EP3079443A1

EP3079443A1 - Induktionskochfeld und flexibler träger für ein induktionskochfeld

Info

Publication number: EP3079443A1
Application number: EP15163139.7A
Authority: EP
Inventors: Timo Dalaker; Christian Egenter; Christian Götze; Stephane Lomp; Michael Rupp
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: JP2016201361A; US20160302263A1; US10271386B2; CN106051846A; CN106051846B; PL3079443T3; JP6831641B2; EP3079443B1; ES2655815T3

Abstract

Ein Induktionskochfeld weist eine Kochfeldplatte, mehrere unter der Kochfeldplatte angeordnete Induktionsheizspule und mehrere unter der Kochfeldplatte und über der Induktionsheizspule angeordneten Sensorspulen sowie Temperatursensoren auf. Die Sensorspulen und die Temperatursensoren sind auf einem flexiblen Träger angeordnet und darauf elektrisch kontaktiert mit elektrischen Leitern. Der flexible Träger weist eine einzige gemeinsame Anschlusseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung auf.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Induktionskochfeld sowie einen flexiblen Träger für mehrere Sensorspulen zum Einbau in ein Induktionskochfeld unter dessen Kochfeldplatte.
Aus der DE 102014224051.4 mit Anmeldetag vom 25. November 2014, die nicht vorveröffentlicht ist, ist es bekannt, mehrere Sensorspulen in einem Induktionskochfeld unter dessen Kochfeldplatte und über Induktionsheizspulen anzuordnen. Dabei werden die Sensorspulen nach einem bestimmten Muster angeordnet.
Aus der EP 2312908 A1 ist es bekannt, bei einem ähnlichen Induktionskochfeld eine Vielzahl von Sensorspulen in einer Schicht zwischen Kochfeldplatte und Induktionsheizspulen anzuordnen. Dabei können die Sensorspulen auf einem flächigen Träger aufgebracht sein, beispielsweise mittels serigrafischer Verfahren oder Siebdruck.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Induktionskochfeld sowie einen flexiblen Träger mit Sensorspulen darauf zum Einbau in ein solches Induktionskochfeld zu schaffen, mit denen Probleme des Stands der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine einfache und kostengünstige sowie serienfertigungstaugliche Herstellung zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Induktionskochfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen flexiblen Träger mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüchen und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Induktionskochfeld oder nur für den flexiblen Träger beschrieben. Sie sollen aber unabhängig davon sowohl für das Induktionskochfeld als auch für den flexiblen Träger selbständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass das Induktionskochfeld eine Kochfeldplatte, mindestens eine unter der Kochfeldplatte angeordnete Induktionsheizspule, vorteilhaft mehrere Induktionsheizspulen, und allgemein mehrere Sensoren bzw. induktive Sensoren wie beispielsweise Sensorspulen aufweist, die unter der Kochfeldplatte und über der Induktionsheizspule angeordnet sind. Anstelle von Sensorspulen könnten auch andere induktiv wirksame Sensoren vorgesehen sein, unter Umständen sogar kapazitive Sensoren, vorteilhaft um die Anwesenheit eines Topfes auf der Kochfeldplatte darüber entdecken zu können. Besonders vorteilhaft kann auch ein Temperatursensor vorgesehen sein bzw. mehrere Temperatursensoren, wobei ein Temperatursensor bevorzugt nahe an der Sensorspule oder direkt an dem Sensor bzw. an der Sensorspule angeordnet sein kann.
Die Sensoren bzw. Sensorspulen sind auf einem erfindungsgemäßen flachen flexiblen Träger angeordnet und darauf elektrisch kontaktiert mit elektrischen Leitern. Der flexible Träger besteht aus einem Flachmaterial bzw. ist aus einem solchen gefertigt. Gegebenenfalls vorhandene Temperatursensoren sind ebenfalls auf dem flexiblen Träger angeordnet und ebenfalls mit elektrischen Leitern elektrisch darauf kontaktiert. Der flexible Träger weist eine einzige gemeinsame Anschlusseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung auf für die auf ihm angeordneten Sensorspulen und gegebenenfalls vorhandenen Temperatursensoren. So kann der Anschlussvorgang schnell und sicher durchgeführt werden.
Vorteilhaft weist der erfindungsgemäße flexible Träger ein textiles Trägerteil aus einem textilen Material auf, vorzugsweise aus mechanisch stabilen und temperaturbeständigen Fasern für einen Einsatz in dem Induktionskochfeld. Als vorteilhaft werden Glasfasern angesehen, alternativ können auch andere ausreichend temperaturbeständige Kunstfasern oder sonstige Fasern wie Aramid- oder Kevlarfasern verwendet werden. Die elektrischen Leiter können auf dem textilen Trägerteil aufgebracht und darauf fixiert sein. Die elektrischen Leiter können beispielsweise dünne Drähte sein, entweder Monofilamente oder Multifilamente, die auf einer Seite des Trägers verlaufen, vorteilhaft mit blanker bzw. leitfähiger Oberfläche. Möglich ist auch ein Verlauf auf beiden Seiten des flexiblen Trägers bzw. des textilen Trägerteils. Eine Fixierung der elektrischen Leiter kann beispielsweise einerseits durch Verkleben oder andererseits durch Übernähen erfolgen.
