DE10022865C2

DE10022865C2 - Induction cooktop

Info

Publication number: DE10022865C2
Application number: DE2000122865
Authority: DE
Inventors: Werner Irnich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: DE10022865A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktionskochmulde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an induction hob according to the Preamble of claim 1.

Bei Induktionsherden, auch Induktionskochmulden genannt, werden durch die Induktionsspulen, die im folgenden auch als Heizspulen bezeichnet werden, Magnetfelder erzeugt, die in einem ferromagnetischen Topfboden Wirbelstromfelder bewirken, die den Topf erwärmen. Induktionskochmulden haben gegenüber herkömmlichen Elektroherden verschiedene Vorteile. Zum Beispiel erwärmt sich bei ihnen nur der Topfboden, so dass keine anderen energiespeichernden Teile wie beispielsweise Herdplatten aufgeheizt werden. Außerdem hört mit dem Abschalten des Feldes ähnlich wie beim Heizen mit Gasflammen unmittelbar die weitere Erwärmung auf. Ferner kann man sich an der Kochmulde selbst nicht verbrennen. Darüber hinaus eignen sich Induktionskochmulden wegen ihrer Reaktionsschnelligkeit gut für eine Regelung mit Hilfe eines Thermosensors, und schließlich ist der Wirkungsgrad von Induktionskochmulden höher als der konventioneller Herde.For induction cookers, also called induction hobs, are by the induction coils, which are also called Heating coils are called, magnetic fields generated in cause eddy current fields in a ferromagnetic pot bottom, that heat the pot. Induction cooktops have opposite conventional electric stoves various advantages. To the Example, only the bottom of the pot heats up, so that no other energy storage parts such as Stovetops are heated. Also listen to that Switch off the field similar to heating with gas flames immediately the further warming on. You can also go to do not burn the hob itself. Also suitable induction cooktops because of their speed of reaction good for regulation with the help of a thermal sensor, and after all, the efficiency of induction hobs higher than the conventional herd.

Aus der US 5.968.398 A ist eine gattungsgemäße Induktionskochmulde bekannt, die zwischen dem Hochfrequenzgenerator und der Heizspule einen Transformator zur Lastanpassung aufweist. In der CH 676181 A5 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Induktionskochmulde beschrieben, in der mehrere, gegensinnige Induktionsspulen angeordnet sind.From US 5,968,398 A is a generic Induction hob known between the High frequency generator and the heating coil a transformer for load adjustment. In CH 676181 A5 is also described a generic induction hob, in which several, opposing induction coils are arranged.

Üblicherweise erzeugt man bei Induktionskochmulden Magnetfelder mit Frequenzen zwischen knapp 25 kHz und etwas mehr als 40 kHz, da einerseits der Wirbelstromeffekt proportional zur Frequenz ansteigt, andererseits man noch unterhalb des Langwellen-Rundfunks bleiben will. Bei diesen Frequenzen beginnen jedoch kapazitive Kopplungen wirksam zu werden, die immer dann auftreten, wenn sich zwei leitende Flächen isoliert in geringem Abstand gegenüber stehen. Da die das Feld erzeugende Heizspule sehr dicht an den Topfboden herangebracht wird, um die magnetischen Streufelder gering zu halten, bildet sich zwischen Topf und Spule ein Kondensator aus, der einen Stromfluss über einen Menschen ermöglicht, wenn durch Berühren des Topfes und geerdeter Teile ein Stromkreis geschlossen wird. Dieser über den Menschen abfließende Strom wird im folgenden mit "Ableitstrom" bezeichnet. Messungen haben ergeben, dass der Ableitstrom bei satter Erdung eines Probanden bis zu 5 mA betragen kann. Ableitströme in dieser Größenordnung werden von manchen Menschen als unerwünscht angesehen. Insbesondere können sie aber unter bestimmten Bedingungen bei Schrittmacher-Patienten die Funktion der Herzschrittmacher beeinflussen.Usually one produces with induction cooktops Magnetic fields with frequencies between just under 25 kHz and something more than 40 kHz because on the one hand the eddy current effect increases proportionally to the frequency, on the other hand you still wants to stay below long-wave broadcasting. With these However, frequencies effectively start to capacitive couplings that occur whenever there are two managers Areas are isolated from each other at a short distance. Since the the field-generating heating coil very close to the bottom of the pot is brought up to reduce the magnetic stray fields hold, a capacitor forms between the pot and the coil that allows current to flow across a human being if circuit by touching the pot and grounded parts is closed. This current flowing over people is referred to below as "leakage current". measurements have shown that the leakage current with a rich earthing of a Subjects can be up to 5 mA. Leakage currents in this Magnitude is considered undesirable by some people considered. In particular, they can under certain Conditions in pacemaker patients the function of Affect pacemakers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Induktionskochmulden so auszugestalten, dass die Bildung von Ableitströmen minimiert oder sogar völlig unterbunden wird.The invention has for its object induction hobs To be designed so that the formation of leakage currents is minimized or even completely prevented.

