EP4633291A1 - Induktionsspule für ein elektro-kochgerät und elektro-kochgerät - Google Patents

Induktionsspule für ein elektro-kochgerät und elektro-kochgerät

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Publication number
EP4633291A1
EP4633291A1 EP25165911.6A EP25165911A EP4633291A1 EP 4633291 A1 EP4633291 A1 EP 4633291A1 EP 25165911 A EP25165911 A EP 25165911A EP 4633291 A1 EP4633291 A1 EP 4633291A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
region
induction coil
stem
area
head
Prior art date
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Pending
Application number
EP25165911.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Egenter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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 EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP4633291A1 publication Critical patent/EP4633291A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H05B2206/02—Induction heating
    • H05B2206/022—Special supports for the induction coils

Definitions

  • the invention relates to an induction coil for an electric cooking appliance, wherein the induction coil comprises a plurality of ferrite bodies. Furthermore, the invention relates to the use of certain ferrite bodies in such an induction coil to inductively transmit power from the induction coil to an electrical load having a counter-induction coil or receiver coil positioned at a certain distance from the induction coil. Finally, the invention also relates to an electric cooktop having a cooktop plate and a plurality of induction coils according to the invention.
  • An induction coil with several ferrite bodies is known. These bodies are arranged below the induction coil to prevent the undesired downward propagation of its magnetic field or to guide the magnetic field lines downward. These ferrite bodies can be shaped either as long rectangles or as circular segments, in particular as sixths of a circle. These circular segment-shaped ferrite bodies are advantageously arranged in the corner regions of approximately rectangular induction coils.
  • the invention is based on the object of creating an induction coil as mentioned above, an initially mentioned use of ferrite bodies in such an induction coil as well as an electric hob with several such induction coils, with which problems of the prior art can be solved and in particular it is possible to guide the magnetic fields generated by the induction coil well and efficiently, in particular in the case of an aforementioned use for inductive power transmission, which can be carried out according to the Ki standard.
  • an induction coil having the features of claim 1 by the use of ferrite bodies in an induction coil having the features of claim 15 and by an electric hob having a hob plate and several induction coils including the features of claim 16.
  • Advantageous and preferred embodiments of the invention are contained in the subclaims and are explained in more detail below. Some of the features are described only for the induction coil, only for the use, or only for the electric hob. However, they are intended to be able to apply independently and independently of one another to such an induction coil, such a use, and such an electric hob. The wording of the claims is incorporated into the description by express reference.
  • the induction coil according to the invention is intended to be installed and used in an electric hob, in particular beneath a hob plate of the hob, advantageously together with other induction coils.
  • the induction coil has a winding body in the form of a flat, spirally wound coil, as is conventional.
  • the winding body is wound from coil wire or so-called coil strand and has an inner connection and an outer connection. These advantageously extend from the winding body as a continued coil wire.
  • the induction coil has at least four individual, identical or identically formed ferrite bodies arranged beneath the winding body.
  • the ferrite bodies are advantageously arranged adjacent to one another in the circumferential direction of the induction coil. They can cover between 30% and 70% of the area of the winding body.
  • the ferrite bodies each have two regions, a first region being arranged on the inside and being a stem region.
  • This stem region runs essentially in the radial direction.
  • a second region is arranged radially on the outside and is a head region or forms a head region.
  • This head region adjoins the stem region, advantageously in a transition region formed here.
  • the head region is wider at its greatest width in angular degrees than the stem region at its greatest width viewed in the circumferential direction, or more than 50% wider in the circumferential direction than the stem region at its greatest width viewed in the circumferential direction.
  • the head region can be more than 50% wider at its greatest width in angular degrees than the stem region where it has the smallest width in angular degrees or as an arc angle.
  • the head region is in each case no more than 150% wider than the stem region at its greatest width viewed in the circumferential direction.
  • the ferrite body can be very roughly regarded as having a T-shaped configuration.
  • the head area extends at least partially beyond the winding body in the radial direction or protrudes beyond it in the radial direction. This can be between 5% and 30% of the radius of the winding body.
  • the stem area does not run with continuous absolute Width, but widens in the radial direction from radially inside to radially outside. This advantageously applies to its absolute width, but not to its width in angular degrees or as an arc angle; here it can vary or its width can even decrease.
  • Such a width direction runs essentially along a circumferential direction of the winding body or approximately at right angles to the radial extension of the ferrite body or the stem region.
  • the stem region narrows in the radial direction from radially inside to radially outside in angular degrees in a range between 40% and 80% of the radius of the winding body and/or in a range between 25% and 75% of the length of the ferrite body, preferably viewed in the radial direction.
  • the lateral sides of the stem region of two directly adjacent ferrite bodies can meet the condition that the sum of all distances between ferrite bodies along any circle around the center of the winding body is at least 40%, preferably between 50% and 70%, of the entire circumference of this circle.
  • the radius of this arbitrary circle can be between 40% and 90% of the radius of the winding body.
  • the sum of all distances can advantageously be between 50% and 70% of the entire circumference of said circle.
  • This specific geometric design ensures that reasonably large distances are provided between adjacent ferrite bodies in the central outer region. These distances, especially for the aforementioned power transmission application, ensure that magnetic coupling into an electrically low-impedance support plate beneath the induction coils in an electric cooktop remains low. This allows, on the one hand, the losses in the support plate to be limited, and, on the other hand, the inductance of the aforementioned receiver coil is not increased excessively by the significantly large recesses or free spaces between the ferrite bodies. This would lead to a detuning of the resonant frequencies for inductive power transmission, which would be highly detrimental to this.
  • the widened head areas on the outside of the induction coil and the relatively close radially inner ends of the ferrite bodies ensure that the inner winding circumference is magnetically short-circuited with the outer winding circumference almost across its entire circumference.
  • the magnetic flux increases radially from the inside to the outside, which is why the absolute width of the ferrite bodies advantageously increases in this direction.
  • an induction coil with its ferrite bodies that is also or primarily used for inductive power transmission to be designed differently. or differently designed ferrite bodies designed according to the invention. Due to their special shape and the projection of the ferrite bodies beyond the winding body, no magnetic field components are coupled into an area located below the induction coil, in particular into a metallic support plate, even radially inside and radially outside.
  • the ferrite bodies of an induction coil or coils can be designed identically, at least with their head regions, i.e., have identical head regions. This also advantageously applies to the aforementioned stem region, particularly at its radially inner end.
  • all ferrite bodies of this induction coil are designed identically for an induction coil or even for all induction coils of the same size in a corresponding hob, at least if they are also intended for inductive power transmission.
  • the use of similar regions or even identical ferrite bodies facilitates assembly and makes it more cost-effective.
  • the ferrite bodies are formed in one piece with their specific shape, i.e., are not assembled from different parts. This prevents escaping magnetic fields at the joints between individual parts, which can cause losses in the winding body and the support plate. Furthermore, it can simplify mechanical fastening of the ferrite bodies during assembly.
  • the lateral sides or outer sides of the stem region run straight in the radial direction for at least 50% of their length, preferably over a length of 65% to 90%. This makes it easy to achieve a widening, as defined above, from radially inward to radially outward in absolute terms. Alternatively to the straight direction, they can run in a slightly curved shape.
  • the distance in angular degrees between the two lateral sides of the stem area of a ferrite core can decrease from radially inward to radially outward, preferably continuously. It is therefore a continuous decrease. In particular, the distance can decrease in a range between 20% or 30% and 80% of the maximum radius of the winding core.
  • the arc angle in degrees between the two lateral sides of the stem region of a ferrite body can increase from radially outside to radially inside, whereby it can preferably even increase continuously or monotonically or even strictly monotonically.
  • the width in the stem region viewed in millimeters, can decrease from radially outside to radially inside.
  • the stem regions of the ferrite bodies can occupy an increasingly larger proportion, which advantageously amounts to more than 50% in degrees.
  • the radially inner end regions of the stem regions taper even more sharply than the lateral sides of the stem regions over their essential length, preferably between 60% and 90% of the length.
  • These radially inner end regions can be between 10% and 30% of the length of the ferrite bodies. This even greater taper can ensure that the stem regions are drawn relatively far toward the center of the induction coil without touching each other.
  • Their width between the two lateral sides of the end regions in angular degrees can increase from radially inside to radially outside or remain the same.
  • the aforementioned lateral sides of the tapered end regions of adjacent ferrite bodies can be spaced apart by at least 5 mm or 5% of the circumference of a circle in this region, advantageously even 8 mm to 12 mm.
  • an aforementioned internal connection can be passed between two adjacent ferrite bodies and at their height. Even if this internal connection only needs to be passed at a single point between two adjacent ferrite bodies, the aforementioned spacing requirement can be advantageous for the realization of identical ferrite bodies and their regular arrangement under the winding body.
  • the tapered end regions of the stem regions do not taper to a point, but are cut at right angles to the radial direction or the radial longitudinal extension of the stem regions. They can be cut straight, or alternatively, they can be curved, in particular curved inward.
  • a free zone can advantageously be provided radially within the tapered end regions of the ferrite bodies, in which no ferrite bodies or no ferrite material, and also no coil windings, are provided.
  • Such a free zone can have a diameter between 2% and 12% of the maximum radius of the winding body.
  • Such a free zone is provided primarily when the winding body is designed as a wide circular ring and also has a free inner zone. In this case, no ferrite material in the form of one or more ferrite bodies needs to be provided in its central inner zone, thus enabling the aforementioned free zone.
  • the radially innermost winding of the winding body is arranged above the tapered end regions, so that they extend radially inward beyond this innermost coil winding. This allows the magnetic field of the induction coil to be directed both radially inward and radially outward as desired.
  • the ratio between the smallest distance between adjacent ferrite bodies at the end regions and the smallest distance between adjacent ferrite bodies at the head regions in absolute width can be between 0.7 and 1.5, preferably between 0.9 and 1.2. It can be provided that the distance is smallest where the ferrite bodies are narrowest, in particular at the inner ends. In some circumstances, the aforementioned internal connection does not even have to be passed through here, which is why they can have the smallest distance from one another precisely here.
