一种烹饪器皿、电磁加热设备及导磁板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种烹饪器皿、包括烹饪器皿的电磁加热设备以及用于烹饪器皿的导磁板。所述烹饪器皿包括底壁和侧壁，所述底壁和侧壁至少其中一者的外表面上凸设有多个导磁颗粒，电磁加热时单个所述导磁颗粒内产生独立的环形感应电流。采用本实用新型的技术方案，能有效的降低烹饪器皿在电磁加热时发出的噪音。
【专利说明】
一种烹饪器皿、电磁加热设备及导磁板
技术领域
[0001] 本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种烹饪器皿、电磁加热设备及导 磁板。
【背景技术】
[0002] 图1为电磁加热电路原理图。市电（假设市电刚好为50HZ，没有偏差）经过整流桥 后，变成如（1)所示，即不但有100HZ基波，而且产生新的谐波，例如200，300，400，500hz等 等，这些谐波通过电容和后级用电设备，又相应加强，并最终到达线圈盘和烹饪器皿。IGBT 在开关过程中（假设开关频率为20Khz)，则又产生新的基波，即20Khz，因为IGBT工作在高压 环境（1KV以上），在较高的频率下，高压之间很容易通过PCB走线互相干扰，产生新的谐波， 如（2)所示5K~20Khz以上，但人耳听觉范围为20hz~20Khz，故相对于人耳，20Khz以上噪 音可以忽略，故主要是市电基波100HZ，谐波(200，300，400，500等）以及5K~20Khz范围谐波 加载于烹饪器皿底壁，使得烹饪器皿振动，向外辐射噪音。其中l〇〇hz~500hz频段表现为嗡 嗡声，5K~20Khz频段表现为吱吱声。
[0003] 实际线圈盘向外辐射电流如图2a，有正向电流也同时有负向电流;这里选取正向 电流做分析，如图2b所示。图2b中电流加载到电磁加热底壁电流流向如图3a所示，呈一周期 性闭合环路，因导体趋肤效应存在，加之上述IGBT有一定开关频率（即线圈盘工作频率），通 过趋肤深度计算公式：，可以得出电流大量呈现于烹饪器皿底壁表面，且逐渐向里继减，如 图3b所示。
[0004] 导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，会产生感应电动势，形成涡流，因这种涡 流的存在，使得磁通量增加时候，磁场阻碍导体前进，磁通量减小时，磁场阻碍导体离开， 如图4所示。
[0005] 反应到实际电磁加热方案中：如图5中左边锥形线（对应IGBT开关频率即20Khz)， 在上升沿相斥，在下降沿相吸;如图5中右边弧形线内的一个锥形线(对应市电整流基波即 100hz)，在上升沿相斥，在下降沿相吸，同样对于200hz，300hz，400hz，500hz等等谐波也存 在同样的理论。故这种相吸，相斥便构成了烹饪器皿振动的基本要素，同时这种振动也发出 相应频率声音，产生电磁噪音。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能噪音小的烹 饪器皿、包括烹饪器皿的电磁加热设备以及用于烹饪器皿的导磁板。
[0007] 本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种烹饪器皿，包括底壁和侧壁， 所述底壁与侧壁一体成型，所述底壁和侧壁至少其中一者的外表面上凸设有多个导磁颗 粒，电磁加热时单个所述导磁颗粒内产生独立的环形感应电流。
[0008] 为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种电磁加热设备，包括上述技术 方案所述的烹饪器皿。所述电磁加热设备为电压力锅、电饭煲、煎烤机、面包机、用于电磁炉 的汤锅或用于电磁炉的炒锅。
[0009] 为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供了一种导磁板，用于烹饪器皿，所述 导磁板具有抵接烹饪器皿底壁和侧壁至少一者的上表面，所述导磁板的下表面凸设有多个 导磁颗粒，电磁加热时单个所述导磁颗粒内产生独立的环形感应电流。
