一種烹飪器皿、電磁加熱設備及導磁板的制作方法

一種烹飪器皿、電磁加熱設備及導磁板的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種烹飪器皿、包括烹飪器皿的電磁加熱設備以及用于烹飪器皿的導磁板。所述烹飪器皿包括底壁和側壁，所述底壁和側壁至少其中一者的外表面設有分割槽，所述分割槽將所述底壁和/或側壁分割成若干個導磁塊，電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立的環形感應電流。采用本實用新型的技術方案，能有效的降低烹飪器皿在電磁加熱時發出的噪音。
【專利說明】
一種烹飪器皿、電磁加熱設備及導磁板
技術領域
[0001] 本實用新型涉及家用電器技術領域，尤其涉及一種烹飪器皿、電磁加熱設備及導 磁板。
【背景技術】
[0002] 圖1為電磁加熱電路原理圖。市電（假設市電剛好為50HZ，沒有偏差）經過整流橋 后，變成如（1)所示，即不但有100HZ基波，而且產生新的諧波，例如200，300，400，500hz等 等，這些諧波通過電容和后級用電設備，又相應加強，并最終到達線圈盤和烹飪器皿。I GBT 在開關過程中（假設開關頻率為20Khz)，則又產生新的基波，即20Khz，因為I GBT工作在高 壓環境（1KV以上），在較高的頻率下，高壓之間很容易通過PCB走線互相干擾，產生新的諧 波，如（2)所示5K~20Khz以上，但人耳聽覺范圍為20hz~20Khz，故相對于人耳，20Khz以上 噪音可以忽略，故主要是市電基波100HZ，諧波(200,300,400,500等）以及51(~2010^范圍諧 波加載于烹飪器皿底壁，使得烹飪器皿振動，向外輻射噪音。其中l〇〇hz~500hz頻段表現為 嗡嗡聲，5K~20Khz頻段表現為吱吱聲。
[0003] 實際線圈盤向外輻射電流如圖2a，有正向電流也同時有負向電流;這里選取正向 電流做分析，如圖2b所示。圖2b中電流加載到電磁加熱底壁電流流向如圖3a所示，呈一周期 性閉合環路，因導體趨膚效應存在，加之上述I GBT有一定開關頻率（即線圈盤工作頻率）， 通過趨膚深度計算公式：，可以得出電流大量呈現于烹飪器皿底壁表面，且逐漸向里繼減， 如圖3b所示。
[0004] 導體在磁場中運動或處在變化的磁場中，會產生感應電動勢，形成渦流，因這種渦 流的存在，使得磁通量增加時候，磁場阻礙導體前進，磁通量減小時，磁場阻礙導體離開， 如圖4所示。
[0005] 反應到實際電磁加熱方案中：如圖5中左邊錐形線（對應IGBT開關頻率即20Khz)， 在上升沿相斥，在下降沿相吸;如圖5中右邊弧形線內的一個錐形線(對應市電整流基波即 100hz)，在上升沿相斥，在下降沿相吸，同樣對于200hz，300hz，400hz，500hz等等諧波也存 在同樣的理論。故這種相吸，相斥便構成了烹飪器皿振動的基本要素，同時這種振動也發出 相應頻率聲音，產生電磁噪音。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種能噪音小的烹 飪器皿、包括烹飪器皿的電磁加熱設備以及用于烹飪器皿的導磁板。
[0007] 本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種烹飪器皿，包括底壁和側壁， 所述底壁與側壁一體成型，所述底壁和側壁至少其中一者的外表面設有分割槽，所述分割 槽將所述底壁和/或側壁分割成若干個導磁塊，電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立 的環形感應電流。
[0008] 為實現上述實用新型目的，本實用新型還提供一種電磁加熱設備，包括上述技術 方案所述的烹飪器皿。所述電磁加熱設備為電壓力鍋、電飯煲、煎烤機、面包機、用于電磁爐 的湯鍋或用于電磁爐的炒鍋。
[0009] 為實現上述實用新型目的，本實用新型還提供了一種導磁板，用于烹飪器皿，所述 導磁板具有安裝在烹飪器皿底壁和側壁至少一者的上表面，所述導磁板的下表面設有分割 槽，所述分割槽將所述導磁板分割成若干個導磁塊，使得在電磁加熱時單個所述導磁塊內 能產生獨立的環形感應電流。
