感应烹饪系统的制作方法

感应烹饪系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种无线电源系统，其中谐振器可以延伸感应电源可以将无线电力充分供应到感应烹饪用具的范围。无线电源系统可以包括使用电磁场来传送电力的感应烹饪电源、响应于电磁场的存在而进行加热的感应烹饪用具、以及谐振器。
【专利说明】感应烹饪系统
【背景技术】
[0001]本发明涉及无线电力传输，并且更具体地涉及用于从感应电源传输电力的系统。
[0002]无线电源系统的使用持续增长。普通的无线电源系统使用电磁场来将电力从无线电源或感应电源无线地传输到远程设备，诸如感应烹饪用具、无线供电的灯、手机、智能电话、媒体播放器或其他电子设备。有许多不同的无线电源系统。例如，许多常规的系统使用远程设备中的次级线圈来与无线电源中的初级线圈感应耦合。通常在烹饪领域中发现的其他常规系统使用远程设备中的加热元件来与无线电源中的初级线圈感应耦合。
[0003]当远程设备被放置在足够接近无线电源的范围内时，电磁场在次级线圈中感生电力或者在加热元件中生成涡流。次级线圈内的电力可以由远程设备用于例如对远程设备供电或充电或二者。加热元件内的涡流可以生成可用于烹饪的热。不论远程设备包括次级线圈还是加热元件，常规的无线 电源系统通常在初级线圈相对接近次级线圈或加热元件时提供改进的性能。
[0004]在烹饪领域中发现的许多无线电源系统中，例如，无线电源被设置在诸如案台、桌子或其他结构的表面下方，以便隐藏该无线电源免于被看到。然而，桌子或其他结构的厚度可能影响远程设备可以被放置的相对于无线电源的接近度。如果桌子过厚，则无线电源和远程设备之间的耦合可能经历与类似的系统但是以其他方式被配置得更紧密接近的耦合相比导致降低的性能。为了解决该性能损失的问题，可以通过各种技术(例如，机加工或切割)来减小桌子厚度，并且无线电源可以被安装到桌子的减小厚度的区域。这些技术经常涉及工具的使用，而该工具的使用可能无法获得或不在普通用户的技术水平内。并且，减少桌子的厚度是可能影响桌子完整性的永久性改变。

【发明内容】

[0005]本发明提供了一种无线电源系统，其中谐振器可以延伸感应电源可以将无线电力充分供应到感应烹饪用具的范围。无线电源系统可以包括使用电磁场来传送电力的感应电源、响应于电磁场的存在而进行加热的感应烹饪用具、以及谐振器。
[0006]在一个实施例中，无线电源系统可以包括设备，该设备包括垫圈和谐振器。垫圈可以被适配为可移除地放置在感应电源的初级和设备之间，并且谐振器可以耦合到该垫圈。谐振器可以被适配为将能量从所述初级感应地传输到设备，由此谐振器延伸该设备在其上从感应电源接收无线电力的范围。该设备可以是包括被适配为在从感应电源生成的电磁场存在时进行加热的金属的感应烹饪用具。
[0007]在另一方面中，无线电源系统可以是用于加热感应烹饪用具的金属的感应烹饪系统。该系统可以包括感应烹饪电源和谐振器。感应烹饪电源可以包括初级，并且可以被适配为产生电磁场。谐振器可以被适配为将能量从初级感应地传输到金属，使得感应烹饪用具的金属响应于感应烹饪电源产生电磁场而进行加热。
[0008]在一个实施例中，感应烹饪系统可以包括被适配为放置在感应烹饪电源和感应烹饪用具之间的垫圈，其中垫圈可以耦合到谐振器。[0009]在一些实施例中，垫圈可以是被定位在案台表面上的便携式三脚架(trivet),其中感应烹饪电源可以被定位在案台的反表面上。替代地，除了便携式之外，垫圈可以被固定到案台的表面。
[0010]在另一实施例中，垫圈可以包括被适配为抑制从感应烹饪用具通过所述垫圈的热传输的绝缘体。谐振器也可以被设置在垫圈内。
[0011]在又另一实施例中，谐振器可以被耦合到感应烹饪用具，使得其被设置在感应烹饪用具上或感应烹饪用具中。
[0012]参考对当前实施例的描述和附图，本发明的这些和其他目的、优点和特征将被更充分地理解和认识。
[0013]在详细解释本发明的实施例之前，将被理解的是:本发明不限于在附图中所图示或在接下来的描述中所阐述的操作的细节、或者组件的构造和布置的细节。本发明可以在各种其他实施例中被实现，并且可以以未在此明确公开的替代方式被实践或执行。此外，将被理解的是:在此所使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变型的使用意图包括在其后列出的项目及其等价物以及附加项目及其等价物。此外，列举可以被用于各种实施例的描述中。除非另外明确说明，列举的使用不应被解释为把发明限制于组件的任何特定顺序或数量。列举的使用也不应被解释为从发明的范围中排除可以与所列举的步骤或部件组合或被组合到其中的任何附加的步骤或部件。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是包括具有 初级线圈和初级谐振器的无线电源以及具有次级谐振器和次级线圈的无线接收器的谐振无线电源系统的代表性图；
