EP4145959A1 - Induktionsheizeinrichtung für ein induktionskochfeld und induktionskochfeld - Google Patents

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EP4145959A1
EP4145959A1 EP22191858.4A EP22191858A EP4145959A1 EP 4145959 A1 EP4145959 A1 EP 4145959A1 EP 22191858 A EP22191858 A EP 22191858A EP 4145959 A1 EP4145959 A1 EP 4145959A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
induction heating
connection
heating coil
heating device
induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22191858.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Egenter
Jürgen Seyfang
Ulrich WÄCHTER
Ulrich Geisler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP4145959A1 publication Critical patent/EP4145959A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12Cooking devices
    • H05B6/1209Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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    • H05B6/1209Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1245Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements
    • H05B6/1254Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements using conductive pieces to direct the induced magnetic field
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/02Induction heating
    • H05B2206/022Special supports for the induction coils

Definitions

  • the invention relates to an induction heating device for an induction hob, which is designed in particular as an induction heating coil. Furthermore, the invention relates to an induction hob with at least one such induction heating device.
  • induction heating coils made of so-called HF stranded wire are wound spirally from an innermost turn to an outermost turn in one plane and in a single layer.
  • Such an HF litz wire can have many individual litz wires, in particular between 5 and 250. Furthermore, it can have a diameter of between 2 mm and 10 mm.
  • An external electrical connection usually leads to the outermost turn of the induction heating coil as a continuation of the HF litz wire and can be connected to clamp or screw connections in the induction hob.
  • an internal electrical connection leads from an innermost turn of the induction heating coil as a continuation of the HF litz wire.
  • the HF stranded wire runs outwards below the induction heating coil, possibly together with or very close to the external electrical connection or the HF stranded wire of the outermost turn.
  • the disadvantage here is that the HF stranded wire, which is often structurally complicated and requires a lot of space, is guided from the innermost turn to the outside.
  • the invention is based on the object of creating an induction heating device as mentioned at the outset and an induction hob provided with at least one such induction heating device, with which problems of the prior art can be solved and in particular it is possible to improve the structure of an induction heating device and an entire induction hob.
  • the induction heating device is designed for an induction hob or the hob has at least one such induction heating device.
  • the induction heating device itself advantageously has a carrier which is particularly advantageously somewhat larger than it or than an induction heating coil of the induction heating device.
  • the induction heating coil can be placed on this support and is thus supported for better handling during transport and assembly as well as for better retention in the hob.
  • the induction heating coil itself is wound with a conductor from an innermost turn in spiral turns to an outermost turn, in a plane, advantageously even in a plane.
  • An induction heating coil is in many cases round or approximately circular, but can also be approximately rectangular or approximately triangular.
  • the windings can lie close together at least in regions, but can also be somewhat spaced apart from one another, advantageously divided into regions.
  • the conductor is preferably an HF conductor as mentioned at the outset consisting of a large number of individual strands insulated from one another, which improves the behavior of a power line when driven with currents in the range of a few kHz, for example 10 kHz to 70 kHz.
  • An external electrical connection is provided on the outermost turn of the induction heating coil, with the result that it can advantageously be connected to a converter, possibly via contact devices and/or connecting lines arranged in between. Furthermore, an internal electrical connection is provided, which goes to the innermost turn of the induction heating coil.
  • the external electrical connection can simply go outwards approximately in the area or plane of the induction heating coil, possibly in a radial direction away from the round induction heating coil, the internal connection runs from the inside outwards under the induction heating coil. So it may go down a bit from the innermost turn and then out under the induction heating coil. It can rest against the underside of the induction heating coil, but this does not have to be the case.
  • the inner connection is designed differently from the conductor of the induction heating coil or from the conductor of the innermost turn. While in the prior art, as explained at the outset, the innermost turn of HF stranded wire is simply extended and passed under the induction heating coil to the outside, in order to then possibly continue to run together with an external connection to the outermost turn, the invention changes, so to speak the layout of the power line. So it is precisely not the conductor of the induction heating coil or the inner winding that should form the inner connection.
  • This differently designed inner connection is with the conductor of the induction heating coil or the innermost turn electrically connected.
  • the inner terminal is flat and has a width in a direction parallel to the surface of the induction heating coil which is at least twice as large as a height perpendicular to the surface of the induction heating coil or to the width of the inner terminal.
  • the internal connection can be made even flatter, as will be explained in more detail below.
  • the internal connection extends at least from the innermost turn of the induction heating coil to the outermost turn of the induction heating coil.
  • it can still protrude laterally under the induction heating coil, for example by between 0.5 cm and 5 cm. In particular, it can protrude so far below that a connection to a connecting line, in particular a simple cable, is easily possible.
  • the invention Due to the very flat design of the inner connection, it is possible with the invention to reduce the overall height of the induction heating device. In the prior art, this overall height was usually at least twice the height of the conductor of the induction heating coil, precisely because the internal connection is designed to be considerably flatter and therefore thinner. While the conductor of the induction heating coil or for its windings is between 2 mm and 5 mm thick when configured with the aforementioned HF stranded wire, the specially designed inner connection can be only 1 mm high or preferably even flatter. It obtains the required conductor cross-section from a relatively large width.
  • Induction heating coils in particular one for the induction heating device according to the invention, usually have a free central area within the innermost turn, which has a diameter of at least 1 cm or 4 cm. Due to the thickness of the HF litz wire used and the very narrow radius, it is not possible to wind all the way to the center point. Thus there is enough space in the middle to create a connection between the inner connection and the innermost turn.
  • the internal connection is electrically insulated from the outside. This means that it can rest against the underside of the induction heating coil or its windings. Furthermore, no electrical insulation needs to be provided in relation to other parts or areas in the cooktop. Electrical insulation can be a tube with plastic or silicone, alternatively a coating of a suitable material or an insulating varnish, as is known from the HF litz wire for the conductor.
  • the inner connection rests on the underside of the induction heating coil or its windings, it can also be attached to it. This is on the one hand by gluing and on the other possible with a double-sided adhesive tape. This makes it possible for the position of the inner connection to be defined in relation to the entire induction heating coil or on the induction heating coil, which is important for simple and error-free assembly.
  • the conductor with which the induction heating coil is wound in the spiral windings from the inside to the outside or from the outside to the inside is continuous and uninterrupted. Furthermore, the conductor is advantageously unchanged along its turns.
  • An electrical tap for measurements or the like can possibly be installed at least at one point. be provided. However, it should be avoided to produce the conductor, for example, from two interconnected, formerly separate pieces.
  • the conductor is particularly advantageously an aforementioned HF stranded wire with 5 to 250 individual strands, which are each electrically isolated in a known manner, in particular with insulating varnish.
  • the width of the inner connection can be 10 times to 100 times as large as its height. So it can have a height between 0.01 mm and 2 mm, advantageously between 0.1 mm and 1 mm.
  • the width is then correspondingly greater, with a maximum width preferably being 5 cm, in particular a maximum of 2 cm.
  • the inner connection is formed in one piece from a continuous piece of material, that is to say solid, albeit very flat.
  • Metallic material is preferred here, in particular it can be aluminum, copper or brass, ie it can have good electrical conductivity. Other materials such as carbon or graphite or graphene can also be used.
  • the inner connection cannot be a separate, independent piece of material, but can be a coating on a carrying device, for example.
  • the internal connection can be formed as a coating on the aforementioned carrier for the induction heating coil, in which case the carrier should then be electrically insulating.
  • the induction heating coil is arranged on the support device or the support, possibly fixed, and the conductor of the innermost turn is electrically connected to the inner connection formed as a coating.
  • this can be done in many ways; the free end of the conductor of the innermost turn advantageously has a screw connection with a flat and planar connection end.
