EP4410057A1 - Induktionsgargerätevorrichtung - Google Patents

Induktionsgargerätevorrichtung

Info

Publication number
EP4410057A1
EP4410057A1 EP22773253.4A EP22773253A EP4410057A1 EP 4410057 A1 EP4410057 A1 EP 4410057A1 EP 22773253 A EP22773253 A EP 22773253A EP 4410057 A1 EP4410057 A1 EP 4410057A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
induction coil
induction
switching element
coil
circuit board
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
EP22773253.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ignacio Lope Moratilla
Jorge DURO NARVIÓN
Claudio Carretero Chamarro
Izaskun JACA EQUIZA
Jorge Felices Betran
Javier SERRANO TRULLEN
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4410057A1 publication Critical patent/EP4410057A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1245—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Definitions

  • the invention relates to an induction cooking device according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention consists in particular, but not limited thereto, in providing a generic device with improved properties with regard to a small number of required components.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on an induction cooking appliance device, in particular an induction hob device, with at least one first induction heating unit, which has a first induction coil, and at least one electronic inverter which is provided for the purpose, at least in a first operating state, of the first induction coil in a primary circuit with a clock frequency, in particular to operate in a range between 1 kHz and 150 kHz, for example in a range between 20 kHz and 120 kHz, preferably in a range between 30 kHz and 100 kHz, in particular to heat up a cookware.
  • the induction heating unit has a secondary circuit with a second induction coil that is free of inverter electronics, the secondary circuit being closed at least in the first operating state, so that the second induction coil draws energy inductively from the first induction coil.
  • the second induction coil is provided for the purpose of inductively delivering and/or passing on energy drawn from the first induction coil to the cooking utensil.
  • An “induction cooking device device”, in particular an “induction hob device”, should be understood to mean in particular at least a part, in particular a subassembly, of an induction cooking device, in particular an induction hob.
  • an “induction cooking appliance” should be understood to mean, in particular, a cooking appliance, in particular a household appliance provided for heating, heating and/or cooking food, such as food.
  • the induction cooking appliance is intended to warm up, heat and/or cook the food to be cooked by means of at least one inductively heated heating element.
  • an induction hob device has at least one hob plate for setting up cookware, such as cooking pots, pans and/or the like.
  • the induction cooking appliance device is designed, for example, as an induction oven device and has at least one, in particular plate-shaped, induction heating element, which is provided in particular for heating an oven interior.
  • an “induction coil” of an induction heating unit is to be understood in particular as an electrical coil which is intended to, in at least one operating state, at least a large part, in particular at least 30%, advantageously at least 50%, for example at least 70%, preferably at least 90%, of an in the electrical power introduced by the induction coil, of in particular at least 500 W, in particular at least 500 W, for example at least 1000 W, to an induction heating element, which is designed in particular as cooking utensil, alternatively, for example, as a heating plate.
  • the induction coil is intended to heat the induction heating element by means of eddy current induction and/or magnetic reversal effects, such as domain flips.
  • the induction coil is preferably designed as a flat coil.
  • the induction coil is formed by a spirally wound electrical line, in particular a stranded line.
  • the induction coil is wound along a surface, in particular a flat surface, alternatively a curved surface.
  • the inverter electronics are provided in particular to convert an input signal, in particular a DC voltage or a rectified and in particular smoothed AC voltage, into an AC voltage signal.
  • the inverter electronics have at least one switching unit, which is formed in particular by at least one switching element, preferably at least two switching elements, in particular semiconductor switching elements, preferably bipolar transistors with an insulated gate electrode (IGBT).
  • the switching unit is intended to alternately connect different contacts of the input signal to a contact of the first induction coil.
  • the inverter electronics together with the first induction coil form a forced resonant circuit.
  • the switching unit in particular the switching elements of the switching unit, is intended to be switched, in particular activated and/or deactivated, at the clock frequency.
  • the secondary circuit is "free" of inverter electronics is to be understood, for example, as meaning that in a closed state, i.e. in particular at least in a state that is conductive for AC voltage, it is free of electronic components, in particular switching elements, which are intended to generate a forced to cause electrical oscillation in the second induction coil, so that a frequency of the electrical oscillation correlates with a frequency of the switching operations.
  • the second induction coil is not conductively connected to any inverter electronics in any operating state.
  • the secondary circuit is intended to be supplied and/or operated solely by means of inductive energy transmission, in particular from the primary circuit.
  • the secondary circuit is in particular a closed series connection of electrical components.
  • the first induction coil is intended to pass on at least 30%, in particular at least 50%, of the energy fed into the first induction coil to the second induction coil in at least one operating mode, although other proportions are also conceivable.
  • the second induction coil advantageously has a smaller line cross-section than the first induction coil in order to save material and/or costs, for example.
  • a line cross section of the second induction coil is at most 50%, in particular at most 30% of a line cross section of the first induction coil.
  • the secondary circuit is formed only by the second induction coil, which is short-circuited.
  • Provided should be understood to mean, in particular, specially programmed, designed and/or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • a redistribution of electrical energy that is provided to the first induction coil can be achieved by such a configuration.
  • the second induction coil is preferably arranged so that it overlaps the first induction coil.
  • overlap should be understood to mean that their coverage areas overlap and/or intersect at least in projection, in particular vertical projection, onto a reference surface, in particular reference plane.
  • the second induction coil overlaps at least 50%, in particular at least 80%, preferably at least 95% of the first induction coil.
  • the covering area of an induction coil is formed in particular by an area that is spanned between an innermost turn of the induction coil and an outermost turn of the induction coil.
  • the reference surface or reference plane is in particular a surface or plane which is parallel, or at least essentially parallel, to the windings of at least one of the two induction coils.
  • the reference surface is formed by a hob plate, in particular a surface thereof, or by a wall of an oven.
  • Relative statements made below about the induction coils, in particular with regard to positions, arrangement and/or sizes, can each be read as valid for the coverage areas and in projection onto the reference plane.
  • electrical leads to the induction coils are excluded from the geometric considerations.
  • the first and second induction coils are arranged at a distance of less than 5 cm, in particular less than 3 cm, advantageously less than 1 cm, preferably less than 0.5 cm, in particular at least in a direction perpendicular to the reference surface.
  • the first induction coil and the second induction coil are arranged parallel to one another.
  • the induction cooking device has a switching element which is intended to close the secondary circuit in the first operating mode and/or to keep it closed and which is intended to, in at least a second operating state in which the first Induction coil is operated in a primary circuit with a clock frequency in a range between 1 kHz and 150 kHz to open the secondary circuit and / or keep it open, so that a current flow through the second induction coil is prevented or substantially prevented.
  • the flow of current in the second induction coil is suppressed to such an extent that a maximum of 1%, in particular a maximum of 0.1%, preferably a maximum of 0.01% of a power fed into the first induction coil is transmitted to the second induction coil.
  • the switching element is provided for short-circuiting the second induction coil.
  • increased flexibility can be achieved by such a configuration.
  • the second induction coil can be switched on if required, in particular in order to enlarge a heating area.
  • the secondary circuit is formed only by the second induction coil and the switching element.
  • the switching element is preferably provided to close the secondary circuit in the first operating state for an uninterrupted period of time that is greater than a multiple, in particular at least four times, for example at least ten times, preferably at least a hundred times, a period corresponding to the clock frequency.
  • a multiple in particular at least four times, for example at least ten times, preferably at least a hundred times, a period corresponding to the clock frequency.
  • slower and cheaper switching elements can be used in this way.
  • the second induction coil is arranged concentrically to the first induction coil. In this way, in particular, good inductive coupling can be achieved.
  • the second induction coil advantageously has at least one outer region which is arranged radially outside of the first induction coil.
  • the outer area forms an annular area, in particular a circular ring-shaped area, which surrounds the first induction coil.
  • the outer area is concentric to first induction coil arranged. In this way, an enlargement of a heating area can advantageously be achieved.
  • the outer area in particular at least one center and/or focal point of the outer area, is arranged laterally offset to the first induction coil.
  • the outer area differs from an area surrounding the first induction coil.
  • the second induction coil has at least one overlapping area that corresponds to a coverage area of the complete first induction coil.
  • the overlapping area and the covering area of the first induction coil are congruent.
  • the overlap area and the outer area are disjoint.
  • the outer area is spaced apart from the overlapping area, in particular at least in the radial direction, in particular parallel to the hob plate and/or to the reference surface, in particular by at least 0.5 mm, for example by at least 1 cm, in particular by at least 2 cm.
  • good inductive coupling can be achieved.
  • the overlapping area is smaller than a covering area of the first induction coil.
  • the first induction coil and the second induction coil have the same number of turns and/or winding density, at least in the overlapping area, in particular the same number of turns per distance unit in a radial extension, in particular viewed from a center and/or a central axis of the induction coil.
  • the turn densities of the first induction coil and the second induction coil differ in the overlapping area, in particular by a maximum of 20%, preferably a maximum of 5%.
  • the second induction coil has a higher winding density in the outer area than in the overlapping area.
  • a winding density in the outer area is preferably equal to a winding density in the overlapping area.
  • the first induction coil in the coverage area and the second induction coil at least in the Overlap area are each formed as different groups of wires of a common stranded wire. In this way, in particular, good inductive coupling can be achieved.
  • the induction cooking appliance device can have a common carrier on which the first induction coil and the second induction coil are arranged.
  • the carrier can be made of a plastic or a ceramic material, for example.
  • the induction coils are connected to the carrier, in particular by means of a form fit, force fit and/or material bond.
  • the first induction coil and the second induction coil can be arranged and/or attached to different carriers.
  • the carriers are connected to one another.
  • the first induction coil and the second induction coil are arranged on the same side of the common carrier.
  • good inductive coupling can be achieved.
  • first induction coil and the second induction coil are arranged on different sides of the common carrier.
  • simple production can be achieved.
  • the induction cooking appliance device can have a carrier, in particular the common carrier, the carrier having a groove in which the first induction coil and/or the second induction coil is guided.
  • the first induction coil and the second induction coil are guided together in the groove, in particular at least in the overlapping area.
  • the carrier has a second groove, the first induction coil being guided in the groove and the second induction coil being guided in the second groove.
  • at least the groove, in particular also the second groove is formed in a spiral shape in the carrier. In particular, a secure hold can be achieved.
  • the second induction coil can be arranged between the first induction coil and an induction heater to be heated, in particular cookware.
  • the second induction coil is arranged between the first induction coil and the hob plate. In this way, in particular, a high level of efficiency can be achieved.
  • the second induction coil has at least a first section and a second section, the second induction coil having a different winding direction in the second section than in the first section.
  • the induction coil is formed by an electrical line which has a first winding sense in the first section and a second winding sense, in particular opposite the first winding sense, in the second section.
  • the electrical line is wound in the first area, in particular starting from a first, in particular inner, end of the electrical line, clockwise or counterclockwise, in particular in projection onto the reference surface.
  • the direction of the winding changes in one area and/or at one point of the electrical line between the first area and the second area, in particular following a course of the electrical line from a clockwise winding to a counterclockwise winding or from a counterclockwise winding clockwise into a clockwise winding.
  • an improved distribution of energy in the induction heating element, in particular cookware can be achieved.
  • areas, in particular rings, of low heating power density between areas of high heating power density can be avoided in this way.
  • the outer region is advantageously formed at least essentially, in particular at least 90%, preferably completely, by the second section of the second induction coil.
  • the second section is preferably formed at least essentially, in particular at least 90%, preferably completely, by the outer area.
  • the overlapping area is advantageously formed at least essentially, in particular at least 90%, preferably completely, by the first section of the second induction coil.
  • the first section is preferably formed at least essentially, in particular at least 90%, preferably completely, by the overlapping area.
  • the induction cooking appliance device has at least a first printed circuit board, on which the inverter electronics are arranged, and a second printed circuit board, which is designed separately from the first printed circuit board and on which at least the switching element is arranged that is provided for to close the secondary circuit in the first operating mode and/or to keep it closed and which is intended to, in at least a second operating state, in which the first induction coil is operated in a primary circuit with a clock frequency in a range between 1 kHz and 150 kHz, to open the secondary circuit and / or to keep it open, so that a current flow through the second induction coil is at least substantially prevented.
  • increased modularity and/or flexibility during production can be achieved.
  • the same printed circuit boards can be achieved.
  • the switching element of the secondary circuit is arranged on the same printed circuit board as the rectifier electronics of the primary circuit.
  • the induction cooking appliance device can have at least one plug connector, which is arranged on the first printed circuit board.
  • the connector is intended to be connected to at least one connecting line that is connected to the second circuit board.
  • the plug connector is preferably designed as an angled plug connector, so that in particular an inserted cable is led away from the first printed circuit board in parallel or essentially in parallel.
  • the connector is arranged in an edge area of the first printed circuit board.
  • the plug connector is arranged remotely from the edge of the first circuit board.
  • the plug connector is designed as a straight plug connector, so that an inserted cable is routed away from the first printed circuit board perpendicularly or substantially perpendicularly to the first printed circuit board.