  • the ratio between the smallest distance between adjacent ferrite bodies at the end regions and the smallest distance between adjacent ferrite bodies at the head regions in angular degrees can be between 1.5 and 5, preferably between 2.5 and 3.5.
  • the distance between adjacent ferrite bodies at the head region can be as small as the smallest distance at the end regions, measured in absolute numbers.
  • the distance in angular degrees between two adjacent ferrite bodies at the head regions can be between 2° and 8°.
  • the minimum distance between two adjacent ferrite bodies at the end regions can be between 10° and 20°.
  • the proportion of the distance between adjacent ferrite bodies along the circumferential direction, or as an arc angle in degrees, of the total circumference can be more than 40% at any point of the radial extension, so that, so to speak, no point is an even greater distance between adjacent ferrite bodies provided.
  • this proportion can even be more than 50% for more than half of the radial extension, i.e., in a significant area, more than 50% of a circle does not extend over a ferrite body. This applies in particular to the radius range mentioned above, between 40% and 90% of the radius of the winding body.
  • the distance between adjacent ferrite bodies can be provided in the aforementioned transition region, so it can advantageously be between 70% and 90% of the radius of the winding body. This makes it possible for the head region to be pulled very far to the side or become very wide relatively quickly, radially adjoining the transition region. This allows the head regions to have their greatest width slightly radially outside the winding body, with their ends almost touching one another.
  • a significant portion of the surface of the head region can be located radially outside the winding body and thus protrude radially beyond it. This can be at least 50%, preferably between 65% and 95%.
  • the head region can increase significantly in width radially outside the outermost winding of the winding body.
  • the transition region is advantageously located directly beneath this outermost winding.
  • the ferrite bodies can be designed to cover between 40% and 70% of the winding body's surface. Particularly advantageously, this can be between 45% and 60%, for example, approximately half.
  • the stem section Even if the stem section is considerably longer than the head section in the radial direction, it can still have a radial extension of between 10% and 35% of the stem section's radial length. Its width can be several times greater than its radial extension, thus achieving the T-shaped shape mentioned above.
  • the absolute width of the head region along the circumferential direction can be 30% to 100% larger than the absolute width of the stem region before the transition to the head region or before the aforementioned transition region. This can also achieve the aforementioned T-shaped shape of the ferrite body.
  • the distance between two adjacent ferrite bodies at their head regions can be between 2° and 8° in angular degrees.
  • a minimum distance between two adjacent ferrite bodies at the end regions can be between 10° and 20° in angular degrees.
  • the distance in angular degrees can be greater at the end regions of the stem regions than at the head regions. This can be justified primarily by the previously explained goal of routing the internal connection between two adjacent ferrite bodies at the end regions. This allows the overall height of the induction coil to be reduced, since the internal connection does not have to be routed beneath a ferrite body, which would otherwise add up their thicknesses.
  • the ferrite bodies are advantageously designed with mirror symmetry, allowing them to be correctly mounted, for example, with the bottom facing up.
  • This mirror symmetry is advantageously related to an axis that runs exactly radially in the direction of the induction coil and the winding body.
  • the arrangement of the ferrite bodies is preferably axially symmetrical, in particular also point-symmetrical. It is particularly preferably axially symmetrical to two mutually perpendicular axes of symmetry, whereby these axes of symmetry can run between two ferrite bodies or through two ferrite bodies. Particularly advantageously, one axis of symmetry runs exactly centrally through two opposing ferrite bodies, and the other either also runs or runs exactly between two adjacent ferrite bodies. Additionally or alternatively, the arrangement of the ferrite bodies on an induction coil can be point-symmetrical, preferably to a center point of the induction coil and the winding body.
  • the head region is formed by two head end sections or that it has such head end sections. They are preferably formed transversely or at right angles to the longitudinal direction of the stem region. They can be tapered towards their free ends, in particular they can be rounded at the free ends. Particularly advantageously, the smallest distance between adjacent ferrite bodies in absolute width and in degrees of angle exists at these protruding head end sections. In this way, a largely or almost closed circumferential ring made of ferrite material can be created, which runs around the winding body for the reasons stated above due to the specific mode of operation in wireless energy transmission with high power.
  • the outer edge of the winding body, or its outermost winding runs exactly over the transition area between the stem area and the head area. This ensures that the radially inner area of the ferrite body, namely the stem area, which is covered by the winding body, does not protrude significantly radially outward.
  • the head area provided here outside the winding body can be considerably wider outside the winding body. It can be provided that the outermost winding of the winding body runs exactly between the stem area and the head area, i.e., centrally between the two, so to speak, above the transition area.
  • the ferrite bodies or each ferrite body individually has a constant and identical thickness.
  • This can advantageously be between 3 mm and 7 mm, especially A width of about 5 mm is advantageous. This is sufficient to guide the magnetic field lines as described above.
  • the overall height of the finished induction coil is not too high.
  • the ferrite bodies can be 5 cm to 15 cm in the radial direction.
  • more than 75% of this length is the length of the stem regions.
  • the ferrite bodies are preferably formed as a single piece, which simplifies assembly and allows them to better direct the magnetic flux. They can be made of pressed ferrite material, which can then be ground to a defined shape. While the outer contour of the ferrite body is preferably relatively complex, a ferrite body cannot have any holes, openings, or recesses within this outer contour.
  • the aforementioned internal connection of the winding body can be extended from the innermost coil winding with coil wire or coil strand and run between two radially inner ends or the previously described end areas of adjacent ferrite bodies. It can therefore run in the same plane as the ferrite bodies and not beneath them, thereby reducing the overall height.
  • the internal connection can then run radially outward between two ferrite bodies from the innermost winding and emerge, for example, below the winding body where the external connection also branches off.
  • they can form a common connection strand, which simplifies the installation and connection of the induction coil in the cooktop.
  • ferrite bodies with a previously described shape are not only generally used in a hob or in an induction hob in a unit with an induction coil, but primarily for inductive power transmission to a specified electrical consumer, for example a kitchen appliance such as a mixer, toaster, or the like, which has a receiver coil.
  • a specified electrical consumer for example a kitchen appliance such as a mixer, toaster, or the like
  • Such inductive power transmission can advantageously be carried out according to the Ki standard, see, for example, the DE 10 2021 201 220 A1 .
  • a receiver coil should be similar in size to the induction coil, but may also be of a different size.
  • the shape of the ferrite bodies according to the invention is of importance, in which an almost closed ring of ferrite material is present in the outer region of the winding body, which is essentially formed by the widened The previously described head regions are formed.
  • less ferrite material is provided, or neighboring ferrite bodies are spaced significantly apart, since otherwise the magnetic resistance would be too great.
  • ferrite material is also provided in a circular pattern with minor interruptions.
  • this can be achieved without widening the ferrite bodies, since, given the correspondingly small radii in this region, they are relatively close to one another or are relatively close to one another anyway.
  • An electric hob according to the invention has a hob plate and several induction coils; advantageously, there can also be several such induction coils.
  • the hob plate can advantageously be made of conventional material such as glass ceramic with a thickness of a few millimeters, advantageously 3 mm to 5 mm, in particular 4 mm.
  • the distance between the top side of the winding body and the top side of the hob plate should not be too large, both for inductive cooking on the one hand and for the aforementioned inductive power transmission to an electrical consumer with a receiver coil placed on the hob plate on the other.
  • the distance between the top side of the winding body and the top side of the hob plate can be between 5 mm and 13 mm, particularly advantageously approximately 8 mm.
  • a flat support plate is preferably provided, on which an aforementioned induction coil according to the invention is placed, particularly advantageously all induction coils of this hob.
  • the flat support plate can be made of metal, in particular aluminum. It should have low electrical resistance and can, for example, be made of an aluminum alloy or have an electrical conductivity of greater than 20 MS/m.
  • FIG. 1 1 shows a hob 11 according to the invention in a side sectional view, which is largely constructed as known.
  • the hob 11 has a conventional hob plate 12 with a top side 13 and a bottom side 14.
  • a housing 16 is arranged on the bottom side 14, in which the various functional units of the hob 11 are located.
  • a support plate 18 made of aluminum, advantageously with the aforementioned high conductivity of 20 MS/m or even higher, runs parallel to the hob plate 12 and extends within the housing 16.
  • an operating device 20 is arranged in a separate housing, which, among other things, has a rotary knob 22 that can be placed on the top side 13 for operating the hob 11.
  • induction coils 24a to 24c are placed on the support plate 18 and rest against the underside 14.
  • an induction coil 26 according to the invention is arranged, namely at the front right according to the Fig. 2
  • the induction heating coils 24a to 24c serve only for the inductive heating of a cooking vessel placed on top.
  • the induction coil 26 according to the invention can, of course, also be used for the inductive heating of a cooking vessel.
  • a consumer placed above the hob plate 12 can be operated.
  • the hob 11 could also have more or even only such induction coils according to the invention.
  • the consumer here is a mixer 40 having a mixer container 41.
  • This advantageously contains a stirrer or the like, which is not shown here.
  • the mixer container 41 sits on a mixer base 42, with which the mixer 40 is placed on the upper side 13 of the cooktop plate 12.
  • a receiver coil 43 is provided in the mixer base 42, advantageously as far down as possible or as close as possible to the cooktop plate 12 and thus also to the induction coil 26 arranged underneath.
  • This receiver coil 43 can be somewhat smaller than the induction coil 26 according to the invention, but the sizes can also differ significantly.
  • the mixer 40 is wirelessly supplied with electrical energy for its operation.
  • the Fig. 3 shows a plan view of the induction coil 26 according to the invention. It has a conventional winding body 27, which is wound flat, spirally, and in a single layer from so-called coil wire, wherein the coil wire has several individual strands that are advantageously twisted together.
  • An external connection 28 extends seamlessly from the outside of the winding body 27 and advantageously runs a few centimeters further in the plane of the winding body 27, in particular continuously up to electrical connection terminals in the housing 16.
  • an internal connection 29 extends seamlessly from the innermost winding of the winding body 27, which is guided radially outwards and then runs together with the external connection 28.
  • ferrite bodies 30 are arranged below the winding body 27, which are shown in dashed lines in this area. Their arrangement is evenly distributed, with the ferrite bodies 30 protruding slightly below the winding body on the inside and outside.