Auch die Sensoren bzw. Sensorspulen und gegebenenfalls Temperatursensoren sind auf dem Trägerteil aufgebracht und dort fixiert. Mit einem solchen textilen Trägerteil ist es möglich, teure und technisch aufwändige sowie aufwändig mit Leitern zu versehende Leiterfolien bzw. sogenannte Flexleiterplatten vermeiden zu können. Dies spart Kosten. Gleichzeitig kann ein solches textiles Trägerteil erheblich flexibler und leichter verformbar sein als eine Leiterfolie oder Flexleiterplatte.
Vorteilhaft weist das Induktionskochfeld mindestens zwei Induktionsheizspulen unter der Kochfeldplatte nebeneinander auf, vorzugsweise mindestens vier Induktionsheizspulen, beispielsweise auch sechs oder acht. Dabei können alle Induktionsheizspulen gleich groß und/oder gleichartig ausgebildet sein, beispielsweise wie aus der vorgenannten DE 102014224051.4 bekannt. Derartige angenähert rechteckförmige Induktionsheizspulen ermöglichen eine weitgehend vollständige Überdeckung der Fläche des Induktionskochfelds ohne größere Lücken dazwischen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können pro Induktionsspule mindestens zwei Sensorspulen vorgesehen sein und diesen zugeordnet sein, beispielsweise eine in der Mitte der Induktionsheizspule und eine in deren Randbereich, unter Umständen mit einer geringen Überdeckung. Des Weiteren kann pro Induktionsspule mindestens ein Temperatursensor vorgesehen sein, vorteilhaft aber auch zwei Temperatursensoren. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist pro Sensorspule ein Temperatursensor vorgesehen, wobei ein solcher Temperatursensor eben nahe an der Sensorspule angeordnet ist. Eine Sensorspule kann allgemein einen freien Bereich ohne Windungen aufweisen, besonders vorteilhaft in ihrem Mittelbereich bzw. an ihrem Mittelpunkt. In diesem freien Bereich kann vorteilhaft ein Temperatursensor angeordnet werden.
Es ist möglich, dass eine Sensorspule und ein Temperatursensor zusammen eine Baueinheit bilden und dabei zwar jeweils eigene elektrische Anschlüsse aufweisen, diese aber gegebenenfalls zusammengefasst werden können für einen schnelleren und leichteren elektrischen Anschluss. Dazu könnten die beiden Teile für eine integrale Festigkeit verspritzt, verklebt oder vergossen sein. Alternativ und vorteilhaft ist zwar ein Temperatursensor an der Sensorspule oder in deren Mittelbereich angeordnet, aber nicht als Baueinheit und nicht mit dieser mechanisch verbunden. Dann ist zwar der Montageaufwand etwas höher, es können aber Standardbauteile direkt und einzeln verbaut werden.
Eine Sensorspule als induktiver Sensor bzw. allgemein als Sensor kann flach gewickelt sein mit maximal zwei bis drei Lagen. Dies vermeidet eine zu große Bauhöhe für das Induktionskochfeld insgesamt und einen zu großen Abstand zwischen den Induktionsheizspulen und der Kochfeldplatte. Eine Sensorspule kann zwischen 10 bzw. 20 und 100 bzw. 200 Windungen aufweisen, abhängig von der gewünschten Sensitivität.
Die Ausgestaltung eines Temperatursensors ist unterschiedlich möglich. Vorteilhaft ist es ein Standardbauteil in sogenannter THT-Bauweise mit zwei Anschlussdrähten, die leicht mit den elektrischen Leitern auf dem flexiblen Träger bzw. dem textilen Trägerteil verbunden werden können. SMD-Bauteile eignen sich nur, wenn Anbringung und elektrische Verbindung an diese Leiter mittels Löten möglich ist.
