專利名稱：塑料加工機械的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電磁加熱裝置。
背景技術(shù)：
注塑機，烘干料桶，吹膜機等塑料加工機械中需要對塑料原料或半成品進行加熱， 以完成制造過程。以往，塑料加工機械中的大型加熱設(shè)備都是采用電熱絲作為發(fā)熱體，電熱 絲的熱量需要經(jīng)中間物質(zhì)傳遞給塑料原料或半成品等被加熱體，從發(fā)熱體到被加熱體的熱 傳導效率受到中間物質(zhì)的影響而降低。再者，電阻絲加熱設(shè)備大約有一半的熱能被中間物 質(zhì)傳遞到該設(shè)備的外殼而散發(fā)到空氣中，設(shè)備外殼的溫度往往會超過150°C，造成電能的浪 費。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提供一種塑料加工機械的加熱裝置，其發(fā)熱體可直接對被加熱物 進行加熱，從而提高加熱效率并降低電能的損耗。本實用新型的技術(shù)方案是塑料加工機械的加熱裝置，橋式整流電路將交流市電 整流為高壓直流電向主諧振電路的感應線圈供電；輔助電源電路將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直 流電向同步電路、調(diào)整電路、驅(qū)動電路和微處理器供電；主諧振電路中的感應線圈與諧振電 容并聯(lián)，功率開關(guān)串接在感應線圈與地線之間；鐵磁材料制成的加熱體放在感應線圈內(nèi)； 微處理器的輸入端口接受控制按鍵組發(fā)出的信號，微處理器的控制輸出端將原始18-40KHZ 控制方波信號發(fā)給調(diào)整電路的第一輸入端；調(diào)整電路的輸出端將調(diào)整后的控制方波信號 送交驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端將放大后的控制方波信號發(fā)給功率開關(guān)的控制 端；同步電路的兩個輸入端采集感應線圈兩端的諧振電壓信號，微處理器由A/D端口從同 步電路的第一輸出端提取與上述諧振電壓信號中負電壓時段對應的過零信號，同步電路的 第二輸出端將與上述諧振電壓信號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路的第二輸 入端。所述的功率開關(guān)由絕緣柵雙極型功率管、保護二極管和偏置電阻組成；保護二極 管的負極連接絕緣柵雙極型功率管的集電極和感應線圈，保護二極管的正極連接絕緣柵雙 極型功率管的發(fā)射極和地線；偏置電阻串接于絕緣柵雙極型功率管的柵極到地線之間；絕 緣柵雙極型功率管的柵極為功率開關(guān)的控制端。功率開關(guān)采用絕緣柵雙極型功率管，體積 小、功率大，可以滿足18-40KHZ的工作頻率下感應線圈輸出功率達到1-75KW的要求。所述的同步電路具有五個電阻，耦合電容和第一比較器；第一電阻的一端作為第 一輸入端連接在感應線圈與橋式整流電路輸出端的接點，第一電阻的另一端連接第一比較 器的負輸入端和耦合電容的一端；第二電阻串接在第一比較器的負輸入端到地線之間；第 三電阻的一端作為第二輸入端連接在感應線圈與功率開關(guān)的接點，第三電阻的另一端連接 第一比較器的正輸入端；第四電阻串接在第一比較器的正輸入端到地線之間；第五電阻串 接在第一比較器的輸出端與低壓直流電的正極之間；耦合電容的另一端為同步電路的第一輸出端，第一比較器的輸出端為同步電路的第二輸出端。第一電阻與第二電阻相串聯(lián)，對感 應線圈與橋式整流電路輸出端的接點到地線之間進行分壓，得到低壓的第一輸入信號；第 三電阻與第四電阻相串聯(lián)，對感應線圈與功率開關(guān)的接點到地線之間進行分壓，得到低壓 的第二輸入信號；第一比較器將第一輸入信號和第二輸入信號進行比較，得到與諧振電壓 信號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路。耦合電容將低壓的第一輸入信號輸送給 微處理器的A/D端口。