Brevet FR2441988A1 — publié le 19800613

La présente invention a trait au chauffage par induction de plaques métalliques, notamment de forme circu- laire, telles que des fonds de récipients métalliques, que l'on chauffe parfois dans l'industrie et depuis peu dans le secteur domestique à l'aide de courants de Foucault induits par une bobine inductrice parcourue par un courant à haute fréquence et située au voisinage desdites plaques, Jusqu'à présent, les bobines inductrices utilissées dans les foyers de cuisson Far induction avaient la forme d'une spirale plane, occupant la zone annulaire externe d'un disque circulaire dont la partie centrale était dépourvue de spires. Les bobines inductrices conçues de cette façon possèdent toutefois un certain inconvénient qui réside dans le fait qu'elles ne transmettent pas l'énergie électromagnétique de façon homogène vers le fond du récipient métallique qu'il s'ag-it de chauffer et, pratiquement, on obtient à l'aide d'une telle bobine, une densité de puissance transmise en fonction de la distance à l'axe de la bobine qui a le profil représenté sur la figure la. La figure lb jointe montre, en correspondance avec la figure la, la disposition radiale de la bnbine inductrice utilisée.Sur la figure lb on a représenté 'G bobine induc- trice 1 comportant la zone annulaire 2 revêtue de spire enroulées selon une spirale régulière et la zone centrale 3 dans laquelle ne se trouv aucune spire. Le fond métallique 4 du reciol etit, ;ior représenté. que l'on dé sire chauffer par induc- tion à haute fréquence est situé au voisinage immédiat de la bobine 1. La figure 1a montre en fonction de la distance à l'axe la densité de uuissane transmise par le système de la figure lb où fond métallique 4 dL recipient. Comme on le voit sur la Figure 1a, cette densité de puissance transmisse permet de distinguer trois zones différentes, I, II et III, qui montrent clairement que l'essentiel de la puissance transmise se trouve dans une zone annulaire il concentrique à i'axe de la bobine et que les zones extrêmes, e savoir la zone centrale I et la zone extérieure III sont trés défavorisées quant à la puissance électromagnétique qu'elles reçoivent. Ce profil de la courhe de la figure Sa peut étire un inconvénient particulièrement gênant dans certains cas,. et notamment lorsqu'il. s'agit de chauffer des fonds de faible épaisseur, ayant par conséquent une résistance thermique élevée, ou lorsqu'il s'agit de chauffer dans des récipients, des produits pâteux de densité relativement élevée, dans lesquels ne peuvent s'établir les courants de convection naturels qui viennent, dans une large mesure, atténuer le phénomène des variations d'échauffement local. I1 peut en résulter alors des brt- lures localisées qui peuvent étire inacceptables pour certaines applications pratiques du chauffage par induction. La présente invention a précisément pour objet un perfectionnement aux procédés de chauffage de plaques ou de réci- pients métalliques circulaires par induction qui permet d'une façon simple et particulièrement économique de s'affranchir des inconvénients de la technique connue rappelée précédemment. Ce perfectionnement se caractérise principalement en ce que l'on répartit la densité radiale des spires de la bobine inductrice et/ou l'on modifie son profil radial de façon à obtenir une puissance de chauffage pratiquement constante tout le long du rayon du fond du récipient. On conçoit en effet, qu'en agissant sur les paramètres que constituent la densité des spires en chaque point du rayon de la bobine et l'éloignement de ces mêmes spires par rapport à la plaque métallique que l'on désire chauffer, on puisse ainsi réaliser une égalisation de la puissance transmise en chacun des points de la plaque métallique circulaire. Oe façon pratique, un mode de mise en oeuvre du perfectionnement objet de la présente invention consiste à augmenter la densité des spires au centre de la bobine et à éloigner de la plaque métallique la zone médiane de cette même bobine. On peut également selon l'invention augmenter encore la puissance transmise vers la zone extérieure de la plaque métallique circulaire en rapprochant les spires extérieures de la bobine de la surface de ladite plaque. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de ,nise en oeuvre des perfectionnements aux procédés de chauffage par in- duction, objet de l'invention, description qui sera faite en se référant aux figures 2a et 2b parmi lesquelles - la figure 2a représente, en coupe selon l'axe, le profil d'une bobine d'induction perfectionnée selon l'invention, et - la figure 2h est une courhe qui montre la densité de puissance transmise en fonction de la distance à l'axe pour chacun des points de la plaque métallique à chauffer. Les deux figures 2a et 2b do-.i2nt être lues en comprenant que les distances radiales correspondent exactement de l'une à l'autre depuis l'axe central. Sur la figure 2a, on retrouve la plaque métallique 4 que l'on désire chauffer et qui peut entre, par exemple, le fond d'un récipient de cuisson non représenté. Sous cette plaque 4 et à proximité immédiate de celle-ci, on a placé une bobine 5 perfectionnée selon l'invention et qui comporte quatre zones distinctes, à savoir une zone centrale 6, une zone médiane 7 et deux zones de raccordement à savoir 8, entre la zone centrale 6 et la zone médiane 7, et 9 sur la partie externe de la bobine 5. Conformément à l'invention, on a renforcé le nombre de spires centrales dans la partie 6 de la bobine 5 de façon à réduire au minimum possible la zone I telle qu'elle apparaissait sur la figure la décrivant l'art antérieur, et l'on a éloigné de la plaque 4 la zone médiane 7 de la bobine inductrice 5 de façon à écrêter la partie de 13 courbe de la figure la correspondant dans l'art antérieur à la znne II. Le fait d'avoir enfin donné à la partie externe 9 de la bobine d'induction 5 une forme conique en plan incline, la rapprochant progressivement de la plaque métallique 4, permet d'annuler les effets de bord qui se produisaient à l'extrémité de la zone III sur la figure la de l'art antérieur , de cette façon, la puissance transmise reste pratiquement constante ainsi qu'on le voit sur la figure 2b depuis la zone centrale jusqu'au bord externe de la bobine 5 et l'on évite les inconvénients pour certaines applications industrielles d'un chauffage inductif possédant des gradients de température trop importants selon le rayon de la bobine d'induction. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement de l'inducteur utilisé dans les foyers domestiques ou professionnels de cuisson pår induction ou pour le chauffage de plaques métalliques circulaires par induction à partir d'un champ magnétique de haute fréquence engendré par une bobine inductrice parcourue par un courant et placée au voisinage immédiat de ladite plaque, caractérisé en ce que l'on répartit la densité radiale des spires de ladite bobine et/ou l'on modifie son profil radial de façon à obtenir une puissance de chauffage pratiquement constante tout le long du rayon de ladite plaque. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on augmente la densité des spires au centre de la bobine et on éloigne de la plaque métallique la zone médiane de la bobine. 3. Perfectionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on augmente en outre la puissance transmise vers la zone extérieure de la plaque en rapprochant les spires extérieures de la surface de ladite plaque.