  • the switching element is advantageously designed as a mechanical switching element, in particular as a relay.
  • a high current-carrying capacity and/or a high electrical efficiency can be achieved due to low ohmic losses.
  • a reliable separation can be achieved in the second operating mode. Costs can also be reduced as a result.
  • the switching element is designed as a semiconductor switching element.
  • the switching element can be used as an opening switching element, which is intended in particular to change from a closed state to an open state by applying a switching current, or preferably as a closing switching element, which is intended in particular to change from the open state to the open state by applying the switching current to switch closed state, be trained.
  • the induction cooking appliance device has a driver circuit which is arranged on the first printed circuit board and which is intended to provide a switching current for the switching element.
  • a simple configuration can be achieved.
  • a switching current is to be understood in particular as a current which is intended to flow directly through at least one switching contact of the switching element and which is high enough to switch the switching element from a blocking state to a conducting state.
  • the driver circuit is arranged on the second printed circuit board.
  • the induction cooking device has a first control unit.
  • the first control unit is preferably arranged on the first printed circuit board.
  • the first control unit is provided to provide the second printed circuit board, in particular the driver circuit or directly to the switching element, with a control signal as a function of which the switching element is to be switched.
  • the first control unit is preferably an electronic control unit.
  • the first control unit has, in particular, a processor and a memory, an operating program which is intended to be executed by the processor preferably being stored in the memory.
  • the first Control unit can also be designed as an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the induction cooking appliance device can have a second control unit, which is arranged on the second printed circuit board and which is provided at least to switch the switching element.
  • the first control unit and the second control unit are connected to one another by means of a data bus connection, with the control signal being provided via the data bus connection.
  • the second control unit is preferably designed as an application-specific integrated circuit.
  • the driver circuit is integrated into the second control unit.
  • the first control unit and the second control unit can be connected to one another via a direct data connection.
  • the second printed circuit board in particular the second control unit, has an identifier component, in particular a jumper, which can be set/configured in particular during assembly.
  • the second control unit can communicate a value of the identifier component by means of the data bus connection.
  • a value of the identifier component indicates which induction coil or which induction heating unit the second printed circuit board is associated with, in particular if the induction cooking device has a plurality of induction heating units.
  • a configuration of the induction cooking device and in particular an assignment of the second printed circuit board to an induction heating unit can be stored in the first control unit, in particular an operating program of the first control unit.
  • the secondary circuit has a resonant capacitance in at least one operating state, which is connected in series with the switching element and the second induction coil.
  • the resonant capacitance has at least one electrical capacitor, for example.
  • the resonant capacitance can have further switching elements, which are intended to connect further electrical capacitors in series or in series with the electrical capacitor to switch in parallel. At least one of the further switching elements can be provided for short-circuiting the resonant capacitance.
  • the secondary circuit draws more energy from the primary circuit for specific frequency ranges, in particular frequency ranges close to a resulting resonant frequency of the secondary circuit, and thus for specific power ranges, than for other frequency ranges.
  • the secondary circuit is formed only by the second induction coil, the switching element and the resonant capacitance.
  • the resonant capacitance is advantageously arranged on the second printed circuit board.
  • the induction cooking appliance device has measuring electronics which are intended to measure electrical properties, in particular current and/or voltage, of at least one component of the secondary circuit.
  • the measurement electronics are preferably arranged on the second printed circuit board.
  • the second control unit is intended to transmit measurement values from the measurement electronics to the first control unit via the data connection and/or data bus connection.
  • the measurement electronics are connected directly to the first control unit.
  • the secondary circuit is only formed by the second induction coil, the switching element of the resonant capacitance and/or the measuring electronics.
  • an induction cooking appliance in particular an induction hob, is proposed with at least one induction cooking appliance device as described above.
  • a method for operating an induction cooking device as described above wherein in a first operating state a switching element closes the secondary circuit and/or keeps it closed, so that the second induction coil can draw energy from the first induction coil, and in a second operating state the switching element closes the secondary circuit interrupted and / or keeps interrupted, so that a current flow through the second induction coil is at least substantially prevented.
  • operation of the first induction coil is advantageously interrupted by the inverter electronics, in particular in order to avoid voltage peaks in the secondary circuit, in particular across the switching element.
  • a switchover time of the switching element is selected such that it lies between two zero crossings of a supply voltage, the operation of the inverter electronics being interrupted from a first of the two zero crossings to a second of the two zero crossings.
  • the induction cooking device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the induction cooking appliance device can have a number of individual elements, components and units that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein.
  • Fig. 1 an induction cooking device designed as an induction hob in a schematic plan view
  • FIGS. 4 a) and b) a first operating state and a second operating state of the induction hob device in a schematic representation
  • 5 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on a common carrier in a schematic perspective sectional view
  • 6 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on a common carrier in a schematic perspective sectional view
  • FIG. 7 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on separate carriers in a schematic perspective sectional view
  • FIG. 8 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on a common carrier in a schematic perspective sectional view
  • FIG. 9 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on a common carrier in a schematic perspective sectional view
  • FIG. 10 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil on a common carrier in a schematic perspective sectional view
  • FIG. 11 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil as wire groups of a common stranded line in a schematic sectional view
  • FIG. 12 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil in a schematic plan view
  • FIG. 13 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil in a schematic plan view
  • FIG. 14 shows a configuration of a first induction coil and a second induction coil in a schematic plan view
  • FIG. 16 shows the configuration from FIG. 15 in a schematic plan view
  • 19 shows a printed circuit board configuration with a common printed circuit board in a schematic representation
  • 20 shows a printed circuit board configuration with a first printed circuit board and a second printed circuit board in a schematic representation
  • FIG. 21 shows a printed circuit board configuration with a first printed circuit board and a second printed circuit board in a schematic representation
  • FIG. 22 shows a printed circuit board configuration with a first printed circuit board and a second printed circuit board in a schematic representation
  • 26 shows a printed circuit board configuration with a first printed circuit board and a second printed circuit board in a schematic representation
  • FIG. 27 shows a time course diagram for a switch-on process of a switching element of the induction cooking appliance device
  • FIG. 28 shows a time course diagram for a switching-off process of a switching element of the induction cooking appliance device.
  • FIG. 1 shows an induction cooking appliance 11 with an induction cooking appliance 10.
  • the induction cooking appliance 11 is designed as an induction hob.
  • the induction cooking appliance device 10 is designed as an induction hob device.
  • the induction cooking appliance 11 has a plurality of heating zones (here four). The heating zones are designed as cooking zones.
  • the induction cooking device 10 is assigned to one of the heating zones.
  • the induction cooking device 10 has an induction heating unit 16 .
  • the induction heating unit 16 has a first induction coil 18 and a second induction coil 20 .
  • the induction cooking appliance 11, in particular the induction cooking appliance device 10, also has a hob plate
  • the heating zones are formed on a surface of the cooktop panel 12 .
  • the hob plate 12 forms an upper boundary of the induction cooking device 11.
  • the hob plate 12 is provided for setting up cookware 13 (see FIG. 2).
  • the induction heating unit 16 is intended to heat a cooking utensil 13 that is placed/placed in the heating zone that is assigned to the induction heating unit 16 .
  • the induction heating unit 16 has a first induction coil 18 . Furthermore, the induction cooking appliance device 10 has inverter electronics 14 which are provided to operate the first induction coil 18 in a primary circuit at a clock frequency, at least in a first operating state (cf. FIG. 4b).
  • the clock frequency is in a range between 30 kHz and 100 kHz.
  • the clock frequency is selected, set and/or regulated in such a way that the cooking utensil 13 is supplied with a predetermined power. In the first operating mode, the cookware
  • the primary circuit has the first induction coil 18 .
  • the primary circuit also has the inverter electronics 14 .
  • the primary circuit can also have an electrical capacitance.
  • the primary circuit also has a power supply.
  • the induction cooking appliance device 10, in particular the induction heating unit 16, has a secondary circuit with a second induction coil 20.
  • the induction cooking appliance device 10, in particular the induction heating unit 16, has a switching element 22.
  • the switching element 22 is arranged in the secondary circuit.
  • the secondary circuit is free of inverter electronics.
  • the secondary circuit is closed at least in the first operating state. This is in the first operating state Switching element 22 closed. In the first operating mode, the second induction coil 18 draws energy from the first induction coil 18 inductively.
  • the switching element 22 is provided to close the secondary circuit in the first operating mode and/or to keep it closed.
  • the switching element 22 is intended to open and/or keep the secondary circuit open in at least a second operating state (cf. FIG. 4a), so that a current flow through the second induction coil 20 is prevented.
  • the first induction coil 18 in the primary circuit is operated with a clock frequency in a range between 1 kHz and 150 kHz.
  • energy is only supplied inductively to the cooking utensil 13 by the first induction coil 18 .
  • the switching element 22 is intended to close the secondary circuit over an uninterrupted period of time in the first operating state, which is greater than a multiple of a period corresponding to the clock frequency.
  • the second induction coil 20 is arranged to overlap the first induction coil 18 .
  • the second induction coil 20 is arranged concentrically to the first induction coil 18 .
  • the first induction coil 18 is ring-shaped, in particular a circular ring-shaped.
  • the first induction coil 18 is designed as a flat coil.
  • the first induction coil 18 consists of turns spiraling along a single plane.
  • the plane is parallel to the hob plate 12.
  • the second induction coil 20 is ring-shaped, in particular a circular ring-shaped.
  • the second induction coil 20 is designed as a flat coil.
  • the second induction coil 20 consists of turns spiraling along a single plane.
  • the plane is parallel to the hob plate 12.
  • the second induction coil 20 has a larger outer diameter than the first induction coil 18.
  • the second induction coil 20 has the same inner diameter as the first induction coil 18.
  • the second induction coil 20 has an outer region that is arranged radially outside of the first induction coil 18 .
  • the outer area is concentric with the first induction coil 18.
  • the outer area is concentric with the second induction coil 20.
  • the second induction coil 20 has an overlap area that corresponds to a coverage area of the complete first induction coil 18 .
  • the induction cooking appliance device in particular the induction heating unit 16, has a common support 19.
  • the first induction coil 18 and at least the overlapping area of the second induction coil 20 are arranged on the common support 19 (cf. FIG. 5).
  • the first induction coil 18 and the second induction coil 20 are arranged on different sides of the common carrier 19 .
  • the common carrier 19 has a groove on an upper side, in which the first induction coil 18 is guided.
  • the common carrier 19 has a groove on an underside, in which the second induction coil 20 is guided.
  • the first induction coil 18 and the second induction coil 20 are arranged on different sides of the common carrier 19 .
  • the common carrier 19 has a groove on an upper side, in which the first induction coil 18 is guided.
  • the common carrier 19 has a groove on an underside, in which the second induction coil 20 is guided.
  • the carrier 18 may be arranged on an underside of the carrier 19, while the second induction coil 20 is arranged on an upper side of the carrier 19.
  • the upper side faces the hob plate 12
  • the underside of the hob plate 12 faces away.
  • the outer portion of the second induction coil 20 can be mounted on the common carrier
  • the outer area of the second induction coil 20 can be arranged on a separate carrier.
  • the turns of the second induction coil 20 in the outer area can lie in the same plane as the turns of the overlapping area.
  • the turns of the second induction coil 20 in the outer region can lie in a different plane, in particular in a plane in which the turns of the first induction coil 18 lie.
  • the second induction coil 20 has a smaller cable cross section than the first induction coil 18.
  • a winding density of the second induction coil 20 in the overlapping area is greater than a winding density of the first induction coil 18, since a web between adjacent tracks of the respective groove was chosen to be the same for the groove on the top and the groove on the bottom, one line of the second induction coil 20, however, has a smaller line cross-section than a line of the first induction coil 18.
  • a wider web is used for the groove on the side of the second induction coil between adjacent tracks of the groove chosen as for the groove of the first induction coil so that the leads of the coils are parallel.
  • the grooves can each have a depth that corresponds to a thickness of the electrical line of the respective induction coil. Alternatively, the depth can be larger or smaller than a thickness of the respective electrical line.
  • the first induction coil 18s and the second induction coil 20s are arranged on the same side, in particular an upper side, of the common carrier 19s.
  • Windings of the first induction coil 18s and the second induction coil 20s alternate on the carrier 19s. All turns, in particular except for an innermost turn and an outermost turn, of the second induction coil 20s lie between two turns of the first induction coil 18s. All turns, in particular except for an innermost turn and an outermost turn, of the first induction coil 18s lie between two turns of the second induction coil 20s.
  • the windings of the first induction coil 18s are each close to/without a spacing from the windings of the second induction coil 20s.
  • the common support 19s is formed as a thin plate.
  • the common support 19s has an inner ring protruding upward.
  • the induction coils 18s, 20s are wound from the ring.
  • the induction cooking appliance device 10a in particular the induction heating unit 16a, has a first carrier 19a and a second carrier 21a.
  • the first induction coil 18a is arranged on the first support 19a.