图2a是具有初级线圈的感应烹饪电源的代表性图；
图2b是包括感应烹饪电源和感应烹饪用具的感应烹饪系统的透视图；
图2c是具有被适配为监视感应烹饪用具的温度并且将信息传递到感应烹饪电源的电路的感应烹饪用具的分解图；
图3是根据无线电源系统的第一实施例的感应烹饪电源和设置在三脚架上或中的谐振器的代表性图；
图4是无线电源系统的第一实施例的代表性图，包括具有谐振器并且被定位在感应烹饪用具下方的三脚架；
图5是无线电源系统的第二实施例的代表性图，包括具有谐振器的感应烹饪用具；
图6a是无线电源系统的第一实施例的感应烹饪用具的代表性图；
图6b是无线电源系统的第二实施例的感应烹饪用具的代表性图；
图6c是无线电源系统的第二实施例的替代感应烹饪用具的代表性图；
图7a是无线电源系统的第一实施例的感应烹饪用具的截面图；
图7b是无线电源系统的第一实施例的感应烹饪用具的截面图；
图7c是无线电源系统的第二实施例的替代感应烹饪用具的截面图；
图8是具有温度反馈电路的无线电源系统的第三实施例的代表性图；
图9图示了无线电源系统的第三实施例的温度反馈电路的反馈脉冲；
图10是无线电源系统的第三实施例的感应烹饪用具的代表性图；图11是根据无线电源系统的第四实施例的感应电源、便携式谐振器和便携式设备的代表性图；以及
图12是具有电力指示器的无线电源系统的第四实施例的代表性图。
图13是其中三脚架包括温度反馈电路的本发明的一个实施例的透视图。
图14是其中三脚架包括温度反馈电路的本发明的一个实施例的透视图。
图15是其中三脚架可以被放置在容器(诸如罐、平底锅、盘子或其他物品)中的本发明的一个实施例的透视图。
图16是示出容器内的三脚架的本发明的一个实施例的透视图。
图17是其中感应电源可以被放置在桌子下方的本发明的一个实施例的透视图。
图18是其中感应电源可以位于桌子上方的本发明的一个实施例的透视图。
图19是根据本发明的一个实施例的感应电力接收器的透视图，其中由感应电力接收器接收到的能量用于对灯供电。
图20是根据本发明的一个实施例的感应电力接收器的透视图，其中加热元件用于加温餐巾或毛巾。
图21是根据本发明的一个实施例的无线电源系统的透视图，其中感应电力接收器可以使用无线接收的能量来对灯供电。
图22是根据本发明的一个实施例的感应烹饪用具的截面图，示出感应烹饪用具内的嵌入式热电偶。
图23是根据本发明的一个实施例的感应烹饪用具的截面图，示出感应烹饪用具内的嵌入式RTD温度感测元件。
【具体实施方式】
[0015]无线电源系统可以包括使用电磁场来传送电力的感应烹饪电源、响应于电磁场的存在而进行加热的感应烹饪用具、以及可以延伸如下范围的谐振器，在该范围上感应烹饪电源可以将无线电力充分供应到感应烹饪用具。
[0016]1.第一实施例
在图3中示出了根据本发明的第一实施例的无线电源系统。该无线电源系统包括使用电磁场来传送电力的感应烹饪电源10、响应于电磁场的存在而进行加热的感应烹饪用具
30、以及具有将电力从感应烹饪电源10传输到感应烹饪用具30的谐振器22的垫圈或三脚架20。在该实施例中，感应烹饪电源10可以被定位在各种位置，包括例如图17的系统1700中所示的桌子的下方。替代地，感应烹饪电源10可以位于如图18的系统1800中所示的桌子的顶部。在其他实施例中，感应烹饪电源10可以被设置为接近厨房案台或任何其他位置。
[0017] 感应烹饪电源10包括适配为生成电磁场的初级线圈16以及控制对感应烹饪用具30的感应电力传送的控制器14。图3图示的实施例的感应烹饪电源10可以被设计用于在特定的范围或距离上供应电力，这样的范围在X轴、Y轴和Z轴的方向上。感应烹饪电源10可以是能够经由电磁场传送电力的任何类型的感应无线电源。例如，在一个实施例中，感应烹饪电源10可以根据诸如电力传输效率的很多特性来改变操作频率。本文使用的术语线圈包括能够生成电磁场的任何结构，包括例如一匝或多匝导电材料。[0018]感应烹饪电源10还可以包括初级电容器15、初级谐振电路17、逆变器13、电源12和干线输入11。电源12、逆变器13和控制器14可以包括如下电路，该电路被配置成将电力供应到初级16和初级谐振电路17以生成电磁场并且将电力传输到感应烹饪用具30。
