DE69511663T2

DE69511663T2 - Induktionskochgerät mit reduzierter Störstrahlung

Info

Publication number: DE69511663T2
Application number: DE69511663T
Authority: DE
Inventors: Jean-Yves Gaspard
Original assignee: Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Current assignee: Brandt Industries SAS
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2015-11-11
Also published as: DE69511663D1; EP0713349A1; FR2726962B1; US5658482A; ES2135679T3; FR2726962A1; EP0713349B1

Description

Die Erfindung hat zum Ziel, eine Verbesserung für Systeme zur Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen, die von einem in Induktionskochgeräten verwendeten Induktor erzeugt werden, vorzuschlagen.
In einem Induktionskochgerät ist eine Kochmulde herkömmlicherweise von einem Induktor gebildet, der ein oder mehrere konzentrische oder nicht konzentrische Spulen enthält, wobei der Induktor von einem Generator versorgt wird, der einen Wechselstrom einer Frequenz der Größe von 20 bis 50 kHz liefert. Der von diesem Strom durchflossene Induktor ruft durch Induktion in den Seitenwänden und dem Boden eines Gefäßes, das über diesem Induktor angeordnet ist, Ströme hervor, die das Gefäß und damit die zu kochende Substanz in diesem Gefäß aufheizen.
Es ist bekannt, daß ein solcher Induktor sich aus dem Kochgerät hinaus erstreckende parasitäre elektrische Felder erzeugen kann, welche auch als strahlende Störungen bezeichnet werden. Eine solche Situation stellt sich z. B. dann ein, wenn das zu heizende Gefäß einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die Abmessung des Induktors.
Außer dem unnötigen Verlust von vom Induktor erzeugten elektromagnetischen Feldern rufen diese parasitären Felder Störungen in der Funktion von radioelektrischen Geräten hervor, die in der Nähe des Kochgerätes angeordnet sind. Es ist daher notwendig, sie aufs beste zu minimieren.
Außerdem induziert ein Induktor durch seine Konstruktion nicht nur ein elektromagnetisches Feld in der Richtung des zu erhitzenden Gefäßes, sondern auch ein rückseitiges elektromagnetisches Feld, d. h. unterhalb des Induktors, was die Gefahr mit sich bringt, den Betrieb der elektronischen Komponenten des Gerätes zu beeinträchtigen und Leitungsstörungen zu erzeugen.
Um die strahlenden Störungen und/oder die Leitungsstörungen zu reduzieren, die auf abgestrahlte parasitäre elektromagnetische Felder zurückzuführen sind, wurden bereits verschiedene Techniken vorgeschlagen.
Zum Beispiel beschreibt das amerikanische Patent US-A-4 426 564 eine Induktionskochmulde, die einen Induktor enthält sowie einen Wechselrichter, der dem Induktor einen hochfrequenten Wechselstrom liefert und der von einem niederfrequenten Stromnetz über ein Hochfrequenzfilter versorgt wird, und schlägt vor, parallel zum Induktor einen Kondensator anzuschließen, der es ermöglicht, den Induktor auf die Frequenz des Hochfrequenzstroms des Wechselrichters abzustimmen, um dem Wechselrichter eine abgestimmte Last zu bieten und dem Strom, der den Induktor durchfließt, eine fast sinusförmige Form zu geben.
Es ist ebenfalls bekannt, die Spule des Induktors mit einer Gegenwindung zu begleiten, um das parasitäre, nach außen abgestrahlte elektromagnetische Feld zu minimieren, z. B. von einer Kompensationsspule, die so um die Heizspule gewickelt ist, daß der Strom, der diese Spule durchfließt, im Sinn dem die Heizspule durchfließenden Strom entgegengesetzt ist. Die mit dieser Methode erzielten Ergebnisse sind indessen nicht optimal. Außerdem läßt sich diese Methode schlecht an den Fall anpassen, wo der Induktor aus mehreren konzentrisch angeordneten Heizspulen gebildet ist. In der Tat werden die von den inneren Spulen erzeugten parasitären elektrischen Felder nicht kompensiert, wenn man eine einzige Gegenwindung um die äußere Spule legt. Wenn man indessen eine Gegenwindung zwischen jede Heizspule legt, läuft sie Gefahr, den Betrieb des Gerätes zu stören, wenn sie von einem Gefäß bedeckt wird (Verminderung der Reaktanz der Spule, Erhitzen durch schwer zu zerstreuende Wirbelströme in der Gegenwindung, kalte Zonen in den Seitenwän den des Gefäßes, hervorgerufen durch die lokale Auslöschung des Magnetfeldes...).
Es ist außerdem ebenfalls bekannt, daß sich rückseitige parasitäre Strahlungen des Induktors vermeiden lassen, indem ein unter dem Induktor angeordneter ferritbasierter Magnetkreis verwendet wird. Ein solcher Magnetkreis weist indessen im Betrieb Grenzen auf, da er unter bestimmten Bedingungen seine magnetischen Eigenschaften verlieren kann, insbesondere wenn die Temperatur der verwendeten Ferrite die entsprechende Curietemperatur dieser Ferrite erreicht.
