一種電磁加熱煙具的制作方法
1.本發明涉及新型煙草制品煙具領域，具體為一種電磁加熱煙具。
背景技術：
2.現有的電磁方式的加熱不燃燒煙具產品中，作為能量輸出的線圈都采用固定匝數，固定匝間距的線圈。這帶來的優勢是成本較低，調節線圈上的功率可以采用降低工作電壓的方式或者使電磁振蕩電路間歇工作的方式實施，但缺點也比較明顯。
3.首先，采用降低工作電壓的方式，即降低線圈上的電壓及驅動電路電壓，也能實現線圈功率調整，但是，由于線圈模擬交流狀態，需要開關管(通常為mos)進行配合驅動，而開關管的導通阻抗與電壓相關，電壓越高(在元件允許電壓范圍內，超出會導致損壞)，其導通阻抗越低，阻抗越低，在線路上的損耗越小，故通過降低電壓的方式會降低整個電路的效率，導致功耗上升。
4.其次，采用間歇工作方式。間歇工作方式存在兩種狀態：工作狀態和停止狀態。間歇工作方式雖然會導致平均電流下降，但是，其處于工作狀態時，電流值處于高位，這對電池供電系統提出了比較苛刻的要求(電池放電容量與放電電流相關，放電電流越大，能放出的總電量越小)。另外，由于是間歇工作，在工作過程中需要通過開關管進行開和關的操作，在開與關的切換中，會引入高次諧波分量，導致emi指標變差。
5.因此，針對現有的固定線圈式的電磁加熱方式的特點，為了降低恒溫階段峰值功率，同時，減少開關切換時產生過多的高次諧波產生的emi輻射問題，需要開發一種新型電磁加熱煙具。
技術實現要素：
6.本發明目的是為了降低恒溫階段峰值功率，同時，減少開關切換時產生過多的高次諧波產生的emi輻射問題。
7.為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：
8.一種氣溶膠生成裝置，其能夠通過感應加熱方式加熱氣溶膠生成制品，以產生供用戶抽吸的氣溶膠；所述氣溶膠生成裝置包括：加熱腔，用于接收所述氣溶膠生成制品；第一線圈和第二線圈，周向設置于所述加熱腔外側，所述第一線圈和所述第二線圈用于產生感應場，所述第一線圈和所述第二線圈在軸向上投影至少有一部分重疊，電源，其被配置成將高頻電流提供到所述第一線圈或所述第二線圈，在使用中所述第一線圈或所述第二線圈產生波動電磁場以使與所述氣溶膠形成制品熱接觸的感受體發熱且進而加熱所述氣溶膠生成制品的氣溶膠生成基質；控制系統，所述控制系統包括線圈切換開關和溫度檢測單元，所述溫度檢測單元用于檢測與所述感受體的溫度相關的物理量，所述控制系統根據從所述溫度檢測單元接收的信號來控制所述電磁加熱煙具的加熱動作。
9.進一步地，所述線圈切換開關用于切換所述電源與所述第一線圈(4)或所述第二線圈(5)之間的連接。
10.進一步地，所述第一線圈和所述第二線圈被配置成軸向套設關系，所述第一線圈直徑大于所述第二線圈，所述第一線圈套設于所述第二線圈外側。
11.進一步地，所述第一線圈在軸向方向上的長度與所述第二線圈在軸向方向上的長度相等。
12.進一步地，所述第二線圈的匝數大于所述第一線圈的匝數。
13.進一步地，所述第二線圈的匝數與所述第一線圈的匝數比至少為1.5：1。
14.進一步地，所述第一線圈和所述第二線圈之間設置有隔離裝置，所述隔離裝置能夠屏蔽電流而不屏蔽磁場。
15.進一步地，所述第一線圈的第一端口和所述第二線圈的第一端口直接電連接，所述第一線圈的第二端口和所述第二線圈的第二端口相互電絕緣。
16.進一步地，所述第二線圈包括至少一個抽頭，所述線圈切換開關用于切換所述電源與所述第二線圈的所述第一端口、所述第二端口和所述抽頭之間的連接。
17.進一步地，當所述電磁加熱煙具啟動時，所述控制系統驅動所述第一線圈直至所述感受體達到預熱目標溫度；所述感受體達到所述預熱目標溫度后，所述控制系統關閉所述第一線圈并驅動所述第二線圈維持所述感受體保持工作目標溫度。