  • the connection end is placed on the inner connection or a contact field of the inner connection and screwed tight or mechanically connected. This can possibly also include attachment of the induction heating coil to the carrier or the carrying device support. Furthermore, the space required for this is not very large.
  • the inner connection can also have a contact field as a coating, to which a connection line is electrically connected in the same way, which can be designed considerably more simply than the HF litz wire. It is thus possible to integrate the internal connection, so to speak, into the support for the induction heating coil.
  • the inner connection can be coated with plastic or surrounded by plastic.
  • the plastic can be designed to fix the induction heating device or the induction heating coil, as a support for the winding and/or as electrical insulation, possibly also as thermal insulation.
  • further conductors for example for connecting sensors, can be embedded or injected in a plastic, which can be arranged above the induction heating coil, in particular in a central area. For example, you can record the temperature or a cooking vessel that has been set up.
  • connection line to an outer end of the inner connection is advantageously carried out at the edge or outside of the induction heating coil. It is particularly advantageous for this to be detachable, with plug connections or screw connections being preferred. It can generally be provided that the internal connection is connected to its connecting line in exactly the same way as the external connection is connected to its connecting line. In this way, uniform systems can be used.
  • a special possibility for an electrical connection can provide that a cap is applied to a free end of the conductor of the innermost turn, alternatively or additionally also of the conductor of the outermost turn, in order to provide a cast aluminum connection to a connection or to a connecting line.
  • this is then the inner connection according to the invention; in the case of the outer turn, this would be an aforementioned connection line.
  • Such a cast aluminum connection can possibly also be squeezed, similar to a crimp connection.
  • an aforementioned spherical cap is formed on the inner free end and/or on the outer free end of the inner connection, with which a cast aluminum connection can also be produced.
  • This cast aluminum connection is used for the transition to an essentially round wire strand, which on the one hand can be an HF stranded wire for the windings of the induction heating coil and on the other hand can be a wire strand of a connecting line.
  • ferrite material to be provided under the induction heating coil, which material can be distributed over a surface or can be arranged distributed over a surface.
  • Such ferrite material is commonly provided under an induction heating coil to concentrate magnetic flux upwardly into a cooking vessel to be heated. Furthermore, under the induction heating coil arranged components of a hob or the like. be protected from the magnetic fields.
  • Such ferrite material can cover at least 80% of the area of the induction heating coil in an induction heating device. It can advantageously be provided that less ferrite material is provided in the area of the inner connection or that it is either thinned out or even left out along the inner connection.
  • the ferrite material can be at least 10% thinner than usual.
  • the reduced thickness of the ferrite material in the thinning and the height of the inner connection add to the height of the pure induction heating coil with its windings of HF litz wire. If the ferrite material is completely removed with a recess and this recess has the width of the inner connection or is a few mm wider, a minimum height for the induction heating device can be achieved. If the inner connection consists of an aforementioned metal, then a certain protection of the underlying components is also provided. Furthermore, the other provision of the ferrite material, advantageously in a planar manner, is sufficient to bundle the magnetic flux.
  • Such a gap can be between 3% and 10% of the area of the ferrite material or the induction heating coil, advantageously a maximum of 5%.
  • the ferrite material can cover at least 90% or even at least 95% of the area of the induction heating coil.
  • a thickness of the ferrite material can be between 1 mm and 5 mm.
  • a planar configuration of the ferrite material can be in the form of a ferrite foil. It can be attached or glued to the underside of the induction heating coil. Furthermore, the ferrite material can also be fastened as a type of coating on an aforementioned carrier for the induction heating coil, for example also be glued. In this way, an advantageous integration of the various components of the induction heating device can be achieved.
  • At least one induction heating device can be provided in a finished induction hob which has a hob plate.
  • a type of flat support often also referred to as a support plate, runs underneath the hob plate, on which several or all induction heating devices are arranged. They are then applied or pressed against the underside of the hob plate.
  • Control components and the like for the induction hob can be provided below the surface support, in particular power electronics or converters.
  • the induction heating coils or induction heating devices are attached to these converters electrically connected as usual, this is advantageously done by means of the aforementioned connection lines. These connection lines can go from the induction heating devices directly to a converter or to electrical connections arranged in between, for example connection terminals or plugs.
  • FIG. 1 is a plan view of an induction heating coil 11 according to an induction heating device according to the invention, which is arranged on a round support 13.
  • FIG. This can consist, for example, of plastic or mica or mica.
  • the induction heating coil 11 is spirally wound with an HF braid 15 in turns, from an innermost turn 21 counterclockwise around an inner space 23 outwards to an outermost turn 18. The turns can be close to one another or else regionally or generally one distance from each other.
  • the innermost coil 21 has a free end 22 .
  • the outermost turn 18 has a free end 19 . Both free ends 19 and 22 are electrically connected.
  • the free end 19 of the outermost turn 18 is connected to a conventional connection line 35 with an external connection 20, which is not shown in detail here.
  • the free end 22 of the innermost turn 21 is connected to an inner connection 25 according to the invention, for example welded or soldered.
  • the inner connection 25, which is explained in more detail below and 3 shown in plan view is flat or thin and wide and is advantageously made of copper or aluminum. How from the 1 and also from the side view of the 2 can be seen, its length corresponds approximately to the radius of the induction heating coil 11. Its inner free end protrudes into the interior space 23. Its outer, free end protrudes from under the last or outermost turn 18, so that it is easy to reach.
  • the connection line 35 is electrically connected to this outer free end of the inner connection 25 . This is discussed in more detail below.
  • the side view of 2 shows clearly how flat the inner connection 25 is designed and that the overall height of the induction heating coil 11 is therefore only slightly higher than the pure diameter of the windings 16 or the corresponding HF stranded wire 15.
  • the thickness of the carrier 13 may also be added to this , which can also be relatively small.
  • a recess corresponding to the dimensions of the inner connection 25 can be provided in an upper side of the carrier 13 so that this inner connection 25 is at least partially sunk into the carrier 13 .
  • the outermost winding 18 with its free end 19 which is also electrically connected to a connecting line 35 with an external connection.
  • connection 25 protrudes beyond the outermost winding 18 shown in dashed lines, so the inner connection 25 is guided over the induction heating coil 11 or over the windings 16 .
  • a connection to the connecting line 35 takes place here by means of a connecting eyelet 30 which is clamped onto the stripped conductor of the connecting line 35 in a known manner.
  • An eyelet part 31 of the connection eyelet 30 is screwed flat with a screw (not shown) and a fastening nut 33 either directly onto one side of the inner connection 25 or onto a contact field provided thereon and forms a known good surface contact.
  • connection options shown can also be interchanged or used arbitrarily. While at the inner free end of the inner connection 25 the free end 22 of the innermost turn 21 should be fixed on a top side of the inner connection 25, it is irrelevant for the connection line 35 at the outer free end.
  • the underside can possibly also be used here in order to reduce the overall height upwards.
  • the 4 1 shows a plan view of the induction heating coil 11, with the windings 16 being shown as a circle, so to speak.
  • An innermost coil 21 around the inner space 23 is attached to the free end 22 at the inner free end of the inner connection 25, for example welded accordingly 3 .
  • the outside diameter of the induction heating coil can be about 20 cm, for example, the diameter of the interior space 23 can be about 2 cm to 4 cm.
  • the inner connection 25 runs below the windings 16 and is shown in dashed lines. On the outside, a free end protrudes about 8 mm below the windings 16, and here an electrical contact is made with the connection line 35 by means of a connection eyelet 30 accordingly 3 . Below the windings 16, the inner connection 25 is shown in broken lines.
  • connection lines 35 can also be connected to one another or twisted or have a common sheath.
  • connection length of induction heating coils does not vary during production, but only when they are installed in a cooktop.
  • a ferrite layer 37 is provided under the windings 16, shown here by the hatching, in order to close the magnetic flux downwards when the induction heating coil 11 is in operation.