因此，本同步電路使用低壓的信號，具有較好的安全性。所述的調(diào)整電路具有連兩個積分電路、第二比較器和第六電阻；第一積分電路的 充電時間常數(shù)遠大于第二積分電路的充電時間常數(shù)；第一積分電路的輸入端為調(diào)整電路第 一輸入端，第一積分電路的輸出端連接第二比較器的正輸入端；第二積分電路的輸入端為 調(diào)整電路第二輸入端，第二積分電路的輸出端連接第二比較器的負輸入端；第六電阻串接 在第二比較器的輸出端與低壓直流電的正極之間；第二比較器的輸出端為調(diào)整電路的輸 出端。調(diào)整電路中利用第一積分電路的充電時間常數(shù)遠大于第二積分電路的充電時間常 數(shù)，由第二比較器對第一積分電路輸出的與諧振電壓信號中正電壓時段對應的積分信號與 第二積分電路輸出的與原始18-40KHZ控制方波信號中高電壓時段對應的積分信號進行比 較，自動對輸出的控制方波信號的脈寬進行調(diào)整，使之與當前諧振電壓信號的頻率相同步。本實用新型塑料加工機械的加熱裝置，通過電子線路使感應線圈產(chǎn)生18-40KHZ 的交變磁場，鐵磁材料制成的加熱體在感應線圈內(nèi)，加熱體即切割交變磁力線而在加熱體 內(nèi)產(chǎn)生交變的電流，即渦流；該渦流使加熱體內(nèi)的鐵分子無規(guī)則地高速運動，分子互相碰 撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。使加熱體本身自行高速發(fā)熱，熱轉(zhuǎn)換效率大于90%。加熱體的熱源來 自于加熱體本身而不是傳統(tǒng)電熱絲加熱后經(jīng)中間物質(zhì)傳遞給被加熱體，所以熱效率要比傳 統(tǒng)電阻絲加熱的效率均高出近1倍。本實用新型塑料加工機械的加熱裝置中，不使用中間 物質(zhì)傳遞熱量，加熱體自身進行加熱所產(chǎn)生的熱能大部份直接被加熱對象吸收，達到節(jié)能 電能的效果；同時，設(shè)備外殼溫度可以降到50°C左右，很好地改善了機臺附近的操作人員 工作環(huán)境，也更好保護操作人員的安全。

圖1為本實用新型塑料加工機械的加熱裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1實施例中橋式整流電路和主諧振電路的電路原理示意圖。圖3為圖1實施例中同步電路的電路原理示意圖。圖4為圖1實施例中調(diào)整電路的電路原理示意圖。圖5為圖1實施例中驅(qū)動電路的電路原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型塑料加工機械的加熱裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該塑料加 工機械的加熱裝置包含橋式整流電路1、輔助電源電路2、主諧振電路3、驅(qū)動電路4、同步電 路5、調(diào)整電路6、微處理器7、控制按鍵組8和鐵磁材料制成的加熱體9。請參看圖2 橋式整流電路1由全波整流器BG1、電感器Ll和濾波電容Cl組成。 全波整流器BGl的兩個交流輸入端CAL、ACN連接交流市電AC，電感器Ll的一端連接全波 整流器BGl的正輸出端+，電感器Ll的另一端連接濾波電容Cl的正端。濾波電容Cl的負
4端連接全波整流器BGl的負輸出端-和地線。橋式整流電路1將交流市電AC整流、濾波后 產(chǎn)生的310V高壓直流電共給主諧振電路3的感應線圈L2。輔助電源電路2將交流市電AC轉(zhuǎn)換為電壓為5伏和18伏的低壓直流電向同步電 路5、調(diào)整電路6、驅(qū)動電路4和微處理器7供電。該電路為常規(guī)技術(shù)，這里不作贅述。主諧振電路3由感應線圈L2、諧振電容C2和功率開關(guān)組成。感應線圈L2與諧振 電容C2并聯(lián)，它們的一個公共端A連接橋式整流電路1的正輸出端，即電感器Ll與濾波電 容Cl正端的接點；它們的另一個公共端B與地線之間串接功率開關(guān)。