DE7319719U - Primaergeraet zur erzeugung eines elektromagnetischen wechselfeldes - Google Patents

Description

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QEBRAUCHSMUSTERANMELDUNG Q 73 19 719.0

Primärgerät zur Erzeugung eines elektromagnetischen

Die Neuerung betrifft ein Primärgerät zur Erzeugung eineis ^U-It vromagnetischen Wechselfeldes, wobei von der physikalischen MMι/, lichkeit Gebrauch gemacht wird, Energie durch ein elektronen*'· tisches Wechselfeld zu übertragen, dergestalt, daß in der oxiden ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugenden Spulen dl<" Spannung oder die Stromstärke geändert wird.

Gelingt es, das elektromagnetische Wechselfeld durch das Primärgerät entsprechend zu steuern, so muß es möglich sein, beliebige Energieabnehmer wie beispielsweise Speisenbehälter in Abhängigkeit ihrer Lage zum Primärgerät mit elektromagnetischer Energie zu versorgen und diese in beliebiger Weise in andere Energieformen umzusetzen.

Vorrichtungen bzw. Anordnungen, die diese Möglichkeiten für spezielle Aufgaben ausnützen, sind bereits bekannt. So gibt es Vorrichtungen zum Warmhalten, insbesondere von Speisen, die mit Wärmespeichern arbeiten, die in Gestalt von Platten, Gittern o. dgl. aus ferromagnetische!!! Material in Speisenbehältern eingelassen sind und durch Einführen in einen Induktionsofen aufgewärmt werden, um späterhin die Speicherwärme an den Inhalt der Behälter wieder abzugeben.

Eine andere Form der Ausnut2,1¹Mg von sog. Wirbelstromverlusten zur Erzeugung von Wärme sind z. B. Schmelzöfen, bei welchen das aufzuheizende bzw. zu schmelzende Gut in das Innere entsprechend ausgebildeter Induktionsspulen, d. h., in die Zone der größten Intensität des Spulenfeldes, eingebracht werden.

Es ist weiterhin bekannt, z. B. zur Feststellung bzw. Anzeige eines offenen Induktionsfeldes in dieses eine Leiterschleife mit Indikatorlämpchen einzuführen,

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Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Primärgerät zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes der eingangs beschriebenen Art zu finden, bei welchem die Energie über der Fläche einer plattenförmigen Unterlage, z. B. einer Tischplatte, zur Verfügung steht und die Energieaufnahme durch das Speisengefäß durch einfaches Einbringen desselben in das durch das Primärgerät erzeugte elektromagnetische Wechselfeld eingeleitet werden kann.

Γ)τ_3αο £vi£g£Ho -wird dadurch gelöst- _i <35>$ d5e PriroSrg^rSt- ?*»s unter einer plattenförmigen Unterlage, z. B. einer Tischplatte, angeordneten Generator sowie einer der Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes dienenden Spule besteht, auf welcher Unterlage Speisenbehälter abstellbar sind. Auf diese einfache Weise kann elektrische Ausgangsenergie in erheblichem Umfang - je nach Bedarf des Einzelfalles - an als Abnehmer fungierende Speisenbehälter abgegeben werden, ohne daß es der Herstellung galvanisch leitender Verbindungen bedarf und ohne sonstige Störungen wie Geräuschentwicklung, Energievergeudung durch Verluste usw.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Primärgerätes ist vorgesehen, daß die Spule als Flachbandspule ausgebildet ist und mit dem Generator zu einer Baueinheit vereinigt ist· Derartige Sand= wicklungen sind an sich von magnetisch geschlossenen Transformatoren her bekannt, wo sie angewendet werden, weil sie sich bei großem Leiterquerschnitt bequemer biegen und auf den Spulenkörper aufbringen lassen als querschnittsgleiche Rund·· oder Vierkantleiter. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wo es sich um die Erzeugung eines offenen Magnetfeldes handelt, entsteht eine neue Wirkung, da mit der Bandwicklung eine festere Kopplung gegenüber der Leiterschicht im Speisenbehälter erreicht werden kann, als dies mit einer ansonsten äquivalenten Drahtspule möglich wäre. Mit der Flachbandspule ist nahezu die doppelte auskoppelbare Leistung zu erzielen. Die bauliche Vereinigung der Spule mit dem Generator erlaubt es, beispielsweise das komplette Primärgerät in einer Eßtischplatte unterzubringen und einzubauen. Die Begrenzung der abgegebenen Nutzleistung auf etwa 15 ··· 20 W zur Vermeidung zu hoher Temperaturen in den Speisenbehältern hält zugleich die Eigenverluste von Spule und Generator unter Kontrolle, so daß eine ggf. lästige übermäßige Erwärmung der Tischplatte durch die Eigenverluste vermieden wird.

