JP2024033322A - Induction heating coil and induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、被加熱物を加熱する誘導加熱コイル、及び誘導加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関する。 The present disclosure relates to an induction heating coil that heats an object to be heated, and an induction heating cooker having the induction heating coil.
従来、金属箔をフィルムに貼り付けることで構成された誘導加熱コイルが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, induction heating coils configured by pasting metal foil onto a film are known (for example, Patent Document 1).
特許文献1の誘導加熱コイル、及びプリント基板を用いた誘導加熱コイルでは、絶縁された多数の細線を撚り合わせたリッツ線を利用した誘導加熱コイルと異なり、誘導加熱コイルに鎖交する磁束によって発生する渦電流損失が大きくなる。
In the induction heating coil of
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、渦電流損失が抑制された誘導加熱コイル、及び誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide an induction heating coil and an induction heating cooker in which eddy current loss is suppressed.
本開示に係る誘導加熱コイルは、絶縁性を有する基板と、基板上に設けられ、複数回螺旋状に巻回された導体からなるコイル部と、を備え、コイル部は、最も内周側に配置された第1コイル部と、第1コイル部に接続し、第1コイル部の外周側に配置された第2コイル部と、を有し、第1コイル部の巻き間隔は、第2コイル部の巻き間隔よりも大きい。 An induction heating coil according to the present disclosure includes a substrate having an insulating property, and a coil portion made of a conductor provided on the substrate and spirally wound multiple times, and the coil portion is located on the innermost side. a second coil part connected to the first coil part and arranged on the outer circumferential side of the first coil part; It is larger than the winding interval of the section.
本開示によれば、コイル部の最も内周側に配置された第1コイル部は、第1コイル部に接続し、第1コイル部の外周側に配置された第2コイル部よりも巻き間隔が大きい。このため、磁束が集中しやすい第1コイル部に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を軽減することができる。 According to the present disclosure, the first coil part disposed on the innermost side of the coil part is connected to the first coil part, and the winding pitch is smaller than that of the second coil part disposed on the outer circumference side of the first coil part. is large. Therefore, it is possible to reduce the magnetic flux interlinking with the first coil portion where magnetic flux tends to concentrate, and to reduce eddy current loss.
以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。更に、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Embodiments will be described below based on the drawings. In each figure, the same reference numerals are the same or equivalent, and this is common throughout the entire specification. Moreover, the forms of the constituent elements shown in the entire specification are merely examples, and the present invention is not limited to these descriptions. Furthermore, in the following drawings, the size relationship of each component may differ from the actual one.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る誘導加熱コイル100を示す斜視図である。図1は、X軸、Y軸、及びZ軸が等角で配置された図である。誘導加熱コイル100は、例えば誘導加熱調理器200(図13参照)の天板10(図13参照)に載置された被加熱物6(図2及び図13参照)を加熱するIHクッキングヒータ等の誘導加熱調理器200(図13参照)に適用される。被加熱物6は、例えば、金属製の鍋等の調理用具である。誘導加熱コイル100は、X軸方向が鉛直方向、Y軸及びZ軸方向が水平方向になるように誘導加熱調理器200の内部に設置される。誘導加熱コイル100は、円板状の概形をなし、プリント配線板で構成されている。誘導加熱コイル100は、基板1、コイル部2、第1コネクタ3a、第2コネクタ3b、シールドリング4及び磁性板5を有している。
