ES2893875T3 - Aparato de calentamiento por inducción - Google Patents

Abstract

Aparato de calentamiento por inducción (100) que comprende: - un circuito inversor (81) que incluye una pluralidad de circuitos que incluye un primer circuito de brazos (21), un segundo circuito de brazos (27) y un circuito de brazos común (24) que incluyen cada uno un primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a), un segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b) conectados en serie con el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y terminales de salida (23, 26, 29) proporcionados cada uno entre el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b); - una primera bobina de calentamiento (31) conectada eléctricamente entre el terminal de salida (23) del primer circuito de brazos (21) y el terminal de salida (26) del circuito de brazos común (24); y - una segunda bobina de calentamiento (32) conectada eléctricamente entre el terminal de salida (29) del segundo circuito de brazos (27) y el terminal de salida (26) del circuito de brazos común (24), en el que circuito inversor (81) está configurado para - conmutar el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) a una frecuencia predeterminada, en un caso en el que se suministra corriente de CA a una primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31), caracterizado porque el circuito inversor (81) también está configurado para - conmutar el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) a una frecuencia que es la misma que la frecuencia en el caso en el que se suministra la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31), también en un caso en el que se suministra corriente de CA a una segunda frecuencia distinta de la primera frecuencia a la segunda bobina de calentamiento (32), en el que el circuito inversor (81) suministra de manera simultánea la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31) y la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento (32).

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de calentamiento por inducción

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de calentamiento por inducción.

Técnica anterior

Los aparatos de calentamiento por inducción convencionales incluyen una primera bobina de calentamiento dispuesta en un lado de circunferencia interior de un único puerto de calentamiento y una segunda bobina de calentamiento dispuesta más en un lado de circunferencia exterior que la primera bobina de calentamiento. Un circuito inversor que suministra corrientes de CA a la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento incluye tres circuitos de brazos que tienen, cada uno, dos elementos de conmutación conectados en serie (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).

Los tres circuitos de brazos son un primer circuito de brazos, un segundo circuito de brazos y un circuito de brazos común. La primera bobina de calentamiento se conecta entre el primer circuito de brazos y el circuito de brazos común. La segunda bobina de calentamiento se conecta entre el segundo circuito de brazos y el circuito de brazos común. La primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento se conectan, cada una, en serie con un condensador variable, cuya capacitancia puede cambiarse abriendo/cerrando un conmutador. Se ha llevado a cabo la conmutación entre la apertura y el cierre del conmutador basándose en si el objeto calentado colocado sobre el puerto de calentamiento está hecho de metal magnético o metal no magnético.

El primer circuito de brazos, el segundo circuito de brazos y el circuito de brazos común se conmutan a la misma frecuencia de manera que se suministran corrientes de CA a la misma frecuencia a la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento para calentar por inducción el objeto calentado. En un caso en el que el objeto calentado está hecho de metal no magnético, la frecuencia de conmutación de cada circuito de brazos se establece para que sea más alta de manera que se suministra corriente de CA a una frecuencia más alta que la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento, en comparación con un caso en el que el objeto calentado está hecho de metal magnético.

El calentamiento por inducción de un objeto calentado con flujos alternos a una frecuencia más alta implica una profundidad pelicular más pequeña para hacer que la corriente de Foucault fluya en el objeto calentado por efecto pelicular, dando como resultado una resistencia eléctrica alta en una trayectoria en la que fluye la corriente de Foucault. Como resultado, puede calentarse por inducción de manera eficiente incluso un objeto calentado hecho de metal no magnético.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de patente japonesa 1: JP 2009-158225 A

Sumario de la invención

Problemas que va a resolver la invención

Sin embargo, el aparato de calentamiento por inducción convencional descrito en el documento de patente 1 es incapaz de calentar por inducción de manera eficiente un objeto calentado hecho de diferentes materiales formado por la unión de metal magnético al lado de circunferencia interior de una sección inferior del objeto calentado hecho de metal no magnético, debido a que el metal magnético se posiciona sobre la primera bobina de calentamiento y el metal no magnético se posiciona sobre la segunda bobina de calentamiento. De manera específica, el aparato de calentamiento por inducción convencional suministra corrientes de CA a la misma frecuencia a la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento.

Por tanto, cuando las corrientes de CA se establecen para estar a una frecuencia adecuada para calentar por inducción metal magnético, el calentamiento por inducción sería insuficiente para el metal no magnético en el lado de circunferencia exterior. Cuando las corrientes de CA se establecen para estar a una frecuencia adecuada para calentar por inducción metal no magnético, la frecuencia sería excesivamente alta para calentar por inducción el metal magnético en el lado de circunferencia interior. Por tanto, se ve comprometida la eficiencia de calentamiento por inducción para el metal magnético.

La presente invención se ha hecho para solucionar el problema descrito anteriormente y un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de calentamiento por inducción que pueda suministrar corrientes de CA a frecuencias diferentes a una primera bobina de calentamiento y una segunda bobina de calentamiento, incluso cuando la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento comparten un circuito de brazos común.

Medios para resolver los problemas

Según la invención, el problema se soluciona mediante el contenido descrito en la reivindicación 1. Se describen desarrollos ventajosos adicionales de la invención en las reivindicaciones dependientes.

Efectos de la invención

Con un aparato de calentamiento por inducción según la presente invención, pueden suministrarse corrientes de CA a frecuencias diferentes a una primera bobina de calentamiento y una segunda bobina de calentamiento, incluso cuando la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento comparten un circuito de brazos común.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de calentamiento por inducción según una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en planta que ilustra bobinas de calentamiento según la primera realización de la presente invención.

La figura 3 es un diagrama de circuitos que ilustra una configuración de un circuito eléctrico del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención.

La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra casos donde se colocan un objeto calentado hecho de un único material y un objeto calentado hecho de diferentes materiales sobre una placa superior del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención.

La figura 5 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención calienta por inducción un objeto calentado hecho de un único material.

La figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención calienta por inducción un objeto calentado hecho de diferentes materiales.

La figura 7 ilustra un ejemplo de una condición de conducción para calentar por inducción el objeto calentado hecho de diferentes materiales por el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención.

La figura 8 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación que forma un circuito inversor del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor.

La figura 9 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación que forma un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una segunda realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor.

La figura 10 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación que forma un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una tercera realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor.

La figura 11 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación que forma un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una cuarta realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor.

La figura 12 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación que forma un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una quinta realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor.

La figura 13 es una vista en planta que ilustra una posición de un objeto calentado colocado sobre una bobina de calentamiento para calentarse por inducción por un aparato de calentamiento por inducción según una sexta realización de la presente invención.

La figura 14 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que un aparato de calentamiento por inducción según una séptima realización de la presente invención calienta por inducción dos objetos calentados.

Realizaciones de la invención

Primera realización

En primer lugar, se describirá una configuración de un aparato de calentamiento por inducción según una primera realización de la presente invención. La figura 1 es una vista en perspectiva del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención.

En la figura 1, un aparato de calentamiento por inducción 100 tiene una forma exterior definida por una carcasa 1 y una placa superior 2 proporcionada en una parte superior de la carcasa 1. La placa superior 2 incluye un material aislante tal como vidrio, cerámica o resina, y un objeto calentado, tal como ollas y sartenes, que va a calentarse por inducción por el aparato de calentamiento por inducción 100, se coloca sobre una región de la placa superior 2 que incluye el material aislante. La placa superior 2 tiene posiciones de colocación 3a, 3b y 3c presentadas para indicar posiciones en la placa superior 2 donde va a colocarse el objeto calentado. Cuando la placa superior 2 está hecha de un material transparente tal como vidrio, las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c pueden presentarse por impresión o similares en una superficie trasera opuesta a la superficie delantera de la placa superior 2 que sirve como una superficie de colocación.

Las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c pueden implementarse por elementos emisores de luz tales como diodos emisores de luz y un miembro de guiado de luz dispuestos en el lado de superficie trasera de la placa superior 2 que permite el reconocimiento visual de las posiciones donde va a colocarse el objeto calentado, desde el lado de superficie delantera de la placa superior 2. Las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c se ilustran como regiones en las que va a colocarse el objeto calentado en la figura 1. De manera alternativa, las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c también pueden implementarse como puntos que indican, cada uno, el centro de la posición donde va a colocarse el objeto calentado. El aparato de calentamiento por inducción 100 calienta por inducción el objeto calentado colocado sobre las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c y, por tanto, las posiciones de colocación 3a, 3b y 3c pueden denominarse, cada una, un puerto de calentamiento.

El aparato de calentamiento por inducción 100 incluye una sección de parrilla 4 con una puerta de apertura/cierre de la que puede tirarse hacia el lado de superficie delantero de la carcasa 1 para abrirla. La sección de parrilla 4 tiene una cámara de calentamiento con un espacio interno paralelepípedo rectangular provisto de una unidad de calentamiento tal como un calentador. Por ejemplo, la sección de parrilla 4 se usa para cocinar a la parrilla y similares pescado a la parrilla y similares. No se requiere necesariamente la sección de parrilla 4, y el aparato de calentamiento por inducción 100 puede tener una configuración sin la sección de parrilla 4.

El aparato de calentamiento por inducción 100 incluye una unidad de funcionamiento 5a proporcionada en un lado delantero de la placa superior 2 y unidades de operación 5b y 5c proporcionadas en la superficie delantera de la carcasa 1. Las unidades de operación 5a, 5b y 5c se usan para empezar/detener el calentamiento o para ajustar la potencia de calentamiento cuando un objeto calentado colocado en la posición de colocación 3a, 3b o 3c se calienta por inducción, y para empezar/detener el calentamiento o para ajustar la potencia de calentamiento cuando la sección de parrilla 4 se usa para el calentamiento. Las posiciones donde se proporcionan las unidades de operación 5a, 5b y 5c no se limitan a aquellas ilustradas en la figura 1 y pueden ser cualquier posición que permita que un usuario del aparato de calentamiento por inducción 100 ponga en funcionamiento con facilidad el aparato de calentamiento por inducción 100.

Una unidad de visualización 6 que presenta un estado del aparato de calentamiento por inducción 100 se proporciona en el lado delantero de la placa superior 2. La unidad de visualización 6 puede ser un dispositivo de visualización tal como una pantalla de cristal líquido o un visualizador electroluminiscente (EL) orgánico, por ejemplo. La posición donde se proporciona la unidad de visualización 6 puede ser cualquier posición que pueda reconocerse visualmente con facilidad por el usuario del aparato de calentamiento por inducción 100 y, por tanto, no se limita al lado delantero de la placa superior 2. Por ejemplo, puede disponerse la unidad de visualización 6 en la superficie delantera de la carcasa 1. La unidad de visualización 6 presenta diversos tipos de información según un estado de funcionamiento del aparato de calentamiento por inducción 100. Por ejemplo, pueden presentarse la entrada de potencia a cada puerto de calentamiento y magnitudes relativas de la potencia, o puede presentarse la temperatura de la superficie inferior del objeto calentado colocado sobre cada puerto de calentamiento. Puede implementarse la unidad de visualización 6 mediante un dispositivo de visualización con un panel táctil, de manera que pueden formarse íntegramente la unidad de visualización 6 y la unidad de funcionamiento.

Los puertos de descarga 7a, 7b y 7c se proporcionan en un lado trasero de la placa superior 2. Los puertos de descarga 7a, 7b y 7c son para la descarga, al exterior del aparato de calentamiento por inducción 100, de calor generado por la sección de parrilla 4, un circuito eléctrico (no ilustrado), una bobina de calentamiento (no ilustrada) y similares en el aparato de calentamiento por inducción 100, humo grasiento generado como resultado del cocinado en la sección de parrilla 4 y similares. Los puertos de descarga 7a, 7b y 7c proporcionados en la placa superior 2 en la figura 1 pueden proporcionarse de manera alternativa en la carcasa 1. El número de los puertos de descarga no se limita a tres y puede ser cualquier número que sea igual o mayor que 1. El aparato de calentamiento por inducción 100 sin la sección de parrilla 4 puede tener una configuración para emitir calor desde la superficie delantera de la carcasa 1 con los puertos de descarga omitidos, por ejemplo.

El aparato de calentamiento por inducción 100 incorpora bobinas de calentamiento para calentar por inducción un objeto calentado, tal como una olla, colocada sobre la placa superior 2 y un circuito eléctrico para suministrar corriente de alta frecuencia a las bobinas de calentamiento. Las bobinas de calentamiento se proporcionan en el lado de superficie posterior de la placa superior 2 mientras están frente a las respectivas posiciones de colocación 3a, 3b y 3c presentadas en la placa superior 2. La bobina de calentamiento puede formarse enrollando un hilo conductor recubierto en forma de espiral, por ejemplo. Más preferiblemente, un hilo de Litz formado torciendo una pluralidad de hilos finos recubiertos (hilos finos hechos de un metal altamente conductor tal como cobre recubiertos) se usa como el hilo conductor que forma la bobina de calentamiento, de manera que puede eliminarse el aumento de la resistencia eléctrica de la bobina de calentamiento a altas frecuencias tales como de 20 kHz a 100 kHz. Una única bobina de calentamiento incluye dos terminales conectados al circuito eléctrico. Por tanto, una única bobina de calentamiento es una parte de circuito de dos terminales que tiene ambos extremos. Si fuera necesario, la bobina de calentamiento puede tener un cuerpo magnético tal como un núcleo de ferrita dispuesto en una superficie opuesta a la superficie que está frente al objeto calentado.

La figura 2 es una vista en planta que ilustra bobinas de calentamiento según la primera realización de la presente invención. Las figuras 2(a) a 2(d) ilustran, cada una, un ejemplo de la bobina de calentamiento proporcionada en el interior del aparato de calentamiento por inducción 100. Por tanto, el aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención puede incluir una bobina de calentamiento con una forma distinta a aquellas ilustradas en las figuras 2(a) a 2(d). En esta descripción, el aparato de calentamiento por inducción 100 ilustrado en la figura 1 tiene una cualquiera de las bobinas de calentamiento ilustradas en las figuras 2(a) a 2(d) proporcionadas en el lado de superficie posterior de la placa superior 2 para estar frente a la región de colocación 3a, 3b y 3c.

Pueden proporcionarse bobinas de calentamiento con diferentes formas para estar frente a las respectivas regiones de colocación 3a, 3b y 3c. Por ejemplo, puede proporcionarse una bobina de calentamiento 30c ilustrada en la figura 2(c) para estar frente a la región de colocación 3a, puede proporcionarse una bobina de calentamiento 30b ilustrada en la figura 2(b) para estar frente a la región de colocación 3b y puede proporcionarse una bobina de calentamiento 30a ilustrada en la figura 2(a) para estar frente a la región de colocación 3c.

