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Die Erfindung betrifft ein Induktionskochfeld mit einer Stellplatte zum Aufstellen von Kochgefäßen, mit einem Träger zur Aufnahme von wenigstens einem Induktor, wobei die Stellplatte oberhalb des Trägers über dem wenigstens einen Induktor angeordnet ist, und mit auf einer Leiterkarte angeordneten elektronischen Bauelementen.
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Kochfelder dienen dem Erhitzen von aufgestellten Kochgefäßen wie beispielsweise Töpfen oder Pfannen. Bei Induktionskochfeldern werden dabei Induktionsspulen, auch Induktoren genannt, eingesetzt, die in den Kochgefäßen diese erhitzende Ströme induzieren.
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In der Druckschrift
EP 1 445 544 B1 ist ein derartiges Induktionskochfeld beschrieben, das ein mittleres Tragblech aus Aluminium, ein unteres Gehäuse aus Kunststoff und eine obere Kochplatte aus Glaskeramik umfasst, die in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander verlaufen. Auf dem mittleren Tragblech sind vier Induktionsspulen angeordnet und an dem unteren Gehäuse sind eine Leiterkarte befestigt, sowie ein Kühlkörper und ein Kühlgebläse zur Kühlung von Bauelementen, die auf der Leiterkarte angeordnet sind und die beispielsweise der Ansteuerung der Induktoren dienen.
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Das untere Gehäuse muss sich durch eine hohe mechanische Stabilität auszeichnen, da es als Träger für die genannten Komponenten wie Leiterkarte und Kühlkörper dient. Da das Gehäuse aus Kunststoff besteht, ist bei einer Neugestaltung für neue Gerätetypen für das untere Gehäuse stets auch ein neues Spritzguss-Werkzeug für das Kunststoffteil erforderlich, was mit hohen Kosten verbunden ist. Da das untere Gehäuse von dem mittleren Tragblech beabstandet ist, sind zudem separate elektrische Stromleiter für die Erdungsverbindung zwischen der sich im unteren Gehäuse befindlichen Leiterkarte und dem Tragblech erforderlich.
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In der Druckschrift
DE 199 35 835 A1 ist ein Induktionskochfeld mit einem Kühlgebläse beschrieben, das zusammen mit Induktoren und elektrischen Schaltkomponenten unterhalb der Kochfeldplatte angeordnet ist. Insgesamt ist diese Montageeinheit jedoch recht komplex aufgebaut und daher schwierig zu montieren.
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Aufgabe der Erfindung ist daher eine Vereinfachung des Aufbaus eines Induktionskochfeldes, um eine kostengünstigere Fertigung und einfachere Montage zu ermöglichen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Kochfeld mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Bei einem erfindungsgemäßen Kochfeld der eingangs genannten Art ist die Leiterkarte an einer Unterseite des Trägers lösbar befestigt.
