WO2005018282A1 - Device for heating food using induction and device for transmitting energy - Google Patents

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WO2005018282A1
WO2005018282A1 PCT/EP2004/007931 EP2004007931W WO2005018282A1 WO 2005018282 A1 WO2005018282 A1 WO 2005018282A1 EP 2004007931 W EP2004007931 W EP 2004007931W WO 2005018282 A1 WO2005018282 A1 WO 2005018282A1
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WO
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winding
core
heating
core elements
induction
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PCT/EP2004/007931
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Eckhard
Thomas Komma
Wolfgang Schnell
Dan Neumayer
Günter ZSCHAU
Felicitas Ziegler
Uwe Has
Andreas Hackbarth
Harald Pfersch
Gerhard Schmidmayer
Bernd Stitzl
Monika Zeraschi
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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Priority to US10/567,075 priority patent/US20100270288A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1236—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them adapted to induce current in a coil to supply power to a device and electrical heating devices powered in this way
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • the invention is based on a device for heating food according to the preamble of claim 1 and on a device for transmitting energy according to the preamble of claim 2.
  • a device for heating food for example a pot, a pan, a grill, an oven or the like.
  • the device has a base element into which heat is transferred or in which heat is generated.
  • a device is known from US Pat. No. 4,996,405, in which a secondary winding formed from a current conductor and a heating element connected to the winding are arranged in a base element.
  • the energy for the heating element is transferred from a primary winding, which is arranged in a device for transmitting energy, to the secondary winding by means of induction.
  • Such a device has a relatively large volume, so that such an arrangement in a base element of a pot leads to a large-volume pot.
  • the object directed to the device for heating food is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims 3 to 17.
  • the object directed to the device for transmitting energy is achieved according to the invention by the features of patent claim 2, while advantageous refinements and developments of this invention can be found in subclaims 3 to 14.
  • the invention is based on a device for heating food by induction with a heating medium, which comprises a secondary winding formed from a current conductor and a heating element connected to the winding. It is proposed that a winding core be arranged within the secondary winding.
  • the invention is based on the consideration that good energy transfer from the primary winding to the secondary winding takes place when the magnetic flux generated by the primary winding flows as completely as possible through the secondary winding.
  • the secondary winding should either be large or the magnetic flux should be guided as precisely as possible.
  • precise guidance of the magnetic flux through a winding core is advantageous, the winding core being arranged inside the heating medium and inside the winding. With a small design, high energy transfer can be achieved.
  • the heating means can be a floor element with which the device can be placed on a hob in an advantageous embodiment of the invention.
  • a secondary winding is understood to be a winding which is provided for converting magnetic energy from a magnetic flux into electrical energy.
  • the invention is based on a device for transferring energy into a device for heating food by means of induction with a primary winding formed from a current conductor and connected to a voltage source. It is proposed that a winding core be arranged within the primary winding. Analogous to what has been said above, the magnetic flux generated by the primary winding can largely be guided and directed towards the primary winding. This also makes it possible to transmit large outputs with a small design.
  • the primary winding is understood to be a winding which is provided for generating a magnetic flux.
  • a good transfer of energy with a very small version of the winding and winding core can be achieved if the winding core is designed to be rotationally symmetrical.
  • the inductive energy transmission in such an embodiment is independent of the angle of rotation of the device for heating food, for example a pot, relative to the device for transmitting energy, for example an induction hob.
  • the pot can be turned on the induction hob without affecting the inductive energy transfer. Since a high energy transfer density can be achieved with a rotationally symmetrical winding core, this configuration is particularly suitable for, for example, a small pot, an espresso pot, etc. With regard to an induction hob, this version is particularly suitable for those hobs which are intended for small pots.
  • the winding core is expediently designed as a pot core.
  • a particularly high energy transfer density can be achieved with such a winding core.
  • a pot core is understood to be an at least largely rotationally symmetrical core with an outer wall and an inner wall separated from the outer wall by a floor.
  • the inner wall can be designed in the form of a column. It is also possible for the inner wall to be designed in the form of a wall surrounding a central recess, this type of pot core being referred to below as a ring core.
  • the winding core has a center column with a first axial height and an annular side wall with a second axial height that is different from the first axial height. Unevenness in an air gap between the primary core and the secondary core can be compensated and the distance between the cores can be kept uniformly small. Such an unevenness can be a centering elevation for aligning a pot on a hob.
  • the winding core comprises a plurality of core elements.
  • core elements In particular in the case of an induction hob or heating means which is extensive in terms of area, the production of a one-piece, large-area and relatively thin winding core is complex. Since there is enough space available here, several core elements can be used to create an inexpensive winding core with which high energy transfer and a very flat design of the heating medium or the induction hob are possible.
  • the core elements are advantageously arranged on a circular path. In this way, a dependency of the induction energy transfer on the relative rotational position of the induction hob and the heating means to one another can be at least largely avoided.
  • the core elements are designed in the shape of a circular segment. In this way, this dependency can be reduced even further.
  • the rotationally symmetrical design of the primary or secondary winding core for example as a pot core, is particularly advantageous, connected to an arrangement of a plurality of core elements of the other, that is to say secondary or primary winding core on a circular train. The dependence on the relative rotational position of the two devices from one another can be completely avoided in this way, and depending on the design, the advantage of an inexpensive winding core can be combined with a particularly dense energy transmission.
  • a winding core which comprises a plurality of core elements on a circular path, can thus be arranged in the heating means of the pot.
  • the core elements are U-shaped in a radial cross section.
  • the winding runs between the two legs of the U-shaped core elements, which in this way can conduct the magnetic flux around the winding.
  • the core elements are shaped in an E-shape in a radial cross section.
  • the core element has three webs arranged on a base and arranged transversely to the radial direction, of which the winding engages around the central web and thus directs the magnetic flux centrally to the winding core arranged opposite.
  • the core elements are connected to one another in a load-bearing manner by a holding means.
  • the winding core can be easily installed in the induction hob or pot, in which the core elements do not have to be positioned individually with respect to one another.
  • the holding means is expediently a printed circuit board.
  • the circuit board can be used to contact the winding with a heating element or a power source.
  • a particularly simple arrangement of the core elements on a circular path can be achieved due to the annular configuration of the holding means. It is further proposed that the winding be arranged on a circuit board. In this way, the winding is designed to be particularly stable and protected against damage, and the assembly of the winding can be facilitated.
  • the winding can be arranged as a conductor track on or in the circuit board.
  • the winding can be arranged in one surface and can be supported particularly easily by a flat support element such as a printed circuit board.
  • the surface can be flat or curved.
  • the circuit board on which the winding is arranged is expediently also the holding means which connects the core elements to one another in a load-bearing manner.
  • both the core elements and the winding can be connected to one another in a stable design, and contacting can be made possible in a particularly simple manner.
  • a particularly effective inductive energy transmission can be achieved if the heating means has a direction of greatest expansion and the winding has a rotation axis arranged perpendicular to this direction.
  • the magnetic flux arranged in the interior of the winding essentially parallel to the axis of rotation, can be directed directly out of the heating means and, for example, to the induction hob. Curved flow lines in the core-free space can be largely avoided, which means that particularly low-loss inductive energy transmission can be achieved.
  • the heating element comprises as many identical heating conductors as the winding core has core elements. A uniform load distribution of the heating elements can be achieved.
  • At least two heating conductors are expediently arranged in symmetry with one another and in particular in a circular heating surface.
  • a pan base in particular a round pan base, can be heated evenly.
  • the symmetry can be a mirror symmetry, so that the heating conductors are in a mirror-image arrangement to one another.
  • the symmetry can also be a point symmetry with a symmetry point which is expediently in the middle of the heating area lies.
  • a translation symmetry is also conceivable, in which the heating elements are arranged in a translationally offset manner with respect to one another.
  • a particularly uniform heating of a pot base can be achieved if the heating conductors are arranged in a circular heating surface and each heating conductor is arranged in a cake segment-shaped segment.
  • the heating surface has a certain thickness, and the heating conductors can also protrude above and below the surface.
  • the device for transmitting energy has an induction frequency generator which is prepared for generating an induction frequency of over 80 kHz and in particular between 80 kHz and 100 kHz.
  • an induction frequency generator which is prepared for generating an induction frequency of over 80 kHz and in particular between 80 kHz and 100 kHz.
  • the interference suppression can be kept low if the induction frequency generator is designed to generate a particularly pure sinusoidal oscillation. As a result, a voltage is applied to the primary winding, the time profile of which essentially corresponds to a sine function. Such a voltage curve has only a small proportion of high-frequency harmonics, which would have to be shielded for the purpose of interference suppression.
  • the heating element is expediently designed for operation up to 60 volts.
  • the advantage can be achieved that the secondary winding is provided with only a few winding loops and can therefore be made small and light.
  • small pots or jugs can be made light in weight without having to forego high induction power.
  • FIG. 1 is a sectional view through a device for heating food on a device for transmitting energy
  • Fig. 2 is a bottom view of secondary windings and winding cores of the device for heating food from Fig. 1
  • Fig. 3 is a plan view of the primary winding and the winding core of the device for transmitting energy from FIG. 1
  • FIG. 4 an arrangement of heating conductors of a heating element
  • FIG. 5 an arrangement of several E-shaped core elements with one winding each
  • FIG. 6 an arrangement of several E. -shaped core elements with a total of only one winding
  • FIG. 7 is a sectional view through an arrangement of several E-shaped core elements
  • FIG. 8 is a sectional view through an arrangement with two pot cores.
  • Figure 1 shows in a sectional view a device 2 for transmitting energy, which is designed as a hob.
  • a device 4 for heating food by means of induction in the form of an induction cooker which comprises a heating means 8 in the form of a base element below a pot-shaped steel container 6.
  • the base element has a centering trough 10 arranged in the center, which surrounds a centering elevation 12 of the hob.
