Design optimization of induction cooktop based on Whirlpool I100 platform

Induction cooking technology has been gaining worldwide acceptance in the recent days. Numerous research activities are being carried out by most of the leading manufacturers around the world today to enhance the cooking performance and product life. Induction cooktops compared to the gas and radiant cooktops have various advantages. Like other technologies, the efficiency of induction technology is affected by certain factors. Some of the factors can be controlled by the manufacturing companies, whereas the other factors are under the control of the user. The gap between the induction coil and the pot is one of the major factors within the control of manufacturer, that could influence the overall cooking performance and product life. Generally, it is best to keep this gap as minimum as possible. Also, it is equally important to maintain the designed gap in order to get the right performance and life. As we deviate from this designed gap, the product performance and life will be affected. Moreover, as the gap decreases, the efficiency and the product life increase and vice versa. The electrical stress on the IGBTs also increases with the increase of the gap, thereby lowering the product life. Hence, ideally it is recommended to keep the gap between the coil and the glass as zero or as minimum as possible. However, due to design tolerances, production process limitations and cost, it is practically difficult to achieve this zero-gap condition. During the research, the time to boil, heat distribution and browning effect with respect to gap will be tested and analyzed to understand the impact of the gap on the performance of the induction cooktop. And to understand the relation between the gap and the life of the product, electrical stress test and accelerated test to fail on the IGBTs are also conducted and a safe gap is proposed. Moreover, the critical mechanical component influencing this gap will be designed and analysed. This research is aimed to optimize the design, by estimating and proposing a safe gap at which we will have a reasonable product life and cooking efficiency that can be practically achieved by the manufacturer at a reasonable cost. Finally, the research will also propose advanced future test plan and end of the line test layout.

Negli ultimi giorni, la tecnologia di cottura a induzione sta guadagnando popolarità a livello mondiale. Numerose attività di ricerca sono attualmente svolte dalla maggior parte dei produttori leader in tutto il mondo per migliorare le prestazioni di cottura e la vita del prodotto. I piani cottura a induzione rispetto ai piani cottura a gas e radianti presentano vari vantaggi. Come altre tecnologie, l'efficienza della tecnologia di induzione è influenzata da alcuni fattori. Alcuni dei fattori possono essere controllati dalle aziende manifatturiere, mentre gli altri fattori sono sotto il controllo dell'utente. Il divario tra la bobina di induzione e il vaso è uno dei principali fattori nel controllo del produttore, che potrebbe influenzare le prestazioni di cottura e la vita del prodotto. In generale, è meglio mantenere questo spazio il più possibile minimo. Inoltre, è altrettanto importante mantenere il gap progettato per ottenere le giuste prestazioni e la vita. Man mano che ci allontaniamo da questo gap progettato, le prestazioni e la vita del prodotto ne risentiranno. Inoltre, al diminuire del divario, aumentano l'efficienza e la vita del prodotto e viceversa. Lo stress elettrico sugli IGBT aumenta anche con l'aumento del gap, riducendo così la vita del prodotto. Quindi, idealmente, si raccomanda di mantenere lo spazio tra la bobina e il vetro come zero o il minimo possibile. Tuttavia, a causa delle tolleranze di progettazione, dei limiti e dei costi del processo di produzione, è praticamente impossibile raggiungere questa condizione di zero-gap. Durante la ricerca, il tempo di bollire, la distribuzione del calore e l'effetto di doratura rispetto al gap saranno testati e analizzati per comprendere l'impatto del gap sulle prestazioni del piano di cottura ad induzione. E per comprendere la relazione tra il divario e la vita del prodotto, vengono condotti anche test di stress elettrico e test accelerato sugli IGBT e viene proposto un intervallo di sicurezza. Inoltre, la componente meccanica critica che influenza questa lacuna sarà progettata e analizzata. Questa ricerca ha lo scopo di ottimizzare la progettazione, stimando e proponendo una distanza di sicurezza alla quale avremo una durata del prodotto ragionevole e un'efficienza di cottura che può essere praticamente raggiunta dal produttore a un costo ragionevole. Infine, la ricerca proporrà anche un piano di test futuro avanzato e un layout di test di fine linea.