La bobina de calentamiento 30a ilustrada en la figura 2(a) incluye una bobina de calentamiento 31 que se obtiene enrollando un hilo conductor en forma de anillo y una bobina de calentamiento 32 que se obtiene enrollando un hilo conductor en forma de anillo y se dispone adyacente a la bobina de calentamiento 31. La bobina de calentamiento 32 se dispone alrededor y separada de la bobina de calentamiento 31. La bobina de calentamiento 31 y la bobina de calentamiento 32 tienen, cada una, terminales, conectados al circuito eléctrico, en ambos extremos del hilo conductor, y cada uno sirve de manera individual como la bobina de calentamiento. La bobina de calentamiento 32 se proporciona para rodear la bobina de calentamiento 31, de manera que cuando el objeto calentado se coloca sobre la bobina de calentamiento 30, la bobina de calentamiento 31 calienta por inducción la región del lado de circunferencia interior del objeto calentado y la bobina de calentamiento 32 calienta la región del lado de circunferencia exterior del objeto calentado.

En la figura 2(a), la bobina de calentamiento 31 puede denominarse una primera bobina de calentamiento y la bobina de calentamiento 32 puede denominarse una segunda bobina de calentamiento. De manera alternativa, estos nombres (la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento) pueden intercambiarse de manera que la bobina de calentamiento 32 se denomine la primera bobina de calentamiento y la bobina de calentamiento 31 se denomine la segunda bobina de calentamiento. A pesar de que no se desarrolla en la descripción a continuación, los nombres, es decir, la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento, pueden usarse de manera intercambiable en la presente invención. De manera específica, una de una pluralidad de bobinas de calentamiento es la primera bobina de calentamiento y una de la pluralidad de bobinas de calentamiento excluyendo la primera bobina de calentamiento es la segunda bobina de calentamiento. La primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento se proporcionan en el lado de superficie posterior de la placa superior 2 para estar frente a la superficie trasera de la placa superior 2.

La bobina de calentamiento 30b ilustrada en la figura 2(b) incluye una bobina de calentamiento 31a, una bobina de calentamiento 31b y la bobina de calentamiento 32 que están formadas, cada una, enrollando un hilo conductor en forma de anillo. La bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b se disponen adyacentes y separadas entre sí. La bobina de calentamiento 31b y la bobina de calentamiento 32 se disponen adyacentes y separadas entre sí. La bobina de calentamiento 31a, la bobina de calentamiento 31b y la bobina de calentamiento 32 pueden ser, cada una, una bobina de calentamiento individual que tiene terminales en ambos extremos del hilo conductor. De manera alternativa, la bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b pueden formarse de un hilo conductor continuo para servir como una única bobina de calentamiento, por ejemplo. Por tanto, la primera bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b, y la segunda bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 32.

La bobina de calentamiento 30c ilustrada en la figura 2(c) incluye una bobina de calentamiento 31a, una bobina de calentamiento 31b, una bobina de calentamiento 32a, una bobina de calentamiento 32b, una bobina de calentamiento 32c y una bobina de calentamiento 32d que se forman, cada una, enrollando un hilo conductor en forma de anillo. Como en el caso ilustrado en la figura 2(b), la bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b pueden ser, cada una, una bobina de calentamiento individual, o la bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b pueden formar una única bobina de calentamiento. La bobina de calentamiento 32a, la bobina de calentamiento 32b, la bobina de calentamiento 32c y la bobina de calentamiento 32d también pueden ser, cada una, una bobina de calentamiento individual, o la bobina de calentamiento 32a y la bobina de calentamiento 32c pueden conectarse entre sí para formar una única bobina de calentamiento y la bobina de calentamiento 32b y la bobina de calentamiento 32d pueden conectarse entre sí para formar otra única bobina de calentamiento, por ejemplo. Por tanto, la primera bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 31a y la bobina de calentamiento 31b, y la segunda bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 32a y la bobina de calentamiento 32c.

La bobina de calentamiento 30d ilustrada en la figura 2(d) incluye una bobina de calentamiento 31a, una bobina de calentamiento 32a, una bobina de calentamiento 32b, una bobina de calentamiento 32c, una bobina de calentamiento 32d, una bobina de calentamiento 32e, una bobina de calentamiento 32f, una bobina de calentamiento 32g y una bobina de calentamiento 32h que se forman, cada una, enrollando un hilo conductor en forma de anillo. Como en el caso ilustrado en la figura 2(c), las bobinas de calentamiento 31a a 31h pueden ser, cada una, una bobina de calentamiento individual, o alguna de las bobinas de calentamiento 31a a 31 h pueden conectarse para formar una única bobina de calentamiento. Por ejemplo, la primera bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 32, y la segunda bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 32a.

La primera bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 31, la bobina de calentamiento 32a, la bobina de calentamiento 32b y la bobina de calentamiento 32h, y la segunda bobina de calentamiento puede incluir la bobina de calentamiento 32c, la bobina de calentamiento 32d, la bobina de calentamiento 32e y la bobina de calentamiento 32g. Un conmutador tal como un relé o un elemento de conmutación semiconductor puede usarse para conmutar entre las conexiones entre la pluralidad de bobinas de calentamiento, de manera que un conjunto de las bobinas de calentamiento sirve como la primera bobina de calentamiento y otro conjunto de las bobinas de calentamiento sirve como la segunda bobina de calentamiento, según qué o cómo se cocine.

La figura 3 es un diagrama de circuitos que ilustra una configuración de un circuito eléctrico del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención. Tal como se ilustra en la figura 3, un circuito eléctrico 8 del aparato de calentamiento por inducción 100 incluye un circuito inversor 81, una unidad de alimentación 82, una bobina de choque 83, una pieza de CC 84 y un circuito de control 85. Tal como se ha descrito anteriormente, el circuito eléctrico 8 se proporciona en el interior del aparato de calentamiento por inducción 100, definido por la carcasa 1 y la placa superior 2.

La unidad de alimentación 82 incluye un fusible de línea de fuerza 12, un condensador de entrada 13 y un puente de diodos 14. El condensador de entrada 13 se conecta en paralelo con un terminal lateral de CA del puente de diodos 14 y una fuente de alimentación de CA 9 que es una fuente de alimentación externa se conecta en paralelo con el condensador de entrada 13. El condensador de entrada 13 funciona como un filtro. La fuente de alimentación de CA 9 es lo que se conoce como una unidad de alimentación comercial. Se proporciona el fusible de línea de fuerza 12 entre la fuente de alimentación de CA 9 y el condensador de entrada 13 para evitar que una sobrecorriente fluya al aparato de calentamiento por inducción 100 desde la fuente de alimentación de CA 9. El puente de diodos 14 convierte la corriente alterna, introducida en el terminal lateral de CA, en corriente continua y emite la corriente continua desde un terminal lateral de CC del puente de diodos 14. La unidad de alimentación 82 puede tener una unidad de detección de carga 11 proporcionada en un terminal de entrada/salida, al que se conecta la fuente de alimentación de CA 9, para detectar un valor de corriente de la corriente de entrada para detectar un material del objeto calentado. Más adelante se describirá con mayor detalle la unidad de detección de carga 11.

Tal como se ilustra en la figura 3, la pieza de CC 84 se conecta en paralelo con el terminal lateral de CC del puente de diodos 14 a través de la bobina de choque 83. Por ejemplo, la pieza de CC 84 puede ser un condensador. Cuando la pieza de CC 84 es un condensador, la bobina de choque 83 y el condensador que forman la pieza de CC 84 pueden formar un filtro. La pieza de CC 84 puede formarse a partir de un convertidor de CC-CC tal como un interruptor elevador, un interruptor reductor o un interruptor reductor y elevador, y puede configurarse para cambiar el valor de tensión de la tensión de CC introducida en el circuito inversor 81. La pieza de CC 84 puede ser un convertidor corrector del factor de potencia para mejorar el factor de potencia de la corriente alterna introducida desde la fuente de alimentación de CA 9.

Cuando la pieza de CC 84 es un condensador, el circuito inversor 81 recibe tensión de CC modulada con un valor de tensión que varía periódicamente, obtenido por la rectificación de onda completa de la tensión de CA. Cuando la pieza de Cc 84 es un convertidor de CC-CC, el circuito inversor 81 recibe tensión de CC de un valor de tensión sustancialmente constante. La siguiente descripción supone que se introduce tensión de CC de un valor de tensión constante al circuito inversor 81, pero el contenido de la descripción se aplica de manera similar a un caso en el que se introduce tensión de CC modulada al circuito inversor 81.

Tal como se ilustra en la figura 3, el circuito inversor 81 se conecta en paralelo con la pieza de CC 84. El circuito inversor 81 incluye un primer circuito de brazos 21, un segundo circuito de brazos 27 y un circuito de brazos común 24 que se conectan en paralelo entre sí. Cada uno de los circuitos de brazos se forma conectando dos elementos de conmutación, tal como un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) y/o un transistor de efecto de campo metalóxido-semiconductor (MOSFET), en serie, con un terminal de salida proporcionado entre los dos elementos de conmutación.

El primer circuito de brazos 21 incluye un primer elemento de conmutación 21a que se conecta eléctricamente a un lado de alta tensión de la pieza de CC 84, un segundo elemento de conmutación 21b que se conecta en serie con el primer elemento de conmutación 21a y se conecta a un lado de baja tensión de la pieza de CC 84 y un terminal de salida 23 proporcionado entre el primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21b. Un diodo 22a se conecta en antiparalelo con el primer elemento de conmutación 21a y un diodo 22b se conecta en antiparalelo con el segundo elemento de conmutación 21b. Cuando el primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21b son MOSFET, los elementos incluyen un diodo de cuerpo y, por tanto, pueden no incluir de manera necesaria el diodo 22a y el diodo 22b. Una señal de puerta H1 se introduce en un terminal de puerta del primer elemento de conmutación 21a, y se controla el primer elemento de conmutación 21a basándose en la señal de puerta H1 de encendido o apagado. De manera similar, una señal de puerta L1 se introduce en un terminal de puerta del segundo elemento de conmutación 21b, y el segundo elemento de conmutación 21 b se controla basándose en la señal de puerta L1 de encendido o apagado.

El segundo circuito de brazos 27 incluye un primer elemento de conmutación 27a que se conecta eléctricamente a un lado de alta tensión de la pieza de CC 84, un segundo elemento de conmutación 27b que se conecta en serie con el primer elemento de conmutación 27a y se conecta a un lado de baja tensión de la pieza de CC 84 y un terminal de salida 29 proporcionado entre el primer elemento de conmutación 27a y el segundo elemento de conmutación 27b. Un diodo 28a se conecta en antiparalelo con el primer elemento de conmutación 27a y un diodo 28b se conecta en antiparalelo con el segundo elemento de conmutación 27b. Una señal de puerta H7 se introduce en un terminal de puerta del primer elemento de conmutación 27a, y se controla el primer elemento de conmutación 27a basándose en la señal de puerta H7 de encendido o apagado. Una señal de puerta L7 se introduce en un terminal de puerta del segundo elemento de conmutación 27b, y el segundo elemento de conmutación 27b se controla basándose en la señal de puerta L7 de encendido o apagado.

El circuito de brazos común 24 incluye un primer elemento de conmutación 24a que se conecta eléctricamente a un lado de alta tensión de la pieza de CC 84, un segundo elemento de conmutación 24b que se conecta en serie con el primer elemento de conmutación 24a y se conecta a un lado de baja tensión de la pieza de CC 84 y un terminal de salida 26 proporcionado entre el primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b. Un diodo 25a se conecta en antiparalelo con el primer elemento de conmutación 24a y un diodo 25b se conecta en antiparalelo con el segundo elemento de conmutación 24b. Una señal de puerta H4 se introduce en un terminal de puerta del primer elemento de conmutación 24a, y se controla el primer elemento de conmutación 24a basándose en la señal de puerta H4 de encendido o apagado. De manera similar, una señal de puerta L4 se introduce en un terminal de puerta del segundo elemento de conmutación 24b, y el segundo elemento de conmutación 24b se controla basándose en la señal de puerta L4 de encendido o apagado.

A pesar de que la figura 3 ilustra la configuración con el circuito inversor 81 que incluye tres circuitos de brazos, puede emplearse una configuración con un circuito inversor que incluye cuatro o más circuitos de brazos con uno o una pluralidad de los circuitos de brazos que sirven como el circuito de brazos común. Cada uno de los elementos de conmutación que forman cada circuito de brazos puede formarse de un elemento de conmutación semiconductor discreto y puede formarse de un módulo semiconductor de potencia tal como un módulo de potencia inteligente (IPM) con una pluralidad de elementos semiconductores incorporados en un único embalaje.

El módulo semiconductor de potencia que incorpora tres circuitos de brazos se usa ampliamente para que dispositivos inversores accionen motores de CA trifásicos y, por tanto, puede usarse para implementar el circuito inversor 81 del aparato de calentamiento por inducción 100 a bajo costo. Cada circuito de brazos puede tener una configuración en la que un circuito amortiguador, que incluye un condensador y un resistor, se conecta en paralelo con un elemento de conmutación de manera que puede eliminarse la sobretensión transitoria aplicada al elemento de conmutación.

El primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 forman un primer circuito puente completo, y el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 forman un segundo circuito puente completo. La primera bobina de calentamiento 31 se conecta eléctricamente entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. La segunda bobina de calentamiento 32 se conecta eléctricamente entre el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. Un primer condensador variable 41 se conecta en serie con la primera bobina de calentamiento 31, y un primer circuito resonante, que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41, se conecta entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24.

Un segundo condensador variable 45 se conecta en serie con la segunda bobina de calentamiento 32, y un segundo circuito resonante, que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45, se conecta entre el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. En la presente invención, la primera bobina de calentamiento 31, la segunda bobina de calentamiento 32, el primer condensador variable 41 y el segundo condensador variable 45 no se tratan como elementos del circuito inversor 81.

El primer condensador variable 41 es un condensador cuya capacitancia puede cambiarse. Por ejemplo, tal como se ilustra en la figura 3, el primer condensador variable 41 puede implementarse conectando el condensador 42 en paralelo con una parte donde el condensador 43 y el conmutador 44 se conectan en serie. De manera alternativa, el primer condensador variable 41 puede implementarse conectando la parte donde se conectan el condensador y el conmutador en paralelo con otro condensador. El número de condensadores y conmutadores usados para el primer condensador variable 41 puede establecerse según sea apropiado, y el número de conexiones en serie y/o en paralelo puede establecerse según sea apropiado. El conmutador puede ser un relé o un elemento de conmutación semiconductor, por ejemplo. El segundo condensador variable 45 es similar al primer condensador variable 41. El segundo condensador variable 45 se forma conectando el condensador 46 en paralelo con una parte donde el condensador 47 y el conmutador 48 se conectan en serie. El conmutador 44 del primer condensador variable 41 y el conmutador 48 del segundo condensador variable 45 se controlan para abrirse o cerrarse por una señal de control del circuito de control 85.