  • the centering recess 10 and the centering elevation 12 are each designed to be rotationally symmetrical about an axis of rotation 14.
  • An annular winding core 16 which is shown in a plan view in FIG. 3, is arranged in the hob.
  • the cross-sectional profile of the annular winding core 16 is U-shaped in the radial direction.
  • the printed circuit board 18 comprises a primary winding 20, which is integrated as a conductor track in the printed circuit board 18 and is shown schematically in FIG. 3 with circles.
  • the primary winding 20 runs in a spiral between the two legs of the winding core 16 and is connected to two lines 24 by means of two contact points 22 (FIG. 3), through which the primary winding 20 is connected to a voltage source (not shown).
  • the heating means 8 designed as a floor element has the greatest extent in its horizontal directions. Both the primary winding 20 and a secondary winding 28 are each spirally wound such that the axis of rotation of the windings 20, 28 is arranged perpendicular to these directions of greatest extension. As a result, the induced magnetic flux is specifically directed out of the hob and into the heating means 8.
  • the winding core 16 is designed as a pot core in the form of a ring core.
  • the winding core 16 can also be designed in a slight modification of its shape in such a way that its inner circular wall or inner leg is brought further inwards and into a column (FIG. 8) around which a primary winding is guided.
  • Such an arrangement is particularly suitable for hobs which are provided for small devices for heating food.
  • a current conducted through the primary winding 20 generates a magnetic flux which is directed through the two walls or legs of the winding core 16 to core elements 26 of a winding core 27 in the base element.
  • the winding core 27 of the heating means 8 designed as a base element comprises a total of 16 core elements 26, which are shown in FIG. 2 in a view from below of the base element, in FIG. 2 not the entire base element, but only the core elements 26, four secondary windings 28 and an annular circuit board 30 with contact points 32 are shown.
  • the core elements 26 are each designed with a U-shaped cross section and are inserted with their two legs through cutouts in the printed circuit board 30 through the printed circuit board 30.
  • the core elements 26 are connected to the printed circuit board 30 by soldering or gluing.
  • the ends of the two legs of the core elements 26 are at a distance of a few millimeters from the opposite ends of the two rotationally symmetrical Legs of the winding core 16 arranged in the hob.
  • the magnetic flux induced by the primary winding 20, which is guided through the winding core 16 in the direction of the core elements 26 of the winding core 27, is thereby essentially completely conducted through the core elements 26 of the winding core in the base element.
  • a voltage is induced in the secondary windings 28 with which a heating element 34 can be heated.
  • the heating element 34 is connected to the four secondary windings 28 via lines 36 and the contact points 32 on the printed circuit board 30.
  • the winding core 16 is embedded in an impact-resistant plastic material 38 of the hob.
  • the core elements 26 and the printed circuit board 30 are surrounded by a material 40, which acts both heat-insulating and voltage-insulating.
  • the thickness of the heat insulating material 40 between the approximately 0.5 mm thick heating element 34 and the core elements 26 is 10 mm.
  • the core elements 26 have a thickness in the axial direction parallel to the axis of rotation 14 of 10 mm.
  • the winding core 16 designed as a pot core has a thickness in the axial direction of 15 mm.
  • the ferritic core elements 26 themselves generate heat. This heat must be removed from the core elements 26 in order to prevent the core elements 26 from overheating in the surrounding heat-insulating material 40. The vast majority of this self-generated heat can be released downwards through the only thin layer of heat-insulating material 40 to the cooktop, whose plastic material 38 has sufficient thermal conductivity to dissipate a sufficient heat flow from the core elements 26 even at the maximum intended power consumption.
  • the base element and the hob are designed in such a way that an air slot between the base element and the hob is less than 0.5 mm thick in the entire area between the base element and the hob. The floor element therefore lies flat on the hob.
  • each of the four secondary windings 28 has only the relatively small number of 20 winding loops. As a result, a voltage below 60 volts is induced at the maximum envisaged energy transmission from the primary winding 20 into the secondary windings 28.
  • the primary winding 20 is connected to an induction frequency generator, not shown, which is designed to generate an induction frequency of 95 kHz.
  • the quantity of power transmitted is controlled by controlling the amplitude of the voltage applied to the primary winding 20.
  • FIG. 4 shows the heating element 34, which comprises four heating conductors 44.
  • the heating conductors 44 are each connected via two contact points 42 and the lines 36 to one of the secondary windings 28.
  • the heating element 34 can be designed in a manner that appears expedient to a person skilled in the art, for example as a porcelain enamelled metal layer system (PEMS), which comprises an approximately 250 ⁇ m thick enamel layer applied to the outside of the bottom of the steel container 6.
  • PEMS porcelain enamelled metal layer system
  • the heating conductors 44 are applied to the enamel layer using a screen printing process as a thick-layer paste and then baked into the enamel.
  • the heating conductors 44 have a thickness of approximately 250 ⁇ m.
  • the heating conductors 44 are arranged in a circular area which can be thought of as being divided into four cake segments in the same segments.
  • one of the heating conductors 44 is arranged in such a way that it is arranged in this segment evenly distributed. As a result, the entire heating element 34 is heated uniformly.
  • the heating conductors 44 are arranged in the circular heating plane of the heating element 34: in each case two opposite heating conductors 44 are arranged in a point symmetry to one another, the point of symmetry being in the middle of the circular heating plane. Due to the similar design of the four heating conductors 44, the four secondary windings 28 and the 16 core elements 26, each of the four heating conductors 44 carries the same load. As a result, in addition to a uniform heat distribution, a long service life of the heating conductor 44 can also be achieved.
  • the core elements 46 are each E-shaped (FIG. 7) and have three webs 48, which are arranged on a floor and are arranged transversely to the radial direction, of which the middle one Web 48 is encompassed by a winding 50. These secondary windings 50 are formed on a printed circuit board 52 as spiral-shaped conductor tracks that expand from the inside out.
  • the core elements 46 are inserted with their three webs 48 through openings 54 in the circuit board 52 and are held in position by the circuit board 52.
  • the winding core arranged on the opposite side, which is shown in FIG.
  • the primary side 7 as the primary side likewise comprises 18 core elements 56 which, apart from a larger web height, are shaped essentially the same as the core elements 46 of the secondary side.
  • these core elements 56 of the primary side are not held by a printed circuit board, but by a holding device, not shown.
  • a winding 58 is placed, which is held by a winding holding device, also not shown.
  • the core elements 46 and 56 are configured in the shape of a circular segment.
  • the arrangement of the core elements 46, 56 can be modified in such a way that essentially no air remains between the circular segment-shaped core elements 46, 56.
  • the radially outermost webs 48 of the core elements 46, 56 are arranged directly adjacent to one another.
  • the middle webs 48 each have a space between them, in which the windings 50, 58 can be accommodated.
  • the radially innermost of the three webs 48 are so close to one another that lines 60 just find space between these webs 48.
  • the core elements 46, 56 thus in their entirety essentially form a ring core which is formed from a plurality of core elements 46, 56 which abut or almost abut one another.
  • the angular segment that each covers the core elements 46, 56 can be adapted to the power that is to be transmitted with the core elements 46, 56 in each case. Due to the small spacing of the core elements 46, 56 from one another, an energy transfer can take place which is largely independent of the relative rotational position of a pot and a cooktop.
  • the lines 60 connect the windings 50 to one heating conductor each, so that each winding 50 is assigned a heating conductor of a heating element.
  • the lines 60 can be connected to only a single heating conductor, which carries the entire heating load.
  • FIG. 6 Another exemplary embodiment is shown in FIG. 6.
  • the core elements 62 shown correspond to the core elements 46 from FIG. 5.
  • the outer webs 64 encompass one Printed circuit board 66, which is arranged entirely within the core elements 62 and is firmly connected to these.
  • the middle of each of the three webs 64 are inserted through the opening of the printed circuit board 66 and are encompassed by a winding 68, which is guided around all the middle webs 64 several times in a backward and a backward circle.
  • Two lines 70 lead from the winding 68 to a heating element, not shown, which bears the entire heating load.
  • FIG. 8 shows an arrangement of two winding cores 72, 74 designed as pot cores, around the center columns 76, 78 of which a winding 80, 82 is guided.
  • the winding cores 72, 74 are designed to be rotationally symmetrical about an axis 84. Likewise rotationally symmetrical about this axis 84, the winding cores each have an annular side wall 86, 88.
  • Center columns 76, 78 have an axial height, that is to say an expansion in the direction of the axis 84, which deviates from the axial height of the respectively associated side walls 86, 88.
  • the axial height of the central column 78 of the winding core 72 is less than the axial height of the side wall 86 of the winding core 72.
  • a winding core can depend on the size of the pot. For example, with a radius of a winding core below 5 cm, a one-part winding core, for example a pot or ring core, and with a radius above 5 cm, a winding core consisting of several core elements can be selected. In the case of large winding cores in particular, it is also possible to make both the winding core in the base element and the winding core in the hob composed of a plurality of core elements. In this case, the winding cores should, if possible, be configured with respect to one another in such a way that power transmission is independent of the rotational position of the cores relative to one another.
  • the thickness of a winding core is, advantageously depending on its radius, between 5 mm and 30 mm, expediently between 8 mm and 20 mm, with a pot core between 10 mm and 30 mm and core elements between 5 mm and 15 mm thick.
  • the thickness of the insulation layer between the winding core and the heating element is advantageously chosen between 5 and 30 mm, in particular between 8 mm and 20 mm.

Abstract

The invention relates to a device (2) for heating food using induction. Said device comprises a base element (8) that is composed of a secondary winding (28, 50, 68, 80) configured from a current conductor and a heating element (34) that is connected to said winding (28, 50, 68, 80). The invention also relates to a device (4) for transmitting energy to a device (2) for heating food by induction, the former device comprising a primary winding (20, 58, 82) that is configured from a current conductor and is connected to a voltage source. To reduce the height of the base element (8), a winding core (16, 72, 74) is located inside the winding (20, 28, 50, 58, 68, 80, 82).

