用於感應線圈的託架、感應加熱器、感應爐以及製造感應加熱器的方法
2023-10-24 07:29:37 2
專利名稱：用於感應線圈的託架、感應加熱器、感應爐以及製造感應加熱器的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於感應線圈的託架，尤其是該託架具有扁平的或淺的結構，還涉及一種感應加熱器和一種製造這種感應加熱器的方法以及一種感應爐(induction hob)。
背景技術：
例如，根據US5,686,006可以知道，在感應爐的感應加熱器的情形下，將線圈導線以單層形式纏繞到一個具有預製的開槽或者槽狀凹部的託架上，該線圈導線例如是通過粘接來固定的。
發明內容
本發明的目的是提供一種上述託架，一種感應加熱器以及一種製造感應加熱器的方法，以消除現有技術的缺點，尤其是能使感應線圈的製造簡單化，並且能精確地限定感應線圈的形狀和結構。
上述問題由一種用於感應線圈的託架來解決，所述託架具有在一區域內或者沿一平面延伸的、基本上為扁平的結構，並具有上支承裝置和下支承裝置，所述兩個支承裝置被機械地互連且形成狹窄的間隙，以便在所述兩個支承裝置之間導入感應線圈。此問題還可以由一種具有感應線圈和上述託架的感應加熱器與一種具有上述感應加熱器的感應爐一起來解決。此外，此問題還可以由一種製造具有託架的感應線圈的方法來解決，該託架具有在一區域延伸的、基本上為扁平的結構，並且具有上支承裝置和下支承裝置，所述兩個支承裝置被機械地互連。它們形成狹窄的間隙用以導入感應線圈，從託架的徑向內部開始，將線圈導線纏繞到位於所述支承裝置之間的間隙內，該纏繞是沿徑向從內部向外部進行的。對本發明的有利和優選改進構成了其它權利要求的主題，並將在下面更加詳細地描述。為了明確的表述，將權利要求中的術語當作說明書內容的一部分。在下文中，對於既描述了託架又描述了感應加熱器以及製造方法那些特徵中的一部分僅僅提及一次。然而，這些特徵可相互獨立地應用於託架、感應加熱器及其製造方法。
所述託架具有上支承裝置和下支承裝置，兩者間形成狹窄的間隙。例如，它們可以構造成基本上為板狀或者構造成平面形式。感應線圈被導入或插入到所述狹窄間隙內，所述間隙也可以是一種很深的凹槽的形式。優選地，感應線圈是由連續的線圈導線形成的，特別有利的是，這種線圈導線是一種相當粗的多股線。優選地，線圈導線與外部或各股線之間的絕緣是採用一種類似清漆的塗層實現的，而不是類似塗層的塑料套。特別有利的是，線圈導線是以這樣的方式被纏繞到該間隙內的，即最終形成的感應線圈是單層形式。
優選使用單層感應線圈，尤其是在這樣的情況下，即兩個支承裝置的相互間距或者所述間隙與線圈導線的粗度相同，並且線圈導線在輕微的夾緊作用下被放置於該間隙內。這就使得能夠將線圈導線或者各個繞組固定就位，，以使感應線圈或感應加熱器獲得穩定的、持久的結構。這裡無需其它粘結劑或者夾具。
可以將託架製造成為一子組件或者基本上或完全由一單一零件製造。所述支承裝置可以被連接到一連接件上，該連接件最好是被成形在中心區域。因而在纏繞或導入線圈導線之前或之後，複雜的裝配步驟就沒有必要了。它可以由塑料製成。可選擇地，至少下支承裝置可以包含鐵磁材料，或者比如可以是徑向方向上的條帶形式，或者可以包括相同材料並且特別是這也應用於上支承裝置。從而，磁場能被轉向，而且以這種方式改變了感應線圈的總電感。
所述支承裝置形成有利的支承表面，支承表面限定了所述間隙從而限定了感應線圈或線圈導線所要導入的空間。對於支承裝置的結構或者由它們形成的支承表面，可以存在多種不同的可能性。首先，可以以完整表面的方式構造它們或者將它們構造成封閉的支承表面。比如這使得能夠構成一種很穩定的託架。還可以使其中至少一個支承裝置或者支承表面具有開槽和/或開口。它們能夠完成多種功能，這將在下文進行描述。比如，開口可以用作通風孔來冷卻感應線圈。還可以節省材料和減小重量。比如，具有開口的支承裝置的結構可以構造成一種輻條輪的形式，線圈導線接合在輪輻上。對於有利的製造方法也存在進一步的可能性，下文將對這些可能性進行更加詳細的描述。