  • the ferrite layer 37 can be, for example, a rigid or flexible part with a thickness of 1 mm to 5 mm, advantageously 2 mm to 3 mm. This is considered sufficient for the magnetic flux.
  • a corresponding recess 38 is provided in the ferrite layer 37 along the inner connection 25 .
  • the ferrite material in the recess 38 can be completely removed or only made thinner, for example only 10% to 50% of the thickness of the ferrite layer 37.
  • the dotting shows that the ferrite layer 37 does not have to be a continuous layer, but can also be divided into individual circle segments 39, for example 8 to 10 pieces. This can improve or facilitate manufacturability.
  • FIG 5 a lateral sectional view through a hob 40 according to the invention is shown.
  • the hob 40 has several induction heating coils under a hob plate 41, advantageously consisting of glass ceramic, a single induction heating coil 11 is shown.
  • the support plate 44 is advantageously made of aluminum and thus closes off the magnetic field lines even better at the bottom.
  • a controller 45 and a converter 46 are arranged below the support plate 44, with which, for example, this induction heating coil 11 can be operated directly. These components 45 and 46 are to be protected from the magnetic field generated by the induction heating coil 11 .
  • the ferrite layer 37 in particular is used for this purpose.
  • a flat, wide and long internal connection 225 is also provided here, for example made of copper or another metal. Its free inner end is formed as a coiled end 226, whereby the free end 22 of the innermost turn 21 is, as it were, wrapped therein. This results in a significantly improved surface contact compared to that of 6 . The free end 22 is then more or less contacted or connected along a large part of its outside across the width of the inner connection 225 . It is sufficient here if the free inner end of the inner connection 225 is wound up a little more than once, for example 1.5 times or 2 times. An electrical contact is then no longer changed anyway after the first winding or does not improve, only the stability of the connection can be increased. So this is another way to electrically connect the free inner end 22 of the innermost turn 21 to the inner terminal 225 .
  • a round or cylindrical sleeve 348 is formed or arranged in an electrically conductive and mechanically fixed manner.
  • the sleeve 348 has an interior 349 which is designed as a blind hole.
  • An innermost winding 321 with the free end 322 is brought in from the right, and the free end 322 is inserted into the interior space 349 according to the second illustration. There is a certain amount of play or a gap.
  • Liquid aluminum is introduced into this gap as cast aluminum 350, so that in the finished connection according to the bottom illustration, the innermost winding 321 is fixed with its free end 322 in the sleeve 348 and on the inner connection 325 and, above all, is electrically reliably connected.
  • an induction heating coil 311 is shown as an induction heating device in a slightly more supervising rotated oblique view, in which the electrical connection to an innermost turn 321 of the induction heating coil 311 is designed with a previously shown cast aluminum connection as explained above.
  • am inner end which extends into a free interior 323 of the windings 316 and runs below a carrier 313, a sleeve 348 is formed or attached. This is a sleeve as described above 8 has been presented.
  • the sleeve 348 is open at one end toward the free end 322 of the innermost coil 321 .
  • the free end 322 of the innermost coil 321 is tucked in and according to the method of 8 fastened or held in it as a cast aluminum connection and electrically connected.
  • the sleeve 348 at the inner end of the inner connection 325 protrudes upwards through an opening 314 in the carrier 313 so that the connection with the innermost winding 321 is above the plane of the carrier 313 .
  • the thickness of the inner connection 325 increases the overall thickness or the induction heating coil 311 somewhat, namely by exactly its own thickness. However, this is clearly recognizable as being considerably less than the thickness of the innermost winding 321, even if this were to run below the carrier 313 with the flatter horizontal extension of its somewhat flattened cross section.
  • an outer sleeve 354 is attached in the same way, which either also has an opening to an inner space at one end or is provided centrally and at right angles thereto.
  • the corresponding connection line 335a is inserted here in the same way as previously described for the innermost turn 321 and is fastened as an aluminum cast connection and electrically connected.
  • An electrical connection of the outermost turn 318 can take place either in a similar or the same way, alternatively the outermost turn 318 can simply be continued here and form the other connection line 335b. Both possibilities are conceivable here.
  • strip-shaped spacers 352 are applied to the top of the induction heating coil 311 or the windings 316. They are made of plastic and define a distance, for example, to a glass ceramic plate or hob plate above it, on the underside of which the entire induction heating coil 311 is then placed or pressed.
  • the aforementioned ferrite layer cannot be seen in the sectional illustration, since it is recessed around the flat inner connection 325 . It can be arranged either on the top of the carrier 313 or on its underside. With an arrangement of the ferrite layer on On the underside, it can be made thinner as an alternative to a recess in the area of the inner connection 325 . This has been explained above.

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Abstract

Eine Induktionsheizeinrichtung für ein Induktionskochfeld weist eine Induktionsheizspule auf, die spiralig mit einem Leiter von einer innersten Windung bis zu einer äußersten Windung flach gewickelt ist, mit einem elektrischen Außenanschluss an die äußerste Windung und einem flachen elektrischen Innenanschluss an die innerste Windung. Der Innenanschluss ist mit der innersten Windung elektrisch leitend verbunden und verläuft unter der Induktionsheizspule von der innersten Windung nach außen. Der Innenanschluss ist anders als der Leiter der Induktionsheizspule flach ausgebildet mit einer Breite in Richtung parallel zur Fläche der Induktionsheizspule, die etwa 10mal so groß ist wie eine Höhe senkrecht dazu. Der Innenanschluss reicht mindestens von der innersten Windung der Induktionsheizspule bis zur äußersten Windung der Induktionsheizspule bzw. er ragt seitlich unter der Induktionsheizspule heraus.

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizeinrichtung für ein Induktionskochfeld, die insbesondere als Induktionsheizspule ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Induktionskochfeld mit mindestens einer solchen Induktionsheizeinrichtung.
  • Üblicherweise sind Induktionsheizspulen aus sogenannter HF-Litze spiralig von einer innersten Windung bis zu einer äußersten Windung in einer Ebene und einlagig gewickelt. Eine solche HF-Litze kann viele Einzellitzen aufweisen, insbesondere zwischen 5 und 250. Des Weiteren kann sie einen Durchmesser zwischen 2 mm und 10 mm aufweisen. Üblicherweise geht ein elektrischer Außenanschluss an die äußerste Windung der Induktionsheizspule als Fortführung der HF-Litze ab und kann an Klemm- oder Schraubanschlüssen im Induktionskochfeld angeschlossen werden. In ähnlicher Form geht ein elektrischer Innenanschluss von einer innersten Windung der Induktionsheizspule als Fortführung der HF-Litze ab. Dabei verläuft die HF-Litze unterhalb der Induktionsheizspule nach außen, möglicherweise gemeinsam mit oder sehr nahe bei dem elektrischen Außenanschluss bzw. der HF-Litze der äußersten Windung. Nachteilig hierbei ist das konstruktiv häufig komplizierte und viel Raum benötigende Führen der HF-Litze von der innersten Windung nach außen.
  • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Induktionsheizeinrichtung sowie ein mit mindestens einer solchen Induktionsheizeinrichtung versehenes Induktionskochfeld zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, den Aufbau einer Induktionsheizeinrichtung und eines gesamten Induktionskochfelds zu verbessern.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Induktionsheizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Induktionskochfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für eine Induktionsheizeinrichtung bzw. eine Induktionsheizspule oder nur für ein Induktionskochfeld beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für eine Induktionsheizeinrichtung als auch für ein solches Induktionskochfeld selbständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die Induktionsheizeinrichtung ist für ein Induktionskochfeld ausgebildet bzw. das Kochfeld weist mindestens eine solche Induktionsheizeinrichtung auf. Die Induktionsheizeinrichtung selbst weist vorteilhaft einen Träger auf, der besonders vorteilhaft etwas größer ist als sie bzw. als eine Induktionsheizspule der Induktionsheizeinrichtung. Die Induktionsheizspule kann auf diesem Träger angeordnet sein und ist somit gestützt für eine bessere Handhabung während Transport und Montage sowie für eine bessere Halterung in dem Kochfeld. Die Induktionsheizspule selbst ist mit einem Leiter von einer innersten Windung in spiraligen Windungen bis zu einer äußersten Windung gewickelt, und zwar in einer Fläche, vorteilhaft sogar in einer Ebene. Eine Induktionsheizspule ist in vielen Fällen rund bzw. angenähert kreisrund, kann aber auch angenähert rechteckig oder angenähert dreieckig sein. Die Windungen können zumindest bereichsweise eng aneinanderliegen, können aber auch, vorteilhaft in Bereiche aufgeteilt, etwas beabstandet zueinander sein. Bevorzugt ist der Leiter ein eingangs genannter HF-Leiter aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Einzellitzen, was das Verhalten einer Stromleitung bei Ansteuerung mit Strömen im Bereich von einigen kHz verbessert, beispielsweise 10 kHz bis 70 kHz. Es ist ein elektrischer Außenanschluss an die äußerste Windung der Induktionsheizspule vorgesehen, womit diese vorteilhaft an einen Umrichter angeschlossen werden kann, möglicherweise über dazwischen angeordnete Kontakteinrichtungen und /oder Anschlussleitungen. Des Weiteren ist ein elektrischer Innenanschluss vorgesehen, der an die innerste Windung der Induktionsheizspule geht. Während der elektrische Außenanschluss beispielsweise in etwa in der Fläche bzw. Ebene der Induktionsheizspule einfach nach außen gehen kann, möglicherweise in radialer Richtung weg von der rund ausgebildeten Induktionsheizspule, verläuft der Innenanschluss unter der Induktionsheizspule von innen nach außen. Er geht also von der innersten Windung möglicherweise etwas nach unten und verläuft dann unter der Induktionsheizspule nach außen. Dabei kann er an der Unterseite der Induktionsheizspule anliegen, dies muss aber nicht so sein.
  • Erfindungsgemäß ist der Innenanschluss anders ausgebildet als der Leiter der Induktionsheizspule bzw. als der Leiter der innersten Windung. Während im Stand der Technik nämlich, wie eingangs erläutert worden ist, die innerste Windung aus HF-Litze einfach verlängert ist und unter der Induktionsheizspule vorbei nach außen geführt ist, um dann möglicherweise zusammen mit einem Außenanschluss an die äußerste Windung weiterzulaufen, wechselt die Erfindung sozusagen die Ausgestaltung der Stromleitung. Es soll also gerade nicht der Leiter der Induktionsheizspule bzw. der inneren Windung den Innenanschluss bilden. Dieser anders ausgebildete Innenanschluss ist mit dem Leiter der Induktionsheizspule bzw. der innersten Windung elektrisch leitend verbunden. Dies kann zwar eine lösbare Verbindung sein, vorteilhaft ist sie aber unlösbar, um sicherer zu sein und nach Möglichkeit einen geringeren störenden Innenwiderstand aufzuweisen. Des Weiteren ist der Innenanschluss als einer der Hauptaspekte der Erfindung flach ausgebildet und weist eine Breite in Richtung parallel zur Fläche der Induktionsheizspule auf, die mindestens 2mal so groß ist wie eine Höhe, die senkrecht zur Fläche der Induktionsheizspule bzw. zur Breite des Innenanschlusses steht. Vorteilhaft kann der Innenanschluss sogar noch flacher ausgebildet sein, dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Des Weiteren reicht der Innenanschluss mindestens von der innersten Windung der Induktionsheizspule bis zur äußersten Windung der Induktionsheizspule. Vorteilhaft kann er noch seitlich unter der Induktionsheizspule herausragen, beispielsweise zwischen 0,5 cm und 5 cm herausragen. Insbesondere kann er so weit darunter herausragen, dass ein Anschluss an eine Anschlussleitung, insbesondere ein einfaches Kabel, gut möglich ist.
  • Durch die sehr flache Ausgestaltung des Innenanschlusses ist es mit der Erfindung möglich, die Bauhöhe der Induktionsheizeinrichtung zu reduzieren. Im Stand der Technik war diese Bauhöhe in der Regel mindestens die doppelte Höhe des Leiters der Induktionsheizspule, weil eben der Innenanschluss erheblich flacher und somit dünner ausgebildet ist. Während der Leiter der Induktionsheizspule bzw. für dessen Windungen bei Ausgestaltung mit der eingangs genannten HF-Litze zwischen 2 mm und 5 mm dick ist, kann der speziell ausgebildete Innenanschluss nur 1 mm hoch sein oder bevorzugt noch flacher sein. Den benötigten Leiterquerschnitt erhält er durch eine relativ dazu große Breite. Üblicherweise weisen Induktionsheizspulen, insbesondere auch eine für die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung, einen freien Mittelbereich innerhalb der innersten Windung auf, der einen Durchmesser von mindestens 1 cm oder 4 cm aufweist. Aufgrund der Dicke der verwendeten HF-Litze und des sehr engen Radius kann hier sozusagen nicht ganz bis zum Mittelpunkt gewickelt werden. Somit ist hier in der Mitte auch genügend Raum gegeben, um einen Anschluss des Innenanschlusses an die innerste Windung zu schaffen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenanschluss elektrisch nach außen isoliert. Dies bedeutet, dass er an der Unterseite der Induktionsheizspule bzw. deren Windungen anliegen kann. Des Weiteren braucht auch keine elektrische Isolierung gegenüber sonstigen Teilen oder Bereichen im Kochfeld vorgesehen zu sein. Eine elektrische Isolierung kann ein Schlauch mit Kunststoff oder Silikon sein, alternativ eine Beschichtung aus entsprechendem Material oder ein Isolierlack, wie er von der HF-Litze für den Leiter bekannt ist.