18.其中，氣溶膠生成制品是吸煙制品，包括氣溶膠形成基質，其通過加熱生成通過用戶的口直接可吸入用戶的肺中的氣溶膠。
19.優選地，氣溶膠形成基質是固體氣溶膠形成基質。氣溶膠形成基質可同時包括固體和液體組分。
20.優選地，氣溶膠形成基質包括尼古丁。在一些優選實施方式中，氣溶膠形成基質包括煙草。例如，氣溶膠形成材料可以由均質煙草的片形成。
21.替代地或附加地，氣溶膠形成基質可以包括不含煙草的氣溶膠形成材料。例如，氣溶膠形成材料可為包括尼古丁鹽和氣溶膠形成劑的片。
22.如果氣溶膠形成基質是固體氣溶膠形成基質，那么固體氣溶膠形成基質可以包括粉末、顆粒、小丸、碎片、細條、條狀物或片材中的一種或更多種，含有草本植物葉、煙葉、煙草肋料、平展煙草和均質煙草中的一種或更多種。
23.任選擇地，固體氣溶膠形成基質可以包含在加熱固體氣溶膠形成基質時釋放的煙草揮發性芳香物化合物或非煙草揮發性芳香物化合物。固體氣溶膠形成基質也可以包含一個或多個膠囊，所述膠囊包括例如另外的煙草揮發性芳香物化合物或非煙草揮發性芳香物化合物，且這種膠囊可以在加熱固體氣溶膠形成基質期間熔化。
24.任選擇地，固體氣溶膠形成基質可以設置在熱穩定載體上或嵌入在熱穩定載體中。載體可以采用粉末、顆粒、小丸、碎片、細條、條狀物或片材的形式。固體氣溶膠形成基質可以通過例如片材、泡沫、凝膠或漿料的形式布置在載體的表面上。固體氣溶膠形成基質可以放置在載體的整個表面上，或可替代地，可以布置成圖案，以便在使用期間提供不均勻的香味遞送。
25.在本專利中，均質煙草材料表示通過使顆粒煙草聚集形成的材料。
26.在本專利中，片材表示具有基本大于其厚度的寬度和長度的層狀元件。
27.在本專利中，聚集用于描述基本橫向于氣溶膠生成制品的縱向軸線卷繞、折疊或者壓縮或收縮的片材。
28.優選地，氣溶膠形成基質包括均質煙草材料的聚集的紋理化片材。
29.在本專利中，紋理化片材表示已卷曲、凸印、壓印、穿孔或以另外方式變形的片材。氣溶膠形成基質可以包括均質煙草材料的聚集的紋理化片材，其包括多個間隔開的缺口、突出部、穿孔或其組合。優選地，氣溶膠形成基質包括均質煙草材料的聚集卷曲薄片。均質煙草材料的紋理化片材的使用可以有利地促進均質煙草材料片材的聚集，以形成氣溶膠形成基質。
30.在本專利中，卷曲片材表示具有多個基本平行的隆脊或皺折的片材。優選地，當氣溶膠生成制品已被組裝時，基本平行的隆脊或皺折沿著氣溶膠生成制品的縱軸延伸或平行于該縱軸延伸。這有利地促進聚集均質煙草材料的卷曲片材，以形成氣溶膠形成基質。然而，將可以理解的是，用于包含在氣溶膠生成制品中的均質煙草材料的卷曲片材可以可替代地或另外地具有多個基本平行的隆脊或皺折，當氣溶膠生成制品已被組裝時，所述多個基本平行的隆脊或皺折與氣溶膠生成制品的縱軸呈銳角或鈍角布置。
31.氣溶膠形成基質可以為塞的形式，所述塞包括由紙或其他包裝材料限定的氣溶膠形成材料。在氣溶膠形成基質為塞的形式的情況下，認為包括任何包裝紙的整體塞是氣溶膠形成基質。
32.優選地，氣溶膠形成基質包括塞，所述塞包括由包裝物包圍的均質煙草材料或其它氣溶膠形成材料的聚集片。優選地，所述或每個伸長的感受器位于與氣溶膠形成材料直接接觸的塞內。
33.感受體指的是可以將電磁能量轉換成熱的材料。當位于波動電磁場中時，在感受體中引起的渦電流導致感受體的加熱。當伸長的感受體定位成與氣溶膠形成基質熱接觸時，氣溶膠形成基質由感受體加熱。