El circuito de control 85 emite una señal de control para llevar a cabo control de conmutación en los primeros elementos de conmutación 21a, 24a y 27a y los segundos elementos de conmutación 21b, 24b y 27b de los circuitos de brazos del circuito inversor 81, y para llevar a cabo control de apertura/cierre en el conmutador 44 del primer condensador variable 41 y el conmutador 48 del segundo condensador variable 45. En la figura 3, se omiten una línea de señal que conecta el circuito de control 85 con el terminal de puerta de cada elemento de conmutación y una línea de señal que conecta el circuito de control 85 con los conmutadores 44 y 48.

El circuito de control 85 se conecta a la unidad de detección de carga 11 a través de una línea de señal y recibe una señal de la unidad de detección de carga 11. El circuito de control 85 se conecta a la unidad de funcionamiento 5 y la unidad de visualización 6 a través de líneas de señal y transmite y recibe señales, tales como una señal de funcionamiento y una señal de presentación, hacia y desde la unidad de funcionamiento 5 y la unidad de visualización 6. La unidad de funcionamiento 5 es las unidades de operación 5a, 5b y 5c ilustradas en la figura 1, y la unidad de visualización 6 es la unidad de visualización 6 ilustrada en la figura 1.

Cuando la pieza de CC 84 es un convertidor de CC-CC, el circuito de control 85 puede llevar a cabo control de conmutación en un elemento de conmutación en el convertidor de CC-CC. El circuito de control 85 puede implementarse por un circuito integrado que incluye un circuito análogo y un circuito digital, o puede implementarse por una unidad de procesamiento tal como un microordenador. Adicionalmente, si fuera necesario, pueden proporcionarse un circuito controlador de puerta para accionar cada elemento de conmutación y un circuito de protección.

La unidad de detección de carga 11 determina un material del objeto calentado colocado en la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. La impedancia medida en ambos extremos de cada bobina de calentamiento difiere entre un caso en el que el objeto calentado es metal magnético tal como hierro y un caso en el que el objeto calentado es un material no magnético tal como aluminio y cobre. Por tanto, el material del objeto calentado colocado en la primera bobina de calentamiento 31 o la segunda bobina de calentamiento 32 se determina basándose en esta diferencia en la impedancia. Al igual que la impedancia, puede usarse un cambio en la resistencia para determinar el material del objeto calentado, o puede usarse un cambio en la inductancia para determinar el material del objeto calentado. La posición donde se proporciona la unidad de detección de carga 11 no se limita a la posición ilustrada en la figura 3, y puede proporcionarse una primera unidad de detección de carga en serie con la primera bobina de calentamiento 31, y puede proporcionarse una segunda unidad de detección de carga en serie con la segunda bobina de calentamiento 32, por ejemplo.

Cuando se proporciona la unidad de detección de carga 11 al terminal de entrada del aparato de calentamiento por inducción 100 tal como se ilustra en la figura 3, el circuito de control 85 controla el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 para suministrar corriente pulsatoria a la primera bobina de calentamiento 31. Con posterioridad, el circuito de control 85 controla el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 para suministrar corriente pulsatoria a la segunda bobina de calentamiento 32. Entonces, basándose en un cambio en la corriente de entrada medida por la unidad de detección de carga 11 durante este proceso, se detecta el cambio en la impedancia de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 para determinar el material del objeto calentado.

Cuando la segunda bobina de calentamiento 32 se dispone para rodear la primera bobina de calentamiento 31 tal como se ilustra en la figura 2(a), el material del objeto calentado en el lado de circunferencia interior se determina basándose en el resultado de determinación en la primera bobina de calentamiento 31 y el material del objeto calentado en el lado de circunferencia exterior se determina basándose en el resultado de determinación en la segunda bobina de calentamiento 32.

La unidad de detección de carga 11 puede proporcionarse por separado del circuito de control 85 tal como se ilustra en la figura 3, pero también puede integrarse con el circuito de control 85. De manera específica, un detector de corriente y/o un detector de tensión únicamente puede proporcionarse al terminal de entrada del aparato de calentamiento por inducción 100 e introducir un valor de corriente y/o valor de tensión detectado en el circuito de control 85, de manera que el material del objeto calentado se determina basándose en cálculos usando el valor de corriente y/o valor de tensión en el circuito de control 85. Por tanto, el circuito de control 85 puede tener una función de la unidad de detección de carga para servir como la unidad de detección de carga.

El circuito de control 85 puede servir como la unidad de detección de carga de forma similar en un caso en el que el circuito de control 85 determina el material del objeto calentado basándose en un valor de corriente y/o valor de tensión de la bobina de calentamiento con el detector de corriente y/o el detector de tensión proporcionado entre el terminal de salida del circuito de brazos y la bobina de calentamiento.

A continuación, se describirá una operación del aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención.

La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra casos donde se colocan un objeto calentado hecho de un único material y un objeto calentado hecho de diferentes materiales sobre la placa superior del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención. La figura 4(a) es una vista en sección transversal que ilustra un caso en el que un objeto calentado 110a hecho de un único material se coloca sobre la placa superior 2, y la figura 4(b) es una vista en sección transversal que ilustra un caso en el que un objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales se coloca sobre la placa superior 2.

En la presente invención, el objeto calentado 110a con una sección inferior 111 hecha de un único material de metal tal como se ilustra en la figura 4(a) representa el objeto calentado hecho de un único material. El único material de metal es metal magnético tal como hierro y acero inoxidable ferrítico o un metal no magnético tal como aluminio, cobre y acero inoxidable austenítico, y no significa metal hecho de un único elemento. Por tanto, el objeto calentado 110a con la sección inferior hecha de una única aleación tal como acero inoxidable es el objeto calentado hecho de un único material.

Por otro lado, el objeto calentado 110b implementado con una sección de metal magnético 112, hecho de metal distinto del material de la sección inferior 111, unido a la sección inferior 111 tal como se ilustra en la figura 4(b) representa el objeto calentado hecho de diferentes materiales. El objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales se forma con un metal magnético que se calienta por inducción con facilidad tal como hierro y acero inoxidable ferrítico unido (por adhesión y/o revestimiento) a una superficie inferior de una olla formada de un metal no magnético con una baja resistencia eléctrica tal como aluminio y cobre, por ejemplo. El objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales puede estar hecho principalmente de aluminio y, por tanto, se usa ampliamente en aras de un coste inferior, un peso más ligero y una conducción térmica más alta del objeto calentado 110b.

Tal como se ilustra en la figura 4(b), el objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales normalmente tiene la sección de metal magnético 112 proporcionada en el lado de circunferencia interior de la superficie inferior del objeto calentado 110b. Por tanto, la sección de metal magnético 112 se coloca sobre la primera bobina de calentamiento 31 dispuesta en el lado de circunferencia interior del puerto de calentamiento y la sección inferior 111 hecha de un metal no magnético se coloca sobre la segunda bobina de calentamiento 32 dispuesta en el lado de circunferencia exterior del puerto de calentamiento.

La figura 5 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención calienta por inducción un objeto calentado hecho de un único material. Obsérvese que una distancia entre la bobina de calentamiento 30 y la superficie trasera de la placa superior 2, que se ilustra para ser bastante grande en la figura 5, es aproximadamente de 1 a 10 mm y, por tanto, la bobina de calentamiento 30 se dispone realmente más cerca de la superficie trasera de la placa superior 2 en comparación con el estado ilustrado en la figura 5, mientras está frente a la posición de colocación 3.

Tal como se ilustra en la figura 5, el objeto calentado 110a, tal como una olla o una sartén, calentado por inducción por el aparato de calentamiento por inducción 100, se coloca con la superficie inferior del objeto calentado 110a posicionada sobre la posición de colocación 3 presentada en la placa superior 2. La superficie inferior del objeto calentado 110a puede no estar completamente dispuesta sobre la posición de colocación 3, pero cuando la superficie inferior del objeto calentado 110a no se dispone en absoluto sobre la posición de colocación 3, el aparato de calentamiento por inducción 100 determina que no se coloca ningún objeto calentado y, por tanto, no se suministra corriente de CA a la bobina de calentamiento 30.

Cuando el objeto calentado 110a se coloca sobre la posición de colocación 3 de la placa superior 2 tal como se ilustra en la figura 5 y un usuario del aparato de calentamiento por inducción 100 pone en funcionamiento la unidad de funcionamiento 5 para seleccionar una operación de calentamiento por inducción del objeto calentado 110a, el circuito de control 85 controla el circuito inversor 81 para suministrar corriente pulsatoria a la bobina de calentamiento 31 y la bobina de calentamiento 32.

Por ejemplo, en primer lugar, el circuito de control 85 emite una señal de puerta H1 para encender el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 del circuito inversor 81, una señal de puerta L1 para apagar el segundo elemento de conmutación 21b, una señal de puerta H4 para apagar el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 y una señal de puerta L4 para encender el segundo elemento de conmutación 24b. Como resultado, la corriente fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31. Entonces, el circuito de control 85 emite una señal de puerta H1 para apagar el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y una señal de puerta L1 para encender el segundo elemento de conmutación 21 b, de manera que la corriente deja de fluir a través de la primera bobina de calentamiento 31.

A continuación, el circuito de control 85 emite una señal de puerta H7 para encender el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 del circuito inversor 81, una señal de puerta L7 para apagar el segundo elemento de conmutación 27b, una señal de puerta H4 para apagar el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 y una señal de puerta L4 para encender el segundo elemento de conmutación 24b. Como resultado, la corriente fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32. Entonces, el circuito de control 85 emite una señal de puerta H7 para apagar el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 y una señal de puerta L7 para encender el segundo elemento de conmutación 27b, de manera que la corriente deja de fluir a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

En este proceso, la unidad de detección de carga 11 detecta un aumento de la corriente de entrada en el aparato de calentamiento por inducción 100 debido a que la corriente fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. Cuando la unidad de detección de carga se conecta en serie con cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32, la unidad de detección de carga detecta directamente la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. La unidad de detección de carga 11 determina el material del objeto calentado 110a colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el material del objeto calentado 110a colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32, basándose en la corriente detectada.

Cuando la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110a sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal magnético tal como hierro, el circuito de control 85 cierra el conmutador 44 del primer condensador variable 41 de manera que el condensador 42 y el condensador 43 se conectan en paralelo entre sí. Como resultado, aumenta la capacitancia del primer condensador variable 41 de manera que disminuye la frecuencia de resonancia del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41. Por otro lado, cuando la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110a sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal no magnético tal como aluminio o cobre, el circuito de control 85 abre el conmutador 44 del primer condensador variable 41 de manera que el condensador 43 se desconecta del condensador 42.

Como resultado, disminuye la capacitancia del primer condensador variable 41, de manera que aumenta la frecuencia de resonancia del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41. De esta manera, la capacitancia del primer condensador variable 41 cambia según el material del objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento 31 determinado por la unidad de detección de carga 11. De manera similar, la capacitancia del segundo condensador variable 45 cambia según el material del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 determinado por la unidad de detección de carga 11.

En la figura 5, el objeto calentado 110a está hecho de un único material y, por tanto, la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110a sobre la primera bobina de calentamiento 31 es el mismo que el material del objeto calentado 110a sobre la segunda bobina de calentamiento 32. Por tanto, el circuito inversor 81 suministra la corriente de CA a la misma frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y a la segunda bobina de calentamiento 32. Por tanto, el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 del circuito inversor 81, el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 y el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se conmutan a la misma frecuencia. Los segundos elementos de conmutación de los circuitos de brazos también se conmutan a la misma frecuencia.

Una operación en el caso en el que el objeto calentado está hecho de diferentes materiales también puede llevarse a cabo en el caso en el que el objeto calentado está hecho de un único material, sin impedir el calentamiento por inducción para el objecto de calentamiento. Por tanto, incluso cuando el material del objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento y el material del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento son el mismo, la frecuencia de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la frecuencia de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 pueden establecerse para ser diferentes entre sí. La corriente de CA suministrada a la primera bobina de calentamiento y la corriente de CA suministrada a la segunda bobina de calentamiento desde el circuito inversor pueden estar a frecuencias diferentes.

A continuación, se describirá la operación en el caso en el que el objeto calentado está hecho de diferentes materiales.

La figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención calienta por inducción un objeto calentado hecho de diferentes materiales. La figura 6 es la misma que la figura 5 excepto porque el objeto calentado 110b está hecho de diferentes materiales y, por tanto, se omitirá la descripción sobre las mismas piezas.

El objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales se describirá como un objeto formado por la unión de la sección de metal magnético 112 hecha de metal magnético tal como hierro en el lado de circunferencia interior de la sección inferior 111 hecha de un metal no magnético tal como aluminio. De manera alternativa, el objeto calentado hecho de diferentes materiales puede formarse por la unión de la sección de metal no magnético en el lado de circunferencia interior de la sección inferior del objeto calentado hecho de metal magnético. En este caso, a la primera bobina de calentamiento 31 que calienta por inducción la sección de metal no magnético en el lado de circunferencia interior puede suministrársele una corriente de CA a una frecuencia más alta que la suministrada a la segunda bobina de calentamiento 32 que calienta por inducción la sección de metal magnético en el lado de circunferencia exterior.

Cuando el objeto calentado 110b se coloca en la posición de colocación 3 de la placa superior 2 y la unidad de detección de carga 11 completa la determinación del material del objeto calentado 110b, el circuito de control 85 lleva a cabo control de apertura/cierre en el conmutador 44 del primer condensador variable 41 y el conmutador 48 del segundo condensador variable 45. La unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110b sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal magnético y, por tanto, se cierra el conmutador 44 del primer condensador variable 41. Como resultado, en el primer condensador variable 41, el condensador 42 y el condensador 43 se conectan en paralelo entre sí, dando como resultado una gran capacitancia. Por otro lado, la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110b sobre la segunda bobina de calentamiento 32 es metal no magnético y, por tanto, se abre el conmutador 48 del segundo condensador variable 45. Como resultado, en el segundo condensador variable 45, el condensador 47 se desconecta del condensador 46, dando como resultado una pequeña capacitancia.