  • Wenn der Innenanschluss an der Unterseite der Induktionsheizspule bzw. deren Windungen anliegt, so kann er auch daran befestigt sein. Dies ist einerseits durch Verkleben und andererseits durch ein doppelseitiges Klebeband möglich. Dadurch ist es möglich, dass die Lage des Innenanschlusses zur gesamten Induktionsheizspule bzw. an der Induktionsheizspule definiert vorgegeben ist, was wichtig ist für eine einfache und fehlerfreie Montage.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Leiter, mit dem die Induktionsheizspule in den spiraligen Windungen von innen nach außen bzw. von außen nach innen gewickelt ist, durchgehend und ununterbrochen. Des Weiteren ist der Leiter vorteilhaft entlang seiner Windungen unverändert. Möglicherweise kann an mindestens einer Stelle ein elektrischer Abgriff für Messungen odgl. vorgesehen sein. Es sollte aber vermieden werden, den Leiter beispielsweise aus zwei miteinander verbundenen, vormals separaten Stücken herzustellen. Besonders vorteilhaft ist der Leiter eben eine vorgenannte HF-Litze mit 5 bis 250 Einzellitzen, die auf bekannte Art und Weise jeweils für sich elektrisch isoliert sind, insbesondere mit Isolierlack.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Breite des Innenanschlusses 10mal bis 100mal so groß sein wie seine Höhe. So kann er eine Höhe zwischen 0,01 mm und 2 mm aufweisen, vorteilhaft zwischen 0,1 mm und 1 mm. Die Breite ist dann eben entsprechend größer, wobei vorzugsweise eine maximale Breite bei 5 cm liegen sollte, insbesondere bei maximal 2 cm.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Innenanschluss einstückig aus einem durchgehenden Materialstück gebildet, also sozusagen massiv, wenngleich sehr flach. Hier wird metallisches Material bevorzugt, insbesondere kann es Aluminium, Kupfer oder Messing sein, also gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Auch andere Materialien wie Kohlenstoff oder Graphit bzw. Graphen kann verwendet werden. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann der Innenanschluss kein separates eigenständiges Materialstück sein, sondern beispielsweise eine Beschichtung auf einer Trageinrichtung sein. Insbesondere kann der Innenanschluss als Beschichtung auf dem vorgenannten Träger für die Induktionsheizspule ausgebildet sein, wobei der Träger dann elektrisch isolierend sein sollte. Dann sind neben vorgenannten Materialien, insbesondere Kupfer ähnlich wie bei einer Leiterplatte, auch Kohlenstoff- oder Carbon-basierte Beschichtungen möglich. Dann ist es möglich, dass die Induktionsheizspule auf der Trageinrichtung bzw. dem Träger angeordnet wird, möglicherweise befestigt wird, und der Leiter der innersten Windung an den als Beschichtung ausgebildeten Innenanschluss elektrisch verbunden wird. Dies kann grundsätzlich vielfältig erfolgen, vorteilhaft weist das freie Ende des Leiters der innersten Windung einen Schraubanschluss auf mit einem flachen und flächigen Anschlussende. Das Anschlussende wird auf den Innenanschluss oder ein Kontaktfeld des Innenanschlusses aufgelegt und festgeschraubt bzw. mechanisch verbunden. Dies kann möglicherweise zusätzlich eine Befestigung der Induktionsheizspule auf dem Träger bzw. der Trageinrichtung unterstützen. Des Weiteren ist hierfür der Platzbedarf nicht sehr groß. An einem äußeren Ende kann der Innenanschluss als Beschichtung ebenfalls ein Kontaktfeld aufweisen, an welches auf dieselbe Art und Weise eine Anschlussleitung elektrisch angeschlossen ist, die erheblich einfacher ausgebildet sein kann als die HF-Litze. So ist es möglich, den Innenanschluss sozusagen in den Träger für die Induktionsheizspule zu integrieren.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann der Innenanschluss mit einem Kunststoff umspritzt sein bzw. von Kunststoff umgeben sein. Der Kunststoff kann zum Fixieren der Induktionsheizeinrichtung bzw. der Induktionsheizspule, als Träger für die Wicklung und/oder als elektrische Isolierung ausgeführt sein, möglicherweise auch als thermische Dämmung. Zusätzlich zu einem Innenanschluss können weitere Leiter beispielsweise zum Anschluss von Sensoren in einen Kunststoff eingebettet oder eingespritzt sein, die über der Induktionsheizspule angeordnet sein können, insbesondere in einem mittleren Bereich. Sie können beispielsweise Temperatur oder ein aufgestelltes Kochgefäß erfassen.
  • Ein elektrischer Anschluss einer Anschlussleitung an ein äußeres Ende des Innenanschlusses erfolgt vorteilhaft am Rand oder außerhalb der Induktionsheizspule. Besonders vorteilhaft erfolgt dies lösbar, wobei Steckverbindungen oder Schraubverbindungen bevorzugt werden. Dabei kann allgemein vorgesehen sein, dass der Innenanschluss an seine Anschlussleitung genauso angeschlossen ist wie der Außenanschluss an dessen Anschlussleitung. So können einheitliche Systeme verwendet werden.
  • Eine spezielle Möglichkeit für einen elektrischen Anschluss kann vorsehen, dass an einem freien Ende des Leiters der innersten Windung, alternativ oder zusätzlich auch des Leiters der äußersten Windung, eine Kalotte aufgebracht wird, um eine Alugussverbindung an einen Anschluss oder an eine Anschlussleitung vorzusehen. Bei der innersten Windung ist dies dann der erfindungsgemäße Innenanschluss, bei der äußeren Windung wäre dies eine vorgenannte Anschlussleitung. Eine solche Alugussverbindung kann möglicherweise auch noch verquetscht werden ähnlich einem Crimpanschluss.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass am inneren freien Ende und/oder am äußeren freien Ende des Innenanschlusses eine vorgenannte Kalotte ausgebildet ist, mit der ebenfalls eine Alugussverbindung hergestellt werden kann. Diese Alugussverbindung dient zum Übergang auf eine im Wesentlichen runde Drahtlitze, welches einerseits eine HF-Litze für die Windungen der Induktionsheizspule sein kann und andererseits eine Drahtlitze einer Anschlussleitung sein kann.
  • Um eine gute Funktion der gesamten Induktionsheizeinrichtung zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass unter der Induktionsheizspule Ferritmaterial vorgesehen ist, welches flächig verteilt sein kann bzw. flächig verteilt angeordnet sein kann. Solches Ferritmaterial ist üblicherweise unter einer Induktionsheizspule vorgesehen, um den magnetischen Fluss nach oben in ein zu erwärmendes Kochgefäß hinein zu konzentrieren. Des Weiteren sollen unter der Induktionsheizspule angeordnete Bauteile eines Kochfelds odgl. vor den magnetischen Feldern geschützt werden. Solches Ferritmaterial kann bei einer Induktionsheizeinrichtung mindestens 80% der Fläche der Induktionsheizspule bedecken. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen, dass im Bereich des Innenanschlusses weniger Ferritmaterial vorgesehen ist bzw. dass es entlang des Innenanschlusses entweder ausgedünnt oder sogar ausgespart ist. In einer Ausdünnung kann das Ferritmaterial mindestens 10% dünner sein als sonst. Dadurch addiert sich zur Höhe der reinen Induktionsheizspule mit ihren Windungen aus HF-Litze die verringerte Dicke des Ferritmaterials in der Ausdünnung sowie die Höhe des Innenanschlusses. Wenn das Ferritmaterial mit einer Aussparung ganz entfernt ist und diese Aussparung die Breite des Innenanschlusses aufweist oder wenige mm breiter ist, so kann eine minimale Höhe für die Induktionsheizeinrichtung erreicht werden. Wenn der Innenanschluss aus einem vorgenannten Metall besteht, so ist ebenfalls ein gewisser Schutz darunterliegender Bauteile gegeben. Des Weiteren reicht das sonstige Vorsehen des Ferritmaterials, vorteilhaft auf flächige Art und Weise, um den Magnetfluss zu bündeln. So kann eine solche Aussparung zwischen 3% und 10% der Fläche des Ferritmaterials bzw. der Induktionsheizspule betragen, vorteilhaft maximal 5%. So kann das Ferritmaterial mindestens 90% oder sogar mindestens 95% der Fläche der Induktionsheizspule bedecken. Eine Dicke des Ferritmaterials kann zwischen 1 mm und 5 mm liegen.
  • Des Weiteren ist es für eine flächige Ausgestaltung des Ferritmaterials möglich, dass es als Ferritfolie ausgebildet ist. Es kann an der Unterseite der Induktionsheizspule befestigt bzw. angeklebt werden. Des Weiteren kann das Ferritmaterial auch als eine Art Beschichtung auf einem vorgenannten Träger für die Induktionsheizspule befestigt sein, beispielsweise auch festgeklebt sein. So kann eine vorteilhafte Integration der verschiedenen Komponenten der Induktionsheizeinrichtung erreicht werden.
  • In einem fertigen Induktionskochfeld, welches eine Kochfeldplatte aufweist, kann mindestens eine erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung vorgesehen sein. Unterhalb der Kochfeldplatte verläuft eine Art Flächenträger, häufig auch als Tragblech bezeichnet, auf dem mehrere oder alle Induktionsheizeinrichtungen angeordnet sind. Damit werden sie an die Unterseite der Kochfeldplatte angelegt bzw. angedrückt. Unterhalb des Flächenträgers können Steuerbauteile und dergleichen für das Induktionskochfeld vorgesehen sein, insbesondere eine Leistungselektronik bzw. Umrichter. An diese Umrichter sind die Induktionsheizspulen bzw. Induktionsheizeinrichtungen wie üblich elektrisch angeschlossen, dies erfolgt vorteilhaft mittels vorgenannter Anschlussleitungen. Diese Anschlussleitungen können von den Induktionsheizeinrichtungen direkt an einen Umrichter oder an dazwischen angeordnete elektrische Verbindungen gehen, beispielsweise Anschlussklemmen oder -stecker.