34.感受體優選為針形、條形或葉形。感受體可以采用能夠通過感應方式加熱至足以使氣溶膠形成基質生成氣溶膠的溫度的任何材料制成。優選的感受體包括金屬或碳。優選的感受體可能包括鐵磁性材料，例如鐵素體、鐵磁性鋼或不銹鋼。合適的感受體可能是鋁或可能包括鋁。優選的感受體可由400系列不銹鋼制成，例如410級、420 級或430級不銹鋼。當放置于具有類似頻率和場強值的電磁場中時，不同材料將消耗不同數量的能量。因此，可以在已知電磁場內改變所述感受體的參數，例如材料類型、長度、寬度和厚度，以提供所需的能量消耗。
35.可能加熱優選的感知器至超過250攝氏度的溫度。合適的感受體可以包括非金屬芯體，其具有布置在非金屬芯體上的金屬層，例如形成于陶瓷芯體的表面上的金屬軌跡。
36.感受體可以具有外保護層，例如包封伸長的感受體的陶瓷保護層或玻璃保護層，從而形成完整的加熱體。感受體可以包括由玻璃、陶瓷或惰性金屬形成的保護涂層，所述保護涂層形成于感受體材料的芯體上。
37.感受體布置成與氣溶膠形成基質熱接觸。因此，當感受體加熱時，氣溶膠形成基質被加熱并且形成氣溶膠。在一個實施方式中，包括感受體的加熱體插入氣溶膠形成基質內，氣溶膠生成裝置可以包含單個或多個伸長的加熱體。在另一個實施方式中，氣溶膠生成基質可以包含感受體，可替代地，氣溶膠生成基質可以包括多個的感受體，感受體的形態可以是伸長形、顆粒形、網形、輻射形、管形、沙漏形、螺旋形等。
38.線圈材料應選用導電效果良好的材料如金屬等；此外，在本專利中，線圈材料還應
具有良好的彈性變形能力，可以用彈簧鋼、金、銀等金屬。
39.本發明通過設定多級線圈來調節整體線圈的振蕩頻率，從而實現線圈功率的調整。
40.具有以下技術效果：
41.1、穩定地可調控制線圈峰值功率。
42.2、減少電源長時間的峰值輸出，減少電源運行負擔，增加產品的續航和壽命。
43.3、減少emi輻射輸出。
附圖說明
44.本發明的以上技術內容以及下面的具體實施方式在結合附圖閱讀時會得到更好的理解。需要說明的是，附圖僅作為所請求保護的技術方案的示例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的元素。
45.圖1是本發明一實施例電磁加熱煙具的剖視圖；
46.圖2-a是本發明一實施例第一線圈的示意圖；
47.圖2-b是本發明一實施例第二線圈的示意圖；
48.圖3是本發明一實施例控制系統的電路示意圖；
49.圖4是本發明一實施例電磁加熱煙具的控制方法的流程圖。
50.其中，附圖標記說明如下：
51.1 氣溶膠生成制品
52.2 加熱腔
53.3 感受體
54.4 第一線圈
55.5 第二線圈
56.6 電屏蔽裝置
57.a 第一線圈的第一端口
58.b 第二線圈的第一端口
59.c 第一線圈的第二端口
60.d 第二線圈的第二端口
61.n 抽頭
具體實施方式
62.以下在具體實施方式中敘述本發明的詳細特征以及優點，其內容足以使本領域技術人員了解本發明的技術內容并據以實施，且根據本說明書、權利要求及附圖，本領域技術人員可輕易地理解本發明相關的目的及優點。
63.現有的電磁方式的加熱不燃燒煙具產品中，作為能量輸出的線圈都采用固定匝數，固定匝間距的線圈。這帶來的優勢是成本較低，但缺點也比較明顯，即在恒溫控制階段，只能通過占空比控制方式去調節線圈上的平均功率值，這會導致功率峰值居高不下，對電池供電的系統來說是不利的，這對電池的性能提出的更高的要求。
64.針對現有的固定線圈式的電磁加熱方式的特點，本專利提案提供了個針對性的解
決方案。通過設定多級線圈，調節線圈的振蕩頻率，從而實現線圈功率的調整。實現降低恒溫階段峰值功率的目的，同時，減少開關切換時產生過多的高次諧波產生的emi 輻射問題。
65.本發明采用多級線圈，通過選擇或調節改變線圈的匝數，實現對線圈功率的調節，進而調節電磁感受體上的發熱功率，實現線圈峰值功率調整，從而實現發熱功率的調節的目的。
