NO170120B

NO170120B - INDUCTION COOKER OR OVEN.

Info

Publication number: NO170120B
Application number: NO901420A
Authority: NO
Inventors: Claes Johan Henning Axelson
Original assignee: Electrolux Ab
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1992-06-01
Also published as: NO901420D0; NO901420L; NO170120C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en induksjonskokeplate eller- komfyr, av den art som er definert i den innledende del av det vedføyde patentkrav 1. The present invention relates to an induction hob or stove, of the type defined in the introductory part of the attached patent claim 1.

I forbindelse med en kokeplate for et kokested eller en komfyr hvor varmegenereringen blir fremskaffet ved hjelp av induktiv oppvarming ved hjelp av en induksjonsspole, vil den nyttige magnetiske fluks være sluttet gjennom kokekaret som skal varmes opp. I tillegg til den nyttige fluks vil også samtidig lekkfluks forekomme, og denne danner et magnetisk lekkfelt som omgir kokeplaten. Når dette lekkfelt blir generert ved hjelp av en elektrisk strøm med høy frekvens (av størrelsesorden 25 kHz), vil feltet kunne bevirke interferens, spesielt ved mottagelse av AM radiokringkast-ing. In connection with a hot plate for a cooking place or a stove where the heat generation is provided by means of inductive heating by means of an induction coil, the useful magnetic flux will be connected through the cooking vessel to be heated. In addition to the useful flux, leakage flux will also occur at the same time, and this forms a magnetic leakage field that surrounds the hob. When this leakage field is generated by means of an electric current with a high frequency (of the order of 25 kHz), the field will be able to cause interference, especially when receiving AM radio broadcasting.

For å redusere lekkfeltet er det foreslått, i forbindelse med keramiske induksjonskomfyrer, å fremskaffe ringformede ledende belegg på støtteflaten under kokekaret. I henhold til andre forslag er der anordnet ledende ringer eller sylindre som skal omgi spolen. En spesiell god virkning har man oppnådd ved hjelp av stykker av ferritt som er plassert under spolen for å samle opp feltet i det området. In order to reduce the leakage field, it is proposed, in connection with ceramic induction cookers, to provide ring-shaped conductive coatings on the support surface under the cooking vessel. According to other proposals, conductive rings or cylinders are arranged to surround the coil. A particularly good effect has been achieved by means of pieces of ferrite placed under the coil to collect the field in that area.

Ved bruk av det feltskjermende arrangement som her er beskrevet, har det vært mulig å begrense lekkfeltet fra spolen i retningen henholdsvis bort fra kokekaret og sideveis. Imidlertid, mellom kokekarets støtteflate og den øvre side av spolen, foreligger der et område hvor lekkfluksen kan trenge gjennom. Målinger har vist at så lenge dette lekkfelt forblir upåvirket, vil de forbedringer som man har oppnådd ved forskjellige skjermingsarrangementer bare være marginale. I tillegg vil de forskjellige avskjermningsarrangementer kunne innebære praktiske vanskeligheter. By using the field shielding arrangement described here, it has been possible to limit the leakage field from the coil in the direction respectively away from the cooking vessel and sideways. However, between the cooking vessel's support surface and the upper side of the coil, there is an area where the leakage flux can penetrate. Measurements have shown that as long as this leakage field remains unaffected, the improvements achieved by various shielding arrangements will only be marginal. In addition, the various shielding arrangements may involve practical difficulties.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere eller i det minste i betydelig grad redusere lekkfeltet uten noen betydelig reduksjon av det nyttige felt. Denne hensikt vil man oppnå ved en induksjonskokeplate eller- komfyr med de karakteristiske trekk som er angitt i det vedføyde patentkrav 1. Foretrukne utførelsesformer vil fremkomme fra de vedføyde avhengige krav. The purpose of the present invention is to eliminate or at least significantly reduce the leakage field without any significant reduction of the useful field. This purpose will be achieved by an induction hob or stove with the characteristic features stated in the attached patent claim 1. Preferred embodiments will emerge from the attached dependent claims.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegningsfigurer. The invention will now be described with reference to the attached drawings.

