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Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Grundkörpereinheit, mit zumindest einem Induktionsheizleiterelement, mit zumindest einer Fokussierungseinheit und mit zumindest einer Trägereinheit, die zu einer Beabstandung des Induktionsheizleiterelements von der Fokussierungseinheit vorgesehen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind bereits Induktionsheizvorrichtungen bekannt, bei denen ein Induktionsheizleiterelement vollflächig mit einer Trägereinheit aus einem nichtleitenden Material wie beispielsweise Kunststoff verbunden ist. Die Trägereinheit fungiert dabei als Abschirmeinheit, die das Induktionsheizleiterelement von Ferritelementen zu einer Feldfokussierung beabstandet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Induktionsheizvorrichtung mit vorteilhafter Materialersparnis bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Grundkörpereinheit, mit zumindest einem Induktionsheizleiterelement, mit zumindest einer Fokussierungseinheit, die zumindest ein Fokussierungselement aufweist, und mit zumindest einer Trägereinheit, die zu einer Beabstandung des Induktionsheizleiterelements von der Fokussierungseinheit vorgesehen ist. Unter einer „Induktionsheizvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein elektrisches Wechselfeld zu einer Heizung von Gargefäßen durch einen Induktionsvorgang bereitzustellen. Unter einer „Grundkörpereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen Körper, vorzugsweise in Form einer Platte oder einer Scheibe, für eine Haltung weiterer Elemente und/oder Einheit zur Verfügung zu stellen. Unter einem „Induktionsheizleiterelement“ soll insbesondere ein gewickelter elektrischer Leiter verstanden werden, der in zumindest einem Betriebszustand von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen wird. Das Induktionsheizleiterelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Wechselfeld umzuwandeln, das dazu vorgesehen ist, in einem metallischen, vorzugsweise zumindest teilweise ferromagnetischen, Heizmittel, insbesondere einem Gargefäß, Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte hervorzurufen, die in Wärme umgewandelt werden. Unter einer „Fokussierungseinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Form des magnetischen Wechselfelds zu formen und/oder eine Feldstärke des magnetischen Wechselfelds zu verändern. Die Fokussierungseinheit weist zumindest ein Fokussierungselement aus einem magnetischen, beispielsweise einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, vorzugsweise aus einem Ferrit, auf. Unter einer „Trägereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Element in einer festgelegten Position zu halten und insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest 50 Prozent, vorteilhaft zumindest 70 Prozent und vorzugsweise zumindest 90 Prozent einer Gewichtskraft des Elements aufzunehmen. Insbesondere ist die Trägereinheit aus einem elektrischen Isolator, beispielsweise aus einem Plastikwerkstoff, vorzugsweise aus Polyphenylensulfid, gefertigt.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Induktionsheizleiterelement in einem montierten Zustand zumindest teilweise freitragend angeordnet ist. Unter „in einem montierten Zustand zumindest teilweise freitragend angeordnet“ soll insbesondere verstanden werden, dass in dem montierten Zustand das Induktionsheizleiterelement derart angeordnet ist, dass es maximal auf 20 Prozent, vorteilhaft maximal 10 Prozent und vorzugsweise maximal 5 Prozent seiner Fläche von der Trägereinheit und/oder weiteren Einheiten und/oder Elementen getragen wird und/oder bedeckt ist. Es kann somit insbesondere auf eine flächige Trägereinheit verzichtet und eine vorteilhafte Materialersparnis erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Induktionsheizleiterelement einen freien Abstand von zumindest 1 mm, vorteilhaft zumindest 1,2 mm und vorzugsweise zumindest 1,5 mm zu der Fokussierungseinheit aufweist. Unter einem „freien Abstand“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein Abstand zwischen zwei Bauteilen im Wesentlichen frei von weiteren Bauteilen ist. Unter „im Wesentlichen frei von weiteren Bauteilen“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein von dem Abstand zwischen den zwei Bauteilen und einer Fläche einer Überdeckung der zwei Bauteile in einer Draufsicht aufgespanntes Volumen zu maximal 5 Prozent, vorteilhaft zu maximal 1 Prozent und vorzugsweise zu maximal 0,5 Prozent von einem weiteren Bauteil oder mehreren weiteren Bauteilen ausgefüllt ist. Insbesondere ist das Induktionsheizleiterelement in einer Draufsicht oberhalb der Fokussierungseinheit angeordnet. Insbesondere kann durch den freien Abstand eine elektrische Isolierung des Induktionsheizleiterelements von der Fokussierungseinheit erreicht werden, wodurch auf ein weiteres Bauteil zu der elektrischen