In Ausgestaltung der Erfindung kann ein zusätzlicher flacher starrer Träger vorgesehen sein, der an dem flexiblen Träger bzw. textilen Trägerteil anliegt, insbesondere zu dessen Stabilisierung und/oder besseren Handhabung und Montage im Induktionskochfeld. Dieser flache starre Träger verläuft also zwischen der mindestens einen Induktionsheizspule und der Unterseite der Kochfeldplatte. Dabei sollte er federnd gegenüber der Induktionsheizspule gelagert sein. Er kann den flexiblen Träger und/oder die darauf angeordneten Sensoren bzw. Sensorspulen vollständig überdecken.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den flachen starren Träger zwischen den Induktionsheizspulen und dem flexiblen Träger anzuordnen. So ist ein genaues Auflegen bzw. Montieren des flexiblen Trägers oberhalb der mindestens einen Induktionsheizspule leichter möglich. Die eine oder die mehreren Induktionsheizspulen weisen nämlich keine durchgehende flache und geschlossene Oberfläche auf, so dass ein Platzieren und/oder Verschieben häufig schwierig ist. Des Weiteren kann durch Auflage der Sensoren bzw. Sensorspulen auf dem flachen starren Träger deren einheitliches Höhenniveau und somit auch ein einheitlicher Abstand zur Kochfeldplatte definiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass ein vorgenannter flacher starrer Träger an der Unterseite der Kochfeldplatte anliegt bzw. oberhalb der Sensoren bzw. Sensorspulen verläuft. Somit kann deren Anliegen direkt an der Unterseite der Kochfeldplatte vermieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei zusätzliche flache starre Träger vorgesehen, die sich flächenmäßig in etwa überdecken bzw. zumindest beidseitig den flexiblen Träger mit den darauf angeordneten Sensoren und Sensorspulen überdecken. Die beiden flachen starren Träger können mit dem flexiblen Träger dazwischen sogar eine miteinander verbundene Baueinheit bilden, die dann sehr leicht zu montieren ist.
In Ausgestaltung der Erfindung kann der flexible Träger einen separaten Anschlussträger aufweisen, wobei dieser separate Anschlussträger wiederum die vorgenannte gemeinsame Anschlusseinrichtung aufweist oder bildet. Der separate Anschlussträger kann mit einem Endbereich den flexiblen Träger oder das textile Trägerteil überlappen und darauf befestigt sein. Des Weiteren kann der separate Anschlussträger mit dem textilen Trägerteil bzw. den darauf angeordneten elektrischen Leitern elektrisch kontaktiert oder verbunden sein. Ein solcher separater Anschlussträger kann ein Stück von dem textilen Trägerteil abstehen nach Art eines Anschlusskabels. Dabei kann der Anschlussträger ein ursprünglich von dem textilen Trägerteil separates Bauteil sein, das nachträglich mit diesem verbunden worden ist. Vorteilhaft kann er auch aus einem anderen flexiblen Material bestehen, besonders vorteilhaft als Folienträger oder Leiterfolie bzw. Flexleiterplatte ausgebildet sein mit darauf auf übliche Art und Weise aufgebrachten Leiterbahnen.
Da bei der Montage des Induktionskochfelds die gemeinsame Anschlusseinrichtung des flexiblen Trägers mit einem Gegenanschluss des Induktionskochfelds verbunden werden muss, was üblicherweise manuell erfolgt und ein manuelles Greifen erfordert, ist es hier von Vorteil, ein robusteres und unempfindlicheres Material als das des textilen Trägers mit den darauf aufgebrachten oder vernähten elektrischen Leitern zu verwenden. Es ist möglich, den separaten Anschlussträger viel kleiner auszubilden als das textile Trägerteil, so dass von einem aufwändigeren und teureren Material wie den genannten Folienträgern oder Flexleiterplatten weniger benötigt wird. Der Anschlussträger entspricht dann im Wesentlichen einer Art Flachkabel mit einer gewissen Breite, aber sehr geringen Dicke. Beim Zusammenfügen des textilen Trägerteils mit dem Anschlussträger müssen die Leiterbahnen des Anschlussträgers dann eben mit den elektrischen Leitern auf dem textilen Trägerteil verbunden werden. Dazu können bei einem länglichen Anschlussträger an einem Endbereich, der dem Endbereich mit der gemeinsamen Anschlusseinrichtung gegenüberliegt, Kontaktierungen vorgesehen sein, insbesondere nach Art von Kontaktfeldern. Sie können sich über mindestens ein Drittel, vorzugsweise mindestens die Hälfte, der Länge des Anschlussträgers erstrecken. Vorteilhaft sind sie an oder nahe zumindest einer Außenseite verlaufend in einer Reihe angeordnet, vorteilhaft an beiden Außenseiten.
Der Endbereich mit der gemeinsamen Anschlusseinrichtung kann einige Zentimeter über das textile Trägerteil hinaus- bzw. überstehen, beispielsweise maximal 10 cm bis 15 cm. Der flexible Träger weist bevorzugt nur einen einzigen solchen Anschlussträger auf mit insgesamt einer einzigen Anschlusseinrichtung in Form beispielsweise einer Steckanschlussvorrichtung, welche eine schnelle und leichte elektrische Verbindung ermöglicht.
