具有至少兩個加熱元件和功率電子裝置的灶臺的製作方法

2023-09-11 15:06:45 2

專利名稱：具有至少兩個加熱元件和功率電子裝置的灶臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的具有至少兩個加熱元件和功率電子裝置的灶臺。
背景技術：
由EP 0 986 287 Bl和由EP 0 971 562 Bl已知如下灶臺，這些灶臺包括多個加熱元件和用於將灶臺連接到家用電網的一個或多個相的功率電子裝置。通常將分別具有濾波器和整流器的分開的功率電子裝置用於家用電網的每個相。僅連接到家用電網的單個相的灶臺通常是成本低的和結構簡單的並且由於家用電網的功率限制而具有例如最大可以為4. 6 kW的有限加熱功率。另一方面，存在使灶臺裝備有大量加熱元件的趨勢，這些加熱元件可靈活地使用並且可根據置於灶臺上的炊具的大小和/或位置接通或斷開。在此類灶臺中使用可彼此獨立地操作的電流供應單元，這些電流供應單元分別用於加熱炊具並且能夠通過開關裝置靈活地與對應於相應炊具的加熱元件接線。此外已知的是，使用能夠建立或斷開電流供應單元與加熱元件之間的連接的機電繼電器來實現此類開關裝置。此類開關裝置通常將大量的加熱元件(例如矩陣灶臺的小型感應器)與數目小得多的電流供應單元(例如逆變器)聯結。開關裝置因此沿加熱元件的方向分叉並且每個加熱元件通常對應於分叉樹狀結構的一個分支的末端。每個加熱元件因此可以按恰好一種方式與一個電流供應單元連接。該規則的例外情況可在具有所謂升壓模式(Booster-Modus)的灶臺中找到，其中能夠將兩個電流供應單元連接在一起以操作單個加熱元件。相應的機電繼電器打開或關閉這兩個電流供應單元之間的電橋，尤其是感應灶臺的兩個逆變器之間的電橋。由於加熱功率在升壓模式中應當剛好集中在一個加熱元件上，因此在該開關電橋與加熱元件之間分別布置另一開關，該另一開關能使不將進行加熱的加熱元件與電流供應裝置分開。為了展現成本節約潛力，能夠將可用資源靈活地用於不同的加熱元件是重要的。 在此應當注意，同時使用具有非常多加熱元件的灶臺的所有加熱元件是不可能的，並且即使在所有加熱區或加熱元件均被使用的情況下也僅在非常罕見的情形中必須以最大功率來操作每個加熱元件。

發明內容
因此，本發明所基於的任務在於，更靈活地設計電流供應單元與加熱元件之間的對應關係，減少對於將電流供應單元交替用於多個加熱元件而言所必需的轉換過程的數量，並且簡化關於電磁兼容的標準的實現。此外，本發明所基於的任務還在於，當開關裝置中的開關之一由於故障而無法使用時還能夠實現灶臺的應急操作。該任務尤其是通過具有權利要求1的特徵的灶臺解決。由從屬權利要求得出本發明的其他有利的構型。
本發明尤其從具有至少兩個加熱元件和用於連接至家用電網的單個相的功率電子裝置的灶臺出發。該功率電子裝置包括用於分別向一個或多個加熱元件供應加熱電流的多個電流供應單元。此外，該灶臺還包括具有多個機電繼電器的開關裝置，該多個機電繼電器用於使電流供應單元與加熱元件連接和/或使電流供應單元與加熱元件斷開。本發明尤其涉及具有至少三個加熱區或至少三個加熱元件的灶臺，該至少三個加熱區或至少三個加熱元件由家用電網的單個相饋電並且例如布置在邊長在60 cm與80 cm 之間的蓋板下面。提出了，這些加熱元件中的至少一個加熱元件分別與機電繼電器中的至少兩個機電繼電器的至少兩個輸出極中的一個輸出極固定連接。由此實現冗餘的開關裝置，在該冗餘的開關裝置中能夠可選地通過兩個不同的路徑來向加熱元件供應加熱電流，其中每條路徑包括兩個繼電器之一。切換可能性的數目以及電流供應單元與加熱元件之間的可能對應關係的數目得到顯著提高，並且由此灶臺的靈活性得到提高。由於感應灶臺相比於輻射灶臺具有短的響應時間，因此感應灶臺特別適用於時分復用操作。因此，本發明的優點在其應用於感應灶臺時特別明顯。在此情形中，加熱元件是感應器，並且電流供應單元包括逆變器，該逆變器能夠從來自家用電網的經整流和在必要時經濾波的電流中產生高頻加熱電流。感應灶臺中加熱電流的頻率通常在20 kHz與100 kHz之間。