CN105828678A - 用于加热食物的组合式加热和搅拌安排方法及加热搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种便于烹饪的方法，该方法允许其基于磁场优选地分别通过感应烹饪来搅拌并加热食物。磁搅拌加热器(110)优选地被多个线圈(125，128)推进并且被感应线圈(110)加热。还披露了一种相应的安排和一种磁搅拌器加热器。通过根据时间计划表对食物进行搅拌及加热，该组合式加热和搅拌安排可以用于自动化烹饪。

Description

用于加热食物的组合式加热和搅拌安排方法及加热搅拌器

由于当今时代越来越多的责任，节省时间正变得越来越重要。在现今的家庭环境中，这意味着将观察到尽可能地使家用电器自动化的趋势。另一方面，潜在顾客对于装置的性能、设计、能耗以及可靠性的期待正在上升。

在厨房环境的食物准备领域中，许多人希望成为他们自己的厨师，并且以精练的水平准备各种口味的食物。在这个领域中，对低粘度的液体菜肴的准备造成了在其加热的同时将其在烹饪容器底部烧焦的高风险。因此，在过去，人们需要尤其将其注意力集中在这样的饭食上，并且在加热食物的同时通过对其进行搅拌来时常地观察烹饪过程。如果厨师不需要时常地观察一道菜肴，他就可以将注意力集中在其他相关的作业或者准备饭食中的其他过程。

因此，存在便于烹饪黏性物质并且使厨师从时常搅拌如酱汁、布丁、意大利烩饭等菜肴的任务中解脱出来的需求。

进一步地，还存在的趋势是使家用电器(如厨房灶具)的复杂性降低并且将所使用的部件数量降到最低以便加速制造过程并降低贮藏和运输的复杂性。

德国专利公开文件DE102006052475A1披露了一种在厨房灶具中的自动搅拌装置。磁搅拌元件由磁发动机推进，该磁发动机被整合在烹饪板中。灶具的烹饪表面材料需要具有导热性，以便使得热量能够从加热装置传递至包含该磁搅拌器的烹饪容器中。对于热源，披露了气体燃烧、电能以及感应加热作为潜在替代方案。

但是，没有给出关于如何在实际使用中操作热源与磁搅拌器的各种组合的传授内容。

本发明基于的问题是提供一种尤其用于厨房灶具的存在感应加热的可靠搅拌器。

这个问题是通过根据权利要求1所述的组合式加热和搅拌安排、根据权利要求13所述的用于加热食物的方法、以及根据权利要求15所述的加热搅拌器来解决的。

在多项从属权利要求中给出了本发明的进一步发展。

申请人已经用磁搅拌器和感应加热进行了实验，并且已经发现其难以被设置在铁磁性烹饪容器中。

进一步地，还发现操作带有非导热烹饪顶表面的感应灶具是有利的，因为导热烹饪表面从烹饪容器中抽取通过感应加热而聚集在此的热能，并因此耗费能量和时间，从而导致烹饪过程效率低下。

有利地，根据本发明所述的组合式加热和搅拌安排将具有磁性和电特性的搅拌装置与推进机构相组合以磁力地推进该搅拌装置并且与加热机构相结合来加热该搅拌装置。以此方式，可以省去铁磁性烹饪容器，而同时存在允许在烹饪过程内进行复杂控制的简单的加热和搅拌安排，。

有益的是，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，该安排进一步包括非导电/非铁磁性烹饪容器，因为这样一种烹饪容器不会阻碍磁波通往搅拌装置，并且允许磁场在烹饪容器之内以任何希望的方式的可控且均匀的分布。

有益的是，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，该加热机构是基于磁感应的，因为通过这种方式，可以用节能且高度可控的方式来加热食物，而同时促进热能在烹饪容器之内聚集并允许将其保持在那里。因此，只有食物被加热，并且最优地使用了烹饪用的热能。

以有利的方式，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，该推进机构是基于磁引力和斥力的。这样一种解决方案提供了以有益的方式对呈各种形状的搅拌装置的高度可控的搅拌。