Description

Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion und Vorrichtung zur Übertragung von Energie Device for heating food by induction and device for transmitting energy
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen nach dem O- berbegriff des Anspruchs 1 sowie von einer Vorrichtung zur Übertragung von Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.The invention is based on a device for heating food according to the preamble of claim 1 and on a device for transmitting energy according to the preamble of claim 2.
Speisen oder Bestandteile von Speisen werden in einer Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen, beispielsweise einem Topf, einer Pfanne, einem Grill, einer Backröhre oder dergleichen, erwärmt. Hierzu weist die Vorrichtung ein Bodenelement auf, in das Wärme ü- bertragen oder in dem Wärme erzeugt wird. Aus der US 4,996,405 ist eine solche Vorrichtung bekannt, bei der in einem Bodenelement eine aus einem Stromleiter geformte sekundäre Wicklung und ein an die Wicklung angeschlossenes Heizelement angeordnet sind. Die Energie für das Heizelement wird von einer primären Wicklung, die in einer Vorrichtung zur Übertragung von Energie angeordnet ist, mittels Induktion auf die sekundäre Wicklung übertragen. Eine solche Vorrichtung ist relativ großvolumig, so dass eine derartige Anordnung in einem Bodenelement eines Topfes zu einem großvolumigen Topf führt.Food or components of food are heated in a device for heating food, for example a pot, a pan, a grill, an oven or the like. For this purpose, the device has a base element into which heat is transferred or in which heat is generated. Such a device is known from US Pat. No. 4,996,405, in which a secondary winding formed from a current conductor and a heating element connected to the winding are arranged in a base element. The energy for the heating element is transferred from a primary winding, which is arranged in a device for transmitting energy, to the secondary winding by means of induction. Such a device has a relatively large volume, so that such an arrangement in a base element of a pot leads to a large-volume pot.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäßen Vorrichtungen wei- terzuentwickeln, und zwar insbesondere hinsichtlich einer kleinen Bauform.It is the object of the present invention to further develop the generic devices, in particular with regard to a small design.
Die auf die Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen 3 bis 17 entnommen werden können. Die auf die Vorrichtung zur Übertragung von Energie gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Erfindung den Unteransprüchen 3 bis 14 entnommen werden können.The object directed to the device for heating food is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims 3 to 17. The object directed to the device for transmitting energy is achieved according to the invention by the features of patent claim 2, while advantageous refinements and developments of this invention can be found in subclaims 3 to 14.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion mit einem Heizmittel, das eine aus einem Stromleiter geformte sekundäre Wicklung und ein an die Wicklung angeschlossenes Heizelement umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass innerhalb der sekundären Wicklung ein Wicklungskern angeordnet ist. Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass ein guter Energieübertrag von der primären Wicklung in die sekundäre Wicklung erfolgt, wenn der von der primären Wicklung erzeugte magnetische Fluss möglichst vollständig durch die sekundäre Wicklung fließt. Hierzu sollte die sekundäre Wicklung entweder groß ausgeführt oder der magnetische Fluss möglichst präzise geführt sein. Zur Erreichung einer möglichst geringen Baugröße ist eine präzise Führung des magnetischen Flusses durch einen Wicklungskern vorteilhaft, wobei der Wicklungskern innerhalb des Heizmittels und innerhalb der Wicklung angeordnet ist. Es kann mit einer kleinen Bauform eine hohe Energieübertragung erreicht werden. Das Heizmittel kann ein Bodenelement sein, mit dem die Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf ein Kochfeld aufgestellt werden kann. Als sekundäre Wicklung wird eine Wicklung verstanden, die zur Umwandlung von magnetischer Energie aus einem magnetischen Fluss in elektrische Energie vorgesehen ist.The invention is based on a device for heating food by induction with a heating medium, which comprises a secondary winding formed from a current conductor and a heating element connected to the winding. It is proposed that a winding core be arranged within the secondary winding. The invention is based on the consideration that good energy transfer from the primary winding to the secondary winding takes place when the magnetic flux generated by the primary winding flows as completely as possible through the secondary winding. For this purpose, the secondary winding should either be large or the magnetic flux should be guided as precisely as possible. In order to achieve the smallest possible structural size, precise guidance of the magnetic flux through a winding core is advantageous, the winding core being arranged inside the heating medium and inside the winding. With a small design, high energy transfer can be achieved. The heating means can be a floor element with which the device can be placed on a hob in an advantageous embodiment of the invention. A secondary winding is understood to be a winding which is provided for converting magnetic energy from a magnetic flux into electrical energy.
Bezüglich der Vorrichtung zur Übertragung von Energie geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Übertragung von Energie in eine Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion mit einer aus einem Stromleiter geformten und mit einer Spannungsquelle verbundenen primären Wicklung. Es wird vorgeschlagen, dass innerhalb der primären Wicklung einen Wicklungskern angeordnet ist. Analog zu oben Gesagtem kann der durch die primäre Wicklung erzeugte magnetische Fluss weitgehend geführt und zur primären Wicklung hingelenkt werden. Auch hierdurch ist bei kleiner Bauart eine Übertragung großer Leistungen möglich. Als primäre Wicklung wird eine Wicklung verstanden, die zur Erzeugung eines magnetischen Flusses vorgesehen ist.With regard to the device for transferring energy, the invention is based on a device for transferring energy into a device for heating food by means of induction with a primary winding formed from a current conductor and connected to a voltage source. It is proposed that a winding core be arranged within the primary winding. Analogous to what has been said above, the magnetic flux generated by the primary winding can largely be guided and directed towards the primary winding. This also makes it possible to transmit large outputs with a small design. The primary winding is understood to be a winding which is provided for generating a magnetic flux.
Eine gute Übertragung von Energie bei einer sehr kleinen Ausführung von Wicklung und Wicklungskern kann erreicht werden, wenn der Wicklungskern rotationssymmetrisch ausgestaltet ist. Außerdem ist die induktive Energieübertragung bei einer solchen Ausführung unabhängig vom Drehwinkel der Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen, beispielsweise einem Topf, relativ zur Vorrichtung zur Übertragung von Energie, beispielsweise einem Induktionskochfeld. Der Topf kann auf dem Induktionskochfeld gedreht werden, ohne dass dabei die induktive Energieübertragung beeinflusst wird. Da mit einem rotationssymmetrischen Wicklungskern eine hohe Energieübertragungsdichte erreicht werden kann, ist diese Ausgestaltung besonders geeignet für beispielsweise einen kleinen Topf, eine Espressokanne usw. Bezüglich eines Induktionskochfelds ist diese Ausführung besonders geeignet für solche Kochfelder, die für kleine Töpfe vorgesehen sind.A good transfer of energy with a very small version of the winding and winding core can be achieved if the winding core is designed to be rotationally symmetrical. In addition, the inductive energy transmission in such an embodiment is independent of the angle of rotation of the device for heating food, for example a pot, relative to the device for transmitting energy, for example an induction hob. The pot can be turned on the induction hob without affecting the inductive energy transfer. Since a high energy transfer density can be achieved with a rotationally symmetrical winding core, this configuration is particularly suitable for, for example, a small pot, an espresso pot, etc. With regard to an induction hob, this version is particularly suitable for those hobs which are intended for small pots.
Zweckmäßigerweise ist der Wicklungskern als Topfkern ausgestaltet. Mit einem solchen Wicklungskern kann eine besonders hohe Energieübertragungsdichte erzielt werden. Als Topfkern wird ein zumindest weitgehend rotationssymmetrischer Kern mit einer Außenwand und einer von der Außenwand durch einen Boden getrennte Innenwand verstanden. Die Innenwand kann in Säulenform ausgestaltet sein. Es ist auch möglich, dass die Innenwand in Form einer eine zentrale Ausnehmung umschließenden Wand ausgestaltet ist, wobei diese Art Topfkern im Folgenden als Ringkern bezeichnet wird.The winding core is expediently designed as a pot core. A particularly high energy transfer density can be achieved with such a winding core. A pot core is understood to be an at least largely rotationally symmetrical core with an outer wall and an inner wall separated from the outer wall by a floor. The inner wall can be designed in the form of a column. It is also possible for the inner wall to be designed in the form of a wall surrounding a central recess, this type of pot core being referred to below as a ring core.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Wicklungskern eine Mittelsäule mit einer ersten Axialhöhe und eine ringförmige Seitenwand mit einer von der ersten Axialhöhe verschiedenen zweiten Axialhöhe auf. Es können Unebenheiten eines Luftspalts zwischen dem Primärkern und dem Sekundärkern ausgeglichen und der Abstand zwischen den Kernen gleichmäßig gering gehalten werden. Eine solche Unebenheit kann eine Zentriererhebung zur Ausrichtung eines Topfes auf einer Kochmulde sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the winding core has a center column with a first axial height and an annular side wall with a second axial height that is different from the first axial height. Unevenness in an air gap between the primary core and the secondary core can be compensated and the distance between the cores can be kept uniformly small. Such an unevenness can be a centering elevation for aligning a pot on a hob.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Wicklungskern mehrere Kernelemente. Insbesondere bei einem in der Fläche ausgedehnten Induktionskochfeld oder Heizmittel ist die Fertigung eines einteiligen, großflächigen und relativ dünnen Wicklungskerns aufwändig. Da hier in der Fläche genug Raum zur Verfügung steht, kann mit mehreren Kernelementen ein preiswerter Wicklungskern ausgeführt werden, mit dem eine hohe Energieübertragung und eine sehr flache Bauform des Heizmittels oder des Induktionskochfelds möglich ist.In an alternative embodiment of the invention, the winding core comprises a plurality of core elements. In particular in the case of an induction hob or heating means which is extensive in terms of area, the production of a one-piece, large-area and relatively thin winding core is complex. Since there is enough space available here, several core elements can be used to create an inexpensive winding core with which high energy transfer and a very flat design of the heating medium or the induction hob are possible.
