CN117917183A

CN117917183A - 加热系统

Info

Publication number: CN117917183A
Application number: CN202280060332.1A
Authority: CN
Inventors: D·史密斯; B·麦克劳; M·特纳
Original assignee: Dyson Technology Ltd
Current assignee: Dyson Technology Ltd
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2024-04-19
Also published as: WO2023037106A1; GB2610608A; GB202112919D0

Abstract

提供了一种加热系统。该加热系统包括配置为产生变化磁场的感应加热组件、包括多个加热目标的加热目标组件，该多个加热目标可通过变化磁场的穿透来加热。多个加热目标的第一子集具有第一共振加热特性，多个加热目标的第二子集具有第二共振加热特性，并且第一共振加热特性和第二共振加热特性不同。该系统还包括控制器，该控制器配置成:基于第一共振加热特性控制感应加热组件以产生第一变化磁场来加热第一子集，以及基于第二共振加热特性控制感应加热组件以产生第二变化磁场来加热第二子集。

Description

加热系统

技术领域

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

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。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种加热系统，其包括配置为产生变化磁场的感应加热组件以及包括多个加热目标的加热目标组件，该多个加热目标可通过变化磁场的穿透来加热。多个加热目标的第一子集具有第一共振加热特性，多个加热目标的第二子集具有第二共振加热特性，第一共振加热特性和第二共振加热特性不同。该加热系统还包括控制器，该控制器被配置成:(i)基于第一共振加热特性控制感应加热组件以产生第一变化磁场来加热第一子集，以及(ii)基于第二共振加热特性控制感应加热组件以产生第二变化磁场来加热第二子集。

因此，加热系统包括两种不同“类型”的加热目标(即第一子集和第二子集)，它们可以通过被不同的磁场穿透而引发不同的加热响应。例如，加热目标的第一子集可由第一材料制成，加热目标的第二子集可由不同的第二材料制成。感应加热组件可以以特定的方式操作，使得加热目标的第一子集被感应加热，而加热目标的第二子集不被加热，或者被加热到比第一子集更低的温度。可选地，或者在稍后的时刻，感应加热组件可以以不同的方式操作，使得加热目标的第二子集被感应加热，而加热目标的第一子集不被加热，或者被加热到比第二子集更低的温度。在一些示例中，感应加热组件可以以特定的方式操作，使得两个子集基本上同时被加热，但是被加热到不同的温度。其他示例也是可能的。

在一个示例中，每个子集包括一个或多个加热目标。例如，多个加热目标可以包括两个加热目标，并且每个子集包括一个加热目标。在另一个示例中，每个子集包括两个或多个加热目标。子集可以包含相同数量的加热目标或不同数量的加热目标。

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。

在一个示例中，加热系统是加热装置，例如感应加热装置。

在一些示例中，变化的磁场可以是交变磁场。磁场可以随时间和/或空间变化。

控制器可以包括一个或多个子控制器或处理器。

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。因此，感应加热组件可以包括感应线圈组件。

众所周知，在感应加热系统中，当加热目标被“共振”加热时，加热目标可以被最有效地加热。例如，感应加热组件可以包括驱动电路，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(例如感应线圈组件)产生变化/交变磁场。交流电的频率可以称为驱动频率。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。共振电路可以包括至少一个电容器。共振电路可以被称为RLC电路。

当驱动频率与感应系统的共振频率匹配时，加热目标可以被共振加热，其中感应系统包括感应加热组件和一个或多个加热目标或加热目标的子集。感应系统的共振频率取决于被加热的加热目标的各种属性。这样，每个加热目标或相似加热目标的每个子集可以具有固有的共振加热特性。这些可以不同于加热系统中的其他加热目标。

因此，共振加热特性决定了特定子集内的加热目标在感应加热时的行为。例如，由于每个子集中的加热目标的不同属性，第一子集中的加热目标可以是在位于距感应加热组件特定距离处时具有第一共振频率的第一感应系统的部分，而第二子集中的加热目标可以是在位于距感应加热组件特定距离处时具有不同的第二共振频率的第二感应系统的部分。

应当理解，其他因素也会影响感应系统的共振频率，例如一个或多个加热目标与感应加热组件的距离。因此，上面讨论的第一加热特性和第二加热特性是取决于加热目标的固有物理特性，例如子集内加热目标的材料/成分。

