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Die Erfindung betrifft einen Topf mit einer integrierten Energiewandlungseinheit, wobei die Energiewandlungseinheit die Energie aus dem Magnetfeld einer Induktionskochplatte nutzt, um Elektroenergie bereitzustellen. Die Elektroenergie kann bevorzugt dazu genutzt werden, eine im Topf angeordnete motorische Rührvorrichtung zu betreiben.
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Der Topf mit einer integrierten Energiewandlungseinheit unter Nutzung einer Induktionskochplatte ist dadurch realisiert, dass eine mit einem ferromagnetischen Kern versehene Empfängerspule zentral im Bereich des Topfbodens angeordnet ist. Mittels des Kerns kann das von der Induktionskochplatte erzeugte Magnetfeld durch die Empfängerspule geleitet und somit in der Empfängerspule eine Wechselspannung induziert werden. Die so bereitgestellte Elektroenergie kann vorzugsweise zum Antrieb eines rotierenden Rührwerks mittels eines Elektromotors genutzt werden.
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Töpfe mit integrierter Energiewandlungseinheit, insbesondere zum Antrieb von Rührvorrichtungen mittels Elektromotor, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. So ist aus der
W02014075923 A1 ein Topf für einen Induktionsherd mit Energieerzeugung über eine Empfängerspule im Topfboden und einer Rühreinheit im Deckel bekannt. Das Gerät nutzt einen Teil der vom Herd bereitgestellten Energie, um einen Strom in der Empfängerspule zu induzieren, welcher zum Antrieb des Motors im Deckel und somit zum Bewegen des Rührorgans genutzt wird. Der Rest der Energie wird zur Erwärmung der ferromagnetischen Basis genutzt. Die Steuerungseinheit befindet sich außerhalb des Kochgefäßes im Deckel.
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Aus der
WO 2014056786 A1 ist ein weiteres Kochgerät zum drahtlosen Betrieb auf einem Induktionskochfeld bekannt. Es besteht aus einem Gefäß für das Kochgut, einer Empfängerspule im Boden und einer darüber liegenden ferromagnetischen Basis. Das Gerät nutzt einen Teil der von der Induktionskochplatte bereitgestellten Energie, um einen Strom in der Empfängerspule zu induzieren, der zum Betrieb diverser elektrischer Komponenten, wie einem Motor zum Bewegen eines Rührorgans, einer Temperaturüberwachungseinrichtung und Kommunikationskomponenten zum Steuern des Herdes zur Verfügung steht. Die Empfängerspule ist planar spiralförmig aufgebaut.
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Ein weiteres Kochgerät zum drahtlosen Betrieb auf einem Induktionskochfeld ist aus der
W02013007953 A1 bekannt. Hier ist ein Sandwich-Boden vorgesehen, um die Spule zu beherbergen. Die Empfängerspule ist planar spiralförmig aufgebaut und in dafür vorgesehene Rillen in einem Substrat in oder unter der ferromagnetischen Basis eingelassen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Energiewandlungseinheit für einen Topf bereitzustellen und die Energiewandlungseinheit soll die Energie des Magnetfeldes einer Induktionskochplatte effizient nutzen, um Elektroenergie, vorzugsweise zum Antrieb einer Rührvorrichtung, bereitzustellen, wobei die thermische Beanspruchung der Energiewandlungseinheit auf ein Minimum reduziert ist.
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Die Energiewandlungseinheit soll kompakt ausgeführt und einfach in den Topf integrierbar sein. Zudem soll die Energiewandlungseinheit regulierend wirken und kostengünstig herstellbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
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Die Erfindung stellt eine Energiewandlungseinheit für einen Topf bereit, die die Magnetfeldenergie einer Induktionskochplatte nutzt.
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Zur Erzeugung der Elektroenergie ist im Zentrum des Topfes ein ferromagnetischer Kern mit einer um den Kern umlaufenden, elektrisch leitenden Spule, im Weiteren als Empfängerspule bezeichnet, angeordnet. Der Kern besteht aus ferromagnetischem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit. Das ferromagnetische Material des Kerns führt den von der Induktionskochplatte ausgehenden magnetischen Fluss zweckmäßig durch die Empfängerspule. Die geringe elektrische Leitfähigkeit des Kernmaterials vermeidet Wirbelströme und verringert damit die Erwärmung des Kerns.