Bei einer elektrischen Kontaktierung der Kontaktierungen des separaten Anschlussträgers an die elektrischen Leiter auf dem textilen Trägerteil kann zum einen ein elektrischer Kontakt durch Andrücken hergestellt werden. Eine mechanische Verbindung kann durch Leitkleber oder Leitpaste verbessert werden. Je nach Material und Wärmebeständigkeit des separaten Anschlussträgers kann auch gelötet werden, was sich aber üblicherweise nicht empfehlen wird aufgrund der relativ hohen Temperaturen in einem Induktionskochfeld.
Eine vorteilhafte Verbindungsmöglichkeit ist es, wenn die Kontaktierungen des separaten Anschlussträgers und die elektrischen Leiter des textilen Trägerteils mit umgebogenen Kontaktklammern zusammengehalten werden. Dazu kann neben dem Ort der Verbindung der beiden eine Ausnehmung bzw. ein Loch durch den separaten Anschlussträger und das textile Trägerteil verlaufen, vorteilhaft möglichst nahe an dem herzustellenden Kontakt bzw. der herzustellenden Verbindung. Hier kann dann eine noch nicht umgebogene Kontaktklammer durchgeführt werden und dann U-förmig mindestens so weit umgebogen werden, dass die beiden seitlichen U-Schenkel aufeinander zu gebogen sind und dabei die Kontaktierung des separaten Anschlussträgers und den elektrischen Leiter des textilen Trägerteils zusammendrücken. Eine solche Verbindungstechnik ist aus dem Automobilbereich bekannt unter dem Stichwort "SpliceTechnologie", einer Art Crimp-Technik. Werden neben der herzustellenden Verbindung auf beiden Seiten solche Ausnehmungen durch den separaten Anschlussträger und das textile Trägerteil erzeugt, so kann eine Klammer sozusagen einmal herumgebogen werden, was eine noch bessere Verbindung ergibt. Eine solche Kontaktklammer kann aus relativ dünnem Material, vorzugsweise einer Art Flachdraht, bestehen. Die notwendigen mechanischen Kräfte sind nicht besonders groß. Des Weiteren ergibt sich bei einer Vielzahl von solchen herzustellenden Verbindungen zwischen dem separaten Anschlussträger und dem textilen Trägerteil eine insgesamt ausreichend stabile Befestigung.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen beschrieben und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen flexiblen Träger, der ein textiles Trägerteil aus Glasfasertextil und einen Anschlussträger als Flexleiterplatte aufweist samt einer Vielzahl von Ausnehmungen,
Fig. 2: den flexiblen Träger aus Fig. 1 mit einer Vielzahl von elektrischen Leitern in Form von Leiterdrähten,
Fig. 3: eine vereinfachte Darstellung des flexiblen Trägers mit darauf aufgesetzten induktiven Sensorspulen,
Fig. 4: eine Vergrößerung auf einen abstehenden Vorsprungsbereich des flexiblen Trägers mit Detaildarstellungen zu der Befestigung der Leiterdrähte auf dem textilen Trägerteil, der elektrischen Verbindung mit Anschlüssen der Sensorspule und eines Temperatursensors,
Fig. 5: der flexible Träger aus Fig. 3 auf einem starren Träger,
Fig. 6: die Baueinheit aus Fig. 5 aufgelegt auf eine Anordnung von drei Induktionsheizspulen,
Fig. 7: eine Detaildarstellung eines Schnitts durch einen elektrischen Anschluss einer Sensorspule an einen Leiterdraht auf dem textilen Trägerteil mittels einer durch Ausnehmungen geführten Klemme,
Fig. 8: eine Baueinheit ähnlich Fig. 5 im Schnitt mit dem flexiblen Träger samt einer Sensorspule zwischen zwei starren Trägern und
Fig. 9: ein Induktionskochfeld in seitlicher Schnittdarstellung als Ausschnitt mit einer Baueinheit entsprechend Fig. 8, die auf eine Induktionsheizspule aufgelegt ist und an der Unterseite einer Kochfeldplatte anliegt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer flacher flexibler Träger 11 dargestellt in einer sehr speziellen Form. Dies könnte auch eine im Wesentlichen rechteckige Form sein, würde dann jedoch mehr Material verbrauchen und wäre beispielsweise auch schwerer. Der flexible Träger 11 besteht hier, wie eingangs als eine Möglichkeit erläutert, aus zwei ursprünglich separaten Teilen, die hier auch noch aus unterschiedlichem Material bestehen. Einerseits ist dies ein textiles Trägerteil 13, das den größten Bereich der Fläche ausmacht und, wie später zu sehen ist, die Sensorspulen und Temperatursensoren trägt. In der Darstellung der Fig. 1 sind noch keine Leiter aufgebracht. Allerdings sind schon Ausnehmungen 19a bis 19c samt dazwischenliegenden Stegen 20 vorgesehen, die meisten an abstehenden Vorsprungsbereichen 17. Diese dienen, wie nachfolgend noch erläutert wird, zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung der Temperatursensoren. Jeweils dazu zugeordnet und mit etwas Abstand sind weitere Ausnehmungen 21a bis 21 c mit Stegen 22 dazwischen vorgesehen. Diese dienen der elektrischen Kontaktierung der Sensorspulen.