FIG. 1 is a perspective view showing an
基板1は、例えば、円板状であって、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性を有する材料からなる。基板1の、誘導加熱調理器200の天板10を介して被加熱物6が載置される面を表面と称し、その反対側の面を裏面と称する。コイル部2は、基板1の表面に配置され、渦巻状に複数回巻回されたパターンによって構成される。パターンは、例えば、銅箔等の導体である金属箔からなり、電流の回路として機能する。コイル部2のパターンの幅は、略同一である。コイル部2は、第1コネクタ3a及び第2コネクタ3bに接続されたインバータ回路(図示せず)から高周波電流の供給を受けて、高周波の磁束を発生させる。発生した磁束は誘導加熱コイル100の直上に載置された被加熱物6である調理具の底面に鎖交する。底面に磁束が鎖交すると渦電流が発生し、渦電流と鍋との抵抗成分によりジュール熱が発生し鍋底面が加熱される。
The
コイル部2は、第1コイル部21、第2コイル部22、及び第3コイル部23からなる。ここで、渦巻状のコイル部2のうち、基板1の中心を渦巻きの中心とした際の1周分の領域を、ターンと称する。つまり、コイル部2は、複数のターンが連続することで構成される。なお、コイル部2の渦巻きの中心は、基板1の中心に一致していなくてもよい。第1コイル部21は、コイル部2のうち、最も内周側の部分である。第1コイル部21は、内側から順にターン211、ターン212及びターン213を有する。以下では、コイル部2を巻く間隔、即ち基準となるターンと、当該基準となるターンよりも1つ内周側のターンとにおける基板1の径方向の距離を、基準となるターンの巻き間隔と称する。例えば、ターン212の巻き間隔は、基板1の中心をコイル部2の中心として、ターン212とターン211との間の区間21aの径方向の距離に相当する。
The
第2コイル部22は、コイル部2のうち、第1コイル部21と第3コイル部23との中間の部分である。第2コイル部22は、第1コイル部21に接続し、第1コイル部21の外周側に配置されている。また、第2コイル部22は、内側から順にターン221、ターン222、ターン223及びターン224を有する。
The
第3コイル部23は、コイル部2のうち、最も外周側の部分である。第3コイル部23は、第2コイル部22に接続し、第2コイル部22の外周側に配置されている。そして、第3ターン部は、内側から順にターン231、ターン232及びターン233を有する。ターン231の巻き間隔は、第3コイル部23のターン231と、第2コイル部22の最外周のターン224との間の区間23aの径方向の距離に相当する。
The
コイル部2の巻き間隔は、コイル部2の部位によって異なっている。具体的に、第1コイル部21及び第3コイル部23では、第2コイル部22と比較して巻き間隔が大きい。つまり、第1コイル部21及び第3コイル部23が有する全てのターンの巻き間隔は、第2コイル部22が有する何れのターンの巻き間隔よりも大きい。
The winding interval of the
第1コネクタ3aは、渦巻状のコイル部2の外周側の端部に設けられている。第2コネクタ3bは、渦巻状のコイル部2の内周側の端部に設けられている。第1コネクタ3a及び第2コネクタ3bには、高周波電流を誘導加熱コイル100に供給するインバータ回路(図示せず)が接続される。
The
シールドリング4は、例えば、銅箔等の金属箔のパターンで環状に形成され、コイル部2の外周を囲うように配置されている。シールドリング4は、誘導加熱調理器200の筐体9(図13参照)の外に放出される漏洩磁束を低減するために設けられる。具体的に、コイル部2によって発生した磁束がシールドリング4と鎖交することにより、シールドリング4には、その発生磁束を打ち消す方向に渦電流が発生し、周囲への漏洩磁束が低減される。シールドリング4は、コイル部2と同一の基板1上に形成することで、別途アルミニウム又は銅等で構成される環状の導体が不要となり、誘導加熱コイル100の小型化及び低コスト化が可能となる。シールドリング4は、一例として1巻きとしたが、複数巻きとして、両端を短絡するように構成しても良い。
The
磁性板5は、フェライト等の強磁性体からなり、基板1の裏面、つまりコイル部2の下方に設置されている。磁性板5は、コイル部2の周囲に発生する磁束の密度を高め、調理具への投入電力を増加させる。
The
次に、図2を用いて、コイル部2の配置によって得られる効果を説明する。図2は、実施の形態1に係る誘導加熱コイル100における磁束の流れを説明するための図である。図2は、誘導加熱コイル100をXZ平面で切断した断面を模式的に示している。図2では、コイル部2の周囲に発生する磁束の流れを破線で示している。コイル部2の一巻きごとに発生した磁束が合成された磁束は、コイル部2の中心を通り、コイル部2に対して交差するように周回する。図2に示すように、水平方向の磁束は、被加熱物6の底面及び磁性板5の内部を通過する。また、鉛直方向の磁束は第1コイル部21の付近及び第3コイル部23の付近を通過する。このため、第2コイル部22の付近を鎖交する磁束は、第1コイル部21の付近及び第3コイル部23の付近を鎖交する磁束と比較して少ない。換言すると、磁束がコイル部2の中心を通り、コイル部2に対して交差するように周回することから、第1コイル部21の付近及び第3コイル部23の付近を鎖交する磁束は、第2コイル部22の付近を鎖交する磁束と比較して多い。
Next, the effects obtained by the arrangement of the
