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摘要：一种饭煲“控制内锅底部气泡走向”的线圈盘绕线方法，可以帮我们可靠、精准的改善米饭的均匀性、平整度和透气性，让对电饭煲热场的精准控制和把握成为一种可能。
关键词：电饭煲；康达效应；浮力作用；气泡走向；沸腾孔；均匀性；平整度；透气性
The Study and Application of a Coil Disk for Controlling the Air Bubbles at the Bottom of the Inner Pot
ZHANGH weiwei，MAI guangtian，YANG liping
（Foshan shunde midea electric heating appliance manufacturing co. LTD，Guangdong Foshan，528311）
Abstract：A coil coiling method for "controlling the direction of air bubbles at the bottom of rice pot" can help us improve the rice evenness，smoothness and permeability reliably and accurately，and make it possible to control and grasp the heat field of rice cooker accurately.
Keywords：rice cooker；coanda effect；buoyancy；bubble strike；boiling aperture；uniformity；flatness；air permeability；
引言
目前，IH（Induction Heating，电磁加热技术）加热已成为电饭煲、压力锅、电磁炉[1-3]等烹饪器具的主要加热方式。随着人们生活水平的不断提高，消费者对米饭性能的要求也在不断提高。消费者不但需要我们煮出好吃的米饭，而且要求米饭颗粒均匀，晶莹剔透，米饭整体平整均匀。面对消费者对米饭性能的这些要求，一种对米饭性能可靠、精准的控制方法就显得非常必要。
因此，对电饭煲内锅各部分热场精准的控制，就要求我们重新定义和改进电饭煲的加热分布。一种饭煲“控制内锅底部气泡走向”的线圈盘绕线方法，可以帮我们可靠、精准的改善米饭的均匀性、平整度和透气性。让对电饭煲热场的精准控制和把握成为一种可能。
1 气泡在锅内的移动过程
1.1 气泡运动机理
锅内气泡在康达效应和浮力的共同作用下进行移动。康达效应即流体（水流或气流）由离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。气泡移动过程中符合伯努利方程。
1.2 煮饭时气泡的移动：
如图1所示，随着锅内的水温也渐渐升高。当锅内水温达到75℃时，底部与侧面开始产生较小的气泡，小的气泡聚集成较大的气泡。在康达效应与浮力的作用下开始脱离。然而由于温度的升高，靠近底部的米粒最先开始糊化结块，所以气泡在成块米饭的阻碍下，气泡绕开结块的米饭流动。沸腾就变得不那么均匀，中间的气泡较多，就会造成米饭表面中心出现“沸坑”。侧壁气泡较多时，会加剧米饭米饭表面的不平整程度。
2传统线圈盘绕线方案
普通IH电饭煲正常情况下，为了保证电饭煲内锅均匀加热就必须保证线圈盘产生比较均匀的电磁场。因此这种IH电饭煲的通常做法就是对其产生磁场的线圈盘的底部与侧面采用均匀绕线[7]，这类线圈盘只是对底部线圈数与测面线圈数做一个比例的区分，对底部或侧面本身都是均匀排列的。
该线圈具有以下缺点：
（1）底部起热比较均匀，容易形成底部整个的结块；
（2）气泡在底部的流动比较随意、不可控；
（3）米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性都较差；
3 方案優化与应用
3.1新型线圈盘绕线方案
为了克服传统线圈盘绕线设计方案的缺点，采用新型线圈盘。底部与侧面都绕有不同圈数的线圈。具体绕线方式为底部：1双层、2空、3-4双层、5-6单层、7双层、8-9三层、10双层；侧面：1单次、2-5三层；线圈盘参数为感量Ls：78mH，阻抗Rs：2.8Ω。