通过具有不同的共振加热特性，这导致感应系统具有不同的共振频率，子集的加热可以通过调节感应加热组件的驱动频率来控制。例如，通过以第一驱动频率操作感应加热组件，第一子集可被加热到共振或接近共振，并且通过以不同的第二驱动频率操作感应加热组件，第二子集可被加热到共振或接近共振，其中第一驱动频率和第二驱动频率分别与第一共振频率和第二共振频率基本匹配。

因此，在一些示例中，为了控制感应加热组件，控制器被配置成:(i)使感应加热组件以第一驱动频率被驱动，以产生第一磁场，以及(ii)使感应加热组件以第二驱动频率被驱动，以产生第二磁场，其中第一驱动频率和第二驱动频率至少基于第一共振加热特性和第二共振加热特性。在示例中，第一驱动频率和第二驱动频率不同。

至少基于第一共振加热特性和第二共振加热特性可能意味着驱动频率被选择为与包括加热目标的特定子集的感应系统的共振频率基本匹配。在其他示例中，驱动频率可以被选择为足够远离加热目标的特定子集的共振频率。选择离共振频率足够远的驱动频率可能有助于将目标加热到较低的温度。还可以通过控制感应加热组件的占空比来控制温度。例如，可以通过降低占空比(即通过产生更短时间的磁场)将子集加热到更低的平均温度。

在一些示例中，感应加热组件包括单个加热区，该加热区包括产生第一变化磁场和第二变化磁场二者的感应线圈组件。加热区(因此感应加热组件)可以在特定时刻产生一个变化的磁场。

相反，包括两个或多个加热区的感应加热组件，每个区包括感应线圈组件，可以在特定时刻产生两个或多个变化的磁场。在单个加热区的示例中，通过随时间改变驱动频率(即通过随时间复用不同的驱动频率)，感应加热组件可以在第一驱动频率和第二驱动频率下被驱动。在包括多个加热区的示例中，感应加热组件可以同时以第一驱动频率和第二驱动频率驱动。可选地，感应加热组件可以在不同的非重叠时间以第一驱动频率和第二驱动频率驱动(即通过随时间复用不同的驱动频率)。因此，即使在包括多个加热区的示例中，磁场也可以在不同的时间产生。例如，这对于避免不同磁场(例如第一磁场和第二磁场)之间的干扰可能是有用的。此外，这允许加热区具有更高的峰值功率，以使平均功率保持不变。这对于将平均功率集中在加热目标组件中所需要的部分是有用的。这与同时操作所有加热区形成对比，这限制了每个区的功率量，如果电源(如电池)有功率限制，这一点尤其重要。通过交替开启加热区，可以以更高的效率提供更均匀的加热。具有多个加热区而不是单个加热区也可以简化装置的操作。例如，操作两个加热区可能比调节单个加热区的驱动频率更简单。在一些示例中，加热区的电路部件可以被特别设计和配置为在特定驱动频率下或特定驱动频率范围内操作，使得该区不能在不同的驱动频率下操作。

在任一情况下，加热目标的不同子集被基本独立地加热，以保持期望的温度或保持期望的整体温度。

在一些示例中，使感应加热组件以驱动频率驱动还可以包括控制器选择驱动频率，其中驱动频率至少基于特定子集的共振加热特性来选择。

在特定示例中，感应加热组件包括第一加热区和第二加热区，第一加热区配置成产生第一变化磁场，第二加热区配置成产生第二变化磁场，并且其中为了控制感应加热组件，控制器配置成:(i)使第一加热区以第一驱动频率被驱动以产生第一磁场，以及(ii)使第二加热区以第二驱动频率被驱动以产生第二磁场。在一些示例中，感应加热系统包括以不同驱动频率驱动第一加热区和第二加热区的(单个)驱动电路。

在示例中，每个加热区包括共振电路，该共振电路包括感应线圈或感应线圈组件。每个共振电路可以进一步包括至少一个电容器。类似地，每个加热区可以包括其自己的驱动电路，以驱动共振电路。在另一个示例中，单个驱动电路可以驱动多个共振电路。例如，多个共振电路(例如第一共振电路和第二共振电路)可以并联连接到单个驱动电路。这种电路设计在允许独立控制每个加热区时特别有效，因为不同的驱动频率可以有效地随时间复用。