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Die plattenförmige Unterlage, unter deren Oberfläche das Primärgerät angeordnet ist, wird in aller Regel, wie schon gesagt, eine Tischplatte sein, wobei diesem Begriff auch Klapptischchen in Omnibussen oder Plugzeugen, Eßtischchen für Krankenbetten u. dgl. zuzuordnen sind, Plattenförmige Unterlagen können aber auch Arbeitstische, Labortische u. dgl. sein.

In der nachfolgenden Beschreibung ist an Hand von in den beigeiügten Zeichnungen rein schematisch dargestellten, aus Primär- und Sekundärgerät bestehenden Anordnungen die Neuerung weiter erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1+2 ein in einer Tischplatte angeordnetes Primärgerät mit einem auf der Tischplatte abgestellten, zu erwärmenden Speisebehälter;

Fig. 3, 4 und 5 Ausbildungsmöglichkeiten von Leiterschichten im Sekundärgerät;

Fig. S und 7 Generatorsehaltungen zur Versorgung des Frimärgerätes,

Die Fig. 1 zeigt ein in einer Tischplatte 1 untergebrachtes Primärgerät 2 mit einem auf der Tischplatte abgestellten Sekundärge·· rät in Gestalt eines Speisenbehälters 4.

Das Primärgerät 2 besteht im wesentlichen aus einer Spule, die bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Fig. 2 als Flachbandspule 10 mit einem spiralig zusammengerollten Leiter ausgeführt ist.

Mit der dargestellten Flachbandspule kann ein offenes Magnetfeld erzeugt werden, das mit den entsprechenden Einrichtungen im Sekundärgerät eine festere Kopplung ermöglicht, als dies mit einer ansonsten äquivalenten, üblichen Drahtspule möglich wäre. Das Spuleninnere und ggf. die Spulenunterseite können zusätzlich mit einem verlustarmen, ferromagnetischen Kern ausgestattet sein.

Das erzeugte elektromagnetische Wechselfeld wird mit Frequenzen in einem Bereich zwischen 5 und 20 kH, also einem Bereich hoher Frequenzen, betrieben. Damit entfallen ggf. bei niedrigeren Frequenzen auftretende akustische Störunger.. Die elektrischen Eigenverluste der Induktionsspule halten sich in Grenzen.

Im Boden des Speisenbehälters 4 ist eine dünne Leiterschicht 5, vorzugsweise aus ferromagnetischem Werkstoff, eingebracht. Damit ergibt sich eine Erwärmung des Gefäßinhaltes, also an der gewünschten Stelle, der Tellerrand bleibt kühl.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Geräte, die mit ihrer Unterfläche auf der Oberfläche einer waagerechten oder zumindest annähernd waagerechten Tischplatte 1 abgestellt sind.

Die dünne Leiterschicht 5 kann vielgestaltig ausgebildet sein und s. B. aus einer Folie mit Perforationen 6 bestehen, die auf der Unterseite des Speisenbehälters 4 aufgebracht und mit einer Deckschicht 7 aus Glasur oder Epoxydhai .^stgelegt und gegen äußere mechanische Einflüsse geschützt ist. Auch eine eigenständige Wärmeunterlage ist möglich, indem z. B. eine geriffelte, anschmiegsame Folie 5 auf einer wärmedämmenden, elastischen Unterschicht befestigt wird.

