ES2335376B1 - Cuerpo de calentamiento por induccion con una bobina inductora circular. - Google Patents
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Abstract
Cuerpo de calentamiento por inducción con una
bobina inductora circular.
Cuerpo de calentamiento por inducción con una
bobina inductora con forma de corona circular. La invención parte de
un cuerpo de calentamiento por inducción con una bobina inductora
(16) circular con un contorno exterior (22) circular y una
disposición de elementos de ferrita con al menos un elemento de
ferrita (26) con un borde (24) exterior radialmente. Para mejorar
una interacción funcional y constructiva entre cuerpos de
calentamiento por inducción adyacentes en un campo de cocción por
inducción, se propone que el borde (24) exterior radialmente del
elemento de ferrita (26) en al menos un punto de curvatura (28) esté
curvado de manera más pronunciada que el contorno exterior (22) de
la bobina inductora (16). A través de esto, se puede modificar de
manera dirigida en especial un campo magnético generado por la
bobina inductora (16) en unos alrededores de este punto de curvatura
(28).
Description
Cuerpo de calentamiento por inducción con una
bobina inductora circular.
La invención se refiere a un cuerpo de
calentamiento por inducción con una bobina inductora circular según
el concepto general de la reivindicación 1 y a un campo de cocción
por inducción según el concepto general de la reivindicación 8.
Del estado de la técnica son conocidos campos de
cocción por inducción con cuerpos de calentamiento por inducción.
Tales cuerpos de calentamiento por inducción tienen una bobina
inductora con forma de corona circular con un contorno exterior
circular y una disposición de elementos de ferrita con al menos un
elemento de ferrita, que está dispuesta debajo de la bobina
inductora. Los elementos de ferrita son por lo general rectangulares
y discurren en una dirección longitudinal radialmente, de modo que
un borde exterior radialmente de los elementos de ferrita es cada
vez rectilíneo y discurre perpendicularmente a la dirección radial
del cuerpo de calentamiento por inducción.
En la configuración de los elementos de ferrita,
hasta ahora se ha dirigido la atención en especial a conseguir un
cubrimiento tan completo como sea posible de la superficie de una
bobina inductora circular, para conseguir así una función de retorno
y de blindaje del campo magnético especialmente efectiva de la
disposición de elementos de ferrita.
Asimismo, es conocido proveer los llamados
campos de cocción por inducción de matriz de un número especialmente
elevado de cuerpos de calentamiento por inducción con un diámetro
escaso en comparación, que estén dispuestos en una cuadrícula
cuadrada o hexagonal y cubran tan por completo como sea posible una
superficie del campo de cocción por inducción con una densidad de
empaquetado especialmente elevada. Los cuerpos de calentamiento por
inducción están entonces dispuestos unos junto a otros de manera
compacta, de modo que los campos magnéticos generados por las
bobinas inductoras respectivas son muy influenciados por las bobinas
inductoras y/o elementos de ferrita adyacentes.
La invención se basa en especial en la tarea de
optimizar una forma del elemento de ferrita de un cuerpo de
calentamiento por inducción en lo referente a una interacción
funcional y constructiva con elementos de calentamiento por
inducción adyacentes.
La tarea se resuelve mediante las
características de las reivindicaciones independientes. De las
reivindicaciones secundarias se extraen configuraciones y
perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La invención parte en especial de un cuerpo de
calentamiento por inducción con una bobina inductora con forma de
corona circular con un contorno exterior circular, así como con una
disposición de elementos de ferrita. La disposición de elementos de
ferrita comprende al menos un elemento de ferrita con un borde
exterior radialmente.
Para romper de manera dirigida una simetría de
rotación del campo magnético generado por el cuerpo de calentamiento
por inducción, y configurar de manera flexible tanto la forma del
campo magnético como la forma del cuerpo de calentamiento por
inducción en lo referente a una interacción constructiva y funcional
con cuerpos de calentamiento por inducción colindantes, se propone
que el borde exterior del elemento de ferrita esté al menos en un
punto de curvatura curvado de manera más pronunciada que el contorno
exterior de la bobina inductora para modificar de manera dirigida el
campo magnético generado por la bobina inductora en unos alrededores
de este punto de curvatura. El campo magnético puede ser concentrado
en especial en el punto de curvatura, y la forma del cuerpo de
calentamiento por inducción y del campo magnético puede ser adaptada
a los alrededores directos del cuerpo de calentamiento por
inducción. Asimismo, de esta forma se puede obtener un grado de
cubrimiento elevado de los elementos de
ferrita.
ferrita.