[0010] 本实用新型的有益效果是：本实用新型在烹饪器皿的底壁和/或侧壁至少其中之 一者的外表面上凸设有多个导磁颗粒，根据趋肤效应，电流会大部分存在于导体的表面，因 此在对烹饪器皿进行电磁加热时，电流大部分集中在导磁颗粒内，且会在单个的导磁颗粒 内形成独立的环形电流;根据洛伦磁力公式，线圈盘对烹饪器皿的作用力与其作用的导体 体积相关，而本实用新型相当于将烹饪器皿的底壁和/或侧壁形成一个个导磁颗粒，从总体 上减少了线圈盘所作用的导体体积，相应的从整体上减少了线圈盘对烹饪器皿的洛伦磁 力。此外根据邻近效应，相邻导磁颗粒内产生的感应电流方向相反，也就是相邻导磁颗粒二 者相吸，通过这种邻近相吸效应，可以抵消烹饪器皿底壁电流环流整体对外作用力，将整体 对外作用力降低为各自独立颗粒对外界作用力，以进一步有效的降低烹饪器皿底壁整体的 振动。因此采用本实用新型的技术方案，能大大减少线圈盘对烹饪器皿的洛伦磁力，相应的 能减少烹饪器皿的振幅，进而减少烹饪器皿在电磁加热时所发出的噪音。
【附图说明】
[0011]图1为电磁加热方案原理图；
[0012]图2a为线圈盘向外辐射电流示意图；
[0013]图2b为选取线圈盘向外辐射的正向电流示意图；
[0014]图3a_3b为现有技术烹饪器皿的底壁电流方向示意图；
[0015]图4为导体在磁场中受力示意图；
[0016]图5为实际电磁加热方案中导体受力示意图；
[0017]图6为邻近效应示意图；
[0018] 图7a_7c为本实用新型所述烹饪器皿的底壁电流方向示意图；
[0019] 图8为本实用新型选取的相邻两个颗粒内电流流向示意图；
[0020] 图9a_9c为本实用新型第一类实施例示意图；
[0021 ]图10为本实用新型第二类实施例示意图；
[0022] 图11为现有技术烹饪器皿的底壁与本实用新型所述烹饪器皿的底壁噪音线对比 图。
[0023] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0024] 1、导磁颗粒，2、导磁颗粒内部环形电流，3、烹饪器皿底壁整体环形电流，4、导磁颗 粒间距。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0026] 实施例1
[0027] 本实用新型提供一种烹饪器皿，包括底壁和侧壁，所述底壁与侧壁一体成型，底壁 和侧壁至少其中一者的外表面上凸设有多个导磁颗粒，电磁加热时单个导磁颗粒内产生独 立的环形感应电流。
[0028] 即导磁颗粒1可以仅设置在烹饪器皿的底壁，也可以仅设置在烹饪器皿的侧壁，还 可以同时设置烹饪器皿的底壁和侧壁，但一般而言以设置在烹饪器皿的底部居多。
[0029] 本实施例中底壁和/或侧壁整体由导磁性材料制成，导磁颗粒与底壁和/或侧壁一 体成型。以将导磁颗粒设置在烹饪器皿的底壁为例，烹饪器皿的底壁整体由导磁材料制成， 导磁颗粒通过通过打磨、CNC、激光切割、线切割或表面腐蚀等工艺形成于烹饪器皿的底壁。
[0030] 根据趋肤效应，电流仅仅存在于导体的表面，而且电磁频率越高，电流越集中于导 体的表面。因此通过在底壁和侧壁至少其中一者的外表面上凸设有多个导磁颗粒，电流大 部分在导磁颗粒内流动，只有小部分在导磁颗粒内的间隙中流动。
[0031] 趋肤深度深度的计算公式为 电磁加热工作频率f的取值范围一般 〇 为15*103hz~40*103hz，导磁颗粒的磁导率μ的取值为4π*10-7,导磁颗粒的电导率 σ = 1* 107S/m〇
[0032] 本实施例根据趋肤深度的计算公式选择合适的导磁颗粒高度范围，使得导磁电 流尽可能在导磁颗粒内流动。根据导磁颗粒的上述参数，本实用新型中设置导磁颗粒的高 度范围设置为〇. 79mm~2.2mm。
[0033]在电动力学里，洛伦兹力(Lorentz force)是运动于电磁场的带电粒子所受的力。 根据洛伦兹力定律，洛伦兹力可以用洛伦兹力方程，表达为:F = q(E+vXB)，其中，F是洛伦 兹力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度。洛伦兹力 方程的积分形式为：
[0034] F = /V(pE+JXB)dr,