[0019]电源12接收来自干线输入11的电力，其中干线输入11可以是AC电力、DC电力或任何另一个适当的能量源。电源12可以将来自干线输入11的电力转换成可由逆变器13使用的能量。例如，电源11可以将DC电力以母线电压提供到逆变器13。在一些实施例中，控制器14可以控制从电源11输出到逆变器13的母线电压，以便控制感应烹饪电源10的电力输出。逆变器13使用来自电源12的能量以将AC电力提供给初级线圈16和初级电容器15，从而生成电磁场。AC电力可以具有控制器14可以通过变化逆变器13内开关的定时来进行调整的频率、幅值、相位、占空比或其任何组合。因此，利用控制母线电压、占空比、幅值、频率、相位或其组合的能力，感应烹饪电源10可以控制传输到感应烹饪用具30的电力的量。
[0020]初级电容器15和初级线圈16可以被选择为响应于以初级电容器15和初级线圈16的谐振频率被施加的AC电力而进行谐振操作。初级谐振电路17包括选择为进行谐振操作的初级谐振线圈18和初级谐振电容器19。初级谐振线圈18和初级线圈16可以由导电材料(诸如绞合线(Litz wire)或PCB迹线)形成。
[0021]如上所述，感应烹饪电源10可以将电力无线传输到感应烹饪用具30。在操作中，初级线圈16和初级电容器15可以从逆变器13接收电力，并且经由初级线圈16和初级谐振电路17的初级谐振线圈18之间的感应耦合来将该电力传输到初级谐振电路17。然后，初级谐振电路17可以生成能够将电力传输到感应烹饪用具30的电磁场。为了有效的耦合，初级谐振电路17可以具有与初级电容器15和初级线圈16的谐振频率类似的谐振频率。
[0022]在当前实施例中,初级谐振线圈18生成用于将电力感应传输到感应烹饪用具30的电磁场。在替代实施例中，初级谐振电路17可以不被包括感应烹饪电源10中使得初级线圈16经由电磁场将电力传输到感应烹饪用具30。
[0023]为了公开的目的，结合用于将电力无线地传送到烹饪用具30的特定感应烹饪电源10来描述本发明。然而，本发明非常适用于与其他无线电源电路一起使用，并且可以替代地包括能够将电力施加到驱动初级的基本上任何无线电源电路。例如，本发明可以被并入无线电源系统中，包括标题为“Inductive Power Supply with Duty Cycle Control”并且由Baarman在2008年I月7日提交的美国序列号61/019，411中公开的感应电源；标题为“Adaptive Inductive Power Supply” 并且在 2007 年 5 月 I 日颁发给 Baarman 的美国专利
7,212, 414 的感应电源;标题为 “Adaptive Inductive Power Supply with Communication”并且在2009年4月21日颁布给Baarman的美国专利7，522，878的具有通信的感应电源；或者标题为“Coil Configurations for Inductive Power Transfer”并且在 2011 年 6 月 9 日提交的，归于Baarman的美国序列号13/156，390的感应电源——全部这些通过引用以其整体合并于此。
[0024]参考图3、4、6a和7a_b的图不实施例，感应念妊用具30可以是具有被适配为在存在电磁场时进行加热的金属板32或金属冲压制品的平底锅或外壳。具体地，涡流可以响应于存在电磁场而在金属板32内建立。金属板32内的这些涡流产生用于烹饪物品(诸如食物)的热。金属板32可以包括如图7a中所示的接近感应烹饪用具30底部的板，或者在替代实施例中，金属板32可以包括接近感应烹饪用具30的底部、侧壁或二者的材料，诸如图7b中图示的配置。
[0025]感应烹饪用具30还可以包括烹饪材料35、装饰性外部材料33和绝缘材料34。烹饪材料35和装饰性外部材料33可以是玻璃、金属、陶瓷或其组合、或者适用于加热感应烹饪用具30内的物品的任何类型的材料。绝缘材料34可以防止热从金属板32或烹饪材料35传输到装饰性外部材料33。以该方式，装饰性外部材料33可以具有比感应烹饪用具30的内部温度更低的温度。为了公开的目的，结合平底锅或外壳来描述感应烹饪用具30，但是感应烹饪用具30可以是被适配为接收感应电力的任何类型的设备，包括例如搅拌器、烤面包机、器具、熨斗、咖啡杯，座椅加温器、蜂窝电话、便携式计算机、照明元件(诸如图19和图21中所示的照明元件1900)或任何其他远程设备。本文描述的无线电源系统也不限于烹饪应用或炊具一即，本文描述的实施例还适合于将电力从感应电源无线地传输到远程设备。例如，在图20的图示实施例中，能够接收无线电力的远程设备2000采用毛巾或餐巾加温器的形式。远程设备2000包括:无线接收器2012，其可以与三脚架20或感应烹饪电源10 (其可以是无线电源)感应耦合。图示的实施例中的无线接收器2012可以利用无线地接收到的能量来对给毛巾加温的加热元件进行供电，或者无线接收器2012本身可以是能够从三脚架20或无线电源感应地接收电力的加热元件。在替代实施例中，无线接收器2012可以提供电能，用于对远程设备电路(诸如蜂窝电话或另一远程设备中的电路)直接供电。