Figur 1 viser skjematisk en keramisk kokeplate. Figure 1 schematically shows a ceramic hob.

Figurene 2-5 viser fire forskjellige arrangementer hva angår induksjonsspoler. Figurene 6 og 7 viser to forskjellige konstruksjonsutførel-ser av spoler med spolekjerner. Figur 8 er et snitt tatt etter linjen VIII - VIII på figur 6. Figur 9 viser sluttelig et snitt tatt etter linjen IX - IX på figur 7. Figures 2-5 show four different arrangements regarding induction coils. Figures 6 and 7 show two different design versions of coils with coil cores. Figure 8 is a section taken along line VIII - VIII in figure 6. Figure 9 finally shows a section taken along line IX - IX in figure 7.

På figur 1 er der vist en vanlig kokeplate eller- komfyr 10 av keramisk type, som er forsynt med en støtteflate 11 for et kokekar 12. Varmen fremskaffes induktivt ved hjelp av en induksjonsoppvarmningsenhet 13 som er plassert under støtteflaten og montert på en holder 14, som her er vist skjematisk. Oppvarmningsenheten omfatter en induksjonsspole 15 som genererer et magnetfelt som blir sluttet via kokekaret 12, for således å oppvarme dette. Under spolen 15 bef.inner der seg en ringformet ferrittskive 16 som oppsamler feltlinjene som er rettet nedover, og ved hjelp av hvilken der begrenses lekkfeltet i denne retning. Figure 1 shows an ordinary ceramic hob or cooker 10, which is provided with a support surface 11 for a cooking vessel 12. The heat is provided inductively by means of an induction heating unit 13 which is placed under the support surface and mounted on a holder 14, which is shown here schematically. The heating unit comprises an induction coil 15 which generates a magnetic field which is connected via the cooking vessel 12, in order to heat it up. Below the coil 15 there is an annular ferrite disc 16 which collects the field lines which are directed downwards, and with the help of which the leakage field is limited in this direction.

Selv om man ved den kjente kokeplate som er vist på figur 1, har anordnet avskjermningsarrangementer rundt spolen, vil det nyttige felt som er rettet oppover, måtte bli levnet upåvirket. Følgelig vil feltlinjer kunne komme ut i området mellom spolen og bunnen av kokekaret. Fordi den oppvarmning som er nødvendig, innebærer et behov for stor strøm i spolen, vil det utgående lekkfelt ha en tilsvarende stor styrke, noe som bevirker uønsket forstyrrelse. Even if, in the case of the known hotplate shown in Figure 1, shielding arrangements have been arranged around the coil, the useful field which is directed upwards will have to be left unaffected. Consequently, field lines will be able to emerge in the area between the coil and the bottom of the cooking vessel. Because the heating that is necessary implies a need for a large current in the coil, the outgoing leakage field will have a correspondingly large strength, which causes unwanted interference.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det nå foreslått å erstatte den eneste induksjonsspole med to eller flere spoler som er symmetrisk plassert i forhold til en vertikallinje gjennom støtteflaten og senteret for kokekaret. I hver av disse spoler vil der flyte en strøm med samme styrke, fortrinnsvis den samme strøm. Imidlertid vil disse strømmer bevirke forskjellige retninger for de magnetiske felter som blir fremskaffet, slik at ved hvert feltpunkt, på en avstand fra kokeplaten, vil feltfordelingen og spesielt lekkfluksen fra de forskjellige spoler hovedsakelig oppheve hverandre. According to the present invention, it is now proposed to replace the single induction coil with two or more coils which are symmetrically placed in relation to a vertical line through the support surface and the center of the cooking vessel. A current of the same strength, preferably the same current, will flow in each of these coils. However, these currents will cause different directions for the magnetic fields that are produced, so that at each field point, at a distance from the hob, the field distribution and especially the leakage flux from the different coils will mainly cancel each other out.