[0035] 其中，V是积分的体积，p是电荷密度，J是电流密度，dr是微小体元素。根据洛伦兹 力方程的积分形式可以看出，在P，J，dH呆持不变的情况下，洛伦兹力F和体积V成正比关系， 即体积V越大，洛伦磁力F越大。本实用新型在烹饪器皿的底壁和/或侧壁凸设有多个导磁颗 粒。以现有技术线圈盘仅对底壁施加洛伦磁力做对照，现有技术中导体的体积为底壁的整 个面积与趋肤深度之积;本实施例通过在烹饪器皿的底壁设置导磁颗粒，由于大部分的电 流在导磁颗粒内流动，因此导体的体积为导磁颗粒的面积与趋肤深度之积。由于所有导磁 颗粒的总面积小于整个底壁的面积，因此本实施例中导体的体积要小于现有技术中导体的 体积，因此受到的洛伦兹力相对也减小，相应的因受到洛伦磁力产生的振动噪音也较小。
[0036] 导磁颗粒的面积范围是大于或等于0.63mm2,且小于或等于4.84mm 2。如果导磁颗粒 的面积过小且相邻导磁颗粒之间间距也小的话，那么线圈盘所作用的导体体积还是很大， 不能有效减少烹饪器皿所受到的洛伦磁力，也就不能有效减少烹饪器皿加热时所产生的噪 音。如果导磁颗粒的面积的过小且相邻导磁颗粒之间间距较大的话，烹饪器皿底部有效加 热的区域不足，需要线圈盘提供较大的加热功率。如果导磁颗粒的面积的过大，不能有效的 减少导体的体积，相应的不能减少导体所受到的洛伦磁力，也就不能有效的降低噪声。本实 用新型可以有效消除高频部分的噪音，所述高频指大于等于ΙΚΗζ。
[0037] 另外，由于邻近效应，即双线传输线的两根导线分别通过方向相反的交流电流时， 各自产生的交变磁场相互在相邻的另一根导线上产生涡流。这种由相邻导线上的电流在本 导线激发的涡流与本导线原有的工作电流叠加，使导体中的实际电流分布向截面中接近相 邻导线的一侧（内侧)集中。如图6所示。本实用新型在烹饪器皿底壁和侧壁至少其中一者的 外表面上凸设有多个导磁颗粒。如图7a-7c为烹饪器皿底壁示意图：1为导磁颗粒;2、为小颗 粒内部电流流向；3、为烹饪器皿底壁整体环形电流;4、为颗粒间距。
[0038] 如图8所示，相邻两个导磁颗粒，因电流流向相反，从邻近效应可以分析出，图上两 个相邻导磁颗粒二者相吸，通过这种邻近相吸效应，可以抵消烹饪器皿电流环流整体对外 作用力。同时也将整体对外作用力降低为各自独立颗粒对外界作用力，从而可以有效的降 低烹饪器皿底壁整体的振动，使振动减小，产生的电磁噪音减小。
[0039 ] 本实施例中，相邻导磁颗粒1的间距范围是0.79mm~2.2mm。相邻导磁颗粒1的间距 不能过小，这样会使得相邻的导磁颗粒之间难以产生邻近效应。相邻导磁颗粒1的间距不能 过大，过大的话需要线圈盘提供更大的额定加热功率，会对线圈盘的参数提出更高的要求。 [0040]本实用新型中所述导磁颗粒的形式可以有很多种，以下列举几种具有代表性的。 [0041 ]如图9a-9c所示，所述导磁颗粒呈三棱柱状、多棱柱状、圆柱状、椭圆柱状、截头圆 锥状或者截头棱锥状。
[0042] 如图10所示，所述底壁外表面凸设有沙状导磁颗粒。
[0043] 另外，可以同时或单独在烹饪器皿的侧壁上凸设以上实例所述的导磁颗粒。本实 用新型中所述导磁颗粒的形式还有很多，此处不再一一列举。
[0044] 实施例2,与实施例1不同的是底壁和/或侧壁包括基板和附着在基板外表面的导 磁板，导磁颗粒设置在所述导磁板上。一般而言，可以通过打磨导磁板以形成导磁颗粒。
[0045] 实施例3，与实施例1不同的是底壁和/或侧壁整体由非导磁性材料制成，导磁颗粒 通过喷涂工艺或喷沙工艺等附着在底壁和/或侧壁整体上。
[0046]实施例4,本实用新型还提供一种电压力锅，所述电压力锅的内锅为上述实施例1 或实施例2所述的烹饪器皿。
[0047] 实施例5,本实用新型还提供一种电饭煲，所述电饭煲的内锅为实施例1-3任一所 述的烹饪器皿。
[0048] 实施例6,本实用新型还提供一种煎烤机，所述煎烤机的烤盘为实施例1-3任一所 述的烹饪器皿。
[0049] 实施例7,本实用新型还提供一种面包机，所述面包机的面包桶为实施例1-3任一 所述的烹饪器皿。
[0050] 实施例8,本实用新型还提供一种用于电磁炉的汤锅，其采用实施例1-3任一所述 的烹饪器皿。
[0051] 实施例9,本实用新型还提供一种用于电磁炉的炒锅，其采用实施例1-3任一所述 的烹饪器皿。