所述支承表面中的至少一個或兩個可以以基本上為平面的方式構造或者構造成沒有隆凸部。或者是，可以在至少一個支承表面上設置一排隆凸部。它們可以以隔離件或導槽或預製路徑的形式來限定線圈導線的路徑。假如要精確限定繞組的相互位置，尤其是假如繞組之間不應該相互接合而是應該具有一定的間距時，這是特別有利的。這些隆凸部可以具有一種長型結構並且沿著線圈繞組或者間隙延伸。然而，為了節省材料，它們也可以包括一排相鄰的隆凸部，用於限定所述螺旋形路徑。
所述隆凸部可以伸出到支承裝置的支承表面之上，直至對線圈導線形成一定阻擋。然而，在引導或者纏繞線圈導線時，仍必須能夠以一定的作用力壓著該線圈導線，使其穿過變窄的橫截面而進入到內部的線圈區域中或者支承裝置之間的間隙內。尤其是，一種多股線圈導線在這裡提供了有利的可變形性。貫穿隆凸部的間隙橫截面的減少量可以在約10-20％之間。對於形成足夠的位置固定來說，這也被認為是合適的。
由這些隆凸部預先確定的所述感應線圈或者線圈導線的路徑可以是這樣的，即，在中心區域，在相鄰的繞組之間或者沒有間距或者具有很狹窄的間距。此間距可以朝著外部的方向增加，這是因為這能夠限定感應加熱器的功率密度的類型。
兩個支承裝置在中心件上或者中心區域的互連可以是整體的，如前所述。此外，在纏繞感應線圈之後有還可能在外部區域內提供其它的連接機構或者固定裝置，因為此後該間隙不再是可通過的了。一個位於中心的連接件可以具有開口或者孔，以便致使所述中心區域是可通過的。比如，可以將溫度傳感器引入所述開口或孔中，並測量感應線圈上方的溫度。尤其是當在感應爐中使用感應加熱器時，這是有利的，以便測定感應線圈上方的玻璃陶瓷熱板的溫度，或者間接測定放置於其上的烹飪器皿的溫度。該連接件也可能具有用於固定溫度傳感器的緊固裝置，比如具有鎖緊突起或凹槽。
在託架的外部或者頂部可以成形出隔離件或者類似物。藉助於它，尤其是可以以精確限定的間隔將該託架施加到玻璃陶瓷板的底面，以便特別地作為感應爐中的感應加熱器。
根據本發明的進一步改進，上述開口或者孔可以被構造在至少一個支承裝置中並且被用於將隔離件從外部導入該間隙內。假如感應線圈中並排的繞組之間具有一定的相互間隔，這是特別有利的。從而，在纏繞一條繞組之後，在它的徑向外部上可以插入隔離件。當從外部將隔離件穿過其中一個支承裝置而被插入時，它不阻礙線圈導線的導入。優選地，所插入的隔離件接合在內層繞組上或者限定了外層繞組的徑向間距。所述隔離件尤其可以是杆狀或者突起狀。特別有利的是，它們接合在兩個支承裝置內並且從而被固定就位。當感應線圈被纏繞時，它們能夠保持在託架內以形成一種永久的感應線圈布局。
除了目前的感應線圈之外，還可以在託架上(比如在託架的底面)提供鐵氧體。尤其是，它們是相對的扁平而且具有一種輪輻狀或者徑向結構。它們可以被導入、固定或者粘接在託架底面上的相應容座內。
在製造感應線圈的過程中，從徑向內部開始纏繞。因為從徑向內部開始纏繞時必須形成連接的可能性，因此在其中一個支承裝置上可以設置開口或者通道，通過它可以使感應線圈的線圈導線的起始端通向外部。為了使線圈導線的通道簡單化，所述通道可以被擴大。優選地，它是長型的或者是寬的開槽的形式，其徑向延伸到外部區域，尤其是延伸到外部邊緣之前或者甚至穿過後者。結果，線圈導線的通道就相對簡單了。此外，這種徑向延伸的開槽不會阻礙對單個周向延伸的線圈繞組的支承，因而基本上與之成直角。如前所述，這種開槽還可以起到諸如冷卻氣流供給源等的作用。
在將感應線圈或者線圈導線的一端導入之後，就可以開始實際的纏繞程序。對此存在有多種可能性，特別是線圈導線供給源被固定而託架旋轉。通過精確地限定支承裝置之間的間隙高度或者通過上述隆凸部，就可能藉助於夾緊作用將線圈導線足夠精確地固定在位。這樣，就能製造感應線圈而無需粘接或者其它固定方式了。
從權利要求書、說明書和附圖中可以獲知這些和其它特徵，各個特徵(無論是單獨地還是以組合的形式)都可以在本發明的一個實施例中和其它領域中得以實現，並且可表示出所要求保護的有利的、可獨立保護的結構。將本申請再細分成單獨的部分以及小標題決不對下面所作描述的總有效性構成限制。