Eine andere Lösung, bekannt aus und beschrieben in z. B. der französischen Patentanmeldung FR 2 649 576, besteht darin, den Induktor mit einem Abschirmkäfig aus nichtmagnetischem Material zu umgeben, wobei der Boden des Käfigs ebenfalls durch eine Platte aus nichtmagnetischem Material abgeschlossen ist. Diese Lösung ermöglicht es, die vorhergehend definierten strahlenden Störungen und Leitungsstörungen zu reduzieren. Indessen ist sie besser an Kochgeräte zum professionellen Gebrauch angepaßt und ist schwer auf den Hausgebrauch übertragbar, wo es notwendig ist, Geräte vorzusehen, die so kompakt wie möglich sind.
Außerdem muß in der französischen Patentanmeldung FR 2 649 576 der Boden des Abschirmkäfigs einen Mindestabstand zum Induktor aufweisen, der für den Hausgebrauch zu groß ist.
Außerdem sind die verschiedenen Platten, die zur Bildung des Abschirmkäfigs verwendet werden, der Sitz von Wirbelströmen und erzeugen auf ihre Tour Leitungsstörungen und/oder strahlende Störungen.
Die Erfindung hat zum Ziel, ein Abschirmsystem für Induktoren vorzustellen, das die vorerwähnten Nachteile und Einschränkungen nicht aufweist.
Genauer gesagt hat die Erfindung als erstes Ziel ein Induktionskochgerät vom Typ mit mindestens einer Kochmulde, die einen Induktor enthält, sowie einen Wechselrichter, der dem Induktor einen Hochfrequenzwechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter von einem niederfrequenten Stromnetz versorgt wird, und mindestens ein Elemement aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Abstrahlung des Induktors minimiert, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß das Element aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter elektrisch mit dem Netz verbunden ist.
Außerdem ist ein zweites Ziel der Erfindung ein Induktionskochgerät eines Typs mit einer Mehrzahl von Kochmulden, das einen Induktor und ein Element aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Strahlung des Induktors minimiert, pro Kochmulde enthält, sowie einen einzigen Wechselrichter, der den Induktoren der verschiedenen Kochmulden einen Hochfrequenzwechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter von einem niederfrequenten Stromnetz versorgt wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Element aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter elektrisch mit dem Netz verbunden ist.
Außerdem hat die Erfindung als drittes Ziel ein Induktionskochgerät eines Typs mit einer Mehrzahl von Kochmulden, das einen Induktor und einen Magnetkreis pro Kochmulde enthält, sowie ein einziges Element aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Strahlung der Induktoren minimiert und als Träger für alle Induktoren dient, sowie einen einzigen Wechselrichter, der den Induktoren der verschiedenen Kochmulden einen Hochfrequenzwechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter von einem niederfrequenten Stromnetz versorgt wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß das einzige Element aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter elektrisch mit dem Netz verbunden ist.
Die Erfindung ist besser im Blick auf die folgende Beschreibung zu verstehen, die sich auf die beigefügten Figuren beziehen; in diesen zeigen:
Fig. 1 und 2 schematisch im Schnitt die zwischen einem Generator und verschiedenen Elementen, die eine Kochmulde bilden, bestehenden Verbindungen, bei zwei möglichen erfindungsgemäßen Ausführungsformen,
- Fig. 3 schematisch eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform.
Aus Gründen der Klarheit tragen die Elemente, die allen Figuren gemein sind, das gleiche Bezugszeichen.
Auf allen Figuren ist schematisch im Schnitt eine Kochmulde für ein Induktionskochgerät dargestellt, die einen Induktor 1 enthält, der unterhalb einer Arbeitsplatte 2, z. B. aus Glaskeramik, angeordnet ist, sowie einen Generator 3, der an das allgemeine, mit 4 bezeichnete Niederfrequenzstromnetz angeschlossen ist. Die untere Oberfläche der Arbeitsplatte 2 und der Induktor sind bevorzugt durch eine Schicht 5 aus thermisch isolierendem Material getrennt. Die Kochmulde, auf die sich die Erfindung bezieht, weist auch ein Element 6 aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material auf, z. B. aus Aluminium, das als Abschirmung des Induktors dient. Dieses Element 6 kann insbesondere eine Platte oder ein Gitter sein.
Die Abschirmungen aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material vom Aluminiumtyp, die bis jetzt verwendet werden, sind von parasitären Strömen durchflossen, die nicht eliminiert werden, da die Abschirmungen teils schwimmend und teils geerdet sind. Daraus ergibt sich, daß diese Abschirmungen selbst Störungserzeuger sind.