[0026]在具有烹饪材料35和由玻璃形成的装饰性外部材料33的感应烹饪用具30的实施例中，玻璃可以被模制在金属板32和绝缘材料34周围。类似地，具有烹饪材料35和由陶瓷形成的装饰性外部材料33的实施例可以在金属板32和绝缘材料34周围形成，使得它们保持不暴露。替代地，加热元件可以在一侧上被暴露。
[0027]再次参考 图3和图4的无线电源系统的图示实施例，三脚架20可以定位在各种位置以延伸感应烹饪电源10的范围。例如,如图3的图示实施例中所示,三脚架20可以被设置在感应烹饪用具30和感应烹饪电源10之间。替代地，例如通过将三脚架20放置在平底锅的烹饪区域内，三脚架20可以可移除地被定位在感应烹饪用具30内。
[0028]在图3和图4的图示实施例中，三脚架20包括谐振器22，该谐振器22被适配为与感应烹饪电源10的初级谐振电路17和感应烹饪用具30的金属板32感应耦合。谐振器22可以允许金属板32在比仅具有感应烹饪电源10和感应烹饪用具30的配置更大的距离上来有效地接收足够的电力。例如，在没有谐振器22的情况下，案台50的厚度可能阻止感应烹饪用具30和感应电源10之间的有效无线电力传输。将三脚架20放置在感应烹饪用具30和感应烹饪电源10之间，诸如通过将三脚架20放置在案台50上，可以提高通过案台50对感应烹饪用具30的电力传输，包括高达至少4kW的提高的功率传输。换言之，三脚架20可以用作范围适配器，并且在不磨铣接近感应烹饪电源10的案台50以减小其厚度，或者减小在感应烹饪电源10和感应烹饪用具30之间的距离以实现更紧密的耦合的情况下，允许有效的能量传输。以该方式，由花岗岩、木材、塑料、玻璃、瓷砖、水泥或具有案台类似厚度的另一表面材料形成的案台50可以配备有如本文所述的无线电源系统。标准厚度的案台，诸如I英寸或更厚的案台，也可以改装有无线电源系统。为了公开的目的，结合案台50来描述无线电源系统。然而，该系统非常适用于与具有除了案台之外的表面(诸如桌子、书桌、家具、工作表面以及能够支持感应烹饪用具30的其他表面)一起使用。此外，在一些实施例中，三脚架20可以用于将电力供应到下述感应烹饪用具，该感应烹饪用具可以没有被特定设计为与该三脚架20—起起作用。因此，用户可以不必购买新的感应烹饪用具来与感应烹饪电源10 —起起作用。
[0029]三脚架20的谐振器22可以被设置在三脚架20上或三脚架20内，并且可以包括类似于上述的初级线圈16和初级电容器15构造的谐振器线圈26和谐振器电容器24，使得该谐振器22具有谐振频率。谐振器线圈26的大小和形状可以根据应用而变化。在图示的实施例中，谐振器线圈26的直径近似等于感应烹饪用具30的金属板32的直径。替代地，谐振器线圈26的直径可以比金属板32的直径更大或更小。
[0030]在一些实施例中，谐振器22的谐振频率可以基本上类似于初级谐振电路17的谐振频率，诸如在IkHz和10 MHz之间，在图示的实施例中约为100kHz。在替代实施例中，谐振器22可以被替换为图6b的图示实施例的替代谐振器122。替代谐振器122可以形成没有谐振器电容器的谐振电路。例如，谐振器线圈126可以被配置成借助于其内部电感和电容来自由谐振。
[0031]可以使用粘接剂或紧固结构将三脚架20固定到案台50。替代地，三脚架20可以是便携式的，使得其可能能够可移除地放置在案台50上。三脚架20还可以包括由能够防止或减少从感应烹饪用具30到案台50的热传递的材料形成的绝缘材料28。在一些实施例中可以作为热隔断进行操作的绝缘材料28可以被设置在三脚架20和案台50之间或者感应烹饪用具30和三脚架20的其他组件之间。在一个实施例中，绝缘材料28可以由硅树脂材料形成，并且可以被设置在三脚架20的表面上以支持感应烹饪用具30。
[0032]在一个实施例中，三脚架20可以附加地包括温度反馈电路，诸如图8和图13-16的图示实施例中示出的温度反馈电路70、470、570、670。参考图13-16的各个图示实施例，具体来说，类似于三脚架20 的三脚架420、520、620可以包括谐振器422、522、622和关联的电子电路以及绝缘材料428、528、628。在替代实施例中，三脚架420、520、620可以是包括用于接收无线电力的次级的无线接收器，而不是谐振器422、522、622。这些替代实施例中的次级可以将电力提供到能够直接加热物体(诸如常规烹饪用具或食物物品)的加热元件。
[0033]如图13-16的图示实施例中示出的，温度传感器可以位于三脚架420、520、620的壳体内，或者在三脚架的表面处或附近，允许系统确定感应烹饪用具30或目标设备的温度。三脚架420、520、620可以将该温度向回传递给感应电源10。