  • 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 Unterkombinationen 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 Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1
    eine Draufsicht auf eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Induktionsheizspule als Induktionsheizeinrichtung,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht der Induktionsheizspule aus Fig. 1,
    Fig. 3
    eine starke Vergrößerung einer Draufsicht auf einen flachen Innenanschluss für eine innerste Windung der Induktionsheizspule,
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Induktionsheizspule mit einer Ferritschicht an ihrer Unterseite, in der eine Ausnehmung für den Innenanschluss vorgesehen ist,
    Fig. 5
    eine vergrößerte seitliche Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kochfeld mit einer erfindungsgemäßen Induktionsheizspule auf einem Tragblech und Baueinheiten darunter,
    Fig. 6
    eine alternative Anschlussmöglichkeit für die innerste Windung an den Innenanschluss mit schräg gewickeltem Ende,
    Fig. 7
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung eines Innenanschlusses, an den das freie Ende der innersten Windung durch Einrollen elektrisch angeschlossen und mechanisch verbunden ist,
    Fig. 8
    die Herstellung einer vorgenannten Alugussverbindung,
    Fig.9 und 10
    Darstellungen einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Induktionsheizspule als Induktionsheizeinrichtung
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Induktionsheizspule 11 entsprechend einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung dargestellt, die auf einem runden Träger 13 angeordnet ist. Dieser kann beispielsweise aus Kunststoff oder Glimmer bzw. Mica bestehen. Die Induktionsheizspule 11 ist mit einer HF-Litze 15 in Windungen spiralig gewickelt, und zwar von einer innersten Windung 21 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Innenraum 23 nach außen bis zu einer äußersten Windung 18. Die Windungen können eng aneinander anliegen oder aber bereichsweise oder allgemein einen Abstand zueinander aufweisen. Die innerste Windung 21 weist ein freies Ende 22 auf. Die äußerste Windung 18 weist ein freies Ende 19 auf. Beide freien Enden 19 und 22 sind elektrisch angeschlossen. Das freie Ende 19 der äußersten Windung 18 ist mit einem Außenanschluss 20, der hier nicht näher dargestellt ist, an eine übliche Anschlussleitung 35 angeschlossen. Das freie Ende 22 der innersten Windung 21 ist an einen erfindungsgemäßen Innenanschluss 25 angeschlossen, beispielsweise angeschweißt oder angelötet. Der Innenanschluss 25, der nachfolgend noch näher erläutert und in Fig. 3 in Draufsicht gezeigt ist, ist flach bzw. dünn und breit und besteht vorteilhaft aus Kupfer oder Aluminium. Wie aus der Fig. 1 und auch aus der Seitenansicht der Fig. 2 zu ersehen ist, entspricht seine Länge in etwa dem Radius der Induktionsheizspule 11. Sein inneres freies Ende ragt in den Innenraum 23. Sein äußeres, freies Ende ragt unter der letzten bzw. äußersten Windung 18 hervor, so dass es gut zu erreichen ist. An diesem äußeren freien Ende des Innenanschlusses 25 ist die Anschlussleitung 35 elektrisch angeschlossen. Darauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.
  • Die Seitenansicht der Fig. 2 zeigt deutlich, wie flach der Innenanschluss 25 ausgebildet ist, und dass deswegen die Bauhöhe der Induktionsheizspule 11 nur geringfügig höher ist als der reine Durchmesser der Windungen 16 bzw. der entsprechenden HF-Litze 15. Dazu addiert sich möglicherweise noch die Dicke des Trägers 13 hinzu, die aber auch relativ gering sein kann. Des Weiteren kann in einer Oberseite des Trägers 13 eine Ausnehmung entsprechend den Abmessungen des Innenanschlusses 25 vorgesehen sein, damit dieser Innenanschluss 25 zumindest teilweise in den Träger 13 versenkt ist. Nicht dargestellt in Fig. 2, aber natürlich vorhanden, ist die äußerste Windung 18 mit ihrem freien Ende 19, welches ebenfalls elektrisch mit einem Außenanschluss an eine Anschlussleitung 35 angeschlossen ist.
  • Aus der vergrößerten Draufsicht auf den Innenanschluss 25 gemäß Fig. 3 ist zu ersehen, dass er links mit dem linken freien Ende deutlich über die gestrichelt dargestellte innerste Windung 21 in den Innenraum 23 übersteht. Darauf ist ein inneres Kontaktfeld 27 vorgesehen. Dort ist das freie Ende 22 der HF-Litze herangeführt und, beispielsweise mit etwas in die Breite verteilten einzelnen Litzen, mittels einer Schweißverbindung 28 auf dem inneren Kontaktfeld 27 festgeschweißt. Anstelle der Schweißverbindung 28 kann auch gelötet werden oder eine vorgenannte Alugussverbindung hergestellt werden.
  • Das rechte freie Ende des Innenanschlusses 25 steht über die gestrichelt dargestellte äußerste Windung 18 über, so ist der Innenanschluss 25 über die Induktionsheizspule 11 bzw. über die Windungen 16 hinaus geführt. Ein Anschluss an die Anschlussleitung 35 erfolgt hier mittels einer Anschlussöse 30, die auf die abisolierten Leiter der Anschlussleitung 35 auf bekannte Art und Weise aufgeklemmt ist. Ein Ösenteil 31 der Anschlussöse 30 ist mit einer nicht dargestellten Schraube und einer Befestigungsmutter 33 flach entweder direkt auf eine Seite des Innenanschlusses 25 oder ein daran vorgesehenes Kontaktfeld aufgeschraubt und bildet dabei einen bekanntermaßen guten flächigen Kontakt.
  • Die beiden in Fig. 3 dargestellten Anschlussmöglichkeiten können auch vertauscht sein oder beliebig verwendet werden. Während am inneren freien Ende des Innenanschlusses 25 das freie Ende 22 der innersten Windung 21 auf einer Oberseite des Innenanschlusses 25 befestigt sein sollte, ist es am äußeren freien Ende für die Anschlussleitung 35 egal. Möglicherweise kann hier auch die Unterseite verwendet werden, um die Bauhöhe nach oben zu reduzieren.
  • In der Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Induktionsheizspule 11 dargestellt, wobei die Windungen 16 sozusagen als Kreis dargestellt sind. Eine innerste Windung 21 um den Innenraum 23 ist mit dem freien Ende 22 am inneren freien Ende des Innenanschlusses 25 befestigt, beispielsweise geschweißt entsprechend Fig. 3. Während der Außendurchmesser der Induktionsheizspule beispielsweise etwa 20 cm betragen kann, kann der Durchmesser des Innenraums 23 etwa 2 cm bis 4 cm betragen. Unterhalb der Windungen 16 verläuft der Innenanschluss 25 und ist gestrichelt dargestellt. Er steht außen etwa 8 mm unter den Windungen 16 mit einem freien Ende hervor, und hier erfolgt eine elektrische Kontaktierung der Anschlussleitung 35 mittels einer Anschlussöse 30 entsprechend Fig. 3. Unterhalb der Windungen 16 ist der Innenanschluss 25 gestrichelt dargestellt.