ここで、上述のように、磁束が集中しやすい第1コイル部21及び第3コイル部23では、第2コイル部22と比較して巻き間隔が大きくなっている。これにより、第1コイル部21及び第3コイル部23の付近を鎖交する磁束が低減されている。よって、第1コイル部21及び第3コイル部23に発生する渦電流を軽減でき、コイル部2の渦電流損失を低減できる。一方で、第2コイル部22では、巻き間隔を小さくしても、上述のとおり鎖交磁束が少ないので、渦電流損失への影響が小さい。そのため、第2コイル部22の巻き間隔を小さくすることで、コイル部2のターン数、延いては必要なインダクタンス値を確保することが可能になっている。
Here, as described above, in the
以上のように、実施の形態1によれば、第1コイル部21及び第3コイル部23は、第2コイル部22よりも巻き間隔が大きい。このため、磁束が集中しやすい第1コイル部21及び第3コイル部23に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を軽減することができる。またこれによって、コイル部2の温度の上昇、及び加熱効率の低下を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
(実施の形態1の変形例)
図3は、実施の形態1の変形例に係る誘導加熱コイル110を示す斜視図である。図3に示すように、第1コイル部21は、内側から順にターン211、ターン212、ターン213及びターン214を有する。第2コイル部22は、内側から順にターン221、ターン222、ターン223、ターン224、ターン225、ターン226、ターン227、ターン228、ターン229及びターン230を有する。第3コイル部23は、ターン231を有する。
(Modification of Embodiment 1)
FIG. 3 is a perspective view showing an
第1コイル部21の巻き数は、第3コイル部23の巻き数よりも多い。そして、第1コイル部21の、ターン212とターン211との間の区間21a、ターン213とターン212との間の区間21b、及びターン214とターン213との間の区間21cのそれぞれの距離は、第2コイル部22の何れのターン間の距離よりも大きい。また、第3コイル部23のターン231と、第2コイル部22のターン230との間の区間23aの距離は、第2コイル部22の何れのターン間の距離よりも大きい。つまり、第2コイル部22よりも巻き間隔が大きい区間の数が、第3コイル部23よりも第1コイル部21で多くなっている。
The number of turns of the
図4は、実施の形態1の変形例に係る誘導加熱コイル110における磁束の流れを説明するための図である。図4では、誘導加熱コイル110の上面に発生する磁束の流れを破線矢印で示している。図4で示すように、コイル部2で発生した磁束の合成磁束は、コイル部2の外周からコイル中心に向かう。このため、コイル部2の外周から中心方向に向かって磁束が集中し、コイル部2の中心側の磁束密度が外周側より高くなる。したがって、内周側に位置する第1コイル部21では鎖交磁束が多く、渦電流損失が発生しやすい。
FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux in the
ここで、実施の形態1の変形例では、第1コイル部21の巻き数は、第3コイル部23の巻き数よりも多くしている。このため、第1コイル部21に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を低減させることが可能となる。また、実施の形態1と比較して、第3コイル部23に代えて第2コイル部22のターン数を多くすることができ、必要なインダクタンス値を確保することが可能となる。
Here, in the modification of the first embodiment, the number of turns of the
なお、第3コイル部23の巻き間隔を第2コイル部22の巻き間隔と略同等とし、第1コイル部21の巻き間隔のみを第2コイル部22よりも巻き間隔を大きくするようにしてもよい。この場合も、磁束が集中しやすい第1コイル部21に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を軽減することができる。またこれによって、コイル部2の温度の上昇、及び加熱効率の低下を抑制することができる。
Note that the winding interval of the
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る誘導加熱コイル120の斜視図である。図5に示すように、実施の形態2は、第1コイル部21及び第3コイル部23と、第2コイル部22とでパターンの幅を変更させている点で実施の形態1と相違する。実施の形態2では、実施の形態1と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
FIG. 5 is a perspective view of the
第1コイル部21は、内側から順にターン211、ターン212及びターン213を有する。第2コイル部22は、内側から順にターン221、ターン222、ターン223、ターン224及びターン225を有する。第3コイル部23は、内側から順にターン231、ターン232及びターン233を有する。
The
実施の形態2の誘導加熱コイル120の巻き間隔は、実施の形態1の誘導加熱コイル120の巻き間隔と同様である。即ち、コイル部2の最も内周側に位置する第1コイル部21、及びコイル部2の最も外周側に位置する第3コイル部23は、第1コイル部21と第3コイル部23との間の第2コイル部22よりも巻き間隔が大きい。
The winding interval of the
第1コイル部21及び第3コイル部23のパターンの幅は、第2コイル部22のパターンの幅よりも狭い。具体的に、第1コイル部21の、ターン211、ターン212及びターン213のパターンの幅は、第2コイル部22の何れのパターンの幅よりも狭い。また、第3コイル部23の、ターン231、ターン232及びターン233のパターンの幅は、第2コイル部22の何れのパターンの幅よりも狭い。
