專利名稱：電磁感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過電磁感應(yīng)來加熱被加熱物的電磁感應(yīng)加熱裝置。
背景技術(shù)：
作為電磁感應(yīng)加熱裝置，已知有采用如下工作線圈(感應(yīng)加熱線圈)的電磁烹調(diào) 器(electromagnetic range)，上述工作線圈使由金屬構(gòu)成的鍋等被加熱物中產(chǎn)生感應(yīng)電 流(渦電流)。該電磁烹調(diào)器構(gòu)成為通過對設(shè)置在頂板下的螺旋狀的1個工作線圈供給 20kHz以上的高頻電流，從而在該工作線圈中產(chǎn)生磁通。而且，通過使載放在頂板上的被加 熱物與工作線圈的磁通發(fā)生磁耦合，從而在該被加熱物中流過感應(yīng)電流，利用基于該感應(yīng) 電流的焦耳熱來加熱被加熱物。由于在采用1個工作線圈的電磁烹調(diào)器中，該工作線圈所產(chǎn)生的磁通在工作線圈 的徑向的中央附近最大，所以被加熱物的底面溫度在工作線圈的徑向的中央附近高，在其 他地方低，成為環(huán)狀的加熱分布，存在產(chǎn)生加熱不均勻的問題。因此，提出了如下的電磁烹調(diào)器通過構(gòu)成為將工作線圈分割為多個加熱線圈， 將各加熱線圈同心狀地配置在同一平面上，并且用個別的高頻功率產(chǎn)生電路驅(qū)動各加熱線 圈，從而使被加熱物的加熱分布均等化，能達成均勻的加熱(例如參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2007-257977號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題供烹調(diào)用的鍋等被加熱物預(yù)想為各種材質(zhì)、大小，此外被加熱物不限于被載置在 工作線圈的中心。因此，在如上述專利文獻1那樣具備多個獨立的加熱線圈的電磁烹調(diào) 器中，當(dāng)在烹調(diào)中成為被加熱物不與任何一個加熱線圈所產(chǎn)生的磁通發(fā)生磁耦合的狀態(tài)的 情況下，該加熱線圈就變成以無負載狀態(tài)被驅(qū)動，在構(gòu)成對應(yīng)的高頻功率產(chǎn)生電路的切換 (switching)元件中流過過電流而成為故障的原因。因此，需要在烹調(diào)中總是監(jiān)視被加熱 物的位置，在加熱線圈成為無負載狀態(tài)時立即進行停止電力供給的控制。即，指出了如下難 點在采用分割的多個加熱線圈的情況下，必須對各線圈的每一個都設(shè)置監(jiān)視被加熱物相 對于各線圈的位置的檢測單元，電路變復(fù)雜并且成本增高。而且，必須分別判定各線圈的每 一個的檢測結(jié)果，需要控制系統(tǒng)的高速處理，控制系統(tǒng)的負擔(dān)增大。另外，由于在專利文獻1的電磁烹調(diào)器中，對分割的各加熱線圈的每一個都需要 高頻功率產(chǎn)生電路(切換元件)，所以會帶來部件個數(shù)增加并且成本增高的問題。進而，構(gòu) 成高頻功率產(chǎn)生電路的切換元件由于伴隨制造上的誤差而帶有的內(nèi)部電阻的微妙的偏差， 而沒有經(jīng)由各切換元件對對應(yīng)的加熱線圈均等地分配電流的補償。因此，還指出了如下難 點出于安全率起見，作為各切換元件需要使用額定電流和額定電壓高的元件，成本進一步 上升，并且故障的發(fā)生率變高。S卩，本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)所固有的上述問題，為了合適地解決這些問題而提出
3的，目的在于提供能均勻地加熱被加熱物的低成本且安全性高的電磁感應(yīng)加熱裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱裝置，能均勻地加熱被加熱物，并且能將成本抑制為 低廉，而且能確保高安全性。


圖1是實施例的電磁烹調(diào)器的控制電路圖。圖2是表示實施例的電磁烹調(diào)器的工作線圈與切換電路的關(guān)系的說明圖。圖3是表示實施例的被加熱物相對于構(gòu)成工作線圈的所有線圈進行磁耦合的狀 態(tài)的說明圖。圖4是表示實施例的被加熱物的位置相對于工作線圈發(fā)生了變化的狀態(tài)和小型 被加熱物與工作線圈的關(guān)系的說明圖。