Como "borde exterior" ha de denominarse en
especial una parte de una curva envolvente convexa, es decir, de la
curva marginal de la envuelta convexa de la disposición de los
elementos de ferrita. El punto de curvatura es en especial un punto
interior del borde exterior radialmente.
Se puede conseguir un cubrimiento de superficie
especialmente grande del elemento de ferrita si el borde exterior
radialmente del elemento de ferrita sobresale radialmente del
contorno exterior circular de la bobina inductora en unos
alrededores del punto de curvatura.
Se puede conseguir un cubrimiento de toda la
superficie de la bobina inductora mediante el elemento de ferrita
con una diversidad de componentes escasa a la vez si el elemento de
ferrita tiene esencialmente la forma de una corona abierta con un
contorno exterior que difiera de la forma circular. En este caso, la
disposición de elementos de ferrita comprende en especial sólo un
único elemento de ferrita en esta forma.
Asimismo, se propone que el borde exterior
radialmente del elemento de ferrita tenga esencialmente la forma de
un hexágono regular. A través de esto, la forma del cuerpo de
calentamiento por inducción puede ser adaptada en una rejilla o
cuadrícula hexagonal o a modo de panal a los cuerpos de
calentamiento por inducción adyacentes, y se puede conseguir un
grado elevado de cubrimiento de la superficie de cocción mediante
los elementos de ferrita. Los elementos de ferrita pueden ser
recortados o extraídos por estampado con escaso desperdicio de un
material plano.
Si la abertura de la corona está configurada
para la conducción de cables de suministro de la bobina inductora,
es decir, tiene la dimensión apropiada para la conducción de los
cables de suministro, se puede conseguir un cuerpo de calentamiento
por inducción compacto y de construcción plana. La abertura puede
servir además para la conducción de cables de suministro o de cables
de lectura de un sensor de temperatura dispuesto en el centro del
cuerpo de calentamiento por inducción.
Si el borde exterior radialmente del elemento de
ferrita tiene esencialmente la forma de un polígono regular y
discurre concéntricamente a la bobina de inducción, en general se
puede conseguir un campo magnético homogéneo, o sea, una potencia de
calentamiento homogénea de la disposición de cuerpos de
calentamiento por inducción con gasto de material escaso en
comparación, puesto que las propiedades de un elemento de ferrita
poligonal se igualan con las propiedades de un elemento de ferrita
circular, cuyo contorno exterior se corresponde con un círculo
circunscrito del polígono, pero el elemento de ferrita poligonal es
fabricable con un gasto de material escaso.
Se puede conseguir un grado de cubrimiento de la
superficie elevado de los elementos de ferrita si el borde exterior
radialmente del elemento de ferrita rodea el contorno exterior de la
bobina inductora. En especial, el contorno exterior puede formar un
círculo inscrito de la forma hexagonal del elemento de ferrita.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
campo de cocción por inducción con una pluralidad de cuerpos de
calentamiento por inducción dispuestos en una cuadrícula, en
especial de cuerpos de calentamiento por inducción del tipo descrito
arriba. La invención se refiere en especial a campos de cocción por
inducción del tipo matriz, donde al menos un primer cuerpo de
calentamiento por inducción está rodeado por completo por al menos
cuatro cuerpos de calentamiento por inducción adyacentes. Si la
cuadrícula está configurada de manera hexagonal, o sea, a modo de
panal, el cuerpo de calentamiento por inducción puede estar rodeado
por seis cuerpos de calentamiento por inducción adyacentes.
Se propone que una curva envolvente convexa de
la disposición de elementos de ferrita al menos del primer cuerpo de
calentamiento por inducción presente extremos que estén dispuestos
distribuidos uniformemente por el perímetro del cuerpo de
calentamiento por inducción. Aquí, una simetría de la distribución
de los extremos se corresponde con una simetría de la cuadrícula. La
curva envolvente convexa de la disposición de elementos de ferrita
al menos del primer cuerpo de calentamiento por inducción en puntos
de corte con líneas rectas de unión entre el punto central del
primer cuerpo de calentamiento por inducción y los puntos centrales
de los cuerpos de calentamiento por inducción adyacentes presenta
cada vez en especial un máximo o mínimo radial. Se puede conseguir
un grado muy elevado de cubrimiento de la superficie de los
elementos de ferrita si la disposición de elementos de ferrita
presenta una simetría hexagonal y en especial si la cuadrícula es
una cuadrícula de panal. También aquí, el término "curva
envolvente convexa" denomina la curva cerrada más pequeña posible
que rodee todos los elementos de ferrita y, al suceder, esto sea
convexa.