Isolierung verzichtet werden kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit zumindest ein Formschlusselement, das zu einer Befestigung des Induktionsheizleiterelements vorgesehen ist, aufweist. Unter einem „Formschlusselement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, dass eine äußere Gestaltung aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit zumindest einem weiteren Element zu einer Bildung einer Formschlussverbindung zusammenzuwirken. Unter einer "Formschlussverbindung" soll insbesondere eine Verbindung zweier Bauteile verstanden werden, bei der aneinanderliegende Flächen der Bauteile eine in Normalenrichtung der Flächen wirkende Haltekraft aufeinander ausüben. Insbesondere befinden sich die Bauteile in einem geometrischen Eingriff miteinander. Es kann insbesondere eine Befestigung des Induktionsheizleiterelements an der Trägereinheit mit einer hohen Stabilität erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit stoffschlüssig an der Grundkörpereinheit befestigt ist. Unter „stoffschlüssig befestigt“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Trägereinheit durch atomare oder molekulare Kräfte an der Grundkörpereinheit befestigt ist, wie beispielsweise durch Löten, Schweißen, Kleben, Anspritzen und/oder Vulkanisieren. Es kann insbesondere eine stabile Befestigung der Trägereinheit an der Grundkörpereinheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit an die Grundkörpereinheit angespritzt ist. Unter „angespritzt“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Trägereinheit durch einen Spritzgussprozess auf die Grundkörpereinheit aufgebracht und an dieser befestigt wurde. Es kann insbesondere eine verfahrenstechnisch einfache Herstellung und stoffschlüssige Befestigung der Trägereinheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit zumindest zwei Trägerelemente aufweist, zwischen denen zumindest ein Fokussierungselement angeordnet ist. Vorzugsweise sind Trägerelemente der Trägereinheit und Fokussierungselemente der Fokussierungseinheit alternierend angeordnet. Es kann insbesondere eine materialsparende Anordnung von Trägereinheit und Fokussierungseinheit auf der Grundkörpereinheit und eine vorteilhafte Fokussierung des magnetischen Wechselfelds erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Induktionsheizleiterelement eine Polygonform bildet. Unter einer „Polygonform“ soll insbesondere eine Form verstanden werden, die in einer Draufsicht zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier und vorzugsweise zumindest acht Ecken aufweist. Insbesondere können die Ecken abgerundet sein. Alternativ kann das Induktionsheizleiterelement eine Form einer Kreisscheibe und/oder eine elliptische Form aufweisen. Es kann insbesondere eine konstruktiv einfache Form des Induktionsheizleiterelements und vorteilhafte Feldverteilung des magnetischen Wechselfelds erreicht werden.
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Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Induktionsheizvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Induktionsheizleiterelement teilweise freitragend montiert wird. Es kann insbesondere eine Induktionsheizvorrichtung mit einer vorteilhaften Materialersparnis erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in einem Verfahrensschritt die Trägereinheit auf die Grundkörpereinheit aufgebracht wird. Es kann insbesondere eine verfahrenstechnisch einfache Befestigung der Trägereinheit auf der Grundkörpereinheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit in einem Spritzgussverfahren auf die Grundkörpereinheit aufgebracht wird. Es kann insbesondere eine verfahrenstechnisch einfache Befestigung der Trägereinheit an der Grundkörpereinheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass nach einer Aufbringung der Trägereinheit auf die Grundkörpereinheit die Fokussierungseinheit auf die Grundkörpereinheit aufgebracht wird. Insbesondere werden von Ferritelementen gebildete Fokussierungselemente auf die Grundkörpereinheit aufgebracht und mittels eines Klebstoffs, beispielsweise einem Silikonklebstoff oder Klebeband, an der Grundkörpereinheit befestigt. Es kann insbesondere eine konstruktiv einfache Formgebung der Fokussierungseinheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass nach einer Aufbringung der Fokussierungseinheit auf die Grundkörpereinheit die Induktionsheizleitereinheit auf die Trägereinheit aufgewickelt wird. Es kann insbesondere eine einfache Formgebung der Induktionsheizleitereinheit erreicht werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Induktionsheizvorrichtung in einer Draufsicht,
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2 eine schematische Darstellung der Induktionsheizvorrichtung in einer Seitenansicht und
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3 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung der Induktionsheizvorrichtung.
