加热系统的制作方法

本发明涉及一种用于加热实体的加热系统。本发明可特别用于加热头发的直发装置或卷发装置。

背景技术：

1、感应加热是一种通过产生变化/交变磁场的电磁感应加热导电物体的过程。磁场穿透导电物体，并在物体内感应出涡流。这些涡流流过物体并通过焦耳加热来加热物体。在一些示例中，物体也可以是铁磁的，从而通过磁滞产生额外的热量。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种加热系统，包括配置为产生变化磁场的感应加热组件和包括一个或多个加热目标的加热目标组件。一个或多个加热目标可通过变化磁场的穿透来加热，并且一个或多个加热目标可相对于感应加热组件移动。

2、因此，加热系统包括加热目标组件，该加热目标组件或者其部分可以相对于感应加热组件移动，因此相对于感应加热组件产生的磁通量移动。将一个或多个加热目标移近或移离感应加热组件可以允许控制加热目标的加热。作为示例，假设感应加热组件的操作保持恒定，加热目标可以移动得更靠近感应加热组件，并且加热目标可以被加热到比其远离感应加热组件定位时更大的程度。当然，如从本文的讨论中显而易见的，有时可能发生相反的情况，其中当加热目标移动远离感应加热组件时，根据感应系统的共振频率和感应加热组件在每个位置的驱动频率之间的差异，经历更多的加热。然而，在任一种情况下，可以显示出加热水平(以及因此加热目标的温度)可以通过控制一个或多个加热目标和感应加热组件之间的距离来控制。

3、在一些示例中，所有的一个或多个加热目标都是可移动的，但是在其他示例中，加热目标的子集是可移动的，而剩余的加热目标相对于感应加热组件保持在固定位置。

4、在上述加热系统中，加热目标组件被布置在感应加热组件的磁邻近范围内，以确保能够进行充分的加热。加热系统可用于加热实体，例如头发、流体、空气、液体、水或食物等。热量通过加热目标组件传递到实体，该加热目标组件可被置于实体的热邻近范围内。在示例中，加热目标组件是加热板或烹饪容器，例如锅。

5、在一些示例中，感应加热组件包括至少一个感应线圈。感应线圈可以形成例如包括多个感应线圈的感应线圈组件的部分。众所周知，当交流电通过线圈时，感应线圈产生变化/交变磁场。例如，磁场可以随时间和/或空间变化。在一个示例中，感应加热组件包括驱动电路，该驱动电路配置成产生特定频率的交流电，以驱动感应加热组件(例如至少一个感应线圈)产生变化的磁场。交流电的频率可以称为驱动频率。在一些示例中，驱动电路被配置成根据驱动信号以驱动频率供应交流电。控制器可以选择和/或调节驱动频率。在一些示例中，感应加热组件包括由驱动电路驱动的共振电路，其中共振电路包括至少一个感应线圈。共振电路还可以包括至少一个电容器。共振电路可以被称为rlc电路。在一个示例中，感应线圈包括电路的电阻(r)和电感(l)元件的部分或全部，电容由附加电容器或线圈加热目标组件内的自电容提供。

6、在一个示例中，加热系统是加热装置，例如感应加热装置。

7、在一些示例中，加热目标组件是柔性的。因此，加热目标组件的柔性特性允许相对于感应加热组件的移动。一个或多个加热目标因此形成柔性加热目标组件的至少部分。在一个示例中，加热目标组件包括能够挠曲/弯曲的单个加热目标。因此，加热目标组件可以是整体的。在另一个示例中，加热目标组件包括多个加热目标。例如，加热目标组件可以是铰接的，或者多个加热目标可以嵌入在诸如薄膜的柔性基底内以允许移动。在一些示例中，多个加热目标中的一个或多个是刚性的，并且每个目标可以相对于相邻的加热目标移动。在一些示例中，多个加热目标中的一个或多个本身是柔性的。

8、具有柔性的加热目标组件允许通过一个或多个加热目标相对于感应加热组件的移动来控制加热，同时还允许加热目标组件顺应正被加热的物体。例如，如果加热系统形成头发造型装置的一部分，加热目标组件会由于与头发接触而弯曲/绕曲。顺应头发可以减少过度压缩对头发的损害，同时还可以使热量更均匀分布在头发周围。弯曲还会导致头发聚集在特定的位置。

9、在示例中，一个或多个加热目标可在第一位置和第二位置之间移动，第二位置比第一位置更靠近感应加热组件。

10、在特定示例中，一个或多个加热目标朝向第一位置偏置并且可朝向第二位置移动。如果一个或多个加热目标在位于第二位置(即，更靠近感应加热组件)时被加热到更大程度，这种布置可能特别有用，因为它确保默认位置经受更少的加热，这可以提高安全性。例如，如果加热系统是头发造型装置的一部分，当一个或多个加热目标通过与头发接触而移动靠近感应加热系统时，一个或多个加热目标可被加热到更大程度，因此加热目标在没有头发时偏向第一位置。因此，在示例中，一个或多个加热目标可朝向第二位置偏转。