[0010] 本實用新型的有益效果是:本實用新型將所述底壁和/或側壁分割成若干個導磁 塊，根據趨膚效應，電流會大部分存在于導體的表面，因此在對烹飪器皿進行電磁加熱時， 電流大部分集中在導磁塊內，且會在單個的導磁塊內形成獨立的環形電流;根據洛倫磁力 公式，線圈盤對烹飪器皿的作用力與其作用的導體體積相關，而本實用新型相當于將烹飪 器皿的底壁和/或側壁分割成一個個導磁塊，從總體上減少了線圈盤所作用的導體體積，相 應的從整體上減少了線圈盤對烹飪器皿的洛倫磁力。此外根據鄰近效應，相鄰導磁塊內產 生的感應電流方向相反，也就是相鄰導磁塊二者相吸，通過這種鄰近相吸效應，可以抵消烹 飪器皿底壁電流環流整體對外作用力，將整體對外作用力降低為各自獨立導磁塊對外界作 用力，以進一步有效的降低烹飪器皿底壁整體的振動。因此采用本實用新型的技術方案，能 大大減少線圈盤對烹飪器皿的洛倫磁力，相應的能減少烹飪器皿的振幅，進而減少烹飪器 皿在電磁加熱時所發出的噪音。
【附圖說明】
[0011]圖1為電磁加熱方案原理圖；
[0012]圖2a為線圈盤向外輻射電流示意圖；
[0013]圖2b為選取線圈盤向外輻射的正向電流示意圖；
[0014]圖3a_3b為現有技術烹飪器皿的底壁電流方向示意圖；
[0015]圖4為導體在磁場中受力示意圖；
[0016]圖5為實際電磁加熱方案中導體受力示意圖；
[0017]圖6為鄰近效應示意圖；
[0018] 圖7a_7b為本實用新型所述烹飪器皿的底壁電流方向示意圖；
[0019] 圖8為本實用新型選取的相鄰兩個導磁塊內電流流向示意圖；
[0020] 圖9a-9b為本實用新型第一類實施例示意圖；
[0021] 圖10a-l〇C為本實用新型第二類實施例示意圖；
[0022]圖1 la-1 lb為本實用新型第三類實施例示意圖；
[0023]圖12a_12c為本實用新型第四類實施例示意圖；
[0024] 圖13為本實用新型第五類實施例示意圖；
[0025] 圖14為現有技術烹飪器皿的底壁與本實用新型所述烹飪器皿的底壁噪音線對比 圖。
[0026] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0027] 1、導磁塊的環形電流，2、烹飪器皿底壁整體環形電流，3、分割槽。
【具體實施方式】
[0028] 以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用 新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0029] 實施例1
[0030] 本實用新型提供一種烹飪器皿，包括底壁和側壁，所述底壁與側壁一體成型，所述 底壁和側壁至少其中一者的外表面設有分割槽，所述分割槽將所述底壁和/或側壁分割成 若干個導磁塊，電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立的環形感應電流。
[0031] 即可以僅在烹飪器皿的底壁分割形成導磁塊，也可以僅在烹飪器皿的側壁分割形 成導磁塊，還可以同時在烹飪器皿的底壁和側壁分割形成導磁塊，但一般而言在烹飪器皿 的底壁居多。
[0032] 本實施例中底壁和/或側壁整體由導磁性材料制成。
[0033] 根據趨膚效應，電流僅僅存在于導體的表面，而且電磁頻率越高，電流越集中于導 體的表面。因此通過在底壁和側壁至少其中一者的外表面上分割有多個導磁塊，電流大部 分在導磁塊內流動，只有小部分在導磁塊內的間隙中流動。
[0034] 趨膚深度深度的計算公式為1
電磁加熱工作頻率f的取值范圍一般為 15*103hz~40*103hz，導磁塊的磁導率μ的取值為4π*1〇-7,導磁塊的電導率σ= l*l〇7S/m。
[0035] 本實施例根據趨膚深度的計算公式選擇合適的分割槽深度范圍，使得導磁電流 盡可能在導磁塊內流動。根據導磁塊的上述參數，本實用新型中設置分割槽的深度范圍設 置為 0.79mm ~2.2mm。
[0036]在電動力學里，洛倫茲力(Lorentz force)是運動于電磁場的帶電粒子所受的力。 根據洛倫茲力定律，洛倫茲力可以用方程，稱為洛倫茲力方程，表達為:F = q(E+vXB)，其 中，F是洛倫茲力，q是帶電粒子的電荷量，E是電場強度，v是帶電粒子的速度，B是磁感應強 度。洛倫茲力方程的積分形式為：
[0037] F = /v(pE+JXB)dr,
[0038] 其中，V是積分的體積，p是電荷密度，J是電流密度，dr是微小體元素。根據洛倫茲 力方程的積分形式可以看出，在P，J，dH呆持不變的情況下，洛倫茲力F和體積V成正比關系， 即體積V越大，洛倫磁力F越大。本實用新型將烹飪器皿底壁和/或側壁至少其中一者的外表 面設有分割槽，所述分割槽將所述底壁和/或側壁分割成若干個導磁塊。以現有技術線圈盤 僅對底壁施加洛倫磁力做對照，現有技術中導體的體積為底壁的整個面積與趨膚深度之 積;本實施例通過在烹飪器皿的底壁設置導磁塊，由于大部分的電流在導磁塊內流動，因此 導體的體積為導磁塊的面積與趨膚深度之積。由于所有導磁塊的總面積小于整個底壁的面 積，因此本實施例中導體的體積要小于現有技術中導體的體積，因此受到的洛倫茲力相對 也減小，相應的因受到洛倫磁力產生的振動噪音也較小。
