一种烹饪器皿、电磁加热设备及导磁板的制作方法

本发明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：

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，如图(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100hz～500hz频段表现为嗡嗡声，5k～20khz频段表现为吱吱声。

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。

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。

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。

技术实现要素：

本发明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。

本发明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，所述底壁和侧壁至少其中一者的外表面设有分割槽，所述分割槽将所述底壁和/或侧壁分割成若干个导磁块，电磁加热时单个所述导磁块内能产生独立的环形感应电流。

为实现上述发明目的，本发明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。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种导磁板，用于烹饪器皿，所述导磁板具有安装在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设有分割槽，所述分割槽将所述导磁板分割成若干个导磁块，使得在电磁加热时单个所述导磁块内能产生独立的环形感应电流。

本发明的有益效果是：本发明将所述底壁和/或侧壁分割成若干个导磁块，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块内，且会在单个的导磁块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，而本发明相当于将烹饪器皿的底壁和/或侧壁分割成一个个导磁块，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，相邻导磁块内产生的感应电流方向相反，也就是相邻导磁块二者相吸，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导磁块对外界作用力，以进一步有效的降低烹饪器皿底壁整体的振动。因此采用本发明的技术方案，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

图1为电磁加热方案原理图；

图2a为线圈盘向外辐射电流示意图；

图2b为选取线圈盘向外辐射的正向电流示意图；

图3a-3b为现有技术烹饪器皿的底壁电流方向示意图；

图4为导体在磁场中受力示意图；

图5为实际电磁加热方案中导体受力示意图；

图6为邻近效应示意图；

图7a-7b为本发明所述烹饪器皿的底壁电流方向示意图；

图8为本发明选取的相邻两个导磁块内电流流向示意图；

图9a-9b为本发明第一类实施例示意图；

图10a-10c为本发明第二类实施例示意图；

图11a-11b为本发明第三类实施例示意图；

图12a-12c为本发明第四类实施例示意图；

图13为本发明第五类实施例示意图；

图14为现有技术烹饪器皿的底壁与本发明所述烹饪器皿的底壁噪音线对比图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、导磁块的环形电流，2、烹饪器皿底壁整体环形电流，3、分割槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明提供一种烹饪器皿，包括底壁和侧壁，所述底壁和侧壁至少其中一者的外表面设有分割槽，所述分割槽将所述底壁和/或侧壁分割成若干个导磁块，电磁加热时单个所述导磁块内能产生独立的环形感应电流。

即可以仅在烹饪器皿的底壁分割形成导磁块，也可以仅在烹饪器皿的侧壁分割形成导磁块，还可以同时在烹饪器皿的底壁和侧壁分割形成导磁块，但一般而言在烹饪器皿的底壁居多。

本实施例中底壁和/或侧壁整体由导磁性材料制成。

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分割有多个导磁块，电流大部分在导磁块内流动，只有小部分在导磁块内的间隙中流动。

趋肤深度深度的计算公式为电磁加热工作频率f的取值范围一般为15*10³hz～40*10³hz，导磁块的磁导率μ的取值为4π*10^-7，导磁块的电导率σ＝1*10⁷s/m。

本实施例根据趋肤深度的计算公式选择合适的分割槽深度范围，使得导磁电流尽可能在导磁块内流动。根据导磁块的上述参数，本发明中设置分割槽的深度范围设置为0.79mm～2.2mm。

在电动力学里，洛伦兹力(lorentzforce)是运动于电磁场的带电粒子所受的力。根据洛伦兹力定律，洛伦兹力可以用方程，称为洛伦兹力方程，表达为：f＝q(e+v×b)，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：

f＝∫v(pe+j×b)dr，

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,dr保持不变的情况下，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。本发明将烹饪器皿底壁和/或侧壁至少其中一者的外表面设有分割槽，所述分割槽将所述底壁和/或侧壁分割成若干个导磁块。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块，由于大部分的电流在导磁块内流动，因此导体的体积为导磁块的面积与趋肤深度之积。由于所有导磁块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。

