CH676181A5 - - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionskochunterlage gemäss dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1. 



  In einer Kochplatte für einen Herd oder eine Unterlage, bei welcher die Wärme durch Induktionsheizen mittels einer Induktionsspule erzeugt wird, wird der magnetische Nutzfluss durch das zu erwärmende Kochgerät geschlossen. Zusammen und gleichzeitig mit dem Nutzfluss erscheint auch ein Streufluss, der ein magnetisches Streufeld um die Kochplatte erzeugt. Da dieses Streufeld von einem elektrischen Strom hoher Frequenz (in der Grössenordnung von 25 kHz) erzeugt wird, kann das Feld Interferenzen, insbesondere beim Empfang von AM-Radio-Sendern verursachen. 



  Um das Streufeld zu reduzieren, hat man bei keramischen Induktionsunterlagen vorgeschlagen, ringförmige leitende Abschirmungen an der Haltefläche unterhalb des Kochgerätes vorzusehen. Nach  anderen Vorschlägen wurden leitende Ringe oder Zylinder vorgesehen, um die Spule zu umschliessen. Eine besonders gute Wirkung wurde durch Ferritstücke erzielt, die unterhalb der Spule eingesetzt werden, um das Feld in diesem Raum zu sammeln. 



  Durch die Verwendung der beschriebenen Vorrichtungen zur Feldabschirmung ist es möglich gewesen, das Streufeld von der Spule in Richtung weg vom Kochgerät bzw. seitlich zu verringern. Zwischen der Haltefläche des Kochgeräts und der oberen Seite der Spule gibt es jedoch einen Raum, durch den sich ein Streufeld fortpflanzen kann. Messungen haben ergeben, dass solang dieses Streufeld unbeeinflusst bleibt, die durch die verschiedenen Abschirmungsmassnahmen erzielten Verbesserungen nur eine untergeordnete Bedeutung haben. Zudem können die verschiedenen Abschirmungsmassnahmen praktische Schwierigkeiten mit sich bringen. 



  Es ist daher Zweck der vorliegenden Erfindung, das Streufeld ohne merkliche Verminderung des Nutzfeldes zu beseitigen oder mindestens in erheblichem Ausmass zu vermindern. Der Zweck wird durch eine Induktionskochunterlage mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht. Vorzugsausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. 



  Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine schematische Darstellung einer keramischen Kochunterlage, 
   Fig. 2 bis 5 vier verschiedene Ausführungen von Induktionsspulen, 
   Fig. 6 und 7 zwei verschiedene konstruktive Ausführungen von Spulen und Spulenkernen, 
   Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 6 und 
   Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 7. 
 



  Die konventionelle Kochunterlage 10 in Keramik nach Fig. 1 weist eine Haltefläche 11 für ein Kochgerät 12 auf. Die Heizung wird durch Induktion mittels einer Induktionsheizeinheit 13 bewirkt, die wie schematisch dargestellt unterhalb der Haltefläche auf einem Halter 14 montiert ist. Die Induktionsheizeinheit umfasst eine Induktionsspule 15, die ein magnetisches Feld erzeugt, das sich durch das Kochgerät 12 schliesst, um dieses Gerät zu heizen. Unterhalb der Spule 15 ist eine ringförmige Ferritscheibe 16 angeordnet, um die nach unten gerichteten Feldlinien zu sammeln und dadurch das Streufeld in dieser Richtung zu verringern. 



  Obwohl in der konventionellen Unterlage nach Fig. 1 Abschirmungen um die Spule vorgesehen sind, muss das Nutzfeld, das nach oben gerichtet ist, unbeeinflusst bleiben. Die Feldlinien können daher in den Raum zwischen der Spule und dem Boden des Kochgerätes eindringen. Da der erforderliche Heizeffekt einen starken Strom in der Spule beansprucht, wird auch das herausfliessende Streufeld einen entsprechend hohen Wert aufweisen, was störende Interferenzen bewirkt. 



  Nun wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die einzige Induktionsspule durch zwei oder mehrere Spulen zu ersetzen, die symmetrisch bezüglich einer vertikalen Linie durch die Haltefläche und das Zentrum des Kochgerätes angeordnet sind. Durch jede dieser Spulen soll ein Strom derselben Intensität fliessen, vorzugsweise derselbe Strom. Diese Ströme sollen jedoch bewirken, dass das erzeugte magnetische Feld sich derart in verschiedene Richtungen ausbreitet, dass sich in jedem Punkt des Feldes in einem Abstand von der Kochunterlage die Feldkomponenten aus den verschiedenen Punkten im wesentlichen gegenseitig kompensieren. 



  In Fig. 2 ist eine Ausführung mit vier symmetrisch angeordneten Spulen 17 bis 20 dargestellt. Die Spulen bilden ein Viereck, wobei zwei peripherisch nebeneinanderliegende Spulen jeweils im entgegengesetzten Sinn und zwei diagonal liegende Spulen jeweils gleichsinnig gewickelt sind. Die von oben dargestellten Spulen sind auf Ferrit-Kerne gewickelt und im Zentrum jeder Spule bezeichnet. 



  In Fig. 3 sind zwei flache koaxial angeordnete Spulen 22, 23 dargestellt, wobei die Kerne mit 24 und 25 bezeichnet sind. Wie durch die Pfeile angedeutet, haben die Ströme in den Spulen gegensinnige Flussrichtungen. 