66.如圖1所示，一種電磁加熱煙具，用于加熱氣溶膠生成制品1，包括加熱腔2、電源、第一線圈4和第二線圈5、電源和控制系統。
67.加熱腔2，用于接收氣溶膠生成制品1(如煙支)。
68.電源，其被配置成將高頻電流提供到所述第一線圈4或所述第二線圈5，在使用中所述第一線圈4或所述第二線圈5產生波動電磁場以使與所述氣溶膠形成制品1熱接觸的感受體3發熱且進而加熱所述氣溶膠生成制品1的氣溶膠生成基質。
69.感受體3，用于加熱氣溶膠生成制品1。感受體3受感應場影響發熱。感受體3 可以設置于加熱腔2，或設置于氣溶膠生成制品1內部。感受體3在電磁加熱裝置工作時應設置于第一線圈4和第二線圈5內部。
70.示意圖中未考慮線圈的厚度。第一線圈4和第二線圈5，周向設置于加熱腔1外側，用于產生感應場。第一線圈4和第二線圈5在軸向上投影至少有一部分重疊。組裝時，使第一線圈4和第二線圈5處于同一軸線上。進一步地，電磁加熱煙具還可以包括更多套設(或部分重疊的)的線圈，其電路和裝配關系參照第一線圈4與第二線圈5。
71.如圖2所示，第一線圈4和第二線圈5。第二線圈5的匝數可以大于第一線圈4 的匝數。優選的，第二線圈5的匝數與第一線圈4的匝數比至少為1.5：1。
72.在一實施例中，第一線圈4和第二線圈5被配置成軸向套設關系，第一線圈4直徑大于第二線圈5，第一線圈4套設于第二線圈5外側。
73.在一實施例中，第一線圈4在軸向方向上的長度與第二線圈5在軸向方向上的長度相等，即第一線圈4與第二線圈5在軸向上的投影完全重疊。
74.在一實施例中，第一線圈4的第一端口和第二線圈5的第一端口直接電連接，第一線圈4的第二端口和第二線圈5的第二端口相互電絕緣。第一線圈4和第二線圈5 之間設置有電屏蔽裝置6，電屏蔽裝置6能夠屏蔽電流而不屏蔽磁場。
75.在一實施例中，第二線圈5為多抽頭線圈，第二線圈5中包括至少一個不位于端部的抽頭n。
76.控制系統包括線圈切換開關、開關控制電路、線圈振蕩電路和溫度檢測單元，溫度檢測單元用于檢測感受體3的溫度，控制系統根據從溫度檢測單元接收的信號來控制電磁加熱煙具的加熱動作。控制系統通過mcu的電感選擇控制信號，控制線圈切換開關選擇不同的線圈，與振蕩電路組成振蕩器，實現不同的工作線圈工作。圖3給出了線圈切換開關在兩種加熱模式中進行切換的示例，如線圈切換開關的切換路徑選擇b-c連通時，電源的電流經過電感的a-b段，通過第一加熱模式對感受體進行加熱；當線圈切換開關的切換路徑選擇b-a連通時，電源的電流經過電感的a-c段，通過第二加熱模式對感受體進行加熱，可根據需要，選擇性將電源的電流輸送到感應線圈。進一步的，線圈切換開關可在至少三種加熱模式中進行切換，主要區別在于切換路徑的選擇至少有三種，由于切換開關的多種切換路徑是公知常識，在此不在贅述。
77.具體的，在一實施例中，線圈切換開關可以用于切換所述電源與第一線圈4和/ 或第二線圈5之間的連接。進一步的，可以切換為電源僅與第一線圈4連接或電源僅與第二線圈5連接。例如，當圖3中的線圈切換開關選擇b-c連通時，電感的a-b段代表電源僅與第一線圈4相連，用于快速升溫；當圖3中的線圈切換開關選擇b-a連通時，電感的a-c段代表電源與串聯的第一線圈4和第二線圈5相連，此時，第一線圈和第二線圈的繞制方向相反，可降低功率，維持在工作溫度。進一步的，線圈切換開關可包括第三切換路徑，使電源僅與第二線圈5連接，可用于快速補充由于抽吸帶來的能量損失。
78.在另一個實施例中，如圖3所示，線圈切換開關可以用于切換所述電源與第二線圈5內部抽頭/端口的連接。當圖3中的線圈切換開關選擇b-c連通時，電流經過電感的a-b段，代表電源與匝數較少的第二線圈5的b-n段相連；當圖3中的線圈切換開關選擇b-a連通時，電流經過電感的a-c段，代表電源與匝數較多的第二線圈5的b-d 段相連。