功率開關(guān)由絕緣柵雙 極型功率管IGBT、保護二極管Dl和偏置電阻Rl組成；保護二極管Dl的負極連接絕緣柵雙 極型功率管IGBT的集電極和感應線圈L2的公共端B，保護二極管Dl的正極連接絕緣柵雙 極型功率管L2的發(fā)射極和地線。偏置電阻Rl串接于絕緣柵雙極型功率管IGBT的柵極到 地線之間；絕緣柵雙極型功率管IGBT的柵極為功率開關(guān)的控制端G。請參看圖3 同步電路5具有五個電阻R2、R3、R4、R6、R6，耦合電容C8和第一比較 器U1。比較器Ul由18伏低壓直流電供電。第一電阻R2的一端作為第一輸入端連接在感應線圈L2與橋式整流電路1輸出端 的接點，即公共端A，第一電阻R2的另一端連接第一比較器Ul的負輸入端和耦合電容C8的 一端。第二電阻R3串接在第一比較器Ul的負輸入端到地線之間。第三電阻R4的一端作 為第二輸入端連接在感應線圈L2與功率開關(guān)的接點，即公共端B，第三電阻R4的另一端連 接第一比較器Ul的正輸入端。第四電阻R5串接在第一比較器Ul的正輸入端到地線之間。 第五電阻R6串接在第一比較器Ul的輸出端與5伏低壓直流電的正極之間。耦合電容C8 的另一端J為同步電路5的第一輸出端，第一比較器Ul的輸出端為同步電路5的第二輸出
端Co第一電阻R2與第二電阻R3相串聯(lián)，對感應線圈L2的公共端A到地線之間進行分 壓，得到低壓的第一輸入信號。第三電阻R4與第四電阻R5相串聯(lián)，對感應線圈L2的公共 端B到地線之間進行分壓，得到低壓的第二輸入信號。第一比較器Ul將第一輸入信號和第 二輸入信號進行比較，得到與諧振電壓信號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路6。 耦合電容C8的端頭J將低壓的第一輸入信號輸送給微處理器7的A/D端口。請參看圖4 調(diào)整電路6具有連兩個積分電路、第二比較器U3和第六電阻R15。比較器U3由18伏低壓直流電供電。第一積分電路是由四個電阻Rl 1、R12、R13、R14和三個電解電容C4、C5、C6組成的 三級積分網(wǎng)絡(luò)。電阻Rll的一端為第一積分電路的輸入端，也就是調(diào)整電路6的第一輸入 端E ；電阻Rll的另一端連接電阻R12的一端和電解電容C4的正極。電解電容C4的負極 接地。電阻R12的另一端連接電阻R14的一端和電解電容C5的正極。電解電容C5的負極 接地。電阻R13與電解電容C5并聯(lián)。電阻R14的另一端連接電解電容C6的正極，構(gòu)成第 一積分電路的輸出端F。電解電容C6的負極接地。第二積分電路是由電容C3、電阻RlO和二極管Dl組成的一級積分電路；電容C3的 一端為第二積分電路的輸入端，也就是調(diào)整電路6的第二輸入端連接同步電路5的第二輸 出端C ；電容C3的另一端為第二積分電路的輸出端H，連接電阻RlO的一端和二極管Dl的 正極。電阻RlO的另一端和二極管Dl的負極連接5伏低壓直流電的正極。
5[0026]顯然，第一積分電路的充電時間常數(shù)遠大于第二積分電路的充電時間常數(shù)。第一積分電路的輸出端F連接第二比較器U3的正輸入端；第二積分電路的輸出端 H連接第二比較器U3的負輸入端；第六電阻R15串接在第二比較器U3的輸出端與5伏低 壓直流電的正極之間；第二比較器U3的輸出端為調(diào)整電路6的輸出端D。調(diào)整電路6利用第一積分電路的充電時間常數(shù)遠大于第二積分電路的充電時間 常數(shù)，由第二比較器U3對第一積分電路輸出的與諧振電壓信號中正電壓時段對應的積分 信號與第二積分電路輸出的與原始18-40KHZ控制方波信號中高電壓時段對應的積分信號 進行比較，自動對輸出的控制方波信號的脈寬進行調(diào)整，使之與當前諧振電壓信號的頻率 相同步。調(diào)整電路6輸出的脈沖信號幅度約4. IV，此電壓不能直接控制主諧振電路3中的 絕緣柵雙極型功率管IGBT的飽和導通及截止，所以必須通過驅(qū)動電路4將該信號放大。請 參看圖5 驅(qū)動電路4由一個比較器U2、一個NPN型三極管Q1、一個PNP三極管Q2和三個 電阻R7、R8、R9組成。比較器U2由18伏低壓直流電供電。