[0034]替代地，如图13的图示实施例中示出的，三脚架420可以包括可以显示当前温度的显示器480，诸如IXD屏幕。三脚架420可以附加地包括用户界面482，其可以允许用户使用按钮和屏幕界面来调整目标温度，屏幕界面可以与温度反馈电路470共享显示器480。在该实施例中，三脚架420可以与感应电源10通信，以控制耦合到三脚架420的能量的量，从而允许三脚架420调整温度。
[0035]附加或替代地，三脚架420可以包括加热表面466，加热表面466具有设置在其附近的加热元件465。可以由感应烹饪电源10的交变磁场通过在加热元件465的材料中生成涡流来对加热元件465直接加热。在一个实施例中，三脚架420可以不包括谐振器422，并且可以直接接收来自感应烹饪电源10的电力。在另一实施例中，可以通过间接加热来对加热元件465供能，其中由谐振器422接收到的能量被用于给加热元件465供电。在一些实施例中，直接和间接加热两者都可以用于对加热元件465进行加热。例如，由感应烹饪电源10生成的涡流和从谐振器422接收到的能量可以彼此结合地使用来对加热元件465进行加热。
[0036]在图15-16的图示实施例中，该三脚架620可以被放置在感应烹饪用具30内。在该实施例中，三脚架620可以包括在三脚架620的周界周围的硅树脂边界629或其他柔性材料，其在三脚架620被放置在烹饪器皿(诸如图16中所示的烹饪用具30)内时弯曲。硅树脂边界629可以适合于烹饪用具或烹饪器皿的底部轮廓，从而基本上防止三脚架620到处滑动。三脚架620还可以包括类似于三脚架420中的加热材料465的加热材料665，使得三脚架620可以对烹饪用具30内的食物直接或间接加热。图16的图示实施例中的烹饪用具30可以是或可以不是不具有感应烹饪能力的传统烹饪器皿。
[0037]在无线电源系统的第一实施例的操作期间，用户可以将感应烹饪用具30放置在三脚架20上，并且将感应烹饪电源10打开到期望的功率水平以便开始加热。然后，初级谐振线圈18可以开始生成电磁场,其激励谐振器22产生电磁场。响应于谐振器22的电磁场，涡流在感应烹饪用具32的金属板32内建立，从而生成能够烹饪食物物品的热。
[0038]在一些实施例中，一旦用户完成烹饪食物时，用户可以将感应烹饪用具30放置在另一感应烹饪电源10上，该感应烹饪电源10与不具有谐振器22的感应烹饪用具30紧密耦合，并且保持食物温暖。替代地，根据上述实施例中的一个，可以使用感应烹饪电源和感应烹饪用具30之间的紧密耦合(例如，感应烹饪用具30在空间上接近电源的初级)来在没有谐振器22的情况下实现对食物的初始烹饪，并且然后用户可以将感应烹饪用具30放置在三脚架20上以使用谐振器22和感应烹饪电源10来保持食物温暖。
[0039]I1.第二实施例
转到图5、图6b-c和图7c的图示实施例，无线电源系统的第二实施例可以类似于上述的实施例，但具有几点例外。虽然该第二实施例的感应烹饪用具130可以包括与上述感应烹饪用具30共同的特征，但是感应烹饪用具130可以耦合到谐振器22。
[0040]在图5的图示实施例中，谐振器22可以经由附连到感应烹饪用具130底部的谐振器附件120来耦合到感应烹饪用具130。在该实施例中，可以不使用如以上关于第一实施例描述的三脚架20或垫圈。谐振器附件120可以包括许多上述三脚架20的相同特征，但是不与感应烹饪用具30分离，谐振器附件120可以设置在感应烹饪用具30上或感应烹饪用具30中。
[0041]在图6b_c和图7c中图示的替代实施例中，谐振器22、122可以被设置在感应烹饪用具130内，使得二者耦合。例如，谐振器22，122可以被设置在金属板132的周界周围，如图6b-c中所示。更具体地，谐振器22、122可以围绕金属板132卷绕，以提高在金属板132和谐振器22、122之间的感应耦合。谐振器22、122可以通过绝缘材料134或其他绝缘材料(诸如围绕谐振线圈26的涂层)来与金属板132热绝缘。在进一步替代实施例中，谐振器22、122可以被建立到感应烹饪用具130的层中，使得绝缘材料134可以被放置在金属板134和谐振器22、122之间，保护谐振器22、122不会被热损坏。
[0042]II1.第三实施例
在图8-10中图示了根据第三实施例的无线电源系统。无线电源系统包括感应烹饪用具230，感应烹饪用具230类似于以上关于第一和第二实施例描述的感应烹饪用具30、130，具有烹饪材料235、装饰性外部材料233和绝缘材料234的，但具有几点例外。感应烹饪用具230包括温度反馈电路70，该温度反馈电路70被适配为测量感应烹饪用具230的温度并且将该信息提供到感应烹饪电源。例如，温度反馈电路70可以向感应烹饪电源提供温度信息或指示感应烹饪用具230的温度的信息。