Una frecuencia de resonancia f2 del segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 se establece para ser más alta que una frecuencia de resonancia f1 del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41, cuando el material del objeto calentado 110b sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal magnético tal como hierro y el material del objeto calentado 110b sobre la segunda bobina de calentamiento 32 es metal no magnético tal como aluminio. Una configuración de este tipo puede establecerse seleccionando de manera apropiada la inductancia de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32, la capacitancia de los condensadores 42 y 43 en el primer condensador variable 41 y la capacitancia de los condensadores 46 y 47 en el segundo condensador variable 45.

Por ejemplo, las inductancias de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se establecen para ser las mismas y se establecen para ser 300 |jH cuando se coloca el objeto calentado hecho de metal magnético tal como hierro y se establecen para ser 200 j H cuando se coloca el objeto calentado tal como aluminio. Las capacitancias del condensador 42 del primer condensador variable 41 y el condensador 46 del segundo condensador variable 45 se establecen para ser 0,024 j F. Las capacitancias del condensador 43 conectado en serie con el conmutador 44 y el condensador 47 conectado en serie con el conmutador 48 se establecen para ser 0,14 j F. Se proporciona la siguiente descripción suponiendo que las inductancias de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 así como las capacitancias de los condensadores 42, 43, 46 y 47 se establecen para ser los valores descritos en este párrafo.

La figura 7 ilustra un ejemplo de una condición de conducción para calentar por inducción el objeto calentado hecho de diferentes materiales por el aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención. En la figura 7, el objeto calentado por inducción es el objeto calentado 110b ilustrado en la figura 6, que se forma por la unión de la sección de metal magnético 112 hecha de un cuerpo magnético tal como hierro a la sección inferior 111 de un objeto calentado hecho de un cuerpo no magnético, tal como aluminio. La unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento 31 es un cuerpo magnético y determina que el material del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 es un cuerpo no magnético y, por tanto, el primer conmutador 44 se establece para estar en un estado "cerrado" y el segundo conmutador 48 se establece para estar en un estado "abierto".

En este caso, tal como se ilustra en la figura 7, la capacitancia del primer condensador variable 41, que es una suma de las capacitancias del condensador 42 y el condensador 43, es 0,164 ^F. Por tanto, la frecuencia de resonancia f1 del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 es 22,7 kHz. La capacitancia del segundo condensador variable 45 es la capacitancia del condensador 46 y, por tanto, es 0,024 ^F. Por tanto, la frecuencia de resonancia f2 del segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 es 72,6 kHz. La frecuencia de resonancia f de cada circuito resonante en serie se representa por la siguiente fórmula, representando L la inductancia de cada bobina de calentamiento y representando C la capacitancia de cada condensador variable.

[Ecuación 1]

- - - ( 1 )

El aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención se forma con la primera bobina de calentamiento 31 conectada eléctricamente entre el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24, y con la segunda bobina de calentamiento 32 conectada eléctricamente entre el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24. Con esta configuración, una primera frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y una segunda frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 pueden ser diferentes entre sí.

Tal como se ilustra en la figura 7, el circuito inversor 81 del aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención conmuta cada uno del primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21 b del primer circuito de brazos 21 a 25 kHz, por ejemplo, y conmuta cada uno del primer elemento de conmutación 27a y el segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27 a 75 kHz, por ejemplo. Cada uno del primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 se conmuta a 25 kHz, por ejemplo.

Por tanto, la corriente de CA a la primera frecuencia que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA a la segunda frecuencia que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se establecen para ser diferentes frecuencias, siendo la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 la misma frecuencia y siendo las frecuencias de conmutación del segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 diferentes frecuencias. También cuando la corriente de CA a la segunda frecuencia fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32, el circuito inversor 81 conmuta el primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 a una frecuencia que es la misma que en el caso en el que la corriente de CA a la primera frecuencia fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31.

La primera frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 depende principalmente de la frecuencia de resonancia f1 del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41, y la segunda frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 depende principalmente de la frecuencia de resonancia f2 del segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45.

Por tanto, por ejemplo, en el caso en el que el primer circuito de brazos 21, el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 se conmutan todos a 25 kHz con la frecuencia de resonancia f1 del primer circuito resonante siendo 22,7 kHz y con la frecuencia de resonancia f2 del segundo circuito resonante siendo 72,6 kHz tal como se ilustra en la figura 7, la corriente de CA a 25 kHz próxima a la frecuencia de resonancia 22,7 kHz fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA a una frecuencia próxima a la frecuencia de resonancia 72,6 kHz fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Tal como se ha descrito anteriormente, la frecuencia de resonancia de un circuito resonante de este tipo que incluye una bobina de calentamiento y un condensador puede ser aproximadamente tres veces más alta que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos, de manera que puede suministrarse corriente de CA a una frecuencia que es aproximadamente tres veces más alta que la frecuencia de conmutación a las bobinas de calentamiento. Esto se consigue mediante el mismo principio que inversores resonantes triples, que son muy conocidos por los expertos en la técnica. En otras palabras, puede aplicarse un inversor resonante triple al aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención.

En la figura 7, la frecuencia de resonancia f1 del primer circuito resonante es 22,7 kHz mientras la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 es 25 kHz, y la frecuencia de resonancia f2 del segundo circuito resonante es 72,6 kHz mientras la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es 75 kHz. En general, con circuitos inversores de aparatos de calentamiento por inducción, un circuito de brazos se conmuta a una frecuencia más alta que una frecuencia de resonancia de un circuito resonante de manera que la fase de la corriente de CA que fluye a través de la bobina de calentamiento se retrasa de la conmutación del circuito de brazos, con el objetivo de evitar que la pérdida de conmutación aumente. Esto se aplica de manera similar al aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención. Por tanto, la frecuencia de conmutación de cada circuito de brazos se selecciona preferiblemente de manera que se retrasa la fase de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

La figura 8 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para los elementos de conmutación que forman el circuito inversor del aparato de calentamiento por inducción según la primera realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor. Las señales de puerta, así como las señales de onda de tensión y corriente en el diagrama de tiempo en la figura 8 corresponden a las condiciones ilustradas en la figura 7.

Las figuras 8(a) a 8(g) ilustran las señales de puerta para cada elemento de conmutación. El elemento de conmutación está encendido cuando la señal de puerta está encendida y está apagado cuando la señal de puerta está apagada. El primer elemento de conmutación y el segundo elemento de conmutación de cada circuito de brazos respectivamente en el lado de alta tensión y en el lado de baja tensión se conmutan repetidamente para encenderse y apagarse de manera alternativa, lo que significa que cuando uno de los elementos de conmutación está encendido, el otro de los elementos de conmutación está apagado.

Por tanto, el primer elemento de conmutación y el segundo elemento de conmutación se conmutan a la misma frecuencia. Obsérvese que, con una señal de puerta real, se necesita un tiempo muerto en el que la señal de puerta para el primer elemento de conmutación y la señal de puerta para el segundo elemento de conmutación están ambas apagadas para evitar que el primer elemento de conmutación y el segundo elemento de conmutación de cada circuito de brazos estén encendidos al mismo tiempo, pero esto se omite en la figura 8.

La figura 8(a) ilustra una señal de puerta H1 para el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21, y la figura 8(b) ilustra una señal de puerta L1 para el segundo elemento de conmutación 21 b del primer circuito de brazos 21. La figura 8(c) ilustra una señal de puerta H4 para el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24. La figura 8(d) ilustra una señal de puerta L4 para el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24. La figura 8(e) ilustra una señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27. La figura 8(f) ilustra una señal de puerta L7 para el segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27. Las señales de puerta ilustradas en las figuras 8(a) a 8(f) son señales de puerta siendo el ciclo de trabajo del tiempo de encendido el 50% en relación con un ciclo de conmutación.

La figura 8(g) y la figura 8(i) ilustran los potenciales en el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y en el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos, con el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24 correspondiente a un potencial de referencia. Vo representa la tensión que se emite desde la pieza de CC 84 que va a aplicarse a cada circuito de brazos.

La figura 8(h) ilustra una forma de onda de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31, siendo una dirección desde el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 hacia la primera bobina de calentamiento 31 la dirección positiva. La figura 8(j) es una forma de onda de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32, siendo una dirección desde el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 hacia la segunda bobina de calentamiento 32 la dirección positiva. En la figura 8(h) y la figura 8(j), Io y -Io representan, respectivamente, el valor máximo y el valor mínimo de la corriente. El valor máximo Io y el valor mínimo -Io pueden no ser necesariamente los mismos entre la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 en la figura 8(h) y la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 en la figura 8(j), y pueden ser diferentes entre la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

El primer circuito puente completo que incluye el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 aplica tensión al primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41. Tal como se ilustra en la figura 8(a) y la figura 8(c), en el primer circuito puente completo, la señal de puerta H1 para el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y la señal de puerta H4 del primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 están a la misma frecuencia de 25 kHz y tienen fases que varían entre sí 180°. Como resultado, se aplica tensión de onda cuadrada que cambia de manera alternativa entre Vo y -Vo al primer circuito resonante tal como se ilustra en la figura 8(g), y la corriente de CA sinusoidal a 25 kHz fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 tal como se ilustra en la figura 8(h). La corriente de CA a la primera frecuencia de 25 kHz, que es la misma que la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24, fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31.

El segundo circuito puente completo que incluye el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 aplica tensión al segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45. Tal como se ilustra en la figura 8(e) y la figura 8(c), en el segundo circuito puente completo, la señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 se enciende, se apaga y se enciende mientras la señal de puerta H4 para el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se apaga, y la señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 se apaga, se enciende y se apaga mientras la señal de puerta H4 para el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se enciende.

La frecuencia de conmutación del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 es 75 kHz, que es tres veces más alta que la frecuencia de conmutación del primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24, que es 25 kHz. Como resultado, tal como se ilustra en la figura 8(i), se aplican de manera alternativa tensión con la forma de onda que cambia en la secuencia de Vo, 0 y Vo y tensión con la forma de onda que cambia en la secuencia de -Vo, 0 y -Vo al segundo circuito resonante, en medio ciclo. El periodo Vo, el periodo 0 y el periodo -Vo son cada uno 1/3 del ciclo de conmutación del circuito de brazos común 24. Tal como se ilustra en la figura 8(j), la corriente de CA sinusoidal a 75 kHz fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32. La corriente de CA a la segunda frecuencia de 75 kHz, que es la misma que la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27, fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Tal como se ha descrito anteriormente, en el segundo circuito puente completo que incluye el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24, el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 se conmutan a frecuencias diferentes, y la corriente de CA a la segunda frecuencia distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 puede suministrarse a la segunda bobina de calentamiento 32. Con el primer circuito puente completo, la corriente de CA a la primera frecuencia de 25 kHz puede suministrarse a la primera bobina de calentamiento 31. Con el segundo circuito puente completo, la corriente de CA a la segunda frecuencia de 75 kHz puede suministrarse a la segunda bobina de calentamiento 32.

Con esta configuración, no solo puede calentarse por inducción de manera eficiente la sección de metal magnético 112 del objeto calentado 110b colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 sino también la sección inferior 111 en el lado de circunferencia exterior del objeto calentado 110b hecho de metal no magnético. De manera específica, flujos alternos a una frecuencia más alta que en el lado de circunferencia interior se juntan en el lado de circunferencia exterior del objeto calentado 110b hecho de metal no magnético colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32, de manera que puede aumentarse la resistencia de una trayectoria en la que fluye corriente de Foucault a través de metal no magnético mediante el efecto pelicular, por el que puede calentarse por inducción de manera eficiente la sección inferior 111 en el lado de circunferencia exterior del objeto calentado 110b hecho de metal no magnético. Por tanto, puede mejorarse la uniformidad de la distribución de la temperatura de la sección inferior del objeto calentado 110b tal como una sartén.

En el caso descrito con referencia a la figura 8, el circuito inversor 81 suministra de manera simultánea la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento 32. De manera alternativa, la corriente de CA a la primera frecuencia y la corriente de CA a la segunda frecuencia pueden suministrarse respectivamente a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 en momentos diferentes. De manera específica, el circuito inversor 81 puede dejar de suministrar la corriente de CA a la segunda bobina de calentamiento 32 cuando suministra la corriente de CA a la primera frecuencia de 25 kHz a la primera bobina de calentamiento 31, y puede dejar de suministrar la corriente de CA a la primera bobina de calentamiento 31 cuando suministra la corriente de CA a la segunda frecuencia de 75 kHz a la segunda bobina de calentamiento 32. Entonces, pueden repetirse de manera alterna la operación de suministro de la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y la operación de suministro de la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento 32.

Como un ejemplo de tales operaciones, puede establecerse que el circuito de brazos común 24 se conmute a 25 kHz, y cuando la corriente de CA a 25 kHz se suministra a la primera bobina de calentamiento 31, el primer circuito de brazos 21 puede conmutarse a 25 kHz y pueden apagarse tanto la señal de puerta H7 como la señal de puerta L7 respectivamente para el primer elemento de conmutación 27a y el segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27, de manera que la corriente de CA no fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32. De forma similar, cuando se suministra la corriente de CA a 75 kHz a la segunda bobina de calentamiento 32, puede establecerse que el circuito de brazos común 24 se conmute a 25 kHz sin cambio en la señal de puerta, el segundo circuito de brazos 27 puede conmutarse a 75 kHz y pueden apagarse tanto la señal de puerta H1 como la señal de puerta L1 respectivamente para el primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21 b del primer circuito de brazos 21, de manera que la corriente de CA no fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31.

En el caso descrito con referencia a la figura 8, el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 se conmutan a 25 kHz y el segundo circuito de brazos 27 se conmuta a 75 kHz. De manera alternativa, el primer circuito de brazos 21 puede conmutarse a 25 kHz y el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a 75 kHz.

Cuando el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 se conmutan a 25 kHz y el segundo circuito de brazos 27 se conmuta a 75 kHz, tal como se ilustra en la figura 8(g), se aplica tensión con una forma de onda cuadrada de manera que cambia alternativamente y de manera repetida a Vo y -Vo al primer circuito resonante, de manera que no hay un periodo con tensión 0 aplicada al primer circuito resonante, por el que puede maximizarse la entrada de potencia a la primera bobina de calentamiento 31. Por otro lado, tal como se ilustra en la figura 8(i), la tensión aplicada al segundo circuito resonante implica un periodo con tensión 0 así como los periodos Vo y -Vo y, por tanto, la entrada de potencia a la segunda bobina de calentamiento 32 es más pequeña que en el caso sin periodo durante el cual se aplica tensión 0 al segundo circuito resonante.