有利地，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，该安排包括用于磁场线的引导件，从而聚集磁能，引起磁推进机构的效率更高。

有益的是，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，这些磁场线的引导件是由铁氧体材料制成的，该铁氧体材料高度适用于引导磁场线，并且因此产生高效率的磁推进机构。

有利地，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，设置了多个磁线圈，这些磁线圈被适配为依次按照时间计划表通电。以此方式，考虑到该搅拌装置的任何实际位置，可以高效地设置该推进机构而不移动零件，并且同时，利用适当控制的线圈安排对其进行排斥和对其进行吸引。以此方式，可以正确地控制搅拌速度以及搅拌功率/力矩。

有利地，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，磁极的数目与电流的激励相位的数目相适配。以此方式，无论存在于单相或三相中(如通常可用的)，该磁推进机构都可以与电力供应情况最优地相适配。

有益的是，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，磁线圈的数目与激励相位的数目相适配，因为以这样一种方式，磁推进机构可以在存在不同电力供应情况时高效地运行。

有利地，在根据本发明的安排的进一步发展中，该加热机构和该推进机构相组合。以此方式，需要更少的部件来构建该安排。因此，可以改善该安排的可靠性，并且可以简化该安排的制造。

有利地，在根据本发明的安排的进一步发展中，该搅拌装置可以与烹饪情况相适配、并且可以被设置为不同的形状，这也允许了在存在不同的食物菜肴和电力供应情况时对转速和烹饪结果的进一步控制。

有利地，根据本发明的安排的实施例的进一步发展，当该搅拌装置在待搅拌物质之内移动时，该搅拌装置被成形为促成紊流。以此方式，可以促成最佳的搅拌和加热结果。

有利地，根据本发明的方法，对于加热和搅拌烹饪物质仅需要一个装置。这增加了烹饪过程的控制可能性并且改善了烹饪结果。

有利地，根据本发明的方法的进一步发展，在非导电/非铁磁性的烹饪容器中，烹饪和搅拌受磁场影响。复杂水平的磁场及感应技术是可获得的，因此允许在能量使用、搅拌速度的可控性以及热容量方面对烹饪过程进行微调。

有利地，根据本发明的搅拌装置是导电的并且具有至少两个磁极。这便于以高效的方式在单一部件中通过磁场进行推进并且通过感应场进行加热。

随后，将基于附图中示出的多个实例来进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了组合式加热和搅拌安排的示意性图示；

图2示出了磁推进机构的磁构型的不同实例；

图3给出了存在非导电/非铁磁性烹饪容器的搅拌装置的另一个实例；

图4示出了具有搅拌装置和电磁线圈的安排的实际实例；

图5示出了根据本发明实施例的具有盘形搅拌装置的安排的实例；并且

图6示出了根据本发明实施例的烹饪安排的实例。

如图1示出的，根据本发明实施例的烹饪安排100的优选实施例包括搅拌装置120，该搅拌装置由具有北极的磁体124和具有南极的磁体122组成。还示出了若干线圈125和128，这些线圈适用于产生旋转磁场。进一步示出了用于产生感应场的另一个线圈110，该线圈例如用于加热搅拌装置120。通过适当地转换这些线圈(例如，125和128)，可以通过以下方式来推进搅拌装置120：一个线圈吸引该搅拌装置的一极而另一个线圈排斥一极。通过以旋转的方式并且按照时间计划表来转换线圈，受搅拌装置120影响的速度和力可被控制。搅拌装置150具有多个极150，其中在此仅指出和标记了北极160和南极155。在存在多个激励相位时可以使用该搅拌装置。

通过这样一种组合式加热和搅拌装置，可以适当地加热和搅拌食物，并且可以安全地防止食物烤糊粘在烹饪容器底部。另一方面，便于对转速/动量和加热能量进行复杂的控制，这允许其使用该组合式加热和旋转安排与自动化烹饪过程相结合，这在存在相应的不同食物物质时通过随时间来控制热量和温度以及搅拌速度而极大地使某些食物菜肴的制备自动化。