[0043]替代地，感应烹饪用具330可以包括电路，该电路被配置成执行其他功能(感应烹饪电源的电力管理)或者传送关于感应烹饪用具330的特性的其他信息，诸如用于加热食物的烹饪用具的热特性。例如，感应烹饪用具330可以包括如下电路:该电路类似于标题为“Smart Cookware”并且在2011年7月6日提交,归于Baarman等的美国序列号13/143，517(其全部内容通过引用合并于此)的烹饪用具中描述的电路。
[0044]温度反馈电路70包括用于感测感应烹饪用具330的温度的温度传感器76和反馈控制器78。为了对反馈控制器78供电，温度反馈电路70还可以包括谐振器电路222、次级线圈71、整流二极管72和滤波电容器73。这些组件可以按期望被选择为将适当的电力供应到反馈控制器78，诸如具有可接受波动量的DC电源。更具体地，谐振器电路222 (其可以类似于上述谐振器22)可以被配置成从感应烹饪电源接收无线电力并且将该电力传输到次级线圈71。次级线圈71可以被配置成产生对整流二极管72的AC输出，整流二极管72在图示的实施例中可以被配置用于半波整流输出。然后，滤波电容器73可以对整流二极管72的输出进行平滑，以产生可接受限制内的DC电源用于对反馈控制器78进行供电。 [0045]温度反馈电路70还可以包括在温度反馈电路70的滤波电容器73的DC输出和地之间与开关75 (例如，晶体管)串联的阻抗元件74 (例如，电阻性元件、电感性元件、电容性元件、或其组合)。反馈控制器78可以选择性地控制开关75的状态，以选择性地将阻抗元件74施加于DC电源。该阻抗元件74的选择性施加可以借助于调制温度反馈电路70的负载来通过感应耦合将信息传送到感应烹饪电源。调制通过谐振器222和感应烹饪电源之间的感应耦合来改变反射阻抗，感应烹饪电源可以感测该反射阻抗以解调信息。以该方式，可以使用包括幅值调制和频率调制的调制或背反射调制来传送信息。为了公开的目的，可以将信息传送到使用温度反馈电路70的感应烹饪电源，但是其他的电路拓扑可以用于传递信息，诸如标题为“Adaptive Inductive Power Supply with Communication”并且在 2009 年 4月21日颁发给Baarman的美国专利7，522，878 (其全部内容通过引用合并于此)中描述的那些电路。其他通信系统(诸如独立的接收器和发射器(例如蓝牙))也可以用于传递信息。
[0046]在操作中，温度传感器76将指示感应烹饪用具330温度的信号提供给反馈控制器78，该反馈控制器78生成具有对应于感应烹饪用具330温度的频率的脉冲。例如，脉冲的频率针对较高的温度可以较高而针对较低的温度可以较低，如图9中图示的。开关75可以根据从反馈控制器78生成的脉冲被选择性地激活，从而将指示感应烹饪用具330温度的信息传递到感应烹饪电源10。利用该信息，感应烹饪电源10可以根据用户期望的温度来保持或调整其功率输出水平。替代地，感应烹饪电源10可以针对给定食物类型来自动地选择适当的温度循环，并且相应地基于从温度反馈电路70接收到的温度信息来控制其输出。
[0047]在图10所示的实施例中，感应的烹饪用具330包括谐振器22和谐振器222，该谐振器22被配置成对金属板232传输电力，谐振器222被配置成将电力提供到温度反馈电路70。在替代实施例中，感应烹饪用具330可以不包括谐振器22，使得该温度反馈电路70的谐振器222可以被配置成将电力传输到金属板232和温度反馈电路70 二者。
[0048]温度反馈电路70的部分可以建立在与金属板232热绝缘的感应烹饪用具330的层中。例如，绝缘材料234可以被设置在金属板232和温度反馈电路70的部分之间，以保护其免于热损坏。温度传感器76可以不与金属板232热绝缘，以便于获得感应烹饪用具230的准确温度测量。温度传感器76以及温度传感器76和反馈控制器78之间的电导体的一部分可以通过绝缘材料234突出。因此，温度传感器76可以热耦合到金属板232或烹饪材料235以测量感应烹饪用具230的烹饪温度。类似于上述谐振器和绝缘材料，绝缘材料234、温度反馈电路70和谐振器22可以被设置在感应烹饪用具230内。
[0049]在例如图22中所示的替代实施例中，热电偶或温度传感器776可以被嵌入到产生金属板732或加热元件的金属的层中，金属板732或加热元件可以类似于本文描述的金属板32、132、232。在该实施例中，PZT材料778或压电陶瓷材料被模制在金属板732的层780、782、784内。在图示的实施例中，PZT材料778近似0.012英寸厚，并且绝缘779近似0.032英寸厚。这些组件的厚度和大小可以按期望变化。本实施例中的绝缘779可以是玻璃纤维绝缘，其可以使PZT材料778的引线与金属板732绝缘，并且对于传感器和处理可以保持高达近似500°C的温度稳定 性。