[0039] 導磁塊的面積范圍是大于或等于4.84mm2,小于或等于1/4鍋底面積（以目前鍋底 直徑20cm計算，大約小于314cm 2)。如果導磁塊的面積過小且相鄰導磁塊之間間距也小的 話，那么線圈盤所作用的導體體積還是很大，不能有效減少烹飪器皿所受到的洛倫磁力，也 就不能有效減少烹飪器皿加熱時所產生的噪音。如果導磁塊的面積的過小且相鄰導磁塊之 間間距較大的話，烹飪器皿底部有效加熱的區域不足，需要線圈盤提供較大的加熱功率。如 果導磁塊的面積的過大，不能有效的減少導體的體積，相應的不能減少導體所受到的洛倫 磁力，也就不能有效的降低噪聲。本實用新型可以有效消除低頻部分的噪音，所述低頻指小 于ΙΚΗζ。
[0040] 另外，由于鄰近效應，即雙線傳輸線的兩根導線分別通過方向相反的交流電流時， 各自產生的交變磁場相互在相鄰的另一根導線上產生渦流。這種由相鄰導線上的電流在本 導線激發的渦流與本導線原有的工作電流疊加，使導體中的實際電流分布向截面中接近相 鄰導線的一側（內側)集中。如圖6所示。本實用新型中將烹飪器皿底壁和側壁至少其中一者 的外表面設有分割槽，所述分割槽將所述底壁和/或側壁分割成若干個導磁塊，如圖7a、7b 為對烹飪器皿底壁進行分割的示意圖：1、導磁塊的環形電流;2、烹飪器皿底壁整體環形電 流;3、分割槽。
[0041] 如圖8所示，相鄰兩個導磁塊，因電流流向相反，從鄰近效應可以分析出，圖上兩個 相鄰導磁塊二者相吸，通過這種鄰近相吸效應，可以抵消烹飪器皿電流環流整體對外作用 力。同時也將整體對外作用力降低為各自獨立導磁塊對外界作用力，從而可以有效的降低 烹飪器皿整體的振動，使振動減小，產生的電磁噪音減小。
[0042] 本實施例中，所述分割槽的寬度范圍是0.79mm~2.2_。相鄰導磁塊的間距不能過 小，這樣會使得相鄰的導磁塊之間難以產生鄰近效應。相鄰導磁塊的間距不能過大，過大的 話需要線圈盤提供更大的額定加熱功率，會對線圈盤的參數提出更高的要求。
[0043] 本實用新型中所述分割槽的形式可以有很多種，以下列舉幾種具有代表性的。
[0044] 如圖9a_9b所不，所述底壁被若干條自所述底壁的中心向外延伸的分割槽分割。
[0045] 如圖10a-10c，所述底壁被若干條相互平行的分割槽分割，所述分割槽為一條或 一組平行的直線切槽或曲線切槽。
[0046]如圖1 la-1 lb以及12a_12c所不，所述底壁被分割槽分割，所述分割槽包括若干條 平行的第一切槽和若干條平行的第二切槽，所述第一切槽與所述第二切槽相交。
[0047]如圖13所不，所述底壁被分割槽分割，所述分割槽包括若干個以底壁中心為圓心 的子切槽。
[0048] 另外，對于烹飪器皿的分割，可以按照以上實例在底壁分割的基礎上向側壁延伸 即可。或者去掉底壁分割部分，只保留側壁延伸的部分。本實用新型中，所述烹飪器皿的底 壁和/或側壁還有多種分割情況，此處不再一一列舉。
[0049] 實施例2,與實施例1不同的是底壁和/或側壁包括基板和附著在基板外表面的導 磁板，分割槽設置在所述導磁板上。
[0050] 實施例3,本實用新型還提供一種電壓力鍋，所述電壓力鍋的內鍋為上述實施例1 或實施例2所述的烹飪器皿。
[0051] 實施例4,本實用新型還提供一種電飯煲，所述電飯煲的內鍋為實施例1或實施例2 所述的烹飪器皿。
[0052]實施例5,本實用新型還提供一種煎烤機，所述煎烤機的烤盤為實施例1或實施例2 所述的烹飪器皿。
[0053]實施例6,本實用新型還提供一種面包機，所述面包機的面包桶為實施例1或實施 例2所述的烹飪器皿。
[0054]實施例7,本實用新型還提供一種用于電磁爐的湯鍋，其采用實施例1或實施例2所 述的烹飪器皿。
[0055] 實施例8,本實用新型還提供一種用于電磁爐的炒鍋，其采用實施例1或實施例2所 述的烹飪器皿。
[0056] 實施例9,本實用新型還提供了一種導磁板，用于實施例2所披露的烹飪器皿，導 磁板具有安裝在烹飪器皿底壁和側壁至少一者的上表面，導磁板的下表面設有分割槽，分 割槽將所述導磁板分割成若干個導磁塊，使得在電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立 的環形感應電流。