Vorteilhafterweise sind die Kernelemente auf einer Kreisbahn angeordnet. Auf diese Weise kann eine Abhängigkeit der Induktionseηergieübertragung von der relativen Drehposition von Induktionskochfeld und Heizmittel zueinander zumindest weitgehend vermieden werden. Insbesondere sind die Kernelemente kreisringsegmentförmig ausgestaltet. Hierdurch kann diese Abhängigkeit noch weiter verringert werden. Besonders vorteilhaft ist die rotationssymmetrische Ausgestaltung des primären oder sekundären Wicklungskerns, beispielsweise als Topfkern, verbunden mit einer Anordnung von mehreren Kernelementen des jeweils anderen, also sekundären bzw. primären Wicklungskerns auf einer Kreis- bahn. Die Abhängigkeit von der relativen Drehposition der beiden Vorrichtungen voneinander kann auf diese Weise gänzlich umgangen werden, wobei je nach Bauform der Vorteil eines kostengünstigen Wicklungskerns mit einer besonders dichten Energieübertragung verbunden werden kann. So steht beispielsweise innerhalb eines Induktionskochfelds genügend Raum zur Verfügung, um einen relativ preiswert herstellbaren, massiven einteiligen und rotationssymmetrischen Primärwicklungskern anzuordnen. Im Heizmittel bzw. Bodenelement des Topfes steht üblicherweise jedoch nur wenig Bauhöhe zur Verfügung, so dass ein einteiliger und sehr flach ausgeführter sekundärer Wicklungskern sehr empfindlich und teuer in der Herstellung wäre. Im Heizmittel des Topfes kann somit ein Wicklungskern angeordnet sein, der mehrere Kernelemente auf einer Kreisbahn umfasst.The core elements are advantageously arranged on a circular path. In this way, a dependency of the induction energy transfer on the relative rotational position of the induction hob and the heating means to one another can be at least largely avoided. In particular, the core elements are designed in the shape of a circular segment. In this way, this dependency can be reduced even further. The rotationally symmetrical design of the primary or secondary winding core, for example as a pot core, is particularly advantageous, connected to an arrangement of a plurality of core elements of the other, that is to say secondary or primary winding core on a circular train. The dependence on the relative rotational position of the two devices from one another can be completely avoided in this way, and depending on the design, the advantage of an inexpensive winding core can be combined with a particularly dense energy transmission. For example, there is enough space available within an induction hob to arrange a relatively inexpensive, solid, one-piece and rotationally symmetrical primary winding core. However, there is usually only a small overall height available in the heating means or base element of the pot, so that a one-piece and very flat secondary winding core would be very sensitive and expensive to manufacture. A winding core, which comprises a plurality of core elements on a circular path, can thus be arranged in the heating means of the pot.
Eine besonders gute Führung des magnetisches Flusses kann erreicht werden, wenn die Kerneiemente in einem radialen Querschnitt U-förmig geformt sind. Die Wicklung verläuft hierbei zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Kernelemente, die auf diese Weise den magnetischen Fluss um die Wicklung herumführen können.Particularly good guidance of the magnetic flux can be achieved if the core elements are U-shaped in a radial cross section. The winding runs between the two legs of the U-shaped core elements, which in this way can conduct the magnetic flux around the winding.
Alternativ dazu sind die Kernelemente in einem radialen Querschnitt E-förmig geformt. Hierdurch kann ebenfalls eine besonders gute Führung des magnetisches Flusses erreicht werden. Das Kernelement weist drei an einem Boden angeordnete quer zur Radialrichtung angeordnete Stege auf, von denen der mittlere Steg von der Wicklung umgriffen wird und somit den magnetischen Fluss zentral zum gegenüber angeordneten Wicklungskern lenkt.Alternatively, the core elements are shaped in an E-shape in a radial cross section. As a result, particularly good guidance of the magnetic flux can also be achieved. The core element has three webs arranged on a base and arranged transversely to the radial direction, of which the winding engages around the central web and thus directs the magnetic flux centrally to the winding core arranged opposite.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Kernelemente durch ein Haltemittel tragend miteinander verbunden sind. Es kann eine leichte Montage des Wicklungskerns im Induktionskochfeld oder Topf erreicht werden, bei der die Kernelemente nicht einzeln zueinander positioniert werden müssen.It is also proposed that the core elements are connected to one another in a load-bearing manner by a holding means. The winding core can be easily installed in the induction hob or pot, in which the core elements do not have to be positioned individually with respect to one another.
Zweckmäßigerweise ist das Haltemittel eine Leiterplatte. Zusätzlich zum Halten und tragenden Verbinden der Kernelemente kann durch die Leiterplatte die Kontaktierung der Wicklung mit einem Heizelement oder einer Stromquelle erreicht werden.The holding means is expediently a printed circuit board. In addition to holding and supportingly connecting the core elements, the circuit board can be used to contact the winding with a heating element or a power source.
Durch die ringförmige Ausgestaltung des Haltemittels kann eine besonders einfache Anordnung der Kernelemente auf einer Kreisbahn erreicht werden. Es wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Wicklung an einer Leiterplatte angeordnet ist. Die Wicklung ist auf diese Weise besonders stabil ausgeführt und gegen Beschädigung geschützt und die Montage der Wicklung kann erleichtert werden. Die Wicklung kann als Leiterbahn auf oder in der Leiterplatte angeordnet sein.A particularly simple arrangement of the core elements on a circular path can be achieved due to the annular configuration of the holding means. It is further proposed that the winding be arranged on a circuit board. In this way, the winding is designed to be particularly stable and protected against damage, and the assembly of the winding can be facilitated. The winding can be arranged as a conductor track on or in the circuit board.
Durch eine spiralförmige Anordnung der Wicklung kann die Wicklung in einer Fläche angeordnet sein und durch ein flächiges Stützelement wie eine Leiterplatte besonders einfach gestützt werden. Die Fläche kann eben oder gekrümmt sein.Due to a spiral arrangement of the winding, the winding can be arranged in one surface and can be supported particularly easily by a flat support element such as a printed circuit board. The surface can be flat or curved.
Zweckmäßigerweise ist die Leiterplatte, an der die Wicklung angeordnet ist, zugleich das Haltemittel, das die Kernelemente tragend miteinander verbindet. Auf diese Weise können in stabiler Bauform sowohl die Kernelemente als auch die Wicklung miteinander verbunden und eine Kontaktierung in besonders einfacher Weise ermöglicht werden.The circuit board on which the winding is arranged is expediently also the holding means which connects the core elements to one another in a load-bearing manner. In this way, both the core elements and the winding can be connected to one another in a stable design, and contacting can be made possible in a particularly simple manner.
Eine besonders effektive induktive Energieübertragung kann erreicht werden, wenn das Heizmittel eine Richtung größter Ausdehnung aufweist und die Wicklung eine senkrecht zu dieser Richtung angeordnete Rotationsachse aufweist. Der im Innern der Wicklung im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse angeordnete magnetische Fluss kann auf diese Weise direkt aus dem Heizmittel heraus und beispielsweise zum Induktionskochfeld gelenkt werden. Gekrümmte Flusslinien im kernfreien Raum können weitgehend vermieden werden, wodurch eine besonders verlustarme induktive Energieübertragung erzielt werden kann.A particularly effective inductive energy transmission can be achieved if the heating means has a direction of greatest expansion and the winding has a rotation axis arranged perpendicular to this direction. In this way, the magnetic flux arranged in the interior of the winding, essentially parallel to the axis of rotation, can be directed directly out of the heating means and, for example, to the induction hob. Curved flow lines in the core-free space can be largely avoided, which means that particularly low-loss inductive energy transmission can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Heizelement so viele gleiche Heizleiter, wie der Wicklungskern Kernelemente aufweist. Es kann eine gleichmäßige Lastverteilung der Heizelemente erreicht werden.In an advantageous embodiment of the invention, the heating element comprises as many identical heating conductors as the winding core has core elements. A uniform load distribution of the heating elements can be achieved.
Zweckmäßigerweise sind mindestens zwei Heizleiter in einer Symmetrie zueinander und insbesondere in einer kreisförmigen Heizfläche angeordnet. Zusätzlich zur gleichen Lastverteilung kann ein Topfboden, insbesondere ein runder Topfboden, gleichmäßig erwärmt werden. Die Symmetrie kann eine Spiegelsymmetrie sein, so dass die Heizleiter in einer spiegelbildlichen Anordnung zueinander stehen. Die Symmetrie kann auch eine Punktsymmetrie sein mit einem Symmetriepunkt, der zweckmäßigerweise in der Mitte der Heiz- fläche liegt. Es ist auch eine Translationssymmetrie denkbar, bei der die Heizelemente translatorisch versetzt zueinander angeordnet sind.At least two heating conductors are expediently arranged in symmetry with one another and in particular in a circular heating surface. In addition to the same load distribution, a pan base, in particular a round pan base, can be heated evenly. The symmetry can be a mirror symmetry, so that the heating conductors are in a mirror-image arrangement to one another. The symmetry can also be a point symmetry with a symmetry point which is expediently in the middle of the heating area lies. A translation symmetry is also conceivable, in which the heating elements are arranged in a translationally offset manner with respect to one another.