在附圖中示意性地示出了本發明的實施例，其中圖1是託架的橫截面圖，其具有不同的結構可能性或者細節；圖2是對應於圖1的託架，其已纏繞了感應線圈；
圖3是具有感應加熱器的感應爐的橫截面圖，其中在一個玻璃陶瓷熱板的下面放置有一個與圖2所示相應的感應線圈。
具體實施例方式
圖1以示例方式示出一種感應線圈11，並舉例說明各種可能的結構。感應線圈11具有託架12。它包括作為上支承裝置的上板14以及作為下支承裝置的下板15。這兩塊板14和15由中心件16連接，特別是，整個託架12被構造成整體，比如由塑料製成。
在中心件16中設有作為長型孔的中心凹部18，它能夠起到多種作用，其中包括用作溫度傳感器的通道，以便將溫度傳感器接合在位於其上方的熱板上。它還用作冷卻氣流的通道。該中心凹部18還節省了材料。
還可以在兩塊板14和15中之一的表面上或者在兩塊板上設置具有中間輻條21的通風孔20。比如它們可以被形成為徑向指向的開槽。除了具有改善的通風功能之外，它們還可以節省材料。還可以在此處向板14和15之間的線圈導線繞組供電。由於板14和15的輻條21也位於通風孔20之間，就確保了對繞組30有充足的支承或者定位。比如，還可以將上板14上的通風孔20設置成使之相對於下板15上的通風孔偏離。在此情形下，輻條21和外周緣構成了合適的支承面用以支承繞組30。
在託架12的右側，以示例的方式示出通風孔是如何以開槽22的形式通過右手側或者向邊緣敞開的。感應線圈或者繞組30的內連接端能以特別有利的方式從側面導入這樣的開槽內。
在託架12的左手側區域，示出如何為隔離件26設置孔24。所述孔24作為孔24a穿過上板14並作為孔24b部分地延伸到下板15內。隔離件26被插入所述孔24中，優選地通過夾緊方式來插入。從出口處，這是在將內層繞組30導入到隔離件26的右側之後進行的。然後，從外部，下一個外層繞組30被纏繞到隔離件26的左手側，從而在兩個繞組之間保持該隔離件厚度的間距。隨著孔24的位置或者隔離件26的厚度的不同，有可能改變並排的繞組之間的間距。
在右手側區域示出了針對隔離件26的一種可選方法，其中，感應線圈的中心區域的繞組30是直接並排或者相互接觸的。大致從半徑的一半處開始設置隆凸部28，在圖示的實施例中顯示出，它們被形成在由下板15所構成的支承表面上。隨著繞組的半徑增大，隆凸部28變得更寬。從而，並排繞組30的間距增加，這可以用來減小徑向外部區域內的功率密度。
作為一種改進，隆凸部28可以是縱向的隆凸部形式，它們具有與各個繞組30的路徑相對應的螺旋形結構。它們可以是連續的，或者可以被構造成具有相互間距的沿著一假想線設置的成個體的隆凸部，結果便為每一個單個繞組形成了直線型或線性止擋。
隆凸部28的高度最好是這樣的，在將線圈導線31或者繞組30導入時，它們是被從徑向外部導入的。它們被用足夠的作用力導入，以致於它們剛好克服足夠的隆凸部28的作用，以使它們能沿著正確的軌跡延伸。所述隆凸部28可以被設計為扁平的中心突起。最好是，如圖所示，它們被構造成具有三角形橫截面、具有恆定的高度和變化的寬度。這樣，繞組30就被集中在兩個隆凸部28之間的最低點並且處於所需的位置上。
圖2示出一種感應線圈11的部分橫截面，其具有已被導入的由線圈導線31構成的繞組30。然而，與圖1相比，這裡繞組30的相互間距是恆定的或者繞組處於相互之間精確接合的狀態。這樣，這裡就沒有隔離件26或者起同樣作用的隆凸部28。還可以清楚知道，線圈導線31的厚度大致與板14和15之間的凹槽17的高度相等，因而就具有非常好的定位效果。
圖2還示出了感應線圈11上的接頭，即外接頭32a和內接頭32b。尤其是，內接頭32b可以通過相應的開口而穿出，該開口例如是如圖1所示的在下板15上的通風孔20或開槽22。
圖3示出一種感應爐35的橫截面，感應線圈11被定位在一塊玻璃陶瓷熱板36的下方。其託架12或上託架板14具有被構造成隆凸部的隔離件38。這樣，感應線圈11以及板14的頂部就接合在玻璃陶瓷板36的底面上。
以與圖1和2所示相同的方式，在凹槽17中，託架12具有多個由線圈導線31構成的繞組30。相應的接頭32a和32b被導出尤其是被引導到電源40內，在該電源40內通過接頭32供電。關於電源40，沒有必要作更加詳細的描述，因為對於一個有經驗的行家而言這樣一種連接能夠很容易實現。