[0052] 实施例10,为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供了一种导磁板，用于实施 例2所披露的烹饪器皿，导磁板具有抵接烹饪器皿底壁和侧壁至少一者的上表面，导磁板的 下表面凸设有多个导磁颗粒1，电磁加热时单个所述导磁颗粒内产生独立的环形感应电流。 [0053] 本实用新型采用2000W功率电磁炉对不锈钢汤锅做煮水实验，该汤锅的重量为 400g，底壁和侧壁采用430不锈钢制成，该汤锅仅在底部通过打磨工艺凸设有导磁颗粒。导 磁颗粒为圆柱状，导磁颗粒高度为1. 〇mm，导磁颗粒间距为0.8mm，导磁颗粒面积为2mm2。烹 饪器皿底壁有无导磁颗粒实测噪音dB如图11(噪音房用国家家电研究院标准噪音实验室）： [0054] 可以看到，底壁有导磁颗粒比底壁无导磁颗粒的情况，在lKhz时降低了 10dB， l.lKhz时降低了 5dB，在1.2Khz时降低了 10dB，在1.3Khz时降低了 10dB，在1.6Khz时降低了 5dB，以及在1.6khz~3khz时整体降低了 1~3dB。
[0055] 在本说明书的描述中，参考术语"实施例一"、"示例"、"具体示例"、或"一些示例" 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至 少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的 实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或 示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明 书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0056] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种烹饪器皿，包括底壁和侧壁，所述底壁与侧壁一体成型，其特征在于，所述底壁 和侧壁至少其中一者的外表面上凸设有多个导磁颗粒，电磁加热时单个所述导磁颗粒内产 生独立的环形感应电流。2. 根据权利要求1所述的一种烹饪器皿，其特征在于，所述导磁颗粒的高度范围是 0.79mm ~2.2mm〇3. 根据权利要求1所述的一种烹饪器皿，其特征在于，相邻所述导磁颗粒的间距范围是 0.79mm~2.2mm〇4. 根据权利要求1所述的一种烹饪器皿，其特征在于，所述导磁颗粒的面积范围是大于 或等于0.63mm2，且小于或等于4.84mm 2。5. 根据权利要求1所述的一种烹饪器皿，其特征在于，所述导磁颗粒呈三棱柱状、多棱 柱状、圆柱状、椭圆柱状、截头圆锥状或者截头棱锥状。6. 根据权利要求1至5任意一项所述的烹饪器皿，其特征在于，所述底壁和/或侧壁整体 由导磁性材料制成，所述导磁颗粒与所述底壁或侧壁一体成型。7. 根据权利要求1至5任意一项所述的烹饪器皿，其特征在于，所述底壁和/或侧壁包括 基板和附着在基板外表面的导磁板，所述导磁颗粒设置在所述导磁板上。8. 根据权利要求1至5任意一项所述的烹饪器皿，其特征在于，所述底壁和/或侧壁整体 由非导磁性材料制成，所述导磁颗粒通过喷涂工艺附着在所述底壁和/或侧壁整体上。9. 一种电磁加热设备，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的烹饪器皿。10. 根据权利要求9所述电磁加热设备，其特征在于，所述电磁加热设备为电压力锅、电 饭煲、煎烤机、面包机、用于电磁炉的汤锅或用于电磁炉的炒锅。11. 一种导磁板，用于烹饪器皿，所述导磁板具有抵接烹饪器皿底壁和侧壁至少一者的 上表面，其特征在于，所述导磁板的下表面凸设有多个导磁颗粒，电磁加热时单个所述导磁 颗粒内产生独立的环形感应电流。
【文档编号】A47J37/08GK205682971SQ201620292947
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年4月8日 公开号201620292947.9, CN 201620292947, CN 205682971 U, CN 205682971U, CN-U-205682971, CN201620292947, CN201620292947.9, CN205682971 U, CN205682971U
【发明人】翁文丰, 马志海, 王志锋, 伍世润, 区达理, 冯江平, 刘志才
【申请人】佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司, 美的集团股份有限公司