Eine besonders gleichmäßige Erwärmung eines Topfbodens kann erreicht werden, wenn die Heizleiter in einer kreisförmigen Heizfläche angeordnet sind und jeder Heizleiter in einem kuchenstückförmigen Segment gleichmäßig verteilt angeordnet ist. Die Heizfläche weist eine gewisse Dicke auf, wobei die Heizleiter auch oberhalb und unterhalb aus der Fläche herausragen können.A particularly uniform heating of a pot base can be achieved if the heating conductors are arranged in a circular heating surface and each heating conductor is arranged in a cake segment-shaped segment. The heating surface has a certain thickness, and the heating conductors can also protrude above and below the surface.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Übertragung von Energie einen Induktionsfrequenzerzeuger auf, der zur Erzeugung einer Induktionsfrequenz von über 80 kHz und insbesondere zwischen 80 kHz und 100 kHz vorbereitet ist. Durch die Anwendung einer hohen Induktionsfrequenz kann eine hohe Induktionsenergieübertragung erreicht werden bei einer gleichzeitig niedrigen Spannung am Heizelement und bei einer geringen Wicklungszahl der sekundären Wicklung. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass der Aufwand zur Isolation der sekundären Wicklung und des Heizelements gering gehalten werden kann. Als Obergrenze der Induktionsfrequenz bietet sich insbesondere 100 kHz an, da der Bereich oberhalb 100 kHz nahe an den Langwellenbereich von Rundfunkgeräten heranreicht und eine Induktionsfrequenz oberhalb 100 kHz mit einem großen Entstöraufwand verbunden ist.In a preferred embodiment of the invention, the device for transmitting energy has an induction frequency generator which is prepared for generating an induction frequency of over 80 kHz and in particular between 80 kHz and 100 kHz. By using a high induction frequency, high induction energy transmission can be achieved with a simultaneously low voltage on the heating element and with a low number of windings of the secondary winding. This has the advantage that the cost of isolating the secondary winding and the heating element can be kept low. The upper limit of the induction frequency is in particular 100 kHz, since the range above 100 kHz is close to the long-wave range of radio devices and an induction frequency above 100 kHz is associated with a high level of interference suppression.
Der Entstöraufwand kann gering gehalten werden, wenn der Induktionsfrequenzerzeuger zur Erzeugung einer besonders reinen sinusförmigen Schwingung ausgelegt ist. Die primäre Wicklung wird hierdurch mit einer Spannung beaufschlagt, deren zeitlicher Verlauf im Wesentlichen einer Sinusfunktion entspricht. Ein solcher Spannungsverlauf weist einen nur geringen Anteil an hochfrequenten Oberschwingungen auf, die zum Zweck der Entstörung abzuschirmen wären.The interference suppression can be kept low if the induction frequency generator is designed to generate a particularly pure sinusoidal oscillation. As a result, a voltage is applied to the primary winding, the time profile of which essentially corresponds to a sine function. Such a voltage curve has only a small proportion of high-frequency harmonics, which would have to be shielded for the purpose of interference suppression.
Zweckmäßigerweise ist das Heizelement für einen Betrieb bis 60 Volt ausgelegt. Es kann der Vorteil erreicht werden, dass die sekundäre Wicklung mit nur wenigen Wicklungsschleifen versehen ist und somit klein und leicht ausgestaltet sein kann. Insbesondere kleine Töpfe oder Kannen können mit geringem Gewicht ausgeführt werden, ohne auf eine hohe Induktionsleistung verzichten zu müssen. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Elemente in den Figuren sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.The heating element is expediently designed for operation up to 60 volts. The advantage can be achieved that the secondary winding is provided with only a few winding loops and can therefore be made small and light. In particular, small pots or jugs can be made light in weight without having to forego high induction power. Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations. The same elements in the figures are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen auf einer Vorrichtung zur Übertragung von Energie, Fig. 2 eine Ansicht von unten auf sekundäre Wicklungen und Wicklungskerne der Vorrichtung zum Erwärmen von Speisen aus Fig. 1 , Fig. 3 eine Draufsicht auf die primäre Wicklung und den Wicklungskern der Vorrichtung zur Übertragung von Energie aus Fig. 1 , Fig. 4 eine Anordnung von Heizleitern eines Heizelements, Fig. 5 eine Anordnung von mehreren E-förmigen Kernelementen mit jeweils einer Wicklung, Fig. 6 eine Anordnung von mehreren E-förmigen Kernelementen mit insgesamt nur einer Wicklung, Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch eine Anordnung von mehreren E- förmigen Kernelementen und Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch eine Anordnung mit zwei Topfkernen.Fig. 1 is a sectional view through a device for heating food on a device for transmitting energy, Fig. 2 is a bottom view of secondary windings and winding cores of the device for heating food from Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of the primary winding and the winding core of the device for transmitting energy from FIG. 1, FIG. 4 an arrangement of heating conductors of a heating element, FIG. 5 an arrangement of several E-shaped core elements with one winding each, FIG. 6 an arrangement of several E. -shaped core elements with a total of only one winding, FIG. 7 is a sectional view through an arrangement of several E-shaped core elements and FIG. 8 is a sectional view through an arrangement with two pot cores.
Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Vorrichtung 2 zur Übertragung von Energie, die als Kochfeld ausgestaltet ist. Auf dem Kochfeld steht eine Vorrichtung 4 zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion in Form eines Induktionskochtopfs, der unterhalb eines topfförmigen Stahlbehälters 6 ein Heizmittel 8 in Form eines Bodenelements umfasst. Das Bodenelement weist eine mittig angeordnete Zentriermulde 10 auf, die eine Zentriererhebung 12 des Kochfelds umgreift. Die Zentriermulde 10 und die Zentriererhebung 12 sind jeweils rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse 14 ausgestaltet.Figure 1 shows in a sectional view a device 2 for transmitting energy, which is designed as a hob. On the hob there is a device 4 for heating food by means of induction in the form of an induction cooker, which comprises a heating means 8 in the form of a base element below a pot-shaped steel container 6. The base element has a centering trough 10 arranged in the center, which surrounds a centering elevation 12 of the hob. The centering recess 10 and the centering elevation 12 are each designed to be rotationally symmetrical about an axis of rotation 14.
Im Kochfeld ist ein ringförmiger Wicklungskern 16 angeordnet, der in einer Draufsicht in Figur 3 gezeigt ist. Der ringförmige Wicklungskern 16 ist in seinem Querschnittsprofil in Radialrichtung U-förmig ausgestaltet. Seine beiden ringförmigen Seitenschenkel halten eine Leiterplatte 18. Die Leiterplatte 18 umfasst eine primäre Wicklung 20, die als Leiterbahn in die Leiterplatte 18 integriert und in Figur 3 schematisch anhand von Kreisen dargestellt ist. Die primäre Wicklung 20 läuft spiralförmig zwischen den beiden Schenkeln des Wicklungskerns 16 und ist mit Hilfe von zwei Kontaktstellen 22 (Figur 3) mit zwei Leitungen 24 verbunden, durch die die primäre Wicklung 20 an eine nicht gezeigte Spannungsquelle angeschlossen ist.An annular winding core 16, which is shown in a plan view in FIG. 3, is arranged in the hob. The cross-sectional profile of the annular winding core 16 is U-shaped in the radial direction. Hold his two annular side legs a printed circuit board 18. The printed circuit board 18 comprises a primary winding 20, which is integrated as a conductor track in the printed circuit board 18 and is shown schematically in FIG. 3 with circles. The primary winding 20 runs in a spiral between the two legs of the winding core 16 and is connected to two lines 24 by means of two contact points 22 (FIG. 3), through which the primary winding 20 is connected to a voltage source (not shown).
Das als Bodenelement ausgestaltete Heizmittel 8 weist in seinen horizontalen Richtungen die größte Ausdehnung auf. Sowohl die primäre Wicklung 20 als auch eine sekundäre Wicklung 28 sind jeweils spiralförmig so gewickelt, dass die Rotationsachse der Wicklungen 20, 28 senkrecht zu diesen Richtungen der größten Ausdehnung angeordnet ist. Hierdurch wird der induzierte magnetische Fluss gezielt aus dem Kochfeld heraus- und in das Heizmittel 8 hereingelenkt.The heating means 8 designed as a floor element has the greatest extent in its horizontal directions. Both the primary winding 20 and a secondary winding 28 are each spirally wound such that the axis of rotation of the windings 20, 28 is arranged perpendicular to these directions of greatest extension. As a result, the induced magnetic flux is specifically directed out of the hob and into the heating means 8.
Der Wicklungskern 16 ist als Topfkern in Form eines Ringkerns ausgestaltet. Bei kleineren Kernen kann der Wicklungskern 16 in einer leichten Modifikation seiner Form auch so ausgeführt sein, dass seine innere kreisförmige Wand oder sein innerer Schenkel weiter nach innen und zu einer Säule zusammengeführt ist (Figur 8), um den eine primäre Wicklung geführt ist. Eine solche Anordnung eignet sich besonders für Kochfelder, die für kleine Vorrichtungen zum Erwärmen von Speisen vorgesehen sind.The winding core 16 is designed as a pot core in the form of a ring core. In the case of smaller cores, the winding core 16 can also be designed in a slight modification of its shape in such a way that its inner circular wall or inner leg is brought further inwards and into a column (FIG. 8) around which a primary winding is guided. Such an arrangement is particularly suitable for hobs which are provided for small devices for heating food.