Por otro lado, cuando el primer circuito de brazos 21 se conmuta a 25 kHz y el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 se conmutan a 75 kHz, no hay un periodo durante el cual se aplique tensión 0 al segundo circuito resonante, por el que puede maximizarse la entrada de potencia a la segunda bobina de calentamiento 32. Mientras tanto, hay un periodo durante el cual se aplica tensión 0 al primer circuito resonante y, por tanto, la entrada de potencia a la primera bobina de calentamiento 31 es más pequeña que en el caso sin periodo durante el cual se aplica tensión 0 al primer circuito resonante.

Por tanto, el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a la misma frecuencia y el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a frecuencias diferentes para calentar por inducción la sección de metal magnético 112 en el lado de circunferencia interior con una prioridad superior, para calentar por inducción el objeto calentado 110b formado por la unión de la sección de metal magnético 112 en el lado de circunferencia interior de la sección inferior 111 hecha de metal no magnético tal como se ilustra en la figura 6. Por otro lado, el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a la misma frecuencia y el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a frecuencias diferentes, para priorizar el calentamiento por inducción para la sección inferior 111 hecha de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior más que la sección de metal magnético 112.

Cualquiera de la sección de metal magnético 112 en el lado de circunferencia interior o la sección inferior 111 hecha de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior que se caliente por inducción con una prioridad superior puede conmutarse por el circuito de control 85 que controla la conmutación de cada circuito de brazos basándose en una señal de la unidad de funcionamiento 5 en respuesta a una operación en la unidad de funcionamiento 5 por el usuario, por ejemplo. Puede implementarse la conmutación automática por el circuito de control 85 del aparato de calentamiento por inducción 100 basándose en qué y cómo va a cocinarse.

Tal como se ha descrito anteriormente, en el aparato de calentamiento por inducción 100 según la primera realización de la presente invención, el circuito inversor 81 que incluye el primer circuito de brazos 21, el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 conmuta el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 a una frecuencia predeterminada cuando suministra la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31, y conmuta el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 a la frecuencia que es la misma que para suministrar la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 también cuando se suministra la corriente de CA a la segunda frecuencia distinta de la primera frecuencia a la segunda bobina de calentamiento 32.

Por tanto, el primer circuito puente completo y el segundo circuito puente completo pueden incluir, cada uno, tres circuitos de brazos (el primer circuito de brazos 21, el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24) que incluyen un circuito común mientras que permiten que se suministren las corrientes de CA a frecuencias diferentes a la primera bobina de calentamiento 31 conectada eléctricamente al primer circuito puente completo y la segunda bobina de calentamiento 32 conectada eléctricamente al segundo circuito puente completo. Por tanto, flujos alternos a una frecuencia más alta que en la sección de metal magnético pueden juntarse para calentar por inducción la sección de metal no magnético del objeto calentado hecho de diferentes materiales, sin aumentar el número de circuitos de brazos.

El aparato de calentamiento por inducción convencional descrito en el documento de patente 1 calienta por inducción el objeto calentado hecho de diferentes materiales formado por la unión de la sección de metal magnético en el lado de circunferencia interior de la sección inferior del objeto calentado hecho de un metal no magnético, con el primer circuito de brazos, el segundo circuito de brazos y el circuito de brazos común conmutados a la misma frecuencia y fluyendo las corrientes de CA a la misma frecuencia a través de la primera bobina de calentamiento y la segunda bobina de calentamiento.

Por tanto, cuando la frecuencia de conmutación de cada circuito de brazos se establece para estar a una frecuencia (25 kHz, por ejemplo) adecuada para calentar por inducción la sección de metal magnético, se limita el efecto pelicular en la sección de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior de la sección de metal magnético, dando como resultado que la resistencia de la sección de metal no magnético sea considerablemente más pequeña que la resistencia de la sección de metal magnético. Por tanto, es probable que fluya sobrecorriente en la segunda bobina de calentamiento en la que se coloca el metal no magnético, dificultando el aumento de la entrada de potencia a la segunda bobina de calentamiento debido a una limitación por la corriente nominal del elemento de conmutación. Por tanto, el incremento de temperatura es rápido en el lado de circunferencia interior de la sección inferior del objeto calentado hecho de diferentes materiales pero es lento en el lado de circunferencia exterior. Como resultado, se ve comprometida la uniformidad de la temperatura de la sección inferior del objeto calentado.

Cuando la frecuencia de conmutación de cada circuito de brazos se establece para ser una frecuencia (75 kHz, por ejemplo) adecuada para calentar por inducción la sección de metal no magnético, el primer circuito de brazos y el circuito de brazos común se conmutan a una frecuencia que es excesivamente alta para calentar por inducción la sección de metal magnético, dando como resultado una gran pérdida de conmutación. Por tanto, se ve comprometida la eficiencia del calentamiento por inducción. Adicionalmente, una frecuencia más alta de la corriente que fluye a través de la bobina de calentamiento lleva a una resistencia más alta de un hilo conductor que forma la bobina de calentamiento, dando como resultado una eficiencia menor del calentamiento por inducción.

Por otro lado, en el aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención, la corriente de CA a la primera frecuencia (25 kHz, por ejemplo) adecuada para calentar por inducción el metal magnético fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 que calienta por inducción la sección de metal magnético en el lado de circunferencia interior del objeto calentado, y la corriente de CA a la segunda frecuencia (75 kHz, por ejemplo) adecuada para calentar por inducción el metal no magnético se suministra a la segunda bobina de calentamiento 32 que calienta por inducción la sección de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior de la sección de metal magnético. Por tanto, la resistencia de la sección de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior puede aumentarse por el efecto pelicular, por el que puede introducirse mayor potencia a la sección de metal no magnético. Por todo esto, puede obtenerse un efecto de mejora de la uniformidad de la temperatura de la sección inferior del objeto calentado hecho de diferentes materiales.

En el aparato de calentamiento por inducción 100 según la presente invención, se suministra la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y se suministra la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento 32, siendo la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 la primera frecuencia y siendo la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 la segunda frecuencia. Por tanto, pueden suministrarse las corrientes de CA a frecuencias diferentes a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 sin aumentar el número de circuitos de brazos del circuito inversor 81, por el que pueden obtenerse efectos de redimensionamiento y de reducción del coste del circuito inversor 81.

Tal como se ha descrito anteriormente, el segundo circuito de brazos 27 necesita conmutarse a una frecuencia adecuada para calentar por inducción metal no magnético y, por tanto, se requiere que se conmute a una frecuencia más alta que el primer circuito de brazos 21 que puede conmutarse a una frecuencia adecuada para calentar por inducción metal magnético. Por tanto, el primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21b del primer circuito de brazos 21 pueden formarse de un semiconductor de silicio y el primer elemento de conmutación 27a y el segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27 pueden formarse de un semiconductor de banda prohibida ancha con una banda prohibida mayor que el silicio. Con esta configuración, el circuito inversor 81 puede hacerse a un coste inferior en comparación con un caso en el que los elementos de conmutación de tanto el primer circuito de brazos 21 como el segundo circuito de brazos 27 se forman de un semiconductor de banda prohibida ancha. El semiconductor de banda prohibida ancha puede incluir carburo de silicio (SiC), nitruro de galio (GaN), óxido de galio (Ga ²O ³) o diamante, por ejemplo.

El circuito de brazos común 24 es común entre el primer circuito puente completo que suministra la corriente de CA a la primera bobina de calentamiento 31 y el segundo circuito puente completo que suministra la corriente de CA a la segunda bobina de calentamiento 32 y, por tanto, una corriente mayor que aquellas que fluyen a través del primer circuito de brazos 21 y el segundo circuito de brazos 27 fluye a través del circuito de brazos común 24. Por tanto, el primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 son preferiblemente elementos de conmutación con una resistencia en estado encendido más baja que aquellas en el primer circuito de brazos 21 y el segundo circuito de brazos 27. En este contexto, el primer elemento de conmutación 21a y el segundo elemento de conmutación 21b del primer circuito de brazos 21 se forman preferiblemente de un semiconductor de silicio y el primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 se forman preferiblemente de un semiconductor de banda prohibida ancha.

De forma similar, el primer elemento de conmutación 27a y el segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27 se forman preferiblemente de un semiconductor de silicio, y el primer elemento de conmutación 24a y el segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 se forman preferiblemente de un semiconductor de banda prohibida ancha. Esto se debe a que si, la tensión no disruptiva es la misma, un elemento de conmutación formado de un semiconductor de banda prohibida ancha puede conseguir una resistencia más pequeña en estado encendido que un elemento de conmutación formado de un semiconductor de silicio. Por tanto, el coste del circuito inversor 81 puede reducirse en comparación con un caso en el que los elementos de conmutación de todos los circuitos de brazos se forman de un semiconductor de banda prohibida ancha.

En el ejemplo descrito en esta primera realización, la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 es 25 kHz, y la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es 75 kHz. Por tanto, en el ejemplo descrito, la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es tres veces más alta que (número entero múltiplo de) la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24. De manera alternativa, por ejemplo, la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 puede ser 53 kHz y la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 puede ser 25 kHz. En otras palabras, la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 puede no ser un número entero múltiplo de la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24.

La frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 pueden ser diferentes entre sí y, por tanto, la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21, la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 y la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 pueden ser diferentes entre sí. Las frecuencias son preferiblemente diferentes entre sí por una diferencia que es igual a o más alta que una frecuencia audible. Esta frecuencia audible es aproximadamente 20 kHz. Esto se debe a que cuando la diferencia entre frecuencias de conmutación diferentes entre sí es más pequeña que la frecuencia audible, la diferencia en las frecuencias da como resultado un ruido de interferencia (golpe) audible y molesto para el usuario del aparato de calentamiento por inducción 100.

Segunda realización

La figura 9 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación de un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una segunda realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor. El diagrama de tiempo en la figura 9 ilustra un estado del aparato de calentamiento por inducción 100 descrito en la primera realización e ilustra un método de control de potencia en un caso en el que la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se reduce del estado en el diagrama de tiempo ilustrado en la figura 8. En la figura 9, las piezas que son las mismas que las equivalentes en la figura 8 indican el mismo contenido y, por tanto, se omitirá su descripción. El aparato de calentamiento por inducción 100 según la segunda realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización.

La figura 9 es similar a la figura 8 ya que incluye las figuras 9(a) a 9(f) que ilustran formas de onda de señales de puerta para elementos de conmutación de circuitos de brazos y las figuras 9(g) a 9(j) que ilustran formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor 81. En esta segunda realización, se describirá un método de control de la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 basándose en modulación por anchura de impulsos (PWM).

El circuito de control 85 del aparato de calentamiento por inducción 100 emite una señal de contro1H1 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 sea el 25% y emite una señal de control L1 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del segundo elemento de conmutación 21b del primer circuito de brazos 21 sea el 75%, tal como se ilustra en la figura 9(a) y la figura 9(b). Adicionalmente, el circuito de control 85 del aparato de calentamiento por inducción 100 emite una señal de control H7 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 sea el 25% y emite una señal de control L7 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del segundo elemento de conmutación 27b del segundo circuito de brazos 27 sea el 75%, tal como se ilustra en la figura 9(e) y la figura 9(f).

Tal como se ha descrito anteriormente, los ciclos de trabajo del tiempo de encendido de tanto el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 como el segundo elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 se establecen para ser el 25% en el presente documento. De manera alternativa, los ciclos de trabajo del tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y el segundo elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 pueden controlarse, cada uno, de manera independiente y, por tanto, pueden ser distintos entre sí. Las señales de puerta para los segundos elementos de conmutación 27a y 27b del primer circuito de brazos 21 y el segundo circuito de brazos 27 se determinan únicamente basándose en las señales de puerta para los primeros elementos de conmutación 21a y 27a y, por tanto, se omitirá su descripción.

Tal como se ilustra en la figura 9(c) y la figura 9(d), el circuito de control 85 del aparato de calentamiento por inducción 100 emite una señal de control H4 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 sea el 50% y emite una señal de control L4 para establecer que el ciclo de trabajo del tiempo de encendido del segundo elemento de conmutación 24b del circuito de brazos común 24 sea el 50%.

Como resultado, tal como se ilustra en la figura 9(g), se aplica tensión de onda cuadrada que cambia en la secuencia de Vo, 0, -Vo y Vo al primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 conectados entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. La tensión de onda cuadrada tiene el periodo con la tensión Vo que es el 25% de un único ciclo, el periodo con la tensión -Vo que es el 50% de un único ciclo y el periodo con tensión 0 que es el 25% de un único ciclo.

Es evidente que la tensión de onda cuadrada aplicada al primer circuito resonante en la figura 9(g) tiene una anchura de impulso de Vo reducida de la de la figura 8(g). Tal como se ilustra en la figura 9(h), los valores absolutos del valor máximo y el valor mínimo de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 son más pequeños que Io. Tal como resulta evidente a partir de la comparación entre la figura 9(h) y la figura 8(h) que la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es más pequeña en la figura 9(h). La frecuencia de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es 25 kHz y, por tanto, permanece sin variaciones respecto al estado ilustrado en la figura 8(h).

La entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 para calentar por inducción el objeto calentado es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31. Por tanto, tal como se ilustra en la figura 9(a) y la figura 9(b), la entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 puede controlarse cambiando el valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la primera bobina de calentamiento 31 cambiando el ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21.

Por otro lado, tal como se ilustra en la figura 9(i), se aplica tensión de onda cuadrada que cambia en la secuencia de Vo, 0, Vo, 0, -Vo, 0, -Vo y Vo al segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 conectado entre el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. La tensión de onda cuadrada tiene un periodo de tensión Vo que es 2/12 del ciclo de conmutación del circuito de brazos común 24, un periodo de tensión -Vo que es 5/12 del ciclo de conmutación del circuito de brazos común 24 y un periodo de tensión 0 que es 5/12 del ciclo de conmutación del circuito de brazos común 24.

En la figura 9(i), la tensión de onda cuadrada aplicada al segundo circuito resonante tiene la anchura de impulso de Vo reducida a la mitad y periodos de tensión 0 y -Vo ligeramente aumentados, en comparación con la figura 8(i). Tal como se ilustra en la figura 9(j), los valores absolutos del valor máximo y el valor mínimo de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 son más pequeños que Io. Tal como resulta evidente a partir de la comparación entre la figura 9(j) y la figura 8(j), la magnitud de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 es más pequeña en la figura 9(j). La frecuencia de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 es 75 kHz y, por tanto, permanece sin variaciones respecto al estado ilustrado en la figura 8(j).