这种新型线圈盘通过改变不同线圈槽中的线圈数，来改变线圈的疏密，可以有效的控制底部气泡走向。铁质内锅放入线圈盘内，通过电磁感应发热。内锅的发热多少与线圈盘绕线的疏密有密切的关系。通过改变线圈盘的绕线方法产生疏密相间的环。在线圈盘绕线较密（层数较多）的地方，加热时产生的热量多温度高，同理在线圈盘绕线较疏（层数较少）的地方，加热时产生的热量少温度低，其温度分布如图2所示。
3.2新型线圈盘优点
通过改变线圈盘的绕线方法，加热时产生疏密相间的温度环。新型线圈盘具有以下优点：
（1）控制气泡脱离位置；在较热的线圈环上形成汽化核心；
（2）底部环形冷热分布加热，不会形成较大面积的结块，气泡容易冲破结块，气泡分布如图3所示；；
（3）气泡在底部脱离位置精准、可控；
（4）米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性较好；
3.3 新型线圈控制底部气泡走向实现过程
（1）将米和水按一定的比例放入内锅里；
（2）按煮饭功能开始煮饭，在此种绕线方式下，内锅底部会形成冷热相间的环；
（3）在加热一段时间后，底部开始产生气泡，在相对冷的范围内产生的气泡随机移动，一旦气泡移动到较热的环上，就会变大。在浮力的作用下离开锅底，穿过米饭；
（4）底部有几层冷热相间的环，那么气泡就会被限定在一定的范围垂直穿过米饭；
4 结论
本文给出了一种控制内锅底部气泡走向线圈盘方案，此方案具有底部环形冷热分布加热，不会形成较大面积的结块，气泡容易冲破结块，米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性都得到了提高。相比传统线圈盘设计来说无疑是极具创新的，非常适合小家电领域使用。
参考文献：
[1]杨文龙，王春梅. IH电磁加热电饭锅模糊逻辑智能控制系统设计[J]. 电子设计工程.2016，24（19）：135-138.
[2]徐志强，黄明春，阮华平. IH电磁加热电饭锅模糊逻辑智能控制系统设计[C]. 2014，701-704.
[3]伍昆仑.IH电磁加热器可靠性分析与提升方法[D]. 华南理工大学，2016：1-7.
[4]王鲁峰，王伟，张韵等.原料大米特性与米饭品质的相关性研究[J]. 食品工业科技.2009，30（8）：113-116.
[5]黄天柱，吴卫国，李高阳等.大米理化特性与米饭口感品质的相关性研究[J]. 中国食物与营养.2012，18（3）：24-28.
[6]迟明梅.大米食用品质的研究进展[J]. 粮食加工.2005，（1）：48-51
[7]李强.IH电饭煲的磁场及热场分布仿真的设计[D]. 电子科技大学，2014：20-29.
关键词：电饭煲；康达效应；浮力作用；气泡走向；沸腾孔；均匀性；平整度；透气性
The Study and Application of a Coil Disk for Controlling the Air Bubbles at the Bottom of the Inner Pot
ZHANGH weiwei，MAI guangtian，YANG liping
（Foshan shunde midea electric heating appliance manufacturing co. LTD，Guangdong Foshan，528311）
Abstract：A coil coiling method for "controlling the direction of air bubbles at the bottom of rice pot" can help us improve the rice evenness，smoothness and permeability reliably and accurately，and make it possible to control and grasp the heat field of rice cooker accurately.
Keywords：rice cooker；coanda effect；buoyancy；bubble strike；boiling aperture；uniformity；flatness；air permeability；
引言
目前，IH（Induction Heating，电磁加热技术）加热已成为电饭煲、压力锅、电磁炉[1-3]等烹饪器具的主要加热方式。随着人们生活水平的不断提高，消费者对米饭性能的要求也在不断提高。消费者不但需要我们煮出好吃的米饭，而且要求米饭颗粒均匀，晶莹剔透，米饭整体平整均匀。面对消费者对米饭性能的这些要求，一种对米饭性能可靠、精准的控制方法就显得非常必要。