  • the second induction coil 20a is arranged on the second carrier 21a.
  • the first carrier 19a can be glued to the second carrier 21a.
  • the carriers 19a, 21a each have a groove on an upper side, in which the respective induction coil 18a, 20a is guided.
  • the first induction coil 18a is sandwiched between the first support 19a and the second support 21a.
  • the second induction coil is enclosed at least in the overlap area between the first carrier and the second carrier.
  • At least the overlapping area of the second induction coil 20 is arranged between the first induction coil 18 and a cooking utensil 13 to be heated.
  • the second induction coil 20 is arranged closer to the hob plate 12 than the first induction coil 18.
  • the first induction coil 18b and the second induction coil 20b are in turn arranged on the same side of the common carrier 19b.
  • the common carrier 19b has a single groove in which both the first induction coil 18b and the second induction coil 20b are guided.
  • the second induction coil 20b can be arranged on an inside of the groove, while the first induction coil 18b is guided on an outside of the groove.
  • the first induction coil 18b and the second induction coil 20b are close together and/or adjacent to each other in the groove.
  • the first induction coil 18c and the second induction coil 20c are arranged on the same side of the common carrier 19c.
  • the common carrier 19c has two grooves that extend parallel to each other in a spiral from a center of the common carrier 19c, so that, apart from the innermost and outermost tracks of the grooves, between two adjacent tracks of the grooves there is exactly one track of the other groove lies.
  • the first induction coil 18c is routed in one of the grooves, while the second induction coil 20c is routed in another of the grooves.
  • the common carrier 19d has a corrugated or rectangular profile, which forms a groove on both sides of the common carrier 19d.
  • the first induction coil 18d is located in one of the grooves while the second induction coil 20d is located in another of the grooves.
  • the windings of the first induction coil 18d and the windings of the second induction coil 20d are in this case arranged in a common plane.
  • FIG. 11 shows a further alternative embodiment.
  • the first induction coil 18e and the second induction coil 20e are each formed in the overlapping area as different groups of wires of a common stranded line.
  • some of the wires are provided with a different colored lacquer than the rest of the wires, so that when the induction coils 18e, 20e are wound, the correct wires can be combined into groups around the first induction coil 18e and the second induction coil to form 20e.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which the second induction coil 20f has an oval or rectangular shape, for example for a roasting zone.
  • the first induction coil 18f has a circular shape.
  • a narrow side of the second induction coil 20f has an extension that corresponds to a diameter of the first induction coil 18f.
  • the second induction coil 20f completely overlaps the first induction coil 18f.
  • the second induction coil 20f and the first induction coil 18f are arranged concentrically.
  • the second induction coil 20g has an overlapping area that is congruent with a covering area of the first induction coil 18g. Furthermore, the second induction coil 20g has an outer area. The outer area is arranged laterally next to the first induction coil 18g and the second induction coil 20g.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of the induction heating unit 16h.
  • the second induction coil 20h has an inner area.
  • the inner area covers an area not covered by the first induction coil 18h.
  • the second induction coil 20h has an overlapping area that overlaps with the first induction coil 18h.
  • the overlapping area surrounds the inner area in a ring shape. In this case, the overlapping area can be smaller than a coverage area of the first induction coil 18h.
  • Such an embodiment can facilitate the detection of small cooking utensils.
  • such a configuration can allow efficient heating of small cooking utensils by transferring power from the first induction coil to the second induction coil and thus making it available to the interior.
  • FIGS. 15 and 16 show a further embodiment of the induction heating unit 16i.
  • the second induction coil 20i has a first section and a second section.
  • the second induction coil 20i has a first winding direction 26i in the first region.
  • the second induction coil 20i has a second winding sense 27i in the second area.
  • the second induction coil 20i has a different winding direction 26i, 27i in the second section than in the first section.
  • the second area surrounds the first area annularly.
  • the winding sense 26i in the first section is opposite to the winding sense 27i in the second section.
  • the second induction coil 20i has an outer region which is arranged radially outside of the first induction coil 18i. The outer area is formed by the second section of the second induction coil 20i.
  • the second induction coil 20i has an overlap area that corresponds to a coverage area of the complete first induction coil 18i.
  • the first induction coil 18i has a winding direction 25i.
  • the winding sense 25i of the first induction coil 18i corresponds to a winding sense 26i of the first region of the second induction coil 20i.
  • a sense of winding of the first induction coil corresponds to a sense of winding of the second region of the second induction coil.
  • the overlapping area is formed by the first section of the second induction coil 20i.
  • the first area and the second area of the second induction coil 20i can be arranged on a common carrier.
  • the carrier can have a groove that defines a respective direction of winding.
  • FIG. 17 shows heat output distributions 30, 34, 36 for different configurations and/or operating modes in relation to an arrangement of the induction heating unit 16.
  • a first heating power distribution 30 shows a course of the heating power density in the radial direction for the second operating mode, in which the first induction coil 18 is actively operated and the switching element 22 is open, so that a current flow through the second induction coil 20 is prevented.
  • the first heat output distribution 30 increases from a center of the first induction coil 18 outwards, has a maximum and decreases further outwards. Outside the coverage area of the first induction coil 18, the heating power density is low.
  • a second heating power distribution 34 shows a course of the heating power density in the radial direction for the first operating mode, in which the first induction coil 18 is actively operated and the switching element 22 is closed, so that the second induction coil 20 can draw energy from the first induction coil 18, with this the second induction coil 20 has a different winding direction in the overlapping area than in the outer area.
  • the second heat output distribution 34 increases from a center of the second induction coil 20 outwards, has a maximum and decreases again toward the edge of the second induction coil 20 .
  • a third heating power distribution 36 shows a profile of the heating power density in the radial direction for the first operating mode, with a winding sense of the second induction coil 20 being constant.
  • the third heating power distribution 36 has two local maxima.
  • the heating power density increases from a center of the first and second induction coils 18, 20 outwards and reaches a local maximum within the overlapping area. After the local maximum has been reached, the heating power density decreases again towards the outside until a local minimum is reached at an outer edge of the first induction coil 18 . After the local minimum has been reached, the heating power density increases again towards the outside, reaches a local maximum in the outer area of the second induction coil 20 and then decreases. Outside the second induction coil 20, the heating power density is low.
  • FIG. 18 shows an embodiment of an induction cooking device 10k.
  • the induction cooking appliance device 10k shows a first printed circuit board 40k.
  • the printed circuit board 40k In comparison to a printed circuit board for an induction heating unit without a second induction coil, the printed circuit board 40k has a lateral extension which is formed in one piece with the first printed circuit board 40k. A layout of the first printed circuit board changes here only in the area of the lateral expansion in comparison to an embodiment without a second induction coil.
  • the switching element 22k is arranged in the lateral extension.
  • the switching element 22k is designed as a relay.
  • the induction cooking appliance device 10k also has a driver circuit 52k, which is arranged in the lateral expansion and which is intended to provide the switching element 22k with a switching current.
  • FIG. 19 shows an alternative embodiment of an induction cooking device 101.
  • the switching element 221 is arranged on the first printed circuit board 401.
  • a driver circuit 521 is also arranged on the first circuit board 401 .
  • the first circuit board 401 is larger than a comparable circuit board for an induction heating unit without a second induction coil.
  • FIG. 20 shows a further embodiment of an induction cooking appliance device 10m.
  • the induction cooking appliance device 10m has a first printed circuit board 40m.
  • the inverter electronics 14m are arranged on the first printed circuit board 40m.
  • the induction cooking appliance device 10m also has a second printed circuit board 50m.
  • the second circuit board 50m is separate from the first circuit board 40m.
  • the switching element 22m is arranged on the second circuit board 50m.
  • the switching element 22m is provided to close the secondary circuit in the first operating mode and/or to keep it closed.
  • the switching element 22m is also provided to open and/or keep the secondary circuit open in the second operating state, so that a current flow through the second induction coil 20m is prevented.
  • the induction cooking appliance device 10m has a plug connector 42m.
  • the connector 42m is arranged on the first circuit board 40m.
  • the connector 42m is intended to be connected to at least one connection line that is connected to the second printed circuit board 50m.
  • the plug connector 42m is arranged at a distance from an edge of the first printed circuit board 40m.
  • the connecting line provides the second printed circuit board 50m with a supply voltage.
  • FIG. 21 shows a further embodiment of an induction cooking appliance device 10n.
  • the connector 42n is designed as an angled connector.
  • the connector 42n is arranged in an edge area of the first printed circuit board 40n.
  • FIG. 22 shows an alternative embodiment of an induction cooking device 10o.
  • the switching element 22o is arranged on the second circuit board 50o.
  • the induction cooking appliance device 10o has a driver circuit 52o, which is arranged on the first printed circuit board 40o and which is intended to provide a switching current for the switching element 22o. In this case, the switching current is transmitted via the connecting line from the first printed circuit board 40o to the second printed circuit board 50o.
  • FIG. 23 shows a further embodiment of an induction cooking appliance device 10p.
  • the induction cooking appliance device 10p has a first control unit (not shown), which is arranged on the first printed circuit board 40p and which is intended to provide the second printed circuit board 50p with a control signal, depending on which the Switching element is to be switched 22p.
  • the control signal is routed to the second printed circuit board 50p via the connecting line.
  • the induction cooking appliance device 10p has a second control unit 54p, which is arranged on the second printed circuit board 50p.
  • the second control unit 54p is provided to switch the switching element 22p.
  • the first control unit and the second control unit 54p are connected to one another by means of a data bus connection.
  • the control signal is provided via the data bus connection.
  • the data bus connection is made via the connecting line.
  • the connecting line can have a separate line for the data bus connection, or the data bus connection can be modulated onto a line for the voltage supply.
  • the control unit 54p activates or deactivates the driver circuit 52p (cf. FIG. 24).
  • the driver circuit 52p then provides (activate) a switching current to the switching element 22p or interrupts a switching current (deactivate).
  • the switching element 22p is in this case designed as a closing switching element.
  • the induction cooking appliance device 10p can have test electronics 56p, which are provided to check a switching state of the switching element 22p and to provide the second control unit 54p with a corresponding test value.
  • the second control unit 54p can be provided to determine faulty switching behavior based on the test value.
  • the second control unit 54p can be provided to report a faulty switching behavior to the first printed circuit board 40p, in particular the first control unit, and/or to control the driver circuit 52p differently.
  • the induction cooking appliance device 10a, 10q, 10r in particular the secondary circuit, has a resonant capacitance 24a, 24q, 24r.
  • the resonant capacitance 24a, 24q, 24r is arranged in the secondary circuit.
  • the resonant capacitance 24a, 24q, 24r is connected in series with the switching element 22a, 22q, 22r and the second induction coil 20a, 20q, 20r.
  • the resonant capacitance 24q, 24r is arranged on the second circuit board 50q, 50r.
  • the switching element 22 is controlled in a first operating state such that it closes the secondary circuit and/or keeps it closed, so that the second induction coil 20 can obtain energy from the first induction coil 18 .
  • the switching element 22 is controlled in such a way that it interrupts the secondary circuit and/or keeps it interrupted, so that a current flow through the second induction coil 20 is prevented.
  • FIGS. 27 and 28 a switch-on process and a switch-off process are shown schematically in a time flow chart.
  • a rectified supply voltage 60 has zero crossings, here zeros, at regular intervals.
  • the level of a current 72 flowing through the first induction coil 18 adapts to a profile of the supply voltage 60 as long as the inverter electronics 14 are active.
  • the switching element 22 is in an open state 66 (cf. FIG. 27). If the switching element 22 is to be switched over, operation of the inverter electronics 14 is interrupted for an interruption period 74, preferably for a half cycle of the supply voltage (or a full cycle of the rectified supply voltage 60) between two zero crossings of the rectified supply voltage 60.
  • a drive signal 64 for the switching element 22 is activated during the interruption period 74 .
  • the switching element is placed in a transitional state 68 by activation of the driver signal 64 .
  • the switching element 22 changes from the open state 66 to a closed state 70.
  • the switching element 22 is in the closed state 70, so that the second induction coil 20 is energized when the operation of the inverter electronics 14 is resumed can be supplied.
  • the switching element 22 Before the second induction coil 20 is deactivated, the switching element 22 is in a closed state 70 (cf. FIG. 27). If the switching element 22 is to be switched over, the inverter electronics 14 are operated for an interruption period 74, preferably for a half cycle of the supply voltage (or a full cycle of the rectified supply voltage 60) between two zero crossings of the rectified supply voltage 60. During this interruption period 74, the first induction coil is virtually free of current. A driver signal 64 for the switching element 22 is deactivated during the interruption period 74 .
  • the switching element 22 Deactivation of the driver signal 64, the switching element 22 is placed in a transitional state 68. In the transitional state 68, the switching element 22 changes from the closed state 70 to the open state 66. At the latest by the end of the interruption period 74, the switching element 22 is in the open state 66, so that the second induction coil 20 is de-energized when the operation of the inverter electronics 14 is resumed .