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。

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。

在一个示例中，为了控制感应加热组件，控制器被配置成:(i)使感应加热组件在第一时段以第一驱动频率被驱动以产生第一磁场，以及(ii)使感应加热组件在第二时段以第二驱动频率被驱动以产生第二磁场。

在存在单个加热区的示例中，第一时段和第二时段可以在时间上是连续的，或者它们之间可以有间隙(即它们在时间上被间隙隔开)。

在存在两个或更多个加热区(例如第一加热区和第二加热区)的示例中，第一时段和第二时段可以在时间上完全或部分重叠，或者可以在时间上不重叠，使得时段在时间上是连续的或者在它们之间可以具有间隙。在特定示例中，第一区在第一时段以第一频率驱动，第二区在第二时段以第二频率驱动。

在特定示例中，第一时段和第二时段基于热时间常数来将温度调节到特定容限内。在一些示例中，操作不同区之间的暂停或间隙允许进行温度测量。

在一个示例中，多个加热目标的第一子集和感应加热组件形成第一感应系统，第一感应系统具有至少基于第一共振加热特性的第一共振频率，并且多个加热目标的第二子集和感应加热组件形成第二感应系统，第二感应系统具有至少基于第二共振加热特性的第二共振频率。

如上所述，第一共振加热特性和第二共振加热特性基于每个子集内的加热目标的各种属性。因此，第一共振加热特性和第二共振加热特性可以基于以下至少一个:(i)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的材料/成分，(ii)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的厚度，(iii)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的密度，(iv)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的渗透性，(v)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的尺寸，以及(vi)第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标上的表面特征和/或图案。也会影响共振频率的外部因素包括:加热目标和感应组件之间的距离、感应线圈的形状、感应线圈的匝数以及相邻感应线圈的干扰。

在一个示例中，加热目标的第一子集由选自以下的材料制成(或包括以下材料):铝、铜、钢、钛、铍铜、青铜、黄铜、石墨或热解石墨，并且加热目标的第二子集由选自以下的材料制成(或包括以下材料):铝、铜、钢、钛、铍铜、青铜、黄铜石墨或热解石墨，并且第一子集和第二子集由不同的材料制成。在一些示例中，第一子集和第二子集由具有显著不同电阻率的材料制成。

在一个示例中，来自多个加热目标的第一子集的至少一个加热目标布置在来自多个加热目标的第二子集的加热目标之间。换句话说，来自第一子集的一个或多个加热目标可以布置在来自第二子集的加热目标的中间(或内部)。因此，加热目标可以交替布置。这可能意味着加热目标组件的不同区域可以在不同时间被加热，在一些示例中，这可减少或限制不同区域之间的热流。例如，如果加热目标的不同子集沿着加热目标组件的长度和/或宽度以交替方式布置(例如:FSF、FSFS或FSFSFS等)，不同的区域可以被加热到不同的温度。例如，在特定时刻以第一驱动频率操作可以将包含来自第一子集(F)的加热目标的区域加热到第一温度，而包含来自第二子集(S)的加热目标的区域可以不被加热或者可以被加热到不同的温度。类似地，在特定时刻或稍后时刻以第二驱动频率操作可以将包含来自第二子集(S)的加热目标的区域加热到第二温度，而包含来自第一子集(F)的加热目标的区域可以不被加热或者可以被加热到不同的温度。因此，基于第一共振加热特性和第二共振加热特性在不同的驱动频率下操作可以允许加热目标组件的不同区域被不同地加热，从而对加热提供更好的控制。

在特定示例中，第一驱动频率和第二驱动频率之差大于约10kHz。通过确保驱动频率(以及共振频率)之间的最小差值大于10kHz，允许一个子集被加热，同时避免或减小另一个子集被加热的程度。

在一些示例中，多个加热目标可相对于感应加热组件移动，并且该示例包括以下其中至少一个:(i)第一驱动频率还基于多个加热目标的第一子集相对于感应加热组件(例如感应线圈组件)的位置，以及(ii)第二驱动频率还基于多个加热目标的第二子集相对于感应加热组件(例如感应线圈组件)的位置。

在特定示例中，至少以下一项:(i)第一驱动频率随着多个加热目标的第一子集相对于感应加热组件的位置移动而变化，以及(ii)第二驱动频率随着多个加热目标的第二子集相对于感应加热组件的位置移动而变化。