Um dieses Problem zu beseitigen, schlägt die Erfindung vor, die Abschirmung elektrisch mit dem Netz zu verbinden. Es ist indessen notwendig, Vorsichtsmaßnahmen zur Filterung zu ergreifen, da keine parasitären Ströme in das Versorgungsnetz rückgekoppelt werden dürfen.
Nun sind die Generatoren, die zur Stromversorgung des Induktors verwendet werden, bereits mit einem Hochfrequenzfilter ausgestattet, das es ihnen ermöglicht, mit dem Versorgungsnetz verbunden zu sein, ohne Störungen zu verursachen.
Genauer gesagt, wie schematisch in den verschiedenen Figuren dargestellt, enthält ein Generator 3 für einen Induktor, der an das Versorgungsnetz 4 angeschlossen ist, ein Filter 30, gefolgt z. B. von einem Wechselrichter 31, der dazu bestimmt ist, den Induktor 1 über zwei elektrische Verbindungen, die schematisch als 7a und 7b dargestellt sind, mit hochfrequentem Strom zu versorgen.
Die Erfindung besteht darin, dieses bereits existierende Filter 30, das für Frequenzen von Hochfrequenzströmen im Induktor ausgelegt ist, zu verwenden, um in der Abschirmung erzeugte parasitäre Ströme abzuleiten, ohne das Versorgungsnetz zu stören. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die Abschirmung 6 elektrisch mit einem vom Generator gefilterten Potential zu verbinden, z. B. mit dem Nulleiter oder der Phase.
Die elektrische Verbindung 8 zwischen der Abschirmung 6 und dem vom Generator gefilterten Potential kann direkt sein, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist.
Indessen erfolgt aus Gründen der Sicherheit des Benutzers, insbesondere im Fall der Beschädigung der Glaskeramikplatte 2, die elektrische Verbindung vorzugsweise über einen Kondensator 9 (siehe Fig. 2), der die galvanische Isolierung der Abschirmung ermöglicht, während er die Polarisierung zuläßt.
In den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsvarianten der Erfindung ist das Element 6 eine Platte, die im wesentlichen in der Ebene des Induktors 1 angeordnet ist und eine Öffnung 50 für den Durchgang des Induktors besitzt. Diese Variante ermöglicht es, die vom Induktor 1 nach außen abgestrahlten Störungen zu minimieren.
In einer in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Variante weist die Induktionskochmulde außerdem einen Magnetkreis 10 auf, der unter dem Induktor angeordnet ist. Die Platte 6 ist dann direkt unter diesem Magnetkreis angeordnet, wo sie gleichzeitig die Rolle der Abschirmung gegen strahlende Störungen und Leitungsstörungen des Induktors und die des Trägers der aus dem Induktor und dem Magnetkreis bestehenden Einheit übernimmt. Vorteilhafterweise ist die elektrische Verbindung 7a zwischen dem Zentrum des Induktors 1 und dem Wechselrichter 31 ein Draht, der durch eine zentrale Öffnung des Magnetkreises 10 verläuft, die dem Zentrum des Induktors entspricht, und dann zwischen dem Magnetkreis 10 und der Abschirmung 6. Auf gleiche Weise umgeht die zweite elektrische Verbindung 7b die Abschirmung 6.
Man erhält so eine sehr kompakte Induktionskochmulde, in der auf optimale Weise zum einen die Leitungsstörungen und die strahlenden Störungen durch den Induktor dank der Abschirmung 6 und zum anderen die Störungen, dank der elektrischen Verbindung 8, minimiert sind, die durch die Abschirmung selbst erzeugt werden. Messungen haben gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes Kochgerät es ermöglicht, einen beachtlichen Vorteil gegenüber bekannten Geräten zu erreichen, was Leitungsstörungen betrifft.
Andere Varianten können vorgesehen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere läßt sich ein Kochgerät verwirklichen, das mehrere Induktionskochmulden enthält, die von einem einzigen Generator versorgt werden. Jede Mulde enthält eine Abschirmung, die entweder, nach der Konfiguration der Fig. 1 und 2, um den Induktor angeordnet ist, oder, nach der Konfiguration der Fig. 3, unterhalb der Induktor-Magnetkreis-Einheit. Erfindungsgemäß kann jede zu einer Mulde gehörende Abschirmung über das Filter des Generators mit dem Netz verbunden sein. Vorteilhafterweise können alle Abschirmungen mit besagtem Filter über einen einzigen Kondensator verbunden sein.
Diese Abschirmung besitzt einen kapazitiven Effekt mit der Spule des Induktors und der Ladung. Die Tatsache, sie mit einem festen Potential zu verbinden, begrenzt diesen kapazitiven Effekt.
Es kann ebenfalls ein Kochgerät vorgesehen werden, das eine Mehrzahl von Mulden enthält, die jede einen Induktor und einen Magnetkreis enthalten, sowie eine einzige Abschirmplatte, die über das Filter mit dem Netz verbunden ist, die als Träger für alle Induktor-Magnetkreis-Einheiten dient.