因此，对电饭煲内锅各部分热场精准的控制，就要求我们重新定义和改进电饭煲的加热分布。一种饭煲“控制内锅底部气泡走向”的线圈盘绕线方法，可以帮我们可靠、精准的改善米饭的均匀性、平整度和透气性。让对电饭煲热场的精准控制和把握成为一种可能。
1 气泡在锅内的移动过程
1.1 气泡运动机理
锅内气泡在康达效应和浮力的共同作用下进行移动。康达效应即流体（水流或气流）由离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。气泡移动过程中符合伯努利方程。
1.2 煮饭时气泡的移动：
如图1所示，随着锅内的水温也渐渐升高。当锅内水温达到75℃时，底部与侧面开始产生较小的气泡，小的气泡聚集成较大的气泡。在康达效应与浮力的作用下开始脱离。然而由于温度的升高，靠近底部的米粒最先开始糊化结块，所以气泡在成块米饭的阻碍下，气泡绕开结块的米饭流动。沸腾就变得不那么均匀，中间的气泡较多，就会造成米饭表面中心出现“沸坑”。侧壁气泡较多时，会加剧米饭米饭表面的不平整程度。
2传统线圈盘绕线方案
普通IH电饭煲正常情况下，为了保证电饭煲内锅均匀加热就必须保证线圈盘产生比较均匀的电磁场。因此这种IH电饭煲的通常做法就是对其产生磁场的线圈盘的底部与侧面采用均匀绕线[7]，这类线圈盘只是对底部线圈数与测面线圈数做一个比例的区分，对底部或侧面本身都是均匀排列的。
该线圈具有以下缺点：
（1）底部起热比较均匀，容易形成底部整个的结块；
（2）气泡在底部的流动比较随意、不可控；
（3）米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性都较差；
3 方案優化与应用
3.1新型线圈盘绕线方案
为了克服传统线圈盘绕线设计方案的缺点，采用新型线圈盘。底部与侧面都绕有不同圈数的线圈。具体绕线方式为底部：1双层、2空、3-4双层、5-6单层、7双层、8-9三层、10双层；侧面：1单次、2-5三层；线圈盘参数为感量Ls：78mH，阻抗Rs：2.8Ω。
这种新型线圈盘通过改变不同线圈槽中的线圈数，来改变线圈的疏密，可以有效的控制底部气泡走向。铁质内锅放入线圈盘内，通过电磁感应发热。内锅的发热多少与线圈盘绕线的疏密有密切的关系。通过改变线圈盘的绕线方法产生疏密相间的环。在线圈盘绕线较密（层数较多）的地方，加热时产生的热量多温度高，同理在线圈盘绕线较疏（层数较少）的地方，加热时产生的热量少温度低，其温度分布如图2所示。
3.2新型线圈盘优点
通过改变线圈盘的绕线方法，加热时产生疏密相间的温度环。新型线圈盘具有以下优点：
（1）控制气泡脱离位置；在较热的线圈环上形成汽化核心；
（2）底部环形冷热分布加热，不会形成较大面积的结块，气泡容易冲破结块，气泡分布如图3所示；；
（3）气泡在底部脱离位置精准、可控；
（4）米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性较好；
3.3 新型线圈控制底部气泡走向实现过程
（1）将米和水按一定的比例放入内锅里；
（2）按煮饭功能开始煮饭，在此种绕线方式下，内锅底部会形成冷热相间的环；
（3）在加热一段时间后，底部开始产生气泡，在相对冷的范围内产生的气泡随机移动，一旦气泡移动到较热的环上，就会变大。在浮力的作用下离开锅底，穿过米饭；
（4）底部有几层冷热相间的环，那么气泡就会被限定在一定的范围垂直穿过米饭；
4 结论
本文给出了一种控制内锅底部气泡走向线圈盘方案，此方案具有底部环形冷热分布加热，不会形成较大面积的结块，气泡容易冲破结块，米饭的平整性与米饭温场曲线的一致性都得到了提高。相比传统线圈盘设计来说无疑是极具创新的，非常适合小家电领域使用。
参考文献：
[1]杨文龙，王春梅. IH电磁加热电饭锅模糊逻辑智能控制系统设计[J]. 电子设计工程.2016，24（19）：135-138.
[2]徐志强，黄明春，阮华平. IH电磁加热电饭锅模糊逻辑智能控制系统设计[C]. 2014，701-704.
[3]伍昆仑.IH电磁加热器可靠性分析与提升方法[D]. 华南理工大学，2016：1-7.
[4]王鲁峰，王伟，张韵等.原料大米特性与米饭品质的相关性研究[J]. 食品工业科技.2009，30（8）：113-116.
[5]黄天柱，吴卫国，李高阳等.大米理化特性与米饭口感品质的相关性研究[J]. 中国食物与营养.2012，18（3）：24-28.
[6]迟明梅.大米食用品质的研究进展[J]. 粮食加工.2005，（1）：48-51
[7]李强.IH电饭煲的磁场及热场分布仿真的设计[D]. 电子科技大学，2014：20-29.