11、在某些示例中，当加热目标组件的区域被布置在第一位置时，该区域被加热到比该区域被布置在第二位置时更低的温度。该区域可包括单个加热目标或一个或多个加热目标的一部分。因此，在特定的布置中，加热系统可以被配置成使得当该区域更靠近感应加热组件时产生更多的加热。在一些示例中，当该区域布置在第一位置时，加热目标组件的另一区域布置在第二位置。因此，由于加热目标组件的可移动或柔性特性，加热目标组件的不同区域可以同时被加热到不同的温度。这再次允许对加热进行更好的控制。

12、通过选择性地控制磁场可以保持恒定或相对恒定的温度。例如，当达到设定温度时，磁场可以关闭，然后当温度低于该温度时，磁场可以再次打开。

13、在一种布置中，感应加热组件被配置成以驱动频率操作。例如，感应加热组件包括驱动电路，该驱动电路配置成产生具有驱动频率的交流电以驱动感应加热组件产生变化的磁场。例如通过控制器选择驱动频率，使得该区域在布置于第一位置时被非共振加热，而在布置于第二位置时被共振加热。

14、在示例中，加热目标组件的区域和感应加热组件形成感应系统，该感应系统具有:(i)当布置在第一位置时的初始共振频率，以及(ii)当布置在第二位置时的最终共振频率；以及驱动频率被选择为使得，最终共振频率和驱动频率之间的差小于初始共振频率和驱动频率之间的差。

15、众所周知，在感应加热系统中，当驱动频率与感应系统的共振频率相匹配时，可以实现完美的共振加热。

16、在本技术中，感应系统的共振频率基于加热目标组件相对于感应加热组件的位置，因此根据加热目标组件和感应加热组件之间的距离而变化。因此，如果当加热目标组件的区域相对于感应加热组件移动时驱动频率保持基本恒定，则加热水平会改变，因为共振频率改变(在这种情况下在初始共振频率和最终共振频率之间)。当该区域位于第二位置时，为了建立该区域的共振加热，可以设置驱动频率，使得其基本上与最终共振频率匹配。当该区域远离第二位置移动时，例如回到第一位置，感应系统的共振频率改变，使得其不再匹配驱动频率。因此，发生非共振加热。

17、在上述示例中，驱动频率被称为是基本上与最终共振频率匹配以引起共振加热，然而，将理解的是，通过确保第二位置的共振频率和驱动频率之间的差小于第一位置的共振频率和第一驱动频率之间的差，与第一位置相比，在第二位置仍然可以实现该区域的增加的加热效果(即更高的温度)。因此，实现本发明的益处不一定需要完美的共振。

18、因此，可以选择驱动频率，使得当加热目标组件的区域移动靠近感应加热组件时发生共振加热。例如，如果加热系统是头发造型装置的部分，则该装置可被配置成使得当头发朝向第二(弯曲/更近)位置偏转时发生共振加热。当头发被去除时，该区域返回到第一(未弯曲/更远)位置，并且该区域不再被共振加热。这意味着头发的存在会导致感应加热组件在加热目标组件的特定区域中开始显著加热。这种布置可以通过仅在存在头发时将目标加热到高温来提高装置的安全性。这避免了头发造型装置接通时意外烧伤或火灾。

19、在上述示例中，当加热目标组件移动时，驱动频率可以保持相对恒定。这提供了控制加热程度的简单方法，但是在加热目标组件通过与被加热的实体接触而移动/弯曲的示例中(下面将更详细地讨论)，这假设了如果需要共振加热，加热目标组件每次将移动/弯曲相同的量。然而，情况可能并不总是如此。例如，在某些情况下，加热目标组件可能不会完全弯曲，因此共振频率与驱动频率不匹配，加热目标组件的加热效率较低。此外，所制造的每个装置将具有不同的部件，因此需要为每个装置确定共振频率和最佳驱动频率。随着装置的部件的老化，共振频率也可能随时间变化。为了克服这一点，在一些示例中，可以改变或调节驱动频率以确保其更接近地匹配共振频率，并且在一些示例中，可以调节驱动频率以确保其匹配共振频率，而不管加热目标组件的确切位置如何(尽管在一些情况下，出于安全原因，当没有或有最小限度地移动/弯曲时，非共振或零加热可能仍然是期望的)。在一些示例中，共振频率可以被测量、计算、估计或推断。如上所述，共振频率基于加热目标组件相对于感应加热组件的位置，因此根据加热目标组件和感应加热组件之间的距离而变化。