Otras ventajas se extraen de la siguiente
descripción de las figuras. Las figuras muestran ejemplos de
realización de la invención. El dibujo, la descripción y las
reivindicaciones contienen numerosas características en combinación.
El experto considerará las características ventajosamente también
por separado y las reunirá en otras combinaciones razonables.
Se muestra:
Fig. 1 un campo de cocción por inducción de
matriz con dos elementos de batería de cocción en una representación
esquemática,
Fig. 2 un cuerpo de calentamiento por inducción
de un campo de cocción por inducción de matriz con un elemento de
ferrita hexagonal en una vista desde arriba oblicuamente,
Fig. 2a muestra el elemento de ferrita de la
figura 2 en una vista en perspectiva,
Fig. 3 el cuerpo de calentamiento por inducción
de la figura 2 en una vista desde abajo oblicuamente,
Fig. 4 el cuerpo de calentamiento por inducción
de las figuras 2 y 3 en una representación despiezada,
Fig. 5 un campo de cocción por inducción con
cuerpos de calentamiento por inducción hexagonales que están
dispuestos en una cuadrícula hexagonal, según una primera
configuración de la invención,
Fig. 6 un campo de cocción por inducción con
cuerpos de calentamiento por inducción hexagonales en una cuadrícula
hexagonal según una segunda configuración de la invención y
Fig. 7 una representación esquemática de un tipo
de construcción modular del campo de cocción por inducción de la
figura 6.
La figura 1 muestra esquemáticamente un campo de
cocción por inducción del tipo matriz con cuerpos de calentamiento
por inducción 10, que en este ejemplo de realización están
dispuestos en una cuadrícula rectangular. El campo de cocción por
inducción comprende una electrónica de mando no representada aquí,
que detecta automáticamente elementos de batería de cocción 12, 14
sobre el campo de cocción por inducción, y cuerpos de calentamiento
por inducción 10 que están cubiertos parcial o completamente por uno
de los elementos de batería de cocción 12, 14, los reúne en una zona
de calentamiento 13, 15 y los utiliza para el calentamiento del
elemento de batería de cocción 12, 14 respectivo.
La figura 2 muestra un cuerpo de calentamiento
por inducción 10 en una vista desde abajo oblicuamente. El cuerpo de
calentamiento por inducción 10 comprende una bobina inductora 16 con
forma de corona circular, que en su lado superior y lado inferior
está cubierta y aislada cada vez por una hoja de mica 18, 20. La
bobina inductora 16 tiene un contorno exterior 22 circular que forma
un círculo interior de un borde 24 exterior radialmente de un
elemento de ferrita 26. El borde 24 exterior radialmente del
elemento de ferrita 26 tiene a excepción de una ruptura la forma de
un hexágono regular con esquinas ligeramente redondeadas, que forman
cada una un punto de curvatura 28, en el cual el borde 24 exterior
está curvado de manera esencialmente más pronunciada que el contorno
exterior 22 de la bobina inductora 16.
El elemento de ferrita 26 y la bobina inductora
16 están unidos uno al otro de manera separable a través de dos
elementos de unión 30, 32 que actúan conjuntamente (figura 4) de
plástico. Los elementos de unión 30, 32 penetran cada uno en
aberturas circulares, céntricas de la bobina inductora 16 y del
elemento de ferrita 26 y están unidos uno al otro a través de
elementos de retención 34, de modo que los elementos de unión 30, 32
aprietan o enganchan uno con otro la bobina inductora 16 y el
elemento de ferrita 26.
En los puntos de curvatura 28, que pueden ser
esquinas o puntos de vértice de redondeces convexas del borde 24
exterior del elemento de ferrita 26, el campo magnético generado por
el cuerpo de calentamiento por inducción 10 es modificado de manera
dirigida. El borde 24 exterior radialmente del elemento de ferrita
26 sobresale del contorno exterior 22 circular de la bobina
inductora 16 esencialmente por todo el perímetro del cuerpo de
calentamiento por inducción 10. Lo mismo es aplicable para los
puntos de curvatura 28 del borde 24 exterior radialmente del
elemento de ferrita 26.