Tal como se ha descrito anteriormente, tal como se ilustra en la figura 9(e) y la figura 9(f), la entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 puede controlarse cambiando el valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la segunda bobina de calentamiento 32 cambiando el ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27.

El valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 pueden controlarse, cada uno, de manera independiente controlando de manera independiente cada uno del ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y el ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27. Como resultado, el objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 pueden calentarse, cada uno, por inducción mediante potencia controlable de manera independiente, por el que las temperaturas de calentamiento para el lado de circunferencia interior y el lado de circunferencia exterior del objeto calentado hecho de diferentes materiales pueden controlarse de manera independiente.

En esta segunda realización, se describe el método de control del primer circuito de brazos 21 y el segundo circuito de brazos 27 basándose en PWM para controlar de manera independiente la corriente de CA que fluye a través de cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. De manera alternativa, el circuito de brazos común 24 puede controlarse basándose en PWM para controlar colectivamente la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. El control colectivo sobre la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 permite controlar íntegramente la potencia de entrada a un objeto calentado, tal como una sartén, hecho de diferentes materiales, por el que los métodos pueden usarse de manera selectiva según el fin del usuario de alcanzar una usabilidad superior.

Si la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se controlan cada una de manera independiente o se controlan cada una de manera colectiva puede determinarse por el circuito de control 85 basándose en una señal de funcionamiento como resultado de una operación en la unidad de funcionamiento 5 por el usuario, por ejemplo.

El control sobre la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 basándose en el control de PWM descrito en esta segunda realización puede implementarse independientemente de la relación entre la primera frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda frecuencia que es la frecuencia de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32. De manera específica, a pesar de que se describe en esta segunda realización el caso en el que la primera frecuencia es 25 kHz y la segunda frecuencia es 75 kHz, la realización también puede aplicarse a un caso en el que la segunda frecuencia no es un número entero múltiplo de la primera frecuencia tal como un caso en el que la primera frecuencia es 25 kHz y la segunda frecuencia es 57 kHz, por ejemplo.

Tercera realización

La figura 10 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación de un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una tercera realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor. El diagrama de tiempo en la figura 10 ilustra un estado del aparato de calentamiento por inducción 100 descrito en la primera realización e ilustra un método de control de potencia en un caso en el que la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se reduce del estado en el diagrama de tiempo ilustrado en la figura 8.

En la figura 10, las piezas que son las mismas que las equivalentes en las figuras 8 y 9 indican el mismo contenido y, por tanto, se omitirá su descripción. El aparato de calentamiento por inducción 100 según la tercera realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización.

La figura 10 es similar a la figura 8 y a la figura 9 ya que incluye las figuras 10(a) a 10(f) que ilustran formas de onda de señales de puerta para elementos de conmutación de circuitos de brazos, y las figuras 10(g) a 10(j) que ilustran formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor 81. En esta tercera realización, un método de control independiente de la potencia de entrada a cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 llevando a cabo control de diferencia de fase en el primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 y llevando a cabo control de PWM en el segundo circuito de brazos 27 conmutado a una frecuencia distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24.

Tal como se ilustra en la figura 10(a), el circuito de control 85 del aparato de calentamiento por inducción 100 emite una señal de puerta H1, con la que el momento en el que la señal de puerta para el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 cambia de apagada a encendida, es decir, el momento en el que primer elemento de conmutación 21a se enciende se retrasa 90°. El ciclo de trabajo de tiempo de encendido de la señal de puerta H1 para el primer elemento de conmutación 21a es el 50% como en el caso ilustrado en la figura 8. La señal de puerta L1 para el segundo elemento de conmutación 21b del primer circuito de brazos 21 se determina únicamente basándose en la señal de puerta H1 para el primer elemento de conmutación 21a. Por tanto, el circuito de control 85 emite la señal de puerta L1 para el segundo elemento de conmutación 21b con el que el momento en el que apagado cambia a encendido, es decir, el momento de apagado se retrasa 90°. El ciclo de trabajo de la señal de puerta L1 para el segundo elemento de conmutación 21b también es el 50%, como en la figura 8.

Tal como se ilustra en la figura 10(c), la frecuencia de conmutación del primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 es 25 kHz para ser la misma que la frecuencia de conmutación del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21, y el ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 24a es el 50%. Por tanto, tal como se ilustra en la figura 10(a), cambiar el momento en el que el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 se enciende da como resultado un cambio en un periodo de tiempo entre el momento en el que el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 se enciende y el momento en el que el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se enciende. Un control de este tipo se denomina el control de diferencia de fase.

Al retrasar el momento en el que el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 se enciende 90° tal como se ilustra en la figura 10(a), se aplica tensión de onda cuadrada que cambia en la secuencia de Vo, 0, -Vo, 0 y Vo al primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 conectados entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24 tal como se ilustra en la figura 10(g). El periodo de tensión Vo de esta tensión de onda cuadrada es el 25% de un único ciclo, el periodo de tensión -Vo es el 25% de un único ciclo y el periodo de tensión 0 es el 50% de un único ciclo. Puede observarse que la tensión de onda cuadrada aplicada al primer circuito resonante tiene la anchura de impulso de Vo y la anchura de impulso de -Vo ilustrada en la figura 10(g) reducida de aquellas ilustradas en la figura 8(g).

Tal como se ilustra en la figura 10(h), los valores absolutos del valor máximo y el valor mínimo de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 son más pequeños que Io. Puede observarse a partir de una comparación entre la figura 10(h) y la figura 8(h) que la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es más pequeña que en el caso ilustrado en la figura 10(h). La frecuencia de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es 25 kHz y, por tanto, permanece sin variaciones respecto al estado ilustrado en la figura 8(h).

Por tanto, se lleva a cabo control para hacer la transición del estado ilustrado en las figuras 8(a) y 8(c) al estado ilustrado en las figuras 10(a) y 10(c), es decir, el periodo de tiempo entre el momento en el que el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 31 se enciende y el momento en el que el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se enciende se cambia para cambiar el valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la primera bobina de calentamiento 31, por el que puede controlarse la entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31.

Los elementos de conmutación del segundo circuito puente completo que incluyen el segundo circuito de brazos 27 y el circuito de brazos común 24 se controlan de una manera que es la misma que en la segunda realización. De manera específica, el segundo circuito de brazos 27 conmutado a una frecuencia distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 cambia el ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 27a para controlar el valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la segunda bobina de calentamiento 32.

Tal como se ha descrito anteriormente en esta tercera realización, cuando la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 es la misma que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 y la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es diferente de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24, el control de diferencia de fase se lleva a cabo en la señal de puerta H1 para el primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y el control de PWM se lleva a cabo en la señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27, por el que pueden controlarse de manera independiente tanto el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 como el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

De forma similar, cuando la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 es distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 con la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 siendo la misma que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24, el control de PWM se lleva a cabo en la señal de puerta H1 del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21 y el control de diferencia de fase se lleva a cabo en la señal de puerta H7 del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27, por el que pueden controlarse de manera independiente tanto el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 como el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Obsérvese que también en esta tercera realización, la frecuencia de conmutación del circuito de brazos en la que se lleva a cabo el control de PWM puede ser independiente de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 y, por tanto, puede establecerse según sea apropiado.

Cuarta realización

La figura 11 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación de un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una cuarta realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor. El diagrama de tiempo en la figura 11 ilustra un estado del aparato de calentamiento por inducción 100 descrito en la primera realización e ilustra un método de control de potencia en un caso en el que la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se reduce del estado en el diagrama de tiempo ilustrado en la figura 8. En la figura 11, las piezas que son las mismas que las equivalentes en las figuras 8, 9 y 10 indican el mismo contenido y, por tanto, se omitirá su descripción. El aparato de calentamiento por inducción 100 según la cuarta realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización.

La figura 11 es similar a la figura 8, la figura 9 y a la figura 10 ya que incluye las figuras 11 (a) a 11 (f) que ilustran formas de onda de señales de puerta para elementos de conmutación de circuitos de brazos, y las figuras 11 (g) a 11(j) que ilustran formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor 81. En un método descrito en esta cuarta realización, el control de diferencia de fase se lleva a cabo en el primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 y en el segundo circuito de brazos 27 conmutado a una frecuencia distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24, para controlar de manera independiente la potencia de entrada a cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. La frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 que es distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 es 2n 1 (siendo n un número natural que es igual a mayor que 1) veces tan alta como la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24.

El control de diferencia de fase tal como se describe en la tercera realización se lleva a cabo para controlar el valor de corriente de la corriente de CA suministrada desde el primer circuito puente completo que incluye el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 a la primera bobina de calentamiento 31 tal como se ilustra en las figuras 11 (a) a 11 (d) y en las figuras 11 (g) y 11 (h). Esta operación es la misma que en la tercera realización y, por tanto, se omitirá su descripción.

Tal como resulta evidente a partir de una comparación con la señal de puerta H7 en la figura 8(e), la señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 ilustrado en la figura 11 (e) tiene la fase retrasada 90° del estado ilustrado en la figura 8(e). Tal como resulta evidente a partir de una comparación entre la figura 11 (c) y la figura 8(c), la señal de puerta H4 para el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 es la misma entre la figura 11(c) y la figura 8(c). Por tanto, en la figura 11 (e), el periodo de tiempo entre el momento en el que el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 se enciende y el momento en el que el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24 se enciende cambia del estado ilustrado en la figura 8(e). Como resultado, el periodo de tensión 0 de la tensión aplicada al segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 aumenta con los periodos Vo y -Vo reducidos, tal como resulta evidente a partir de una comparación entre la figura 11(i) y la figura 8(i). Por tanto, tal como se ilustra en la figura 11 (j), el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se reduce del estado ilustrado en la figura 8(j).

Tal como se ilustra en la figura 8(a) en la primera realización, cuando la señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 no tiene diferencia de fase, la razón del periodo durante el cual el valor absoluto del valor de tensión es Vo es 4/6 en la forma de onda de la tensión aplicada al segundo circuito resonante tal como se ilustra en la figura 8(i). Cuando se reduce la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 controlando la diferencia de fase para el segundo circuito de brazos 27 con la frecuencia de conmutación distinta de la del circuito de brazos común 24 como en la cuarta realización, se consigue la corriente de CA más pequeña que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 cuando la diferencia de fase de señal de puerta H7 para el primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27 es 180°. En este caso, la razón del periodo durante el cual el valor absoluto del valor de tensión en la forma de onda de la tensión aplicada al segundo circuito resonante es Vo es 2/6. Por tanto, estando el control de diferencia de fase descrito en esta cuarta realización, puede dividirse por la mitad la magnitud de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Cuando el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se controla por el control de diferencia de fase en el segundo circuito de brazos 27 con la frecuencia de conmutación distinta de la del circuito de brazos común 24, la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 más próxima a la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 puede conseguir una gran cantidad de control en el valor de corriente. Con esto en mente, teniendo en cuenta el hecho de que la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 necesita ser 2n 1 (siendo n un número natural que es igual a o mayor que 1) veces tan alta como la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24, la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es más preferiblemente tres veces más alta que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24.

Tal como se ha descrito anteriormente, en el aparato de calentamiento por inducción 100 según la cuarta realización, el valor de corriente de la corriente de Ca que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 puede controlarse controlando la diferencia de fase del primer elemento de conmutación 21a del primer circuito de brazos 21, y el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 puede controlarse controlando la diferencia de fase del primer elemento de conmutación 27a del segundo circuito de brazos 27. Con el control de diferencia de fase en el primer elemento de conmutación 24a del circuito de brazos común 24, pueden controlarse de manera simultánea el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Quinta realización

La figura 12 es un diagrama de tiempo que ilustra señales de puerta para cada elemento de conmutación de un circuito inversor de un aparato de calentamiento por inducción según una quinta realización de la presente invención, así como formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor. El diagrama de tiempo en la figura 12 ilustra un estado del aparato de calentamiento por inducción 100 descrito en la primera realización e ilustra un método de control de potencia en un caso en el que la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se reduce del estado en el diagrama de tiempo ilustrado en la figura 8.

En la figura 12, las piezas que son las mismas que las equivalentes en las figuras 8, 9, 10 y 11 indican el mismo contenido y, por tanto, se omitirá su descripción. El aparato de calentamiento por inducción 100 según esta quinta realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización.

La figura 12 es similar a la figura 8, la figura 9, la figura 10 y la figura 11 ya que incluye las figuras 12(a) a 12(f) que ilustran formas de onda de señales de puerta para elementos de conmutación de circuitos de brazos, y las figuras 12(g) a 12(j) que ilustran formas de onda de tensión y corriente emitidas desde el circuito inversor 81. En el método descrito en la quinta realización, la potencia de entrada a cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se controla de manera independiente llevando a cabo control de frecuencia en el primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 y en el segundo circuito de brazos 27 conmutado a una frecuencia distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24.

Las señales de puerta ilustradas en las figuras 12(a) a 12(f) son las mismas que las señales de puerta ilustradas en las figuras 8(a) a 8(f) ya que el ciclo de trabajo de tiempo de encendido en relación con el ciclo de conmutación es 50 %, pero el ciclo de las señales de puerta anteriores se cambia para aumentar la frecuencia de estas señales de puerta. Las figuras 12(a) a 12(f) ilustran señales de puerta para cada elemento de conmutación después de que se haya cambiado la frecuencia según esta quinta realización, a partir de las ilustradas en las figuras 8(a) a 8(f).

La frecuencia de las señales de puerta para cada elemento de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 ilustrado en las figuras 8(a) a 8(d) es 25 kHz antes del cambio de frecuencia. La frecuencia de las señales de puerta para cada elemento de conmutación del segundo circuito de brazos 27 ilustrado en las figuras 8(e) y 8(f) es 75 kHz antes del cambio de frecuencia. La frecuencia de la señal de puerta para cada elemento de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 ilustrado en las figuras 12(a) a 12(d) es 26 kHz después de que cambie la frecuencia. La frecuencia de las señales de puerta para cada elemento de conmutación del segundo circuito de brazos 27 ilustrado en las figuras 12(e) y 12(f) es 78 kHz después de que cambie la potencia.

Tal como se ilustra en la figura 12(g), se aplica tensión con una forma de onda cuadrada que cambia en la secuencia de Vo y -Vo a una frecuencia de 26 kHz al primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 conectado entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. Que la frecuencia de la tensión aplicada al primer circuito resonante sea 26 kHz significa que la frecuencia de la tensión aplicada al primer circuito resonante se aleja más de la frecuencia de resonancia 22,7 kHz del primer circuito resonante en comparación con el caso en el que la frecuencia es 25 kHz. Como resultado, el valor máximo y el valor mínimo de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 son más pequeños que Io tal como se ilustra en la figura 12(h). Tal como resulta evidente a partir de la comparación entre la figura 12(h) y la figura 8(h), la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es más pequeña en la figura 12(h). La frecuencia de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es 26 kHz y, por tanto, es distinta de la frecuencia en la figura 8(h)

que es 25 kHz.

La entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 para calentar por inducción el objeto calentado es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31. Por tanto, tal como se ilustra en las figuras 12(a) to 12(d), la entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 puede controlarse cambiando la frecuencia del primer circuito de brazos 21 que se conmuta a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 para cambiar el valor de corriente de la corriente de CA suministrado a la primera bobina de calentamiento 31.

De forma similar, tal como se ilustra en la figura 12(i), la tensión de onda cuadrada que cambia en la secuencia de Vo, 0, Vo, -Vo, 0 y -Vo debido a que la frecuencia es 78 kHz y 26 kHz se aplica al segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 conectados entre el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24. Que la frecuencia de la tensión aplicada al segundo circuito resonante sea 78 kHz significa que la frecuencia de la tensión aplicada al segundo circuito resonante se aleja más de la frecuencia de resonancia 72,6 kHz del segundo circuito resonante en comparación con el caso en el que la frecuencia es 75 kHz.

Como resultado, el valor máximo y el valor mínimo de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 son más pequeños que Io tal como se ilustra en la figura 12(j). Tal como resulta evidente a partir de la comparación entre la figura 12(j) y la figura 8(j), la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es más pequeña en la figura 12(j). La frecuencia de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 es 78 kHz y, por tanto, es distinta de la frecuencia 75 kHz en la figura 8(j).

La entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 para calentar por inducción el objeto calentado es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32. Por tanto, tal como se ilustra en la figura 12(e) a 12(f), la entrada de potencia al objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 puede controlarse cambiando el valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la segunda bobina de calentamiento 32 mediante el cambio de la frecuencia del segundo circuito de brazos 27.

Obsérvese que en el caso en el que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 conmutado a la misma frecuencia de conmutación que el primer circuito de brazos 21 cambia, la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 podría cambiar incluso cuando la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 sigue siendo la misma, dependiendo de si cambia la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24. Por ejemplo, cuando la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 cambia de 25 kHz a 26 kHz con la frecuencia del segundo circuito de brazos 27 mantenida a 75 kHz, la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 disminuye y fluye una pequeña corriente a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Por otro lado, cuando la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21, conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24, cambia de 25 kHz a 24 kHz con la frecuencia del segundo circuito de brazos 27 mantenida a 75 kHz, la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 aumenta y fluye una gran corriente a través de la segunda bobina de calentamiento 32. La magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 puede aumentar y la magnitud de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 puede disminuir, o la magnitud de la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 puede disminuir y la magnitud de la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 puede aumentar, dependiendo de la frecuencia cambiada.

Por tanto, las corrientes que fluyen a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 pueden controlarse mediante el cambio de la frecuencia del primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 y mediante el cambio posteriormente de la frecuencia del segundo circuito de brazos 27.

El circuito de control 85 puede identificar con anterioridad cómo la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 y la potencia aumenta/disminuye debido al cambio en la frecuencia del circuito de brazos común 24, y cuando una determinada cantidad de potencia se conmuta en etapas, la frecuencia del segundo circuito de brazos 27 puede cambiarse mientras se cambia la frecuencia del primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 de manera que la corriente que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se controlan de manera simultánea.

En la descripción de esta quinta realización, las corrientes que fluyen a través de la primera bobina de calentamiento 31 y a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se reducen con la frecuencia de la señal de puerta alejada de la frecuencia de resonancia. De manera alternativa, las corrientes que fluyen a través de la primera bobina de calentamiento 31 y a través de la segunda bobina de calentamiento 32 pueden aumentar con la frecuencia que varía hacia la frecuencia de resonancia.

Tal como se ha descrito anteriormente, pueden controlarse de manera independiente tanto el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 como el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32, mediante el cambio de la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 y mediante el cambio de la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27. Como resultado, el objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 pueden calentarse, cada uno, por inducción mediante potencia controlable de manera independiente, por el que las temperaturas de calentamiento para el lado de circunferencia interior y el lado de circunferencia exterior del objeto calentado hecho de diferentes materiales pueden controlarse de manera independiente.

De forma similar, cuando la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 es distinta de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 y la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 es la misma que la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24, la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 cambia y se cambia la frecuencia de conmutación del segundo circuito de brazos 27 conmutado a la misma frecuencia que el circuito de brazos común 24 de manera que pueden controlarse de manera independiente tanto el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 como el valor de corriente de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32.

Obsérvese que también en esta quinta realización, la frecuencia de conmutación del primer circuito de brazos 21 o el segundo circuito de brazos 27 conmutado a frecuencias diferentes puede ser independiente de la frecuencia de conmutación del circuito de brazos común 24 y, por tanto, puede establecerse según sea apropiado.

A continuación, se describirá el control de la frecuencia en un caso en el que la frecuencia de conmutación de cada elemento de conmutación varía hacia la frecuencia de resonancia. Tal como se ha descrito anteriormente, en general, un circuito inversor de aparatos de calentamiento por inducción conmuta un circuito de brazos a una frecuencia más alta que una frecuencia de resonancia de un circuito resonante de manera que la fase de corriente de CA que fluye a través de una bobina de calentamiento se retrasa de la conmutación del circuito de brazos, por el que puede evitarse que la pérdida de conmutación aumente.

Mientras está en progreso el calentamiento por inducción, puede conseguirse una resonancia total o una fase de adelanto debido a un cambio en la impedancia del circuito resonante como resultado de una acción de cocinado, tal como voltear la sartén, por ejemplo. Cuando esto ocurre, la corriente que fluye a través de un elemento de conmutación o sobretensión transitoria puede pasar a ser grande y, por tanto, puede incluso dar como resultado la rotura de un elemento de conmutación de cada circuito de brazos y similares. Por tanto, cuando la frecuencia de la señal de puerta varía hacia frecuencia de resonancia, la frecuencia de conmutación se controla de manera preferible a una frecuencia más alta que la frecuencia de resonancia para garantizar la prevención del adelanto de fase.

Para conseguirlo, por ejemplo, pueden establecerse un umbral de una frecuencia y un error de la frecuencia de resonancia de una carga en el circuito de control 85 con anterioridad, y la frecuencia de conmutación puede controlarse para conseguir la diferencia entre la frecuencia de resonancia y la frecuencia de conmutación que es igual a o mayor que el umbral de la frecuencia. El circuito de control 85 puede detectar constantemente la frecuencia de resonancia de la carga, controlar la frecuencia de la señal de puerta retroalimentando la diferencia entre la frecuencia de resonancia y la frecuencia de conmutación y controlar la frecuencia de conmutación para que sea igual a o mayor que el umbral la frecuencia constantemente.

El circuito de control 85 puede detectar la tensión y la corriente emitidas desde el circuito inversor 81 y retroalimentar la diferencia de fase entre la tensión y la corriente para controlar la frecuencia de conmutación, de manera que se consigue constantemente la fase de retraso. Cuando se consigue una fase de adelanto con la frecuencia de conmutación cayendo por debajo de la frecuencia de resonancia, el circuito de control 85 puede llevar a cabo una operación protectora para detener la conmutación de cada elemento de conmutación para detener el calentamiento por inducción.

En el método descrito en esta quinta realización, tanto la potencia de entrada a la primera bobina de calentamiento 31 como la potencia de entrada a la segunda bobina de calentamiento 32 se controlan mediante el control de frecuencia. Obsérvese que la potencia de entrada a una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 puede controlarse por el control de PWM o el control de diferencia de fase descrito en la segunda o la tercera realización, y la otra de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 puede controlarse por el control de frecuencia según esta quinta realización. El control de PWM y el control de frecuencia pueden combinarse, de manera que el control de frecuencia se lleva a cabo mientras se lleva a cabo el control de PWM.

Sexta realización

La figura 13 es una vista en planta que ilustra una posición de un objeto calentado colocado sobre una bobina de calentamiento para calentarse por inducción por un aparato de calentamiento por inducción según una sexta realización de la presente invención. La figura 13(a) es una vista en planta que ilustra un estado en el que un objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales se coloca coincidiendo el centro del objeto calentado 110b con el centro de la bobina de calentamiento 30. La figura 13(b) es una vista en planta que ilustra un estado en el que el objeto calentado 110b hecho de diferentes materiales se coloca con el centro del objeto calentado 110b alejado del centro de la bobina de calentamiento 30.

El aparato de calentamiento por inducción 100 según esta sexta realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización. En esta sexta realización, se describirá una diferencia del aparato de calentamiento por inducción 100 según la primera realización.

El aparato de calentamiento por inducción 100 según esta sexta realización lleva a cabo periódicamente detección de carga para determinar el material del objeto calentado colocado sobre la placa superior 2. La unidad de detección de carga 11 del aparato de calentamiento por inducción 100 determina el material del objeto calentado colocado sobre cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 y transmite el resultado de determinación al circuito de control 85, a un intervalo tal como una vez en cada pocos segundos, por ejemplo. Basándose en el resultado de determinación transmitido de manera periódica desde la unidad de detección de carga 11, el circuito de control 85 controla la conmutación del primer circuito de brazos 21, el circuito de brazos común 24 y el segundo circuito de brazos 27 del circuito inversor 81, y el circuito inversor 81 suministra las corrientes de CA a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

Tal como se ilustra en la figura 3, la unidad de detección de carga 11 puede proporcionarse a la unidad de alimentación 82 a través de la cual se conecta la fuente de alimentación de CA 9 al aparato de calentamiento por inducción 100. Sin embargo, la detección de carga llevada a cabo mediante la detección de la entrada de corriente desde la fuente de alimentación de CA 9 al aparato de calentamiento por inducción 100 no puede determinar el material del objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el material del objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 de manera simultánea, lo que significa que se requiere un largo periodo de tiempo para la detección de carga y, por tanto, no se lleva a cabo preferiblemente como la detección de carga periódica.

La unidad de detección de carga 11 tiene de manera preferible una configuración que puede llevar a cabo detección de carga de manera simultánea en el objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y en el objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32, con una unidad de detección de corriente conectada en serie con la primera bobina de calentamiento 31 y una unidad de detección de corriente conectada en serie con la segunda bobina de calentamiento 32. Cuando la unidad de detección de corriente se conecta en serie con cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32, la unidad de detección de carga 11 puede determinar el material del objeto calentado a partir de la corriente que fluye a través de cada una de las bobinas de calentamiento que calientan por inducción el objeto calentado, y transmitir periódicamente el resultado de determinación al circuito de control 85.

Se describe a continuación un caso donde la unidad de detección de carga 11 determina el material del objeto calentado basándose en las corrientes que fluyen a través de las bobinas de calentamiento detectadas por la unidad de detección de corriente conectada en serie con la primera bobina de calentamiento 31 y la unidad de detección de corriente conectada en serie con la segunda bobina de calentamiento 32. Obsérvese que la configuración de la unidad de detección de carga 11 no se limita a esto, y puede emplearse una configuración de determinación del material del objeto calentado basándose en la entrada de corriente desde la fuente de alimentación de CA 9 tal como se ilustra en la figura 3.

En la figura 13, la bobina de calentamiento 30 incluye la primera bobina de calentamiento 31 que calienta por inducción el lado de circunferencia interior de la sección inferior del objeto calentado 110b y la segunda bobina de calentamiento 32 que calienta por inducción el lado de circunferencia exterior de la sección inferior del objeto calentado 110b. El objeto calentado 110b se forma por la unión de la sección de metal magnético 112 hecha de metal magnético tal como hierro en la sección inferior 111 de una olla tal como una sartén hecha de metal no magnético tal como aluminio.

Cuando el usuario pone en funcionamiento la unidad de funcionamiento 5 del aparato de calentamiento por inducción 100, coincidiendo el objeto calentado 110b colocado sobre la bobina de calentamiento 30 con el centro del objeto calentado 110b con el centro de la bobina de calentamiento 30 tal como se ilustra en la figura 13(a), para empezar el calentamiento por inducción para el objeto calentado, el aparato de calentamiento por inducción 100 determina los materiales del objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32, con la corriente pulsatoria fluyendo a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 tal como se describe en la primera realización. Entonces, basándose en el resultado de la determinación por unidad de detección de carga 11, el circuito inversor 81 suministra las corrientes de CA a la misma frecuencia o a diferentes frecuencias a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

En el caso ilustrado en la figura 13(a), el material del objeto calentado 110b colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal magnético y el material del objeto calentado 110b colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 también es metal magnético y, por tanto, el circuito inversor 81 suministra las corrientes de CA a la misma frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. En un caso de este tipo, el circuito de control 85 cierra el conmutador 44 del primer condensador variable 41 de manera que el condensador 42 y el condensador 43 se conectan en paralelo entre sí, y cierra el conmutador 48 del segundo condensador variable 45 de manera que el condensador 46 y el condensador 47 se conectan en paralelo entre sí, en el diagrama de circuitos en la figura 3.

Cuando las inductancias de las bobinas de calentamiento y las capacitancias de los condensadores son de valores descritos como un ejemplo en la primera realización, la frecuencia de resonancia del primer circuito resonante que incluye la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 es 22,7 kHz y la frecuencia de resonancia del segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 también es 22,7 kHz en el estado ilustrado en la figura 13(a). Por tanto, el circuito inversor 81 conmuta el primer circuito de brazos 21, el circuito de brazos común 24 y el segundo circuito de brazos 27 a 25 kHz para suministrar la corriente de CA a 25 kHz para cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

La unidad de detección de carga 11 detecta cada una de la corriente de CA a 25 kHz que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA a 25 kHz que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 con la unidad de detección de corriente y determina que el material de cada uno de los objetos calentados colocados sobre la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 es metal magnético. Este resultado de determinación es un resultado de la determinación llevada a cabo cuando ha empezado el calentamiento por inducción para el objeto calentado y, por tanto, el aparato de calentamiento por inducción 100 continúa suministrando la corriente de CA a 25 kHz a cada una de la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32.

A continuación, se supone que la variación posicional ha ocurrido con el centro del objeto calentado 110b alejado del centro de la bobina de calentamiento 30 tal como se ilustra en la figura 13(b), debido al volteo de la sartén u otra acción parecida por el usuario. En este estado, la sección de metal magnético 112 del objeto calentado 110b se coloca sobre la primera bobina de calentamiento 31 y, por tanto, la magnitud de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 permanece sin cambios. La sección de metal magnético 112 del objeto calentado 110b y la sección inferior 111 hecha de metal no magnético proporcionada en el lado de circunferencia exterior de la sección de metal magnético 112 se colocan sobre la segunda bobina de calentamiento 32 y, por tanto, disminuye la inductancia de la segunda bobina de calentamiento 32, y la resistencia del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 también disminuye.

