Brevet FR2657486A1 — publié le 19910726

'Appareil de cuisson par induction électromagnétique" La présente invention concerne les appareils de cuisson par induction électromagnétique dans le récipient contenant les aliments à cuire, et ce au moyen d'un ou plusieurs inducteurs, de forme annulaire, qui sont disposés au dessous d'une plaque servant de support à ce récipient, et qui est en matière vitro-céramique ou autre matériau susceptible d'être traversé par un champ magnétique. Dans le but d'éviter une déperdition inutile du champ magnétique dans la direction opposée à celle de cette plaque, il a déjà été proposé de canaliser ce champ au moyen d'éléments à perméabilité magnétique élevée et à faible conductivité électrique, en disposant ceux-ci au dessous des inducteurs. Les éléments ainsi prévus consistent en général en des barreaux disposés radialement au dessous des inducteurs et qui sont constitués en ferrite. Toutefois, les résultats observés ne sont pas pleinement satisfaisants. Ceci est dû d'une part à la forme et à la structure des éléments ainsi prévus, et d'autre part à la nature du matériau les constituant. Sur ce dernier point, il convient de noter que les ferrites sont des matériaux ayant l'inconvénient de perdre leur propriété de grande perméabilité magnétique en présence d'un champ magnétique de valeur élevée. En conséquence, dans un tel cas ils ne peuvent pas entièrement jouer le rôle qui leur est imparti. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un appareil de cuisson du type en cause qui est conçu de façon à éliminer les inconvénients rappelés ci-dessus. A cet effet, suivant une première caractéristique de cet appareil, les éléments de canalisation du champ magnétique, qui sont disposés radialement au dessous du ou inducteurs et qui peuvent affecter la forme de barreaux, comportent à leurs extrémités des dents saillantes disposées respectivement autour de l'anneau formé par le ou les inducteurs et dans l'évidement central de cet anneau, ces dents étant en contact avec la plaque destinée à servir de support aux récipients de cuisson. Grâce à cet agencement, l'effet de canalisation du flux magnétique est beaucoup plus efficace qu'avec de simples barreaux rectilignes disposés au dessous des inducteurs. Du reste, les dents saillantes existant sur les éléments prévus dans le cas présent permettent de diriger, vers le ou les récipients à chauffer, le flux magnétique canalisé par ces éléments. Selon une autre caractéristique de l'appareil de cuisson selon l'invention, les éléments de canalisation du circuit magnétique sont constitués en un matériau dénommé "fer carbonyl". Ceci permet d'obtenir des résultats bien meilleurs qu'avec des ferrites, notamment pour des valeurs de champ élevées. En effet, le fer carbonyl possède l'avantage de présenter une perméabilité constante en fonction du champ magnétique et une conductivité électrique très faible. Dans une forme particulière de réalisation du présent appareil, certains des éléments de canalisation du flux magnétique sont réalisés en ferrite et les autres en fer carbonyl. Ceci permet de bénéficier à la fois des avantages de l'un et l'autre de ces deux types de matériau. Cependant d'autres particularités et avantages de l'appareil de cuisson selon l'invention apparaitront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence aux dessins annexés à simple titre indicatif, et sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un appareil de cuisson selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective de l'un des éléments de canalisation du flux magnétique qui est prévu dans cet appareil. La figure 3 est une vue en perspective représentant par dessous les éléments de canalisation du flux magnétique ainsi que les inducteurs équipant l'appareil représenté à la figure 1. La figure 4 est un tracé à vide des lignes principales du flux magnétique efficace. La figure 5 représente la courbe de variation de la perméabilité magnétique relative d'éléments de canalisation, réalisés respectivement en ferrite et en fer carbonyl. Comme déjà indiqué, l'appareil représenté comporte une plaque 1 en matière vitro-céramique, ou tout autre matériau susceptible d'être traversé par un champ magnétique. Cette plaque est destinée à servir de support aux récipients R contenant les éléments à chauffer. Au dessous de cette plaque, il est prévu un ou plusieurs inducteurs de forme annulaire qui sont alimentés de la façon habituelle par un onduleur (non représenté). Dans l'exemple de la figure 1, ces inducteurs consistent en deux bobines plates 2 et 3 de forme annulaire, disposées concentriquement l'une autour de l'autre. Au dessous de ces inducteurs, il est prévu des éléments destinés à canaliser le champ magnétique qui sans cela se propagerait inutilement