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Durch die direkte Verbindung der Leiterkarte mit dem Träger ist eine sehr kompakte Einheit für ein Kochfeld geschaffen, die einfach montierbar und zudem kostengünstig herstellbar ist, da sie auf ein zusätzliches Trägerelement für die Leiterkarte verzichtet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Induktionskochfelds steht zumindest ein Teil der elektronischen Bauelemente mit einer Kühleinheit in Verbindung, welche ebenfalls an der Unterseite des Trägers lösbar befestigt ist. Bevorzugt umfasst die Kühleinheit einen Kühlkörper und/oder ein Kühlgebläse, welcher bzw. welches ebenfalls an der Unterseite des Trägers lösbar befestigt ist. Besonders bevorzugt ist dem Kühlkörper ein Kühlgebläse zugeordnet. Dadurch, dass auch mit der Leiterkarte in Verbindung stehenden Kühlelemente der Kühleinheit, also der Kühlkörper bzw. das Kühlgebläse, ebenfalls an der Unterseite des Trägers festgelegt werden, können alle für die elektronische Ansteuerung der Induktoren benötigten Elemente in einem Montageschritt montiert werden, ohne beispielsweise die halbmontierte Einheit wenden zu müssen. Zudem brauchen die thermisch mit dem Kühlkörper in Verbindung stehenden elektronischen Bauelemente, z.B. Leistungshalbleiterelemente, nicht über Kabelverbindungen mit der Leiterkarte verbunden zu werden, sondern können unmittelbar an der Leiterkarte angelötet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Induktionskochfelds weist die Leiterplatte Halteelemente auf, die in Haltebügel, welche der Träger zweckmäßiger Weise aufweist, eingreifen. Durch das Zusammenwirken der Haltebügel des Trägers und der Halteelemente der Leiterplatte kann eine einfache Montage erfolgen, bei der die Halteelemente in die Haltebügel geschoben werden und so eine erste Verbindung der beiden Teile erfolgt. Bevorzugt können der Träger und auch die Halteelemente aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, wodurch gleich eine Erdverbindung zwischen der Leiterkarte und dem Träger etabliert werden kann. Besonders bevorzugt können die Haltebügel aus dem Träger ausgestanzt sein.
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Bevorzugt kann zusätzlich eine Schraubverbindung zwischen dem Träger und der Leiterkarte vorgesehen sein, um die durch die Halteelemente und Haltebügel beeitgestellte Verbindung zu sichern. In weiteren Ausgestaltungen kann zwischen dem Träger und dem Kühlkörper bzw. zwischen dem Träger und dem Kühlgebläse eine Schraubverbindung vorgesehen sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Induktionskochfelds ist ein Gehäuse-Unterteil, das bevorzugt aus Kunststoff besteht, als Umhausung zumindest der Leiterkarte vorgesehen. Das Gehäuseunterteil schützt vor Berührungen der spannungsführenden Leiterkarte. Da das Gehäuse keine tragende Funktion hat, kann es materialsparend ausgebildet sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung der verschiedenen Komponenten eines Kochfeldes gemäß der Erfindung;
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2 eine perspektivische Darstellung des Kochfeldes;
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3 eine schematische Darstellung von drei Montagepositionen einer Leiterkarte des Kochfeldes;
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4 eine Schnittdarstellung des montierten Kochfeldes;
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5 eine Seitenansicht des Kochfeldes;
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6 eine Schnittdarstellung eines Kühlkörpers des Kochfeldes;
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7 eine Schnittdarstellung des Kühlkörpers in einer montierten Position; und
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8 eine perspektivische Darstellung des Kühlkörpers.
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1 zeigt ein Induktionskochfeld 1, das einen Träger 2 aufweist, der auf seiner oberen Seite Induktoren 3 und auf seiner unteren Seite eine Leiterkarte 4 trägt, auf der elektronische Bauelemente 5 angeordnet sind. Die elektronischen Bauelemente 5 dienen unter anderem der Ansteuerung der Induktoren 3 abhängig von hier nicht dargestellten Bedienelementen, die in einer elektrischen Verbindung mit der Leiterkarte 4 stehen.
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Weiterhin ist ein Kühlkörper 6 zur Kühlung von zumindest einem Teil der elektronischen Bauelemente 5, insbesondere von Leistungshalbleiterbauelementen, vorgesehen. Oberhalb des Trägers 2 ist über den Induktoren 3 eine Stellplatte 7, beispielsweise eine Glaskeramikplatte, angeordnet, auf der Kochgefäße wie z.B. Töpfe und Pfannen zum Erhitzen von Gar- bzw. Bratgut platziert werden können. Unterhalb des Trägers 2 ist ein Gehäuseunterteil 8 vorgesehen, dem jedoch keine tragende Funktion zukommt, sondern das als Umhausung der Leiterkarte 4 dient. Für spezielle Anwendungsfälle, beispielsweise für vorgefertigte auch als Herd bezeichnete Kochfeld/Backofen-Kombinationsgeräte, bei denen die Leiterkarte 4 bereits durch das Gehäuse des Kombinationsgeräts vor Berührungen geschützt ist, kann das Gehäuseunterteil 8 auch entfallen.