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Weiterhin ist eine Kapselung auf der Bodenseite des Topfes angeordnet, die den Kochraum des Topfes räumlich vom Kern und der Empfängerspule, die innerhalb der Kapselung angeordnet sind, trennt.
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Der Kern weist eine erste Fläche auf, die der Fläche der Induktionskochplatte gegenüberliegend angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kern rotationssymmetrisch ausgebildet und die erste Fläche demzufolge kreisförmig beziehungsweise kreisringförmig ausgebildet.
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Der Kern schließt entsprechend bündig mit dem Boden des Topfes ab oder ist wenige Millimeter nach oben eingerückt.
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Die erste Fläche realisiert einen geringen magnetischen Widerstand zwischen der Induktionskochplatte und dem Kern und ermöglicht somit den widerstandsarmen Eintritt des Magnetfeldes aus der Induktionskochplatte in den Kern. Im Kern wird das Magnetfeld durch die Empfängerspule geführt und zu einer zweiten Fläche weitergeleitet. Diese zweite, in der Regel ringförmige beziehungsweise rotationssymmetrische Fläche liegt einem Abschnitt im unteren Bereich der Kapselung dieser gegenüber und ermöglicht somit die Weiterleitung des Magnetfeldes in die Kapselung und von dort in den Topfboden. Von hier aus schließt sich der magnetische Fluss in der Induktionskochplatte. Die erste und die zweite Fläche des Kerns können auch aus Einzelflächen zusammengesetzt sein.
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Der ferromagnetische Kern leitet entsprechend dieser Ausbildung das von der Induktionskochplatte erzeugte Magnetfeld durch die Empfängerspule. Dabei kann der ferromagnetische Kern auch aus mehreren zusammengesetzten Einzel-Segmentkernen gebildet sein. Der wechselnde magnetische Fluss im Kern induziert in der Empfängerspule eine Wechselspannung. Somit wird in der Empfängerspule Elektroenergie, vorzugsweise zum Betrieb eines Elektromotors für eine Rührvorrichtung, gewonnen.
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Die Energiewandlungseinheit kann die Elektroenergie alternativ oder zusätzlich über ein Kontaktpaar, beispielsweise durch einen Steckkontakt, zur Nutzung bereitstellen.
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Mit der Erfindung wird ein Topf mit einer Energiewandlungseinheit bereitgestellt, die zur Gewinnung von Elektroenergie das Magnetfeld der Induktionskochplatte nutzt. Die Elektroenergie kann vorzugsweise als Antriebsenergie für eine im Topf angeordnete Rührvorrichtung genutzt werden.
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Die Anordnung der Energiewandlungseinheit ist kompakt. Ein aufwändiges Einlassen der Spule in den Topfboden ist nicht erforderlich. Ebenso müssen damit verbundene Anforderungen, beispielsweise an die thermische Isolation der Empfängerspule, nicht berücksichtigt werden. Die technischen Komponenten sind durch die Kapselung vom Kochraum getrennt und somit geschützt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß einer Weiterbildung der Rührvorrichtung ist die Kapselung als eine im Zentrum des Topfbodens angeordnete rotationssymmetrische Einbuchtung des Bodens realisiert. Damit ist eine räumliche Trennung der Antriebskomponenten der Rührvorrichtung vom Kochgut gegeben. Zugleich ist es damit möglich, den Kern ohne dazwischenliegendem Topfboden unmittelbar oberhalb der Induktionskochplatte anzuordnen.
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Die Energiewandlungseinheit ist somit vom Topfboden aus zugänglich. Damit ist die Ausführung wartungs- und reparaturfreundlich. Weiterhin kann auf diese Weise das magnetische Feld störungsarm durch die Empfängerspule geleitet und so mit hoher Effizienz Elektroenergie, beispielsweise für den Motor der Rührvorrichtung, bereitstellen.
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Durch die rotationssymmetrische Ausführung der Einbuchtung der Kapselung kann die Rührvorrichtung unmittelbar an der Oberfläche der Einbuchtung/Kapselung bewegt werden. Damit wird ein Anhaften des Kochgutes am Boden und der Kapselung beim Kochvorgang verhindert. Zudem kann die Fertigung der Einbuchtung durch Tiefziehen des Topfbodens erfolgen.