  • Fig. 4 the induction coil 26 can be seen in an oblique view, where it is placed on the support plate 18 with the ferrite bodies 30 facing downwards.
  • the special shape of the ferrite bodies 30 is explained in more detail. Basically, they have an elongated stem region 31, which has a left lateral side 32a and a right lateral side 32b. At the lower end, which according to Fig. 3 Located in a central free area of the winding body 27, the stem area 31 merges into the tapered end area 34. At the very bottom, this end area 34 is cut off at right angles to the longitudinal direction of the stem area 31, This could also be more or less rounded, and the corners could also be rounded.
  • the stem area 31 widens in a radially outward direction, relative to the induction coil 26 or its winding body 27 according to Fig. 3 , namely by approximately 35%. It advantageously has straight lateral sides 32a and 32b, thus widening evenly.
  • a head region 37 adjoins the widened stem region 31 with a transition region 36.
  • the ferrite body 30 widens from the lateral sides 32a and 32b with a wide curve.
  • the ferrite body 30 then transitions into the head region 37, where it is greatly widened. There, it forms the outwardly facing head end sections 38a on the left and 38b on the right.
  • the outwardly facing outer edge of the head region 37 is highly rounded and runs, in particular, approximately parallel to the outer edge of the winding body 27, see Fig. 3 so that all outer edges of the ferrite bodies 30 lie on a circle.
  • the lateral sides 32a and 32b are largely straight here between the tapered end region 34 and just before the transition region 36, or almost to it.
  • the transition to the tapered end region 34 is provided with a corner, but could also be rounded.
  • the lateral sides of the tapered end region 34 could be slightly curved or arched. A slight rounding could also be provided on the inward-facing end side instead of the corners shown.
  • the specific shape of the six ferrite bodies 30 according to Fig. 3 This is because, on the one hand, an identical design offers advantages for their manufacture and assembly and is therefore more cost-effective. Furthermore, the shape of the ferrite bodies 30 ensures that as much ferrite material as possible is provided radially far in and radially far out, or in the area of the innermost winding and the outermost winding of the winding body 27, as seen in the circumferential direction, or that this material is present as nearly as possible in a closed circle. Radially on the inside, the ferrite bodies 30 must have a certain distance from one another, which in practice can be the 8 mm mentioned above.
  • the inner connection 29 can be passed through in the plane of the winding body 27 without the overall height of the induction coil 26 having to be increased. This would otherwise be the case if the ferrite bodies 30 were to touch in the inner free area or under the innermost winding of the winding body 27, or were to run so close to one another that the inner connection 29 would have to be passed under the ferrite bodies 30.
  • the ferrite bodies 30 were to touch in the inner free area or under the innermost winding of the winding body 27, or were to run so close to one another that the inner connection 29 would have to be passed under the ferrite bodies 30.
  • the Fig. 3 but also that due to the relatively small distance between the tapered end regions 34 of the ferrite bodies 30, a lot of ferrite material is provided in this area.
  • the entire magnetic flux can be guided in the ferrite material, so that ultimately no magnetic field components are Support plate 18 underneath.
  • the ferrite bodies 30 should have sufficient volume in these end regions 34. Therefore, the width of the ferrite bodies 30 in this region, viewed in degrees, also increases or, as shown here, at least does not decrease significantly. This can also be seen from the Fig. 7 can be seen.
  • the ferrite bodies 30 are also designed to be so wide in the area of the outermost winding of the winding body 27, or even radially outside of it, that they almost touch the protruding head end sections 38a and 38b, compared to their large circumference. Thus, in this area as well, the entire magnetic flux can be conducted in the ferrite bodies 30, or rather, in the head regions 37, i.e., again in the ferrite material.
  • the ferrite bodies 30 with their stem areas 31 are relatively narrow or even become narrower from radially inside to radially outside towards the head areas 37. This is illustrated by the representation in angular degrees according to Fig. 7 in the range between 60% or 70% and 90%. This creates large, approximately triangular free surfaces between adjacent ferrite bodies 30, in which no ferrite material is arranged under the winding body 27. In this way, an overall excessive magnetic coupling to the receiver coil 43 as well as the effect of the ferrite bodies 30 on the self-inductance of the receiver coil 43, which is also known as the cross-effect of the induction coil 26 on the receiver coil 43, can be reduced.
  • the coupling here is relatively large due to the relatively small distance of in practice between 8 mm and 13 mm between the induction coil 26 and the receiver coil 43 according to.
  • Fig. 1 With such inductive power transmission, high powers are transmitted with high coupling at operating frequencies significantly below the resonant frequency of the receiver coil 43, with relatively small phase angles between the currents in the induction coil 26 on the one hand and in the receiver coil 43 on the other. An increased inductance of the receiver coil 43 reduces its resonant frequency. In combination with the aforementioned strong coupling, the operating frequency for inductive power transmission can fall below the permitted minimum operating frequency of 20 kHz if a rated power of, for example, 2200 W is to be achieved in the load.
  • phase angle of the current through the receiver coil to the current through the induction coil 26 would otherwise deteriorate. This would require an even larger current through the induction coil 26 to induce the same power in the receiver coil 43 or the mixer 40 or the load, which would increase losses. This can be reduced by the larger free areas between two adjacent ferrite bodies 30.
  • the shape according to the invention exhibits good coupling due to the ferrite material of the ferrite bodies 30 being relatively closely connected to one another in the circumferential direction at the very inside and very outside. Furthermore, the ferrite material on the inner circumference of the innermost winding of the winding body 27 can be magnetically connected to the outer circumference or the outermost winding of the winding body 27 with a low-impedance magnetic connection. Due to the large free surfaces between adjacent ferrite bodies 30, the aforementioned cross-effect on the receiver coil 43 can be reduced.
  • the magnetic flux density here is at its maximum at the transition from the stem region 31 to the head region 37, i.e., in the region of the transition region 36.
  • Fig. 7 At 0° angular degree lies an axis of symmetry of the axially symmetrical ferrite body 30.
  • the narrowest width in angular degrees is at or just before the transition area 37, namely at the line at 13° angular degree.
  • the left lateral side 32a intersects it, approximately in its central region. This results in the stem area 31 becoming narrower in angular degrees from radially inward to radially outward, although it naturally becomes wider in absolute width, i.e., measured in millimeters.
  • transition area 36 At the line at 15° angular degree lies the transition area 36, or this line also marks half of a twelfth segment of the circle. Slightly outside this line, the outer circumference of the winding body 27 intersects the edge of the ferrite body 30.
  • the sides of the end region 34 run almost radially, at an angle of approximately 22° here.
  • the end region 34 becomes slightly narrower from the radial inside to the radial outside.
  • the outermost ends of the head end sections 38a are at approximately 27.5°, so that their distance from the 30° line, which runs exactly between two adjacent ferrite bodies 30, is only 2.5°.
  • the distance between adjacent head end sections can be 8 mm to 15 mm, similar to that at the tapered end regions 34.
  • the Fig. 7 also shows that the radial extension of the head regions 30 is relatively small and amounts to only about 15% of the maximum radius of the winding body 27.

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Abstract

Eine Induktionsspule für ein Kochfeld weist einen Wicklungskörper in Form einer flachen, spiralig gewickelten Spule sowie mindestens vier einzelne gleiche Ferritkörper darunter auf. Die Ferritkörper weisen jeweils zwei Bereiche auf, wobei ein erster innerer Bereich ein Stiel-Bereich ist, der in radialer Richtung verläuft, und ein zweiter äußerer Bereich ein Kopf-Bereich ist, der an den Stiel-Bereich anschließt und an seiner größten Breite in Winkelgrad breiter ist als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite. In absoluter Breite ist er mehr als 50% breiter als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite und steht in radialer Richtung den Wicklungskörper über ihn über. Der Stiel-Bereich verbreitert sich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in absoluter Breite, wobei er in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in Winkelgrad schmäler wird in einem Bereich zwischen 40% und 80% des Radius des Wicklungskörpers bzw. in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Länge des Ferritkörpers.

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Induktionsspule für ein Elektro-Kochgerät, wobei die Induktionsspule mehrere Ferritkörper aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung von bestimmten Ferritkörpern in einer solchen Induktionsspule, um induktiv Leistung zu übertragen von der Induktionsspule an einen elektrischen Verbraucher mit einer Gegen-Induktionsspule bzw. Empfängerspule, der mit gewissem Abstand zu der Induktionsspule positioniert ist. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Elektro-Kochfeld mit einer Kochfeldplatte und mehreren erfindungsgemäßen Induktionsspulen.
  • Aus der DE 10 2016 208 233 A1 ist eine Induktionsspule mit mehreren Ferritkörpern bekannt, die unterhalb der Induktionsspule angeordnet sind, um die ungewünschte Ausbreitung von deren Magnetfeld nach unten zu verhindern bzw. um die Magnetfeldlinien nach unten zu führen. Diese Ferritkörper können entweder die Form von langen Rechtecken aufweisen oder von Kreissegmenten, insbesondere etwa von Sechstelkreisen. Diese kreissegmentförmigen Ferritkörper sind vorteilhaft in Eckbereichen von angenähert rechteckig ausgebildeten Induktionsspulen angeordnet.
  • Alternative Ausgestaltungen von Ferritkörpern für Induktionsspulen sind aus der EP 1 991 030 A2 bekannt. Sie weisen im Wesentlichen Formen auf, die von länglichen Rechtecken ausgehen und an einem Ende im End-Bereich abweichend ausgebildet sind.
    • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Induktionsspule, eine eingangs genannte Verwendung von Ferritkörpern in einer solchen Induktionsspule sowie ein Elektro-Kochfeld mit mehreren solchen Induktionsspulen zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, die von der Induktionsspule erzeugten Magnetfelder gut und effizient führen zu können, insbesondere im Falle einer vorgenannten Verwendung zur induktiven Leistungsübertragung, welche nach dem Ki-Standard erfolgen kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Induktionsspule mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Verwendung von Ferritkörpern in einer Induktionsspule mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie durch ein Elektro-Kochfeld mit einer Kochfeldplatte und mehreren Induktionsspulen darunter mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Induktionsspule, nur für die Verwendung oder nur für das Elektro-Kochfeld beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für eine solche Induktionsspule, eine solche Verwendung als auch für ein solches Elektro-Kochfeld selbstständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die erfindungsgemäße Induktionsspule soll in einem Elektro-Kochfeld eingebaut und verwendet werden, insbesondere unter einer Kochfeldplatte des Kochfelds, vorteilhaft zusammen mit weiteren Induktionsspulen. Die Induktionsspule weist dabei einen Wicklungskörper auf in Form einer flachen und spiralig gewickelten Spule, wie dies an sich üblich ist. Der Wicklungskörper ist aus Spulendraht oder sogenannten Spulenlitze gewickelt und weist einen Innenanschluss und einen Außenanschluss auf. Diese gehen vorteilhaft als weitergeführter Spulendraht von dem Wicklungskörper ab. Des Weiteren weist die Induktionsspule mindestens vier einzelne und gleiche bzw. identisch ausgebildete Ferritkörper auf, die unter dem Wicklungskörper angeordnet sind. Dabei sind die Ferritkörper vorteilhaft in Umfangsrichtung der Induktionsspule benachbart zueinander angeordnet. Sie können zwischen 30% und 70% der Fläche des Wicklungskörpers überdecken.
  • Erfindungsgemäß weisen die Ferritkörper jeweils zwei Bereiche auf, wobei ein erster Bereich innen angeordnet ist und ein Stiel-Bereich ist. Dieser Stiel-Bereich verläuft im Wesentlichen in radialer Richtung. Ein zweiter Bereich ist radial außen angeordnet und ist ein Kopf-Bereich bzw. bildet einen Kopf-Bereich. Dieser Kopf-Bereich schließt an den Stiel-Bereich an, vorteilhaft in einem hier gebildeten Übergangsbereich. Der Kopf-Bereich ist an seiner größten Breite in Winkelgrad breiter als der Stiel-Bereich an seiner in Umfangsrichtung gesehen größten Breite bzw. in Umfangsrichtung gesehen mehr als 50% breiter als der Stiel-Bereich an seiner in Umfangsrichtung gesehen größten Breite. Anders ausgedrückt kann der Kopf-Bereich mehr als 50% bzw. an seiner größten Breite in Winkelgrad breiter sein als der Stiel-Bereich dort, wo er in Winkelgrad oder als Bogenwinkel die geringste Breite aufweist. Vorteilhaft ist der Kopf-Bereich aber jeweils nicht mehr als 150% breiter als der Stiel-Bereich an seiner in Umfangsrichtung gesehen größten Breite. Somit kann der Ferritkörper ganz grob angenähert als T-artig ausgebildet angesehen werden.
  • Des Weiteren überragt der Kopf-Bereich in radialer Richtung den Wicklungskörper zumindest teilweise bzw. steht in radialer Richtung über ihn über. Dies kann zwischen 5% und 30% des Radius des Wicklungskörpers sein. Der Stiel-Bereich verläuft nicht mit kontinuierlicher absoluter Breite, sondern verbreitert sich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen. Dies gilt vorteilhaft für seine absolute Breite, nicht aber für seine Breite in Winkelgrad oder als Bogenwinkel, hier kann es variieren oder seine Breite kann sogar abnehmen. Eine solche Breitenrichtung verläuft im Wesentlichen entlang einer Umfangsrichtung des Wicklungskörpers bzw. in etwa rechtwinklig zur radialen Erstreckung des Ferritkörpers bzw. des Stiel-Bereichs. Der Stiel-Bereich verschmälert sich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in Winkelgrad in einem Bereich zwischen 40% und 80% des Radius des Wicklungskörpers und/oder in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Länge des Ferritkörpers, bevorzugt in radialer Richtung gesehen.
  • Anders ausgedrückt können die Lateralseiten des Stiel-Bereichs zweier direkt benachbarter Ferritkörper dabei die Bedingung aufweisen, dass die Summe aller Abstände zwischen Ferritkörpern entlang eines beliebigen Kreises um den Mittelpunkt des Wicklungskörpers herum mindestens 40%, vorzugsweise zwischen 50% und 70%, des gesamten Umfangs dieses Kreises beträgt. Der Radius dieses beliebigen Kreises kann zwischen 40% und 90% des Radius des Wicklungskörpers betragen. Somit kann dies also in einem Kreisringbereich zwischen 70% und 90% des Radius des Wicklungskörpers gelten. Vorteilhaft kann die Summe aller Abstände 50% bis 70% des gesamten Umfangs des genannten Kreises betragen.
  • Durch diese spezifische geometrische Ausgestaltung wird erreicht, dass im mittleren äußeren Bereich einigermaßen große Abstände zwischen benachbarten Ferritkörpern vorgesehen sind, die gerade für eine vorgenannte Verwendung zur Leistungsübertragung bewirken, dass die magnetische Einkopplung in eine elektrisch niederohmige Tragplatte unter den Induktionsspulen in einem Elektro-Kochfeld klein bleibt. So können einerseits die Verluste in der Tragplatte begrenzt bleiben und andererseits wird die Induktivität der vorgenannten Empfängerspule durch die signifikant großen Aussparungen bzw. freien Bereiche zwischen den Ferritkörpern nicht zu sehr angehoben. Dies würde zu einer Verstimmung der Resonanzfrequenzen für die induktive Leistungsübertragung führen, was für diese sehr nachteilig wäre.
  • Des Weiteren wird durch die verbreiterten Kopf-Bereiche außen an der Induktionsspule und die relativ nahe beieinanderliegenden radial inneren Enden der Ferritkörper erreicht, dass der innere Wicklungsumfang mit dem äußeren Wicklungsumfang fast vollumfänglich magnetisch kurzgeschlossen wird. Der magnetische Fluss nimmt radial von innen nach radial außen zu, weshalb vorteilhaft die absolute Breite der Ferritkörper in dieser Richtung größer wird. Im Falle einer induktiven Leistungsübertragung von großen Leistungen treten besonders große magnetische Flüsse auf, und durch die spezifische Form der Ferritkörper soll eine Sättigung vermieden werden. So kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Induktionsspule mit ihren Ferritkörpern, die auch oder die hauptsächlich zur induktiven Leistungsübertragung verwendet wird, anders ausgebildet ist bzw. anders ausgebildete und erfindungsgemäß ausgebildete Ferritkörper aufweist. Durch deren spezielle Form sowie den Überstand der Ferritkörper über den Wicklungskörper werden auch radial innen und radial außen keine Magnetfeldanteile in einen unterhalb der Induktionsspule gelegenen Bereich, insbesondere in eine metallische Tragplatte, eingekoppelt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Ferritkörper einer bzw. der Induktionsspule zumindest mit ihrem Kopf-Bereich gleichartig ausgebildet sein, also gleichartige Kopf-Bereiche aufweisen. Vorteilhaft gilt dies auch für den genannten Stiel-Bereich, insbesondere an dessen radial innerem Ende. Insgesamt kann vorgesehen sein, dass alle Ferritkörper dieser Induktionsspule identisch ausgebildet sind für eine Induktionsspule oder sogar für alle gleich großen Induktionsspulen eines entsprechenden Kochfelds, zumindest wenn sie auch für eine induktive Leistungsübertragung vorgesehen sein sollen. Die Verwendung von gleichartigen Bereichen oder sogar identischen Ferritkörpern erleichtert die Montage bzw. macht sie kostengünstiger. Besonders vorteilhaft sind die Ferritkörper einstückig ausgebildet mit ihrer spezifischen Form, also nicht aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt. Dies vermeidet austretende Magnetfelder an den Stoßstellen zwischen einzelnen Teilen, wodurch im Wicklungskörper und in der Tragplatte Verluste verursacht werden können. Des Weiteren kann es eine mechanische Befestigung der Ferritkörper bei der Montage vereinfachen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lateralseiten bzw. Außenseiten des Stiel-Bereichs zumindest über 50% ihrer Länge in radialer Richtung gerade verlaufen, vorzugsweise über eine Länge von 65% bis 90%. So kann leicht erreicht werden, dass sie sich, wie zuvor definiert, von radial innen nach radial außen absolut gesehen verbreitern. Alternativ zur geraden Richtung können sie leicht bogenförmig verlaufen.
  • Der Abstand in Winkelgrad zwischen den beiden Lateralseiten des Stiel-Bereichs eines Ferritkörpers kann von radial innen nach radial außen abnehmen, vorzugsweise kontinuierlich abnehmen. Es ist also eine kontinuierliche Abnahme. Insbesondere kann der Abstand in einem Bereich zwischen 20% oder 30% und 80% des maximalen Radius des Wicklungskörpers abnehmen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann der Bogenwinkel in Winkelgrad zwischen den beiden Lateralseiten des Stiel-Bereiches eines Ferritkörpers von radial außen nach radial innen zunehmen, wobei er vorzugsweise sogar kontinuierlich bzw. monoton oder sogar streng monoton zunehmen kann. Somit kann die Breite im Stiel-Bereich in Millimetern gesehen von radial außen nach radial innen zwar abnehmen. In Bezug auf einen Kreis bzw. in Umfangsrichtung jedoch können die Stiel-Bereiche der Ferritkörper einen immer größeren Anteil einnehmen, der vorteilhaft mehr als 50% in Winkelgrad beträgt.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass radial innere End-Bereiche der Stiel-Bereiche nochmals stärker verjüngt zulaufen als die Lateralseiten der Stiel-Bereiche über deren wesentliche Länge, vorzugsweise zwischen 60% und 90% der Länge. Diese radial inneren End-Bereiche können zwischen 10% und 30% der Länge der Ferritkörper betragen. Durch diese nochmals stärkere Verjüngung kann erreicht werden, dass die Stiel-Bereiche relativ weit hin zum Mittelpunkt der Induktionsspule gezogen sind, ohne dass sie einander berühren. Ihre Breite zwischen den beiden Lateralseiten der End-Bereiche in Winkelgrad kann von radial innen nach radial außen zunehmen oder gleich bleiben.