20、因此，在其他示例中，当加热目标组件移动时，可以调节/改变驱动频率以进一步控制加热。例如，驱动频率可被调节成与感应系统的共振频率基本匹配，而与被加热的加热目标组件的区域的位置无关。这将确保该区域在所有位置都被共振加热。在其他示例中，可以基于其他因素来调节驱动频率以匹配感应系统的共振频率，其他因素例如实体(例如头发)的存在、用户输入的检测(例如按下按钮)或经由一个或多个传感器检测装置的移动(例如当用户拿起装置时)。因此，在一些示例中，该系统还包括控制器，该控制器被配置成选择驱动频率并使感应加热组件在所选择的驱动频率下操作，其中控制器基于一个或多个加热目标相对于感应加热组件的位置来选择驱动频率。例如，控制器基于被加热的加热目标组件的区域的位置来选择驱动频率。

21、一个或多个加热目标的位置可以通过测量来确定或推断。如上所述，可以选择驱动频率以便总是共振一个或多个目标(即，基本上匹配被加热的区域的共振频率，其中共振频率是该区域相对于感应加热组件的位置的函数)。因此，驱动频率可以随一个或多个加热目标相对于感应加热组件的位置移动而变化。

22、如简要提到的，在一些示例中，一个或多个加热目标中的至少一个是刚性的。具有一个或多个刚性目标可能意味着目标不容易破损。在另一个示例中，一个或多个加热目标中的至少一个是柔性的。具有一个或多个灵活的加热目标意味着它们与被加热的实体(如头发)更加顺应贴合。

23、在某些布置中，在使用中，一个或多个加热目标由于与被加热的实体接触而移动/可移动。因此，一个或多个加热目标可以不由系统的部件主动移动，而是通过与被加热的实体接触而被动移动。在加热系统形成头发造型装置的部分的示例中，加热目标组件可以与头发接触，并且大量头发导致加热目标组件的区域移动。因此，被加热的实体的存在可以间接控制加热。

24、在其他布置中，加热系统包括调节组件，该调节组件被配置为相对于感应加热组件移动一个或多个加热目标。因此，与上述被动运动相反，调节组件可以根据需要调节一个或多个加热目标相对于感应加热组件的位置。这种布置可以允许一个或多个加热目标在不需要由被加热的实体移动的情况下移动，从而允许对加热进行更直接的控制。

25、在特定示例中，加热系统包括控制器，该控制器被配置成基于一个或多个标准控制调节组件，从而控制一个或多个加热目标的移动。例如，一个或多个标准包括以下至少一个:(i)测量的温度，(ii)加热系统接收的用户输入，(iii)时间，以及(iv)电源约束。例如，可以测量一个或多个加热目标或局部环境的温度，并且可以移动一个或多个加热目标以升高或降低温度。在另一个示例中，用户可以与用户界面(例如按钮、触摸屏、开关等)进行交互，并且用户输入可以导致一个或多个加热目标的位置被移动。在另一个示例中，一个或多个加热目标的位置可以基于一天中的时间、一周中的日期、一个月等进行调节。例如，加热系统可以形成用于加热房间的加热器装置的一部分，并且可以基于时间来控制加热器。在另一个示例中，加热系统可以基于电源约束来操作，电源约束例如为装置是否由电池供电、由市电电源供电、正在充电或者基于电池的当前电量水平。在该示例中，可以调节一个或多个加热目标的位置以补偿电源约束。

26、在某些布置中，感应加热组件包括面向一个或多个加热目标的顶侧和背离一个或多个加热目标的底侧，其中变化的磁场是不对称的，使得顶侧的磁场强度显著大于底侧的磁场强度。在一个示例中，顶侧的磁场强度与底侧的磁场强度之比大于约100。更优选地，顶侧的磁场强度与底侧的磁场强度之比大于约1000。

27、在特定示例中，感应加热组件包括感应线圈组件，并且感应线圈组件具有面向加热目标组件的顶侧和背离加热目标组件的底侧。

28、因此，感应加热组件产生基本上“单侧”的磁场，其中仅在感应加热组件的顶侧产生强磁场。优选地，在感应加热组件的底侧不产生磁场，或者底部的磁场强度与顶侧的磁场强度相比很小或者可以忽略不计。因此，大部分磁能被导向加热目标组件。因此，这种不对称或单侧磁场通过减少在其他方向上损失的磁能来提供更高能效的加热过程。当加热系统是具有电池电源的装置的一部分时，能效尤为重要。单侧或不对称磁场可以类似于永磁体的哈尔巴赫阵列。