  • Die äußerste Windung 18 ist mit ihrem freien Ende 19 mittels eines Außenanschlusses 20 an eine Anschlussleitung 35 verbunden bzw. kontaktiert. Die Anschlussleitungen 35 können auch miteinander verbunden oder verdrillt sein oder eine gemeinsame Umhüllung aufweisen. Hier ist auch eine Logistik-Optimierung möglich, indem die Varianz der Anschlusslänge von Induktionsheizspulen nicht bereits bei deren Fertigung erfolgt, sondern erst beim Einbau in ein Kochfeld. Durch das Anschließen der Anschlussleitungen an das freie Ende der innersten Windung und an das freie Ende der äußersten Windung der Induktionsheizspule ist es möglich, diese Anschlussleitungen genau abzulängen. Die Induktionsheizspulen selbst brauchen dann nicht hinsichtlich einer Anschlusslänge spezifiziert zu werden.
  • Um nun den magnetischen Fluss bei Betrieb der Induktionsheizspule 11 nach unten zu schließen, ist eine Ferritschicht 37 unter den Windungen 16 vorgesehen, hier dargestellt durch die Schraffierung. Die Ferritschicht 37 kann beispielsweise ein starres oder flexibles Teil sein mit einer Dicke von 1 mm bis 5 mm, vorteilhaft 2 mm bis 3 mm. Dies wird als ausreichend angesehen für den magnetischen Fluss.
  • In der Ferritschicht 37 ist entlang des Innenanschlusses 25 eine entsprechende Ausnehmung 38 vorgesehen. Je nach Höhe des Innenanschlusses 25 einerseits und Dicke der Ferritschicht 37 andererseits kann in der Ausnehmung 38 das Ferritmaterial vollständig entfernt sein oder aber nur dünner ausgebildet sein, beispielsweise nur 10% bis 50% der Dicke der Ferritschicht 37 betragen.
  • Des Weiteren ist durch die Punktierung dargestellt, dass die Ferritschicht 37 keine durchgehende Schicht sein muss, sondern auch in einzelne Kreissegmente 39 unterteilt sein kann, beispielsweise 8 bis 10 Stück. Dies kann die Herstellbarkeit verbessern bzw. erleichtern.
  • In der Fig. 5 ist eine seitliche Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kochfeld 40 dargestellt. Das Kochfeld 40 weist unter einer Kochfeldplatte 41, vorteilhaft bestehend aus Glaskeramik, mehrere Induktionsheizspulen auf, dargestellt ist eine einzige Induktionsheizspule 11. Sie ist mit der Oberseite der Windungen 16 bzw. mit ihrer Oberseite, vorteilhaft unter Zwischenlage einer thermischen dünnen Dämmschicht oder einer Kapton-Folie, an eine Unterseite 42 der Kochfeldplatte 41 angelegt bzw. angedrückt. Zu erkennen ist, dass unterhalb der Windungen 16 entweder die Ferritschicht 37 oder der Innenanschluss 25 verlaufen, ähnlich wie dies in Fig. 4 in der Draufsicht dargestellt ist. Dies liegt dann auf einem Träger 13 auf, der wiederum auf einem Tragblech 44 aufliegt. Das Tragblech 44 besteht vorteilhaft aus Aluminium und schließt dadurch die magnetischen Feldlinien nochmals besser nach unten ab. Unterhalb des Tragblechs 44 sind eine Steuerung 45 angeordnet sowie ein Umrichter 46, mit dem beispielsweise direkt diese Induktionsheizspule 11 betrieben werden kann. Diese Bauteile 45 und 46 sind vor dem von der Induktionsheizspule 11 erzeugten Magnetfeld zu schützen. Dazu dient neben dem Tragblech 44 vor allem die Ferritschicht 37.
  • In der Fig. 6 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie das freie Ende 22 der innersten Windung 21 elektrisch mit dem Innenanschluss verbunden sein kann. Dazu ist dieses freie Ende 22 quasi von zwei Seiten in die Ecken des freien inneren Endes des Innenanschlusses 125 eingeschlagen bzw. eingeklemmt. Erst wird das in Fig. 6 obere Eck des freien inneren Endes über das freie Ende 22 der innersten Windung 21 geschlagen, dann das untere Eck. Danach kann noch verpresst werden. Zusätzlich kann eventuell noch verlötet oder verschweißt werden.
  • Eine weitere Möglichkeit ist in der Fig. 7 in Seitenansicht und in Draufsicht dargestellt. Auch hier ist ein flacher, breiter und langer Innenanschluss 225 vorgesehen, beispielsweise aus Kupfer oder anderem Metall. Sein freies inneres Ende ist als gewickeltes Ende 226 ausgebildet, wodurch das freie Ende 22 der innersten Windung 21 sozusagen darin eingewickelt wird. Dadurch ergibt sich ein deutlich verbesserter Flächenkontakt im Vergleich zu demjenigen aus Fig. 6. Das freie Ende 22 ist dann nämlich quasi entlang eines Großteils seiner Außenseite über die Breite des Innenanschlusses 225 hinweg kontaktiert bzw. angeschlossen. Es reicht hier, wenn das freie innere Ende des Innenanschlusses 225 etwas mehr als einmal aufgewickelt wird, beispielsweise 1,5-mal oder 2mal. Eine elektrische Kontaktierung ist dann ohnehin nach der ersten Wicklung nicht mehr verändert bzw. wird nicht besser, lediglich die Stabilität der Verbindung kann erhöht werden. Dies ist also eine weitere Möglichkeit, um das freie innere Ende 22 der innersten Windung 21 mit dem Innenanschluss 225 elektrisch zu verbinden.
  • In der Fig. 8 ist in drei Schritten aufgeteilt dargestellt, wie eine vorgenannte Alugussverbindung hergestellt werden kann. An einem Innenanschluss 325 ist am Ende eine runde bzw. zylindrische Hülse 348 angeformt oder elektrisch leitend und mechanisch fest angeordnet. Die Hülse 348 weist einen Innenraum 349 auf, der als Sackloch ausgebildet ist. Von rechts wird eine innerste Windung 321 mit dem freien Ende 322 herangeführt, und das freie Ende 322 gemäß der zweiten Darstellung in den Innenraum 349 eingesteckt. Dabei ist ein gewisses Spiel bzw. ein Zwischenraum gegeben. In diesen Zwischenraum wird flüssiges Aluminium als Aluguss 350 eingebracht, so dass bei der fertigen Verbindung gemäß der untersten Darstellung die innerste Windung 321 mit ihrem freien Ende 322 in der Hülse 348 und am Innenanschluss 325 befestigt ist sowie vor allem elektrisch zuverlässig angeschlossen ist.
  • Aus der Fig. 9 in geschnittener Schrägdarstellung und der Fig. 10 in noch einmal etwas aufsichtiger gedrehter Schrägdarstellung ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Induktionsheizspule 311 als Induktionsheizeinrichtung dargestellt, bei der der elektrische Anschluss an eine innerste Windung 321 der Induktionsheizspule 311 mit einer zuvor dargestellten Alugussverbindung ausgebildet ist wie zuvor erläutert. Auf einem breiten und dünnen Innenanschluss 325, vorteilhaft ähnlich wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen, ist am inneren Ende, das in einen freien Innenraum 323 der Windungen 316 reicht und dabei unterhalb eines Trägers 313 verläuft, eine Hülse 348 angeformt oder befestigt. Dies ist eine Hülse, wie sie vorstehend zur Fig. 8 dargestellt worden ist. Sie kann an dem Innenanschluss 325 angelötet oder angeschweißt sein, alternativ einstückig mit diesem hergestellt sein, insbesondere gegossen sein. Die Hülse 348 ist an einem Ende zum freien Ende 322 der innersten Windung 321 hin offen. Das freie Ende 322 der innersten Windung 321 ist eingesteckt und gemäß dem Verfahren nach Fig. 8 darin als Alugussverbindung befestigt bzw. gehalten und elektrisch angeschlossen. Die Hülse 348 am inneren Ende des Innenanschlusses 325 ragt dabei durch eine Öffnung 314 im Träger 313 nach oben, so dass die Verbindung mit der innersten Windung 321 oberhalb der Ebene des Trägers 313 ist.
