DE69828491T2 - Vorrichtungen zur flussleitung und kühlung in induktions-heizeinheiten - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Induktions-Heizelement für die Zubereitung von Speisen, welches eine Kernstruktur mit Spulen umfasst.
• Die bekannten Induktions-Heizelemente beruhen auf der Verwendung einer flachen "Scheibenspule", welche unter dem und parallel zum Kochgerät angeordnet ist, welches sich auf der Herdplatte befindet (siehe hierzu beispielsweise EP-A-0158353). Um den Wirkungsgrad zu erhöhen und die Abstrahlung zu vermindern, bringt man bekanntlich einen Satz radial angeordneter Ferritstäbe unmittelbar unter die flache Spule, oder man bringt die Spule in das Innere einer speziell dafür vorgesehenen Kernstruktur mit einem kreisförmigen erhöhten Rand und einem mittigen Polstück. Keine dieser Lösungen liefert für das Heizelement (oder Anordnung Kern-Spule) als solches einen maximalen Wirkungsgrad.
• Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Situation durch die bessere Ausnutzung der Kern- und Spulenmaterialien zu verbessern, während nach wie vor eine Feldverteilung erreicht wird, welche mit den vorhandenen Kochgefäßen funktionsfähig ist. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass die Kernstruktur aus radial angeordneten Kernteilen besteht, welche an einem Ende ein Polstück eines ersten Typs aufweisen, welches mit weiteren Polstücken der gleichen Art zusammenwirkt, um einen Rand zu bilden, und welche am anderen Ende ein Polstück einer zweiten Art aufweisen, welches mit weiteren Polstücken der gleichen Art zusammenwirkt, um einen mittigen Pol zu bilden, wobei jeder radial angeordnete Kernteil mit einer im Wesentlichen zylindrischen Spule ausgestattet ist. Der Wirkungsgrad bei der Nutzung der Windungen für die Erzeugung des Flusses in der Kernstruktur wird erhöht, was bedeutet, dass der Streufluss, welcher auftritt, wenn ein Kochgefäß nicht richtig aufgesetzt wird oder nicht die richtige Abmessung aufweist oder sogar für die Induktionserhitzung ungeeignet ist, stärker auf die Impedanz der Kern-Spule-Anordnung reflektiert wird, von ihren Klemmen aus betrachtet
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rand kreisrund. Dies bedeutet, dass die komplette Anordnung von Kern und Spulen ein Induktions-Heizelement schafft, welches der oben erwähnten, speziell dafür vorgesehenen Kernstruktur sehr ähnlich ist. Allerdings wird der Wirkungsgrad erhöht, was auf die verbesserte Beherrschung der Flusslinien zurückzuführen ist.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Rand hexagonal. Dies bedeutet, dass eine Anzahl von Anordnungen in der Herdplatte sehr dicht gepackt werden kann und dass geeignete Steuerungen verwendet werden können, um eine differenzierte Erregung zu erreichen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich zumindest der untere Teil der Spulen in einem engen wärmeleitenden Kontakt mit Mitteln zum Kühlen. Die Kühlbedingungen für eine Struktur der erfindungsgemäßen Art tragen zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades in der Weise bei, dass die Windungen ihrerseits unter der Kernstruktur eher zugänglich sind, als wenn sie durch die Kernstruktur eingeschlossen sind. Dies bedeutet, dass es durch Einkapselung zumindest der unteren Teile der Spulen in ein wärmeleitendes Material möglich ist, die Anordnung auf eine wirkungsvollere Art und Weise zu kühlen.
• Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf den Zeichnungssatz ausführlicher beschrieben werden. In diesem bedeuten:
• 1 zeigt einen radial angeordneten Kernteil gemäß der Erfindung.
• 2 zeigt von oben den Aufbau eines Induktions-Heizelements mit hexagonalem Rand,
• 3 zeigt selbige in einem Schnitt längs der Linie A-A.
• In 1 ist ein Kernteil dargestellt, welcher einen radialen Teil 1 aufweist, der einen Randteil 2 und einen mittigen Teil 4 verbindet. Die Teile sind, wie das in 2 dargestellt ist, miteinander verbunden, wodurch sie einen Rand 3 und einen mittigen Pol 5 bilden. Diese Kernteile sind aus einem Ferritmaterial oder einem magnetischen Beton hergestellt, und jeder radiale Teil 1 ist von einer Spule (6) aus isoliertem Draht umgeben, welche durch einen Strom im Megameterwellenbereich zwischen 20 kHz und 100 kHz erregt wird.
• Bei a) ist dargestellt, wie ein hexagonaler Rand erhalten wird, und bei b) ist ein Beispiel für einen Kernteil angeführt, welcher, wenn er mit fünf weiteren Kernteilen verbunden wird, einen kreisförmigen Rand ergibt. Der Vorteil des hexagonalen Randes besteht darin, dass er die dichteste geordnete Packung der Fläche ermöglicht, welche mit einer Anzahl an Induktionsspulen ausgestattet werden soll.
• Beim Gebrauch wird der durch die Spulen 6 fließende Strom Wärme erzeugen, und um diese abzuleiten, ist jede Spule 6 so ausgebildet, dass sie Kontakt zu einem wärmeleitenden Material 7 hat. In der Praxis kann dies während der Montage in der Weise erfolgen, dass man die Kernteile nach deren Zusammenbau in ein elektrisch und thermisch isolierendes Material 8 eingießt und ein wärmeleitendes Material 7 auf deren Unterseite aufgießt. Das wärmeleitende Material kann wärmeableitende Rippen 9 auf der nach unten gerichteten Fläche aufweisen.

Claims (4)

1. Induktions-Heizelement für die Zubereitung von Speisen, welches eine Kernstruktur mit Spulen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernstruktur aus radial angeordneten Kernteilen (1) besteht, welche an einem Ende ein Polstück (2) eines ersten Typs aufweisen, welches mit weiteren Polstücken der gleichen Art zusammenwirkt, um einen Rand (3) zu bilden, und welche an dem anderen Ende ein Polstück einer zweiten Art (4) aufweisen, welches mit weiteren Polstückn der gleichen Art zusammenwirkt, um einen mittigen Pol (5) zu bilden, wobei jeder radial angeordnete Kernteil (1) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Spule (6) ausgestattet ist.
2. Induktions-Heizelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (3) kreisrund ist.
3. Induktions-Heizelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (3) hexagonal ist.
4. Induktions-Heizelement gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest der untere Teil der Spulen (6) in einem engen wärmeleitenden Kontakt mit Kühlmitteln befindet.