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer ersten Induktionsheizeinheit (16), die eine erste Induktionsspule (18) aufweist, und zumindest einer Wechselrichterelektronik (14), die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem ersten Betriebszustand die erste Induktionsspule (18) in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz zu betreiben, insbesondere um ein Gargeschirr (13) aufzuheizen. Um eine erhöhte Flexibilität zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizeinheit (16) einen Sekundärkreis mit einer zweiten Induktionsspule (20) aufweist, der frei ist von Wechselrichterelektronik, wobei der Sekundärkreis zumindest in dem ersten Betriebszustand geschlossen ist, so dass die zweite Induktionsspule (20) induktiv Energie von der ersten Induktionsspule (18) bezieht.

Description

Induktionsgargerätevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Induktionsgargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Induktionskochfelder bekannt, die mehrere, konzentrisch zueinander angeordnete, Induktionsspulen aufweisen. Die Induktionsspulen sind hierbei jeweils in einem Stromkreis mit einer Wechselrichterelektronik angeordnet und durch diese betrieben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer geringen Anzahl an benötigten Bauteilen bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer ersten Induktionsheizeinheit, die eine erste Induktionsspule aufweist, und zumindest einer Wechselrichterelektronik, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem ersten Betriebszustand die erste Induktionsspule in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz, beispielsweise in einem Bereich zwischen 20 kHz und 120 kHz, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 30 kHz und 100 kHz, zu betreiben, insbesondere um ein Gargeschirr aufzuheizen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizeinheit einen Sekundärkreis mit einer zweiten Induktionsspule aufweist, der frei ist von Wechselrichterelektronik, wobei der Sekundärkreis zumindest in dem ersten Betriebszustand geschlossen ist, so dass die zweite Induktionsspule induktiv Energie von der ersten Induktionsspule bezieht. Insbesondere ist die zweite Induktionsspule dazu vorgesehen, induktiv von der ersten Induktionsspule bezogene Energie, induktiv an das Gargeschirr abzugeben und/oder weiterzugeben. Unter einer „Induktionsgargerätevorrichtung“, insbesondere unter einer „Induktionskochfeldvorrichtung“, soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Induktionsgargeräts, insbesondere eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Unter einem „Induktionsgargerät“ soll insbesondere ein Gargerät, insbesondere ein zum Erwärmen, Erhitzen und/oder Garen von Gargut, wie zum Beispiel Nahrungsmitteln, vorgesehenes Haushaltsgerät verstanden werden. Insbesondere ist das Induktionsgargerät dazu vorgesehen, das Gargut mittels zumindest eines induktiv erhitzten Heizkörpers zu erwärmen, zu erhitzen und/oder zu garen. Insbesondere weist eine Induktionskochfeldvorrichtung zumindest eine Kochfeldplatte zum Aufstellen von Gargeschirr, wie beispielsweise Kochtöpfen, Pfannen und/oder ähnlichem auf. Alternativ ist es denkbar, dass die Induktionsgargerätevorrichtung beispielsweise als Induktionsbackofenvorrichtung ausgebildet ist und zumindest einen, insbesondere plattenförmigen, Induktionsheizkörper aufweist, der insbesondere zur Erhitzung eines Backofeninnenraums vorgesehen ist.
Unter einer „Induktionsspule“ einer Induktionsheizeinheit soll insbesondere eine elektrische Spule verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Großteil, insbesondere zumindest 30 %, vorteilhaft zumindest 50 %, beispielsweise zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 90 %, einer in die Induktionsspule eingebrachten elektrischen Leistung, von insbesondere zumindest 500 W, insbesondere zumindest 500 W, beispielsweise zumindest 1000 W, an einen Induktionsheizkörper, der insbesondere als Gargeschirr, alternativ zum Beispiel als Heizplatte, ausgebildet ist, zu übertragen. Insbesondere ist die Induktionsspule dazu vorgesehen, den Induktionsheizkörper mittels Wirbelstrominduktion und/oder Ummagnetisierungseffekten, wie beispielsweise Domänen-Flips, zu erhitzen. Vorzugsweise ist die Induktionsspule als Flachspule ausgebildet. Insbesondere ist die Induktionsspule von einer spiralförmig gewickelten elektrischen Leitung, insbesondere Litzenleitung, gebildet. Insbesondere ist die Induktionsspule entlang einer Fläche, insbesondere einer ebenen Fläche, alternativ einer gekrümmten Fläche, gewickelt.
Die Wechselrichterelektronik ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Eingangssignal, insbesondere eine Gleichspannung oder eine gleichgerichtete und insbesondere geglättete Wechselspannung in ein Wechselspannungssignal zu wandeln. Insbesondere weist die Wechselrichterelektronik zumindest eine Schalteinheit auf, die insbesondere von zumindest einem Schaltelement, vorzugsweise zumindest zwei Schaltelementen, insbesondere Halbleiterschaltelementen, vorzugsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate- Elektrode (IGBT), gebildet ist. Insbesondere ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, unterschiedliche Kontakte des Eingangssignals abwechselnd mit einem Kontakt der ersten Induktionsspule zu verbinden. Insbesondere bildet die Wechselrichterelektronik gemeinsam mit der ersten Induktionsspule einen erzwungenen Schwingkreis. Insbesondere ist die Schalteinheit, insbesondere die Schaltelemente der Schalteinheit, dazu vorgesehen, in der Taktfrequenz geschaltet, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert, zu werden.
Darunter, dass der Sekundärkreis „frei“ ist von Wechselrichterelektronik soll beispielsweise verstanden werden, dass dieser in einem geschlossenen, also insbesondere zumindest in einem für Wechselspannung leitfähigen, Zustand frei ist von elektronischen Komponenten, insbesondere Schaltelementen, die dazu vorgesehen sind, durch Schaltvorgänge eine erzwungene elektrische Schwingung in der zweiten Induktionsspule hervorzurufen, so dass eine Frequenz der elektrischen Schwingung mit einer Frequenz der Schaltvorgänge korreliert. Insbesondere ist die zweite Induktionsspule in keinem Betriebszustand leitfähig mit irgendeiner Wechselrichterelektronik verbunden. Insbesondere ist der Sekundärkreis dazu vorgesehen, lediglich mittels induktiver Energieübertragung, insbesondere vom Primärkreis, versorgt und/oder betrieben zu werden. Der Sekundärkreis ist insbesondere eine geschlossene Reihenschaltung von elektrischen Komponenten.
Insbesondere ist die erste Induktionsspule dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebsmodus zumindest 30 %, insbesondere zumindest 50 %, von in die erste Induktionsspule eingespeister Energie an die zweite Induktionsspule weiterzugeben, wobei aber auch andere Anteile denkbar sind.
Vorteilhaft weist die zweite Induktionsspule einen geringeren Leitungsquerschnitt auf als die erste Induktionsspule, um beispielsweise Material und/oder Kosten zu sparen. Insbesondere beträgt ein Leitungsquerschnitt der zweiten Induktionsspule maximal 50 %, insbesondere maximal 30 % eines Leitungsquerschnitts der ersten Induktionsspule. Insbesondere ist der Sekundärkreis lediglich von der zweiten Induktionsspule gebildet, die kurzgeschlossen ist.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine Umverteilung von elektrischer Energie, die der ersten Induktionsspule bereitgestellt wird, erreicht werden.
Vorzugsweise ist die zweite Induktionsspule zu der ersten Induktionsspule überlappend angeordnet. Darunter, dass sich zwei Induktionsspulen „überlappen“ soll hierbei verstanden werden, dass sich deren Abdeckungsbereiche zumindest in Projektion, insbesondere senkrechter Projektion, auf eine Bezugsfläche, insbesondere Bezugsebene überlappen und/oder überschneiden. Insbesondere überlappt die zweite Induktionsspule zumindest 50 %, insbesondere zumindest 80 %, vorzugsweise zumindest 95 %, der ersten Induktionsspule. Der Abdeckungsbereich einer Induktionsspule ist insbesondere von einem Bereich gebildet, der zwischen einer innersten Windung der Induktionsspule und einer äußersten Windung der Induktionsspule aufgespannt wird. Die Bezugsfläche bzw. Bezugsebene ist insbesondere eine Fläche bzw. Ebene, die parallel, oder zumindest im Wesentlichen parallel, zu den Windungen zumindest einer der beiden Induktionsspulen liegt. Insbesondere ist die Bezugsfläche von einer Kochfeldplatte, insbesondere einer Oberfläche dieser, oder von einer Wandung einer Backröhre gebildet. Im Weiteren gemachte Relativangaben der Induktionsspulen, insbesondere hinsichtlich Positionen, Anordnung und/oder Größen können jeweils als für die Abdeckungsbereiche und in Projektion auf die Bezugsebene geltend gelesen werden. Insbesondere sind elektrische Zuleitungen zu den Induktionsspulen von den geometrischen Betrachtungen ausgeschlossen. Insbesondere sind die erste und die zweite Induktionsspule in einem Abstand von weniger als 5 cm, insbesondere weniger als 3 cm, vorteilhaft weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 0,5 cm, insbesondere zumindest in einer Richtung senkrecht zur Bezugsfläche, angeordnet. Insbesondere sind die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule parallel zueinander angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine gute induktive Kopplung zwischen den Induktionsspulen erreicht werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung ein Schaltelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, den Sekundärkreis in dem ersten Betriebsmodus zu schließen und/oder geschlossen zu halten und das dazu vorgesehen ist, in zumindest in einem zweiten Betriebszustand, in dem die erste Induktionsspule in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz betrieben wird, den Sekundärkreis zu öffnen und/oder offen zu halten, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule unterbunden oder im Wesentlichen unterbunden ist. Insbesondere ist in dem zweiten Betriebsmodus der Stromfluss in der zweiten Induktionsspule soweit unterbunden, dass maximal 1 %, insbesondere maximal 0,1 %, vorzugsweise maximal 0,01 % einer in die erste Induktionsspule eingespeisten Leistung in die zweite Induktionsspule übertragen werden. Insbesondere ist das Schaltelement dazu vorgesehen, die zweite Induktionsspule kurzzuschließen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine erhöhte Flexibilität erreicht werden. Insbesondere kann die zweite Induktionsspule bei Bedarf hinzugeschaltet werden, insbesondere um einen Heizbereich zu vergrößern.
Insbesondere ist der Sekundärkreis lediglich von der zweiten Induktionsspule und dem Schaltelement gebildet.
Vorzugsweise ist das Schaltelement dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand den Sekundärkreis über einen ununterbrochenen Zeitraum zu schließen, der größer ist als ein Vielfaches, insbesondere zumindest ein Vierfaches, beispielsweise zumindest ein Zehnfaches, vorzugsweise zumindest ein Hundertfaches, einer der Taktfrequenz entsprechenden Periodendauer. Insbesondere können so langsamere und günstigere Schaltelemente eingesetzt werden.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die zweite Induktionsspule konzentrisch zur ersten Induktionsspule angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere eine gute induktive Kopplung erreicht werden.
Vorteilhaft weist die zweite Induktionsspule zumindest einen äußeren Bereich auf, der radial außerhalb der ersten Induktionsspule angeordnet ist. Insbesondere bildet der äußere Bereich einen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Bereich, der die erste Induktionsspule umgibt. Insbesondere ist der äußere Bereich konzentrisch zur ersten Induktionsspule angeordnet. Hierdurch kann vorteilhaft eine Vergrößerung eines Heizbereichs erreicht werden.
Alternativ ist der äußere Bereich, insbesondere zumindest ein Zentrum und/oder Schwerpunkt des äußeren Bereichs, seitlich versetzt zur ersten Induktionsspule angeordnet. Insbesondere unterscheidet sich der äußere Bereich von einem Bereich, der die erste Induktionsspule umgibt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zweite Induktionsspule zumindest einen Überlappungsbereich aufweist, der einem Abdeckungsbereich der kompletten ersten Induktionsspule entspricht. Insbesondere sind der Überlappungsbereich und der Abdeckungsbereich der ersten Induktionsspule deckungsgleich. Vorzugsweise sind der Überlappungsbereich und der äußere Bereich disjunkt. Insbesondere ist der äußere Bereich von dem Überlappungsbereich, insbesondere zumindest in radialer Richtung, insbesondere parallel zur Kochfeldplatte und/oder zur Bezugsfläche, beabstandet, insbesondere um zumindest 0,5 mm, beispielsweise um zumindest 1 cm, insbesondere um zumindest 2 cm. Es kann insbesondere eine gute induktive Kopplung erreicht werden.
Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist der Überlappungsbereich kleiner als ein Abdeckungsbereich der ersten Induktionsspule. Insbesondere gibt es zumindest einen Bereich der ersten Induktionsspule, der nicht von der zweiten Induktionsspule überlappt wird.