The width of the pattern of the
実施の形態1において図2を用いて説明したように、コイル部2によって発生する磁束は、コイル部2の中心を通り、コイル部2に対して交差するように周回する。したがって、第2コイル部22の付近を鎖交する磁束は、第1コイル部21の付近及び第3コイル部23の付近を鎖交する磁束と比較して相対的に少ない。換言すると、磁束がコイル部2の中心を通り、コイル部2に対して交差するように周回することから、第1コイル部21の付近及び第3コイル部23の付近を鎖交する磁束は、第2コイル部22の付近を鎖交する磁束と比較して多い。
As described in the first embodiment using FIG. 2, the magnetic flux generated by the
実施の形態2によれば、第1コイル部21及び第3コイル部23は、第2コイル部22よりも巻き間隔が大きい。更に、第1コイル部21及び第3コイル部23のパターンの幅は、第2コイル部22のパターンの幅よりも狭い。これにより、第1コイル部21及び第3コイル部23の付近に鎖交する磁束を更に低減することができる。よって、第1コイル部21及び第3コイル部23において発生する渦電流を軽減し、コイル部2の損失を低減することができる。一方で、第2コイル部22では、パターンの幅を太くしても、鎖交磁束が少ないので、渦電流損失への影響が小さい。そのため、第2コイル部22の幅を太くすることで、第2コイル部22の抵抗成分を小さくし、第2コイル部22付近の損失を低減することが可能となる。
According to the second embodiment, the
(実施の形態2の変形例)
図6は、実施の形態2の変形例に係る誘導加熱コイル130を示す斜視図である。図6に示すように、第1コイル部21は、ターン211、ターン212及びターン213を有する。また、第2コイル部22は、ターン221、ターン222、ターン223、ターン224、ターン225、ターン226及びターン227を有する。そして、第3コイル部23は、ターン231を有する。第1コイル部21及び第3コイル部23のパターンの幅は、第2コイル部22のパターンの幅よりも細い。そして、第1コイル部21の巻き数は、第3コイル部23の巻き数よりも多い。
(Modification of Embodiment 2)
FIG. 6 is a perspective view showing an
実施の形態1の変形例で説明したように、コイル部2で発生した磁束の合成磁束は、コイル部2の外周からコイル中心に向かう。このため、コイル部2の外周から中心方向に向かって磁束が集中し、コイル部2の中心側の磁束密度が外周側より高くなる。したがって、内周側に位置する第1コイル部21では鎖交磁束が多く、渦電流損失が発生しやすい。
As explained in the modification of the first embodiment, the composite magnetic flux of the magnetic fluxes generated in the
ここで、実施の形態2の変形例では、第1コイル部21の巻き数は、第3コイル部23の巻き数よりも多くしている。つまり、第2コイル部22よりもパターンの幅が狭いターンの数が、第3コイル部23よりも第1コイル部21で多くなっている。このため、第1コイル部21に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を低減させることが可能となる。また、実施の形態2と比較して、第3コイル部23に代えて第2コイル部22を多くすることができるため、パターンの幅が太いサイクルの数を多くすることができる。このため、実施の形態2の変形例では、実施の形態2と比較してコイル部2の抵抗成分を更に小さくできる。したがって、コイル部2の渦電流損失を低減することができる。
Here, in the modification of the second embodiment, the number of turns of the
実施の形態3.
図7は、実施の形態3に係る誘導加熱コイル140を示す斜視図である。図7は、誘導加熱コイル140をX軸に平行な面で切断した断面を示している。図7に示すように、実施の形態3は、コイル部2が基板1の両面に設けられている点で実施の形態2と相違する。実施の形態3では、実施の形態2と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
Embodiment 3.
FIG. 7 is a perspective view showing an
誘導加熱コイル140は、コイル部2A及びコイル部2Bを有している。コイル部2A及びコイル部2Bは、例えば、第1コネクタ3a及び第2コネクタ3bの間で並列に接続されている。
The
コイル部2Aは、第1コイル部21A、第2コイル部22A及び第3コイル部23Aを有している。第1コイル部21A及び第2コイル部22Aは、基板1の表面に配置される。第1コイル部21Aは、コイル部2Aのうち、最も内周側の部分である。第2コイル部22Aは、コイル部2Aのうち、第1コイル部21Aと第3コイル部23Aとの中間の部分である。第2コイル部22Aは、第1コイル部21Aに接続し、第1コイル部21Aの外周側に配置されている。第1コイル部21Aのパターンの幅は、第2コイル部22Aのパターンの幅よりも細い。第3コイル部23Aについての説明は後述する。
The
コイル部2Bは、第1コイル部21B、第2コイル部22B及び第3コイル部23Bを有している。第1コイル部21B及び第2コイル部22Bは、基板1の裏面に配置される。第1コイル部21Bは、コイル部2Bのうち、最も内周側の部分である。第2コイル部22Bは、コイル部2Bのうち、第1コイル部21Bと第3コイル部23Bとの中間の部分である。第2コイル部22Bは、第1コイル部21Bに接続し、第1コイル部21Bの外周側に配置されている。第1コイル部21Bのパターンの幅は、第2コイル部22Bのパターンの幅よりも細い。裏面に配置されている第1コイル部21B及び第2コイル部22Bは、表面の第1コイル部21A及び第2コイル部22Aと鉛直方向にほぼ重なるように配置されている。
The