29、此外，因为磁场基本上指向加热目标组件，所以可以大大减少从装置中逃逸的磁通量。这减少了对庞大、沉重和昂贵的磁屏蔽的需求。因此，该装置可以更加安全，而不会影响尺寸和便携性。不对称磁场的使用可以允许装置在没有或最小磁屏蔽的情况下满足某些消费品安全标准(例如iec 60335)。因此，不对称磁场的使用在靠近用户头部和/或珠宝的装置中具有特别的优势。

30、在一些布置中，感应加热组件包括多个加热区，每个加热区被布置成产生变化的磁场来加热加热目标组件的相应区域。每个加热区可以加热单个加热目标或者可以加热一个或多个加热目标。因此，区域可以是单个加热目标的区域、单个加热目标或多个加热目标。

31、感应加热组件因此可以包括多个加热区，每个加热区能够产生其自身的磁场，例如不对称磁场，以加热加热目标组件的特定区域。因此，加热目标组件的不同区域可以被加热到不同的温度和/或在不同的时间被加热。因此，多个加热区的使用改善了控制。例如，通过独立控制每个加热区，加热目标组件的每个区域可以保持在特定温度，以避免其他区域加热或过热。

32、在示例中，每个加热区包括感应线圈或感应线圈组件。因此，每个加热区可以包括其自己的共振电路，该共振电路包括感应线圈或感应线圈组件。类似地，每个加热区可以包括其自己的驱动电路。或者，单个驱动电路可以驱动所有或至少多个加热区。

33、加热系统还可以包括一个或多个控制器来控制多个加热区的操作。该控制器或每个控制器可以包括一个或多个处理器，包括一个或多个微处理器、中央处理单元和/或图形处理单元以及一组存储器。

34、在一些示例中，每个加热区是独立可控的。例如，每个加热区可以以不同的驱动频率驱动，尽管在某些情况下一个或多个加热区可以同时以相同的驱动频率独立驱动。

35、在一些示例中，感应加热组件的形状对应于加热目标组件的形状。例如，感应加热组件可以具有与加热目标组件的曲线轮廓相对应的曲线轮廓。在这种情况的特定示例中，加热目标组件可以是具有弯曲底座的感应锅/炒锅。加热组件于是可以具有对应于弯曲的底部的弯曲的/“碟形”形状。通过使感应加热组件的形状与加热目标组件相匹配，通过确保磁场在最小可能平均距离上聚焦到加热目标组件上，磁场被更有效地利用。

36、在一些布置中，感应加热组件是柔性的。例如，感应线圈可以弯曲/操纵以改变形状。在某些情况下，柔性特性可允许感应加热组件匹配/顺应加热目标组件的形状，以提供更有效的加热。在特定示例中，加热目标组件可以是炖锅，并且加热目标组件的力/重量导致感应加热组件弯曲，从而基本上顺应加热目标组件的形状。类似地，被加热的实体可以在加热目标组件上施加力，这又导致感应加热组件弯曲。在另一个示例中，调节组件弯曲感应加热组件。

37、在特定示例中，加热目标组件包括多个加热目标，并且每个加热区被布置成加热多个加热目标中的至少一个加热目标。

38、在示例中，一个或多个加热目标各自具有小于约5毫米或小于约3毫米、或小于约2毫米、或小于约1毫米、或小于约0.5毫米的厚度。在示例中，一个或多个加热目标可以由任何合适的导电材料形成，例如铝、铜、钢、钛或铍铜。

39、在一些示例中，加热目标组件包括与被加热的实体(例如头发)接触的表面。在示例中，表面是光滑且连续的。然而，有时限制沿表面的热流以避免过热可能是有用的。因此，在一些示例中，加热目标组件的第一区域和第二区域由隔离边界分隔开，以减少第一区域和第二区域之间的热流。在特定的布置中，隔离边界包括形成在加热目标组件中的凹槽。因此，接触头发的加热目标组件的表面可具有不连续的表面。

40、在一些示例中，加热系统还包括电池电源来为感应加热组件供电。

41、在特定示例中，加热系统是用于加热头发的加热装置，例如头发造型装置。例如，头发造型装置可包括用于拉直头发的直发装置、用于卷曲头发的卷发装置、用于梳理头发的头发梳理装置或用于干燥头发的吹风机。

42、在另一个示例中，加热系统是用于加热空气的加热装置。加热装置可以包括风扇以使空气通过加热装置和/或环境。

43、在另一个示例中，加热系统是用于加热食品的加热装置。例如，加热装置可以是烤面包机或烤架，如蛤壳烤架。在另一个示例中，加热系统是电磁炉，其中加热目标组件是锅或其他可以相对于电磁炉的感应加热组件移动的容器。在另一个示例中，加热系统是包括烤盘的装置，其中加热目标组件是可以相对于装置的感应加热组件移动的盘。

44、本发明的其他特征和优点将从下面仅以举例的方式给出的本发明的优选实施例的描述中变得显而易见，所述描述是参照附图进行的。