Das textile Trägerteil 13 ist aus einem Fasermaterial hergestellt, hier gewebt. Es bietet sich für die bei einem Einsatz in einem Induktionskochfeld auftretenden Temperaturen von 250 °C bis 270 °C an, entsprechende Fasern wie beispielsweise Glasfasern zu verwenden. Die freien Kanten könnten hierzu gesäumt sein.
Auf das textile Trägerteil 13 ist ein Anschlussträger 15 aufgebracht bzw. überlappt dieses. Der Anschlussträger 15 ist vorteilhaft als sogenannte Flexleiterplatte ausgebildet und kann eine Leiterfolie mit einer Vielzahl von integral darauf hergestellten, hier nicht dargestellten Leiterbahnen sein. In seinem linken freien Endbereich 27 weist der Anschlussträger 15 einen Steckanschluss 28 auf samt seitlich abstehender Haltefahne 29. In diesem Bereich kann an dem Anschlussträger eine mechanische Stabilisierung bzw. Versteifung vorgesehen sein, beispielsweise durch eine angeklebte Leiterplatte oder mehrere angeklebte Schichten desselben Materials. Die Haltefahne 29 dient zum besseren Greifen beim manuellen Anschließen des Steckanschlusses 28.
Im das textile Trägerteil 13 überlappenden rechten Endbereich weist der Anschlussträger 15 eine Vielzahl von Ausnehmungen 24 in zwei Reihen auf, zwischen denen schmale Stege 25 verlaufen. Diese dienen zur Befestigung des Anschlussträgers 15 auf dem textilen Trägerteil 13 sowie zur elektrischen Verbindung der beiden.
In der Fig. 2 ist der flexible Träger 11 entsprechend Fig. 1 dargestellt, nun aber mit darauf verlaufenden elektrischen Leiterdrähten 31. Wie die Vergrößerung der Fig. 4 zeigt, sind die elektrischen Leiterdrähte 31 mit einem Heftfaden 32 im Zickzack jeweils voll die Leiterdrähte 31 übergreifend auf dem textilen Trägerteil festgenäht bzw. verheftet, wie es an sich bekannt ist. Die elektrischen Leiterdrähte sind dabei vorteilhaft blanke Drähte, besonders vorteilhaft Litzendrähte aus 10 bis 30 Einzellitzen.
Solche Leiterdrähte 31 verlaufen auf dem textilen Trägerteil 13 von den Stegen 20 bzw. 22 zwischen Ausnehmungen 19 bzw. 21 hin zu den Stegen 25 der Ausnehmungen 24 im Anschlussträger 15. Diese Ausnehmungen 24 und Stege 25 sind nämlich in identischer Form und Anordnung auch genau darunterliegend im textilen Trägerteil 13 unterhalb des Anschlussträgers 15 vorgesehen. Den Stegen 25 des Anschlussträgers 15 zugeordnet weist der Anschlussträger 15 an seiner Unterseite blanke, hier nicht dargestellte Kontaktfelder auf. Mittels Leiterbahnen 33 auf der Unterseite des Anschlussträgers 15 sind diese Kontaktfelder zu Steckanschlusskontakten 30 des Steckanschlusses 28 am freien Endbereich 27 geführt. Die Fig. 2 zeigt, dass jeder Steg 25 von einem Leiterdraht 31 erreicht wird, so dass auf der Unterseite des Anschlussträgers 15 im Bereich dieser Stege 25 eben die vorgenannten Kontaktfelder vorhanden sind.
Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, sind manche der Leiterdrähte 31, die zu den Stegen 20 zwischen den Ausnehmungen 19 führen, zusammengeführt. Hier werden die Temperatursensoren angeschlossen, die teilweise gemeinsame Anschlüsse aufweisen können. In dem hier dargestellten Zustand des flexiblen Trägers 11 ist der Anschlussträger 15 fest auf dem textilen Trägerteil 13 angebracht. Ebenso sind die auf dem textilen Trägerteil 13 aufgehefteten Leiterdrähte 31 sozusagen integraler Bestandteil desselben.
In der Fig. 3 ist in etwas vereinfachter Darstellung veranschaulicht, wie an den Vorsprungsbereichen 17 flache Sensorspulen 35 als induktive Sensoren zur Topferkennung aufgelegt sind. Sie sind vorteilhaft festgeklebt, beispielsweise mit temperaturbeständigem Silikonkleber. Ihr elektrischer Anschluss wird nachfolgend mit Bezug zu Fig. 4 näher erläutert.