dans la direction opposée à la plaque 1. Ces éléments consistent en plusieurs barreaux 4 disposés radialement au dessous des inducteurs 2 et 3, parallèlement à la face inférieure de ceux-ci, et qui sont constitués en un matériau possédant une perméabilité magnétique élevée et une conductivité électrique faible. Comme représenté sur la figure 2, chacun des barreaux 4 comporte une dent saillante, respectivement 5 ou 6, à l'une ou l'autre de ses extrémités. La longueur de chaque barreau correspondant ici à la largeur radiale de l'anneau constitué par les deux inducteurs 2 et 3, l'une des dents extrêmes 6 est disposée autour de cet anneau, cependant que la dent opposée 5 est placée à l'intérieur de l'évidement central de celui-ci. Ainsi ces deux dents encadrent en quelque sorte l'anneau formé par les deux inducteurs 2 et 3. Par ailleurs, comme dans le cas présent il est prévu deux inducteurs présentant un intervalle annulaire entre eux, les barreaux 4 portent une dent saillante supplémentaire 7 disposée en un point intermédiaire de leur longueur de façon à se trouver engagée dans cet intervalle annulaire. Ainsi, chaque inducteur 2 ou 3 est encadré par deux dents saillantes des barreaux 4. Il convient de noter que la disposition prévue est telle que l'extrémité supérieure des dents saillantes 5, 6 et 7 est placée au contact de la face inférieure de la plaque 1, ou tout au moins à proximité immédiate. Ceci est indispensable pour obtenir une efficacité maximum de canalisation du champ magnétique. Grâce à l'encadrement des inducteurs 2 et 3 par les dents saillantes 5, 6 et 7 des barreaux 4, on observe une canalisation extrêmement efficace du flux magnétique émis par les inducteurs. Les barreaux 4 empêchent alors la propagation inutile et nuisible du champ magnétique dans la direction opposée à celle de la plaque 1. La partie du champ magnétique, qui sans cela se propagerait dans cette direction, est amenée à se développer à l'intérieur des barreaux 4. Ces derniers canalisent alors le flux et les dents saillantes 5 et 6 des extrémités de ces barreaux le dirigent vers la plaque 1 et le récipient R placé sur celle-ci.Ce phénomène apparait du reste très clairement sur la figure 4 qui est un tracé des lignes principales du flux magnétique, dans le cas de barreaux de canalisation 4a disposés au dessous d'un inducteur unique 2a, et qui comportent des dents saillantes 5a et 6a à leurs extrémités. Comme on le comprend aisément, ceci améliore considérablement l'efficacité du chauffage réalisé par le présent appareil, d'autant plus que la répartition du champ magnétique est beaucoup plus homogène. Par ailleurs, ceci limite considérablement le champ parasite susceptible de se développer vers l'extérieur et qui peut provoquer des perturbations électro magnétiques. I1 faut également observer que dans le cas illustré à la figure l, où il est prévu plusieurs inducteurs concentriques, la présence de dents intermédiaires 7 placées dans l'intervalle entre ceux-ci, permet de renforcer le champ magnétique à cet endroit par injection localisée de flux. Ceci permet donc d'éviter l'existence d'une zone de champ magnétique faible. Là encore ceci participe à l'amélioration de l'homogénéité de la répartition du flux magnétique sur toute la surface du fond du récipient å chauffer. Selon une autre caractéristique importante du présent appareil, les barreaux 4 de canalisation du flux magnétique sont réalisés en un matériau dénommé "fer carbonyl". Ce matériau est constitué par le moulage sous pression de grains de fer ayant subi un traitement spécial, ce matériau étant commercialisé par la société SAPHIR à PARIS sous la dénomination "fer carbonyl SAPHYR". Or ce matériau a l'avantage de présenter une perméabilité magnétique constante jusqu' des valeurs de champs très élevées, supérieures à 50 k A/m et une conductivité électrique très faible, environ 2.l06311.m1. Ceci rend donc les pertes négligeables. L'utilisation de ce matériau permet d'obtenir des résultats excellents même si les valeurs du champ magnétique sont élevées. Or ceci ne serait pas possible avec des barreaux réalisés en ferrite car les ferrites perdent leurs propriétés de perméabilité magnétique en présence d'un champ de valeur élevée. Du reste la figure 5 représente à la fois la courbe A de variation de la perméabilité magnétique d'une ferrite 3C85 en fonction de la valeur du champ magnétique et de la courbe B de cette même variation pour du fer carbonyl. Comme on peut le constater, la perméabilité magnétique reste constante dans ce dernier cas, même pour des valeurs de champ élevées, alors qu'elle diminue très rapidement dans le cas d'une ferrite. Cependant, il est possible de prévoir la combinaison de barreaux 4 de canalisation en fer carbonyl avec d'autres barreaux