Claims

1. Induktionskochgerät vom Typ mit mindestens einer Kochmulde, die einen Induktor (1) enthält, sowie einen Wechselrichter (31), der dem Induktor (1) einen Hochfrequenz- Wechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter (30) von einem niederfrequenten Stromnetz (4) versorgt wird, und mindestens ein Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Abstrahlung des Induktors (1) minimiert, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß das Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter (30) elektrisch mit dem Netz (4) verbunden (8) ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material durch eine direkte elektrische Verbindung (8) auf der Seite des Wechselrichters (31) elektrisch mit dem Hochfrequenzfilter (30) verbunden ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material auf der Seite des Wechselrichters (31) mit dem Hochfrequenzfilter (30) verbunden ist über einen Kondensator (9) zur galvanischen Isolierung, die eine Polarisation gestattet.

4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material eine Platte ist, die sich in etwa in der Ebene des Induktors (1) befindet und eine Öffnung (50) für den Durchgang des Induktors (1) aufweist.

5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Magnetkreis (10) enthält, der unterhalb des Induktors (1) angeordnet ist, und daß das Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material eine Platte ist, die direkt die aus dem Induktor (1) und dem Magnetkreis (10) gebildete Einheit trägt.

6. Induktionskochgerät eines Typs mit einer Mehrzahl von Kochmulden, das einen Induktor (1) und ein Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Strahlung des Induktors (1) minimiert, pro Kochmulde enthält, sowie einen einzigen Wechselrichter (31), der den Induktoren (1) der verschiedenen Kochmulden einen Hochfrequenz- Wechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter (30) von einem niederfrequenten Stromnetz (4) versorgt wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter (30) elektrisch mit dem Netz (4) verbunden ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über einen Kondensator (9) elektrisch mit dem Hochfrequenzfilter (30) verbunden ist.

8. Induktionskochgerät eines Typs mit einer Mehrzahl von Kochmulden, das einen Induktor (1) und einen Magnetkreis (10) pro Kochmulde enthält, sowie ein einziges Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material, das die parasitäre Strahlung der Induktoren (1) minimiert und als Träger für alle Induktoren dient, sowie einen einzigen Wechselrichter (31), der den Induktoren (1) der verschiedenen Kochmulden einen Hochfrequenz-Wechselstrom liefert und der über ein Hochfrequenzfilter (30) von einem niederfrequenten Stromnetz (4) versorgt wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß das einzige Element (6) aus nichtmagnetischem und elektrisch leitfähigem Material über das Hochfrequenzfilter (30) elektrisch mit dem Netz (4) verbunden ist.