一种用于磁粒均热的电磁感应线圈的制作方法

本发明属于电子烟生产技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于磁粒均热的电磁感应线圈。

背景技术：

加热不燃烧型烟草制品(又名低温卷烟)由加热器和卷烟两部分组成，通过加热器的加热源对卷烟的烟丝进行加热，加热时烟丝含有的尼古丁及香味物质通过挥发产生烟气来满足吸烟者需求。目前，市场上在售或推出的加热不燃烧型烟草制品按照加热方式主要分为三种：电加热型、碳加热型以及化学反应加热型。更具体地，现阶段加热不燃烧烟草制品烟具加热方式主要是电加热、碳加热以及化学反应放热加热型，其中，应用最为广泛、产品最为丰富的是电加热型。

目前，电加热型加热不燃烧型烟草制品有菲莫国际推出的iqos、英美烟草推出的glo、日本烟草推出的ploomtech等。电加热型一般是电热片、电热圈等电阻式通过热传导方式加热，这种加热方式存在加热效率低、热损失差大、加热效果差、使用寿命短等问题。电磁感应加热也使用电源作为能量来源，通过电磁感应线圈部分产生交变磁场作用于金属导体，导体表面切割交变磁力线而在金属导体中产生交变的电流(即涡流)，涡流使金属导体的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。电磁感应加热因为是金属导体自身发热，所以热转化率特别高，最高可达到95％，是一种直接加热的方式。将此种电磁感应加热方式应用于加热不燃烧烟草加热器，能从根本上解决了电热片、电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下的问题。

因此，本发明人针对现有技术存在的技术缺陷，专一地对电磁感应加热的电磁感应线圈进行了研究，完成了本发明。

技术实现要素：

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种用于磁粒均热的电磁感应线圈。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种用于磁粒均热的电磁感应线圈。

所述的用于磁粒均热的电磁感应线圈是由1～4个有骨架密绕线圈构成的，这些线圈以串联方式或以并联方式与中高频振荡电路连接；在磁粒均热中心设置加热腔，在加热腔外面设置隔热保护层；在加热腔与隔热保护层之间安装陶瓷导磁槽，所述的电磁感应线圈安置在该陶瓷导磁槽中。

根据本发明的一种优选实施方式，所述电磁感应线圈是用一种或多种选自铜线、碳钢线、铁线、不锈铁线或镀锌线制成的，它的电阻率是1.6×10^-6～1.6×10^-10ω·m。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述电磁感应线圈的线材截面是圆形、矩形、三角形或多边形。

根据本发明的另一种优选实施方式，在加热腔外壁四周、在其底外部或其内沿中心轴设置电磁感应线圈，或者采用印刷电路方法将电磁感应线圈直接印刷于加热腔外壁上。

根据本发明的另一种优选实施方式，在圆柱形加热腔外壁设置环形电磁感应线圈；在多边形加热腔体外壁设置平面电磁感应线圈；在加热腔体底外部或在加热腔体内沿中心轴设置与其相应形状的电磁感应线圈。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述陶瓷导磁槽是用微波介质陶瓷制成的槽，它的介电常数是10～70。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的隔热保护层是用隔热橡胶、铝箔隔热卷材、隔热空气凝胶材料或玻璃纤维棉材料制成的。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的加热腔是一种圆柱形管或多边形管，它容纳加热不燃烧发烟基质；在加热腔内装有感应加热材料，它固定在加热腔侧壁上或固定在加热腔中心轴上。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的感应加热材料是铁、铜、镀锌金属或合金钢材料，它们的熔点高于500℃。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的中高频振荡电路是lc振荡电路或者rc振荡电路。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种用于磁粒均热的电磁感应线圈。

所述的用于磁粒均热的电磁感应线圈是由1～4个有骨架密绕线圈构成的，这些线圈以串联方式或以并联方式与中高频电源连接；在磁粒均热中心设置加热腔，在加热腔外面设置隔热保护层；在加热腔与隔热保护层之间安装陶瓷导磁槽，所述的电磁感应线圈安置在该陶瓷导磁槽中。