如图2示出的，各种磁线圈安排是可能的。在实例200中，线圈220、210相协作以推进搅拌装置205，该搅拌装置具有北极202和南极207。为了引导磁场线，存在引导磁场线225贯穿线圈并且贯穿搅拌装置205的铁氧体棒230。以此方式，可以实现高效的磁推进。如还可以看出的，该搅拌装置的长度起着作用。一旦磁场线没有进入搅拌装置，则对于搅拌装置的推进是不可能的。

以下例如给出了这样一种实例240。在此，示出了较短的磁搅拌装置245，该磁搅拌装置具有磁北极242和磁南极247。据推测，这个搅拌装置245应该通过线圈210与另一个线圈220协作被推进，这些线圈也被铁氧体棒230连接。铁氧体引导件的其他任何构型也是本领域技术人员可以想到的。在此，可以清楚认识到，线圈220的磁场线255和线圈210的磁场线257没有进入搅拌装置245，并且因此在这样一种安排中不能推进搅拌装置。

另一方面，在另一个实例260中，不存在铁氧体棒或铁氧体引导件230，实例200中的磁搅拌装置205在这个实例260中显示没有铁氧体棒的情况下不能被适当地推进，因为磁通量线265和267不能连接，并且不便于持续通量贯穿这些线圈和搅拌装置205。

随后，给出了电动基本原理的一些粗略估算。为了呈现对扭矩的粗略估算，例如，必须进行多个假设从而为计算扭矩提供一种简单方式。

具有半径r和可忽略长度的线圈在其主轴上的距离x处的的通量密度为：

$\left(1\right)---B=\frac{I\·\mathrm{\μ}}{2}\·\frac{r^2}{{(r^2+x^2)}^{\frac{3}{2}}}$

为了进一步的计算，这个公式是近似的，然而是重要的，以便理解磁场随着距离的增加而衰减。具体地，对于场生成线圈的最佳直径的粗略估算可以使用该公式，因为对于已知的长度x来说dB/dr＝0。

例如基于以下基础作出假设：

使用的线圈的数量为18。最大线圈直径为0.03m。这些线圈包含铁氧体芯并且具有的绕组的最大数目为50。并且，最大线圈电流应不超过5A。

除了针对场产生的这些假设，例如还针对场耦合作出以下假设：

从线圈到磁体棒的最小距离为约0.01m，而在0m距离的整个磁通量存在于搅拌装置处，同时，搅拌装置在此具有两个极，其中每一极的横截面约为1cm²。

基于这些假设，可以计算一个线圈的每一极的总力以便能够朝着容器底部的方向产生旋转和引力。

$\left(2\right)---B=\frac{I\·n\·\mathrm{\μ}}{2}\·\frac{r^2}{{(r^2+0^2)}^{\left(\frac{3}{2}\right)}}=\frac{5A\·50\·4\·\mathrm{\π}\·{10}^{-7}\·\frac{N}{A^2}}{2}\·\frac{{(0,015m)}^2}{{\left({\left(0,015m\right)}^2\right)}^{\frac{3}{2}}}\≈10\·5mT$

$\left(3\right)---F=\frac{A}{\mathrm{\μ}}\·B^2\≈\frac{1\·{10}^4{m}^2}{4\·\mathrm{\μ}\·{\mathrm{10}}^7\frac{N}{A^2}}\·{(1,26mT)}^2\≈8,7mN$

基于该力和以下的假设及简化，该总力形成力矩，并且该搅拌装置具有20cm的长度。因此，两个线圈在搅拌装置的两个末端处的力矩可以因此被计算为

$\left(4\right)---M=2\·F\·\frac{l}{2}\≈2\·8,7mN\·\frac{0,2m}{2}\≈1,75mNm$

在此必须注意的是，由于场的衰减取决于距线圈的距离，其他线圈对得到的扭矩仅产生微弱的影响。因此，从理论的观点来说，可以得出对力矩的粗略估计。

图3示出了根据本发明的实施例的组合式加热搅拌安排的另一个实例。在此，搅拌装置310具有磁南极122和磁北极124，并且通过线圈330和线圈320协作被推进。这些线圈发出贯穿非导电/非铁磁性容器底部350的磁场。