På figur 2 er der vist en utførelsesform med fire spoler 17 - 20, som er plassert symmetrisk. Spolene danner en firkant, hvor der langs sidene av firkanten er plassert to tillig-gende spoler med motsatte viklingsretninger, mens diagonalt motsatte spoler har den samme viklingsretning. Spolene som er vist sett ovenfra, er blitt viklet på kjerner 21 tildannet av ferritt og vist ved midtpartiet av hver spole. Figure 2 shows an embodiment with four coils 17 - 20, which are placed symmetrically. The coils form a square, where two additional coils with opposite winding directions are placed along the sides of the square, while diagonally opposite coils have the same winding direction. The coils shown in top view have been wound on cores 21 formed of ferrite and shown at the center portion of each coil.

På figur 3 er der vist to plane spoler 22, 23 anordnet koaksialt, samtidig som kjernene er betegnet med 24 og 25. Slik det fremgår ved hjelp av pilene, har strømmene i spolene motsatt strømningsretning. Figure 3 shows two planar coils 22, 23 arranged coaxially, while the cores are denoted by 24 and 25. As can be seen with the help of the arrows, the currents in the coils have the opposite direction of flow.

På figur 4 er der vist to like spoler 26, 27 plassert symmetrisk, idet den ene befinner seg like under den annen. Strømmene i spolene er like, men strømmer i motsatt retning. I denne forbindelse er det nødvendig med en ferrittskive 28 som er plassert mellom spolene for å slutte det oppoverret-tede felt fra den nedre spole 27. Hvis ikke vil feltene fra spolene 26, 27 motvirke hverandre i området for kokekaret. Figure 4 shows two identical coils 26, 27 positioned symmetrically, with one located just below the other. The currents in the coils are equal, but flow in opposite directions. In this connection, a ferrite disk 28 is needed which is placed between the coils to terminate the upward-directed field from the lower coil 27. Otherwise the fields from the coils 26, 27 will counteract each other in the area of the cooking vessel.

På figur 5 er det vist den mulighet å arrangere en flerhet av spoler i matriseform. Dersom spolene har en felles vikling, slik det er vist, vil retningene for feltene bli slik som indikert ved plusstegn og minustegn. Ved et feltpunkt som befinner seg på avstand fra kokekaret, vil feltbidragene hovedsakelig utviske hverandre. Figure 5 shows the possibility of arranging a plurality of coils in matrix form. If the coils have a common winding, as shown, the directions of the fields will be as indicated by plus and minus signs. At a field point that is located at a distance from the cooking vessel, the field contributions will mainly cancel each other out.

På figurene 6 og 7 henholdsvis figurene 8 og 9 er det vist eksempler som viser i praksis utførelsesformer ifølge figurene 2 og 3. Slik det fremgår av figurene 6 og 8 er spolene 17-20 innlemmet i en spoleholder 39 med en hel basisplate 29 med en øvre kant 30, samt kjernedeler 31, 32, 33, 34 som spolene er blitt ført inn på. Spolene har form av en kvadrant av en sirkel, men de kan også ha form av en sirkel.Holderen er tildannet av ferritt, noe som gir resultat av god skjerming mot lekkfeltet i retning nedover såvel som sideveis. Figures 6 and 7 and Figures 8 and 9 respectively show examples which show in practice embodiments according to Figures 2 and 3. As can be seen from Figures 6 and 8, the coils 17-20 are incorporated into a coil holder 39 with a complete base plate 29 with a upper edge 30, as well as core parts 31, 32, 33, 34 on which the coils have been inserted. The coils have the shape of a quadrant of a circle, but they can also have the shape of a circle. The holder is made of ferrite, which results in good shielding against the leakage field in the downward direction as well as sideways.