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Einer Weiterbildung der Erfindung entsprechend ist zwischen der zweiten Fläche und der Kapselung ein Spalt vorgesehen. Der Spalt dient unter Inkaufnahme eines etwas höheren magnetischen Widerstands zur thermischen Entkopplung des Kerns von der Kapselung und damit vom Topfboden. Der Spalt hat eine Stärke von vorzugsweise 0,5 bis 5 mm. Durch den Spalt werden thermische Belastungen des Kerns und der Empfängerspule vermieden.
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Weiterhin sind die Wicklungen der Empfängerspule bevorzugt parallel zum Boden des Topfes den Kern umlaufend ausgebildet und realisieren somit hinsichtlich des magnetischen Flusses und der räumlichen Anordnung im Topf eine zweckmäßige Ausführung.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kapselung im unteren Bereich gewölbt und die zweite Fläche des Kerns und damit der Kapselung zwischen 40 und 75 Grad zum Topfboden geneigt. Unter Wölbung der Kapselung ist der Anschluss der Kapselung an den Topfboden mit einem Radius zu verstehen. Entsprechend ist eine leichte Reinigung möglich. Durch die Neigung der sich gegenüberliegenden zweiten Flächen des Kerns und der Kapselung erfolgt eine vorteilhafte Führung des Magnetfeldes. Mit der gefundenen Lösung wird eine zweckmäßige Ausführung des Topfes bereitgestellt.
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Einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entsprechend, besteht der Kern vollständig oder teilweise aus Eisenoxidkeramik (Ferrit), gesintertem Eisenpulver, Ferritpulver, MPP-Kern-Material, High-Flux-Kern-Material, Sendust-Kern-Material beziehungsweise aus Transformatorblechpaketen.
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Als MPP-Kerne werden Moly-Permalloy-Powder-Kerne bezeichnet, die aus 81% Nickel, 17% Eisen und 2% Molybdän bestehen. High Flux - Pulver-Kerne bestehen zu 50% aus Nickel und zu 50% aus Eisen. Sendust-Kerne setzen sich aus 85% Eisen, 9,5% Silicium und 5,5% Aluminium zusammen. Die Kerne können auch mit aus diesen und gegebenenfalls anderen Stoffen bestehenden Verbundmaterialien gefertigt sein.
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Die ferromagnetischen Materialien weisen eine hohe Permeabilität auf und ermöglichen somit eine gute Führung des magnetischen Feldes. Zugleich wird durch die geringe elektrische Leitfähigkeit der Materialien die Ausbildung von Wirbelströmen im Inneren des Kernes unterbunden und somit eine hier unerwünschte Erwärmung vermieden. Diese geeigneten Materialien sind kostengünstig verfügbar. Durch Sintern, Drehen, Bohren und Fräsen ist mit diesen Materialien eine einfache Fertigung der Kerne möglich.
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Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung sind die Wicklungen der Empfängerspule in einer in den Kern eingebrachten Nut angeordnet. Alternativ kann die Empfängerspule der Induktionskochplatte unmittelbar gegenüberliegend in einer Aussparung des Kerns angeordnet sein. Durch diese Ausgestaltungen wird eine effiziente Energieumwandlung und zugleich eine platzsparende Anordnung realisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kern im Bereich der zweiten Fläche mit radial angeordneten Schlitzen versehen. Alternativ kann der Kern auch aus mehreren radial angeordneten Einzelkernsegmenten bestehen. Durch die Einschnitte beziehungsweise die Segmentierung des Kernes werden thermische Spannungen und daraus resultierende Schädigungen des Kerns infolge unterschiedlicher Erwärmung vermieden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfängerspule mit einem Wandler elektrisch verbunden, um die Elektroenergie mit für einen Elektromotor beziehungsweise eine Schalt- und Steuereinheit kompatiblen elektrischen Parametern, wie insbesondere Frequenz und Spannung, bereitzustellen. Der Wandler kann auch mittels einer Steuereinheit zur Drehzahlregelung verwendet werden. Um diese Komponenten vom Kochgut zu trennen, sind der Wandler, der Elektromotor und gegebenenfalls ein Getriebe sowie die Schalt- und Steuereinheit zusammen mit dem Kern und der Empfängerspule innerhalb der Kapselung angeordnet. Darüber hinaus können zur Realisierung einer kompakten und zweckmäßigen Bauweise der Kern mit der Empfängerspule, der Wandler, der Elektromotor und das Getriebe säulenartig übereinander angeordnet sein. Somit ist eine platzsparende und kompakte Anordnung der Komponenten zum Antrieb des Rührwerks realisiert.