[0050]该实施例中的温度传感器776被嵌入在基础层780内，基础层780可以由一个或多个铝层形成。基础层780可以接合到外层782、784，外层782、784可由各种材料形成。在图示的实施例中，外层782是304不锈钢，并且外层784是430磁性不锈钢。
[0051]金属板732的分层和接合可以使用各种制造技术来完成。例如，一个或多个温度传感器776可以被放置在两个铝层内，形成基础层780。该堆叠可以被预热到铝的再结晶温度，该温度可以根据等级而稍微不同。然后，可以通过压力来组合这些层，产生金属的扩散
结合层。
[0052]电线组可以将PZT材料778的两个终端连接到感应烹饪设备内的电子装置或电路。替代地，可以使用对PZT材料778的单线连接8，其中PZT材料778的一个终端被连接到金属板732的主体，创建接地电极。感应烹饪设备内的电子装置可以测量PZT材料778的正终端和金属板732的主体之间的电容。
[0053]在例如图23中所示的另一替代实施例中，温度传感器886可以被嵌入在金属板832中，类似于关于图22描述的实施例，但有几点例外。可以代替基于PZT的温度传感器776而使用基于电阻式温度检测器(RTD)的传感器886(诸如热敏电阻器)。温度传感器886可以与绝缘体879绝缘并且被嵌入在层880、882、884中，类似于结合图22的实施例描述的绝缘体779和层780、782、784。在该实施例中，温度传感器876的RTD材料878可以是具有陶瓷基底890和玻璃涂覆的钼元件892的薄膜钼RTD。应当理解，本发明不限于钼RTD传感器并且可以使用任何基于RTD的传感器或者任何温度传感器。
[0054]在图23的图示实施例中，在RTD材料878在其跨陶瓷基底890和玻璃涂覆的钼元件892的最宽点处是近似0.052英寸厚。从绝缘879到温度传感器876顶端的温度传感器876的长度是近似0.132英寸。温度传感器776的组件和特征的维度和大小可以按期望变化。
[0055]该实施例中的温度传感器876被嵌入基础层880中，其可以由一个或多个铝层来形成。基础层880可以接合到外层882和外层884，其在图示的实施例中分别是304不锈钢和430磁性不锈钢。本发明不限于这些材料选择；相反，应当理解，所列出的材料选择是示例，并且可以使用适用于感应烹饪用具中的金属板832的任何材料类型。[0056]IV.第四实施例
图11-12图示了无线电源系统的第四实施例。无线电源310和垫圈320分别类似于以上描述的感应烹饪电源10和三脚架20，但具有几点例外。如上所述，感应烹饪电源10不限于感应烹饪用具中的炊具或加热金属。感应烹饪电源10、310可以被配置成对设备60供电，包括感应烹饪用具、器具、便携式设备、蜂窝电话或其他设备。在图示实施例中的垫圈320还可以用作各种范围适配器，类似于上述三脚架20，以改善在变化距离上的从无线电源310到便携式设备60的电力传输。
[0057]设备60可以包括次级61、次级谐振电容器62、整流器63、DC/DC转换器64和负载65。次级61和次级谐振电容器62可以形成次级储能电路66，并且可以具有与上述初级线圈16和初级电容器15的结构类似的结构。
[0058]整流器63可以包括用于将从次级储能电路66接收到的信号转换成用于DC/DC转换器64的整流输出的电路。例如，整流器63可以将从次级储能电路66接收到的AC信号变换成全波整流输出。在替代实施例中，整流器63还可以包括用于将整流输出平滑为基本上DC输出给DC/DC转换器64的电路。在当前实施例中，DC/DC转换器64可以包括用于接收整流输入并且为负载65提供电力的电路。DC/DC转换器64可以检测和调节给负载65的电力，使得负载65可以接收适当量的能量。负载65可以包括任何类型的电阻抗，诸如设备电路、控制器、电池、电动机或其组合。在替代实施例中，负载65可以在外部连接到设备60，使得设备60可以与负载65分离，并且在另外的替代实施例中，DC/DC转换器64可以被省略并且负载65可以被直接连接到整流器63。
[0059]在当前实施例中，控制器(未示出)可以使用各种技术来与无线电源310无线通信。例如，控制器可使用收发器电路(未示出)经由IEEE802.11、蓝牙或IrDA协议与无线电源310进行通信。作为另一实施例，控制器可以能够使用上述调制技术来通过次级储能电路66无线地通信。
[0060]设备60和无线电源310可以交换诸如操作参数的信息。操作参数可以包括电路测量、电路特性或设备识别信息。在替代实施例中，设备60和无线电源310可以不彼此通信。在这些实施例中，无线电源310可以通过识别设备60的反射阻抗来检测设备60的操作参数。在又另一替代实施例中，无线电源310可以与连接到设备60的另一设备进行通信以传送和接收操作参数。