  In Fig. 4 sind zwei identische symmetrisch angeordnete Spulen 26, 27 dargestellt, und zwar die eine genau über die andere. Die Ströme in den Spulen sind gleich, haben jedoch entgegengesetzte Richtungen. Dabei ist eine Ferrit-Scheibe 28 zwischen den Spulen angeordnet, um das nach oben gerichtete Feld der unteren Spule 27 zu schliessen. Anderenfalls würden sich die Felder der Spulen 26 und 27 im Raum des Kochgerätes neutralisieren. 



  In Fig. 5 ist die Möglichkeit, mehrere Spulen in Matrixform anzuordnen, angegeben. Wenn die Spulen eine gemeinsame Windung, wie dargestellt, aufweisen, werden die Feldrichtungen die mit den Plus- und Minuszeichen angegebenen sein. In einem Feldpunkt fern von der Kochunterlage werden sich die Feldbeiträge im wesentlichen gegenseitig kompensieren. 



  In den Fig. 6 und 7 bzw. in den Fig. 8 und 9 sind Beispiele angegeben, um in der Praxis die Ausführungen nach Fig. 2 und 3 zu realisieren. 



  Gemäss den Figuren 6 und 8 sind die Spulen in einem Spulenhalter 39 eingebaut, der eine einteilige Basisplatte 29 mit einer nach oben gerichteten Kante 30 und Kernteile 31, 32, 33  und 34 aufweist, in die die Spulen eingesetzt wurden. Die Spulen haben die Form eines Kreisviertels, können jedoch auch eine runde Form haben. Der Halter ist aus Ferrit, um sowohl nach unten als auch seitlich eine gute Abschirmung gegen das Streufeld zu gewähren. 



   In den Fig. 7 und 9 ist ähnlich wie bei den Fig. 6 und 8 dargestellt, wie die Ausführung nach Fig. 3 realisiert werden kann. Ein ähnlicher Spulenhalter hat eine Basisplatte 35, eine peripherische Kante 36, einen zentralen Kernteil 37 und einen ringförmigen Kernteil 38. 



   Berechnungen wurden für die resultierenden Felder in einem Feldpunkt für die Ausführungen nach den Fig. 2 bis 4 durchgeführt. Diese Berechnungen zeigen, dass die Grösse des Streufeldes bis zu weniger als 1% der Grösse des Feldes einer einzigen Spule reduziert wird. In der Ausführung nach Fig. 2 gibt dann jede Spule 1/4 der gelieferten Heizleistung. 



  Messungen über den Wirkungsgrad einer Anordnung nach Fig. 2 wurden auch durchgeführt. Diese Messungen haben gezeigt, dass eine magnetische Kupplung zum Kochgerät pro Längeneinheit des Spulendrahtes gleich der magnetischen Kupplung im Fall einer einzigen Spule gemäss Fig. 1 ist. Die magnetische Kupplung wird hier als die induktiv übertragene Leistung pro Ampere Strom und pro Meter Draht definiert, wobei die magnetische Kupplung auch ein Massstab des Wirkungsgrades ist. 

Claims (8)

1. Induktionskochunterlage mit einer Haltefläche (11) für ein Kochgerät (12) und einer unterhalb der Haltefläche angeordneten Vorrichtung (13) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, das einen magnetischen Fluss durch das Kochgerät einprägt, dadurch gekennzeichnet, dass die das Feld erzeugende Vorrichtung (13) mindestens zwei Spulen (15) umfasst, die derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass in jedem Feldpunkt in einem Abstand von der Kochunterlage sich die Feld-Beiträge der verschiedenen Spulen im wesentlichen gegenseitig kompensieren.

2. Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier identische Spulen (17-20) symmetrisch in derselben Ebene unterhalb der Haltefläche (11) derart angeordnet sind, dass sie zwei diagonal gegenüberliegende Spulenpaare (17, 19;

18, 20) bilden, wobei die Spulen derart verbunden sind, dass sie vom selben Strom durchflossen werden können, und wobei ferner die Spulen von jedem Spulenpaar denselben Wicklungssinn haben, und zwar im einen Spulenpaar den einen Sinn und im anderen Spulenpaar den entgegengesetzten Sinn.

3. Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Spulen (22, 23) konzentrisch eine innerhalb der anderen angeordnet sind, indem sie vom selben Strom durchflossen werden, wobei die Spulen entgegengesetzte Wicklungssinne aufweisen.

4. Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei identische Spulen (26, 27) konzentrisch in verschiedenen Ebenen angeordnet und verbunden sind, um vom selben Strom durchflossen zu werden, wobei die Spulen entgegengesetzte Wicklungssinne aufweisen.

5.

Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Spulen in derselben Ebene angeordnet ist, um eine Matrix zu bilden, wobei alle Spulen verbunden sind, um vom selben Strom durchflossen zu werden, indem die Wicklungssinne derart gewählt sind, dass nebeneinanderliegende Spulen in der Matrix entgegengesetzte Feldrichtungen aufweisen oder dass auf einer Diagonale liegende Spulen gleichgerichtete Feldrichtung haben.

6. Unterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen auf Kerne (31-34) aus Ferrit gewickelt sind, die Teile (29, 30) aufweisen, die der Haltefläche abgewendeten Seiten der Spulen umschliessen.

7. Unterlage nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe (28) aus Ferrit zwischen den Spulen (26, 27) angeordnet ist.

8.

Unterlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage eine Platte ist.