  • Wie aus der Schnittdarstellung der Fig. 9 deutlich zu erkennen ist, vergrößert die Dicke des Innenanschlusses 325 die gesamte Dicke bzw. der Induktionsheizspule 311 zwar etwas, nämlich genau um seine eigene Dicke. Dies ist aber deutlich erkennbar erheblich weniger als eine Dicke der innersten Windung 321, selbst wenn diese mit der flacheren horizontalen Erstreckung ihres etwas flachgedrückten Querschnitts unterhalb des Trägers 313 verlaufen würde.
  • Am äußeren Ende des Innenanschlusses 325 ist auf dieselbe Art und Weise eine Außenhülse 354 angebracht, die entweder auch an einem Ende eine Öffnung zu einem Innenraum aufweist, oder aber dieser mittig und rechtwinklig dazu vorgesehen ist. Hier ist auf dieselbe Art und Weise wie zuvor für die innerste Windung 321 beschrieben die entsprechende Anschlussleitung 335a eingesteckt und als Alugussverbindung befestigt sowie elektrisch angeschlossen.
  • Ein elektrischer Anschluss der äußersten Windung 318 kann entweder auf ähnliche oder dieselbe Art und Weise erfolgen, alternativ kann hier die äußerste Windung 318 einfach weitergeführt sein und die andere Anschlussleitung 335b bilden. Beide Möglichkeiten sind hier gut vorstellbar.
  • Aus der Fig. 9 ist auch noch zu erkennen, dass streifenförmige Abstandshalter 352 oben auf die Induktionsheizspule 311 bzw. die Windungen 316 aufgebracht sind. Sie bestehen aus Kunststoff und definieren einen Abstand beispielsweise zu einer Glaskeramikplatte bzw. Kochfeldplatte darüber, an deren Unterseite die gesamte Induktionsheizspule 311 dann angelegt bzw. angedrückt ist.
  • Nicht zu sehen in der Schnittdarstellung ist die vorgenannte Ferritschicht, da sie um den flachen Innenanschluss 325 herum ausgespart ist. Sie kann entweder auf der Oberseite des Trägers 313 oder an dessen Unterseite angeordnet sein kann. Bei einer Anordnung der Ferritschicht an der Unterseite kann sie alternativ zu einer Aussparung im Bereich des Innenanschlusses 325 dünner ausgestaltet sein. Dies ist vorstehend erläutert worden.

Claims (15)

  1. Induktionsheizeinrichtung für ein Induktionskochfeld, wobei die Induktionsheizeinrichtung aufweist:
    - eine Induktionsheizspule, die mit einem Leiter von einer innersten Windung in spiraligen Windungen bis zu einer äußersten Windung in einer Fläche gewickelt ist, insbesondere in einer Ebene,
    - einen elektrischen Außenanschluss an die äußerste Windung der Induktionsheizspule,
    - einen elektrischen Innenanschluss an die innerste Windung der Induktionsheizspule, wobei der Innenanschluss unter der Induktionsheizspule von der innersten Windung nach außen verläuft,
    dadurch gekennzeichnet, dass:
    - der Innenanschluss anders ausgebildet ist als der Leiter der Induktionsheizspule, vorzugsweise als der Leiter der innersten Windung,
    - der Innenanschluss mit dem Leiter der Induktionsheizspule bzw. der innersten Windung elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere unlösbar verbunden ist,
    - der Innenanschluss flach ausgebildet ist mit einer Breite in Richtung parallel zur Fläche der Induktionsheizspule, die mindestens 2mal so groß ist wie eine Höhe senkrecht zur Fläche der Induktionsheizspule,
    - der Innenanschluss mindestens von der innersten Windung der Induktionsheizspule bis zur äußersten Windung der Induktionsheizspule reicht bzw. der Innenanschluss seitlich unter der Induktionsheizspule herausragt.
  2. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss elektrisch isoliert ist nach außen.
  3. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss an der Unterseite der Induktionsheizspule bzw. der Windungen anliegt, insbesondere daran befestigt ist.
  4. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Innenanschlusses 10mal bis 100mal so groß ist wie die Höhe.
  5. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss einstückig aus einem durchgehenden Materialstück gebildet ist, vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Kupfer, Aluminium oder Messing.
  6. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss mit dem Leiter mittels einer Verbindungsart aus der folgenden Gruppe verbunden ist: Verlöten, Verschweißen, Aluminiumguss, Verpressen.
  7. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss als Beschichtung fest auf einer Trageinrichtung, vorzugsweise auf dem Träger für die Induktionsheizspule, angeordnet ist, wobei insbesondere die Induktionsheizspule auf dem Träger aufliegt, wobei der Innenanschluss unter einem freien Ende des Leiters der innersten Windung verläuft und mit dieser elektrisch verbunden ist, vorzugsweise mittels eines Schraubanschlusses eines Anschlussendes des freien Endes des Leiters an einem Kontaktfeld des Innenanschlusses.
  8. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem äußeren Ende des Innenanschlusses am Rand oder außerhalb der Induktionsheizspule eine Anschlussleitung angeschlossen ist, insbesondere lösbar angeschlossen ist, vorzugsweise mittels einer Steckverbindung oder Schraubverbindung, wobei insbesondere der Außenanschluss genauso an die Anschlussleitung angeschlossen ist wie der Innenanschluss.
  9. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Ende des Leiters der innersten Windung und/oder der äußersten Windung eine Kalotte aufgebracht wird für eine Alugussverbindung an einen Anschluss oder an eine Anschlussleitung.
  10. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren freien Ende und/oder am äußeren freien Ende des Innenanschlusses eine Kalotte ausgebildet wird für eine Alugussverbindung an einen Anschluss, vorzugsweise für eine Alugussverbindung zum Übergang auf eine im Wesentlichen runde Drahtlitze.
  11. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Induktionsheizspule Ferritmaterial vorgesehen ist, vorzugsweise flächig verteilt ist, insbesondere mindestens 80% der Fläche der Induktionsheizspule bedeckend, wobei im Bereich des Innenanschlusses weniger Ferritmaterial vorgesehen ist bzw. eine Ausdünnung oder Aussparung entlang des Innenanschlusses in dem Ferritmaterial ausgebildet ist, wobei das Ferritmaterial in der Ausdünnung dünner ist oder in der Aussparung ganz entfernt ist.
  12. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ferritmaterial mindestens 90% der Fläche der Induktionsheizspule bedeckt und wie der Innenanschluss an der Unterseite der Induktionsheizspule verläuft, wobei das Ferritmaterial eine Dicke zwischen 0,5 mm und 5 mm aufweist, insbesondere zwischen 0,8 mm und 2 mm, wobei vorzugsweise das Ferritmaterial eine Ferritfolie ist.
  13. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Ferritmaterials im Bereich des Innenanschlusses geringer ist als in der sonstigen Fläche neben dem Innenanschluss.
  14. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss mit einem Kunststoff umspritzt ist, wobei vorzugsweise der Kunststoff eine Fixierung bildet und/oder eine elektrische Isolation der Induktionsheizspule bildet.
  15. Induktionskochfeld mit mehreren Induktionsheizeinrichtungen, wobei mindestens eine Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionskochfeld aufweist:
    - eine Kochfeldplatte,
    - einen Flächenträger, auf dem die Induktionsheizeinrichtungen angeordnet sind und von unten an der Kochfeldplatte angelegt sind,
    - Umrichter unterhalb des Flächenträgers, wobei die Induktionsheizspulen mit Anschlussleitungen an die Umrichter elektrisch angeschlossen sind.
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