在本发明中，所述的磁粒均热理解如下：在被加热的物料中添加导磁性颗粒物料，混合均匀，然后将这种被加热物料放到被电磁感应线圈包裹的加热腔体中，这些导磁性颗粒物料接受由中高频振荡电路发出的电磁感应能量而使其产生热量，于是使其中的被加热物料均匀加热。

根据本发明，所述的电磁感应线圈是由1～4个有骨架密绕线圈构成的。

根据本发明，所述的电磁感应线圈是用一种或多种选自铜线、碳钢线、铁线、不锈铁线或镀锌线制成的，它的电阻率是1.6×10^-6～1.6×10^-10ω·m。这些铜线、碳钢线、铁线、不锈铁线或镀锌线都是目前市场上销售的产品。

所述电磁感应线圈的线材截面是圆形、矩形、三角形或多边形。

这些线圈以串联方式或以并联方式与中高频振荡电路连接。

在本发明中，在需要输出更高功率的情况下，让这些线圈以串联方式与中高频振荡电路连接，而在需要对被加热物料分段加热的情况下，让这些线圈以并联方式与中高频振荡电路连接。

在本发明中，所述的中高频振荡电路应该理解是lc振荡电路或者rc振荡电路。

该中高频振荡电路通过按压式或触摸式开关与电磁感应线圈连接。本发明使用的中高频振荡电路是使用mosfet或igbt芯片实现电路电流振荡的，所使用的mosfet或igbt芯片是目前市场上销售的产品，例如由安世半导体有限公司以商品名ph2925u型n-channeltrenchmosultralowlevelfet元件、由英飞凌科技有限公司以kw20n60t型igbt元件销售的产品。

在本发明中，在加热腔外壁四周、在其底外部或其内沿中心轴设置电磁感应线圈。

根据本发明，在圆柱形加热腔外壁设置环形电磁感应线圈，具体结构参见附图1。附图1表明，在加热腔2外壁设置环形电磁感应线圈5，而电磁感应线圈5置于陶瓷导磁槽1中，在电磁感应线圈5中安装受热体3；在陶瓷导磁槽1外面设置隔热保护层4。

根据本发明，在多边形加热腔2外壁设置平面电磁感应线圈5，具体结构参见附图2；在加热腔2内沿中心轴设置电磁感应线圈5，具体结构参见附图3。在加热腔2底外部设置陶瓷导磁槽1与其相应形状的电磁感应线圈5，具体结构参见附图4。

在本发明中，采用印刷电路方法将电磁感应线圈5直接印刷于加热腔2外壁上，具体结构参见附图6。

在本发明中，电磁感应线圈5在陶瓷导磁槽1中的具体结构参见附图5。附图2-6中的部件号与附图1的部件号相同。

在磁粒均热中心设置加热腔2，在加热腔2外面设置隔热保护层4；在加热腔2与隔热保护层4之间安装陶瓷导磁槽1，电磁感应线圈5置于陶瓷导磁槽1中。

在本发明中，加热腔2的主要作用是容纳与约束被加热物料，并尽可能减少热量损失。

根据本发明，加热腔2是一种圆柱形管或多边形管，它容纳加热不燃烧发烟基质；在加热腔内装有感应加热材料，该感应加热材料固定在加热腔侧壁上或固定在加热腔中心。装在加热腔2中的感应加热材料是铁、铜、镀锌金属或合金钢，它们的熔点高于500℃。本发明使用的铁、铜、镀锌金属或合金钢都是目前市场上销售的产品，例如由宝山钢铁股份有限公司以商品名“h180yd+z型镀锌超低碳高强度钢”销售的镀锌金属、由宝山钢铁股份有限公司以商品名“4j29kovar合金材料”销售的合金钢。

在加热腔2外面设置隔热保护层4。

在本发明中，隔热保护层的主要作用是防止加热腔的热量散失，从而避免加热装置外壳温度过高，有利于提高能量使用效率。

隔热保护层4是用隔热橡胶、铝箔隔热卷材、隔热空气凝胶材料或玻璃纤维棉材料制成的。隔热橡胶、铝箔隔热卷材、隔热空气凝胶材料或玻璃纤维棉材料都是目前市场上销售的产品，例如由广东飞鸿节能科技有限公司以商品名高密度发泡隔热橡胶材料销售的隔热橡胶、由济宁鲁塑英花塑胶有限公司以商品名铝箔复合保温玻纤销售的铝箔隔热卷材、由浙江得威德环保科技股份有限公司以商品名二氧化硅气凝胶保温材料销售的隔热空气凝胶材料、由聊城市昊润新材料科技有限公司以商品名防火玻璃纤维材料销售的玻璃纤维棉板。隔热保护层4的厚度通常是0.5～4.0mm。