Diese Aufgabe wird durch eine Induktionskochmulde mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach zeichnet sich die Erfindung grundsätzlich dadurch aus, dass zwischen dem Hochfrequenzgenerator und der Heizspule bzw. den Heizspulen ein Trenntransformator zwischengeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung potentialmäßig schwebend ist und beliebig geerdet werden kann.This task is accomplished with an induction hob Features of claim 1 solved. Then stands out the invention basically characterized in that between the High frequency generator and the heating coil or the heating coils an isolating transformer is interposed, the Secondary winding is floating and arbitrary can be grounded.

Während sich bei den bekannten Induktionskochmulden unvermeidbar Ableitstromverhältnisse ausbilden, die je nach Konstruktion und Schaltung mehr oder weniger zufällig sind, wird bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eine Aufladung des durch die Heizspule und den Boden des Kochtopfs gebildeten Kondensators vermieden oder zumindest stark minimiert. Da auf diese Weise die kapazitive Kopplung zwischen der Heizspule und dem Kochtopf verhindert wird, kann es nicht mehr zur Bildung störender Ableitströme kommen.While the well-known induction hobs inevitably form leakage current ratios that depend on Construction and circuit are more or less random, is in the structure of the invention, a charge through the heating coil and the bottom of the saucepan formed Capacitor avoided or at least greatly minimized. There on this way the capacitive coupling between the heating coil and the saucepan is prevented, it can no longer form disturbing leakage currents.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.Appropriate refinements and developments of the invention result from the subclaims and from the following Description of various embodiments using the Drawings.

Von den Zeichnungen zeigtFrom the drawings shows

Fig. 1 den Schaltungsaufbau einer Induktionskochmulde bei Verwendung einer zylinderförmigen Heizspule; FIG. 1 shows the circuit structure of an induction cooker hob with the use of a cylindrical heater coil;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung bei Verwendung einer spiralförmigen Heizspule; Fig. 2 shows an embodiment of the invention when using a spiral heating coil;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltung mit zwei ineinander geschobenen Heizspulen mit entgegengesetztem Windungssinn; Fig. 3 shows a circuit according to the invention with two nested heating coils with opposed directions of winding;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Induktionskochmulde mit zwei halbkreisförmigen Heizspulen, und Fig. 4 is an induction hob according to the invention with two semicircular heating coils, and

Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung mit vier viertelkreisförmigen Heizspulen. Fig. 5 shows an embodiment of the invention with four quarter-circle heating coils.

Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei jeweils nur die erfindungswesentlichen Teile wiedergegeben sind. The drawings show different embodiments of the Invention in a schematic representation, with only each parts essential to the invention are reproduced.