导磁块的面积范围是大于或等于4.84mm²，小于或等于1/4锅底面积(以目前锅底直径20cm计算，大约小于314cm²)。如果导磁块的面积过小且相邻导磁块之间间距也小的话，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。如果导磁块的面积的过小且相邻导磁块之间间距较大的话，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。如果导磁块的面积的过大，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。本发明可以有效消除低频部分的噪音，所述低频指小于1khz。

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。本发明中将烹饪器皿底壁和侧壁至少其中一者的外表面设有分割槽，所述分割槽将所述底壁和/或侧壁分割成若干个导磁块，如图7a、7b为对烹饪器皿底壁进行分割的示意图：1、导磁块的环形电流；2、烹饪器皿底壁整体环形电流；3、分割槽。

如图8所示，相邻两个导磁块，因电流流向相反，从邻近效应可以分析出，图上两个相邻导磁块二者相吸，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导磁块对外界作用力，从而可以有效的降低烹饪器皿整体的振动，使振动减小，产生的电磁噪音减小。

本实施例中，所述分割槽的宽度范围是0.79mm～2.2mm。相邻导磁块的间距不能过小，这样会使得相邻的导磁块之间难以产生邻近效应。相邻导磁块的间距不能过大，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。

本发明中所述分割槽的形式可以有很多种，以下列举几种具有代表性的。

如图9a-9b所示，所述底壁被若干条自所述底壁的中心向外延伸的分割槽分割。

如图10a-10c,所述底壁被若干条相互平行的分割槽分割，所述分割槽为一条或一组平行的直线切槽或曲线切槽。

如图11a-11b以及12a-12c所示,所述底壁被分割槽分割，所述分割槽包括若干条平行的第一切槽和若干条平行的第二切槽，所述第一切槽与所述第二切槽相交。

如图13所示，所述底壁被分割槽分割，所述分割槽包括若干个以底壁中心为圆心的子切槽。

另外，对于烹饪器皿的分割，可以按照以上实例在底壁分割的基础上向侧壁延伸即可。或者去掉底壁分割部分，只保留侧壁延伸的部分。本发明中，所述烹饪器皿的底壁和/或侧壁还有多种分割情况，此处不再一一列举。

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，切割槽设置在所述导磁板上。

实施例3，本发明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。

实施例4，本发明还提供一种电饭煲，所述电饭煲的内锅为实施例1或实施例2所述的烹饪器皿。

实施例5，本发明还提供一种煎烤机，所述煎烤机的烤盘为实施例1或实施例2所述的烹饪器皿。

实施例6，本发明还提供一种面包机，所述面包机的面包桶为实施例1或实施例2所述的烹饪器皿。

实施例7，本发明还提供一种用于电磁炉的汤锅，其采用实施例1或实施例2所述的烹饪器皿。

实施例8，本发明还提供一种用于电磁炉的炒锅，其采用实施例1或实施例2所述的烹饪器皿。

实施例9，本发明还提供了一种导磁板，用于实施例2所披露的烹饪器皿，导磁板具有安装在烹饪器皿底壁和侧壁至少一者的上表面，导磁板的下表面设有分割槽，分割槽将所述导磁板分割成若干个导磁块，使得在电磁加热时单个所述导磁块内能产生独立的环形感应电流。

本发明采用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，该汤锅仅在底部设置有分割槽，分割槽自底壁的中心向外延伸(采用图9a所示的分割方式)，分割槽深度为0.8mm,分割槽宽度为0.8mm，分割块的面积为1/8锅底面积，大约为157cm²。烹饪器皿底壁有无分割实测噪音db如图14(噪音房用国家家电研究院标准噪音实验室)：

可以看到，在100hz，200hz，300hz，400hz，500hz时，底壁有分割槽比底壁无分割槽的情况噪音分别降低了3db，1db，2db，2db，1db。

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发明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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。