因此，加热系统可以包括加热目标组件，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进一步允许控制加热目标的加热。如上简述，感应系统的共振频率基于加热目标相对于感应加热组件的位置，因此根据加热目标和感应加热组件之间的距离而变化。因此，驱动频率可以进一步基于特定子集的加热目标的位置。

在一些示例中，一个或多个加热目标中的所有可以一起移动，但是在其他实施例中，加热目标的子集可以独立移动。

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。因此，加热目标形成柔性加热目标组件的至少部分。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。

具有柔性的加热目标组件允许通过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，同时还可以使热量均匀分布在头发周围。

在示例中，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。

在特定示例中，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，当加热目标通过与头发接触而移动靠近感应加热系统时，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，加热目标可朝向第二位置偏转。

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部分(例如加热目标的子集或一个或多个子集)。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。

加热目标的位置可以通过测量来确定或推断。在一个示例中，可以选择驱动频率以便总是共振加热目标的子集(即，基本上匹配被加热的区域/子集的共振频率，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，驱动频率可以随加热目标的子集相对于感应加热组件的位置移动而变化。

如简要提到的，在一些示例中，至少一个加热目标是刚性的。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，至少一个加热目标是柔性的。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。

在一些布置中，在使用中，加热目标由于与被加热的实体接触而移动/可移动。因此，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。

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加热目标相对于感应加热组件的位置。这种布置可以允许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。

在某些布置中，感应加热组件包括面向加热目标的顶侧和背离加热目标的底侧，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。

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。

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。

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。

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。第一区域可包含加热目标的第一子集，第二区域可包含加热目标的第二子集。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。

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。

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。

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。

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烤盘。

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。

附图说明

图1是根据示例的加热系统的示意图，该加热系统包括具有两个加热目标子集的目标加热组件；

图2是图1的加热系统的驱动频率随时间变化的示例图；

图3是根据示例的包括多个加热区的另一个加热系统的示意图；

图4是图3的加热系统的驱动频率随时间变化的第一示例图；

图5是图3的加热系统的驱动频率随时间变化的第二示例图；

图6是根据示例的被配置成产生不对称磁场的感应加热组件的示意图；

图7是由图6的感应加热组件产生的不对称磁场的示意图；

图8是根据示例的具有连续加热表面的加热目标组件的示意图；

图9是根据示例的在加热表面上的区域之间具有隔离边界的加热目标组件的示意图；

图10是示例加热目标组件的不同区域中的温度热图；和

图11是根据示例的直发器具的透视图。

具体实施方式

图1是包括感应加热组件102和加热目标组件104的加热系统100的示意图。加热目标组件104包括多个加热目标104a-b，这些加热目标可以被感应加热组件102产生的磁场加热。在该示例中，加热目标组件104包括具有第一共振加热特性的加热目标的第一子集S1和具有第二共振加热特性的加热目标的第二子集S2。该示例的第一子集S1包括两个加热目标104a、104c，但是在其他示例中可以包括一个或多个加热目标。类似地，该示例的第二子集S2包括两个加热目标104b、104d，但是在其他示例中可以包括一个或多个加热目标。在所示的示例中，来自加热目标的第一子集S1的加热目标104c布置在来自多个加热目标的第二子集S2的加热目标104b、104d之间。因此，提供了不同加热目标的不同区域104a-d。

如前所述，每个子集中的加热目标具有不同的物理特性/属性，这导致每个子集具有不同的共振加热特性。

该示例的加热目标组件104采取柔性加热板的形式，其可以朝向和/或远离感应加热组件102弯曲，但是在其他示例中，加热目标组件104可以不是柔性的并且不可移动。

当感应加热组件102产生或被供给高频交流电时，感应加热组件102产生交变/变化的磁场，该磁场穿透加热目标组件104。如上所述，磁场在导电加热目标组件104内感应出涡流，这导致加热目标组件104变热。

在该示例中，感应加热组件102包括单个加热区，该加热区包括感应线圈组件106，感应线圈组件106本身包括一个或多个感应线圈。感应线圈组件106被供给高频电流以产生磁场。如下文将更详细讨论的，感应线圈组件106具有面向加热目标组件104的顶侧和背离加热目标组件104的底侧。