  • In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung können die genannten Lateralseiten der verjüngten End-Bereiche benachbarter Ferritkörper einen Abstand von mindestens 5 mm oder 5% des Umfangs eines Kreises in diesem Bereich zueinander aufweisen, vorteilhaft sogar 8 mm bis 12 mm. So kann hier ein vorgenannter Innenanschluss zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern und auf ihrer Höhe hindurchgeführt sein. Auch wenn dieser Innenanschluss nur an einer einzigen Stelle zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern hindurchgeführt werden muss, so kann die genannte Abstandsbedingung zur Realisierung identischer Ferritkörper und deren regelmäßiger Anordnung unter dem Wicklungskörper von Vorteil sein.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die verjüngten End-Bereiche der Stiel-Bereiche nicht spitz zulaufen, sondern rechtwinklig zur radialen Richtung bzw. zum radialen Längsverlauf der Stiel-Bereiche abgeschnitten sind. Sie können gerade abgeschnitten sein, alternativ können sie gebogen abgeschnitten sein, insbesondere nach innen gebogen.
  • Radial innerhalb der verjüngten End-Bereiche der Ferritkörper kann vorteilhaft ein Freibereich vorgesehen sein, in dem keine Ferritkörper bzw. kein Ferritmaterial und auch keine Spulenwicklungen vorgesehen sind. Ein solcher Freibereich kann einen Durchmesser zwischen 2% und 12% des maximalen Radius des Wicklungskörpers aufweisen. Ein solcher Freibereich wird vor allem dann vorgesehen, wenn der genannte Wicklungskörper als breiter Kreisring ausgebildet ist und ebenfalls einen freien Innenbereich aufweist. In dessen mittlerem Innenbereich braucht dann auch kein Ferritmaterial in Form eines oder mehrerer Ferritkörper vorgesehen zu sein, wodurch der genannte Freibereich ermöglicht wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die radial innerste Wicklung des Wicklungskörpers über den verjüngten End-Bereichen angeordnet ist, so dass sie eben nach radial innen über diese innerste Spulenwicklung überstehen. So kann das Magnetfeld der Induktionsspule sowohl radial innen als auch radial außen wie gewünscht geführt werden.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung hinsichtlich der vorgenannten End-Bereiche kann das Verhältnis zwischen dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen zu dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen in absoluter Breite zwischen 0,7 und 1,5 liegen, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,2. Es kann vorgesehen sein, dass der Abstand dort am kleinsten ist, wo die Ferritkörper am schmalsten sind, insbesondere an den inneren Enden. Hier muss unter Umständen nicht einmal der vorgenannte Innenanschluss hindurchgeführt werden, weswegen sie eben hier den geringsten Abstand zueinander aufweisen können. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis zwischen dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen zu dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen in Winkelgrad zwischen 1,5 und 5 liegen, vorzugsweise zwischen 2,5 und 3,5 liegen.
  • In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann in absoluten Zahlen gemessen der Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern am Kopf-Bereich genauso klein sein wie der geringste Abstand an den End-Bereichen.
  • Ein Abstand in Winkelgrad zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen kann zwischen 2° und 8° in Winkelgrad betragen. Ein minimaler Abstand zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen kann zwischen 10° und 20° in Winkelgrad betragen.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Anteil des Abstands zwischen benachbarten Ferritkörpern entlang der Umfangsrichtung bzw. als Bogenwinkel in Winkelgrad an dem Gesamtumfang an jedem Punkt der radialen Erstreckung mehr als 40% betragen, so dass sozusagen an keinem Punkt ein noch größerer Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern vorgesehen ist. Vorteilhaft kann sogar vorgesehen sein, dass an mehr als der Hälfte der radialen Erstreckung dieser Anteil mehr als 50% beträgt, also in einem nennenswerten Bereich mehr als 50% eines Kreises nicht über einem Ferritkörper verläuft. Dies gilt insbesondere für den eingangs genannten Radius-Bereich zwischen 40% und 90% des Radius des Wicklungskörpers.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen dem Kopf-Bereich und dem Stiel-Bereich ein Übergangs-Bereich vorgesehen sein. Er kann gerundet ausgebildet sein, wodurch die mechanische Stabilität und die Herstellung der Ferritkörper erleichtert wird. Ein Radius des gerundeten Übergangs-Bereichs kann zwischen 5% und 20% des Radius des Wicklungskörpers liegen. Vorzugsweise kann der Abstand in absoluter Breite zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern in diesem Übergangs-Bereich am größten sein, wobei insbesondere der Übergangs-Bereich zwischen 70% und 105% des Radius des Wicklungskörpers liegt bzw. überdeckt.
  • Des Weiteren kann in dem vorgenannten Übergangs-Bereich vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern hier am größten ist, so kann er vorteilhaft zwischen 70% und 90% des Radius des Wicklungskörpers betragen. Dadurch ist es möglich, dass radial an den Übergangs-Bereich nach außen anschließend der Kopf-Bereich relativ schnell sehr weit jeweils zur Seite gezogen ist bzw. sehr breit wird. Dadurch können die Kopf-Bereiche etwas radial außerhalb des Wicklungskörpers ihre größte Breite aufweisen und mit ihren Enden nahezu aneinanderstoßen.
  • Ein signifikanter Teil der Fläche des Kopf-Bereichs kann radial außerhalb des Wicklungskörpers angeordnet sein und somit in radialer Richtung über diesen überstehen. Dies können mindestens 50% sein, vorzugsweise zwischen 65% und 95%. Vor allem kann der Kopf-Bereich radial außerhalb der äußersten Wicklung des Wicklungskörpers noch stark an Breite zunehmen. Der Übergangsbereich liegt dabei vorteilhaft genau unter dieser äußersten Wicklung.
  • Insgesamt kann vorgesehen sein, dass die Ferritkörper zwischen 40% und 70% der Fläche des Wicklungskörpers überdecken. Besonders vorteilhaft können dies zwischen 45% und 60% sein, beispielsweise also in etwa die Hälfe.
  • Auch wenn in radialer Richtung der Stiel-Bereich erheblich länger ist als der Kopf-Bereich, so kann dieser immerhin eine radiale Erstreckung zwischen 10% und 35% der radialen Länge des Stiel-Bereichs aufweisen. Seine Breite kann mehrfach größer sein als seine radiale Erstreckung, wodurch eben die eingangs genannte T-artige Form erreicht werden kann.
  • Beispielsweise kann eine absolute Breite des Kopf-Bereichs entlang der Umfangsrichtung 30% bis 100% größer sein als die absolute Breite des Stiel-Bereichs vor dem Übergang in den Kopf-Bereich bzw. vor dem vorgenannten Übergangs-Bereich. Auch dadurch kann die genannte T-artige Form des Ferritkörpers erreicht werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an ihren Kopf-Bereichen zwischen 2° und 8° in Winkelgrad betragen. Ein minimaler Abstand zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen kann zwischen 10° und 20° in Winkelgrad betragen. Somit kann der auf Winkelgrad bezogene Abstand an den End-Bereichen der Stiel-Bereiche größer sein als an den Kopf-Bereichen. Dies kann vor allem durch das zuvor erläuterte Ziel begründet werden, an den End-Bereichen den Innenanschluss zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern hindurchzuführen. So kann die Bauhöhe der Induktionsspule reduziert bleiben, da der Innenanschluss nicht unterhalb eines Ferritkörpers geführt sein muss, wodurch sich ansonsten ihre Dicken addieren würden.
  • Eine Ausgestaltung der Ferritkörper ist vorteilhaft spiegelsymmetrisch, so dass sie beispielsweise bei einer Montage auch mit der Unterseite nach oben korrekt montiert werden können. Diese Spiegelsymmetrie ist vorteilhaft auf eine Achse bezogen, die in genau radialer Richtung der Induktionsspule und des Wicklungskörpers verläuft.
  • Eine Anordnung der Ferritkörper ist bevorzugt achsensymmetrisch, insbesondere auch punktsymmetrisch. Besonders bevorzugt ist sie achsensymmetrisch zu zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Symmetrieachsen, wobei diese Symmetrieachsen zwischen zwei Ferritkörpern oder durch zwei Ferritkörper verlaufen können. Besonders vorteilhaft geht eine Symmetrieachse dabei genau mittig durch zwei gegenüberliegende Ferritkörper und die andere entweder auch oder verläuft genau zwischen zwei nebeneinanderliegenden Ferritkörpern. Zusätzlich oder alternativ kann die Anordnung der Ferritkörper an einer Induktionsspule punktsymmetrisch sein, bevorzugt zu einem Mittelpunkt der Induktionsspule und des Wicklungskörpers.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kopf-Bereich gebildet wird durch zwei Kopf-Endabschnitte bzw. dass er derartige Kopf-Endabschnitte aufweist. Sie sind bevorzugt quer bzw. rechtwinklig zur Längsrichtung des Stiel-Bereichs ausgebildet. Sie können zu ihren freien Enden hin verjüngt ausgebildet sein, insbesondere können sie an den freien Enden abgerundet sein. Besonders vorteilhaft besteht an diesen abstehenden Kopf-Endabschnitten in absoluter Breite und in Winkelgrad der geringste Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern. So kann ein weitgehend bzw. nahezu geschlossener umlaufender Ring aus Ferritmaterial geschaffen werden, der um den Wicklungskörper herum verläuft aus den eingangs genannten Gründen wegen der spezifischen Funktionsweise bei der drahtlosen Energieübertragung mit hohen Leistungen.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Außenrand des Wicklungskörpers bzw. seine äußerste Wicklung genau über dem Übergangs-Bereich zwischen Stiel-Bereich und Kopf-Bereich verläuft. Dadurch wird erreicht, dass der radial innenliegende Bereich des Ferritkörpers, nämlich der Stiel-Bereich, der von dem Wicklungskörper überdeckt wird, eben nicht nennenswert nach radial außen übersteht. Der hier außerhalb des Wicklungskörpers vorgesehene Kopf-Bereich kann außerhalb des Wicklungskörpers erheblich breiter sein. Es kann vorgesehen sein, dass die äußerste Wicklung des Wicklungskörpers genau zwischen dem Stiel-Bereich und dem Kopf-Bereich verläuft, also sozusagen mittig zwischen diesen beiden über dem Übergangs-Bereich.