[0057] 本實用新型采用2000W功率電磁爐對不銹鋼湯鍋做煮水實驗，該湯鍋的重量為 400g，底壁和側壁采用430不銹鋼制成，該湯鍋僅在底部設置有分割槽，分割槽自底壁的中 心向外延伸(米用圖9a所不的分割方式），分割槽深度為0.8mm，分割槽寬度為0.8mm，分割塊 的面積為1/8鍋底面積，大約為157cm 2。烹飪器皿底壁有無分割實測噪音dB如圖14(噪音房 用國家家電研究院標準噪音實驗室）：
[0058] 可以看到，在100hz，200hz，300hz，400hz，500hz時，底壁有分割槽比底壁無分割槽 的情況噪音分別降低了 3dB，ldB，2dB，2dB，ldB。
[0059] 在本說明書的描述中，參考術語"實施例一"、"示例"、"具體示例"、或"一些示例" 等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體方法、裝置或者特點包含于本實用新型的至 少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的 實施例或示例。而且，描述的具體特征、方法、裝置或者特點可以在任一個或多個實施例或 示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明 書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0060] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保 護范圍之內。
【主權項】
1. 一種烹飪器皿，包括底壁和側壁，所述底壁與側壁一體成型，其特征在于，所述底壁 和側壁至少其中一者的外表面設有分割槽，所述分割槽將所述底壁和/或側壁分割成若干 個導磁塊，電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立的環形感應電流。2. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽的深度范圍為0.79_ ~2·2mm〇3. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽的寬度范圍是0.79_ ~2·2mm〇4. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述導磁塊的面積范圍是大于或 等于4.84mm2，小于或等于1/4鍋底面積。5. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽包括若干條自所述底 壁的中心向外延伸的切槽。6. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽包括若干條相互平行 的切槽。7. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽包括若干條平行的第 一切槽和若干條平行的第二切槽，所述第一切槽與所述第二切槽相交。8. 根據權利要求1所述的一種烹飪器皿，其特征在于，所述分割槽包括若干個以底壁中 心為圓心的子切槽。9. 根據權利要求1至8任意一項所述的烹飪器皿，其特征在于，所述底壁和/或側壁整體 由導磁性材料制成。10. 根據權利要求1至8任意一項所述的烹飪器皿，其特征在于，所述底壁和/或側壁包 括基板和附著在基板外表面的導磁板，所述分割槽設置在所述導磁板上。11. 一種電磁加熱設備，其特征在于，包括權利要求1-10任意一項所述的烹飪器皿。12. 根據權利要求11所述電磁加熱設備，其特征在于，所述電磁加熱設備為電壓力鍋、 電飯煲、煎烤機、面包機、用于電磁爐的湯鍋或用于電磁爐的炒鍋。13. -種導磁板，用于烹飪器皿，所述導磁板具有安裝在烹飪器皿底壁和側壁至少一者 的上表面，其特征在于，所述導磁板的下表面設有分割槽，所述分割槽將所述導磁板分割成 若干個導磁塊，使得在電磁加熱時單個所述導磁塊內能產生獨立的環形感應電流。
【文檔編號】A47J36/02GK205682972SQ201620293038
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年4月8日 公開號201620293038.7, CN 201620293038, CN 205682972 U, CN 205682972U, CN-U-205682972, CN201620293038, CN201620293038.7, CN205682972 U, CN205682972U
【發明人】馬志海, 王志鋒, 伍世潤, 江太陽, 區達理, 馮江平, 劉志才
【申請人】佛山市順德區美的電熱電器制造有限公司, 美的集團股份有限公司