具體實施例方式下面，舉出優(yōu)選的實施例，參照附圖按如下來說明本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱裝置。實施例圖1是表示作為電磁感應(yīng)加熱裝置的實施例的電磁烹調(diào)器的電路圖的圖，該電磁 烹調(diào)器10基本上具備對3相交流電源(例如200V)的輸出進行整流并將其變換為直流電 壓的整流器12、使由該整流器12整流后的直流電壓平滑的平滑電容器14、以及具有加熱被 加熱物38的線圈28、30、32的諧振電路20、22和切換電路16、18。電磁烹調(diào)器10的諧振電路由工作線圈(加熱感應(yīng)線圈)和諧振用電容器構(gòu)成，在 實施例中，工作線圈26構(gòu)成為將3個以上(在實施例中是3個)的線圈28、30、32以大致 同心圓狀配置在大致同一平面上。位于中間的第1線圈(第一線圈)30和位于外側(cè)的第2 線圈(第一線圈)32均與位于最內(nèi)側(cè)的基本線圈(第二線圈)28串聯(lián)連接，并且第1線圈 30與第2線圈32并聯(lián)連接(參照圖1)。另外，2個諧振用電容器34、36串聯(lián)連接于基本線 圈28。而且，由基本線圈28、串聯(lián)連接于該基本線圈28的第1線圈30以及第1諧振用電 容器34構(gòu)成第1諧振電路20。進而，由基本線圈28、串聯(lián)連接于該基本線圈28的第2線 圈32以及第2諧振用電容器36構(gòu)成第2諧振電路22。即，在實施例中，諧振電路被分割為 與并聯(lián)連接的線圈30、32的數(shù)量相同的數(shù)量。此外，工作線圈26配置在未圖示的非導(dǎo)電性 的頂板之下，利用電磁感應(yīng)對載置于該頂板并發(fā)生磁耦合的鍋等被加熱物38進行加熱。上述各線圈28、30、32是將把許多絕緣繩股(strand)捻合后的絞合線(Iitz wire)卷繞成螺旋狀而形成的，其卷繞方向設(shè)定為全部相同(向右卷繞或向左卷繞)。另外， 基本線圈28中的絞合線的繩股數(shù)設(shè)定為比第1線圈30和第2線圈32的繩股數(shù)多(例如 設(shè)定為2倍，但是只要設(shè)定為能對應(yīng)于流過的電流而抑制溫度上升的值即可)。電磁烹調(diào)器10具備2個切換電路16、18。一方的第1切換電路16包括連接于上 述平滑電容器14的一對第1切換元件40、40，該第1切換電路16連接于構(gòu)成上述第1諧振 電路20的第1線圈30。另外，另一方的第2切換電路18包括連接于平滑電容器14的一對 第2切換元件42、42，該第2切換電路18連接于構(gòu)成上述第2諧振電路22的第2線圈32。 第1切換元件40、40和第2切換元件42、42以并聯(lián)的關(guān)系連接到平滑電容器14。而且，第
41切換電路16通過使一對第1切換元件40、40交替導(dǎo)通/截止從而從直流電壓生成高頻電 流并供給到第1諧振電路20。另外，第2切換電路18通過使一對第2切換元件42、42交替 導(dǎo)通/截止從而從直流電壓生成高頻電流并供給到第2諧振電路22。此外，作為切換元件 40、42，優(yōu)選使用 M0SFET、M0SIC、IGBT 等。對上述電磁烹調(diào)器10的控制電路44連接有控制上述第1切換電路16的第1驅(qū) 動電路46和控制第2切換電路18的第2驅(qū)動電路48。上述基本線圈28與第1線圈30的電感的比率和基本線圈28與第2線圈32的電 感的比率均設(shè)定在1 3 1 4的范圍內(nèi)。在基本線圈28的與其他線圈(第一線圈)30、 32的電感的比率小于上述1 4的情況下，就無法最佳地進行第1切換電路16與第2切換 電路18的后述的負載的平衡調(diào)整。反之，在基本線圈28的與其他線圈30、32的電感的比 率大于上述1 3的情況下，與其他線圈30、32相比絞合線的繩股數(shù)較多的基本線圈28的 線長(卷繞數(shù))不必要地變長，材料原價變高，變得不經(jīng)濟。上述基本線圈28和第1線圈30的第1總電感(total inductance)與基本線圈 28和第2線圈32的第2總電感之差設(shè)定為在20%以內(nèi)。由此，就能按同一定時來切換第 1切換電路16和第2切換電路18，能對各線圈28、30、32供給相同頻率的高頻電流，能夠抑 制由頻率的差異造成的噪聲/振動(鍋響聲)的產(chǎn)生。此外，雖然只要第1總電感與第2 總電感之差為20%以內(nèi)即可，但是最好設(shè)定為相同。[實施例的作用]下面，對實施例的電磁烹調(diào)器的作用進行說明。來自上述3相交流電源的輸出由上述整流器12整流變換為直流電壓之后，由上述 平滑電容器14平滑。在上述控制電路44的控制下，通過從第1驅(qū)動電路46和第2驅(qū)動電 路48輸出的信號，控制第1切換電路16和第2切換電路18。