[0061]在图11的图示实施例中，垫圈320包括类似于上述谐振器22和绝缘材料28的谐振器322和绝缘材料328。垫圈320还可以被固定到表面或可以是便携的，如本文中其他实施例中所述的。如在图12的替代实施例中图示的，垫圈320还可以包括电力指示器340,该电力指示器340具有响应于电磁场的存在而点亮的LED 346，从而向用户提供电力可用的视觉指示。电力指示器340可以包括电力次级342以及电力谐振电容器344，其被配置成从电磁场接收无线电力并且给LED 346供能。在另外的替代实施例中，电力次级342和电力谐振电容器344可以不存在，并且电力指示器340的LED 346可以连接到诸如谐振器322的垫圈320的其他电路。
[0062]诸如“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”、“向内”、“外”和“向外”的方向
术语用于基于图示中示出的实施例的定向来帮助描述本发明。方向术语的使用不应被解释为把发明限制到任何特定的(一个或多个)定向。[0063]以上的描述是对本发明当前实施例的描述。在不背离如所附权利要求中定义的本发明的精神和更广泛的方面的情形下，可以做出各种变更和改变，所述权利要求将被依据包括等同原则的专利法的法则来解释。这个公开被出于说明性的目被呈现，并且不应被解释为对本发明的全部实施例的穷尽描述，或者把权利要求的范围限制到关于这些实施例描述或图示的特定元素。例如，并且在不限制的情形下，所描述发明的任何(一个或多个)个体元素可以被替代元素取代，该替代元素提供基本上相似的功能或以其他方式提供适当的操作。例如，这包括现在已知的替代元素(诸如，对于本领域的技术人员可能当前已知的那些)，以及可能在将来被开发的替代元素(诸如，本领域的技术人员可能基于开发识别为替代方案的那些)。此外，所公开的实施例包括多个特征，其被一起描述并且可能合作地提供利益的集合。除了另外在所公布的权利要求中明确阐述的范围，本发明不仅限于包括全部这些特征或提供全部所陈述的利益的那些实施例。以单数形式(例如，使用冠词“一”、“一个”、“ 该”或“所述”)对权利要求元素的任何提及将不被解释为把元素限制为单数。
【权利要求】
1.一种无线电力设备，包括: 垫圈，被适配为可移除地放置在设备和感应电源的初级之间； 谐振器，耦合到所述垫圈，所述谐振器被适配为把能量从所述初级感应地传输到所述设备，由此所述谐振器延伸所述设备从所述感应电源接收无线电力的范围。
2.根据权利要求1所述的无线电力设备，其中，所述设备是感应烹饪用具，并且其中所述感应烹饪用具包括金属，所述金属被适配为在存在从所述感应电源生成的电磁场时进行加热。
3.一种用于加热感应烹饪用具的金属的感应烹饪系统，包括: 具有初级的感应烹饪电源，并且所述感应烹饪电源被适配为产生电磁场； 谐振器，被适配为把能量从所述初级感应地传输到所述金属，使得所述感应烹饪用具的金属响应于所述感应烹饪电源产生电磁场而进行加热。
4.根据权利要求3所述的感应烹饪系统，进一步包括垫圈，所述垫圈被适配为放置在所述感应烹饪电源和所述感应烹饪用具之间，并且其中所述垫圈耦合到所述谐振器。
5.根据权利要求4所述的感应烹饪系统，其中，所述垫圈是便携式三脚架。
6.根据权利要求4所述的感应烹饪系统，其中，所述垫圈被定位于案台的表面上，并且其中所述感应烹饪电 源被定位于所述案台的反表面上。
7.根据权利要求6所述的感应烹饪系统，其中，所述垫圈被固定到所述案台的所述表面。
8.根据权利要求1-2和4-7中的任何一项所述的根据情况而定的感应烹饪设备或感应烹饪系统，其中，所述垫圈包括绝缘体，所述绝缘体被适配为抑制从所述感应烹饪用具通过所述垫圈的热传输。
9.根据权利要求1-2和4-7中的任何一项所述的根据情况而定的感应烹饪设备或感应烹饪系统，其中，所述谐振器被设置在所述垫圈内。
10.根据权利要求4所述的感应烹饪系统，其中，所述谐振器耦合到所述感应烹饪用具。
11.根据权利要求4所述的感应烹饪系统，其中，所述感应烹饪用具包括嵌入在金属层内的温度传感器。
12.根据权利要求11所述的感应烹饪系统，其中，所述温度传感器是PZT传感器。
13.根据权利要求11所述的感应烹饪系统，其中，所述温度传感器是RTD传感器。
【文档编号】H05B6/14GK104025219SQ201380004967
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2012年1月8日
【发明者】D.W.巴曼, J.B.泰勒, K.J.特纳 申请人:捷通国际有限公司