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Einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entsprechend ist eine Haltestruktur für die Befestigung des Kerns, des Elektromotors, des Wandlers, gegebenenfalls eines Getriebes und einer Schalt- und Steuereinheit vorgesehen. Damit ist eine fixierte zweckmäßige Anordnung der Antriebskomponenten für das Rührwerk realisiert.
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Die Haltestruktur ist vorzugsweise mit einem gut wärmeleitenden Material ausgeführt und weist im oberen Bereich des Topfes entsprechend eine gut wärmeleitende Verbindung zur Kapselung und im unteren Bereich eine schlecht wärmeleitende Verbindung zum Topfboden beziehungsweise zur Kapselung auf.
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Die Wärmeleitfähigkeit der Haltestruktur dient dazu, die entstehende Wärme in den oberen Bereich der Kapselung und damit des Topfes abzuführen. Der obere Bereich des Topfes erreicht maximal eine Temperatur von 100 Grad C und kann damit als Wärmesenke genutzt werden. Dazu ist eine große Kontaktfläche und eine gut wärmeleitende Verbindung zur Kapselung eine bevorzugte Möglichkeit. Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen, Löten beziehungsweise Kleben realisiert sein.
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Im unteren Bereich ist eine schlecht wärmeleitende Verbindung zum Topfboden beziehungsweise zur Kapselung zweckmäßig, um die Antriebskomponenten des Rührwerks, insbesondere den Kern, thermisch von dem sich erhitzenden Boden und dem sich gleichfalls erhitzenden Abschnitt der Kapselung zu entkoppeln. Vorzugsweise wird diese Entkopplung durch einen Luftspalt einer Stärke von 0,5 bis 5 mm realisiert. Damit wird der Eintrag von Wärme aus dem Topfboden reduziert und zugleich ein magnetischer Fluss durch die Empfängerspule ermöglicht. Entsprechend kann eine Erhitzung des Kerns über dessen Curie-Temperatur je nach Material von 200 bis 300 Grad Celsius und damit eine temporäre Minderung seiner magnetischen Leitfähigkeit vermieden werden. Tritt dennoch eine Erwärmung des Kernes über dessen Curie-Temperatur auf, so erhöht sich abrupt der magnetische Widerstand des Gesamtsystems aus Topf und Kern. Dies wird von gängigen Induktionsheizkochfeldern erkannt und führt zu einer automatischen Abschaltung des Kochfeldes. Somit wird eine Überhitzung des Topfes vermieden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Energiewandlungseinheit mit einem Elektromotor zum Antrieb einer Rührvorrichtung gekoppelt ist. Die Rührvorrichtung ist vorzugsweise auf eine aus der Kapselung herausragende Welle des Elektromotors beziehungsweise des Getriebes aufsteckbar. Damit ist die Ausführung reinigungsfreundlich. Die Rührvorrichtung ist als rotierendes Rührorgan ausgeführt und besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder aus Edelstahl mit einer Gummilippe. Das Rührorgan korrespondiert mit der inneren Form des Topfes und der Kapselung und streift entsprechend an der Innenfläche des Topfes entlang.
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Mit der Nutzung der Energiewandlungseinheit in Verbindung mit der Rührvorrichtung ist ein von anderen Energiequellen unabhängiges Umrühren und somit auch ein Anbrennschutz möglich. Damit kann die Nutzerfreundlichkeit eines entsprechenden Kochtopfes erheblich erhöht werden.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung eines Topfes mit Energiewandlungseinheit und Rührvorrichtung und die schematische Anordnung vom Wandler, Elektromotor und Schalt- und Steuereinheit übereinander,
- 2 einen Ausschnitt aus der Schnittdarstellung eines Topfes mit Energiewandlungseinheit und Rührvorrichtung nach 1,
- 3 eine Detaildarstellung einer spezifischen Anordnung der Energiewandlungseinheit,
- 4 eine Detaildarstellung einer modifizierten spezifischen Anordnung der Energiewandlungseinheit,
- 5 ein geschlitzter Ferrit-Kern und
- 6 ein aus Segmenten zusammengesetzter Ferrit-Kern.