在本发明中，在加热腔2与隔热保护层4之间安装陶瓷导磁槽1，陶瓷导磁槽的主要作用是加强磁场的传导，提高装置的工作效率。

陶瓷导磁槽1是用微波介质陶瓷制成的槽，它的介电常数是10～70。如果微波介质陶瓷的介电常数低于10，则装置的有效磁场强度不足，设备工作效率低；如果微波介质陶瓷的介电常数高于70，则材料成本过高，不利于规模制造；因此，微波介质陶瓷的介电常数为10～70是合理的。

陶瓷导磁槽1的截面是半圆形或近半圆形，它的容量能够足够容纳电磁感应线圈5而不外露。本发明使用的微波介质陶瓷是目前市场上销售的产品，例如由宜兴市汉阳特种陶瓷公司以商品名高强度氧化铝陶瓷销售的产品。

[有益效果]

本发明的有益效果是：

a、本发明将电磁感应加热技术应用于加热不燃烧烟草烟具，通过电磁感应线圈产生交变电流，致使加热腔金属导体发热，进而对加热不燃烧发烟基质的加热，因为是加热腔内的金属导体自生发热，加热效率非常高，所以能达到高效的加热效果。

b、本发明可以改变线圈的材料和布置方式，除能达到需求的加热效果，还可以达到对烟草制品不同的位置进行加热，并且能适应不同烟具设计布局。

c、传统电阻加热热损失大，热量大部分散失到空气中，造成电能直接损失、浪费，而且，电阻加热使用寿命短、不易精确控温，电阻容易因高温老化而烧断。与传统电阻加热相比，电磁感应加热因线圈本身基本不会产生热量，寿命长。热量聚集于加热体内部，热量利用充分，基本无散失。采用内热加热方式，加热体内部分子直接感应磁能而生热，热启动非常快。线圈本身不发热，热阻滞小、热惯性低，温度控制实时准确，明显改善产品质量。

【附图说明】

图1是圆柱形加热腔外部设置环形电磁感应线圈结构图；

图2是多边形加热腔侧壁设置平面电磁感应线圈结构图；

图3是加热腔中心设置电磁感应线圈结构图；

图4是加热腔体底部设置电磁感应线圈结构图；

图5是电磁感应线圈在陶瓷导磁槽中的结构图；

图6是电磁感应线圈印刷在加热腔外壁上的结构图；

图中：

1-陶瓷导磁槽；2-加热腔；3-感应加热材料；4-隔热保护层；5-电磁感应线圈。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明的电磁感应线圈

该实施例的实施方式如下：

在磁粒均热中心设置圆柱形加热腔2，在加热腔2外面设置隔热保护层4；在加热腔2与隔热保护层4之间安装陶瓷导磁槽1，该陶瓷导磁槽1中放置电磁感应线圈5。电磁感应线圈5是由3个有骨架密绕线圈构成的，这些线圈是用截面为圆形的铜线制成的，其电阻率是1.6×10^-8ω·m。这些线圈以并联方式通过由东莞市新督电子有限公司以商品名dsic05lsget型开关销售的触压式开关与由安世半导体有限公司以商品名ph2925u型n-channeltrenchmosultralowlevelfet元件销售并构成的中高频振荡电路连接。

陶瓷导磁槽1是由宜兴市汉阳特种陶瓷公司以商品名高纯度氧化铝陶瓷销售的介电常数为10的微波介质陶瓷制成的。隔热保护层4是由“广东飞鸿节能科技有限公司”以商品名“高密度发泡隔热橡胶材料”销售的隔热橡胶制成的。