På figurene 7 og 9 er der vist hvordan man på samme måte som med henvisning til figurene 6 og 8, kan realisere utførel-sesf ormen i henhold til figur 3. En lignende spoleholder omfatter en basisplate 35, en omkretskant 36 samt et sentralt kjerneparti 37 og et ringformet kjerneparti 38. Figures 7 and 9 show how, in the same way as with reference to Figures 6 and 8, the embodiment according to Figure 3 can be realized. A similar coil holder comprises a base plate 35, a peripheral edge 36 and a central core part 37 and an annular core portion 38.

Beregninger av de resulterende felter i et feltpunkt er utført for utførelsesformene i henhold til figurene 2-4. Disse beregninger viser at styrken på lekkfeltet blir redusert til mindre enn en prosent av styrken av det tilsvarende felt fra en eneste spole. Ved utførelsesformen ifølge figur 2 vil da hver spole bidra med en fjerdedel av den tilførte oppvarmningseffekt. Calculations of the resulting fields at a field point have been carried out for the embodiments according to figures 2-4. These calculations show that the strength of the leakage field is reduced to less than one percent of the strength of the corresponding field from a single coil. In the embodiment according to Figure 2, each coil will then contribute a quarter of the added heating effect.

Målinger har også blitt utført hva angår virkningsgraden av arrangementet i henhold til figur 2. Disse målinger har vist at en magnetisk kobling til kokekaret pr. enhetslengde av tråden i spolen, svarer til den magnetiske kobling i tilfellet i henhold til figur 1 med en eneste spole. Her vil den magnetiske kobling være definert som den induktivt overførte energi pr. ampere av strøm og pr. meter av tråd, og den magnetiske kobling utgjør også et mål for virkningsgraden Measurements have also been carried out regarding the efficiency of the arrangement according to Figure 2. These measurements have shown that a magnetic connection to the cooking vessel per unit length of the wire in the coil, corresponds to the magnetic coupling in the case according to Figure 1 with a single coil. Here, the magnetic coupling will be defined as the inductively transferred energy per amperes of current and per meters of wire, and the magnetic coupling is also a measure of the degree of efficiency

Claims

1. Induction hob or cooker, comprising a support surface (11) for a cooking vessel (12) and a device (13) which is placed under the support surface for generating a magnetic field which drives a magnetic flux through the cooking vessel, characterized in that the magnetic field-generating device (13) comprises at least two coils (15) whose construction and location are such that when a cookware is attached, the useful flux will be terminated via the cookware, while at each field point at a distance from the cooktop, the contributions from the leakage flux from the different coils will mainly balance each other out.

2. Plate as stated in claim 1, characterized in that four identical coils (17 - 20) are placed symmetrically in the same plane under the support surface (11), so as to form two diagonally opposite coil pairs (17, 19; 18, 20), while the coils are aligned so that they can carry the same current, and further that the coils in each coil pair have the same winding direction in a coil pair of the first kind, and of the opposite direction in the second coil pair.

3. Plate as stated in claim 1, characterized in that the two coils (22, 23) are placed concentrically, one inside the other, while the same current passes through the coils, and the coils have opposite winding directions.

4. Plate as stated in claim 1, characterized in that two identical coils (26, 27) are placed concentrically in different planes, at the same time that the coils are arranged to carry the same current and furthermore that the coils have opposite winding directions.

5. Plate as stated in claim 1, characterized in that a plurality of coils are placed in the same plane forming a matrix, at the same time that all coils are arranged to carry the same current and the directions of the windings have been chosen so that adjacent coils in the matrix have opposite field directions with the exception of diagonal opposite coils that have the same field direction.

6. Plate as stated in one of the preceding claims, characterized in that the coils are wound on cores (31 - 34) made of ferrite and with parts (29, 30) which enclose the sides of the coils that do not face the support surface.

7. Plate as stated in claims 4 and 6, characterized in that a disk (24) of ferrite is placed between the coils (26, 27).