在託架12的中心，中心凹部18穿過中心件16，該中心凹部18內設有溫度傳感器42。其上部接合在玻璃陶瓷板36的底面上並能夠確定它的溫度。這尤其是用來防止玻璃陶瓷板過熱並且將它的溫度傳輸給爐35的熱指示器或類似元件。
內接頭32b可以穿過下板15上的相應開槽或開口被固定，採用與此相同的方式，外接頭32a可以穿過類似的開口。然而，徑向向外連接的繞組30卻沒有固定，以致於在下板15中的開槽內必須有一個夾緊作用。作為選擇，可以通過粘接來實現固定，或者通過將接頭32a導引到圖3所示的電源40來實現定位。
權利要求
1.一種用於感應線圈(11)的託架(12)，所述託架(12)具有在一區域內或者沿一平面延伸的、基本上為扁平的結構，並具有上支承裝置(14)和下支承裝置(15)，所述兩個支承裝置被機械地互連且形成狹窄的間隙(17)，以便在所述兩個支承裝置之間導入感應線圈(11)。
2.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，所述感應線圈(11)的形式是一種單根的、連續的線圈導線(31)。
3.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，所述託架(12)被整體構成為一個部件，使得所述兩個支承裝置(14，15)由一個部件構成。
4.根據權利要求3所述的託架，其特徵在於，所述託架(12)被整體構成為一個部件，在此部件中具有所述兩個支承裝置(14，15)以及位於所述兩個支承裝置之間的連接件(16)。
5.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，至少所述下支承裝置(15)包含鐵磁材料。
6.根據權利要求4所述的託架，其特徵在於，所述兩個支承裝置(14，15)與位於它們兩者之間的所述連接件(16)形成為整體組件。
7.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，所述兩個支承裝置(14，15)之間的所述相互間距(17)大約是所述感應線圈(11)的線圈導線(31)的粗度，所述兩個支持裝置的所述間距足夠用來讓所述線圈導線(31)在輕微的夾緊作用力下被設置在所述兩個支承裝置(14，15)之間。
8.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，每一個所述支承裝置(14，15)都形成向內指向的支承表面，或者相互指向，或者在這樣一種支承表面內延伸。
9.根據權利要求8所述的託架，其特徵在於，所述支承裝置(14，15)是完整表面的形式，或者為感應線圈導線(31)所形成的所述支承表面基本上是封閉的。
10.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，在兩個所述支承裝置(14，15)上都設有通風孔形式的開槽(20，22)，用於冷卻所述感應線圈(11)。
11.根據權利要求8所述的託架，其特徵在於，由所述兩個支承裝置(14，15)形成的所述支承表面是平面的或者沒有隆凸部。
12.根據權利要求8所述的託架，其特徵在於，所述兩個支承裝置(14，15)的所述支撐表面中的至少一個支承表面具有隆凸部(28)；所述隆凸部沿著所述感應線圈(11)的感應線圈導線(31)的預定路徑延伸，或者，以預定的間隔延伸以便在所述線圈導線(31)的兩個並排的繞組(30)之間限定一間距。
13.根據權利要求12所述的託架，其特徵在於，所述隆凸部(28)在所述支承裝置(14，15)之一的所述支承表面之上伸出並減少所述狹窄間隙(17)的橫截面，使得在纏繞所述線圈(11)的過程中所述線圈導線(31)能被壓入或者藉助於施力而通過。
14.根據權利要求12所述的託架，其特徵在於，所述間隙(17)的橫截面減少量約為10％到20％。