在加热腔2内装有铁感应加热材料3，该感应加热材料固定在加热腔2的侧壁上。本实施例电磁感应线圈的具体结构参见附图1。

实施例2：本发明的电磁感应线圈

该实施例的实施方式如下：

在磁粒均热中心设置六边形加热腔2，在六边形加热腔2外面设置隔热保护层4；在六边形加热腔2与隔热保护层4之间安装陶瓷导磁槽1，该陶瓷导磁槽1中放置平面电磁感应线圈5。平面电磁感应线圈5置于多边形加热腔2侧壁，平面电磁感应线圈5是由4个有骨架密绕线圈构成的，这些线圈是用截面为矩形的铁线制成的，其电阻率是1.65×10^-8ω·m，

这些线圈以串联方式通过由东莞市渊腾电子材料有限公司以商品名微型贴片式开关销售的按压式开关与由英飞凌科技有限公司以商品名kw20n60t型igbt元件销售并构成的中高频振荡电路连接。

陶瓷导磁槽1是由郑州生裕化工产品有限公司以商品名氧化锆陶瓷销售的介电常数为30的微波介质陶瓷制成的。隔热保护层4是由济宁鲁塑英花塑胶有限公司以商品名铝箔复合保温玻纤销售的铝箔隔热卷材制成的。

在六边形加热腔2内装有铜感应加热材料3，该感应加热材料固定在六边形加热腔2的侧壁上。本实施例电磁感应线圈的具体结构参见附图2。

实施例3：本发明的电磁感应线圈

该实施例的实施方式如下：

在磁粒均热中心设置圆柱形加热腔2，在圆柱形加热腔2外面设置隔热保护层4；在圆柱形加热腔2体底部设置陶瓷导磁槽1，该陶瓷导磁槽1中放置电磁感应线圈5。电磁感应线圈5是由1个有骨架密绕线圈构成的，该线圈是用截面为三角形的不锈铁线制成的，其电阻率是1.63×10^-8ω·m，并且该线圈通过由，东莞市闪迪电子科技有限公司以商品名微型开关按键销售的触摸式开关与由意法半导体有限公司以商品名sth12n120k5-2型号mosfeat元件销售并构成的中高频振荡电路连接。

陶瓷导磁槽1是由宜兴市汉阳特种陶瓷公司以商品名特种氧化铝陶瓷销售的介电常数为50的微波介质陶瓷制成的。隔热保护层4是由浙江得威德环保科技股份有限公司公司以商品名二氧化硅气凝胶保温材料销售的隔热空气凝胶材料制成的。

在圆柱形加热腔2内装有感应加热材料镀锌金属3，该感应加热材料固定在加热腔侧壁上。本实施例电磁感应线圈的具体结构参见附图4。

实施例4：本发明的电磁感应线圈

该实施例的实施方式如下：

在磁粒均热中心设置圆柱形加热腔2，在圆柱形加热腔2外面设置隔热保护层4；在圆柱形加热腔2中心设置电磁感应线圈5，受热体3置于电磁感应线圈5中。电磁感应线圈5是由2个有骨架密绕线圈构成的，这些线圈是用截面为五边形镀锌线制成的，其电阻率是1.64×10^-8ω·m，这些线圈以串联方式通过由东莞市渊腾电子材料有限公司以商品名微型贴片式开关销售的按压式开关与由英飞凌科技有限公司以商品名kw20n60t型igbt元件销售并构成的中高频振荡电路连接。

陶瓷导磁槽1是由宜兴市汉阳特种陶瓷公司以商品名特种氧化铝陶瓷销售的介电常数为70的微波介质陶瓷制成的。隔热保护层4是由聊城市昊润新材料科技有限公司公司以商品名防火玻璃纤维材料销售的玻璃纤维棉板制成的。

在圆柱形加热腔2内装有合金钢感应加热材料3，该感应加热材料固定在圆柱形加热腔2中心。本实施例电磁感应线圈的具体结构参见附图3。

实施例5：用于磁粒均热的电磁感应线圈

该实施例的实施方式与实施例1相同，只是采用印刷电路方法将电磁感应线圈直接印刷于加热腔外壁上，具体参见附图5。

实施例6：用于磁粒均热的电磁感应线圈

该实施例的实施方式与实施例3相同，只是采用印刷电路方法将电磁感应线圈直接印刷于加热腔外壁上，具体参见附图5。