Insbesondere weisen die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule zumindest in dem Überlappungsbereich eine gleiche Windungsanzahl und/oder Windungsdichte, insbesondere eine gleiche Anzahl an Windungen je Entfernungseinheit in einer radialen Erstreckung, insbesondere gesehen von einem Zentrum und/oder einer Mittelachse der Induktionsspule, auf. Alternativ unterscheiden sich die Windungsdichten der ersten Induktionsspule und der zweiten Induktionsspule in dem Überlappungsbereich, insbesondere um maximal 20 %, vorzugsweise maximal 5 %. Insbesondere weist die zweite Induktionsspule in dem äußeren Bereich eine höhere Windungsdichte auf als in dem Überlappungsbereich. Vorzugsweise ist eine Windungsdichte im äußeren Bereich gleich einer Windungsdichte im Überlappungsbereich.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die erste Induktionsspule in dem Abdeckungsbereich und die zweite Induktionsspule zumindest in dem Überlappungsbereich jeweils als unterschiedliche Gruppen von Drähten einer gemeinsamen Litzenleitung ausgebildet sind. Hierdurch kann insbesondere eine gute induktive Kopplung erreicht werden.
Ferner kann die Induktionsgargerätevorrichtung einen gemeinsamen Träger aufweisen, auf dem die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule angeordnet sind. Es kann insbesondere eine günstige und/oder einfache Herstellung, eine Platzersparnis und/oder eine gute induktive Kopplung erreicht werden. Der Träger kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem keramischen Material gefertigt sein. Insbesondere sind die Induktionsspulen mit dem Träger verbunden, insbesondere mittels Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss.
Alternativ können die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule auf unterschiedlichen Trägern angeordnet und/oder befestigt sein. Insbesondere sind die Träger miteinander verbunden.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule auf einer gleichen Seite des gemeinsamen Trägers angeordnet sind. Es kann insbesondere eine gute induktive Kopplung erreicht werden.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule auf unterschiedlichen Seiten des gemeinsamen Trägers angeordnet sind. Es kann insbesondere eine einfache Herstellung erreicht werden.
Ferner kann die Induktionsgargerätevorrichtung einen Träger, insbesondere den gemeinsamen Träger, aufweisen, wobei der Träger eine Rille aufweist, in der die erste Induktionsspule und/oder die zweite Induktionsspule geführt ist. Insbesondere sind die erste Induktionsspule und die zweite Induktionsspule, insbesondere zumindest in dem Überdeckungsbereich gemeinsam in der Rille geführt. Insbesondere weist der Träger eine zweite Rille auf, wobei die erste Induktionsspule in der Rille geführt ist und wobei die zweite Induktionsspule in der zweiten Rille geführt ist. Insbesondere ist zumindest die Rille, insbesondere auch die zweite Rille, spiralförmig in dem Träger ausgebildet. Es kann insbesondere ein sicherer Halt erreicht werden.
Weiterhin kann die zweite Induktionsspule zwischen der ersten Induktionsspule und einem zu beheizenden Induktionsheizkörper, insbesondere Gargeschirr, angeordnet sein. Insbesondere ist die zweite Induktionsspule zwischen der ersten Induktionsspule und der Kochfeldplatte angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Effizienz erreicht werden.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist die zweite Induktionsspule zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei die zweite Induktionsspule in dem zweiten Abschnitt einen anderen Wicklungssinn aufweist als in dem ersten Abschnitt. Insbesondere ist die Induktionsspule von einer elektrischen Leitung gebildet, die in dem ersten Abschnitt einen ersten Wicklungssinn aufweist und in dem zweiten Abschnitt einen zweiten, insbesondere dem ersten entgegengesetzten Wicklungssinn, aufweist. Insbesondere ist die elektrische Leitung in dem ersten Bereich, insbesondere ausgehend von einem ersten, insbesondere inneren, Ende der elektrischen Leitung, im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, insbesondere in Projektion auf die Bezugsfläche, gewickelt. Insbesondere ändert sich der Wicklungssinn in einem Bereich und/oder an einer Stelle der elektrischen Leitung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, insbesondere einem Verlauf der elektrischen Leitung folgend von einer Wicklung im Uhrzeigersinn in eine Wicklung gegen den Uhrzeigersinn oder von einer Wicklung gegen den Uhrzeigersinn in eine Wicklung im Uhrzeigersinn. Hierdurch kann insbesondere eine verbesserte Energieverteilung im Induktionsheizkörper, insbesondere Gargeschirr, erreicht werden. Insbesondere können so Bereiche, insbesondere Ringe, geringer Heizleistungsdichte zwischen Bereichen hoher Heizleistungsdichte vermieden werden.
Vorteilhaft ist der äußere Bereich zumindest im Wesentlichen, insbesondere zu mindestens 90 %, vorzugsweise komplett, von dem zweiten Abschnitt der zweiten Induktionsspule gebildet. Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt zumindest im Wesentlichen, insbesondere zu mindestens 90 %, vorzugsweise komplett, von dem äußeren Bereich gebildet.
Vorteilhaft ist der Überlappungsbereich zumindest im Wesentlichen, insbesondere zu mindestens 90 %, vorzugsweise komplett, von dem ersten Abschnitt der zweiten Induktionsspule gebildet. Vorzugsweise ist der erste Abschnitt zumindest im Wesentlichen, insbesondere zu mindestens 90 %, vorzugsweise komplett, von dem Überlappungsbereich gebildet. Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung zumindest eine erste Leiterplatte aufweist, auf der die Wechselrichterelektronik angeordnet ist, und eine zweite Leiterplatte aufweist, die von der ersten Leiterplatte getrennt ausgebildet ist und auf der zumindest das Schaltelement angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, den Sekundärkreis in dem ersten Betriebsmodus zu schließen und/oder geschlossen zu halten und das dazu vorgesehen ist, in zumindest in einem zweiten Betriebszustand, in dem die erste Induktionsspule in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz betrieben wird, den Sekundärkreis zu öffnen und/oder offen zu halten, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule zumindest im Wesentlichen unterbunden ist. Es kann insbesondere eine erhöhte Modularität und/oder Flexibilität bei der Herstellung erreicht werden. Insbesondere können gleiche Leiterplatten für unterschiedliche Induktionsgargeräte verwendet werden, wobei die zweite Leiterplatte lediglich in bestimmten Konfigurationen hinzugefügt wird, in denen die zweite Induktionsspule zusammen mit dem Schaltelement Verwendung findet.
Alternativ ist es denkbar, dass das Schaltelement des Sekundärkreises auf einer gleichen Leiterplatte angeordnet ist wie die Gleichrichterelektronik des Primärkreises.
Ferner kann die Induktionsgargerätevorrichtung zumindest einen Steckverbinder aufweisen, der auf der ersten Leiterplatte angeordnet ist. Insbesondere ist der Steckverbinder dazu vorgesehen, mit zumindest einer Verbindungsleitung verbunden zu werden, die mit der zweiten Leiterplatte verbunden ist. Vorzugsweise ist der Steckverbinder als abgewinkelter Steckverbinder ausgebildet, so dass insbesondere ein eingestecktes Kabel parallel oder im Wesentlichen parallel von der ersten Leiterpatte weggeführt ist. Insbesondere ist der Steckverbinder in einem Randbereich der ersten Leiterplatte angeordnet. Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist der Steckverbinder entfernt von dem Rand der ersten Leiterplatte angeordnet. Alternativ ist der Steckverbinder als gerader Steckverbinder ausgebildet, so dass ein eingestecktes Kabel senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur ersten Leiterplatte von der ersten Leiterplatte weggeführt ist. Durch einen Steckverbinder kann insbesondere eine einfache Montage und eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich einer Modularität erreicht werden. Vorteilhaft ist das Schaltelement als mechanisches Schaltelement, insbesondere als Relais ausgebildet. Hierdurch können insbesondere eine hohe Stromtragfähigkeit und/oder eine hohe elektrische Effizienz auf Grund niedriger ohmscher Verluste erreicht werden. Weiterhin kann eine zuverlässige Trennung im zweiten Betriebsmodus erreicht werden. Ebenso können hierdurch Kosten reduziert werden.
Alternativ ist das Schaltelement als Halbleiterschaltelement ausgebildet. Das Schaltelement kann als öffnendes Schaltelement, das insbesondere dazu vorgesehen ist, durch Anlegen eines Schaltstroms von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand zu wechseln, oder vorzugsweise als schließendes Schaltelement, das insbesondere dazu vorgesehen ist, durch Anlegen des Schaltstroms von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand zu wechseln, ausgebildet sein.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung eine Treiberschaltung aufweist, die auf der ersten Leiterplatte angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, einen Schaltstrom für das Schaltelement bereitzustellen. Es kann insbesondere eine einfache Ausgestaltung erreicht werden. Unter einem Schaltstrom soll insbesondere ein Strom verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, direkt durch zumindest einen Schaltkontakt des Schaltelements zu fließen, und der hoch genug ist, um das Schaltelement von einem sperrenden Zustand in einen leitenden Zustand zu versetzen.
Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist die Treiberschaltung auf der zweiten Leiterplatte angeordnet.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsgargerätevorrichtung eine erste Steuereinheit aufweist. Vorzugsweise ist die erste Steuereinheit auf der ersten Leiterplatte angeordnet. Insbesondere ist die erste Steuereinheit dazu vorgesehen, der zweiten Leiterplatte, insbesondere der Treiberschaltung oder direkt dem Schaltelement, ein Steuersignal bereitzustellen, in Abhängigkeit dessen das Schaltelement geschaltet werden soll. Die erste Steuereinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit. Die erste Steuereinheit weist insbesondere einen Prozessor und einen Speicher auf, wobei vorzugsweise in dem Speicher ein Betriebsprogramm hinterlegt ist, das dazu vorgesehen ist, von dem Prozessor ausgeführt zu werden. Alternativ kann die erste Steuereinheit auch als anwendungsspezifischer integrierter Schalkreis (ASIC) ausgebildet sein.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen kann die Induktionsgargerätevorrichtung eine zweite Steuereinheit aufweisen, die auf der zweiten Leiterplatte angeordnet ist und die zumindest dazu vorgesehen ist, das Schaltelement zu schalten. Insbesondere sind die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit mittels einer Datenbusverbindung miteinander verbunden, wobei das Steuersignal über die Datenbusverbindung bereitgestellt wird. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Modularität und/oder Flexibilität erreicht werden.
Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis ausgebildet. Insbesondere ist die Treiberschaltung in die zweite Steuereinheit integriert.
Alternativ zu einer Datenbusverbindung können die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit über eine direkte Datenverbindung miteinander verbunden sein.
Insbesondere weist die zweite Leiterplatte, insbesondere die zweite Steuereinheit, eine Identifikatorkomponente, insbesondere eine Steckbrücke, auf, die insbesondere bei einer Montage gesetzt/konfiguriert werden kann. Insbesondere kann die zweite Steuereinheit, einen Wert der Identifikatorkomponente mittels der Datenbusverbindung kommunizieren. Insbesondere gibt ein Wert der Identifikatorkomponente an, welcher Induktionsspule bzw. welcher Induktionsheizeinheit, die zweite Leiterplatte zugeordnet ist, insbesondere wenn die Induktionsgargerätevorrichtung mehrere Induktionsheizeinheiten aufweist.
Alternativ zur Verwendung einer Identifikatorkomponente, kann eine Konfiguration der Induktionsgargerätevorrichtung und insbesondere eine Zuordnung der zweiten Leiterpatte zu einer Induktionsheizeinheit in der ersten Steuereinheit, insbesondere einem Betriebsprogramm der ersten Steuereinheit, hinterlegt sein.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass der Sekundärkreis in zumindest einem Betriebszustand eine Resonanzkapazität aufweist, die mit dem Schaltelement und der zweiten Induktionsspule in Reihe geschaltet ist. Die Resonanzkapazität weist beispielsweise zumindest einen elektrischen Kondensator auf. Die Resonanzkapazität kann weitere Schaltelemente aufweisen, die dazu vorgesehen sind, dem elektrischen Kondensator weitere elektrische Kondensatoren in Reihe oder parallel zu schalten. Zumindest eines der weiteren Schaltelemente kann dazu vorgesehen sein, die Resonanzkapazität kurzzuschließen. Durch die Verwendung einer Resonanzkapazität kann insbesondere erreicht werden, dass der Sekundärkreis für bestimmte Frequenzbereiche, insbesondere Frequenzbereiche nahe einer resultierenden Resonanzfrequenz des Sekundärkreises, und somit für bestimmte Leistungsbereiche, mehr Energie von dem Primärkreis bezieht als für andere Frequenzbereiche.
Insbesondere ist der Sekundärkreis lediglich von der zweiten Induktionsspule, dem Schaltelement und der Resonanzkapazität gebildet.