即，按規(guī)定的定時分別對一 對第1切換元件40、40和一對第2切換元件42、42進行導(dǎo)通/截止控制，經(jīng)由第1切換電 路16對第1諧振電路20供給高頻電流，并且經(jīng)由第2切換電路18對第2諧振電路22供 給高頻電流。當(dāng)對第1諧振電路20即基本線圈28和第1線圈30供給高頻電流時，在該線 圈28、30中產(chǎn)生磁通，另外，當(dāng)對第2諧振電路22即基本線圈28和第2線圈32供給高頻 電流時，在該線圈28、32中產(chǎn)生磁通。此外，雖然流過串聯(lián)連接的第1線圈30和第2線圈 32的高頻電流復(fù)合流過基本線圈28，但是由于基本線圈28的絞合線的繩股數(shù)設(shè)定為多于 第1線圈30和第2線圈32的繩股數(shù)，所以能夠減輕基本線圈28的溫度上升。在被加熱物38相對于構(gòu)成上述工作線圈26的全部3個線圈28、30、32進行磁耦 合的狀態(tài)(參照圖3)下，在該被加熱物38被載置在頂板上的情況下，利用在各線圈28、30、 32中產(chǎn)生的磁通使被加熱物38中流過感應(yīng)電流來加熱該被加熱物38。由于串聯(lián)連接于基 本線圈28的第1線圈30和第2線圈32被并聯(lián)連接起來，所以抑制了如以往那樣由1個線 圈形成工作線圈的情況那樣、在工作線圈的徑向上磁通變化大的情況，能使被加熱物38中 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的分布在徑向上大致均等，被加熱物38的整體被均勻加熱。在此，由于被加熱物38對各線圈28、30、32的磁耦合狀態(tài)的良否(線圈與被加熱 物的離開距離的大小)，被加熱物38相對于各線圈28、30、32的阻抗會發(fā)生變化。S卩，在磁 耦合良好的狀態(tài)下阻抗變大，在磁耦合不好的狀態(tài)下阻抗變小。而且，在如實施例那樣將3 個線圈28、30、32不完全獨立的結(jié)構(gòu)中，施加到上述切換電路16、18的負載也對應(yīng)于被加熱物38相對于各線圈28、30、32的阻抗的變化而變化，經(jīng)由各切換電路16、18供給到對應(yīng)的 諧振電路20、22的高頻電流的值對應(yīng)于阻抗的值而自動變動。因此，不需要對各線圈28、 30、32的每一個都設(shè)置檢測相對于被加熱物38的磁耦合狀態(tài)(被加熱物38相對于線圈28、 30,32的位置)的單元，不需要對應(yīng)于通過該檢測單元檢測出的磁耦合狀態(tài)來調(diào)整高頻電 流的大小，能夠省略檢測單元、調(diào)整高頻電流的單元來簡化結(jié)構(gòu)。另外，上述基本線圈28與第1線圈30的電感的比率和基本線圈28與第2線圈32 的電感的比率均設(shè)定在1 3 1 4的范圍內(nèi)。因此，上述的阻抗的變化與供給到各線 圈28、30、32的高頻電流的值成比例，能達成適當(dāng)?shù)钠胶庹{(diào)整。而且，由于基本線圈28和第 1線圈30的第1總電感與基本線圈28和第2線圈32的第2總電感之差設(shè)定為在20%以 內(nèi)，所以能對各線圈28、30、32供給相同頻率的高頻電流，能抑制噪聲/振動(鍋響聲)的 產(chǎn)生。此外，當(dāng)構(gòu)成上述工作線圈26的3個線圈28、30、32的卷繞方向相互反向(例如 基本線圈28和第2線圈為向右卷繞，第1線圈30為向左卷繞的情況等)時，有時會因互感 而在各切換電路16、18中流過過電流(excess current)。然而，由于實施例的構(gòu)成工作線 圈26的3個線圈28、30、32的卷繞方向相同，所以能防止因互感而使過電流流過各切換電 路16、18。因此，作為構(gòu)成切換電路16、18的切換元件40、42，不需要采用額定電流和額定 電壓高的元件，能降低成本，并且故障的發(fā)生率也能抑制為較低。接著，在被加熱物38的位置相對于上述工作線圈26偏離，如圖4中用雙點劃線所 示的、被加熱物38面臨不與基本線圈28磁耦合的位置的狀態(tài)下，基本線圈28變?yōu)闊o負載。 然而，由于基本線圈28串聯(lián)連接于第1線圈30和第2線圈32，所以與第1線圈30和第2 線圈32磁耦合的被加熱物38成為對基本線圈28的負載，在第1切換電路16和第2切換 電路18的任一個中均不流過過電流，能防止各切換元件40、42發(fā)生故障。另外，在對第1 線圈30的外徑以下的小型被加熱物50進行加熱的情況下，如圖4中實線所示，小型被加熱 物50成為不與第2線圈32磁耦合的狀態(tài)，但是由于在這種情況下也是小型被加熱物50與 串聯(lián)連接于第2線圈32的基本線圈28磁耦合，所以在第2切換電路18中不流過過電流， 能防止第2切換元件42發(fā)生故障。