第3コイル部23Aは、コイル部2Aのうち、最も外周側の部分である。第3コイル部23Aは、第2コイル部22Aに接続し、第2コイル部Aの外周側に配置されている。第3コイル部23Bは、コイル部2Bのうち、最も外周側の部分である。第3コイル部23Bは、第2コイル部22Bに接続し、第2コイル部Bの外周側に配置されている。図8は、実施の形態3に係る誘導加熱コイル140の第3コイル部23A及び第3コイル部23Bを示す斜視図である。図8では、基板1等の図示を省略し、第3コイル部23A及び第3コイル部23Bのみを示している。また、図8では、便宜上、第3コイル部23Bにのみハッチングを施して示している。図7及び図8に示すように、第3コイル部23Aと第3コイル部23Bとは、基板1において配置される面が周方向に一定の間隔で交互に入れ替わっている。第3コイル部23A及び第3コイル部23Bは、表面のパターンと裏面のパターンとが例えば銅箔めっきが施されたスルーホール(図示せず)を介して接続されている。
The
一般に、基板1の表面と裏面との両方にコイル部2A及びコイル部2Bを配置する場合、基板1の裏面のコイル部2Bの方が表面のコイル部2Aよりも渦電流損失が小さくなる。これは、基板1の表面のコイル部2Aが裏面のコイル部2Bに対して磁気シールドの役割を果たすためである。このため、基板1の表面のコイル部2Aでは、裏面のコイル部2Bよりも渦電流損失が大きく、温度上昇が課題となる。
Generally, when the
実施の形態3によれば、第3コイル部23Aと第3コイル部23Bとは、基板1において配置される面が交互に入れ替わっている。このため、第3コイル部23A及び第3コイル部23Bの渦電流損失は略同一となる。よって、第3コイル部23A及び第3コイル部23Bの温度上昇を均衡化することができ、表面のコイル部2Aの温度が、裏面のコイル部2Bの温度よりも過度に上昇することを抑制できる。したがって、誘導加熱コイル140を誘導加熱調理器200に適用した場合に、冷却のための装置等を簡易的なものにする等、誘導加熱コイル140の冷却が容易になり、誘導加熱調理器200全体として薄型化が可能となる。
According to the third embodiment, the surfaces on which the
なお、実施の形態3では、渦電流損失が発生しやすい最外周の第3コイル部23A及び第3コイル部3Bが基板1において配置される面を、表面と裏面とに一定の間隔で入れ替えるように構成した。しかしながら、内周側の第1コイル部21A及び第1コイル部21Bが配置される面についても、基板1の表面と裏面とに、一定の間隔で入れ替えるように構成しても良い。また、複数のターンにわたって、基板1において配置される面を、一定周期で表面と裏面とに入れ替えるように構成しても良い。
In the third embodiment, the surfaces on which the outermost
実施の形態4.
図9は、実施の形態4に係る誘導加熱コイル150を示す斜視図である。図9に示すように、実施の形態4は、第1補助部7を有する点で実施の形態1と相違する。実施の形態4では、実施の形態1と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
FIG. 9 is a perspective view showing an
基板1の裏面には、磁性板5が配置される。基板1の、コイル部2の中心の位置には、表面から裏面に貫通する第1貫通孔70が形成されている。第1補助部7は、フェライト等の強磁性体からなる部品であって、例えば円柱状である。第1補助部7は、コイル部2の中心の位置において、磁性板5に接触し、第1貫通孔70を通って、基板1の表面よりも突出するように配置される。第1補助部7には、磁気抵抗の小さい磁路の形成を補助する働きがある。
A
図10を用いて、磁性板5及び第1補助部7の効果について説明する。図10は、実施の形態4に係る磁性板5及び第1補助部7を示す斜視図である。図10では、磁性板5及び第1補助部7の内部に発生する磁束の流れについて、破線で示している。図10に示すように、磁性板5の内部に発生した磁束は、磁性板5の中心部に集まり、第1補助部7を鉛直方向に通過して、被加熱物6(図2参照)の底面に向かう。このように、コイル部2によって発生した磁束は、磁性板5、第1補助部7、及び被加熱物6の順に流れる。
The effects of the
一般に、コイル部2によって発生する磁束の量は、磁束が通過する経路の透磁率の影響を受ける。フェライト材の比透磁率は2000程度であり、空気と比較して磁束を通しやすいことが知られている。実施の形態4によれば、誘導加熱コイル150に第1補助部7を設けている。このため、被加熱物6の底面に向かう磁束の経路が形成され、効率よく被加熱物6に磁束を鎖交させることができる。また、コイル部2の中心を通り、コイル部2に対して交差するように周回する経路において、磁気抵抗が低下し、発生する磁束が増加する。即ち、第1補助部7によれば、少ない電流で効率よく被加熱物6を加熱することができる。特に、磁性板5と第1補助部7とを互いに接触させて配置することで空気層をなくし、磁気抵抗の増加を抑制できる。なお、磁性板5と第1補助部7とを一体成型するようにしても良い。
Generally, the amount of magnetic flux generated by the
(実施の形態4の変形例)
図11は、実施の形態4の変形例に係る誘導加熱コイル160を示す斜視図である。図11に示すように、実施の形態4の変形例は、第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dを更に有する。
(Modification of Embodiment 4)
FIG. 11 is a perspective view showing an