similaires réalisés en ferrite. Ceci permet de bénéficier des avantages propres à l'un et l'autre de ces deux types de matériau. En effet - pour des puissances relativement faibles, les barreaux de canalisation en ferrite sont beaucoup plus efficaces que les barreaux en fer carbonyl, - pour des puissances élevées, les barreaux en fer carbonyl assurent alors parfaitement leur fonction d'éléments de canalisation car ils présentent une perméabilité magnétique relative constante, tandis que les barreaux en ferrite ont alors perdu leur propriété de perméabilité magnétique. En plus des avantages déjà exposés, les barreaux de canalisation du flux magnétique réalisés en fer carbonyl ou ferrite permettent l'amélioration du facteur de qualité de la bobine (Q=Lw R), vu du côté du générateur. Dans une forme de réalisation avantageuse, le ou les enroulements inducteurs peuvent être bobinés directement sur les barreaux 4 ou 4a de canalisation du flux magnétique. Il est ainsi possible de constituer un ensemble d'un seul tenant affectant la forme d'une galette plate. L'utilisation d'une telle galette facilite évidemment les opérations de montage. En effet, cette galette peut être fixée en place en étant seulement disposée sur un plot central 8 et des plots latéraux 9 prenant eux-mêmes appui contre le fond du boîtier 10 de l'appareil correspondant. Du reste de telles galettes plates, réunissant l'enroulement du ou des inducteurs et les barreaux de canalisation du flux magnétique, constituent en elles-mêmes l'un des objets de la présente invention. Cependant il faut noter que le nombre des barreaux de canalisation peut être différent du nombre prévu dans l'exemple représenté en l'occurrence quatre. En effet, ce chiffre constitue un minimum, mais il est parfaitement possible de prévoir un nombre plus élevé de tels barreaux disposés radialement au dessous des inducteurs et parallèlement à la face inférieure de ceux-ci. Par ailleurs, au lieu de barreaux rectilignes, il serait possible de prévoir des éléments de formes différentes, par exemple des secteurs plats de surface plus ou moins importante, pour autant que ceux-ci s'étendent sur toute la largeur des inducteurs. Du reste, grâce au fait que ces éléments de canalisation sont réalisés en un matériau moulé, il est possible de leur donner toute autre forme qui se révèlerait judicieuse pour assurer une répartition particulière du champ magnétique produit par les inducteurs. REVENDICATIONS 1. Appareil de cuisson par induction électromagnétique dans le récipient contenant les aliments à cuire, au moyen d'un ou plusieurs inducteurs, de forme annulaire, disposés au dessous d'une plaque servant de support à ce récipient, des éléments en matériau à grande perméabilité magnétique, et à faible conductivité électrique, étant disposés au dessous du ou des inducteurs pour canaliser le champ magnétique, caractérisé en ce que ces éléments, qui sont disposés radialement au dessous du ou des inducteurs (2, 3) et qui peuvent affecter la forme de barreaux, comportent à leurs extrémités des dents saillantes (5, 6), disposées respectivement autour de l'anneau formé par le ou les inducteurs et dans l'évidement central de cet anneau, ces dents (5, 6) étant en contact avec la plaque (1) destinée à servir de support aux récipients de cuisson. 2. Appareil de cuisson selon la revendication l, caractérisé en ce que celui-ci étant équipé de deux inducteurs annulaires concentriques (2, 3), ou plus, les éléments (4) de canalisation du circuit magnétique comportent une ou plusieurs dents saillantes supplémentaires (7), disposées en un point intermédiaire de leur longueur, tel qu'elles se trouvent placées dans l'intervalle annulaire existant entre deux inducteurs (2, 3). 3. Appareil de cuisson selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments (4) de canalisation du circuit magnétique sont constitués en matériau dénommé "fer carbonyl". 4. Appareil de cuisson selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que certains des éléments (4) de canalisation du circuit magnétique sont constitués en matériau dénommé "fer carbonyl", cependant que les autres sont en ferrite. 5. Appareil de cuisson selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enroulements du ou des inducteurs (2, 3) sont bobinés directement sur les éléments (4) de canalisation du circuit magnétique, et constituent avec ceux-ci un ensemble en forme de galette plate. 6. Dispositif d'induction électromagnétique, destiné à équiper un appareil de cuisson selon la revendication 5, et caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs inducteurs (2, 3) dont les enroulements sont bobinés directement sur des éléments (4) de canalisation du circuit magnétique, et constituent avec ceux-ci un ensemble en forme de galette plate.