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In 1 ist eine Schnittdarstellung eines Topfes 1 mit der Energiewandlungseinheit 2, 3, der Rührvorrichtung 18 und den technischen Details Wandler 4, Elektromotor 5, Getriebe 14, Schlat-und Steuereineinheit 15 und deren Kapselung 6 dargestellt. 2 zeigt einen Ausschnitt aus 1.
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Der Topf 1 mit der Energiewandlungseinheit 2, 3 ist dazu vorgesehen, auf einer Induktionskochplatte 9 betrieben zu werden. Der eigentliche Zweck einer Induktionskochplatte 9 besteht darin, durch Induktion von Wirbelströmen im Boden 7 des Topfes 1 eine Erwärmung des Bodens 7 und damit des Kochgutes zu realisieren. Der Topf 1 ist im Zentrum mit einer Einbuchtung 6 versehen, die als Kapselung 6 für die Energiewandlungseinheit 2, 3 und weitere Komponenten, wie beispielsweise Elektromotor 5 und Getriebe 14 genutzt wird. Im Unterschied zu gewöhnlichen Töpfen ist hier zusätzlich eine Energiewandlungseinheit 2, 3 ausgebildet, die dazu dient, elektrische Energie aus dem Magnetfeld 19 der Induktionskochplatte 9 zu gewinnen. Die Energiewandlungseinheit 2, 3 besteht im engeren Sinne aus einer um einen Magnet- beziehungsweise Ferrit-Kern 2 gewickelten Empfängerspule 3. Durch die Energiewandlungseinheit 2, 3 wird die Bereitstellung von Elektroenergie durch Nutzung des Magnetfeldes 19 der Induktionskochplatte 9 ermöglicht. Um elektrische Energie aus dem Magnetfeld 19 der Induktionskochplatte 9 zu gewinnen, ist im Zentrum des Topfes 1 ein mit einer Empfängerspule 3 umwickelter Ferrit-Kern 2 angeordnet. Hier ist die Empfängerspule 3 in einer Nut des Ferrit-Kerns 2 platziert. Der Ferrit-Kern 2 weist eine erste Fläche 8 auf, die der Induktionskochplatte 9 unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist. Die Anordnung ermöglicht eine gute Führung des magnetischen Flusses 19 und damit eine hohe Effizienz der Energieumwandlung. Eine zweite Fläche 10 des Ferrit-Kerns 2 ist im unteren Teil der Einbuchtung 6, der Oberfläche der Einbuchtung 6 gegenüberliegend, platziert. Die beiden Flächen 8, 10 mit ihrer Ausrichtung ermöglichen die Führung des magnetischen Flusses 19 von der Induktionskochplatte 9 über den Ferrit-Kern 2 und somit durch die Empfängerspule 3, den unteren Teil der Kapselung 6 und den Boden 7 zurück zur Induktionskochplatte 9. Der magnetische Fluss 19 wird zunächst über die erste Fläche 8 in den Ferrit-Kern 2 geführt. Nachfolgend verläuft der magnetische Fluss vom Ferrit-Kern 2 über die zweite Fläche 10 in den unteren Bereich der Kapselung 6 und den Boden 7 zurück in die Induktionskochplatte 9. Das so durch die Empfängerspule 3 geführte wechselnde Magnetfeld 19 induziert in dieser eine Spannung, die durch Anschluss eines Verbrauchers einen Stromfluss und somit den Betrieb eines Verbrauchers ermöglicht.
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Der Verbraucher ist hier ein Elektromotor 5, der eine Rührvorrichtung 18 antreibt. Im Boden 7 und im unteren Bereich der Kapselung 6 als Einbuchtung 6 des Bodens 7 wird durch dort induzierte Wirbelströme weiterhin Wärme bereitgestellt, um ein im Topf 1 befindliches Kochgut erhitzen zu können. Um einerseits den magnetischen Fluss 19 zu realisieren und andererseits die Wärmeleitung von der Einbuchtung 6 zum Ferrit-Kern 2 zu unterbinden, ist hier im Bereich der zweiten Fläche 10 ein Spalt 11 von 2 mm vorgesehen. Der Spalt 11 kann entweder als Luftspalt ausgeführt sein oder mit einer thermisch und elektrisch schlecht leitenden Substanz mit vorzugsweise ferromagnetischen Eigenschaften gefüllt werden, z.B. einer Mischung aus Hochtemperatursilikon mit Ferritpulver.