由於通過本發明能夠簡化可用能量到加熱元件或加熱區上的分布，因而還能夠以功率電子裝置的較小的額定功率來達到滿意的結果。尤其可以將加熱元件的額定功率的總和選擇成大於功率電子裝置的額定功率。功率電子裝置的額定功率通常剛好在家用電網的一相的最大可用功率以下並且可以例如對於德國為4. 6 kW。功率電子系統需要的最大功率還可以根據可用功率以可調節的方式進行設計。這種調節可以與其他的國家調節(例如，時區和/或語言)組合進行。此外還提出，在兩個繼電器的無開關電流狀態下或「常閉」(NC)狀態下，這兩個繼電器中的恰好一個繼電器將加熱元件與電流供應單元之一相連接，而另一個繼電器則斷開至相同的電流供應單元或另一電流供應單元的連接。由此還可以在由於故障而沒有開關電流可用時實現加熱元件的操作。此外還提出，每個加熱元件分別與機電繼電器中的至少兩個機電繼電器的至少兩個輸出極中的一個輸出極固定連接。由此可以為每個加熱元件實現冗餘的電流供應。替換於此地，還可以將一個或多個加熱元件與僅單個機電繼電器的至少兩個輸出極中的一個輸出極相連接。當功率電子裝置包括共同用於所有電流供應單元的低通濾波器和整流器時，可以實現由於硬體的共同使用而導致的成本節約潛力。作為機電繼電器尤其是可以使用單極換向開關，其中兩個輸出極可與不同的加熱元件相連接。在此情形中還提出，繼電器的共同中間端子與電流供應單元相連接，並且繼電器的兩個輸出極分別與加熱元件相連接或者沿相應方向布置在加熱元件與電流供應單元之間的連接中。可以通過電流供應單元與加熱元件之間的連接中的多個串聯的繼電器來實現開關裝置進一步提高的靈活性。開關裝置可以尤其包括多個分支層。
還可以為不同的加熱元件不同地設計分支層的數目或者串聯的繼電器的數目。例如可以是有意義的是，如此設計開關裝置，即布置在中間的加熱元件可以與特別大數目的電流供應單元或逆變器相連接，而布置在灶臺邊緣處的加熱元件可以與較少數目的電流供應單元相連接。由此，布置在中間的加熱元件能夠非常靈活地與加熱區中的其他加熱元件組合，這對於布置在加熱區邊緣處的加熱元件而言不是同等程度必需的。


從以下的附圖描述中得出其他優點。附圖中示出了本發明的實施例。附圖、說明書和權利要求包含大量組合的特徵。專業人員也將適當地單獨觀察這些特徵並且將它們概括成有意義的其他組合。圖1示意性地示出灶臺的結構，該灶臺具有多個加熱元件和用於連接到家用電網的單個相的功率電子裝置；
圖2示意性地示出根據本發明的一個替換構型的灶臺的結構； 圖3示意性地示出根據本發明的另一個替換構型的灶臺的結構；以及圖4在本發明思想的概括中示意性地示出灶臺的結構。
具體實施例方式圖1示意性地示出具有四個加熱元件IOa-IOd和功率電子裝置12的灶臺。該功率電子裝置用於將灶臺連接到家用電網的單個相14並且向整個灶臺供應該相14的電流。該功率電子裝置包括濾波器16和整流器18，該濾波器16和整流器18對從家用電網汲取的交流電流進行濾波並將其轉換成直流電流，該直流電流經歷由衰減電容器20進行的進一步濾波。濾波器16是低通濾波器，其防止灶臺由於來自家用電網的強脈衝而損壞以及從灶臺進入家用電網的放大閃變的反饋。在圖1所示的實施例中，功率電子組件還包括兩個電流供應單元22a、22b，它們被構造為逆變器並且由此處未示出的控制單元操作為使得產生具有期望加熱頻率的加熱電流。這兩個逆變器22a、22b在此可以產生具有不同加熱頻率、不同振幅和/或不同負載周期或相位的加熱電流，以便在加熱元件IOa-IOd中產生期望的加熱功率。加熱元件IOa-IOd 是產生具有加熱電流頻率的高頻磁場的感應器。該磁場在置於灶臺上在相關加熱元件 IOa-IOd區域中的炊具的鐵磁底面中產生渦流，該炊具通過該渦流被加熱。在電流供應單元22a、22b與加熱元件IOa-IOd之間布置具有機電繼電器26a_26d 的開關裝置Μ。繼電器26a-26d是單極換向開關，其共同的中間端子分別與兩個其他繼電 :^a、28b的一個極連接。這些其他繼電！^a、28b通過其中間端子分別與電流供應單元 22a、22b連接。每個電流供應單元22a、22b可以通過繼電器的合適切換與每個加熱元件IOa-IOd連接。