79.優選地，通過線圈切換開關的切換路徑的設置，切換開關可同時至少實現上述兩個實施例的功能操作，即可實現電源與第一線圈4、第二線圈5、第二線圈5的抽頭/ 端口等的可選擇連接。
80.在一個實施例中，電磁加熱煙具按如圖4所示的流程進行操作。電磁加熱煙具的控制方法的流程包括：開始煙具工作后執行：
81.s101：線圈切換開關選擇第一線圈，進入s102；
82.s102：啟動振蕩電路，進入s103；
83.s103：檢測溫度反饋，進入s104；
84.s104：判斷是否達到預熱目標溫度？如果達到，則進入s105；如果未達到，則重新返回s103；
85.s105：關閉振蕩電路，進入s106；
86.s106：線圈切換開關切換第二線圈，進入s107；
87.s107：啟動振蕩電路，進入s108；
88.s108：檢測溫度反饋，進入s109；
89.s109：判斷是否達高于工作目標溫度？如果高于，則進入s110；如果低于，則重新返回s108；如果時間溢出或收到關斷指令，則結束煙具工作；
90.s110：關閉振蕩電路，進入s111；
91.s111：檢測溫度反饋，進入s112；
92.s112：判斷是否達低于工作目標溫度？如果低于，則進入s107；如果高于，則重新返回s111。
93.在操作s101-s104中，當電磁加熱煙具啟動時，控制系統啟動第一線圈直至感受體達到預熱目標溫度。由于第一線圈的匝數少，其振蕩頻率較高，可以使得線圈的振蕩頻率較高，獲得比較大的功率值，從而使得感受體加熱功率較高，實現感受體快速加熱的目的。
94.在操作s105-s107中，當感受體溫度達到預熱目標溫度時，需要維持工作目標溫度所需的發熱功率較低，降低振蕩頻率，從而降低線圈功率，同時，也使得感受體發熱功率降低，控制系統關閉第一線圈4，啟動第二線圈5。
95.在操作s107-s112中，控制系統驅動第二線圈5維持感受體的工作目標溫度(恒溫階段)。由于線圈功率下降時，會使得流過線圈上的電流減少，則可減少電源的輸出功率，降
低電池放電倍率，根據電源特性，電源在低放電倍率下工作可以有效延長循環壽命，并且提升放電容量。同時，切換至低功率工作，可減少開關頻率，有效抑制高次諧波，減少emi輻射。
96.在一實施例中，為在恒溫階段做進一步的步進式加熱，控制系統能夠通過驅動抽頭控制第二線圈5的功率，選擇不同的抽頭(端部)連接線圈驅動電路，在不同時間段，驅動不同的抽頭線圈工作，從而實現加熱。優選的，當需要快速升溫時，控制系統選擇b-n線圈時，線圈匝數較少，可以使線圈功率得到較高的電功率；當需要進行少量加溫或恒溫時，控制系統切換為b-d線圈，降低線圈功率。
97.這里基于的術語和表述方式只是用于描述，本發明并不應局限于這些術語和表述。使用這些術語和表述并不意味著排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，應認識到可能存在的各種修改也應包含在權利要求范圍內。其他修改、變化和替換也可能存在。相應的，權利要求應視為覆蓋所有這些等效物。
98.同樣，需要指出的是，雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，在沒有脫離本發明精神的情況下還可做出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書的范圍內。
技術特征：