Vorteilhaft ist die Resonanzkapazität auf der zweiten Leiterplatte angeordnet.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist die Induktionsgargerätevorrichtung Messelektronik auf, die dazu vorgesehen ist, elektrische Eigenschaften, insbesondere Strom und/oder Spannung, zumindest einer Komponente des Sekundärkreises zu messen. Vorzugsweise ist die Messelektronik auf der zweiten Leiterplatte angeordnet. Insbesondere ist die zweite Steuereinheit dazu vorgesehen, Messwerte der Messelektronik über die Datenverbindung und/oder Datenbusverbindung an die erste Steuereinheit zu übertragen. Alternativ, insbesondere in einer Ausgestaltung ohne zweite Steuereinheit, ist die Messelektronik direkt mit der ersten Steuereinheit verbunden.
Insbesondere ist der Sekundärkreis lediglich von der zweiten Induktionsspule, dem Schaltelement der Resonanzkapazität und/oder der Messelektronik gebildet.
Weiterhin wird ein Induktionsgargerät, insbesondere Induktionskochfeld, mit zumindest einer zuvor beschriebenen Induktionsgargerätevorrichtung vorgeschlagen.
Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb einer zuvor beschriebenen Induktionsgargerätevorrichtung vorgeschlagen, wobei in einem ersten Betriebszustand ein Schaltelement den Sekundärkreis schließt und/oder geschlossen hält, so dass die zweite Induktionsspule Energie von der ersten Induktionsspule beziehen kann, und in einem zweiten Betriebszustand das Schaltelement den Sekundärkreis unterbricht und/oder unterbrochen hält, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule zumindest im Wesentlichen unterbunden ist. Vorteilhaft wird zu einer Umschaltung des Schaltelements ein Betrieb der ersten Induktionsspule durch die Wechselrichterelektronik unterbrochen, insbesondere um Spanungsspitzen im Sekundärkreis, insbesondere über dem Schaltelement, zu vermeiden. Insbesondere wird ein Umschaltzeitpunkt des Schaltelements derart gewählt, dass er zwischen zwei Nulldurchgängen einer Versorgungsspannung liegt, wobei der Betrieb der Wechselrichterelektronik von einem ersten der zwei Nulldurchgänge bis zu einem zweiten der zwei Nulldurchgänge unterbrochen wird.
Die Induktionsgargerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionsgargerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 Ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Induktionsgargerät in einer schematischen Aufsicht,
Fig. 2 eine als Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildete Induktionsgargerätevorrichtung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 3 eine Induktionskochfeldvorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 4 a) und b) einen ersten Betriebszustand und einen zweiten Betriebszustand der Induktionskochfeldvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 5 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf einem gemeinsamen Träger in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung, Fig. 6 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf einem gemeinsamen Träger in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 7 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf getrennten Trägern in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 8 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf einem gemeinsamen Träger in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 9 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf einem gemeinsamen Träger in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 10 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule auf einem gemeinsamen Träger in einer schematischen perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 11 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule als Drahtgruppen einer gemeinsamen Litzenleitung in einer schematischen Schnittdarstellung,
Fig. 12 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule in einer schematischen Aufsicht,
Fig. 13 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule in einer schematischen Aufsicht,
Fig. 14 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule in einer schematischen Aufsicht,
Fig. 15 eine Konfiguration einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule in einer schematischen Schnittdarstellung,
Fig. 16 die Konfiguration aus Figur 15 in einer schematischen Aufsicht,
Fig. 17 einen Vergleich von Heizleistungsverteilungen für unterschiedliche Konfigurationen der ersten und zweiten Induktionsspule und unterschiedliche Betriebsmodi,
Fig. 18 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer gemeinsamen Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 19 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer gemeinsamen Leiterplatte in einer schematischen Darstellung, Fig. 20 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 21 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 22 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 23 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 24 die Komponenten auf der zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 25 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 26 eine Leiterplattenkonfiguration mit einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte in einer schematischen Darstellung,
Fig. 27 ein zeitliches Verlaufsdiagramm für einen Einschaltvorgang eines Schaltelements der Induktionsgargerätevorrichtung und
Fig. 28 ein zeitliches Verlaufsdiagramm für einen Ausschaltvorgang eines Schaltelements der Induktionsgargerätevorrichtung.
Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in den Figuren jeweils lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen.
In den Figuren sind multiple Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf eine Wiederholung von Gemeinsamkeiten der unterschiedlichen Ausgestaltungen weitestgehend verzichtet und es wird hauptsächlich auf die Unterschiede der Ausgestaltungen eingegangen. Zu gleich bleibenden Bauteilen, Merkmalen und Funktionen kann somit grundsätzlich auf die Beschreibung eines der anderen beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen werden. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind den Bezugszeichen unterschiedliche kleine lateinische Buchstaben (a-s) nachgesetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele verwiesen werden. Figur 1 zeigt ein Induktionsgargerät 11 mit einer Induktionsgargerätevorrichtung 10. Das Induktionsgargerät 11 ist als Induktionskochfeld ausgebildet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10 ist als Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildet.
Das Induktionsgargerät 11 weist eine Mehrzahl von Heizzonen auf (hier vier). Die Heizzonen sind als Kochzonen ausgebildet. Einer der Heizzonen ist die Induktionsgargerätevorrichtung 10 zugeordnet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10 weist eine Induktionsheizeinheit 16 auf. Die Induktionsheizeinheit 16 weist eine erste Induktionsspule 18 und eine zweite Induktionsspule 20 auf. Das Induktionsgargerät 11 , insbesondere die Induktionsgargerätevorrichtung 10, weist weiterhin eine Kochfeldplatte
12 auf. Die Heizzonen sind auf einer Oberfläche der Kochfeldplatte 12 ausgebildet. Die Kochfeldplatte 12 bildet eine obere Begrenzung des Induktionsgargeräts 11. Die Kochfeldplatte 12 ist zum Aufstellen von Gargeschirr 13 (vgl. Fig. 2) vorgesehen. Die Induktionsheizeinheit 16 ist dazu vorgesehen, ein Gargeschirr 13 zu erhitzen, das in der Heizzone eingebracht/aufgestellt ist, die dem Induktionsheizeinheit 16 zugeordnet ist.
Die Induktionsheizeinheit 16 weist eine erste Induktionsspule 18 auf. Weiterhin weist die Induktionsgargerätevorrichtung 10 eine Wechselrichterelektronik 14 auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem ersten Betriebszustand (vgl. Figur 4b) die erste Induktionsspule 18 in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz zu betreiben. Die Taktfrequenz liegt in einem Bereich zwischen 30 kHz und 100 kHz. Die Taktfrequenz wird hierbei derart gewählt, eingestellt und/oder eingeregelt, dass dem Gargeschirr 13 eine vorbestimmte Leistung zugeführt wird. In dem ersten Betriebsmodus wird das Gargeschirr
13 durch die Induktionsheizeinheit 16 erhitzt. Der Primärkreis weist die erste Induktionsspule 18 auf. Der Primärkreis weist weiterhin die Wechselrichterelektronik 14 auf. Der Primärkreis kann ferner eine elektrische Kapazität aufweisen. Der Primärkreis weist weiterhin eine Spannungsversorgung auf.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10, insbesondere die Induktionsheizeinheit 16, weist einen Sekundärkreis mit einer zweiten Induktionsspule 20 auf. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10, insbesondere die Induktionsheizeinheit 16, weist ein Schaltelement 22 auf. Das Schaltelement 22 ist in dem Sekundärkreis angeordnet.
Der Sekundärkreis ist frei von Wechselrichterelektronik. Der Sekundärkreis ist zumindest in dem ersten Betriebszustand geschlossen. In dem ersten Betriebszustand ist das Schaltelement 22 geschlossen. In dem ersten Betriebsmodus bezieht die zweite Induktionsspule 18 induktiv Energie von der ersten Induktionsspule 18. In dem zweiten Betriebsmodus wird dem Gargeschirr 13 sowohl von der ersten Induktionsspule 18 als auch der zweiten Induktionsspule 20 induktiv Energie zugeführt.
Das Schaltelement 22 ist dazu vorgesehen, den Sekundärkreis in dem ersten Betriebsmodus zu schließen und/oder geschlossen zu halten. Das Schaltelement 22 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem zweiten Betriebszustand (vgl. Figur 4a) den Sekundärkreis zu öffnen und/oder offen zu halten, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule 20 unterbunden ist. In dem zweiten Betriebsmodus wird die erste Induktionsspule 18 in dem Primärkreis mit einer Taktfrequenz in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz betrieben. In dem zweiten Betriebsmodus wird dem Gargeschirr 13 lediglich von der ersten Induktionsspule 18 induktiv Energie zugeführt.
Das Schaltelement 22 ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand den Sekundärkreis über einen ununterbrochenen Zeitraum zu schließen, der größer ist als ein Vielfaches einer der Taktfrequenz entsprechenden Periodendauer.
Die zweite Induktionsspule 20 ist zu der ersten Induktionsspule 18 überlappend angeordnet.
Die zweite Induktionsspule 20 ist konzentrisch zur ersten Induktionsspule 18 angeordnet. Die erste Induktionsspule 18 ist ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet. Die erste Induktionsspule 18 ist als Flachspule ausgebildet. Die erste Induktionsspule 18 besteht aus Windungen, die sich spiralförmig entlang einer einzelnen Ebene erstrecken. Die Ebene ist parallel zur Kochfeldplatte 12. Die zweite Induktionsspule 20 ist ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet. Die zweite Induktionsspule 20 ist als Flachspule ausgebildet. Die zweite Induktionsspule 20 besteht aus Windungen, die sich spiralförmig entlang einer einzelnen Ebene erstrecken. Die Ebene ist parallel zur Kochfeldplatte 12. Die zweite Induktionsspule 20 weist einen größeren Außendurchmesser auf als die erste Induktionsspule 18. Die zweite Induktionsspule 20 weist einen gleichen Innendurchmesser auf wie die erste Induktionsspule 18.
Die zweite Induktionsspule 20 weist einen äußeren Bereich auf, der radial außerhalb der ersten Induktionsspule 18 angeordnet ist. Der äußere Bereich ist konzentrisch zur ersten Induktionsspule 18. Der äußere Bereich ist konzentrisch zur zweiten Induktionsspule 20. Die zweite Induktionsspule 20 weist einen Überlappungsbereich auf, der einem Abdeckungsbereich der kompletten ersten Induktionsspule 18 entspricht.
Die Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere die Induktionsheizeinheit 16, weist einen gemeinsamen Träger 19 auf. Auf dem gemeinsamen Träger 19 sind die erste Induktionsspule 18 und zumindest der Überlappungsbereich der zweiten Induktionsspule 20 angeordnet (vgl. Figur 5).
Die erste Induktionsspule 18 und die zweite Induktionsspule 20 sind auf unterschiedlichen Seiten des gemeinsamen Trägers 19 angeordnet. Der gemeinsame Träger 19 weist an einer Oberseite eine Rille auf, in der die erste Induktionsspule 18 geführt ist. Der gemeinsame Träger 19 weist an einer Unterseite eine Rille auf, in der die zweite Induktionsspule 20 geführt ist. Je nach Ausgestaltung kann auch die erste Induktionsspule
18 an einer Unterseite des Trägers 19 angeordnet sein, während die zweite Induktionsspule 20 an einer Oberseite des Trägers 19 angeordnet ist. Die Oberseite ist hierbei der Kochfeldplatte 12 zugewandt, während die Unterseite der Kochfeldplatte 12 abgewandt ist.
Der äußere Bereich der zweiten Induktionsspule 20 kann auf dem gemeinsamen Träger
19 angeordnet sein. Alternativ kann der äußere Bereich der zweiten Induktionsspule 20 auf einem separaten Träger angeordnet sein. Die Windungen der zweiten Induktionsspule
20 im äußeren Bereich können in einer gleichen Ebene liegen wie die Windungen des Überlappungsbereichs. Alternativ können die Windungen der zweiten Induktionsspule 20 im äußeren Bereich in einer von dieser verschiedenen Ebene liegen, insbesondere in einer Ebene, in der die Windungen der ersten Induktionsspule 18 liegen. Die zweite Induktionsspule 20 weist einen kleineren Leitungsquerschnitt auf als die erste Induktionsspule 18.