加熱元件IOa-IOd在其側分別與開關裝置M的第二繼電器層的兩個不同繼電器26a-26d的兩個輸出極固定連接。由此，每個加熱元件IOa-IOd可以同時與兩個電流供應單元22a、22b連接，以便將全部可用能量集中到相關加熱元件IOa-IOd 上。在此情形中，這兩個構造為逆變器的電流供應單元22a、22b產生具有相同加熱頻率的加熱電流以避免破壞性的幹擾。與加熱元件IOa-IOd之一連接的繼電器的輸出極被選擇為，使得在繼電器^^力6(1的無開關電流的狀態下兩個繼電器中的恰好一個繼電器將加熱元件IOa-IOd 與電流供應單元22a、2^之一連接，而另一個繼電器26a-26d斷開至另一個電流供應單元 22a、22b的連接。加熱元件IOa因此例如與繼電器^b的常閉(NC)輸出極連接並且與繼電器^c的常開(NO)輸出極連接。加熱元件IOa-IOd的額定功率的總和大於功率電子裝置12的額定功率或者家用電網的相14的額定功率。例如，加熱元件IOa-IOd的額定功率的總和可以是7. 2 kff並且功率電子裝置的額定功率可以是4. 6 kW。通過開關裝置M的在圖1中所示的兩層結構，在加熱元件IOa-IOd與電流供應單元22a、22b之間的連接中分別布置了兩個串聯的繼電器^aJ8bJ6aj6d。圖2示出本發明的另一實施例。為了避免重複，以下描述基本上限於與圖1中所示的實施例的不同之處，而關於相同的特徵可參照圖1中的描述。在圖2所示的實施例中，灶臺包括三個加熱元件IOa-IOc並且開關裝置M僅包括總共4個繼電器^aJ8bJ6aJ6b。加熱元件IOa僅分別通過一個繼電器^a、28b與電流供應單元22a、2^連接，而加熱元件IObUOc分別通過兩個串聯的繼電器^a、28a或^b、 28b與電流供應單元22a、22b連接。圖3示出本發明的另一個替換實施例，該實施例僅具有兩個繼電器^a、26b和三個加熱元件10a、10b、10c。這些加熱元件中僅中間的加熱元件IOb與兩個繼電器的輸出極連接，而加熱元件IOa分別與僅一個繼電器的輸出極連接。圖4示出根據本發明的感應灶臺的結構的概括，該感應灶臺具有M個電流供應單元22. 1-22. M或逆變器以及通過開關裝置M與電流供應單元22. 1-22. M連接的N個加熱元件10. 1-10. N。有M<N成立。裝置M的分支級30. 1-30. K的數目K至少與大於來自電流供應單元數目M的二進位對數的最小整數一樣大。開關裝置M可以安裝在分開的電路板上或者與電流供應單元22. 1-22. M 一起安裝在單個電路板上。這同樣適用於低通濾波器16和整流器18。這些元件也可以安裝在分開的電路板上或者與電流供應單元22. 1-22. M 一起安裝在較大的電路板上。本發明不僅可用於具有四個固定地預先給定的加熱區的傳統布局 (Muldenspiegel)而且也可用於具有大量加熱元件的矩陣灶臺，這些加熱元件布置在網柵中並且能夠靈活地組合以加熱單個鍋。圖3中的拓撲尤其適用於具有所謂的I^ella(西班牙海鮮飯)加熱區的布局，其中在灶臺的中間藉助中間的加熱元件IOb產生大的加熱區以加熱I3aeIla平底鍋。附圖標記 10加熱元件
12功率電子裝置 14相 16濾波器 18整流器 20衰減電容器 22電流供應單元 24開關裝置26繼電器28繼電器30分支級
權利要求
1.一種灶臺，其具有至少兩個加熱元件(IOa-IOd)和用於連接到家用電網的單個相 (14)的功率電子裝置(12)，其中所述功率電子裝置(12)包括用於分別向一個或多個加熱元件(IOa-IOd)供應加熱電流的多個電流供應單元(2h，22b)，以及所述灶臺具有開關裝置(24)，所述開關裝置具有用於使所述電流供應單元與所述加熱元件(IOa-IOd)連接和/ 或使所述電流供應單元與所述加熱元件(IOa-IOd)斷開的多個機電繼電器(26a-26d ；28a, 28b),其特徵在於，所述加熱元件(IOa-IOd)中的至少一個加熱元件分別與所述機電繼電器 (26a-26d)中的至少兩個機電繼電器的至少兩個輸出極中的一個輸出極固定連接。
2.根據權利要求1所述的灶臺，其特徵在於，所述加熱元件(IOa-IOd)是感應器並且所述電流供應單元(2 , 22b)分別包括逆變器。