15.根據權利要求12所述的託架，其特徵在於，所述隆凸部被以這樣的方式構造，即在所述託架(12)的中心區域，在並排的繞組(30)之間或者沒有間距或者僅有一個很小的間距，並且所述間距朝向所述託架(12)的外部區域增大。
16.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，所述兩個支承裝置(14，15)在中心區域由連接件(16)機械地相互連接。
17.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，在所述支承裝置(14，15)的中心區域內設有開口(18)，用於導入溫度傳感器或類似元件。
18.根據權利要求1所述的託架，其特徵在於，在所述支承裝置(14，15)上設置至少一個開口(24a，24b)或者孔，用於導入和永久地固定杆狀隔離件(26)，在將所述感應線圈(11)的下一個徑向外層繞組導入之前，所述杆狀隔離件被徑向地導入到所述感應線圈(11)的內層繞組(30)的外部，以此方式，就由所述隔離件(26)確定了所述感應線圈(11)的並排繞組(30)的相互間距。
19.一種感應加熱器，其具有感應線圈(11)並且具有根據權利要求1所述的用於該感應線圈的託架(12)。
20.根據權利要求19所述的感應加熱器，其特徵在於，所述感應線圈(11)的線圈導線(31)被以非粘接的方式或者完全靠機械壓力作用固定在所述託架(12)上。
21.一種感應爐，其具有至少一個根據權利要求19所述的感應加熱器(11)。
22.一種製造具有託架(12)的感應線圈(11)的方法，所述託架具有在一平面或區域內延伸的、基本上為扁平的結構，並且具有上支承裝置(14)和下支承裝置(15)，所述兩個支承裝置被機械地互連且形成用於導入所述感應線圈(11)的狹窄間隙(17)；並且，從託架的徑向內部開始，將所述感應線圈(11)的線圈導線(31)纏繞到所述託架(12)上並位於所述支承裝置(14，15)之間的所述間隙(17)內，其中，纏繞是沿徑向從徑向內部向徑向外部進行的。
23.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，在將所述感應線圈(11)纏繞之前，在所述感應線圈(11)的內端部處，接頭(32b)穿過所述託架(12)內或者所述支承裝置之一內的開槽(20，22)，所述開槽比所述線圈導線(31)的橫截面更大，所述開槽從所述線圈繞組(30)的一起始點開始在向外的方向上沿縱向和徑向延伸。
24.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，從一給定的繞組半徑開始，在施加所述感應線圈(11)的下一外層繞組(30)部分之前，隔離件(26)被導入所述託架內。
25.根據權利要求24所述的方法，其特徵在於，在纏繞了所述感應線圈(11)的前一徑向內層繞組(30)部分之後，隨即導入所述隔離件(26)。
26.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，從所述感應線圈(11)的大約三分之一半徑處開始，還纏繞一長型柔性隔離件，該長型柔性隔離件與所述線圈導線(31)平行地同時纏繞，並處於線圈導線的徑向內側；該長型柔性隔離件的厚度或橫截面隨著已纏繞的繞組的數量或者所述感應線圈(11)的徑向延伸距離而增大。
27.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述託架(12)是旋轉的，而所述線圈導線(31)的供給是固定的。
全文摘要
一種用於感應加熱器的扁平感應線圈的託架，具有上支承板和下支承板。這些板被機械地互連並且形成狹窄間隙用以導入感應線圈，該感應線圈由單根、連續的線圈導線形成的幾個繞組構成。由於這兩個支承板之間具有相互間距，線圈導線能被固定並從而安裝就位。
文檔編號H05B6/12GK1819726SQ20061000898
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月5日 優先權日2005年1月31日
發明者B·羅特 申請人:E.G.O.電氣設備製造股份有限公司