Die Fig. 4 zeigt in starker Vergrößerung einen Vorsprungsbereich 17 des textilen Trägerteils 13. Zwei Leiterdrähte 31 führen links in die Bereiche der Stege 20 zwischen den Ausnehmungen 19a bis 19c. Dabei sind sie mit dem hier dargestellten Heftfaden 32 in Zickzack-Form auf dem textilen Trägerteil 13 festgeheftet. Da die Leiterdrähte 31 vorteilhaft nicht isoliert sind, ist auf einen gewissen Abstand zueinander zu achten, wobei ein Verschieben durch den Heftfaden 32 verhindert wird.
Die Leiterdrähte 31 führen bis auf die Stege 20 und sind dabei bis kurz davor festgeheftet. Auf das textile Trägerteil 13 ist hier ein Temperatursensor 44 als vorgenanntes THT-Bauteil aufgelegt. Der Temperatursensor 44 weist zwei Anschlussdrahtbeine 45a und 45b auf, die abgebogen sind und ebenfalls auf den Stegen 20 aufliegen, wo auch die Enden der beiden blanken Leiterdrähte 31 liegen. Hier werden sie elektrisch verbunden und mechanisch befestigt.
Zwei weitere Leiterdrähte 31 verlaufen rechts auf die Stege 22 zwischen den Ausnehmungen 21a bis 21c. Auch sie sind mit einem Heftfaden 32 festgeheftet bis auf die blank liegenden Enden.
Eine Sensorspule entsprechend Fig. 3 ist hier als strichpunktierte Sensorspule 35 nur ansatzweise dargestellt. Sie weist zwei abgehende Anschlussdrähte 36 auf, deren freie Enden ebenfalls auf die Stege 22 zwischen den Ausnehmungen 21 a bis 21 c überlappen. Da die Sensorspulen 35, wie die Fig. 3 andeutet, in beispielsweise zwei Lagen aus 10 bis 20 Windungen bestehen, die eng aufeinander gewickelt sind, muss der Spulendraht ohnehin elektrisch isoliert sein bzw. mit Isolierlack versehen sein. Die freien Enden der Anschlussdrähte 36 sind dabei von solchem Isolierlack befreit bzw. blank gemacht.
Die Fig. 7 zeigt in der vergrößerten Schnittdarstellung zur Erläuterung der Verbindungstechnik, wie oben auf dem Steg 22 zwischen den beiden Ausnehmungen 21 a und 21 b sowohl der Leiterdraht 31 als auch der Anschlussdraht 36 aufliegen. Eine Klemme 38 ist nun um diesen Bereich geführt und zusammengedrückt, wozu die beiden Ausnehmungen 21a und 21b dienen. Unter Umständen würde auch eine einzige dieser beiden Ausnehmungen ausreichen, vorteilhaft und besonders sicher wird sowohl die mechanische Befestigung als auch die elektrische Kontaktierung jedoch auf die dargestellte Art und Weise. Die Klemme 38 könnte auch ganz geschlossen bzw. um mehr als 360° umlaufend zusammengebogen sein, muss dies aber nicht. Sie besteht vorteilhaft aus blankem Metall wie beispielsweise Messing für elektrische Kontaktierungszwecke. Ihr Material ist dick und stark genug, so dass sich die Klemme 38 nach dem Zusammenbiegen bzw. Zusammenklemmen nicht leicht aufbiegt bzw. verformen lässt für eine dauerhafte Verbindung. Diese Technik weist für den Einsatz in einem Induktionskochfeld den Vorteil auf, dass sie sehr temperaturbeständig ist, anders als beispielsweise Löten und vor allem die Verwendung von elektrisch leitfähigen Leitklebern. Des Weiteren kann sie automatisiert durchgeführt werden.
Auch die Verbindung der Anschlussdrahtbeine 45a und 45b des Temperatursensors 44 mit den jeweiligen Anschlussdrähten 31 als elektrische Kontaktierung sowie als Befestigung auf dem textilen Trägerteil 13 erfolgt wie in Fig. 7 dargestellt. Der Temperatursensor 44 sollte dabei in einem freien Mittelbereich der Sensorspule 35 liegen, wie dies aus Fig. 3 zu ersehen ist. Somit kann der Temperatursensor 44 zusätzlich zur Sensorspule 35 dazu dienen, an einer bestimmten Stelle sowohl die Anwesenheit eines aufgesetzten Topfes als auch die Temperaturverhältnisse bestimmen.