Ein durch die primäre Wicklung 20 geführter Strom erzeugt einen magnetischen Fluss, der durch die beiden Wände oder Schenkel des Wicklungskerns 16 zu Kernelementen 26 eines Wicklungskerns 27 im Bodenelement gelenkt wird. Der Wicklungskern 27 des als Bodenelement ausgestalteten Heizmittels 8 umfasst insgesamt 16 Kernelemente 26, die in Figur 2 in einer Sicht von unten auf das Bodenelement dargestellt sind, wobei in Figur 2 nicht das gesamte Bodenelement, sondern nur die Kernelemente 26, vier sekundäre Wicklungen 28 und eine ringförmige Leiterplatte 30 mit Kontaktstellen 32 dargestellt sind. Die Kernelemente 26 sind jeweils mit einem U-förmigen Querschnitt ausgestaltet und sind mit ihren beiden Schenkeln durch Aussparungen in der Leiterplatte 30 durch die Leiterplatte 30 hindurch gesteckt. Durch eine Lötung oder Verklebung sind die Kernelemente 26 mit der Leiterplatte 30 verbunden.A current conducted through the primary winding 20 generates a magnetic flux which is directed through the two walls or legs of the winding core 16 to core elements 26 of a winding core 27 in the base element. The winding core 27 of the heating means 8 designed as a base element comprises a total of 16 core elements 26, which are shown in FIG. 2 in a view from below of the base element, in FIG. 2 not the entire base element, but only the core elements 26, four secondary windings 28 and an annular circuit board 30 with contact points 32 are shown. The core elements 26 are each designed with a U-shaped cross section and are inserted with their two legs through cutouts in the printed circuit board 30 through the printed circuit board 30. The core elements 26 are connected to the printed circuit board 30 by soldering or gluing.
Die Enden der beiden Schenkel der Kernelemente 26 sind mit einem Abstand von wenigen Millimetern zu den gegenüberliegenden Enden der beiden rotationssymmetrischen Schenkel des Wicklungskerns 16 im Kochfeld angeordnet. Der durch die primäre Wicklung 20 induzierte magnetische Fluss, der durch den Wicklungskem 16 in Richtung der Kernelemente 26 des Wicklungskerns 27 geführt ist, wird hierdurch im Wesentlichen vollständig durch die Kernelemente 26 des Wicklungskerns im Bodenelement geführt. Hierdurch wird in den sekundären Wicklungen 28 eine Spannung induziert, mit der ein Heizelement 34 erhitzt werden kann. Das Heizelement 34 ist über Leitungen 36 und den Kontaktstellen 32 auf der Leiterplatte 30 mit den vier sekundären Wicklungen 28 verbunden.The ends of the two legs of the core elements 26 are at a distance of a few millimeters from the opposite ends of the two rotationally symmetrical Legs of the winding core 16 arranged in the hob. The magnetic flux induced by the primary winding 20, which is guided through the winding core 16 in the direction of the core elements 26 of the winding core 27, is thereby essentially completely conducted through the core elements 26 of the winding core in the base element. As a result, a voltage is induced in the secondary windings 28 with which a heating element 34 can be heated. The heating element 34 is connected to the four secondary windings 28 via lines 36 and the contact points 32 on the printed circuit board 30.
Der Wicklungskern 16 ist in ein schlagfestes Kunststoffmaterial 38 des Kochfelds eingebettet. Die Kernelemente 26 und die Leiterplatte 30 sind von einem Material 40 umgeben, das sowohl wärmeisolierend als auch spannungsisolierend wirkt. Die Dicke des wärmeisolierenden Materials 40 zwischen dem etwa 0,5 mm dicken Heizelement 34 und den Kernelementen 26 beträgt 10 mm. Hierdurch wird die vom Heizelement 34 abgestrahlte Wärme nach unten hin weitgehend zurückgestrahlt, so dass die aus einem ferritischen Material gefertigten Kernelemente 26 auch bei einem maximal erhitzten Heizelement 34 nicht oberhalb ihrer optimalen Betriebstemperatur von 100 °C bis 120 °C erwärmt werden. Die Kernelemente 26 weisen eine Dicke in Axialrichtung parallel zur Rotationsachse 14 von 10 mm auf. Der als Topf kern ausgestaltete Wicklungskern 16 weist eine Dicke in Axialrichtung von 15 mm auf.The winding core 16 is embedded in an impact-resistant plastic material 38 of the hob. The core elements 26 and the printed circuit board 30 are surrounded by a material 40, which acts both heat-insulating and voltage-insulating. The thickness of the heat insulating material 40 between the approximately 0.5 mm thick heating element 34 and the core elements 26 is 10 mm. As a result, the heat radiated by the heating element 34 is largely radiated back downward, so that the core elements 26 made of a ferritic material are not heated above their optimal operating temperature of 100 ° C. to 120 ° C. even with a heating element 34 heated to the maximum. The core elements 26 have a thickness in the axial direction parallel to the axis of rotation 14 of 10 mm. The winding core 16 designed as a pot core has a thickness in the axial direction of 15 mm.
Bedingt durch im Wesentlichen Wirbelstromverluste erzeugen die ferritischen Kernelemente 26 selbst Wärme. Diese Wärme muss aus den Kernelementen 26 abgeführt werden, um eine Überhitzung der Kernelemente 26 im umgebenden wärmeisolierenden Material 40 zu verhindern. Der weitaus größte Teil dieser selbsterzeugten Wärme kann nach unten hin durch die nur dünne Schicht des wärmeisolierenden Materials 40 an das Kochfeld abgegeben werden, dessen Kunststoffmaterial 38 eine genügende Wärmeleitfähigkeit aufweist, um einen ausreichenden Wärmestrom von den Kernelementen 26 auch bei maximaler vorgesehener Leistungsaufnahme abzuführen. Um einen guten Wärmeübertrag vom Bodenelement in das Kochfeld zu erreichen, sind das Bodenelement und das Kochfeld so ausgeführt, dass ein Luftschlitz zwischen dem Bodenelement und dem Kochfeld möglichst im gesamten Bereich zwischen Bodenelement und Kochfeld unter 0,5 mm dick ist. Das Bodenelement liegt somit plan auf dem Kochfeld auf.Due to essentially eddy current losses, the ferritic core elements 26 themselves generate heat. This heat must be removed from the core elements 26 in order to prevent the core elements 26 from overheating in the surrounding heat-insulating material 40. The vast majority of this self-generated heat can be released downwards through the only thin layer of heat-insulating material 40 to the cooktop, whose plastic material 38 has sufficient thermal conductivity to dissipate a sufficient heat flow from the core elements 26 even at the maximum intended power consumption. In order to achieve good heat transfer from the base element to the hob, the base element and the hob are designed in such a way that an air slot between the base element and the hob is less than 0.5 mm thick in the entire area between the base element and the hob. The floor element therefore lies flat on the hob.
Durch die ringförmige Ausgestaltung des Wicklungskerns 16 und die Anordnung der Kernelemente 26 auf einer Kreisbahn wird der magnetische Fluss vom Wicklungskern 16 zu den Kernelementen 26 unabhängig von der Drehposition des Bodenelements auf dem Kochfeld zugeleitet. Hierdurch ist auch die Verlustleistung im Wicklungskern 16 und den Kernelementen 26 unabhängig von der Rotationsposition zueinander. Jede der vier sekundären Wicklungen 28 weist nur die relativ geringe Anzahl von 20 Wicklungsschleifen auf. Hierdurch wird bei maximaler vorgesehener Energieübertragung aus der primären Wicklung 20 in die sekundären Wicklungen 28 eine Spannung unterhalb von 60 Volt induziert. Um dennoch eine große Heizleistung von bis zu 3.000 W aufbringen zu können, ist die primäre Wicklung 20 mit einem nicht gezeigten Induktionsfrequenzerzeuger verbunden, der zu einer Erzeugung einer Induktionsfrequenz von 95 kHz ausgelegt ist. Die Quantität der übertragenen Leistung wird durch die Steuerung der Amplitude der an die primäre Wicklung 20 angelegten Spannung gesteuert.Due to the annular configuration of the winding core 16 and the arrangement of the core elements 26 on a circular path, the magnetic flux from the winding core 16 fed to the core elements 26 regardless of the rotational position of the base element on the hob. As a result, the power loss in the winding core 16 and the core elements 26 is independent of the rotational position relative to one another. Each of the four secondary windings 28 has only the relatively small number of 20 winding loops. As a result, a voltage below 60 volts is induced at the maximum envisaged energy transmission from the primary winding 20 into the secondary windings 28. In order nevertheless to be able to apply a large heating power of up to 3,000 W, the primary winding 20 is connected to an induction frequency generator, not shown, which is designed to generate an induction frequency of 95 kHz. The quantity of power transmitted is controlled by controlling the amplitude of the voltage applied to the primary winding 20.