基板1には、第3コイル部23と、シールドリング4との間に、表面から裏面に貫通する第2貫通孔80a、第2貫通孔80b、第2貫通孔80c及び第2貫通孔80dが形成されている。第2貫通孔80a、第2貫通孔80b、第2貫通孔80c及び第2貫通孔80dによって、コイル部2の外周が囲われている。第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dは、何れもフェライト等の強磁性体からなる部品あって、例えば弧をなした柱状である。第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dは、それぞれ、コイル部2の外周の位置において、磁性板5に接触し、第2貫通孔80a、第2貫通孔80b、第2貫通孔80c及び第2貫通孔80dを通って、基板1の表面よりも突出するように配置される。第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dには、磁気抵抗の小さい磁路の形成を補助する働きがある。なお、第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dを、第2補助部8と総称することがある。
The
図12を用いて、磁性板5、第1補助部7及び第2補助部8の効果について説明する。図12は、実施の形態4の変形例に係る磁性板5、第1補助部7、並びに第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dを示す斜視図である。図12では、磁性板5、第1補助部7及び第2補助部8の内部に発生する磁束の流れについて、破線で示している。図12に示すように、磁性板5の内部に発生した磁束は、磁性板5の中心部に集まり、第1補助部7を鉛直方向に通過して、被加熱物6の加熱面に向かう。また、被加熱物6を通過した磁束は第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dのそれぞれを通過して磁性板5に戻る。このように、コイル部2によって発生した磁束は、磁性板5、第1補助部7、被加熱物6、第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8d、並びに磁性板5の順に流れる。
The effects of the
以上のように、第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dを設けることで磁気抵抗の小さい磁路が形成され、磁束量が増加し、効率よく被加熱物6に磁束を鎖交させることができる。よって、実施の形態4の変形例によれば、加熱効率の向上が可能である。
As described above, by providing the second
なお、誘導加熱コイル160の1周、即ち360度全てにわたって第2補助部8を設けると、コイル部2とシールドリング4の基板1が分割されてしまうので、実施の形態4の変形例では、第2補助部8a、第2補助部8b、第2補助部8c及び第2補助部8dを設け、基板1が分割されないようにしている。つまり、第2補助部8を複数設けることにより、コイル部2とシールドリング4とを同一の基板1で構成できる。
Note that if the second auxiliary part 8 is provided around one circumference of the
また、磁性板5と、第1補助部7と、第2補助部8とを一体成型するようにしても良い。更に、実施の形態4の変形例では、第1補助部7及び第2補助部8の両方を備える場合について示したが、第2補助部8のみでも同様の効果を得ることができる。
Moreover, the
実施の形態5.
図13は、実施の形態5に係る誘導加熱調理器200を示す斜視図である。図13では、誘導加熱調理器200を、天板10を外した状態で示している。図13に示すように、誘導加熱調理器200は、筐体9、天板10、誘導加熱コイル170a及び誘導加熱コイル170b、インバータ基板12、操作部13、並びに表示部14を備える。なお、誘導加熱コイル170a及び誘導加熱コイル170bを、区別せずに誘導加熱コイル170と称することがある。
FIG. 13 is a perspective view showing an
筐体9は、誘導加熱コイル170a及び誘導加熱コイル170b、インバータ基板12、操作部13、表示部14、ケーブル(図示せず)、並びにコネクタ(図示せず)等を収容する。天板10は、被加熱物6が載置される板であり、耐熱性ガラス又はセラミック等の非金属材料で構成される。図13では、円形の加熱口2つが設けられた例、即ち2つの誘導加熱コイル170が適用された例を示しているが、加熱口の数は図示の例に限定されない。
The
インバータ基板12は、交流電源を直流に変換する整流回路を含み、直流から高周波電流を生成して誘導加熱コイル170に供給する。インバータ基板12は、ハーフブリッジインバータ、フルブリッジインバータ、又は一石電圧共振インバータ等、公知の回路で構成される。操作部13は、使用者が火力調整等を行うためのものであり、例えばタッチパネル式である。操作部13の配置及び構造は、図示の例に限定されず、その他にもダイヤル式やタクトスイッチ式であっても良い。表示部14は、使用者に火力及び加熱経過時間等を通知するものであり、例えば液晶ディスプレイである。表示部14の配置及び構造は、図示の例に限定されず、その他に7セグメントLED(Light Emitting Diode)でも良い。
誘導加熱コイル170a及び誘導加熱コイル170bは、実施の形態1~4の何れかで説明した誘導加熱コイルに相当する。誘導加熱コイル170a及び170bは、インバータ基板12に接続され、インバータ基板12より高周波電流が供給され、天板10に載置された被加熱物6を誘導加熱する。
実施の形態5によれば、磁束が集中しやすい第1コイル部21に鎖交する磁束を減少させ、渦電流損失を軽減することができる。
According to the fifth embodiment, the magnetic flux interlinking with the
以上が実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形又は組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態1及び実施の形態1の変形例においては、図1及び3等に示したように、基板1の被加熱物6が載置される表面側にコイル部2を配置した構成について説明した。しかしながら、コイル部2が配置される面はこれに限定されない。例えば、コイル部2は、基板1の裏面に配置されても良いし、実施の形態3のごとく両面に設けても良い。コイル部2を両面に設ける場合、表面のコイル部2と、裏面のコイル部2を直列接続しても良いし、第1コネクタ3a及び第2コネクタ3bの間で並列接続しても良い。直列接続した場合、インダクタンスを増加させることができる。一方で、並列接続した場合はコイル部2の合計断面積が2倍となるため、コイル部2の抵抗成分を減少させることができる。更に、多層構造のプリント配線板を用いて、コイル部2を複数積層させる構造を用いても良い。なお、複数積層させたコイル部2は基板1の上面側から見て、略重なるように配置することが望ましい。これによりコイル部2に鎖交する磁束を低減できる。