電阻R7的一端接5伏低壓直流電的正極，電阻R7的另一端連接電阻R8的一端和 比較器U2的負輸入端；電阻R8的另一端接地。電阻R7與電阻R8組成的分壓器，將5伏低 壓直流電分壓為2. 5伏低壓直流電提供給比較器U2的負極，作為比較基準。比較器U2的正 輸入端是驅(qū)動電路4的輸入端，連接調(diào)整電路6的輸出端D。比較器U2的輸出端連接NPN 型三極管Ql的基極、PNP三極管Q2的基極和電阻R9的一端。電阻R9的另一端連接18伏 低壓直流電的正極和NPN型三極管Ql的集電極。NPN型三極管Ql的發(fā)射極與PNP三極管 Q2的發(fā)射極連接，構(gòu)成驅(qū)動電路的輸出端，連接主諧振電路3中功率開關(guān)的控制端G。驅(qū)動電路4的工作過程如下(1)調(diào)整電路6的輸出端D為OFF時(OV)，比較器U2輸出低電平，NPN型三極管 Ql截止、PNP三極管Q2導通，低電平加至主諧振電路3的絕緣柵雙極型功率管IGBT柵極， 使絕緣柵雙極型功率管IGBT截止。(2)調(diào)整電路6的輸出端D為ON時(4. IV)，比較器U2輸出高電平，NPN型三極管 Ql導通、PNP三極管Q2截止，+18V低壓直流電通過NPN型三極管Ql加至主諧振電路3絕 緣柵雙極型功率管IGBT的柵極，使絕緣柵雙極型功率管IGBT導通。請回頭參看圖1 鐵磁材料制成的加熱體9放在感應線圈L2內(nèi)。微處理器7的輸 入端口接受控制按鍵組8發(fā)出的信號，微處理器7的控制輸出端將原始18-40KHZ控制方波 信號發(fā)給調(diào)整電路6的第一輸入端E ；調(diào)整電路6的輸出端D將調(diào)整后的控制方波信號送交 驅(qū)動電路4的輸入端，驅(qū)動電路4的輸出端將放大后的控制方波信號發(fā)給主諧振電路3功 率開關(guān)的控制端G ；隨著絕緣柵雙極型功率管IGBT的導通與截止的交替，感應線圈L2上間 歇地有電流流過，使感應線圈L2產(chǎn)生18-40KHZ的交變磁場，鐵磁材料制成的加熱體9在感 應線圈L2內(nèi)切割交變磁力線而在加熱體9內(nèi)產(chǎn)生渦流；該渦流使加熱體9內(nèi)的鐵分子無規(guī) 則地高速運動，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。使加熱體9本身自行高速發(fā)熱，直接傳遞 給被加熱體。同步電路5的兩個輸入端采集感應線圈L2兩端的諧振電壓信號，微處理器7由A/ D端口從同步電路5的第一輸出端J提取與上述諧振電壓信號中負電壓時段對應的過零信號微處理器7依據(jù)該過零信號調(diào)整發(fā)出原始18-40KHZ控制方波信號前沿的時間，以保護主 諧振電路3的絕緣柵雙極型功率管IGBT。同步電路5的第二輸出端C將與上述諧振電壓信 號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路6的第二輸入端。調(diào)整電路6依據(jù)兩個輸入 端提供的信號，自動對輸出的控制方波信號的脈寬進行調(diào)整，使之與當前諧振電壓信號的 頻率相同步。從另一方面保護主諧振電路3的絕緣柵雙極型功率管IGBT。當然，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可以為本實施例添加電流超過保護，電壓超過保護，高溫保 護，浪涌電壓保護等附加電路。以上所述，僅為本實用新型較佳實施例，不以此限定本實用新型實施的范圍，依本 實用新型的技術(shù)方案及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應屬于本實用新型涵蓋的范 圍。