In Figur 4 ist das Heizelement 34 dargestellt, das vier Heizleiter 44 umfasst. Die Heizleiter 44 sind über jeweils zwei Kontaktstellen 42 und die Leitungen 36 mit jeweils einer der sekundären Wicklungen 28 verbunden. Das Heizelement 34 kann in einer dem Fachmann sinnvoll erscheinenden Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise als ein Porzellan Emailliertes Metallschicht System (PEMS), das eine auf die Außenseite des Bodens des Stahlbehälters 6 aufgebrachte etwa 250 μm dicke Emailschicht umfasst. Auf die Emailschicht sind die Heizleiter 44 mit einem Siebdruckverfahren als Dickschichtpaste aufgebracht und anschließend in das Email eingebrannt. Die Heizleiter 44 weisen eine Dicke von etwa 250 μm auf. Die Heizleiter 44 sind in einer kreisförmigen Fläche angeordnet, die in vier kuchenstückförmige gleiche Segmente unterteilt gedacht werden kann. In jedem dieser kuchenstückförmigen Segmente ist einer der Heizleiter 44 in der Weise angeordnet, dass er in diesem Segment gleichmäßig verteilt angeordnet ist. Hierdurch wird das gesamte Heizelement 34 gleichmäßig erwärmt. Die Heizleiter 44 sind in der kreisförmigen Heizebene des Heizelements 34 angeordnet: Jeweils zwei gegenüberliegende Heizleiter 44 sind in einer Punktsymmetrie zueinander angeordnet, wobei der Symmetriepunkt in der Mitte der kreisförmigen Heizebene liegt. Durch die gleichartige Ausgestaltung der vier Heizleiter 44, der vier sekundären Wicklungen 28 und der 16 Kernelemente 26 trägt jeder der vier Heizleiter 44 die gleiche Last. Hierdurch kann neben einer gleichmäßigen Wärmeverteilung auch eine hohe Lebensdauer der Heizleiter 44 erreicht werden.FIG. 4 shows the heating element 34, which comprises four heating conductors 44. The heating conductors 44 are each connected via two contact points 42 and the lines 36 to one of the secondary windings 28. The heating element 34 can be designed in a manner that appears expedient to a person skilled in the art, for example as a porcelain enamelled metal layer system (PEMS), which comprises an approximately 250 μm thick enamel layer applied to the outside of the bottom of the steel container 6. The heating conductors 44 are applied to the enamel layer using a screen printing process as a thick-layer paste and then baked into the enamel. The heating conductors 44 have a thickness of approximately 250 μm. The heating conductors 44 are arranged in a circular area which can be thought of as being divided into four cake segments in the same segments. In each of these pie-shaped segments, one of the heating conductors 44 is arranged in such a way that it is arranged in this segment evenly distributed. As a result, the entire heating element 34 is heated uniformly. The heating conductors 44 are arranged in the circular heating plane of the heating element 34: in each case two opposite heating conductors 44 are arranged in a point symmetry to one another, the point of symmetry being in the middle of the circular heating plane. Due to the similar design of the four heating conductors 44, the four secondary windings 28 and the 16 core elements 26, each of the four heating conductors 44 carries the same load. As a result, in addition to a uniform heat distribution, a long service life of the heating conductor 44 can also be achieved.
In Figur 5 ist eine alternative Anordnung von 18 Kernelementen 46 gezeigt. Die Kernelemente 46 sind jeweils E-förmig ausgestaltet (Figur 7) und weisen drei an einem Boden angeordnete quer zur Radialrichtung angeordnete Stege 48 auf, von denen der mittlere Steg 48 jeweils von einer Wicklung 50 umgriffen ist. Diese sekundären Wicklungen 50 sind auf einer Leiterplatte 52 als spiralförmige sich von innen nach außen erweiternde Leiterbahnen geformt. Die Kernelemente 46 sind mit ihren drei Stegen 48 jeweils durch Öffnungen 54 in der Leiterplatte 52 hindurch gesteckt und werden von der Leiterplatte 52 in Position gehalten. Der auf der gegenüber liegenden Seite, die in Figur 7 als Primärseite dargestellt ist, angeordnete Wicklungskern umfasst ebenfalls 18 Kernelemente 56, die bis auf eine größere Steghöhe im Wesentlichen gleich wie die Kernelemente 46 der Sekundärseite geformt sind. Diese Kernelemente 56 der Primärseite sind jedoch nicht von einer Leiterplatte gehalten, sondern durch eine nicht dargestellte Haltevorrichtung. Um den mittleren Steg der Kernelemente 56 der Primärseite ist jeweils eine Wicklung 58 gelegt, die durch eine ebenfalls nicht dargestellte Wicklungshaltevorrichtung gehalten ist.An alternative arrangement of 18 core elements 46 is shown in FIG. The core elements 46 are each E-shaped (FIG. 7) and have three webs 48, which are arranged on a floor and are arranged transversely to the radial direction, of which the middle one Web 48 is encompassed by a winding 50. These secondary windings 50 are formed on a printed circuit board 52 as spiral-shaped conductor tracks that expand from the inside out. The core elements 46 are inserted with their three webs 48 through openings 54 in the circuit board 52 and are held in position by the circuit board 52. The winding core arranged on the opposite side, which is shown in FIG. 7 as the primary side, likewise comprises 18 core elements 56 which, apart from a larger web height, are shaped essentially the same as the core elements 46 of the secondary side. However, these core elements 56 of the primary side are not held by a printed circuit board, but by a holding device, not shown. Around the central web of the core elements 56 of the primary side, a winding 58 is placed, which is held by a winding holding device, also not shown.
Die Kernelemente 46 und 56 sind kreisringsegmentförmig ausgestaltet. Die Anordnung der Kernelemente 46, 56 kann in der Weise modifiziert werden, dass zwischen den kreis- segmentförmigen Kernelementen 46, 56 im Wesentlichen keine Luft mehr verbleibt. Hierbei sind die radial äußersten Stege 48 der Kernelemente 46, 56 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet. Die mittleren Stege 48 weisen jeweils einen Zwischenraum zwischen sich auf, in der die Wicklungen 50, 58 Platz finden. Die radial innersten der drei Stege 48 sind so weit aneinander angenähert, dass Leitungen 60 gerade noch Platz zwischen diesen Stegen 48 finden. Die Kernelemente 46, 56 bilden somit in ihrer Gesamtheit im Wesentlichen einen Ringkern, der aus mehreren, aneinander anstoßenden oder fast anstoßenden Kernelementen 46, 56 gebildet ist. Das Winkelsegment, das die Kernelemente 46, 56 jeweils überdecken, kann an die Leistung angepasst werden, die mit den Kernelementen 46, 56 jeweils übertragen werden soll. Durch den geringen Abstand der Kernelemente 46, 56 voneinander kann eine Energieübertragung erfolgen, die von der relativen Drehposition von einem Topf und einem Kochfeld zueinander weitgehend unabhängig ist.The core elements 46 and 56 are configured in the shape of a circular segment. The arrangement of the core elements 46, 56 can be modified in such a way that essentially no air remains between the circular segment-shaped core elements 46, 56. The radially outermost webs 48 of the core elements 46, 56 are arranged directly adjacent to one another. The middle webs 48 each have a space between them, in which the windings 50, 58 can be accommodated. The radially innermost of the three webs 48 are so close to one another that lines 60 just find space between these webs 48. The core elements 46, 56 thus in their entirety essentially form a ring core which is formed from a plurality of core elements 46, 56 which abut or almost abut one another. The angular segment that each covers the core elements 46, 56 can be adapted to the power that is to be transmitted with the core elements 46, 56 in each case. Due to the small spacing of the core elements 46, 56 from one another, an energy transfer can take place which is largely independent of the relative rotational position of a pot and a cooktop.
Die Leitungen 60 verbinden die Wicklungen 50 mit jeweils einem Heizleiter, so dass jeder Wicklung 50 ein Heizleiter eines Heizelements zugeordnet ist. Alternativ können die Leitungen 60 mit nur einem einzigen Heizleiter verbunden sein, das die gesamte Heizlast trägt.The lines 60 connect the windings 50 to one heating conductor each, so that each winding 50 is assigned a heating conductor of a heating element. Alternatively, the lines 60 can be connected to only a single heating conductor, which carries the entire heating load.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 6 gezeigt. Die dargestellten Kernelemente 62 entsprechen den Kernelementen 46 aus Figur 5. Die äußeren Stege 64 umgreifen eine Leiterplatte 66, die vollständig innerhalb der Kernelemente 62 angeordnet und mit diesen fest verbunden ist. Die mittleren der jeweils drei Stege 64 sind durch Öffnung der Leiterplatte 66 hindurchgesteckt und werden insgesamt von einer Wicklung 68 umgriffen, die in einem Hinkreis und einem Rückkreis mehrmals um alle mittleren Stege 64 herumgeführt ist. Von der Wicklung 68 führen zwei Leitungen 70 zu einem die gesamte Heizlast tragenden nicht dargestellten Heizelement.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 6. The core elements 62 shown correspond to the core elements 46 from FIG. 5. The outer webs 64 encompass one Printed circuit board 66, which is arranged entirely within the core elements 62 and is firmly connected to these. The middle of each of the three webs 64 are inserted through the opening of the printed circuit board 66 and are encompassed by a winding 68, which is guided around all the middle webs 64 several times in a backward and a backward circle. Two lines 70 lead from the winding 68 to a heating element, not shown, which bears the entire heating load.
Figur 8 zeigt eine Anordnung von zwei als Topfkerne ausgestalteten Wicklungskernen 72, 74, um deren Mittelsäulen 76, 78 jeweils eine Wicklung 80, 82 geführt ist. Die Wicklungskerne 72, 74 sind rotationssymmetrisch um eine Achse 84 ausgeführt. Ebenfalls rotationssymmetrisch um diese Achse 84 weisen die Wicklungskerne jeweils eine ringförmige Seitenwand 86, 88 auf. Mittelsäulen 76, 78 weisen eine Axialhöhe, also eine Ausdehnung in Richtung der Achse 84 auf, die von der Axialhöhe der jeweils zugehörigen Seitenwände 86, 88 abweicht. Die Axialhöhe der Mittelsäule 78 des Wicklungskerns 72 ist geringer als die Axialhöhe der Seitenwand 86 des Wicklungskerns 72. Bei dem Wicklungskern 74 ist es anders herum und die Axialhöhe der Mittelsäule 76 ist geringer als die Axialhöhe der Seitenwand 88. Auf diese Weise kann der Spalt zwischen den Wicklungskernen 72, 74 sowohl im Bereich einer Zentriererhebung 90 als auch in den Außenbereichen bei den Seitenwände 86, 88 gleichmäßig gering gehalten werden.FIG. 8 shows an arrangement of two winding cores 72, 74 designed as pot cores, around the center columns 76, 78 of which a winding 80, 82 is guided. The winding cores 72, 74 are designed to be rotationally symmetrical about an axis 84. Likewise rotationally symmetrical about this axis 84, the winding cores each have an annular side wall 86, 88. Center columns 76, 78 have an axial height, that is to say an expansion in the direction of the axis 84, which deviates from the axial height of the respectively associated side walls 86, 88. The axial height of the central column 78 of the winding core 72 is less than the axial height of the side wall 86 of the winding core 72. With the winding core 74 it is the other way round and the axial height of the central column 76 is less than the axial height of the side wall 88. In this way, the gap between the winding cores 72, 74 are kept uniformly low both in the area of a centering elevation 90 and in the outer areas at the side walls 86, 88.