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Die Nutzung der bereitgestellten Energie erfolgt hier durch ein mit einem Elektromotor 5 angetriebenes Rührvorrichtung 18. Ein insbesondere aus elektronischen Komponenten bestehender elektrischer Wandler 4 stellt die elektrische Energie mit auf den Elektromotor 5 zugeschnittenen Parametern bereit. Die Einbuchtung 6 im Zentrum des Topfes 1 bildet eine Kapselung 6 zur vom Kochgut im Kochraum 20 geschützten Aufnahme der technischen Komponenten, wie insbesondere des Ferrit-Kerns 2 mit der Empfängerspule 3, dem Wandler 4, dem Elektromotor 5, gegebenenfalls einem Getriebe 14 sowie einer Schalt- und Steuereinheit 15. Durch die Kapselung 6 sind die technischen Komponenten von der Bodenseite des Topfes 1 wartungs- und reparaturfreundlich zugänglich.
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Die Schalt- und Steuereinheit 15 ermöglicht es, den Betrieb der Energiewandlungseinheit 2, 3 beziehungsweise der Rührvorrichtung 18 zu steuern. Dazu umfasst diese Schalt- und Steuereinheit 15 beispielsweise Schaltelemente zur Bedienung durch den Nutzer. Die Schalt- und Steuereinheit 15 kann darüber hinaus einen Speicher (nicht dargestellt) vorsehen, der beispielsweise die Hinterlegung bestimmter Anwendungsprogramme ermöglicht. Weiterhin können insbesondere im Bereich des Bodens 7 Temperatursensoren (nicht dargestellt) angeordnet sein, die mit der Schalt- und Steuereinheit 15 zusammenwirken.
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Eine Haltestruktur (nicht dargestellt) dient zur Befestigung des Ferrit-Kerns 2, des Elektromotors 5, des Wandlers 4, des Getriebes 14 und der Schalt- und Steuereinheit 15. Die Haltestruktur ist vorzugsweise gut wärmeleitend mit dem oberen Teil der Kapselung 6 und schlecht wärmeleitend mit dem unteren Teil der Kapselung 6 beziehungsweise mit dem Boden 7 verbunden. Damit wird erreicht, dass wenig Wärme aus dem Erwärmungsbereich des Topfes 1 aufgenommen wird und eine möglichst große Wärmemenge in den kühleren Bereich der Kapselung 6 abgeführt wird. Entsprechend sorgt die Haltestruktur für eine Wärmeableitung und somit für eine Kühlung der daran befestigten Komponenten. Damit wird insbesondere die thermische Beanspruchung des Ferrit-Kerns 2 verringert und eine Erhitzung über die Curietemperatur vermieden.
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Der Ferrit-Kern 2 besteht aus einem Material, das eine hohe Permeabilität und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die hohe Permeabilität ermöglicht eine gute Führung des magnetischen Feldes 19. Durch die geringe elektrische Leitfähigkeit wird die Ausbildung von Wirbelströmen im Inneren des Ferrit-Kern 2 unterbunden. Eine unerwünschte Erwärmung des Ferrit-Kerns 2 wird somit vermieden.
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Als Material für den Ferrit-Kern 2 kann vorzugsweise Eisenoxidkeramik (Ferrit), gesintertes Eisenpulver, Ferritpulver, MPP-Kern-Material, High-Flux-Kern-Material beziehungsweise Sendust-Kern-Material verwendet werden. Auch eine Ausführung des magnetischen Kerns 2 aus Transformatorblechpaketen ist möglich. Die Fertigung des Ferrit-Kerns 2 ist mit den genannten Materialien durch Sintern, Drehen, Bohren beziehungsweise Fräsen einfach realisierbar.
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Mit der erfinderischen Lösung wird die Effizienz der Elektroenergiegewinnnung aus dem Magnetfeld 19 der Induktionskochplatte 9 deutlich erhöht. Die thermische Belastung des Ferrit-Kerns 2 und der Empfängerspule 3 wird erheblich reduziert. Der untere Teil der Kapselung 6 und der Boden 7 dienen weiterhin der Wärmegewinnung, so dass die Heizleistung durch die Energiewandlungseinheit 2, 3 nicht verringert wird. Thermospannungen werden durch den Spalt 11 vermieden. Der Topf 1 kann darüber hinaus durch die Formgebung der Kapselung 6 gut gereinigt werden.