3.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，所述加熱元件(IOa-IOd)的額定功率的總和大於所述功率電子裝置的額定功率。
4.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，在所述兩個繼電器(26a-26d)的無開關電流狀態下，所述兩個繼電器中的恰好一個繼電器將所述加熱元件(IOa-IOd)與所述電流供應單元(2h，22b)之一連接，而另一個繼電器(26a-26d)斷開至另一個電流供應單元(22a，22b)的連接。
5.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，每個加熱元件(IOa-IOd)分別與所述機電繼電器(26a-26d)中的至少兩個機電繼電器的至少兩個輸出極中的一個輸出極固定連接。
6.根據權利要求1-3之一所述的灶臺，其特徵在於，所述加熱元件(IOa-IOd)中的至少一個加熱元件與僅一個機電繼電器(26a-26d)的至少兩個輸出極中的一個輸出極連接。
7.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，所述功率電子裝置包括共同用於所有電流供應單元(22a, 22b )的低通濾波器(16 )和整流器(18 )。
8.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，所述機電繼電器(26a-26d)是單極換向開關。
9.根據權利要求8所述的灶臺，其特徵在於，所述繼電器(26a-26d)的共同中間端子與電流供應單元(22a, 22b)連接並且所述繼電器(26a-26d)的兩個輸出極分別與加熱元件 (IOa-IOd)連接。
10.根據前述權利要求之一所述的灶臺，其特徵在於，所述開關裝置(24)在電流供應單元(2h，22b)與加熱元件(IOa-IOd)的連接中包括多個串聯的繼電器(26a_26d ；28a,28b) .
11.根據權利要求10所述的灶臺，其特徵在於，在兩個加熱元件(IOa-IOd)與一個或兩個電流供應單元(2h，22b)的連接中布置不同數目的串聯的繼電器(26a-26d;28a，28b)。
全文摘要
本發明從一種灶臺出發，該灶臺具有至少兩個加熱元件(10a-10d)和用於連接至家用電網的單個相(14)的功率電子裝置(12)，其中功率電子裝置(12)包括用於分別向一個或多個加熱元件(10a-10d)供應加熱電流的多個電流供應單元(22a，22b)，以及該灶臺具有開關裝置(24)，該開關裝置具有用於使電流供應單元與加熱元件(10a-10d)連接和/或使電流供應單元與加熱元件(10a-10d)斷開的多個機電繼電器(26a-26d；28a，28b)。為了更靈活地設計電流供應單元(22a，22b)與加熱元件(10a-10d)之間的對應關係，該對應關係使將電流供應單元(22a，22b)交替用於多個加熱元件(10a-10d)所需的轉換過程數目減少並且簡化關於電磁兼容的標準的實現，提出了，加熱元件(10a-10d)中的至少一個分別與機電繼電器(26a-26d)中的至少兩個的至少兩個輸出極之一固定連接。
文檔編號H05B6/06GK102577597SQ201080048456
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月19日 優先權日2009年10月26日
發明者A.梅迪亞諾埃雷迪亞, C.卡雷特羅查馬羅, C.貝爾納爾魯伊斯, D.安東法爾孔, D.普亞爾普恩特, D.納瓦羅塔維內羅, D.莫羅斯桑斯, F.蒙特爾德阿斯納爾, I.烏裡薩帕羅奎, I.米連塞拉諾, J.I.阿蒂加斯馬埃斯特雷, J.J.帕裡西奧阿斯科納, J.M.布爾迪奧皮利亞, J.M.德拉丘爾達奧爾廷, J-R.加西亞希門尼斯, L.A.巴拉岡佩雷斯, O.盧西亞希爾, O.希門尼斯納瓦斯丘斯, P.J.埃南德斯布拉斯科, S.略倫特希爾 申請人:Bsh博世和西門子家用電器有限公司