'Zwischen Tischplatte 1 und Speisenbehälter 4 gelegt, bringt die elastische Schicht 9, die z. B. aus einem luftigen Zellstoffpolster o. dgl. bestehen kann, die Metallfolie 5 zum faltenfreien Anliegen an die üblicherweise leicht gewölbte Bodenunterfläche des Speisenbehälters zwecks gutem Wärmeübergang. Dagegen wird die Metallfolie durch die Schicht 9 wärmemäßig gegen die Tischplatte isoliert, so daß dort nur geringe Wärmeverluste auftreten. Mit einer derart beschaffenen Unterlage, z. B. zwischen einer Untertasse und einer Obertasse lose eingefügt, läßt sich ein Getränk in der Tasse beliebig lange genußfähig warmhalten. Wärmeunterlagen dieser Art sind zugleich für W^rbeaufdrucke verwendbar und so

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billig, daß man sie nach Gebrauch wegwirft. Falls kein Teller
oder anderer Wärmeableiter auf eine solche Unterlage gestellt wird, vermag sich die Metallfolie bei ca. auf 15 W begrenzter Wechselfeldleistung nicht wesentlich über 100 ⁰C zu erhitzen., so daß
Brand- und Entzündungsgefahren ausgeschlossen sind. Auch das Berühren der offenen, heißen Folie ist völlig ungefährlich, da 'lie iür.r.e ^i-°M fnl ΐ ^ nicht «rhnell etenup; Wärme aus der Umeebune der Berührungsstelle nachzuleiten vermag und Hautverbx-ennungen niemals eintreten können.

Die erzeugten elektromagnetischen Wechselfelder durchdringen also Tischplatten aus Holz, Kunststoff oder Glas einschließlich darüber liegender Tischdecke, Servietten o, dgl., ohne daß in diesen eine Erwärmung hervorgerufen wird. Dagegen entsteht in der am
Speisenbehälter *l angeordneten Leiterschicht 5 eine für den Warmhalteeffekt ausnutzbare Temperaturzunahme, sobald diese Schicht in den Bereich des elektromagnetischen Wechselfeldes gelangt. Diese Leiterschicht 5 ist dabei so dünn und leicht, daß Gewicht und
Handhabung d^s Gefäßes überhaupt nicht beeinträchtigt werden.

Die Vorteile einer solchen Anordnung liegen auf der Hand. Es befinden sich auf der Tischplatte, gleichgültig, ob es sich um einen Eß- oder einen Arbeitstisch handelt, keinerlei zusätzlichen
Gerätschaften, die Platz wegnehmen, die besonderer Pflege bedürfen oder die zunächst vorhei aufgeheizt werden müßten und gefährlich werden könnten. Die gewünschte und genau dosierbare Wärme entsteht nur da, wo sie gebraucht wird, nämlich z. B. im Boden des
Speisenbehälters k, was wärmewirtschaftlich besonders günstig
ist, während der Rand des Speisenbehälters wesentlich geringerer Anwärmung unterliegt, so daß er sich gut anfassen läßt.

Bedingt durch diese Umstände ergibt sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Neben der insbesondere herausgestellten Möglichkeit des Warmhaltens von Speisen auf einem Eßtisch sei z. B. erwähnt, daß dieselbe Möglichkeit auch bei dem bereits erwähnten Klapptischchen in Flugzeugen und Omnibussen besteht, auf welchen

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andere der bekannten Warmhältegerate von vornherein keineswegs un terzubringen sind, oder z. B. in Krankenhäusern für die den je weiligen Krankenbetten zugeordneten Eßtischplatten. In diesen Fällen erscheint die Gefahrlosigkeit der Anordnung besonders wichtig, die durch die fehlende galvanisch leitende Verbindung gegeben ist.

Eine geeignete Versorgungssehaltung kann z. B. aus einer» mittelangezapften Feldspule 10 und einem Kondensator 8 bestehen, die einen schwach gedämpften Resonanzschwingkreis bilden, der zwischen den Kollektoren zweier im Gegentakt gesteuerter Leistungstransistoren 14 und 14» liegt. Die Versorgungsgleichspannung wird der Mittelanzapfung der Spule 10 und den Emittern der Transistoren 14 und I¹I' an einem Kondensator 15 zugeführt. Zur Verhinderung dämpfender Kollektorrückströjie in den Transistoren 14 und lh* von seiten der negativen Amplituden der Resonanzausgangsspannung sind Sperrdioden 18 und 18' vorgesehen. Die Selbsterregung des Generators erfolgt durch Rückkopplung mit einem getrennten Obertrager 16, dessen übersetzungsverhältnis so bemessen ist, daß die Schwingung η periodisch aussetzen, sobald dem Resonanzkreis mehr als die gewünschte Maximalleistung entzogen wird, so daß die Transistoren zeitweise sperren und nicht überlastet werden können. Ein zu einem Kondensator 11 parallelgeschalteter, regelbarer Widerstand 17, welcher die vom übertrager l6 abgegebenen Basissteuerströme der Transistoren begrenzt, kann dazu dienen, die gewünschte Maximalleistungsgrenze des Generators genau einzustellen. Ein Widerstand 19 dient dem Anschwingen bei Inbetriebsetzen des Gerätes.