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Die Leiterkarte 4 ist mit dem Träger 2 über Befestigungsmittel 9, vorzugsweise Schraubverbindungen, fest verbunden. Der Träger 2 ist vorzugsweise aus einem Metallblech, insbesondere Aluminium gefertigt. Das Gehäuseunterteil 8 besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Ein Kühlgebläse 10, auch Lüfter genannt, der nicht auf der Leiterkarte 4 angeordnet ist, wird gleichfalls mittels einer Schraubverbindung 9 mit dem Träger 2 fest verbunden.
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Für die Befestigung der Leiterkarte 4 und des Kühlgebläses 10 sind vorzugsweise selbstschneidende Schrauben 9 vorgesehen, die von oben in Ausnehmungen 11 (Bohrungen) des Trägers 2 gesteckt werden und mit denen dann das Kühlgebläse 10, der Kühlkörper 6 und die Leiterkarte 4 an der Unterseite 20 des Trägers 2 festgeschraubt werden. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch jeweils andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar.
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An der Leiterkarte 4 sind Halteelemente 12 vorgesehen, bei denen es sich vorzugsweise um u-förmig gebogene Blechteile handelt. Die Halteelemente 12 sind vorzugsweise mit der Leiterkarte 4 verlötet und/oder mit Laschen versehen, die in Bohrungen der Leiterkarte 4 eingesteckt und umgebogen oder verdreht sind, und so einer Festlegung der Halteelemente 12 an der Leiterkarte 4 dienen. Die Halteelemente 12 stellen zudem Abstandshalter zwischen der Unterseite 20 des Trägers 2 und der Oberseite der Leiterkarte 4 dar.
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Wie in den 2 und 3 veranschaulicht ist, werden die Halteelemente 12 bei der Montage auf zungenförmigen Haltebügel 13 geschoben, die aus dem Blech des Trägers 2 gestanzt und herausgeprägt sind und sich zur Unterseite 20 des Trägers 2 hin erstrecken. In der 2 ist im oberen Teil eine Montagesituation vor dem Aufschieben dargestellt. Im unteren Teil der 2 ist eine Endposition der Leiterkarte 4 wiedergegeben. In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
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In der 3 ist im linken Teilbild zunächst die Ausgangsposition der Leiterkarte 4 bei der Montage dargestellt. Die Leiterkarte 4 liegt dabei auf Stegen 80 des Gehäuse-Unterteils 8 auf, das als Montagehilfe dient. Die Leiterkarte 4 kann dabei vorteilhaft vorausgehend bereits in dem Gehäuse-Unterteil 8 angeliefert und/oder gelagert werden.
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In einem nächsten Montageschritt, der in der mittleren Teilfigur der 3 dargestellt ist, werden der Träger 2 und die Leiterkarte 4 gegeneinander verschoben, wobei sich die Endkante 130 des Haltebügels 13 unter eine Unterseite 120 des Halteelement 12 schiebt und schließlich die Leiterkarte 4 angehoben wird. Der Rücken 14 des Haltebügels 13 dient dabei als ein Anschlag für das Halteelement 12 der Leiterkarte 4, so dass eine genaue Positionierung der Leiterkarte 4 zu dem Träger 2 gewährleistet ist. In der Endposition wird dann das Halteelement 12 mit dem Haltebügel 13 verschraubt. Zwischen der Leiterkarte 4 und dem Gehäuse-Unterteil 8 besteht in dieser Position ein Abstand, so dass sie sich nicht berühren.
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Wenn die Halteelemente 12 und die Haltebügel 13 wie beschrieben bevorzugt aus Metall bestehen, ist zudem eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Leiterkarte 4 und dem Träger 2 gewährleistet, so dass auf zusätzliche Erdungskabel verzichtet werden kann.