  • Bevorzugt weisen die Ferritkörper bzw. jeder Ferritkörper für sich eine konstante und untereinander jeweils gleiche Dicke auf. Dies können vorteilhaft zwischen 3 mm und 7 mm sein, besonders vorteilhaft etwa 5 mm. Dies reicht gut, um wie oben beschrieben die magnetischen Feldlinien zu führen. Gleichzeitig wird dadurch die Bauhöhe der fertigen Induktionsspule nicht allzu hoch.
  • Als weitere geometrische Angabe kann vorgesehen sein, dass eine Länge der Ferritkörper in radialer Richtung 5 cm bis 15 cm beträgt. Davon sind vorteilhaft mehr als 75% die Längen der Stiel-Bereiche.
  • Die Ferritkörper sind bevorzugt einteilig ausgebildet, wodurch ihre Montage einfacher ist und sie den magnetischen Fluss besser lenken können. Sie können aus gepresstem Ferritmaterial bestehen, das anschließend noch geschliffen werden kann für eine definierte Form. Bevorzugt ist die Außenkontur der Ferritkörper zwar relativ komplex, innerhalb dieser Außenkontur kann ein Ferritkörper aber keine Löcher oder Durchbrüche bzw. Ausnehmungen aufweisen.
  • Ein vorgenannter Innenanschluss des Wicklungskörpers kann aus der innersten Spulenwicklung mit Spulendraht bzw. Spulenlitze weitergeführt sein und zwischen zwei radial innenliegenden Enden oder zuvor beschriebenen End-Bereichen benachbarter Ferritkörper verlaufen. Er kann also in derselben Ebene wie die Ferritkörper verlaufen und nicht darunter, wodurch die Bauhöhe verringert werden kann. Hier kann der Innenanschluss dann zwischen zwei Ferritkörpern von der innersten Wicklung radial nach außen verlaufen und beispielsweise dort unterhalb des Wicklungskörpers hervorkommen, wo auch der Außenanschluss abgeht. Somit können sie sozusagen einen gemeinsamen Anschlussstrang bilden, was Montage und Anschluss der Induktionsspule im Kochfeld erleichtert.
  • Wie zuvor erläutert worden ist, werden Ferritkörper mit einer zuvor beschriebenen Form, insbesondere der T-artigen Form, nicht nur allgemein in einem Kochfeld bzw. in einem Induktionskochfeld in einer Baueinheit mit einer Induktionsspule verwendet, sondern vor allem zur induktiven Leistungsübertragung an einen genannten elektrischen Verbraucher, beispielsweise ein Küchengerät wie ein Mixer, Toaster odgl., der eine Empfängerspule aufweist. Damit erfolgt eine aus dem Stand der Technik bekannte induktive Leistungsübertragung, welche in dem elektrischen Verbraucher Strom bzw. elektrische Energie zu dessen Betrieb bereitstellt. Eine solche induktive Leistungsübertragung kann vorteilhaft nach dem Ki-Standard erfolgen, siehe beispielsweise die DE 10 2021 201 220 A1 . Eine genannte Empfängerspule sollte ähnlich groß sein wie die Induktionsspule, kann aber auch abweichende Größe aufweisen.
  • Gerade für eine solche induktive Leistungsübertragung ist die erfindungsgemäße Form der Ferritkörper von Bedeutung, bei der im Außenbereich des Wicklungskörpers ein nahezu geschlossener Ring an Ferritmaterial vorhanden ist, der im Wesentlichen durch die verbreiterten vorbeschriebenen Kopf-Bereiche gebildet wird. Im mittleren Bereich des Wicklungskörpers ist weniger Ferritmaterial vorgesehen bzw. weisen benachbarte Ferritkörper nennenswerten Abstand zueinander auf, da hier ansonsten der magnetische Widerstand zu groß werden würde. Im radial inneren Bereich des Wicklungskörpers wiederum ist ebenso mit geringfügigen Unterbrechungen Ferritmaterial kreisförmig vorgesehen, allerdings kann dies ohne Verbreiterung der Ferritkörper erfolgen, da sie bei entsprechend kleinen Radien dieses Bereichs ohnehin relativ nahe beieinanderliegen bzw. relativ geringen Abstand zueinander aufweisen.
  • Ein erfindungsgemäßes Elektro-Kochfeld weist eine Kochfeldplatte und mehrere Induktionsspulen auf, vorteilhaft können es auch mehrere derartige Induktionsspulen sein. Die Kochfeldplatte kann vorteilhaft ausgebildet sein aus üblichem Material wie beispielsweise Glaskeramik mit einer Stärke von wenigen Millimetern, vorteilhaft 3 mm bis 5 mm, insbesondere 4 mm. Ein Abstand zwischen der Oberseite des Wicklungskörpers und der Oberseite der Kochfeldplatte sollte nicht zu groß sein, sowohl für einerseits induktives Kochen als auch für andererseits die vorgenannte induktive Leistungsübertragung an einen auf die Kochfeldplatte aufgestellten elektrischen Verbraucher mit Empfängerspule. Somit kann ein Abstand zwischen der Oberseite des Wicklungskörpers und der Oberseite der Kochfeldplatte zwischen 5 mm und 13 mm liegen, besonders vorteilhaft etwa 8 mm betragen.
  • Unterhalb der Kochfeldplatte ist bevorzugt eine flächige Tragplatte vorgesehen, auf der eine vorgenannte erfindungsgemäße Induktionsspule aufgelegt ist, besonders vorteilhaft alle Induktionsspulen dieses Kochfelds. Die flächige Tragplatte kann aus Metall bestehen, insbesondere Aluminium. Sie sollte elektrisch niederohmig sein und kann beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung bestehen bzw. eine elektrische Leitfähigkeit von größer als 20 MS/m aufweisen.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kochfeld mit drei konventionellen Induktionsheizspulen und einer erfindungsgemäßen Induktionsspule,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf das Kochfeld aus Fig. 1 mit der erfindungsgemäßen Induktionsspule vorne rechts,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Induktionsheizspule mit rundem Wicklungskörper und sechs T-artig ausgebildeten Ferritkörpern,
    Fig. 4
    eine Schrägdarstellung der Induktionsspule aus Fig. 3 auf einer Tragplatte des Kochfelds,
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf einen der Ferritkörper aus Fig. 3,
    Fig. 6
    eine Schrägansicht von vorne auf den Ferritkörper aus Fig. 5 und
    Fig. 7
    einen vergrößerten Ausschnitt der Induktionsspule aus Fig. 3 mit eingezeichneten Linien entsprechend verschiedenen Winkelgraden sowie einer Prozent-Skala bezogen auf den Radius des Wicklungskörpers.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Kochfeld 11 in seitlicher Schnittdarstellung gezeigt, das weitgehend aufgebaut ist wie bekannt. Das Kochfeld 11 weist eine übliche Kochfeldplatte 12 mit einer Oberseite 13 und einer Unterseite 14 auf. An der Unterseite 14 ist ein Gehäuse 16 angeordnet, in dem die verschiedenen Funktionseinheiten des Kochfelds 11 angeordnet sind. Eine parallel zur Kochfeldplatte 12 verlaufende Tragplatte 18 aus Aluminium, vorteilhaft mit einer vorgenannten hohen Leitfähigkeit von 20 MS/m oder sogar noch höher, verläuft in dem Gehäuse 16. Davor ist eine Bedieneinrichtung 20 in einem eigenen Gehäuse angeordnet, welche unter anderem einen auf die Oberseite 13 aufsetzbaren Drehknebel 22 zur Bedienung des Kochfelds 11 aufweist.
  • Drei Induktionsspulen 24a bis 24c sind auf die Tragplatte 18 aufgelegt und liegen an der Unterseite 14 an. An der Stelle einer üblichen vierten Induktionsheizspule ist eine erfindungsgemäße Induktionsspule 26 angeordnet, und zwar vorne rechts gemäß der Fig. 2. Die Induktionsheizspulen 24a bis 24c dienen nur zum induktiven Beheizen eines aufgesetzten Kochgefäßes. Die erfindungsgemäße Induktionsspule 26 kann einerseits natürlich auch zum induktiven Beheizen eines Kochgefäßes verwendet werden. Andererseits kann mit ihr aber auch gemäß dem eingangs genannten Ki-Standard ein darüber auf die Kochfeldplatte 12 aufgesetzter Verbraucher betrieben werden. Das Kochfeld 11 könnte aber auch mehr oder sogar nur derartige erfindungsgemäße Induktionsspulen aufweisen.
  • Der Verbraucher ist hier ein Mixer 40, der einen Mixerbehälter 41 aufweist. In diesem befindet sich vorteilhaft ein Rührwerk odgl., welches hier nicht dargestellt ist. Der Mixerbehälter 41 sitzt auf einem Mixersockel 42, mit dem der Mixer 40 auf die Oberseite 13 der Kochfeldplatte 12 aufgesetzt ist. In dem Mixersockel 42 und vorteilhaft möglichst weit unten bzw. möglichst nahe zur Kochfeldplatte 12 und somit auch zur darunter angeordneten Induktionsspule 26 ist eine Empfängerspule 43 vorgesehen. Diese kann etwas kleiner ausgebildet sein als die erfindungsgemäße Induktionsspule 26, die Größen können aber auch stärker voneinander abweichen. Durch die induktive Energieübertragung von der Induktionsspule 26 an die Empfängerspule 43 wird der Mixer 40 kabellos mit elektrischer Energie versorgt für seinen Betrieb.
  • Die Fig. 3 zeigt in der Draufsicht die erfindungsgemäße Induktionsspule 26. Sie weist einen an sich üblichen Wicklungskörper 27 auf, der aus sogenanntem Spulendraht flach und spiralig sowie einlagig gewickelt ist, wobei der Spulendraht mehrere einzelne Litzen aufweist, die vorteilhaft untereinander verdrillt werden. Außen geht von dem Wicklungskörper 27 unterbrechungsfrei ein Außenanschluss 28 ab und verläuft vorteilhaft in der Ebene des Wicklungskörpers 27 einige Zentimeter weiter, insbesondere durchgängig bis zu elektrischen Anschlussklemmen im Gehäuse 16. Ähnlich geht innen von der innersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 ein Innenanschluss 29 unterbrechungsfrei ab, der radial nach außen geführt ist und dann gemeinsam mit dem Außenanschluss 28 geführt ist.