尽管搅拌装置120搁置在容器底部上，但可以很容易想到在存在流体时，容器底部与搅拌装置120之间的摩擦力可以由于搅拌装置与烹饪容器底部350之间的液膜而被克服。另一方面，为了使烹饪容器底部与搅拌装置120之间的接触表面最小化，可以通过为搅拌装置设置多个小突起来进一步改善搅拌装置在烹饪容器中的移动性。并且，搅拌装置可以配备有优化的形状以便在待加热和搅拌的物质中产生紊流的意义上提高其浮动能力及其搅拌能力。

如图4示出的，实验设置包括搅拌装置420、线圈330、烹饪容器底部350和计量器440。可以看出，测出线圈的长度大致为15mm，而绕组在线圈芯上延伸超过10mm，而线圈芯与磁搅拌装置之间的距离为约5mm，并且烹饪容器底部的厚度为约4mm。可以想到，这些测量值取决于线圈的大小、加热所需要的能量的量、和需要加热的食物的量以及为了搅拌待加热的食物而需要产生的力矩，并且因此这些测量值是变量。

如图5示出的，根据本发明的另一个实施例的组合式加热搅拌安排可以包括例如18个磁线圈530、540和具有南极522和北极524的数目为六的磁体，这些磁体被安排在铁磁性盘之外，在这种情况下，该铁磁性盘配备有多个呈鳍形状的突起，以便在被该组合式加热和搅拌装置加热和搅拌的流体中产生紊流。还示出的是，扭矩130是由这个搅拌装置产生的。根据这个实施例520的搅拌装置是通过以定时计划的方式、依据所希望的搅拌装置120的速度和搅拌待加热的流体(分别是物质或食物)需要的扭矩一个接一个地激活磁线圈530、540来推进的(仅用参考号表示了这些线圈中的两个线圈，但是本领域技术人员应理解在磁推进过程中使用了所有的线圈)。磁体522、524在三个轴线上成极对地分组，这样使得三个极对分别呈现60°的距离。取决于应用情况以及进一步实验烹饪的结果，更多或更少的极对可能是令人希望的。

本发明的实施例提供了不同的替代方案。例如，旋转场和用于加热的场被分离。例如，并联使用用于产生和旋转的线圈以加热搅拌装置。然而，在这种情况下，必须考虑的是，通过这样一种安排来满足相矛盾的需求。

为了加热，均匀的磁场分布是令人希望的，然而为了推进搅拌装置，优选由线圈产生的专用的极。

示例性推进安排可以包括与三个相位激励的多个极对相对应的18个线圈。可以依次地每次切换六个线圈，这产生了三个相位。

线圈直径可以优选地为3cm。搅拌装置的内部可以由铁磁钢的结构化件组成。这个搅拌装置应被感应场加热。另一方面，该搅拌装置还应能够服务于使磁场在单个极之间互相传导的目的。进一步地，该搅拌装置应被有利地成形，以便适用于搅拌食物。在这种情况下，可以使用具有14cm直径的感应线圈，这将引起对最大功率的限制。一般而言，通过使用较大数目的线圈，可以产生更大的力。另一方面，在产生用于推进搅拌装置的磁场的不同线圈下面可有利地设置一圈铁氧体。进一步地，应考虑的是，所有的材料常数也取决于温度，使得可以为特定的烹饪情况选择适当的材料。例如，这样的参数为电阻R和电感L。