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Der Kühlkörper 6 ist in dieser Ausführungsvariante mit dem Träger 2 unmittelbar verbunden. Wie in den 6 bis 8 gezeigt ist, weist der Kühlkörper 6 mehrere Kühlrippen 15 auf, wobei zwischen den oberen der Kühlrippen 15 eine Nut 16 als eine Aufnahme vorgesehen ist, die sich parallel zu den Kühlrippen 15 erstreckt. In diese Nut 16 kann eine selbstschneidende Schraube 9 für die Befestigung des Kühlkörpers 6 am Träger 2 eingeschraubt werden. Mit der Leiterkarte 4 besteht dagegen in der dargestellten Ausführungsform keine Schraubverbindung. Die Leiterkarte 4 ist lediglich in eine Nut des Kühlkörpers 6 eingesetzt, in der sie durch Formschluss jedoch zumindest bezüglich ihres Abstands zum Träger 2 und gegenüber einer Verschiebung in Richtung des Kühlkörpers 6 festgelegt ist. Auf der Leiterkarte 4 eingelötete Leistungshalbleiterelemente werden mit Federspangen gegen den Kühlkörper 6 gedrückt, was einen dauerhaft guten thermischen Kontakt gewährleistet und montagefreundlich ist. Es ist aber auch denkbar, eine weitergehende mechanische Verbindung zwischen der Leiterkarte 4 und dem Kühlkörper 6 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben vorzusehen. Weiter kann der Kühlkörper 6 selbst als Erdungsverbindung genutzt werden. In diesem Fall besteht eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterkarte 4 und dem Kühlkörper 6 sowie zwischen dem Träger 2 und dem Kühlkörper 6.
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In den 7 und 8 ist veranschaulicht, dass durch die direkte Verbindung der Leiterkarte 4 mit dem Träger 2 eine sehr kompakte Einheit für ein Induktionskochfeld 1 geschaffen ist, die einfach montierbar sowie kostengünstig herstellbar ist, da sie auf ein zusätzliches Trägerelement für die Leiterkarte 4 verzichtet.
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Das Gehäuse-Unterteil 8 dient als Umhausung der Leiterkarte 4, so dass zum einen diese geschützt ist und dass zum anderen eine Berührung von elektronischen Komponenten oder Leitern der Leiterkarte 4, die im Betrieb mit gefährlich hohen Spannungen beaufschlagt sein können, verhindert wird. Das Gehäuse-Unterteil 8 kann zudem im Montageprozess des Kochfelds verwendet werden, um die Leiterkarte 4 sicher zu transportieren. Zwischen dem Gehäuse-Unterteil 8 und der Leiterkarte 4 ist ein Luftspalt 17 ausgebildet. Dieser dient zur Führung eines Luftstroms zur Kühlung der Leiterkarte 4.
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Da das Gehäuse-Unterteil 8 keine tragenden Funktion hat, kann dieses sehr leicht ausgebildet und flexibel gestaltet sein und daher an beliebigen Stellen des Induktionskochfeldes 1 befestigt werden, wie insbesondere an dem Träger 2 oder and der Leiterkarte 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Induktionskochfeld
- 2
- Träger
- 20
- Unterseite des Trägers
- 3
- Induktor
- 4
- Leiterkarte
- 5
- elektronisches Bauelement
- 6
- Kühlkörper, Kühleinheit
- 7
- Stellplatte
- 8
- Gehäuseunterteil
- 80
- Steg
- 9
- Befestigungsmittel
- 10
- Kühlgebläse, Kühleinheit
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Halteelement
- 13
- Haltebügel
- 130
- Endkante
- 14
- Rücken
- 15
- Kühlrippen
- 16
- Aufnahme, Nut
- 17
- Luftspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1445544 B1 [0003]
- DE 19935835 A1 [0005]
