱器。另外，它還有熱穩定性好，傳熱快，恒溫調溫效果好和磁化保健作用。“渦流電熱器”的設計和制造方法如下一、功率的設計渦流電熱器屬于電感和電阻串連電路，電流有效值和電壓有效值的乘積，表示電路從電源吸收功率的能力并不是電路中實際消耗的功率。所以，本方法所指的功率屬于“視在功率”應用“S”表示，單位為“伏、安”，為了簡明通俗起見功率仍采用“Ps”表示，單位也采用“瓦特”，但它實際消耗的有功功率小于“Ps”。功率的設計就是設計某種電熱器輸入電能后輸出的熱能是否能夠滿足該電熱器工作時，單位時間所需要的熱量和工作溫度。實驗證明，有一渦流電熱淋浴器鐵芯體積是396立方厘米，改變不同匝數，接入50周/秒220伏交流電源電路，電流為13安時每千瓦可產生272卡/秒的熱量，電流為8.2安時每千瓦可產生345卡/秒的熱量;電流為7.5安時每千瓦可產生368卡/秒的熱量;電流為4.7安時每千瓦可產生452卡/秒的熱量;電流為2.8安時每千瓦可產生487卡/秒的熱量。可見，同樣體積的鐵芯功率設計的越小則熱效率越高。同理，同樣的功率，鐵芯體積越大則熱效率也高，但是鐵芯小，功率大溫度升的快;反之則溫度升的慢。一般不同用途的渦流電熱器，接通電源后1-30分鐘，鐵芯溫度就可以上升到100度以上。作為電淋浴器一類電熱器因為工作時有大量的水通過，形成一個強烈的降溫過程。因此，溫度要求升的很快，所以它的功率要大，鐵芯體積要小，才能滿足工作時，溫升的需要，這一類電熱器熱效率就低。作為電熨斗一類使用的電熱器它的溫度允許升的慢工作時又無較好的散熱條件，所以，它的功率可以設計小些，鐵芯體積相應則可以大一些，這一類電熱器的熱效率就高。宗上所述，渦流電熱器功率的設計要根據具體電熱器工作要求和特征，視其工作時的散熱方式和所需要輸出的熱量和溫升以及盡量提高熱效率而定。二、鐵芯的設計和制造“鐵芯”指在電磁線圈以內的部分，不包括因工作需要傳導熱的延伸部分和附加部分，每千瓦鐵芯的體積不得小于220立方厘米，在該電熱器工作特點允許的前題下，鐵芯體積盡量可以大，大則熱效率高，鐵芯體溫低，散熱面廣。它的體形可以是長、短、粗、細、彎、直的實心或非實心的單元件或多元件群體組合式或“回”字形的多環式組合體等。無論那一種形式必須留有電磁線圈的位置，如附圖說明圖1所示，是一部分電熱器鐵芯和傳導熱的延伸部分及附加部分。1、電烤箱單元件鐵芯。2、電暖氣單元件鐵芯。3、電飯鍋或電火鍋鐵芯。4、電熨斗鐵芯和傳熱板。5、開水保溫兩用電熱桶鐵芯和放水龍頭。6、電淋浴器鐵芯(螺紋形元鋼插進鋼管內)。7、電熱杯鐵芯，8、一層電烤箱組合式鐵芯和傳熱板。圖3、電暖器組合式鐵芯和附加部分。鐵芯的材料可用純鐵或低碳鋼，一般常見的鋼管、元鋼、角鐵、扁鐵等經過鑄、鍛、鋸、割、車、刨、磨、焊、打眼過絲等簡單加工便可成形。凡工作時與水等接觸的部分需要防銹的還要噴漆或電鍍等處理。三、線圈的計算和繞制1.線圈的匝數可按下面經驗公式計算N=anU2fDHPsbn]]>N單元件線圈的匝數，組合式的單元件匝數，三相其中一相的單元件匝數。αn是常數一般情況下可取0.38-0.58之間，視其鐵芯的體積形式所形成的磁感應強度和構成的導磁率而定。凡鐵芯是閉合式，單件、實心、磁阻小體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
是一種利用渦流電的熱效應原理，使電能轉變為熱能，根據各種用途的交流電熱器工作特點，制作的發熱元件，其特征是由電磁線圈和線圈內部，根據各種電熱器不同用途，制作成多種形態的非薄鋼片無絕緣漆的實心或非實心鐵芯和絕緣物組成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳百順，
申請(專利權)人：吳百順，
類型：發明
國別省市：61[中國|陜西]