La figura 2a muestra el elemento de ferrita 26
de la figura 2 en una vista en perspectiva. El elemento de ferrita
26 tiene esencialmente la forma de una corona abierta con un borde
24 exterior esencialmente, es decir, salvo una pequeña abertura 36,
con forma hexagonal. La abertura 36 de la corona está configurada
para la conducción de cables de suministro 38 de la bobina inductora
16 o para la conducción de cables 39 (figura 4) para el
accionamiento y lectura de un sensor de temperatura 40. El sensor de
temperatura 40 es sostenido en la abertura 42 central del elemento
de ferrita 26 mediante los elementos de unión 30, 32. La forma de la
abertura 42 central del elemento de ferrita 26 se corresponde con la
forma y tamaño de una abertura central, circular de la bobina
inductora 16.
Mediante la forma de corona circular de la
bobina inductora 16, se pueden evitar en comparación con bobinas
inductoras con una forma que difiera de la forma circular
variaciones del radio de curvatura de alambres de bobinado de la
bobina inductora 16 no representados aquí por su perímetro. En áreas
con curvatura más pronunciada, tales bobinas inductoras no
circulares tienden al sobrecalentamiento, lo que puede conducir a
daños.
La figura 3 muestra el elemento de calentamiento
por inducción 10 de la figura 2 en una vista desde abajo
oblicuamente. Se observa que al elemento de unión 32 inferior está
unido por fundición un canal de cable 44 dispuesto en la abertura 36
del elemento de ferrita 26 para la conducción del cable de
suministro 38.
La figura 4 muestra el cuerpo de calentamiento
por inducción 10 en una representación despiezada. Para la unión de
los componentes, los elementos de retención 34 deben ser
introducidos y enganchados en agujeros 46 del elemento de unión 32
inferior. El montaje del cuerpo de calentamiento por inducción 10 es
por lo tanto realizable de manera especialmente sencilla y sin
herramientas. La figura 4 contiene además un elemento de goma 49
para la sujeción del sensor de temperatura 40.
La figura 5 muestra un campo de cocción por
inducción con una pluralidad de cuerpos de calentamiento por
inducción 10 del tipo descrito arriba dispuestos a modo de panal.
Los cuerpos de calentamiento por inducción 10 centrales están
rodeados cada uno por completo por seis cuerpos de calentamiento por
inducción adyacentes.
La curva envolvente convexa formada
esencialmente por el borde 24 exterior de la disposición de
elementos de ferrita compuesta cada vez sólo por un elemento de
ferrita 26 de los cuerpos de calentamiento por inducción 10 tiene la
forma de un hexágono regular. Aquella presenta cada vez seis máximos
distribuidos de manera isótropa por el perímetro del elemento de
ferrita 26 y seis mínimos distribuidos de manera isótropa por el
perímetro del elemento de ferrita 26. Los máximos se corresponden
con los puntos de curvatura 28, o sea, las esquinas del hexágono, y
los mínimos se corresponden con los centros laterales 53 del
hexágono. Una simetría de la distribución de los extremos se
corresponde por lo tanto con una simetría de la cuadrícula hexagonal
del campo de cocción por inducción.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 5, los cuerpos de calentamiento por inducción 10 están
dispuestos de tal modo que resulta en conjunto una estructura de
panal y que los lados adyacentes de cuerpos de calentamiento por
inducción 10 adyacentes discurren paralelamente con una distancia de
pocos centímetros, por ejemplo aproximadamente 1-2
cm.
\newpage
De esta forma, se puede conseguir un grado de
cubrimiento elevado de la superficie del campo de cocción por
inducción mediante los elementos de ferrita 26.
La figura 6 muestra otro ejemplo de realización
de la invención, en el cual los cuerpos de calentamiento por
inducción están dispuestos y orientados de tal manera que las
esquinas del borde 24 exterior hexagonal de los elementos de ferrita
26 están dirigidas unas hacia otras, o sea, que los puntos de
curvatura 28 yacen sobre líneas rectas de unión entre los puntos
centrales de cuerpos de calentamiento por inducción 10 adyacentes.
La curva envolvente convexa de la disposición de elementos de
ferrita tiene por consiguiente en cada uno de estos puntos un máximo
radial.
La disposición de los cuerpos de calentamiento
por inducción 10 representada en la figura 6 tiene ventajas
constructivas. Como está representado en la figura 7, de manera
sencilla se pueden unir en un campo de cocción 52 dos módulos 48, 50
del mismo tipo con cada uno por ejemplo seis cuerpos de
calentamiento por inducción 10. Los módulos 48, 50 pueden utilizarse
por lo tanto de manera flexible para campos de cocción de diferente
tamaño y forma.