如图6示出的，根据本发明的实施例的组合式加热搅拌安排600可以被实施在感应烹饪灶具中。在此，示出了烹饪容器650，该烹饪容器包含适用于搅拌食物物质640的搅拌装置610。如上所述，以已知的方式，搅拌装置610至少具有南极622和北极624。设置了铁氧体元件690以便引导磁场线。进一步地，该图示出了被适配用于推进搅拌装置610的多个线圈620和630。进一步地，示出了烹饪顶表面655，为了将热能保持在烹饪容器650之内，该烹饪顶表面优选地为非导热的。此外，示出了线圈670，该线圈服务于借助磁感应来加热搅拌装置610的目的。另外，示出了控制器660，该控制器可以用于控制线圈620和630的激活的时间顺序以及由感应线圈670发出的功率。有益的是，控制器660可以根据自动化烹饪程序来运行，该自动化烹饪程序根据一定的食谱(指的是根据取决于食物和所希望的准备食物后其状况的时间计划表的一定的搅拌速度和一定的加热)来准备食物670。

参考数字清单

100组合式加热和搅拌安排；

110用于感应加热的线圈；

120搅拌装置；

124，122磁北极和磁南极；

130扭矩；

125，128磁线圈；

150带有多个极的搅拌装置；

155，150磁南极和磁北极；

200，240，260不同的磁构型；

205，245搅拌装置；

202，207磁北极和磁南极；

242，247磁北极和磁南极；

225，255，257，

265，267磁场线；

210，220磁线圈；

230铁氧体元件；

310搅拌装置

320，330线圈；

300组合式加热搅拌安排；

350烹饪容器的非铁氧体磁性非导电底部；

420搅拌装置

440计量器；

500替代性加热和搅拌安排；

530，540磁线圈；

522，524磁南极和磁北极；

510搅拌装置；

550搅拌形状；

520搅拌装置的铁磁性线圈；

600组合式加热搅拌安排；

650烹饪容器；

640食物；

622，624磁南极和磁北极；

610搅拌装置；

655烹饪顶表面；

620，630用于推进的磁线圈；

670用于感应加热的磁线圈；

690铁氧体元件；

660控制器；

634连接导线。

Claims (15)

1.组合式加热和搅拌安排(100)，至少包括：

-搅拌装置(120)，该搅拌装置具有磁特性和导电特性，用于搅拌待加热物质(640)；

-推进机构(125，128)，该推进机构用于基于该搅拌装置(120)的磁性特性推进该搅拌装置；

-加热机构(110)，该加热机构用于基于该搅拌装置(120)的导电特性对该搅拌装置进行加热，其中，该搅拌装置被旋转以搅拌该待加热物质(640)并且同时被加热以加热该待搅拌物质(640)。

2.根据权利要求1所述的安排(100)，进一步包括非导电/非铁磁性容器(350，650)以盛装该待搅拌物质(640)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，其中，该加热机构(110)基于磁感应。

4.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，其中，该推进机构(125，128)基于磁引力/斥力。

5.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，进一步包括用于磁场线(225，255，257)的引导件(230)。

6.根据权利要求5所述的安排(100)，其中，该引导件(230)由铁氧体组成。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的安排(100)，其中，设置了多个磁线圈(530，540，220，210，330，320，125，128)，这些磁线圈被适配为依次按照定时的计划表通电。

8.根据前述权利要求4至7中任一项所述的安排(100)，其中，磁极(522，524)的数目与电激励相位的数目相适配。

9.根据前述权利要求4至8中任一项所述的安排(100)，其中，磁线圈(128，125，530，540)的数目与电激励相位的数目相适配。

10.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，其中，该加热机构(110)与该推进机构(125，128)相组合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，其中，该搅拌装置(120)为棒形或盘形(520)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的安排(100)，其中，该搅拌装置(120，520)被适配成用于当该搅拌装置在该待搅拌物质(640)中移动时促成紊流。

13.用于搅拌并加热食物的方法，其中，食物(640)被搅拌装置(120，520)加热并搅拌。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，食物(640)被盛装在非导电/非铁磁性烹饪容器(650)中，并且加热及搅拌受到磁场(620，630，670)的影响。

15.加热搅拌器(120，520)，包括至少两个磁极并且由导电材料制成，当被插入烹饪物质中时，该加热搅拌器通过磁场(255，257)来旋转并被加热。