Como resultado, cambia la corriente que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 y, por tanto, la unidad de detección de carga 11 detecta el cambio en la carga sobre la segunda bobina de calentamiento 32. En este proceso, cuando la razón de la pieza del objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 hecho de metal no magnético excede una cantidad predeterminada, la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 es metal no magnético.

La unidad de detección de carga 11 determina periódicamente el material del objeto calentado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el material del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 y transmite el resultado de determinación al circuito de control 85. Por tanto, cuando el circuito de control 85 reconoce que el material del objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 ha cambiado de metal magnético a metal no magnético, el circuito de control 85 cambia la capacitancia del segundo condensador variable 45.

De manera específica, el circuito de control 85 abre el conmutador 48 del segundo condensador variable 45 para desconectar el condensador 47 del condensador 46, dando como resultado que la capacitancia del segundo condensador variable 45 sea 0,024 |jF. Tal como se ilustra en la figura 13(b), el objeto calentado sobre la segunda bobina de calentamiento 32 no está completamente hecho de metal no magnético y, por tanto, la inductancia de la segunda bobina de calentamiento 32 es mayor que 200 j H pero es menor que 300 j H. Como resultado, la frecuencia de resonancia del segundo circuito resonante que incluye la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 pasa a ser alta.

El circuito de control 85 emite una señal de puerta para el elemento de conmutación de cada circuito de brazos de manera que el circuito inversor 81 conmuta el segundo circuito de brazos 27 a una frecuencia más alta que las frecuencias de conmutación del primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24. La señal de puerta para el elemento de conmutación de cada circuito de brazos en un caso de este tipo es tal como se describe anteriormente en las realizaciones primera a cuarta. Por tanto, la sección inferior 111 hecha de metal no magnético en el lado de circunferencia exterior de la sección de metal magnético 112 del objeto calentado 110b puede calentarse por inducción de manera eficiente, con la corriente de CA a la primera frecuencia suministrada a la primera bobina de calentamiento 31 y la corriente de CA a la segunda frecuencia, superior a la primera frecuencia, suministrada a la segunda bobina de calentamiento 32. Como resultado, la uniformidad de la temperatura de la sección inferior del objeto calentado puede mejorarse incluso cuando ocurre la variación posicional del objeto calentado.

Séptima realización

La figura 14 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que un aparato de calentamiento por inducción según una séptima realización de la presente invención calienta por inducción dos objetos calentados. En la figura 14, las piezas que son las mismas que las equivalentes en la figura 5 para la primera realización indican la misma configuración o configuraciones correspondientes y, por tanto, se omitirá su descripción. El aparato de calentamiento por inducción 100 según esta séptima realización tiene la configuración y similares que son las mismas que las de la primera realización, y los componentes del aparato de calentamiento por inducción 100 descritos mientras se indican con los mismos números de referencia son los mismos que los equivalentes en la primera realización. Esta séptima realización es distinta de la primera realización en una configuración donde la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 se proporcionan para diferentes puertos de calentamiento.

Tal como se ilustra en la figura 13, el aparato de calentamiento por inducción 100 tiene la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32 proporcionadas para estar respectivamente frente a la posición de colocación 3a y la posición de colocación 3c presentadas en la placa superior 2. El primer condensador variable 41 se conecta en serie con la primera bobina de calentamiento 31, de manera que la primera bobina de calentamiento 31 y el primer condensador variable 41 forman un primer circuito resonante. El segundo condensador variable 45 se conecta en serie con la segunda bobina de calentamiento 32 de manera que la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo condensador variable 45 forman un segundo circuito resonante.

El circuito inversor 81 ilustrado en el diagrama de circuito en la figura 3 en la primera realización suministra corrientes de CA a la primera bobina de calentamiento 31 y la segunda bobina de calentamiento 32. Por tanto, la primera bobina de calentamiento 31 se conecta eléctricamente entre el terminal de salida 23 del primer circuito de brazos 21 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24, y la segunda bobina de calentamiento 32 se conecta eléctricamente entre el terminal de salida 29 del segundo circuito de brazos 27 y el terminal de salida 26 del circuito de brazos común 24.

Tal como se ilustra en la figura 14, un primer objeto calentado 110a calentado por inducción por la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 se coloca sobre la primera bobina de calentamiento 31 y un segundo objeto calentado 110c calentado por inducción por la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se coloca sobre la segunda bobina de calentamiento 32. Cuando el usuario pone en funcionamiento la unidad de funcionamiento 5 del aparato de calentamiento por inducción 100 para llevar a cabo una operación para calentar por inducción el primer objeto calentado 110a y el segundo objeto calentado 110c, la unidad de detección de carga 11 determina el material del objeto calentado 110a colocado sobre la primera bobina de calentamiento 31 y el material del objeto calentado 110c colocado sobre la segunda bobina de calentamiento 32.

Cuando la unidad de detección de carga 11 determina que el material del objeto calentado 110a sobre la primera bobina de calentamiento 31 es metal magnético tal como hierro y que el material del objeto calentado 110c sobre la segunda bobina de calentamiento 32 es metal no magnético tal como aluminio, el circuito de control 85 cierra el conmutador 44 del primer condensador variable 41 para conectar el condensador 42 y el condensador 43 en paralelo entre sí, y abre el conmutador 48 del segundo condensador variable 45 para desconectar el condensador 47 del condensador 46. Tal como se describe en la primera realización, el primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 se conmutan a la primera frecuencia y el segundo circuito de brazos 27 se conmuta a la segunda frecuencia.

La primera frecuencia puede ser 25 kHz, por ejemplo, y la segunda frecuencia puede ser 75 kHz, por ejemplo. Como resultado, la corriente de CA a 25 kHz fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y el primer objeto calentado 110a hecho de metal magnético se calienta por inducción por flujos alternos a 25 kHz. La corriente de CA a 75 kHz fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 y el segundo objeto calentado 110c hecho de metal no magnético se calienta por inducción por flujos alternos a 75 kHz.

Cuando el primer objeto calentado 110a y el segundo objeto calentado 110c están ambos hechos de metal magnético o metal no magnético, las frecuencias de conmutación del primer circuito de brazos 21, el circuito de brazos común 24 y el segundo circuito de brazos 27 pueden establecerse para ser la misma, de manera que las frecuencias de la corriente de CA que fluye a través de la primera bobina de calentamiento 31 y de la corriente de CA que fluye a través de la segunda bobina de calentamiento 32 se establecen para ser la misma.

El primer condensador variable 41 y el segundo condensador variable 45 pueden no ser necesariamente condensadores variables y pueden ser condensadores con una capacitancia fija. En un caso de este tipo, por ejemplo, el puerto de calentamiento provisto de la primera bobina de calentamiento 31 sirve como el puerto de calentamiento para calentar por inducción el objeto calentado hecho de metal magnético y el puerto de calentamiento provisto de la segunda bobina de calentamiento 32 sirve como el puerto de calentamiento para calentar por inducción el objeto calentado hecho de metal no magnético. El condensador conectado en serie con la primera bobina de calentamiento 31 se forma conectando el condensador 42 y el condensador 43 en paralelo entre sí con el conmutador 44 omitido del primer condensador variable 41, y se forma el condensador conectado en serie con la segunda bobina de calentamiento 32 para incluir el condensador 46 únicamente, estando el conmutador 48 y el condensador 47 omitidos del segundo condensador variable 45. El primer circuito de brazos 21 y el circuito de brazos común 24 pueden conmutarse a la primera frecuencia y el segundo circuito de brazos 27 puede conmutarse a la segunda frecuencia para suministrar la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento 31 y para suministrar la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento 32.

Se han descrito anteriormente las realizaciones primera a séptima de la presente invención. Las configuraciones descritas en estas realizaciones primera a séptima de la presente invención pueden combinarse entre sí.

Descripción de los símbolos de referencia

11 UNIDAD DE DETECCIÓN DE CARGA

21 PRIMER CIRCUITO DE BRAZOS

21a PRIMER ELEMENTO DE CONMUTACIÓN

23 TERMINAL DE SALIDA

24 CIRCUITO DE BRAZOS COMÚN

24a PRIMER ELEMENTO DE CONMUTACIÓN

26 TERMINAL DE SALIDA

27 SEGUNDO CIRCUITO DE BRAZOS

21a SEGUNDO ELEMENTO DE CONMUTACIÓN

29 TERMINAL DE SALIDA

31 PRIMERA BOBINA DE CALENTAMIENTO

32 SEGUNDA BOBINA DE CALENTAMIENTO

41 PRIMER CONDENSADOR VARIABLE

45 SEGUNDO CONDENSADOR VARIABLE

81 CIRCUITO INVERSOR

100 APARATO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Aparato de calentamiento por inducción (100) que comprende:

   - un circuito inversor (81) que incluye una pluralidad de circuitos que incluye un primer circuito de brazos (21), un segundo circuito de brazos (27) y un circuito de brazos común (24) que incluyen cada uno un primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a), un segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b) conectados en serie con el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y terminales de salida (23, 26, 29) proporcionados cada uno entre el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b);

   - una primera bobina de calentamiento (31) conectada eléctricamente entre el terminal de salida (23) del primer circuito de brazos (21) y el terminal de salida (26) del circuito de brazos común (24); y

   - una segunda bobina de calentamiento (32) conectada eléctricamente entre el terminal de salida (29) del segundo circuito de brazos (27) y el terminal de salida (26) del circuito de brazos común (24), en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - conmutar el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) a una frecuencia predeterminada, en un caso en el que se suministra corriente de CA a una primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31),

   caracterizado porque el circuito inversor (81) también está configurado para

   - conmutar el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) a una frecuencia que es la misma que la frecuencia en el caso en el que se suministra la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31), también en un caso en el que se suministra corriente de CA a una segunda frecuencia distinta de la primera frecuencia a la segunda bobina de calentamiento (32), en el que el circuito inversor (81) suministra de manera simultánea la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31) y la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento (32).

   Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 1,

   en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - conmutar el primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21) a una frecuencia que es la misma que una frecuencia del primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24), y

   - conmutar el primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27) a una frecuencia distinta de la frecuencia del primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24). Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2,

   en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la primera frecuencia suministrada a la primera bobina de calentamiento (31) cambiando un ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21), y

   - cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la segunda frecuencia suministrada a la segunda bobina de calentamiento (32) cambiando un ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27).

   Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 2,

   en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la primera frecuencia suministrada a la primera bobina de calentamiento (31) cambiando un periodo de tiempo entre un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21) y un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24), y

   - cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la segunda frecuencia suministrada a la segunda bobina de calentamiento (32) cambiando un ciclo de trabajo de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27).

   5. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

   en el que el circuito inversor (81) se configura para conmutar el primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21) a la primera frecuencia y conmutar el primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27) a la segunda frecuencia.

   6. Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 2,

   en el que la segunda frecuencia es 2n 1 veces tan alta como la primera frecuencia, siendo n un número natural que es igual a o mayor que 1,

   en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - conmutar los primeros elementos de conmutación (21a, 24a) del primer circuito de brazos (21) y el circuito de brazos común (24) a la primera frecuencia y conmutar el primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27) a la segunda frecuencia,

   - cambiar un periodo de tiempo entre un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21) y un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) para cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la primera frecuencia suministrada a la primera bobina de calentamiento (31), y - cambiar un periodo de tiempo entre un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (27a) del segundo circuito de brazos (27) y un momento en el que se enciende el primer elemento de conmutación (24a) del circuito de brazos común (24) para cambiar un valor de corriente de la corriente de CA a la segunda frecuencia suministrada a la segunda bobina de calentamiento (32). 7. Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 2,

   en el que circuito inversor (81) está configurado para

   - cambiar una frecuencia de conmutación del primer elemento de conmutación (21a) del primer circuito de brazos (21) para cambiar un valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la primera bobina de calentamiento (31), y

   - cambiar una frecuencia de conmutación del segundo elemento de conmutación (27b) del segundo circuito de brazos (27) para cambiar un valor de corriente de la corriente de CA suministrada a la segunda bobina de calentamiento (32).

   8. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

   que comprende además una unidad de detección de carga (11) que se configura para determinar un material de un objeto calentado colocado sobre la primera bobina de calentamiento (31) y la segunda bobina de calentamiento (32),

   en el que cuando la unidad de detección de carga (11) determina que un material del objeto calentado incluye diferentes materiales en la primera bobina de calentamiento (31) y la segunda bobina de calentamiento (32), el circuito inversor (81) se configura para suministrar la corriente de CA a la primera frecuencia a la primera bobina de calentamiento (31) y suministrar la corriente de CA a la segunda frecuencia a la segunda bobina de calentamiento (32).

   9. Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 8, que comprende además un primer condensador variable (41) conectado en serie con la primera bobina de calentamiento (31) y un segundo condensador variable (45) conectado en serie con la segunda bobina de calentamiento (32), en el que cuando la unidad de detección de carga (11) determina que un material del objeto calentado incluye diferentes materiales en la primera bobina de calentamiento (31) y la segunda bobina de calentamiento (32), cambia una capacitancia del primer condensador variable (41) o una capacitancia del segundo condensador variable (45).

   10. Aparato de calentamiento por inducción (100) según la reivindicación 8 o 9, en el que la unidad de detección de carga (11) se configura para determinar periódicamente los materiales, del objeto calentado, sobre la primera bobina de calentamiento (31) y sobre la segunda bobina de calentamiento (32).

   11. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,

   en el que la primera bobina de calentamiento (31) y la segunda bobina de calentamiento (32) se configuran para calentar por inducción un único objeto calentado.

   12. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,

   en el que la primera bobina de calentamiento (31) y la segunda bobina de calentamiento (32) se configuran para calentar por inducción diferentes objetos calentados.

   13. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,

   en el que el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21 b, 24b, 27b) del primer circuito de brazos (21) se forman de un semiconductor de silicio, y

   el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b) del segundo circuito de brazos (27) se forman de un semiconductor de banda prohibida ancha con una banda prohibida más grande que el silicio.

   14. Aparato de calentamiento por inducción (100)

   según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,

   en el que el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21 b, 24b, 27b) del primer circuito de brazos (21) se forman de un semiconductor de silicio, y

   el primer elemento de conmutación (21a, 24a, 27a) y el segundo elemento de conmutación (21b, 24b, 27b) del circuito de brazos común (24) se forman de un semiconductor de banda prohibida ancha con una banda prohibida más grande que el silicio.