Naturalmente, la idea general de la invención no
está limitada a los ejemplos de realización descritos arriba, sino
que está definida mediante las reivindicaciones adjuntas. A modo de
ejemplo, en lugar de disposiciones de elementos de ferrita de una
pieza se pueden utilizar también disposiciones de elementos de
ferrita con varios elementos de ferrita, y en lugar de la abertura
36 en el elemento de ferrita 26 puede preverse una ranura.
- 10
- Cuerpo de calentamiento por inducción
- 12
- Elemento de batería de cocción
- 13
- Zona de calentamiento
- 14
- Elemento de batería de cocción
- 15
- Zona de calentamiento
- 16
- Bobina inductora
- 18
- Hoja de mica
- 20
- Hoja de mica
- 22
- Contorno exterior
- 24
- Borde
- 26
- Elemento de ferrita
- 28
- Punto de curvatura
- 30
- Elemento de unión
- 32
- Elemento de unión
- 34
- Elementos de retención
- 36
- Abertura
- 38
- Cable de suministro
- 39
- Cable
- 40
- Sensor de temperatura
- 42
- Abertura
- 44
- Canal de cable
- 46
- Agujero
- 48
- Módulo
- 49
- Elemento de goma
- 50
- Módulo
- 52
- Campo de cocción
- 53
- Centro lateral
- 54
- Línea recta de unión
Claims (10)
1. Cuerpo de calentamiento por inducción con una
bobina inductora (16) con forma de corona circular con un contorno
exterior (22) circular y una disposición de elementos de ferrita con
al menos un elemento de ferrita (26) con un borde (24) exterior
radialmente, caracterizado porque el borde (24) exterior
radialmente del elemento de ferrita (26) está curvado al menos en un
punto de curvatura (28) más pronunciadamente que el contorno
exterior (22) de la bobina inductora (16).
2. Cuerpo de calentamiento por inducción según
la reivindicación 1, caracterizado porque el borde (24)
exterior radialmente del elemento de ferrita (26) sobresale
radialmente del contorno exterior (22) circular de la bobina
inductora (16) en unos alrededores del punto de curvatura (28).
3. Cuerpo de calentamiento por inducción según
una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente,
caracterizado porque el elemento de ferrita (26) presenta
esencialmente la forma de una corona abierta con un contorno
exterior (22) que difiere de la forma circular.
4. Cuerpo de calentamiento por inducción según
la reivindicación 3, caracterizado porque el borde (24)
exterior radialmente del elemento de ferrita (26) tiene
esencialmente la forma de un hexágono regular.
5. Cuerpo de calentamiento por inducción según
la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque una abertura
(42) de la corona está configurada para la conducción de cables de
suministro (38) de la bobina inductora (16).
6. Cuerpo de calentamiento por inducción según
una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente,
caracterizado porque el borde (24) exterior radialmente del
elemento de ferrita (26) tiene esencialmente la forma de un polígono
regular y discurre concéntricamente a la bobina inductora (16).
7. Cuerpo de calentamiento por inducción según
una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente,
caracterizado porque el borde (24) exterior radialmente del
elemento de ferrita (26) rodea el contorno exterior (22) de la
bobina inductora (16).
8. Campo de cocción por inducción con una
pluralidad de cuerpos de calentamiento por inducción (10) dispuestos
en una cuadrícula, en especial según una de las reivindicaciones
enunciadas anteriormente, en lo que al menos un primer cuerpo de
calentamiento por inducción (10) está rodeado por completo por al
menos cuatro cuerpos de calentamiento por inducción adyacentes,
caracterizado porque una curva envolvente convexa de una
disposición de elementos de ferrita de al menos el primer cuerpo de
calentamiento por inducción presenta extremos que están dispuestos
repartidos uniformemente por el perímetro del cuerpo de
calentamiento por inducción (10), en lo que una simetría de la
distribución se corresponde con una simetría de la cuadrícula.
9. Campo de cocción por inducción según la
reivindicación 8, caracterizado porque la curva envolvente
convexa de una disposición de elementos de ferrita al menos del
primer cuerpo de calentamiento por inducción (10) en puntos de corte
con líneas rectas de unión (54) entre el punto central del primer
cuerpo de calentamiento por inducción y los puntos centrales de los
cuerpos de calentamiento por inducción adyacentes presenta cada vez
una máximo radial.
10. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la curva
envolvente convexa de la disposición de elementos de ferrita
presenta una simetría hexagonal.
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US12/811,554 US8440944B2 (en) | 2008-01-14 | 2009-01-02 | Induction heater comprising a circular inductor coil |
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