In der hier dargestellten Variante ist eine Windungsdichte der zweiten Induktionsspule 20 im Überlappungsbereich größer als eine Windungsdichte der ersten Induktionsspule 18, da ein Steg zwischen benachbarten Spuren der jeweiligen Rille gleich gewählt wurde für die Rille in der Oberseite und die Rille an der Unterseite, eine Leitung der zweiten Induktionsspule 20 jedoch einen kleineren Leitungsquerschnitt aufweist als eine Leitung der ersten Induktionsspule 18. In einer alternativen Variante wird für die Rille auf der Seite der zweiten Induktionsspule ein breiterer Steg zwischen benachbarten Spuren der Rille gewählt als für die Rille der ersten Induktionsspule, so dass die Leitungen der Spulen parallel verlaufen. Die Rillen können jeweils eine Tiefe aufweisen, die einer Dicke der elektrischen Leitung der jeweiligen Induktionsspule entspricht. Alternativ kann die Tiefe größer, oder kleiner sein als eine Dicke der jeweiligen elektrischen Leitung.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung (vgl. Figur 6) sind die erste Induktionsspule 18s und die zweite Induktionsspule 20s auf einer gleichen Seite, insbesondere einer Oberseite, des gemeinsamen Trägers 19s angeordnet. Auf dem Träger 19s wechseln sich Windungen der ersten Induktionsspule 18s und der zweiten Induktionsspule 20s ab. Alle Windungen, insbesondere außer einer innersten Windung und einer äußersten Windung, der zweiten Induktionsspule 20s liegen jeweils zwischen zwei Windungen der ersten Induktionsspule 18s. Alle Windungen, insbesondere außer einer innersten Windung und einer äußersten Windung, der ersten Induktionsspule 18s liegen jeweils zwischen zwei Windungen der zweiten Induktionsspule 20s. Die Windungen der ersten Induktionsspule 18s liegen jeweils dicht/ohne Abstand zu den Windungen der zweiten Induktionsspule 20s. Der gemeinsame Träger 19s ist als dünne Platte ausgebildet. Der gemeinsame Träger 19s weist einen inneren Ring auf, der nach oben hervorsteht. Die Induktionsspulen 18s, 20s sind ausgehend von dem Ring gewickelt.
In einer weiteren Alternative (vgl. Figur 7) weist die Induktionsgargerätevorrichtung 10a, insbesondere die Induktionsheizeinheit 16a einen ersten Träger 19a und einen zweiten Träger 21 a auf. Die erste Induktionsspule 18a ist auf der ersten Träger 19a angeordnet. Die zweite Induktionsspule 20a ist auf dem zweiten Träger 21a angeordnet. Der erste Träger 19a kann mit dem zweiten Träger 21a verklebt sein. Die Träger 19a, 21a weisen jeweils auf einer Oberseite eine Rille auf, in der die jeweilige Induktionsspule 18a, 20a geführt ist. Die erste Induktionsspule 18a ist zwischen dem ersten Träger 19a und dem zweiten Träger 21a eingeschlossen. In einer Alternative ist die zweite Induktionsspule zumindest in dem Überlappungsbereich zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger eingeschlossen.
Zumindest der Überlappungsbereich der zweiten Induktionsspule 20 ist zwischen der ersten Induktionsspule 18 und einem zu beheizenden Gargeschirr 13 angeordnet. Die zweite Induktionsspule 20 ist näher an der Kochfeldplatte 12 angeordnet als die erste Induktionsspule 18. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung (vgl. Figur 8) sind die erste Induktionsspule 18b und die zweite Induktionsspule 20b wiederum auf einer gleichen Seite des gemeinsamen Trägers 19b angeordnet. Der gemeinsame Träger 19b weist eine einzige Rille auf, in der sowohl die erste Induktionsspule 18b als auch die zweite Induktionsspule 20b geführt ist. Die zweite Induktionsspule 20b kann hierbei an einer Innenseite der Rille angeordnet sein, während die erste Induktionsspule 18b an einer Außenseite der Rille geführt ist. Die erste Induktionsspule 18b und die zweite Induktionsspule 20b liegen dicht beieinander und/oder aneinander in der Rille.
In einer anderen Ausgestaltung (vgl. Figur 9), sind die erste Induktionsspule 18c und zweite Induktionsspule 20c auf einer gleichen Seite des gemeinsamen Trägers 19c angeordnet. Der gemeinsame Träger 19c weist hierbei zwei Rillen auf, die sich parallel zueinander spiralförmig von einem Zentrum des gemeinsamen Trägers 19c aus erstrecken, so dass, bis auf innerste und äußerste Spuren der Rillen, zwischen zwei benachbarte Spuren der Rillen jeweils genau eine Spur der jeweils anderen Rille liegt. Die erste Induktionsspule 18c ist in einer der Rillen geführt, während die zweite Induktionsspule 20c einer anderen der Rillen geführt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung (vgl. Figur 10) weist der gemeinsame Träger 19d ein Wellenprofil bzw. Rechteckprofil auf, das auf beiden Seiten des gemeinsamen Trägers 19d jeweils eine Rille ausbildet. Die erste Induktionsspule 18d ist in einer der Rillen angeordnet, während die zweite Induktionsspule 20d in einer anderen der Rillen angeordnet ist. Die Windungen der ersten Induktionsspule 18d und die Windungen der zweiten Induktionsspule 20d sind hierbei in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Figur 11 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung. Die erste Induktionsspule 18e und die zweite Induktionsspule 20e sind in dem Überlappungsbereich jeweils als unterschiedliche Gruppen von Drähten einer gemeinsamen Litzenleitung ausgebildet. Bei einer Herstellung der Litzenleitung werden hierzu beispielsweise ein Teil der Drähte mit einem andersfarbigen Lack versehen als ein Rest der Drähte, damit bei einer Wicklung der Induktionsspulen 18e, 20e die korrekten Drähte zu Gruppen zusammengefasst werden können, um die erste Induktionsspule 18e und die zweite Induktionsspule 20e zu bilden. In Figur 12 wird eine Ausgestaltung gezeigt, in der die zweite Induktionsspule 20f eine ovale oder rechteckige Form aufweist, beispielsweise für eine Bräterzone. Die erste Induktionsspule 18f hat eine Kreisform. Eine Schmalseite der zweiten Induktionsspule 20f weist eine Ausdehnung auf, die einem Durchmesser der ersten Induktionsspule 18f entspricht. Die zweite Induktionsspule 20f überlappt die erste Induktionsspule 18f komplett. Die zweite Induktionsspule 20f und die erste Induktionsspule 18f sind konzentrisch angeordnet.
In einer Alternative für zum Beispiel eine Bräterzone gemäß Figur 13, weist die zweite Induktionsspule 20g einen Überlappungsbereich auf, der deckungsgleich zu einem Abdeckungsbereich der ersten Induktionsspule 18g ist. Weiterhin weist die zweite Induktionsspule 20g einen äußeren Bereich auf. Der äußere Bereich ist seitlich neben der ersten Induktionsspule 18g und der zweiten Induktionsspule 20g angeordnet.
In Figur 14 wird eine weitere Ausgestaltung der Induktionsheizeinheit 16h dargestellt. Die zweite Induktionsspule 20h weist hierbei einen Innenbereich auf. Der Innenbereich deckt einen Bereich ab, der nicht von der ersten Induktionsspule 18h abgedeckt ist. Weiterhin weist die zweite Induktionsspule 20h einen Überlappungsbereich auf, der mit der ersten Induktionsspule 18h überlappt. Der Überlappungsbereich umgibt den Innenbereich ringförmig. Der Überlappungsbereich kann hierbei kleiner sein als ein Abdeckungsbereich der ersten Induktionsspule 18h. Eine derartige Ausgestaltung kann die Detektion von kleinen Gargeschirren erleichtern. Weiterhin kann eine derartige Ausgestaltung eine effiziente Beheizung kleiner Gargeschirre erlauben, indem Leistung von der ersten Induktionsspule in die zweite Induktionsspule übertragen und somit dem Innenbereich zur Verfügung gestellt wird.
Figuren 15 und 16 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Induktionsheizeinheit 16i. Die zweite Induktionsspule 20i weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Die zweite Induktionsspule 20i weist in dem ersten Bereich einen ersten Wicklungssinn 26i auf. Die zweite Induktionsspule 20i weist in dem zweiten Bereich einen zweiten Wicklungssinn 27i auf. Die zweite Induktionsspule 20i weist in dem zweiten Abschnitt einen anderen Wicklungssinn 26i, 27i auf als in dem ersten Abschnitt. Der zweite Bereich umgibt den ersten Bereich ringförmig. Der Wicklungssinn 26i im ersten Abschnitt ist dem Wicklungssinn 27i im zweiten Abschnitt entgegengesetzt. Die zweite Induktionsspule 20i weist einen äußeren Bereich auf, der radial außerhalb der ersten Induktionsspule 18i angeordnet ist. Der äußere Bereich ist von dem zweiten Abschnitt der zweiten Induktionsspule 20i gebildet. Die zweite Induktionsspule 20i weist einen Überlappungsbereich auf, der einem Abdeckungsbereich der kompletten ersten Induktionsspule 18i entspricht. Die erste Induktionsspule 18i weist einen Wicklungssinn 25i auf. Der Wicklungssinn 25i der ersten Induktionsspule 18i entspricht einem Wicklungssinn 26i des ersten Bereichs der zweiten Induktionsspule 20i. Alternativ entspricht ein Wicklungssinn der ersten Induktionsspule einem Wicklungssinn des zweiten Bereichs der zweiten Induktionsspule. Der Überlappungsbereich ist von dem ersten Abschnitt der zweiten Induktionsspule 20i gebildet.
Der erste Bereich und der zweite Bereich der zweiten Induktionsspule 20i können auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Insbesondere kann der Träger eine Rille aufweisen, die einen jeweiligen Wicklungssinn festlegt.
In Figur 17 sind Heizleistungsverteilungen 30, 34, 36 für unterschiedliche Konfigurationen und/oder Betriebsmodi in Relation zu einer Anordnung der Induktionsheizeinheit 16 gezeigt.
Beispielsweise zeigt eine erste Heizleistungsverteilung 30 einen Verlauf der Heizleistungsdichte in radialer Richtung für den zweiten Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsspule 18 aktiv betrieben wird und das Schaltelement 22 geöffnet ist, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule 20 unterbunden ist. Die erste Heizleistungsverteilung 30 nimmt von einer Mitte der ersten Induktionsspule 18 ausgehend nach außen hinzu, hat ein Maximum und nimmt nach weiter außen hin wieder ab. Außerhalb des Abdeckungsbereichs der ersten Induktionsspule 18 ist die Heizleistungsdichte gering.
Eine zweite Heizleistungsverteilung 34 zeigt einen Verlauf der Heizleistungsdichte in radialer Richtung für den ersten Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsspule 18 aktiv betrieben wird und das Schaltelement 22 geschlossen ist, so dass die zweite Induktionsspule 20 Energie von der ersten Induktionsspule 18 beziehen kann, wobei hierbei die zweite Induktionsspule 20 in dem Überlappungsbereich einen anderen Wicklungssinn aufweist als im äußeren Bereich. Die zweite Heizleistungsverteilung 34 nimmt von einer Mitte der zweiten Induktionsspule 20 ausgehend, nach außen hin zu, hat ein Maximum und nimmt zum Rand der zweiten Induktionsspule 20 wieder ab.
Eine dritte Heizleistungsverteilung 36 hingegen zeigt einen Verlauf der Heizleistungsdichte in radialer Richtung für den ersten Betriebsmodus, wobei ein Wicklungssinn der zweiten Induktionsspule 20 konstant ist. Die dritte Heizleistungsverteilung 36 weist zwei lokale Maxima auf. Die Heizleistungsdichte nimmt von einer Mitte der ersten und zweiten Induktionsspule 18, 20 ausgehend nach außen hin zu und erreicht ein lokales Maximum innerhalb des Überdeckungsbereichs. Nach Erreichen des lokalen Maximums nimmt die Heizleistungsdichte nach außen hin wieder ab, bis an einem äußeren Rand der ersten Induktionsspule 18 ein lokales Minimum erreicht ist. Nach Erreichen des lokalen Minimums steigt die Heizleistungsdichte nach außen hin wieder zu, erreicht ein lokales Maximum im äußeren Bereich der zweiten Induktionsspule 20 und nimmt anschließend ab. Außerhalb der zweiten Induktionsspule 20 ist die Heizleistungsdichte gering.
Figur 18 zeigt eine Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 10k. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10k zeigt eine erste Leiterplatte 40k. Im Vergleich zu einer Leiterplatte für eine Induktionsheizeinheit ohne zweite Induktionsspule, weist die Leiterplatte 40k eine seitliche Erweiterung auf, die einstückig mit der ersten Leiterplatte 40k ausgebildet ist. Ein Layout der ersten Leiterplatte ändert sich hierbei lediglich im Bereich der seitlichen Erweiterung im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne zweite Induktionsspule. Das Schaltelement 22k ist in der seitlichen Erweiterung angeordnet. Das Schaltelement 22k ist als Relais ausgebildet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10k weist weiterhin eine Treiberschaltung 52k auf, die in der seitlichen Erweiterung angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, dem Schaltelement 22k einen Schaltstrom bereitzustellen.