Die Ausgangsspannung des HF-Generators, der als solcher nicht dargestellt ist, liegt an den Klemmen 1, 2 der Primärspule 3 des Trenntransformators 4 an. Die Klemmen 5, 6 der Sekundärspule 7 des Trenntransformators sind mit der zylinderförmigen Heizspule 8 verbunden, deren oberste Windung dicht unterhalb der Platte 9 aus dielektrischem Material angeordnet ist. Die Platte 9 stellt die Tragplatte für den Topf 10 aus ferromagnetischem Material dar. Das elektrische Potential der obersten Windung der Heizspule 8 bestimmt den Strom, der über die Spule-Topf-Kapazität abfließt. Im ungünstigsten Fall entspricht das Potential der vollen Ausgangsspannung des Transformators 4. Um das elektrische Potential der obersten Windung der Heizspule möglichst niedrig zu halten, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die oberste Windung der Heizspule oder die zu dieser Windung führende Zuleitung der Sekundärspule des Transformators geerdet.The output voltage of the HF generator, which is not shown as such, is present at the terminals 1 , 2 of the primary coil 3 of the isolating transformer 4 . The terminals 5 , 6 of the secondary coil 7 of the isolating transformer are connected to the cylindrical heating coil 8 , the uppermost turn of which is arranged just below the plate 9 made of dielectric material. The plate 9 represents the support plate for the pot 10 made of ferromagnetic material. The electrical potential of the uppermost turn of the heating coil 8 determines the current that flows through the coil-pot capacitance. In the worst case, the potential corresponds to the full output voltage of the transformer 4 . In order to keep the electrical potential of the uppermost turn of the heating coil as low as possible, the top turn of the heating coil or the lead of the secondary coil of the transformer leading to this turn is grounded in this exemplary embodiment.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit einer spiralförmigen Heizspule 12, die hier in der Aufsicht dargestellt ist. Die Sekundärspule 13 des Trenntransformators 4 ist hier in ihrer Mitte, nämlich an dem Anschlußpunkt 14, geerdet. Dadurch entstehen gegenüber Erde zwei gleich große symmetrische Spannungen entgegengesetzter Polarität. Diese beiden Spannungen liegen über die Anschlußklemmen 15, 16 an den Enden der spiralförmigen Heizspule 12 an. Auf diese Weise ergibt sich am Spule-Topf-Kondensator im Mittel eine Spannung von Null, und die Entstehung eines Ableitstromes wird so verhindert. Fig. 2 shows an embodiment with a spiral heating coil 12 , which is shown here in plan view. The secondary coil 13 of the isolating transformer 4 is here at its center, namely at the connection point 14 , grounded. This creates two symmetrical voltages of opposite polarity of equal magnitude with respect to earth. These two voltages are applied via the terminals 15 , 16 at the ends of the spiral heating coil 12 . This results in an average voltage of zero at the coil-pot capacitor, and the generation of a leakage current is prevented.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 verwendet ebenfalls einen Trenntransformator 4, dessen Sekundärspule 13 in der Mitte am Anschlußpunkt 14 geerdet ist. Dadurch entstehen wiederum an den beiden Anschlußklemmen 18, 19 symmetrische Ausgangsspannungen gegenüber Erde. In diesem Fall werden zwei nahezu gleich große Heizspulen 20, 21 mit entgegengesetztem Windungssinn verwendet, die ineinander geschoben sind. Die beiden Heizspulen 20, 21 werden so mit der Sekundärspule 13 verbunden, dass die oberste Windung der Heizspule 20 mit der Ausgangsklemme 18, die oberste Windung der Heizspule 21 mit der Ausgangsklemme 19, und die Enden der untersten Wicklung der beiden Heizspulen mit dem mittleren Anschlußpunkt 14 verbunden werden, der seinerseits geerdet ist. Diese Ausführungsform ist auch bei einer exzentrischen Position des Topfes im Verhältnis zu den Heizspulen unempfindlich.The embodiment according to FIG. 3 also uses an isolating transformer 4 , the secondary coil 13 of which is grounded in the middle at the connection point 14 . This in turn produces symmetrical output voltages with respect to earth at the two connection terminals 18 , 19 . In this case, two heating coils 20 , 21 of almost the same size, with opposite turns, are used, which are pushed one inside the other. The two heating coils 20 , 21 are connected to the secondary coil 13 in such a way that the top winding of the heating coil 20 with the output terminal 18 , the top winding of the heating coil 21 with the output terminal 19 , and the ends of the lowest winding of the two heating coils with the middle connection point 14 are connected, which in turn is grounded. This embodiment is also insensitive to an eccentric position of the pot in relation to the heating coils.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung sind an die Sekundärspule 23, die ebenfalls mittig geerdet ist, zwei zylindrische halbkreisförmige Heizspulen 26, 27 angeschlossen, die zusammen einen Vollzylinder bilden. An den Ausgangsklemmen 24, 25 liegen symmetrische, gleich große Ausgangsspannungen an. Die Ausgangsklemmen 24, 25 sind jeweils mit dem Ende der obersten Wicklung der beiden Heizspulen verbunden. Wenn bei dieser Anordnung die beiden Heizspulen 26, 27 entgegengesetzten Windungssinn besitzen, sind die magnetischen Felder gleichsinnig, die Ableitströme kompensieren sich im Boden des Kochtopfes.In the arrangement shown in FIG. 4, two cylindrical semicircular heating coils 26 , 27 are connected to the secondary coil 23 , which is also grounded centrally, which together form a solid cylinder. There are symmetrical, equally large output voltages at the output terminals 24 , 25 . The output terminals 24 , 25 are each connected to the end of the uppermost winding of the two heating coils. If in this arrangement the two heating coils 26 , 27 have opposite turns, the magnetic fields are in the same direction, the leakage currents are compensated for in the bottom of the saucepan.