Die Verwendung eines Wicklungskerns kann von der Größe des Topfes abhängen. Es kann beispielsweise bei einem Radius eines Wicklungskerns unter 5 cm ein einteiliger Wicklungskern, beispielsweise ein Topf- oder Ringkern, und bei einem Radius oberhalb von 5 cm ein aus mehreren Kernelementen bestehender Wicklungskern gewählt werden. Insbesondere bei großen Wicklungskernen ist es auch möglich, sowohl den Wicklungskern im Bodenelement als auch den Wicklungskern im Kochfeld aus mehreren Kernelementen zusammengesetzt auszuführen. Hierbei sollten die Wicklungskerne möglichst so zueinander ausgestaltet sein, dass eine Leistungsübertragung unabhängig von der Rotationsposition relativ der Kerne zueinander ist. Die Dicke eines Wicklungskerns liegt, vorteilhafterweise in Abhängigkeit von seinem Radius, zwischen 5 mm und 30 mm, zweckmäßigerweise zwischen 8 mm und 20 mm wobei ein Topfkern zwischen 10 mm und 30 mm und Kernelemente zwischen 5 mm und 15 mm dick sind. Die Dicke der Isolationsschicht zwischen Wicklungskern und Heizelement ist zweckmäßigerweise zwischen 5 und 30 mm, insbesondere zwischen 8 mm und 20 mm gewählt. Die in den Figuren dargestellten Ausgestaltungen der Wicklungen 20, 28, 50 und Wicklungskerne 16, Kernelemente 26, 46 und Leiterplatten 18, 30, 52 sowie der Primärseite und Sekundärseite in Verbindung miteinander können auch in einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Weise miteinander kombiniert werden. Sämtliche mögliche Kombinationen - auf deren Darstellung der Übersichtlichkeit halber hier verzichtet wird - sind hiermit als in den Figuren als dargestellt zu betrachten. The use of a winding core can depend on the size of the pot. For example, with a radius of a winding core below 5 cm, a one-part winding core, for example a pot or ring core, and with a radius above 5 cm, a winding core consisting of several core elements can be selected. In the case of large winding cores in particular, it is also possible to make both the winding core in the base element and the winding core in the hob composed of a plurality of core elements. In this case, the winding cores should, if possible, be configured with respect to one another in such a way that power transmission is independent of the rotational position of the cores relative to one another. The thickness of a winding core is, advantageously depending on its radius, between 5 mm and 30 mm, expediently between 8 mm and 20 mm, with a pot core between 10 mm and 30 mm and core elements between 5 mm and 15 mm thick. The thickness of the insulation layer between the winding core and the heating element is advantageously chosen between 5 and 30 mm, in particular between 8 mm and 20 mm. The configurations of the windings 20, 28, 50 and winding cores 16, core elements 26, 46 and printed circuit boards 18, 30, 52 as well as the primary and secondary sides shown in the figures in connection with one another can also be combined with one another in a manner that appears sensible to a person skilled in the art become. All possible combinations - which are not shown here for the sake of clarity - are hereby to be regarded as shown in the figures.
Bezugszeichenreference numeral
Vorrichtung 56 KernelementDevice 56 core element
Vorrichtung 58 WicklungDevice 58 winding
Stahlbehälter 60 LeitungSteel container 60 pipe
Heizmittel 62 KernelementHeating means 62 core element
Zentriermulde 64 StegCentering recess 64 web
Zentriererhebung 66 LeiterplatteCentering elevation 66 PCB
Rotationsachse 68 WicklungRotation axis 68 winding
Wicklungskern 70 LeitungWinding core 70 line
Leiterplatte 72 WicklungskernPCB 72 winding core
Wicklung 74 WicklungskernWinding 74 winding core
Kontaktstelle 76 MittelsäuleContact point 76 center column
Leitung 78 MittelsäuleLine 78 center column
Kernelement 80 WicklungCore element 80 winding
Wicklungskern 82 WicklungWinding core 82 winding
Wicklung 84 AchseWinding 84 axis
Leiterplatte 86 SeitenwandPCB 86 side wall
Kontaktstelle 88 SeitenwandContact point 88 side wall
Heizelement 90 ZentriererhebungHeating element 90 centering elevation
Leitungmanagement
KunststoffmaterialPlastic material
Materialmaterial
Kontaktstellecontact point
Heizleiterheating conductor
Kernelementcore element
Stegweb
Wicklungwinding
Leiterplattecircuit board
Öffnung opening

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (4) zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion mit einem Heizmittel (8), das eine aus einem Stromleiter geformte sekundäre Wicklung (28, 50, 68, 80) und ein an die Wicklung (28, 50, 68, 80) angeschlossenes Heizelement (34) umfasst, gekennzeichnet durch einen innerhalb der sekundären Wicklung (28, 50, 68, 80) angeordneten Wicklungskern (27, 74).1. Device (4) for heating food by means of induction with a heating means (8) which has a secondary winding (28, 50, 68, 80) formed from a current conductor and one to the winding (28, 50, 68, 80) Connected heating element (34), characterized by a winding core (27, 74) arranged within the secondary winding (28, 50, 68, 80).
2. Vorrichtung (2) zur Übertragung von Energie in eine Vorrichtung (4) zum Erwärmen von Speisen mittels Induktion mit einer aus einem Stromleiter geformten und mit einer Spannungsquelle verbundenen primären Wicklung (20, 58, 82), gekennzeichnet durch einen innerhalb der primären Wicklung (20, 58, 82) angeordneten Wicklungskern (16, 72).2. Device (2) for transmitting energy into a device (4) for heating food by means of induction with a primary winding (20, 58, 82) formed from a current conductor and connected to a voltage source, characterized by one within the primary winding (20, 58, 82) arranged winding core (16, 72).
3. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskern (16, 27, 72, 74) rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.3. Device (2, 4) according to claim 1 or 2, characterized in that the winding core (16, 27, 72, 74) is designed to be rotationally symmetrical.
4. Vorrichtung (2, 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskern (16, 72, 74) als Topfkern ausgestaltet ist.4. Device (2, 4) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding core (16, 72, 74) is designed as a pot core.
5. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskern (16, 72, 74) eine Mittelsäule (76, 78) mit einer ersten Axialhöhe und eine ringförmige Seitenwand (86, 88) mit einer von der ersten Axialhöhe verschiedenen zweiten Axialhöhe aufweist.5. The device (2, 4) according to claim 4, characterized in that the winding core (16, 72, 74) has a central column (76, 78) with a first axial height and an annular side wall (86, 88) with one of the first Axial height has different second axial height.
6. Vorrichtung (2, 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskern (27) mehrere Kernelemente (26, 46, 56, 62) umfasst. 6. Device (2, 4) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding core (27) comprises a plurality of core elements (26, 46, 56, 62).
7. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernelemente (26, 46, 56, 62) auf einer Kreisbahn angeordnet und insbesondere kreisringsegmentförmig ausgestaltet sind.7. The device (2, 4) according to claim 6, characterized in that the core elements (26, 46, 56, 62) are arranged on a circular path and in particular are designed in the form of a segment of a ring.
8. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernelemente (26) in einem radialen Querschnitt U-förmig geformt sind.8. The device (2, 4) according to claim 7, characterized in that the core elements (26) are U-shaped in a radial cross section.
9. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernelemente (46, 56, 62) in einem radialen Querschnitt E-förmig geformt sind.9. The device (2, 4) according to claim 7, characterized in that the core elements (46, 56, 62) are E-shaped in a radial cross section.
10. Vorrichtung (2, 4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch ein die Kernelemente (26, 46, 56, 62) miteinander tragend verbindendes Haltemittel.10. The device (2, 4) according to one of claims 6 to 9, characterized by a holding means which connects the core elements (26, 46, 56, 62) to one another.
1 1. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel eine Leiterplatte (30, 52, 66) ist.1 1. Device (2, 4) according to claim 10, characterized in that the holding means is a circuit board (30, 52, 66).
12. Vorrichtung (2, 4) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel ringförmig ausgestaltet ist.12. The device (2, 4) according to claim 10 or 11, characterized in that the holding means is designed annular.
13. Vorrichtung (2, 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (20, 28, 50, 68) an einer Leiterplatte (30, 52, 66) angeordnet ist.13. The device (2, 4) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding (20, 28, 50, 68) is arranged on a printed circuit board (30, 52, 66).
14. Vorrichtung (2, 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (20, 28, 50, 68) spiralförmig angeordnet ist.14. The device (2, 4) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding (20, 28, 50, 68) is arranged in a spiral.
15. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (34) so viele gleiche Heizleiter (44) umfasst, wie der Wicklungskern (27) Kernelemente (26, 46, 56, 62) aufweist.15. The device (2) according to claim 1 and one of claims 6 to 10, characterized in that the heating element (34) comprises as many identical heating conductors (44) as the winding core (27) core elements (26, 46, 56, 62 ) having.
16. Vorrichtung (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Heizleiter (44) in einer Symmetrie zueinander und insbesondere in einer kreisförmigen Heizfläche angeordnet sind. 16. The device (2) according to claim 15, characterized in that at least two heating conductors (44) are arranged in symmetry with each other and in particular in a circular heating surface.
7. Vorrichtung (2) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter (44) in einer kreisförmigen Heizfläche angeordnet sind und jeder Heizleiter (44) in einem kuchenstückförmigen Segment gleichmäßig verteilt angeordnet ist. 7. The device (2) according to claim 15 or 16, characterized in that the heating conductors (44) are arranged in a circular heating surface and each heating conductor (44) is arranged evenly distributed in a cake-shaped segment.
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