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Die Rührvorrichtung 18 ist auf die Welle des Getriebes 14 aufgesteckt und korrespondiert mit der Innenform von Topf 1 und Kapselung 6. Dabei besteht die Rührvorrichtung 18 vorzugsweise aus Kunststoff oder aus Edelstahl mit einer Gummilippe. Durch die Ausführung der Rührvorrichtung 18 kann das Anhaften des Kochgutes auf der Innenseite des Topfes und damit ein Anbrennen ohne Zutun des Nutzers wirksam vermieden werden. Die Rührvorrichtung 18 kann auch, nicht wie in der Zeichnung dargestellt, auf der anderen Seite der Kapselung 6 in den Kochraum 20 nach unten geführt sein und somit symmetrisch ausgeführt sein
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Die 3 und 4 zeigen die Detaildarstellungen einer spezifischen Anordnung der Energiewandlungseinheit 2, 3. In 3 ist der Ferrit-Kern 2 mit einer Aussparung ausgebildet, die der Induktionskochplatte 9 (nicht dargestellt) gegenüberliegt. In der Aussparung sind die Wicklungen der Empfängerspule 3 positioniert.
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In 4 ist eine modifizierte spezifische Anordnung gezeigt, bei der die Wicklungen der Empfängerspule 3 außen um den Ferrit-Kern 2 herum parallel zur Induktionskochplatte 9 (nicht dargestellt) verlaufen.
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Ansonsten ist der Ferritkern 2 in 3 und 4 so ausgebildet, dass der von der Induktionskochplatte 9 ausgehende magnetische Fluss 19 (nicht dargestellt) über die erste Fläche 8 in den Ferrit-Kern 2 eintritt und über die zweite Fläche 10 in die Einbuchtung 6 des Bodens 7 geleitet wird. Über den Boden 7 schließt sich der Kreis des magnetischen Flusses 19 zur Induktionskochplatte 9. Diese Ausgestaltungen ermöglichen durch die Leitung des magnetischen Flusses 19 im Ferrit-Kern 2 eine effiziente Energieumwandlung in der Empfängerspule 3. Zugleich wird eine platzsparende Anordnung realisiert.
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In 5 ist ein geschlitzter Ferrit-Kern 2 dargestellt. Der rotationssymmetrische Ferrit-Kern 2 ist im Bereich der zweiten Fläche 10, die an die Kapselung 6 (nicht dargestellt) anschließt, mit radialen Schlitzen 12 versehen. Die erste Fläche 8, die der Induktionskochplatte 9 gegenüberliegt, ist kreisringförmig und ohne Schlitze realisiert. Die Wicklungen der Empfängerspule 3 (nicht dargestellt) verlaufen, wie in 1, in einer Nut des Ferritkerns 1.
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Die 6 zeigt einen aus einzelnen Kern-Segmenten 2 zusammengesetzten Ferrit-Kern 2. Der Ferrit-Kern 2 weist durch die Segmentierung, wie in 5, Schlitze 12 auf. Die Schlitze 12 des Ferrit-Kerns 2 sind damit sowohl im Bereich der zweiten Fläche 10 als auch im Bereich der ersten Fläche 8 vorhanden. Auch hier verlaufen die Wicklungen der Empfängerspule 3 (nicht dargestellt) in einer Nut des Ferritkerns 1.
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Durch die Schlitze 12 beziehungsweise die Segmentierung des Ferrit-Kernes 2 werden thermische Spannungen und daraus resultierende Schädigungen infolge unterschiedlicher Erwärmung vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Topf
- 2 -
- Kern, Magnetkern, Ferrit-Kern, Kernsegment, Teil der Energiewandlungseinheit
- 3 -
- Empfängerspule, Teil der Energiewandlungseinheit
- 4 -
- Wandler
- 5 -
- Elektromotor
- 6 -
- Kapselung, Einbuchtung
- 7 -
- Boden (des Topfes)
- 8 -
- erste Fläche (des Kerns)
- 9 -
- Induktionskochplatte
- 10 -
- zweite Fläche (des Kerns)
- 11 -
- Spalt
- 12 -
- Schlitz,Einschnitt, Aussparung
- 14 -
- Getriebe
- 15 -
- Schalt- und Steuereinheit
- 18 -
- Rührvorrichtung
- 19 -
- magnetischen Fluss, Magnetfeld
- 20 -
- Kochraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014075923 A1 [0003]
- WO 2014056786 A1 [0004]
- WO 2013007953 A1 [0005]