Die Anordnung nach Fig. 4 läßt sich auch so realisieren, dass die beiden Heizspulen 26, 27 den gleichen Windungssinn haben. Vorausgesetzt, dass der Abstand zwischen den Heizspulen und dem Topfboden gering ist, ergibt sich praktisch kein magnetischer "Kurzschluss" zwischen den beiden Heizspulen. Diese Lösung hat den Vorteil, dass sich bei exzentrischer Position des Kochtopfes bezüglich der Heizspulen die Magnetfelder bevorzugt im Bereich des Kochfeldes schließen und nicht außerhalb. Andererseits wird bei exzentrischer Position des Kochtopfes die Kompensation unvollständiger, wenn der Topf beispielsweise nur eine der beiden Halbspulen bedeckt. The arrangement according to FIG. 4 can also be implemented in such a way that the two heating coils 26 , 27 have the same winding sense. Provided that the distance between the heating coils and the bottom of the pot is small, there is practically no magnetic "short circuit" between the two heating coils. This solution has the advantage that when the saucepan is in an eccentric position with respect to the heating coils, the magnetic fields preferably close in the area of the hob and not outside. On the other hand, when the saucepan is in an eccentric position, the compensation becomes incomplete if, for example, the saucepan only covers one of the two half-coils.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der wiederum die Sekundärspule 23 des Trenntransformators 4 mittig geerdet ist, so dass an den beiden Ausgangsklemmen 24, 25 wiederum entgegen gerichtete symmetrische Spannungen anliegen. Bei diesem Beispiel sind in der dargestellten Weise vier zylindrische Heizspulen 30, 31, 32, 33 mit jeweils viertelkreisförmigem Querschnitt angeschlossen, die zusammen den Querschnitt eines vollen Kreises bilden. Die symmetrischen Ausgangsspannungen der Sekundärspule 23 liegen wiederum jeweils an den oberen Windungen der Heizspulen. FIG. 5 shows an embodiment in which the secondary coil 23 of the isolating transformer 4 is again grounded in the center, so that opposite symmetrical voltages are again present at the two output terminals 24 , 25 . In this example, four cylindrical heating coils 30 , 31 , 32 , 33 , each with a quarter-circular cross section, are connected in the manner shown, which together form the cross section of a full circle. The symmetrical output voltages of the secondary coil 23 are again in each case on the upper turns of the heating coils.

Auch in diesem Fall besteht wieder die Möglichkeit, dass die Heizspulen entweder alle den gleichen Windungssinn, oder aber abwechselnd entgegengesetzten Windungssinn aufweisen. Diese Ausführungsform stellt sich als besonders vorteilhaft bei einer exzentrischen Position von Kochtopf und Heizspulen- Anordnung dar.In this case there is also the possibility that the Heating coils either all in the same direction, or else alternately have opposite turns. This Embodiment proves to be particularly advantageous an eccentric position of the saucepan and heating coil Arrangement.

Claims

1. induction hob with an upper cover plate ( 9 ) made of dielectric material, a high frequency generator and at least one heating coil ( 8 ; 12 ; 20 , 21 ; 26 , 27 ), characterized in that between the high frequency generator and the heating coil ( 8 ; 12 ) or the heating coils ( 20 , 21 ; 26 , 27 ) an isolating transformer ( 4 ) is interposed, the secondary winding ( 7 ; 13 ; 23 ) is grounded.

2. induction hob according to claim 1 with a cylindrical heating coil ( 8 ), characterized in that an output of the secondary winding ( 7 ) of the transformer is grounded and connected to the pot ( 10 ) closest adjacent winding of the heating coil ( 8 ).

3. induction hob according to claim 1 with a spiral heating coil ( 12 ), characterized in that the secondary winding ( 13 ) of the transformer is grounded in terms of voltage in the middle.

4. induction hob according to claim 1, characterized in that the secondary winding ( 13 ) of the transformer is grounded in terms of voltage in the middle (connection point 14 ), and that two cylindrical heating coils ( 20 , 21 ) are connected with opposite turns in their plus and minus voltage , wherein the two heating coils ( 20 , 21 ) are pushed into each other and the ends of the lowest winding of the two heating coils ( 20 , 21 ) are connected to the middle grounded connection point ( 14 ).

5. induction hob according to claim 1, characterized in that the secondary winding ( 23 ) of the transformer is grounded in terms of voltage in the middle, and that at the output terminals ( 24 , 25 ) of the secondary winding, the top winding of two semicircular, together forming a full circle heating coils ( 26 , 27 ) is connected with the opposite turn sense.

6. induction hob according to claim 1, characterized in that the secondary winding ( 23 ) of the transformer is grounded in terms of voltage in the middle, and that at the output terminals ( 24 , 25 ) of the secondary winding, the respective top winding of two semicircular, together a full circle forming heating coils ( 26 , 27 ) is connected with the same winding sense.

7. induction hob according to claim 1, characterized in that the secondary winding ( 23 ) of the transformer is grounded in terms of voltage in the middle, and that at their plus and minus voltage four quarter-circle, together forming a full circle heating coils ( 30 , 31 , 32 , 33 ) are connected in such a way that the symmetrical output voltages of the secondary winding ( 23 ) each lie on the upper turns of the heating coils ( 30 , 31 , 32 , 33 ), which either all have the same winding sense or alternately opposite winding sense.