即，對于被加熱物38、50的尺寸的大小、位置偏離都能 達成安全且有效的加熱。而且，不需要檢測被加熱物38、50相對于各線圈28、30、32的位置 并對應(yīng)于負載的有無來接通/切斷電力供給，能簡化控制系統(tǒng)。另外，由于能防止在各切換電路16、18中流過過電流，所以作為構(gòu)成各切換電路 16,18的切換元件40、42，能使用額定電流和額定電壓低的元件。即，能將制造成本抑制為 低廉，并且能將切換元件40、42自身的故障的發(fā)生率抑制為較低。在實施例中，通過對于基本線圈28串聯(lián)連接第1線圈30和第2線圈32，從而對 于切換電路來說，用連接于第1線圈30和第2線圈32的2個就足夠了，不需要對全部線圈 28,30,32設(shè)置切換電路，能減少部件個數(shù)。[變更例]本申請不限于上述實施例的結(jié)構(gòu)，能適當(dāng)采用其他結(jié)構(gòu)。1.雖然在實施例中，采用了 3個線圈，但是也可以使線圈為4個以上，對于基本線 圈分別串聯(lián)連接其他線圈，并且將其他線圈彼此以并聯(lián)的關(guān)系連接起來。2.雖然在實施例中，將基本線圈配置在最內(nèi)側(cè)，但是該基本線圈的配設(shè)位置不限于此，也可以是中間或最外側(cè)。3.作為電磁烹調(diào)器的電源，不限于200V的3相交流電源，也可以與烹調(diào)器的使用 地域相匹配地作為200 240V的3相交流電源，此外還可以是商用交流電源(頻率50Hz 或60Hz)的單相100 120V或單相200 240V。4.雖然在實施例中，以各諧振電路分別具備專用的諧振用電容器的情況進行了說 明，但是例如也可以采用如下結(jié)構(gòu)在圖1的電路圖中、在比基本線圈左右兩側(cè)延伸的布線 中的與其他布線布線的連接點更靠基本線圈側(cè)，配設(shè)1個諧振用電容器，該1個諧振用電容 器兼用作各諧振電路的諧振用電容器。
權(quán)利要求
一種電磁感應(yīng)加熱裝置，具備諧振電路和切換電路，上述諧振電路具有加熱被加熱物(38)的感應(yīng)加熱線圈(26)，上述切換電路對諧振電路供給高頻電流，上述電磁感應(yīng)加熱裝置其特征在于，上述感應(yīng)加熱線圈(26)具備相互并聯(lián)連接的多個第一線圈(30、32)、以及串聯(lián)連接于各第一線圈(30、32)的第二線圈(28)，各線圈(28、30、32)大致同心地配置在大致同一平面上，上述諧振電路以將各第一線圈(30、32)和第二線圈(28)作為組的方式被進行分割，對上述各諧振電路(20、22)的每一個連接獨立的上述切換電路(16、18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱裝置，其中，上述所有線圈(28、30、32)以相同卷繞方向卷繞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱裝置，其中，上述各線圈(28、30、32)是將絞合線纏繞成螺旋狀而形成的，上述第二線圈(28)的絞 合線的繩股數(shù)被設(shè)定為比第一線圈(30、32)的絞合線的繩股數(shù)多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱裝置，其中，上述第二線圈(28)與第一線圈(30、32)的電感的比率被設(shè)定在1 3 1 4之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁感應(yīng)加熱裝置，其中，串聯(lián)連接的上述第二線圈(28)和第一線圈(30)的總電感與串聯(lián)連接的第二線圈(28) 和另外的第一線圈(32)的總電感之差被設(shè)定在20%以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能均勻加熱被加熱物的、低成本且安全性高的電磁感應(yīng)加熱裝置。在工作線圈(26)中，對于位于最內(nèi)側(cè)的基本線圈(28)，串聯(lián)連接位于中間的第1線圈(30)和位于最外側(cè)的第2線圈(32)，并且第1線圈(30)和第2線圈(32)以并聯(lián)的關(guān)系連接。對第1線圈(30)連接有供給高頻電流的第1切換電路(16)，并且對第2線圈(32)連接有供給高頻電流的第2切換電路(18)。
文檔編號H05B6/12GK101911829SQ20088012299
公開日2010年12月8日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者服部靜尚, 林隆一 申請人:和光電研株式會社;星崎電機株式會社