權(quán)利要求塑料加工機械的加熱裝置，其特征在于橋式整流電路將交流市電整流為高壓直流電向主諧振電路的感應線圈供電；輔助電源電路將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電向同步電路、調(diào)整電路、驅(qū)動電路和微處理器供電；主諧振電路中的感應線圈與諧振電容并聯(lián)，功率開關(guān)串接在感應線圈與地線之間；鐵磁材料制成的加熱體放在感應線圈內(nèi)；微處理器的輸入端口接受控制按鍵組發(fā)出的信號，微處理器的控制輸出端將原始18 40KHz控制方波信號發(fā)給調(diào)整電路的第一輸入端；調(diào)整電路的輸出端將調(diào)整后的控制方波信號送交驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端將放大后的控制方波信號發(fā)給功率開關(guān)的控制端；同步電路的兩個輸入端采集感應線圈兩端的諧振電壓信號，微處理器由A/D端口從同步電路的第一輸出端提取與上述諧振電壓信號中負電壓時段對應的過零信號，同步電路的第二輸出端將與上述諧振電壓信號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路的第二輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料加工機械的加熱裝置，其特征在于所述的功率開關(guān)由 絕緣柵雙極型功率管、保護二極管和偏置電阻組成；保護二極管的負極連接絕緣柵雙極型 功率管的集電極和感應線圈，保護二極管的正極連接絕緣柵雙極型功率管的發(fā)射極和地 線；偏置電阻串接于絕緣柵雙極型功率管的柵極到地線之間；絕緣柵雙極型功率管的柵極 為功率開關(guān)的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塑料加工機械的加熱裝置，其特征在于所述的同步電路具 有五個電阻，耦合電容和第一比較器；第一電阻的一端作為第一輸入端連接在感應線圈與 橋式整流電路輸出端的接點，第一電阻的另一端連接第一比較器的負輸入端和耦合電容的 一端；第二電阻串接在第一比較器的負輸入端到地線之間；第三電阻的一端作為第二輸入 端連接在感應線圈與功率開關(guān)的接點，第三電阻的另一端連接第一比較器的正輸入端；第 四電阻串接在第一比較器的正輸入端到地線之間；第五電阻串接在第一比較器的輸出端 與低壓直流電的正極之間；耦合電容的另一端為同步電路的第一輸出端，第一比較器的輸 出端為同步電路的第二輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塑料加工機械的加熱裝置，其特征在于所述的調(diào)整電路具 有連兩個積分電路、第二比較器和第六電阻；第一積分電路的充電時間常數(shù)遠大于第二積 分電路的充電時間常數(shù)；第一積分電路的輸入端為調(diào)整電路第一輸入端，第一積分電路的 輸出端連接第二比較器的正輸入端；第二積分電路的輸入端為調(diào)整電路第二輸入端，第二 積分電路的輸出端連接第二比較器的負輸入端；第六電阻串接在第二比較器的輸出端與低 壓直流電的正極之間；第二比較器的輸出端為調(diào)整電路的輸出端。
專利摘要本實用新型塑料加工機械的加熱裝置，涉及一種電磁加熱裝置。該加熱裝置中橋式整流電路向主諧振電路的感應線圈供電；輔助電源電路將向同步電路、調(diào)整電路、驅(qū)動電路和微處理器供電；主諧振電路中的感應線圈與諧振電容并聯(lián)，功率開關(guān)串接在感應線圈與地線之間；鐵磁材料的加熱體放在感應線圈內(nèi)；微處理器接受控制按鍵組發(fā)出的信號，微處理器將原始18-40KHz控制方波信號發(fā)給調(diào)整電路；調(diào)整電路將調(diào)整后的控制方波信號送交驅(qū)動電路放大后發(fā)給功率開關(guān)；同步電路采集感應線圈兩端的諧振電壓信號，微處理器由A/D端口從同步電路提取過零信號，同步電路將與諧振電壓信號中正電壓時段對應的方波信號發(fā)給調(diào)整電路。提高了加熱效率并降低了電能損耗。
文檔編號H05B6/04GK201667731SQ20102014655
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者王偉 申請人:廈門瀧馬節(jié)能設(shè)備有限公司