In der Fig. 5 ist der flexible Träger 11 aus Fig. 3 dargestellt auf einem Mikanit-Träger 41 als eingangs genannter flacher starrer Träger. Er kann aufgelegt oder aufgeklebt sein, beispielsweise mit hitzebeständigem Silikon verklebt. Ein weiterer flacher starrer Träger in Form eines Mikanit-Trägers wird hierauf aufgelegt, so dass eine Art Sandwich-Konstruktion entsteht mit den beiden starren Trägern außen und dem flexiblen Träger 11 dazwischen. Diese Baueinheit 40 ist in der Fig. 8 im Schnitt dargestellt, wobei zu ersehen ist, dass die beiden Mikanit-Träger 41 und 42 so zusammengedrückt sind, dass die hier dargestellte Sensorspule 35 an der Unterseite des oberen Mikanit-Trägers 42 anliegt. Aus der Baueinheit 40 ragt links der Anschlussträger 15 mit seinem freien Ende 27 samt Steckanschluss 28 heraus.
In der Fig. 6 ist dargestellt, wie eine Baueinheit 40 entsprechend Fig. 8 auf Induktionsheizspulen platziert wird. Die hier dargestellten drei Induktionsspulen 47a bis 47c sind entsprechend der eingangs genannten DE 102014224051.4 angenähert rechteckförmig ausgebildet und weisen einen entsprechend angenähert rechteckförmigen freien Mittelbereich 48a bis 48c auf. Einige der Sensorspulen 35 der Baueinheit 40 liegen mit ihrem Mittelpunkt genau zwischen zwei mit den Längsseiten benachbarten Induktionsheizspulen 47 und überlappen diese jeweils ein bisschen, so beispielsweise die beiden obersten Sensorspulen 35. Zwei Sensorspulen 35 liegen voll über den freien Mittelbereichen 48b und 48c der beiden unteren Induktionsheizspulen 47b und 47c. Die zwei ganz rechten Sensorspulen 35 liegen voll über den Windungen der Induktionsheizspulen 47b und 47c. Diese Darstellung soll veranschaulichen, dass eine Baueinheit 40 einfach auf die Induktionsheizspulen 47 aufgelegt werden kann. Der Steckanschluss 28 am freien Endbereich 27 ragt dabei allgemein aus der Baueinheit 40 heraus, so auch hier.
In der Fig. 9 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Induktionskochfelds 50 dargestellt, welches eine übliche Kochfeldplatte 51 aufweist. Eine Baueinheit 40 entsprechend Fig. 8 ist auf eine Induktionsheizspule 47 gelegt, vorteilhaft auf mehrere derartige Induktionsheizspulen. Diese wiederum ruhen auf einem Induktorträger 53, beispielsweise einem Aluminiumblech. Darauf ist dann die Kochfeldplatte 51 aufgelegt, so dass sich eine Sandwich-Konstruktion ergibt. Durch die Mikanit-Träger 41 und 42 auf beiden Seiten des flexiblen Trägers 11 ist dieser vor Beschädigung bzw. Beeinträchtigung, beispielsweise der aufgehefteten Leiterdrähte 31, geschützt. Ganz offensichtlich sind Montage und elektrischer Anschluss einer Baueinheit 40 wie dargestellt sehr leicht und sicher sowie beschädigungsfrei durchzuführen.
Es ist leicht vorstellbar anhand der Fig. 1 und 2, dass ein weiterer erfindungsgemäßer flexibler Träger in anderer Ausgestaltung entweder auch einen ursprünglich separaten Anschlussträger aufweist, der dann auf dem textilen Trägerteil befestigt ist, wobei dabei der Anschlussträger auch aus einem textilen Material besteht. Unter Umständen können textiles Trägerteil und Anschlussträger sozusagen in der Flächenprojektion auch aus einem einzigen Teil hergestellt werden, so dass es keine zwei separaten Teile sind oder waren. Des Weiteren könnte ein solcher einstückiger flexibler Träger auch nur aus einer Flexleiterplatte bestehen bzw. einer Leiterfolie, wobei dann die vielen Ausnehmungen samt Stegen dazwischen immer noch vorzusehen wären, da bei den vorgenannten Temperaturen eine Befestigung und elektrische Kontaktierung von Bauteilen oder Anschlussdrähten mittels Löten zu viele Probleme aufwirft. Dies ist eben der Vorteil der in der Fig. 7 in Vergrößerung dargestellten Klammer-Technik bzw. Splice-Technik.
Des Weiteren könnten anstelle der flachen Sensorspulen 35 auch andere induktive Sensoren verwendet werden. In einer nochmals weiteren Alternative können es kapazitive Sensorelemente sein, die ebenfalls zur Topferkennung verwendet werden können, wie beispielsweise die DE 102004016631 A1 beschreibt, auf die diesbezüglich verwiesen wird.

Claims

Induktionskochfeld mit
- einer Kochfeldplatte,

- mindestens einer unter der Kochfeldplatte angeordneten Induktionsheizspule und

- mehreren unter der Kochfeldplatte und über der Induktionsheizspule angeordneten Sensorspulen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorspulen auf einem flexiblen Träger angeordnet sind und darauf elektrisch kontaktiert sind mit elektrischen Leitern, wobei der flexible Träger eine einzige gemeinsame Anschlusseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung aufweist.
Induktionskochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Induktionsheizspulen unter der Kochfeldplatte nebeneinander angeordnet sind, vorzugsweise mindestens vier, wobei insbesondere alle Induktionsheizspulen gleich groß und/oder gleichartig ausgebildet sind.
Induktionskochfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionskochfeld mindestens einen Temperatursensor aufweist, der auf dem flexiblen Träger angeordnet ist, vorzugsweise nahe bei einer Sensorspule oder an einer Sensorspule.
Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Induktionsheizspule mindestens zwei Sensorspulen vorgesehen sind und/oder mindestens ein Temperatursensor und den Induktionsheizspulen zugeordnet sind, wobei vorzugsweise eine Sensorspule eine Induktionsheizspule zumindest teilweise überdeckt.
Induktionskochfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass pro Sensorspule ein Temperatursensor vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Temperatursensor nahe an der Sensorspule angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Sensorspule einen freien Bereich ohne Windungen aufweist, in dem der Temperatursensor angeordnet ist, insbesondere in ihrem Mittelpunkt.
Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorspule flach gewickelt ist und vorzugsweise maximal zwei bis drei Lagen dick ist und/oder 20 bis 100 Windungen aufweist.
Induktionskochfeld nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor als Bauteil mit abstehenden Anschlussdrähten ausgebildet ist, vorzugsweise als THT-Bauteil, wobei vorzugsweise ein Temperatursensor ein temperaturabhängiger Widerstand ist.
Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen flachen starren Träger, der oberhalb der mindestens einen Induktionsheizspule und unterhalb der Kochfeldplatte verläuft, wobei vorzugsweise der flache starre Träger federnd gegenüber der Induktionsheizspule gelagert ist und insbesondere an der Unterseite der Kochfeldplatte anliegt.
Induktionskochfeld nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusätzliche flache starre Träger vorgesehen sind, die sich überdecken, wobei der flexible Träger mit den Sensorspulen dazwischen angeordnet ist.
Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Träger ein textiles Trägerteil aus einem textilen Material aufweist, wobei die elektrischen Leiter darauf aufgebracht sind und fixiert sind, wobei auch die Sensorspulen darauf aufgebracht und fixiert sind.
Induktionskochfeld nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Träger einen separaten Anschlussträger aufweist mit der gemeinsamen Anschlusseinrichtung an einem Endbereich, der das textile Trägerteil überlappt und darauf befestigt ist und mit dem textilen Trägerteil bzw. den darauf angeordneten elektrischen Leitern elektrisch kontaktiert ist.
Induktionskochfeld nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussträger nicht nur ein ursprünglich von dem textilen Trägerteil separates Bauteil ist sondern auch aus einem anderen flexiblen Material besteht, wobei vorzugsweise der Anschlussträger als Folienträger oder Leiterfolie mit Leiterbahnen darauf ausgebildet ist.
Induktionskochfeld nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussträger länglich ist und an einem Endbereich als gemeinsame Anschlusseinrichtung eine Steckanschlusseinrichtung aufweist, wobei vorzugsweise an einem anderen gegenüberliegenden Endbereich Kontaktierungen an die elektrischen Leiter auf dem textilen Trägerteil vorgesehen sind, wobei insbesondere die Kontaktierungen über mindestens ein Drittel der Länge des Anschlussträgers verteilt sind.
Induktionskochfeld nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussträger mit der Anschlusseinrichtung über das textile Trägerteil hinaussteht, vorzugsweise mindestens 5 cm, wobei vorzugsweise der flexible Träger nur einen einzigen Anschlussträger mit insgesamt einer einzigen Anschlusseinrichtung aufweist.
Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorspulen und/oder der mindestens eine Temperatursensor auf dem flexiblen Träger mittels umgebogener Kontaktklammern elektrisch angeschlossen sind, wobei die Kontaktklammern eine Anschlussleitung der Sensorspulen oder des Temperatursensors auf einen Anschlusskontakt auf dem flexiblen Träger andrücken, wobei vorzugsweise dazu die Kontaktklammer einmal umlaufend umgebogen und mit Endbereichen zusammengebogen ist, wobei insbesondere um den Kontakt am flexiblen Träger herum bzw. zu zwei gegenüberliegenden Seiten von ihm Ausnehmungen im flexiblen Träger vorgesehen sind, durch welche die Kontaktklammer greift.
Flexibler Träger mit Sensorspulen darauf zum Einbau in ein Induktionskochfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorspulen auf einem flexiblen Träger angeordnet sind und darauf elektrisch kontaktiert sind mit elektrischen Leitern, wobei der flexible Träger eine einzige gemeinsame Anschlusseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung aufweist.