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1 zeigt eine Induktionsheizvorrichtung 10 mit einer Grundkörpereinheit 12, die von einer 2 mm dicken, eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisenden Platte aus Aluminium gebildet ist. Die Induktionsheizvorrichtung 10 umfasst ferner eine Fokussierungseinheit 14, die acht von keilförmigen Ferriten gebildete, 4 mm dicke Fokussierungselemente 16 aufweist, und ein Induktionsheizleiterelement 24, das teilweise freitragend angeordnet ist. Die Fokussierungselemente 16 dienen zu einer Formung eines von dem Induktionsheizleiterelement 24 erzeugten magnetischen Wechselfelds. Das Induktionsheizleiterelement 24 ist von einem Draht mit einem kreisförmigen Querschnittsdurchmesser von 0,5 mm gebildet. Eine Trägereinheit 18, die acht stabförmige, aus Polyphenylensulfid hergestellte Trägerelemente 20 aufweist, beabstandet das Induktionsheizleiterelement 24 von der Fokussierungseinheit 14.
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Die Trägerelemente 20 überstehen eine Fläche der Grundkörpereinheit 12 in einer Höhe von 6 mm und weisen jeweils eine Vielzahl von Formschlusselementen 22 auf, die als V-förmige Vertiefungen in einer Oberfläche des Trägerelements 20 mit einer in der Mitte abgerundeten Ecke ausgebildet sind und die das Induktionsheizleiterelement 24 formschlüssig befestigen. Das Induktionsheizleiterelement 24 ist in die Formschlusselemente 22 eingespannt und auf die Trägereinheit 18 aufgewickelt, so dass das Induktionsheizleiterelement 24 eine von einem Achteck mit abgerundeten Ecken gebildete Polygonform bildet. Durch die Trägereinheit 18 wird das Induktionsheizleiterelement 24 von der Fokussierungseinheit 14 derart beabstandet, dass das Induktionsheizleiterelement 24 einen freien Abstand 26 von 1,5 mm zu der Fokussierungseinheit 14 aufweist (2). Der freie Abstand 26 ist vollständig frei von anderen Elementen der Induktionsheizvorrichtung 10.
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Die Trägereinheit 18 ist an die Grundkörpereinheit 12 angespritzt und ist somit stoffschlüssig an der Grundkörpereinheit 12 befestigt (1). Elemente der Trägereinheit 18 und der Fokussierungseinheit 14 sind jeweils alternierend angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei Trägerelementen 20 der Trägereinheit 18 jeweils ein Fokussierungselement 16 der Fokussierungseinheit 14 angeordnet ist. Die Fokussierungselemente 16 der Fokussierungseinheit 14 sind jeweils mittels eines Silikonklebstoffs an der Grundkörpereinheit 12 stoffschlüssig befestigt.
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Die Induktionsheizvorrichtung 10 wird mittels eines Verfahrens hergestellt, bei dem das Induktionsheizleiterelement 24 teilweise freitragend montiert wird (3). In einem ersten Verfahrensschritt 28 wird die Trägereinheit 18 auf die Grundkörpereinheit 12 aufgebracht. Die Trägereinheit 18 wird in einem Spritzgussverfahren auf die Grundkörpereinheit 12 aufgebracht, wobei die Trägerelemente 20 der Trägereinheit 18 dabei auf die Grundkörpereinheit 12 aufgegossen werden. In einem folgenden Verfahrensschritt 30 wird nach einer Aufbringung der Trägereinheit 18 auf die Grundkörpereinheit 12 die Fokussierungseinheit 14 auf die Grundkörpereinheit 12 aufgebracht. Die einzelnen Fokussierungselemente 16 der Fokussierungseinheit 14 werden hierbei mittels eines Silikonklebstoffs zwischen jeweils zwei Trägerelementen 20 der Trägereinheit 18 stoffschlüssig mit der Grundkörpereinheit 12 verbunden. In einem folgenden weiteren Verfahrensschritt 32 wird nach einer Aufbringung der Fokussierungseinheit 14 auf die Grundkörpereinheit 12 das Induktionsheizleiterelement 24 auf die Trägereinheit 18 aufgewickelt. Hierzu wird das Induktionsheizleiterelement 24 in die Formschlusselemente 22 der Trägerelemente 20 eingespannt und zu einer achteckigen Polygonform aufgewickelt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Induktionsheizvorrichtung
- 12
- Grundkörpereinheit
- 14
- Fokussierungseinheit
- 16
- Fokussierungselement
- 18
- Trägereinheit
- 20
- Trägerelement
- 22
- Formschlusselement
- 24
- Induktionsheizleiterelement
- 26
- Freier Abstand
- 28
- Verfahrensschritt
- 30
- Verfahrensschritt
- 32
- Verfahrensschritt