1.一種氣溶膠生成裝置，其能夠通過感應加熱方式加熱氣溶膠生成制品(1)，以產生供用戶抽吸的氣溶膠；其特征在于，所述氣溶膠生成裝置包括：加熱腔(2)，用于接收所述氣溶膠生成制品；第一線圈(4)和第二線圈(5)，周向設置于所述加熱腔(2)外側，所述第一線圈(4)和所述第二線圈(5)用于產生感應場，所述第一線圈(4)和所述第二線圈(5)在軸向上投影至少有一部分重疊，電源，其被配置成將高頻電流提供到所述第一線圈(4)或所述第二線圈(5)，在使用中所述第一線圈(4)或所述第二線圈(5)產生波動電磁場以使與所述氣溶膠形成制品(1)熱接觸的感受體(3)發熱且進而加熱所述氣溶膠生成制品的氣溶膠生成基質；控制系統，所述控制系統包括線圈切換開關和溫度檢測單元，所述溫度檢測單元用于檢測與所述感受體(3)的溫度相關的物理量，所述控制系統根據從所述溫度檢測單元接收的信號來控制所述電磁加熱煙具的加熱動作。2.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述線圈切換開關用于切換所述電源與所述第一線圈(4)和/或所述第二線圈(5)之間的連接。3.根據權利要求2所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第一線圈(4)和所述第二線圈(5)被配置成軸向套設關系，所述第一線圈(4)直徑大于所述第二線圈(5)，所述第一線圈(4)套設于所述第二線圈(5)外側。4.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第一線圈(4)在軸向方向上的長度與所述第二線圈(5)在軸向方向上的長度相等。5.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第二線圈(5)的匝數大于所述第一線圈(4)的匝數。6.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第二線圈(5)的匝數與所述第一線圈(4)的匝數比至少為1.5：1。7.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第一線圈(4)和所述第二線圈(5)之間設置有隔離裝置，所述隔離裝置能夠屏蔽電流而不屏蔽磁場。8.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第一線圈(4)的第一端口和所述第二線圈(4)的第一端口直接電連接，所述第一線圈(4)的第二端口和所述第二線圈(5)的第二端口相互電絕緣。9.根據權利要求7所述的電磁加熱煙具，其特征在于，所述第二線圈(5)包括至少一個抽頭，所述線圈切換開關用于切換所述電源與所述第二線圈(5)的所述第一端口、所述第二端口(5)和所述抽頭之間的連接。10.根據權利要求1所述的電磁加熱煙具，其特征在于，當所述電磁加熱煙具啟動時，所述控制系統驅動所述第一線圈(4)直至所述感受體(3)達到預熱目標溫度；所述感受體(3)達到所述預熱目標溫度后，所述控制系統關閉所述第一線圈(4)并驅動所述第二線圈維持所述感受體(3)保持工作目標溫度。
技術總結
本發明公開了一種氣溶膠生成裝置，其能夠通過感應加熱方式加熱氣溶膠生成制品，以產生供用戶抽吸的氣溶膠；氣溶膠生成裝置包括：加熱腔，用于接收所述氣溶膠生成制品；第一線圈和第二線圈，周向設置于加熱腔外側，第一線圈和第二線圈用于產生感應場，控制系統，控制系統包括線圈切換開關、開關控制電路、線圈振蕩電路和溫度檢測單元，溫度檢測單元用于檢測與所述感受體的溫度相關的物理量，控制系統根據從所述溫度檢測單元接收的信號來控制所述電磁加熱煙具的加熱動作。磁加熱煙具的加熱動作。磁加熱煙具的加熱動作。