im Leerlauf bildet der Resonanzkreis einen hohen Kollektorabschlußwiderstand und läßt die Transistoren im sog. "überspannten" Zustand mit nur geringem Stromverbrauch schwingen. Wird nun z. B. die metallische Heizfolie 5 an der Unterseite des Speisenbehälters in das Magnetfeld der Spule 10 eingebracht, so verändern sich die Eigenschaften des Resonanzkreises in diejenigen eines stark gedämpften Streutransformators. Der vordem überspannte Zustand der Kollektorseite geht jetzt in Widerstandsanpassung mit

gesteigertem Leistungsumsatz über, auch erhöht sich die selbster- !regte Frequenz.

Um bei eingeschaltetem Gerät den Stromverbrauch noch weitgehender einzuschränken, solange kein Wärmeabnehmer, z. B. ein Speisenbe- hälter 4, mit einer Folie 5 im Feld der Spule 10 steht, kann anstelle des einstellbaren Widerstandes 17 eine ergänzende Regelschaltung mit einem Transistor 20 und einem Parallelwiderstand 24 vorgesehen sein sowie ein zusätzlicher Schwingungskreis aus einer Spule 11 und einem Kondensator 22. Ein Teil der Windungen der Spule 21 wird von den Emitterstn^Hmen der Transistoren 14 vJid 14' durchflossen. Der Schwingungskreis 21, 22 ist auf die Resonanzfrequenz des ungedämpften Kollektorkreises δ, 10 abgestimmt. Der Schwingungskreis 21, 22 liefert schließlich über eine Diode 23 eine Sperrgleichspannung an die Basis des Regeltransistors 20.

Solange sich kein dämpfender Wärmeabnehmer 5 im Feld der Spule 10 befindet, läßt der gesperrte Transistor 20 den Gegentaktoszillator wegen des hochohmigen Widerstandes 24 mit nur sehr geringer Amplitude und sehr kleinem Stromverbrauch schwingen. Bei Einbringen einer Dämpfung in das Feld der Spule 10 wächst die Oszillatorfrequenz erheblich. Der abgestimmte Schwingkreis 21, 22 gerät außer Resonanz, seine Wechselspannung und sogleich die Regelgleichspannung verschwinden. Der Transistor 20 öffnet sich und gibt durch eine erhöhte Basisstromaussteuerung der Transistoren 14 und 1*1' die volle Generatorleistung frei.

Ein mit dieser oder eine gleiche Wirkung erreichenden Regelschaltung ausgerüstetes Primärgerät kann ständig betriebsbereit unter Strom stehen und geht erst im Bedarfsfalle - ohne daß hierfür ein besonderer Einschalter betätigt werden muß - beim Einbringen eines dämpfenden Wärmeabnehmers 5 in das Feld der Spule zu nennenswertem Leistungsumsatz über.

17.1.1977
TIPP-2 Ho/Bb-

Claims (1)

1. ■ill ι·

   S CHXJTZ ANSPRÜCHE

   1. Primärgerät zur Erzeugung eines elektromagnetischen V^rechselfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem unter einer plattenförmigen Unterlage, z. B. einer Tischplatte (1) angeordneten Generator (6, 7) sowie einer der Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes dienenden Spule (4) besteht, auf welcher Unterlage Speisenbehälter (3) abstellbar sind.

   2. Primärgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (¹I) a'¹s Flachbandspule ausgebildet und mit dem Generator (6, 7) zu einer Baueinheit vereinigt ist.

   17.1. «77
   TIPP-2 Hc/Bt-