Although the embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications or combinations can be made without departing from the gist of the present disclosure. For example, in the first embodiment and the modification of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the
また、各実施の形態及びその変形例においては、第1コイル部21、第2コイル部22及び第3コイル部23のそれぞれでは、巻き間隔を略一定とした。しかしながら、コイル部2の巻き間隔については、これに限定されない。例えば、第1コイル部21では、コイル部2の中心部に近づくにつれて巻き間隔が徐々に大きくなり、且つ、第3コイル部23では、コイル部2の外周側に向かうにつれて巻き間隔が徐々に大きくなるようにしてもよい。この場合、コイル部2の中心部に向かって増加する磁束密度と、コイル部2の外周側に向かって増加する磁束密度に対応して、コイル部2への鎖交磁束を軽減でき、渦電流の損失を抑制することができる。
Further, in each of the embodiments and their modifications, the winding intervals in each of the
また、各実施の形態及びそれらの変形例においては、コイル部2が一本の金属箔で構成され、巻き間隔又は基板1における配置面の違いによって第1コイル部21、第2コイル部22および第3コイル部23に区分けされた場合の構成を示しているが、コイル部2の構成は、この場合に限らない。第1コイル部21、第2コイル部22および第3コイル部23のそれぞれが金属箔で構成され、第1コイル部21と第2コイル部22とが金属箔の接続部(図示せず)を介して接続され、第2コイル部22と第3コイル部23とが金属箔の接続部(図示せず)を介して接続されていてもよい。
In each of the embodiments and their modifications, the
以下、本開示の諸態様を付記する。 Below, various aspects of the present disclosure will be added.
(付記1)
絶縁性を有する基板と、
前記基板上に設けられ、複数回螺旋状に巻回された導体からなるコイル部と、を備え、
前記コイル部は、
最も内周側に配置された第1コイル部と、
前記第1コイル部に接続し、前記第1コイル部の外周側に配置された第2コイル部と、を有し、
前記第1コイル部の巻き間隔は、前記第2コイル部の巻き間隔よりも大きい
誘導加熱コイル。
(付記2)
前記コイル部は、
前記第2コイル部に接続し、前記第2コイル部の外周側に配置された第3コイル部を更に有し、
前記第3コイル部の巻き間隔は、前記第2コイル部の巻き間隔よりも大きい
付記1に記載の誘導加熱コイル。
(付記3)
前記第1コイル部の巻き数は、前記第3コイル部の巻き数よりも多い
付記2に記載の誘導加熱コイル。
(付記4)
前記第1コイル部及び前記第3コイル部の幅は、前記第2コイル部の幅よりも細い
付記2又は3に記載の誘導加熱コイル。
(付記5)
前記基板の前記コイル部の外周側に配置された金属箔からなる環状のシールドリングを更に備える
付記1から4の何れか1つに記載の誘導加熱コイル。
(付記6)
前記基板の、被加熱物が載置される表面とは反対側の裏面に配置された磁性板と、
前記基板の前記コイル部の中心において、前記表面よりも突出し、強磁性体からなる第1補助部と、を備え、
前記基板は、前記コイル部の中心に形成された第1貫通孔を有し、
前記第1補助部は、前記第1貫通孔を介して磁性板と接触する
付記1から5の何れか1つに記載の誘導加熱コイル。
(付記7)
前記基板の被加熱物が載置される表面とは反対側の裏面に配置された磁性板と、
前記基板の前記コイル部の外周において、前記表面よりも突出し、強磁性体からなる第2補助部と、を備え、
前記基板は、前記コイル部の外周に形成された第2貫通孔を有し、
前記第2補助部は、前記第2貫通孔を介して磁性板と接触する
付記1から6の何れか1つに記載の誘導加熱コイル。
(付記8)
前記基板の両面に配置された2つの前記コイル部を備え、
2つの前記コイル部がそれぞれ有する前記第1コイル部又は前記第3コイル部は、
前記基板において配置される面が交互に入れ替わっている
付記2から7の何れか1つに記載の誘導加熱コイル。
(付記9)
付記1から8の何れか1つに記載の誘導加熱コイルを備える誘導加熱調理器。
(Additional note 1)
a substrate having insulating properties;
a coil portion provided on the substrate and made of a conductor wound spirally a plurality of times;
The coil portion is
a first coil portion disposed on the innermost side;
a second coil part connected to the first coil part and arranged on the outer peripheral side of the first coil part,
The winding interval of the first coil part is larger than the winding interval of the second coil part. The induction heating coil.