Figur 19 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 101. Das Schaltelement 221 ist auf der ersten Leiterplatte 401 angeordnet. Ebenso ist eine Treiberschaltung 521 auf der ersten Leiterplatte 401 angeordnet. Die erste Leiterplatte 401 ist größer als eine vergleichbare Leiterplatte für eine Induktionsheizeinheit ohne zweite Induktionsspule. Figur 20 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 10m. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10m weist eine erste Leiterplatte 40m auf. Die Wechselrichterelektronik 14m ist auf der ersten Leiterplatte 40m angeordnet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10m weist weiterhin eine zweite Leiterplatte 50m auf. Die zweite Leiterplatte 50m ist von der ersten Leiterplatte 40m getrennt ausgebildet. Das Schaltelement 22m ist auf der zweiten Leiterplatte 50m angeordnet. Das Schaltelement 22m ist dazu vorgesehen, den Sekundärkreis in dem ersten Betriebsmodus zu schließen und/oder geschlossen zu halten. Das Schaltelement 22m ist weiterhin dazu vorgesehen, in dem zweiten Betriebszustand, den Sekundärkreis zu öffnen und/oder offen zu halten, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule 20m unterbunden ist.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10m weist einen Steckverbinder 42m auf. Der Steckverbinder 42m ist auf der ersten Leiterplatte 40m angeordnet. Der Steckverbinder 42m ist dazu vorgesehen, mit zumindest einer Verbindungsleitung verbunden zu werden, die mit der zweiten Leiterplatte 50m verbunden ist. Der Steckverbinder 42m ist beabstandet zu einem Rand der ersten Leiterplatte 40m angeordnet. Die Verbindungsleitung stellt der zweiten Leiterplatte 50m eine Versorgungsspannung bereit.
Figur 21 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 10n. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Figur 20, ist der Steckverbinder 42n als abgewinkelter Steckverbinder ausgebildet. Der Steckverbinder 42n ist in einem Randbereich der ersten Leiterplatte 40n angeordnet.
Figur 22 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 10o. Das Schaltelement 22o ist auf der zweiten Leiterplatte 50o angeordnet. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10o weist eine Treiberschaltung 52o auf, die auf der ersten Leiterplatte 40o angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, einen Schaltstrom für das Schaltelement 22o bereitzustellen. Der Schaltstrom wird hierbei über die Verbindungsleitung von der ersten Leiterplatte 40o an die zweite Leiterplatte 50o übermittelt.
Figur 23 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Induktionsgargerätevorrichtung 10p. Die Induktionsgargerätevorrichtung 10p weist eine erste Steuereinheit (nicht dargestellt) auf, die auf der ersten Leiterplatte 40p angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, der zweiten Leiterplatte 50p ein Steuersignal bereitzustellen, in Abhängigkeit dessen das Schaltelement 22p geschaltet werden soll. Das Steuersignal wird über die Verbindungsleitung an die zweite Leiterplatte 50p geleitet.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10p weist eine zweite Steuereinheit 54p auf, die auf der zweiten Leiterplatte 50p angeordnet ist. Die zweite Steuereinheit 54p ist dazu vorgesehen, das Schaltelement 22p zu schalten. Die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit 54p sind mittels einer Datenbusverbindung miteinander verbunden. Das Steuersignal wird über die Datenbusverbindung bereitgestellt. Die Datenbusverbindung wird über die Verbindungsleitung hergestellt. Hierzu kann die Verbindungsleitung eine separate Leitung für die Datenbusverbindung aufweisen, oder die Datenbusverbindung kann auf eine Leitung für Spannungsversorgung aufmoduliert sein.
Erhält die zweite Steuereinheit 54p ein Signal von der ersten Leiterplatte 40p, insbesondere der ersten Steuereinheit, aktiviert oder deaktiviert die Steuereinheit 54p die Treiberschaltung 52p (vgl. Figur 24). Die Treiberschaltung 52p stellt daraufhin dem Schaltelement 22p einen Schaltstrom bereit (aktivieren) oder unterbricht einen Schaltstrom (deaktivieren). Das Schaltelement 22p ist hierbei als schließendes Schaltelement ausgebildet.
Die Induktionsgargerätevorrichtung 10p kann eine Prüfelektronik 56p aufweisen, die dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des Schaltelements 22p zu überprüfen und der zweiten Steuereinheit 54p einen entsprechenden Prüfwert bereitzustellen. Die zweite Steuereinheit 54p kann dazu vorgesehen sein, anhand des Prüfwerts ein fehlerhaftes Schaltverhalten festzustellen. Die zweite Steuereinheit 54p kann dazu vorgesehen sein, ein fehlerhaftes Schaltverhalten an die erste Leiterplatte 40p, insbesondere die erste Steuereinheit, zu melden und/oder die Treiberschaltung 52p unterschiedlich anzusteuern.
Gemäß alternativen Ausgestaltungen (vgl. Figur 3, Figur 25 und Figur 26) weist die Induktionsgargerätevorrichtung 10a, 10q, 10r, insbesondere der Sekundärkreis eine Resonanzkapazität 24a, 24q, 24r auf. Die Resonanzkapazität 24a, 24q, 24r ist in dem Sekundärkreis angeordnet.
Die Resonanzkapazität 24a, 24q, 24r ist mit dem Schaltelement 22a, 22q, 22r und der zweiten Induktionsspule 20a, 20q, 20r in Reihe geschaltet.
Die Resonanzkapazität 24q, 24r ist auf der zweiten Leiterplatte 50q, 50r angeordnet. Zum Betrieb einer Induktionsgargerätevorrichtung 10 wird in einem ersten Betriebszustand das Schaltelement 22 so angesteuert, dass dieses den Sekundärkreis schließt und/oder geschlossen hält, so dass die zweite Induktionsspule 20 Energie von der ersten Induktionsspule 18 beziehen kann. In einem zweiten Betriebszustand wird das Schaltelement 22 derart angesteuert, dass dieses den Sekundärkreis unterbricht und/oder unterbrochen hält, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule 20 unterbunden ist.
Zu einer Umschaltung des Schaltelements 22 wird hierbei ein Betrieb der ersten Induktionsspule 18 durch die Wechselrichterelektronik 14 unterbrochen (vgl. Figur 27).
In Figur 27 und 28 ist jeweils ein Einschaltvorgang bzw. ein Ausschaltvorgang schematisch in einem zeitlichen Ablaufdiagramm dargestellt. Eine gleichgerichtete Versorgungsspannung 60 weist in regelmäßigen Abständen Nulldurchgänge, hier Nullstellen, auf. Ein durch die erste Induktionsspule 18 fließender Strom 72 passt sich in seiner Höhe einem Verlauf der Versorgungsspannung 60 an, solange die Wechselrichterelektronik 14 aktiv ist. Vor einer Aktivierung der zweiten Induktionsspule 20 ist das Schaltelement 22 in einem offenen Zustand 66 (vgl. Figur 27). Soll das Schaltelement 22 umgeschaltet werden, wird ein Betrieb der Wechselrichterelektronik 14 für eine Unterbrechungsdauer 74, vorzugsweise für eine Halbperiode der Versorgungsspannung (bzw. eine volle Periode der gleichgerichteten Versorgungsspannung 60) zwischen zwei Nulldurchgängen der gleichgerichteten Versorgungsspannung 60, unterbrochen. Während dieser Unterbrechungsdauer 74 ist die erste Induktionsspule 18 quasi stromfrei. Ein Treibersignal 64 für das Schaltelement 22 wird während der Unterbrechungsdauer 74 aktiviert. Durch Aktivierung des Treibersignals 64 wird das Schaltelement in einen Übergangszustand 68 versetzt. In dem Übergangszustand 68 wechselt das Schaltelement 22 vom offenen Zustand 66 in einen geschlossenen Zustand 70. Spätestens zum Ende der Unterbrechungsdauer 74 befindet sich das Schaltelement 22 in dem geschlossenen Zustand 70, so dass die zweite Induktionsspule 20 mit Wiederaufnahme des Betriebs der Wechselrichterelektronik 14 mit Energie versorgt werden kann.
Vor einer Deaktivierung der zweiten Induktionsspule 20 ist das Schaltelement 22 in einem geschlossenen Zustand 70 (vgl. Figur 27). Soll das Schaltelement 22 umgeschaltet werden, wird ein Betrieb der Wechselrichterelektronik 14 für eine Unterbrechungsdauer 74, vorzugsweise für eine Halbperiode der Versorgungsspannung (bzw. eine volle Periode der gleichgerichteten Versorgungsspannung 60) zwischen zwei Nulldurchgängen der gleichgerichteten Versorgungsspannung 60, unterbrochen. Während dieser Unterbrechungsdauer 74 ist die erste Induktionsspule quasi stromfrei. Ein Treibersignal 64 für das Schaltelement 22 wird während der Unterbrechungsdauer 74 deaktiviert. Durch
Deaktivierung des Treibersignals 64 wird das Schaltelement 22 in einen Übergangszustand 68 versetzt. In dem Übergangszustand 68 wechselt das Schaltelement 22 vom geschlossenen Zustand 70 in den offenen Zustand 66. Spätestens zum Ende der Unterbrechungsdauer 74 befindet sich das Schaltelement 22 in dem offenen Zustand 66, so dass die zweite Induktionsspule 20 mit Wiederaufnahme des Betriebs der Wechselrichterelektronik 14 stromfrei ist.
Besonders unter Verwendung einer Busverbindung, die die erste Steuereinheit mit der zweiten Steuereinheit 54p, 54r verbindet, ist es sinnvoll, zusätzlich zur Datenbusverbindung oder mittels der Datenbusverbindung ein Synchronisierungssignal 62 zu übertragen, um einen Umschaltzeitpunkt trotz eventueller Latenzen in der
Datenübertragung korrekt abzupassen.
Bezugszeichen
10 Induktionsgargerätevorrichtung
11 Induktionsgargerät
12 Kochfeldplatte
13 Gargeschirr
14 Wechselrichterelektronik
16 Induktionsheizeinheit
18 Induktionsspule
19 Träger
20 Induktionsspule
21 Träger
22 Schaltelement
24 Resonanzkapazität
25 Wicklungssinn
26 Wicklungssinn
27 Wicklungssinn
30 Heizleistungsverteilung
34 Heizleistungsverteilung
36 Heizleistungsverteilung
40 Leiterplatte
42 Steckverbinder
50 Leiterplatte
52 Treiberschaltung
54 Steuereinheit
56 Prüfelektronik
60 Versorgungsspannung
62 Synchronisierungssignal
64 Treibersignal
66 Offener Zustand Übergangszustand Geschlossener Zustand Strom Unterbrechungsdauer

Claims

Ansprüche Induktionsgargerätevorrichtung, insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer ersten Induktionsheizeinheit (16), die eine erste Induktionsspule (18) aufweist, und mit zumindest einer Wechselrichterelektronik (14), die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem ersten Betriebszustand die erste Induktionsspule (18) in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz zu betreiben, insbesondere um ein Gargeschirr (13) aufzuheizen, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsheizeinheit (16) einen Sekundärkreis mit einer zweiten Induktionsspule (20) aufweist, der frei ist von Wechselrichterelektronik, wobei der Sekundärkreis zumindest in dem ersten Betriebszustand geschlossen ist, so dass die zweite Induktionsspule (20) induktiv Energie von der ersten Induktionsspule (18) bezieht. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Induktionsspule (20) zu der ersten Induktionsspule (18) überlappend angeordnet ist. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schaltelement (22), das dazu vorgesehen ist, den Sekundärkreis in dem ersten Betriebszustand zu schließen und/oder geschlossen zu halten und das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem zweiten Betriebszustand, in dem die erste Induktionsspule (18) in einem Primärkreis mit einer Taktfrequenz in einem Bereich zwischen 1 kHz und 150 kHz betrieben wird, den Sekundärkreis zu öffnen und/oder offen zu halten, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule (20) zumindest im Wesentlichen unterbunden ist. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22) dazu vorgesehen ist, in dem ersten Betriebszustand den Sekundärkreis über einen ununterbrochenen Zeitraum zu schließen, der größer ist als ein Vielfaches einer der Taktfrequenz entsprechenden Periodendauer.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
5. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Induktionsspule (20) zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei die zweite Induktionsspule (20) in dem zweiten Abschnitt einen anderen Wicklungssinn (26, 27) aufweist als in dem ersten Abschnitt.
6. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Induktionsspule (20) zumindest einen äußeren Bereich aufweist, der radial außerhalb der ersten Induktionsspule (18) angeordnet ist.
7. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Bereich zumindest im Wesentlichen von dem zweiten Abschnitt der zweiten Induktionsspule (20) gebildet ist.
8. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Induktionsspule (20) zumindest einen Überlappungsbereich aufweist, der zumindest im Wesentlichen einem Abdeckungsbereich der kompletten ersten Induktionsspule (18) entspricht.
9. Induktionsgargerätevorrichtung gemäß Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich zumindest im Wesentlichen von dem ersten Abschnitt der zweiten Induktionsspule (20) gebildet ist.
10. Induktionsgargerät, insbesondere Induktionskochfeld, mit zumindest einer Induktionsgargerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Verfahren zum Betrieb einer Induktionsgargerätevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei in einem ersten Betriebszustand ein Schaltelement (22) den Sekundärkreis schließt und/oder geschlossen hält, so dass die zweite Induktionsspule (20) Energie von der ersten Induktionsspule (18) beziehen kann, und in einem zweiten Betriebszustand das Schaltelement (22) den Sekundärkreis unterbricht und/oder unterbrochen hält, so dass ein Stromfluss durch die zweite Induktionsspule (20) zumindest im Wesentlichen unterbunden ist.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
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