  • Unterhalb des Wicklungskörpers 27 sind sechs identische Ferritkörper 30 angeordnet, die in diesem Bereich gestrichelt dargestellt sind. Ihre Anordnung ist gleich verteilt, wobei die Ferritkörper 30 innen und außen ein Stück unter dem Wicklungskörper hervorragen. In der Fig. 4 ist die Induktionsspule 26 in Schrägdarstellung zu sehen, wobei sie hier mit den Ferritkörpern 30 nach unten auf die Tragplatte 18 aufgelegt ist.
  • Im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 und dort vorgesehener detaillierter Bezeichnung wird die spezielle Form der Ferritkörper 30 näher erläutert. Grundsätzlich weisen sie einen länglichen Stiel-Bereich 31 auf, der eine linke Lateralseite 32a und eine rechte Lateralseite 32b aufweist. Am unteren Ende, welches gemäß Fig. 3 in einem mittleren Freibereich des Wicklungskörpers 27 liegt, geht der Stiel-Bereich 31 in den verjüngenden End-Bereich 34 über. Ganz am unteren Ende ist dieser End-Bereich 34 rechtwinklig zur Längsrichtung des Stiel-Bereichs 31 abgeschnitten, wobei dies auch mehr oder weniger gerundet ausgebildet sein könnte, ebenso könnten die Ecken abgerundet sein.
  • Der Stiel-Bereich 31 verbreitert sich in Richtung radial nach außen gerichtet, bezogen auf die Induktionsspule 26 bzw. deren Wicklungskörper 27 gemäß Fig. 3, und zwar um etwa 35%. Vorteilhaft weist er dabei gerade Lateralseiten 32a und 32b auf, verbreitert sich also gleichmäßig. An den verbreiterten Stiel-Bereich 31 schließt sich mit einem Übergangs-Bereich 36 ein Kopf-Bereich 37 an. Im Übergangsbereich 36 verbreitert sich der Ferritkörper 30 von den Lateralseiten 32a und 32b ausgehend mit weiter Rundung. Dann geht der Ferritkörper 30 in den Kopf-Bereich 37 über, wo er stark verbreitert ist. Dort bildet er die nach außen weisenden Kopf-Endabschnitte 38a links und 38b rechts. Die nach außen weisende Außenkante des Kopf-Bereichs 37 ist weit gerundet ausgebildet und verläuft insbesondere in etwa parallel zum Außenrand des Wicklungskörpers 27, siehe Fig. 3, so dass alle Außenkanten der Ferritkörper 30 auf einem Kreis liegen.
  • Die Lateralseiten 32a und 32b sind hier weitgehend gerade ausgebildet zwischen dem verjüngten End-Bereich 34 bis kurz vor den Übergangs-Bereich 36 bzw. nahezu bis an diesen heran. Der Übergang zum verjüngten End-Bereich 34 ist mit einer Ecke versehen, könnte aber auch abgerundet sein. Ebenso könnten die Lateralseiten des verjüngten Endbereichs 34 leicht gebogen bzw. gewölbt sein. Zur nach innen weisenden Endseite könnte auch anstelle der dargestellten Ecken eine leichte Rundung vorgesehen sein.
  • Die spezifische Form der sechs Ferritkörper 30 gemäß Fig. 3 rührt daher, dass einerseits eine identische Ausgestaltung Vorteile bietet für deren Herstellung und deren Montage und somit kostengünstiger ist. Des Weiteren dient die Form der Ferritkörper 30 dazu, dass radial weit innen und radial weit außen bzw. im Bereich der innersten Wicklung und der äußersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 in Umfangsrichtung gesehen möglichst viel Ferritmaterial vorgesehen ist bzw. dieses im Kreis möglichst nahezu geschlossen vorhanden ist. Radial innen müssen die Ferritkörper 30 einen gewissen Abstand zueinander aufweisen, der in der Praxis die eingangs genannten 8 mm betragen kann. So kann hier der Innenanschluss 29 in der Ebene des Wicklungskörpers 27 hindurchgeführt werden, ohne dass die Bauhöhe der Induktionsspule 26 vergrößert werden muss. Dies wäre nämlich ansonsten der Fall, falls sich die Ferritkörper 30 in dem inneren Freibereich bzw. unter der innersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 berühren würden oder so nahe beieinander verlaufen würden, dass der Innenanschluss 29 unter den Ferritkörpern 30 hindurchgeführt werden müsste. Gleichzeitig sieht man in der Fig. 3 aber auch, dass durch den relativ geringen Abstand der verjüngten Endbereiche 34 der Ferritkörper 30 in diesem Bereich sozusagen viel Ferritmaterial vorgesehen ist. So kann hier der gesamte magnetische Fluss im Ferritmaterial geführt werden, so dass letztlich keine Magnetfeldanteile mit der Tragplatte 18 darunter verkoppeln können. Vor allem auch dann, wenn ein relativ großer magnetischer Fluss bei schlechtem Phasenwinkel zwischen den Strömen in der Induktionsspule 26 sowie in der Empfängerspule 43 ohne eine Sättigung auftreten kann, sollten die Ferritkörper 30 in diesen End-Bereichen 34 ausreichend Volumen aufweisen. Deswegen nimmt in diesem Bereich die Breite der Ferritkörper 30 in Winkelgrad betrachtet auch zu oder, wie hier dargestellt ist, jedenfalls nicht nennenswert ab. Dies kann auch aus der Fig. 7 ersehen werden.
  • In entsprechender Weise sind die Ferritkörper 30 auch im Bereich der äußersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 bzw. noch radial außerhalb davon so breit ausgebildet, dass sie sich mit den abstehenden Kopf-Endabschnitten 38a und 38b im Vergleich zu dem großen Umfang nahezu berühren. Somit kann auch in diesem Bereich der gesamte magnetische Fluss in den Ferritkörpern 30 bzw. eben in den Kopf-Bereichen 37 geführt werden, also wiederum im Ferritmaterial.
  • Im wesentlichen Bereich der Fläche des Wicklungskörpers, insbesondere in einem äußeren Bereich, sind die Ferritkörper 30 mit ihren Stiel-Bereichen 31 relativ schmal bzw. werden von radial innen nach radial außen laufend hin zu den Kopf-Bereichen 37 sogar schmaler. Dies veranschaulicht die Darstellung in Winkelgrad gemäß Fig. 7 im Bereich zwischen 60% oder 70% und 90%. So entstehen große, angenähert dreieckige freie Flächen zwischen benachbarten Ferritkörpern 30, in denen kein Ferritmaterial unter dem Wicklungskörper 27 angeordnet ist. So können eine insgesamt zu große magnetische Kopplung hin zur Empfängerspule 43 sowie die Wirkung der Ferritkörper 30 auf die Eigeninduktivität der Empfängerspule 43, welche auch als Cross-Effekt der Induktionsspule 26 auf die Empfängerspule 43 bekannt ist, reduziert werden. Die Kopplung hier ist relativ groß aufgrund des relativ kleinen Abstands von in der Praxis zwischen 8 mm bis 13 mm zwischen Induktionsspule 26 und Empfängerspule 43 gem. Fig 1. Bei einer solchen induktiven Leistungsübertragung werden hohe Leistungen bei großer Kopplung bei Arbeitsfrequenzen deutlich unterhalb der Resonanzfrequenz der Empfängerspule 43 übertragen, wobei betragsmäßig relativ kleine Phasenwinkel vorliegen zwischen den Strömen in der Induktionsspule 26 einerseits und in der Empfängerspule 43 andererseits. Eine vergrößerte Induktivität der Empfängerspule 43 reduziert deren Resonanzfrequenz. In Kombination mit der vorgenannten starken Kopplung kann die Arbeitsfrequenz für die induktive Leistungsübertragung unter die erlaubte Minimalarbeitsfrequenz von 20 kHz fallen, wenn dabei eine Nennleistung von beispielsweise 2200 W im Verbraucher erreicht werden soll. Außerdem würde sich ansonsten zusätzlich der Phasenwinkel des Stroms durch die Empfängerspule zum Strom durch die Induktionsspule 26 verschlechtern. Dadurch würde ein noch größerer Strom durch die Induktionsspule 26 für das Induzieren der gleichen Leistung in der Empfängerspule 43 bzw. dem Mixer 40 oder dem Verbraucher benötigt, wodurch die Verluste ansteigen würden. Dies kann durch die größeren freien Flächen zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern 30 verringert werden.
  • Im Vergleich zu einer einfachen T-Form der Ferritkörper 30, die sozusagen aus zwei zusammengesetzten länglichen Rechtecken bestehen würde, weist die erfindungsgemäße Form durch das ganz innen und ganz außen relativ stark in Umfangsrichtung aneinander anschließende Ferritmaterial der Ferritkörper 30 eine gute Kopplung auf. Des Weiteren kann das Ferritmaterial am inneren Umfang der innersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 mit dem äußeren Umfang bzw. der äußersten Wicklung des Wicklungskörpers 27 magnetisch niederohmig verbunden werden. Durch die großen freien Flächen zwischen benachbarten Ferritkörpern 30 kann der vorgenannte Cross-Effekt auf die Empfängerspule 43 reduziert bleiben. Die magnetische Flussdichte besitzt hier sein Maximum am Übergang vom Stiel-Bereich 31 zum Kopf-Bereich 37, also im Bereich des Übergangs-Bereichs 36.