(Additional note 2)
The coil portion is
further comprising a third coil part connected to the second coil part and arranged on the outer peripheral side of the second coil part,
The induction heating coil according to
(Additional note 3)
The induction heating coil according to
(Additional note 4)
The induction heating coil according to
(Appendix 5)
The induction heating coil according to any one of
(Appendix 6)
a magnetic plate disposed on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the heated object is placed;
a first auxiliary part made of a ferromagnetic material and protruding from the surface at the center of the coil part of the substrate;
The substrate has a first through hole formed in the center of the coil part,
The induction heating coil according to any one of
(Appendix 7)
a magnetic plate disposed on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the heated object is placed;
a second auxiliary part made of a ferromagnetic material and protruding from the surface on the outer periphery of the coil part of the substrate;
The substrate has a second through hole formed on the outer periphery of the coil part,
The induction heating coil according to any one of
(Appendix 8)
comprising two of the coil parts arranged on both sides of the substrate,
The first coil part or the third coil part each of the two coil parts has,
The induction heating coil according to any one of
(Appendix 9)
An induction heating cooker comprising the induction heating coil according to any one of
1 基板、2、2A、2B コイル部、3a 第1コネクタ、3b 第2コネクタ、4 シールドリング、5 磁性板、6 被加熱物、7 第1補助部、8、8a、8b、8c、8d 第2補助部、9 筐体、10 天板、12 インバータ基板、13 操作部、14 表示部、21、21A、21B 第1コイル部、21a、21b、21c 区間、22、22A、22B 第2コイル部、23、23A、23B 第3コイル部、23a 区間、70 第1貫通孔、80a、80b、80c、80d 第2貫通孔、100、110、120、130、140、150、160、170、170a、170b 誘導加熱コイル、200 誘導加熱調理器、211~214、221~233 ターン。
1 Substrate, 2, 2A, 2B Coil part, 3a First connector, 3b Second connector, 4 Shield ring, 5 Magnetic plate, 6 Heated object, 7 First auxiliary part, 8, 8a, 8b, 8c,
Claims (9)
前記基板上に設けられ、複数回螺旋状に巻回された導体からなるコイル部と、を備え、
前記コイル部は、
最も内周側に配置された第1コイル部と、
前記第1コイル部に接続し、前記第1コイル部の外周側に配置された第2コイル部と、を有し、
前記第1コイル部の巻き間隔は、前記第2コイル部の巻き間隔よりも大きい
誘導加熱コイル。 a substrate having insulating properties;
a coil portion provided on the substrate and made of a conductor wound spirally a plurality of times;
The coil portion is
a first coil portion disposed on the innermost side;
a second coil part connected to the first coil part and arranged on the outer peripheral side of the first coil part,
The winding interval of the first coil part is larger than the winding interval of the second coil part. The induction heating coil.
前記第2コイル部に接続し、前記第2コイル部の外周側に配置された第3コイル部を更に有し、
前記第3コイル部の巻き間隔は、前記第2コイル部の巻き間隔よりも大きい
請求項1に記載の誘導加熱コイル。 The coil portion is
further comprising a third coil part connected to the second coil part and arranged on the outer peripheral side of the second coil part,
The induction heating coil according to claim 1, wherein a winding interval of the third coil part is larger than a winding interval of the second coil part.
請求項2に記載の誘導加熱コイル。 The induction heating coil according to claim 2, wherein the number of turns of the first coil section is greater than the number of turns of the third coil section.
請求項2又は3に記載の誘導加熱コイル。 The induction heating coil according to claim 2 or 3, wherein the widths of the first coil part and the third coil part are narrower than the width of the second coil part.
請求項1から3の何れか1項に記載の誘導加熱コイル。 The induction heating coil according to any one of claims 1 to 3, further comprising an annular shield ring made of metal foil arranged on the outer peripheral side of the coil portion of the substrate.
前記基板の前記コイル部の中心において、前記表面よりも突出し、強磁性体からなる第1補助部と、を備え、
前記基板は、前記コイル部の中心に形成された第1貫通孔を有し、
前記第1補助部は、前記第1貫通孔を介して磁性板と接触する
請求項1から3の何れか1項に記載の誘導加熱コイル。 a magnetic plate disposed on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the heated object is placed;
a first auxiliary part made of a ferromagnetic material and protruding from the surface at the center of the coil part of the substrate;
The substrate has a first through hole formed in the center of the coil part,
The induction heating coil according to any one of claims 1 to 3, wherein the first auxiliary part contacts the magnetic plate through the first through hole.
前記基板の前記コイル部の外周において、前記表面よりも突出し、強磁性体からなる第2補助部と、を備え、
前記基板は、前記コイル部の外周に形成された第2貫通孔を有し、
前記第2補助部は、前記第2貫通孔を介して磁性板と接触する
請求項1から3の何れか1項に記載の誘導加熱コイル。 a magnetic plate disposed on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the heated object is placed;
a second auxiliary part made of a ferromagnetic material and protruding from the surface on the outer periphery of the coil part of the substrate;
The substrate has a second through hole formed on the outer periphery of the coil part,
The induction heating coil according to any one of claims 1 to 3, wherein the second auxiliary part contacts the magnetic plate through the second through hole.
2つの前記コイル部がそれぞれ有する前記第1コイル部又は前記第3コイル部は、
前記基板において配置される面が交互に入れ替わっている
請求項2又は3に記載の誘導加熱コイル。 comprising two of the coil parts arranged on both sides of the substrate,
The first coil part or the third coil part each of the two coil parts has,
The induction heating coil according to claim 2 or 3, wherein the surfaces arranged on the substrate are alternated.
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