  • Zur Erläuterung der genauen Form der Ferritkörper 30 bei Betrachtung in Winkelgrad wird auf die Fig. 7 verwiesen. Bei 0° Winkelgrad liegt eine Symmetrieachse des achsensymmetrischen Ferritkörpers 30. Die geringste Breite in Winkelgrad liegt am oder kurz vor dem Übergangs-Bereich 37, nämlich bei der Linie bei 13° Winkelgrad. Im Vergleich mit der Linie bei 15° Winkelgrad ist zu erkennen, dass die linke Lateralseite 32a sie schneidet, und zwar etwa in ihrem Mittenbereich. Dadurch ergibt sich eben, dass in Winkelgrad gesehen der Stiel-Bereich 31 von radial innen nach radial außen schmaler wird, obwohl er natürlich in der absoluten Breite, also in Millimeter gemessen, breiter wird. Bei der Linie bei 15° Winkelgrad liegt der Übergangs-Bereich 36 bzw. diese Linie markiert auch die Hälfte eines Zwölftel-Segments des Kreises. Etwas außerhalb dieser Linie schneidet der Außenumfang des Wicklungskörpers 27 den Rand des Ferritkörpers 30.
  • Die Seiten des End-Bereichs 34 verlaufen nahezu in radialer Richtung, und zwar hier mit etwa 22° Winkelgrad. Der End-Bereich 34 wird also, ähnlich wie der Stiel-Bereich 31, von radial innen nach radial außen leicht schmaler.
  • Die äußersten Enden der Kopf-Endabschnitte 38a liegen bei etwa 27,5° Winkelgrad, so dass ihr Abstand zu der Linie mit 30° Winkelgrad, die genau zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern 30 verläuft, nur 2,5° Winkelgrad beträgt. In der Praxis kann der Abstand zwischen benachbarten Kopf-Endabschnitten 8 mm bis 15 mm betragen, also ähnlich sein wie an den verjüngten End-Bereichen 34.
  • Wie eingangs erläutert worden ist, nimmt die Breite des Stiel-Bereichs 31 bzw. der Abstand zwischen den beiden Lateralseiten 32a und 32b in dem Bereich zwischen knapp 40% und etwa 80% radial ab. Radial innerhalb davon verlaufen die Seiten des Ferritkörpers 30 in den verjüngten End-Bereichen 34 so, dass sich ihr Abstand in Winkelgrad nahezu nicht verändert.
  • Die Fig. 7 zeigt auch, dass die radiale Erstreckung der Kopf-Bereiche 30 relativ gering ist und nur etwa 15% des maximalen Radius des Wicklungskörpers 27 beträgt.

Claims (17)

  1. Induktionsspule für ein Elektro-Kochgerät, insbesondere für ein Kochfeld mit einer Kochfeldplatte und mit mindestens einer darunter angeordneten Induktionsspule, wobei die Induktionsspule aufweist:
    - einen Wicklungskörper in Form einer flachen, spiralig gewickelten Spule, der aus Spulendraht gewickelt ist und der einen Innenanschluss und einen Außenanschluss aufweist,
    - mindestens vier einzelne gleiche Ferritkörper unter dem Wicklungskörper, dadurch gekennzeichnet, dass:
    - die Ferritkörper jeweils zwei Bereiche aufweisen, wobei:
    - ein erster innerer Bereich ein Stiel-Bereich ist,
    - der Stiel-Bereich im Wesentlichen in radialer Richtung verläuft,
    - ein zweiter äußerer Bereich ein Kopf-Bereich ist, und
    - der Kopf-Bereich an den Stiel-Bereich anschließt und an seiner größten Breite in Winkelgrad breiter ist als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite und in absoluter Breite mehr als 50% breiter ist als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite,
    - der Kopf-Bereich in radialer Richtung den Wicklungskörper zumindest teilweise überragt bzw. über ihn übersteht,
    - sich der Stiel-Bereich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in absoluter Breite verbreitert,
    - sich der Stiel-Bereich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in Winkelgrad verschmälert in einem Bereich zwischen 40% und 80% des Radius des Wicklungskörpers und/oder in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Länge des Ferritkörpers.
  2. Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkörper zumindest mit dem Kopf-Bereich gleichartig ausgebildet sind, vorzugsweise auch mit dem Stiel-Bereich, und insbesondere insgesamt alle Ferritkörper der Induktionsspule identisch ausgebildet sind.
  3. Induktionsspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand in Winkelgrad zwischen den beiden Lateralseiten des Stiel-Bereichs eines Ferritkörpers von radial innen nach radial außen abnimmt, insbesondere in einem Bereich zwischen 20% und 80% des maximalen Radius des Wicklungskörpers abnimmt.
  4. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial innere End-Bereiche der Stiel-Bereiche nochmals stärker verjüngt zulaufen als die Lateralseiten des Stiel-Bereichs über dessen wesentliche Länge, wobei insbesondere die Breite in Winkelgrad zwischen den beiden Lateralseiten der End-Bereiche von radial innen nach radial außen zunimmt oder gleich bleibt, wobei vorzugsweise die Lateralseiten der verjüngten End-Bereiche benachbarter Ferritkörper einen Abstand von mindestens 5 mm oder 5% des Umfangs eines Kreises in diesem Bereich zueinander aufweisen, insbesondere 8 mm bis 12 mm.
  5. Induktionsspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb dieser verjüngten End-Bereiche ein Freibereich vorgesehen ist, der frei ist von Ferritkörpern und Wicklungen, wobei vorzugsweise der Durchmesser des Freibereichs 2% bis 20% des maximalen Radius des Wicklungskörpers beträgt.
  6. Induktionsspule nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Wicklung des Wicklungskörpers über den verjüngten End-Bereichen angeordnet ist, vorzugsweise in etwa über deren halber Länge in radialer Richtung.
  7. Induktionsspule nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen zu dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen in absoluter Breite zwischen 0,7 und 1,5 liegt und/oder das Verhältnis zwischen dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen zu dem geringsten Abstand zwischen benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen in Winkelgrad zwischen 1,5 und 5 liegt, vorzugsweise zwischen 2,5 und 3,5 liegt.
  8. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an den Kopf-Bereichen zwischen 2° und 8° in Winkelgrad beträgt und/oder ein minimaler Abstand zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern an den End-Bereichen zwischen 10° und 20° in Winkelgrad beträgt.
  9. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf-Bereich in einem Übergangs-Bereich an den Stiel-Bereich anschließt und der Übergangs-Bereich gerundet ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Abstand in absoluter Breite zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern in diesem Übergangs-Bereich am größten ist, wobei insbesondere der Übergangs-Bereich zwischen 70% und 105% des Radius des Wicklungskörpers liegt bzw. überdeckt.
  10. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50%, vorzugsweise zwischen 65% und 95%, der Fläche des Kopf-Bereichs radial außerhalb des Wicklungskörpers angeordnet sind und in radialer Richtung über diesen überstehen und/oder dass der Kopf-Bereich eine radiale Erstreckung hat zwischen 10% und 35% der radialen Erstreckung des Stiel-Bereichs.
  11. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine absolute Breite des Kopf-Bereichs entlang der Umfangsrichtung 30% bis 100% mehr als die absolute Breite des Stiel-Bereichs vor dem Übergang in den Kopf-Bereich beträgt.
  12. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf-Bereich zwei quer bzw. rechtwinklig zur Längsrichtung des Stiel-Bereichs abstehende Kopf-Endabschnitte aufweist, die verjüngt ausgebildet sind, insbesondere an den freien Enden abgerundet sind, wobei vorzugsweise an diesen abstehenden Kopf-Endabschnitte der geringste Abstand in absoluter Breite und in Winkelgrad zwischen zwei benachbarten Ferritkörpern ist.
  13. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand des Wicklungskörpers bzw. die äußerste Wicklung des Wicklungskörpers über dem Übergangs-Bereich zwischen Stiel-Bereich und Kopf-Bereich der Ferritkörper verläuft, wobei vorzugsweise die äußerste Wicklung genau zwischen Stiel-Bereich und Kopf-Bereich verläuft.
  14. Induktionsspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanschluss zwischen zwei radial innenliegenden Enden oder End-Bereichen nach einem der Ansprüche 4 bis 8 des Ferritkörpers bzw. des Stiel-Bereichs verläuft, insbesondere in derselben Ebene wie die Ferritkörper, vorzugsweise von der innersten Wicklung radial nach außen verläuft.
  15. Verwendung von Ferritkörpern in einer Induktionsspule zur induktiven Leistungsübertragung, insbesondere nach dem Ki-Standard, von der Induktionsspule an einen mit Abstand zu der Induktionsspule positionierten elektrischen Verbraucher, der eine Empfängerspule aufweist, wobei die Ferritkörper folgendermaßen aufgebaut sind:
    - die Ferritkörper weisen jeweils zwei Bereiche auf, wobei:
    - ein erster innerer Bereich ein Stiel-Bereich ist,
    - der Stiel-Bereich im Wesentlichen in radialer Richtung verläuft,
    - ein zweiter äußerer Bereich ein Kopf-Bereich ist, und
    - der Kopf-Bereich an den Stiel-Bereich anschließt und an seiner größten Breite in Winkelgrad breiter ist als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite und in absoluter Breite mehr als 50% breiter ist als der Stiel-Bereich an seiner größten Breite,
    - der Kopf-Bereich in radialer Richtung den Wicklungskörper zumindest teilweise überragt bzw. über ihn übersteht,
    - sich der Stiel-Bereich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in absoluter Breite verbreitert,
    - sich der Stiel-Bereich in radialer Richtung von radial innen nach radial außen in Winkelgrad verschmälert in einem Bereich zwischen 40% und 80% des Radius des Wicklungskörpers und/oder in einem Bereich zwischen 25% und 75% der Länge des Ferritkörpers.
  16. Elektro-Kochfeld mit einer Kochfeldplatte und mehreren Induktionsspulen nach einem der Ansprüche 1 bis 14 unter der Kochfeldplatte, wobei vorzugsweise ein Abstand zwischen der Oberseite des Wicklungskörpers und der Oberseite der Kochfeldplatte zwischen 5 mm und 13 mm beträgt.
  17. Elektro-Kochfeld nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kochfeldplatte eine flächige Tragplatte vorgesehen ist, auf der sämtliche Induktionsspulen des Elektro-Kochfelds aufgelegt sind und vorzugsweise befestigt sind, wobei die Ferritkörper unterhalb des Wicklungskörpers und oberhalb der Tragplatte angeordnet sind, wobei insbesondere die Tragplatte elektrisch leitfähig ist mit einer elektrischen Leitfähigkeit von mindesten 20MS/m, vorzugsweise aus Aluminium besteht.
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