为了产生和供应高频电流，感应加热组件102包括驱动电路130。驱动电路130用于提供和控制流经感应线圈组件106的电流。由驱动电路130提供给感应线圈组件106的交流电处于称为驱动频率的特定频率。众所周知，感应线圈形成一个或多个感应系统的部分，这一个或多个感应系统可被驱动至共振，其中每个感应系统具有相关的共振频率。

在图1的示例中，存在包括感应加热组件102和加热目标的第一子集S₁的第一感应系统，以及包括感应加热组件102和加热目标的第二子集S₂的第二感应系统。第一感应系统的共振频率(“第一共振频率”)基于几个因素，例如第一子集S₁内的加热目标的共振加热特性。类似地，第二感应系统的共振频率(“第二共振频率”)基于第二子集S₂内的加热目标的共振加热特性。改变第一子集S₁和第二子集S₂中的加热目标的共振加热特性改变了第一共振频率和第二共振频率。不同的共振加热特性可以通过提供具有不同材料、厚度、尺寸、表面特征或图案、密度和/或渗透性的加热目标来实现。在该特定示例中，第一子集S₁内的加热目标由第一材料制成，第二子集S₂内的加热目标由不同的第二材料制成。

因此，选择具有不同共振加热特性的加热目标并改变感应加热组件102的驱动频率允许对每个子集中的加热目标进行选择性加热。例如，当驱动电路130的驱动频率与第一感应系统的共振频率匹配时，第一子集S₁中的加热目标被共振加热。因此，以该“第一驱动频率”驱动/操作感应加热组件102(即感应线圈组件106)导致产生第一变化/交变磁场。类似地，当驱动电路130的驱动频率与第二感应系统的共振频率匹配时，第二子集S2中的加热目标被共振加热。因此，以该“第二驱动频率”驱动/操作感应加热组件102(即感应线圈组件106)导致产生第二变化/交变磁场。因此，改变感应加热组件102的驱动频率可以加热不同的子集S₁、S₂。

在一些示例中，驱动频率可以足够接近第一共振频率，使得加热目标的第一子集S₁被加热，然而驱动频率可以足够远离第二共振频率，使得加热目标的第二子集S₂不被加热，或者被加热到低于加热目标的第一子集S₁的温度的温度。类似地，在其他示例中，驱动频率可以足够接近第二共振频率，使得加热目标的第二子集S₂被加热，然而驱动频率可以足够远离第一共振频率，使得加热目标的第一子集S₁不被加热，或者被加热到低于加热目标的第二子集S₂的温度的温度。

在加热目标组件104可以移动或弯曲的示例中，加热目标组件104或加热目标组件104的区域相对于感应加热组件102的移动也可以导致感应系统的共振频率改变。因此，如果一个或多个加热目标104a-b移近或远离感应加热组件102，感应系统的共振频率将改变。这可能意味着需要改变驱动频率以确保子集仍然被有效加热。

图2显示了驱动频率随时间变化的示例图。该图显示了感应加热系统102的驱动频率(或者更具体地说，驱动电路130的驱动频率)如何在两个驱动频率(3和5)之间变化，使得加热目标的第一子集S₁和第二子集S₂可以在不同的时间被加热。例如，在图1中，感应加热系统102包括单个加热区以产生至少两个不同的磁场来加热加热目标的第一子集S₁和第二子集S₂。为此，可以控制感应加热组件102在第一时段206以第一驱动频率202驱动，以产生第一磁场(以加热第一子集S₁)，然后可以改变驱动频率，使得感应加热组件102在第二时段208以第二驱动频率204驱动，以产生第二磁场(以加热第二子集S₂)。因此，驱动频率随时间在第一驱动频率202和第二驱动频率204之间交替。在图2的示例中，在以两个不同驱动频率操作之间基本上没有时间间隙，但是在一些示例中，存在时间间隙，使得第一时段206和第二时段208被时间抽头(time tap)隔开。图2继续示出了在第二时段208结束之后驱动频率被改变回第一驱动频率202，然后再次返回到第二驱动频率204。因此，与每个子集S₁、S₂相关联的不同驱动频率在时间上被复用。

图3是包括感应加热组件302和加热目标组件104的另一加热系统300的示意图。在该示例中，加热目标组件104与图1中描述和描绘的相同，但是在其他示例中，其形式可以不同。感应加热组件302包括多个加热区302a、302b。在该示例中，感应加热组件302包括第一加热区302a和第二加热区302b，第一加热区302a配置为产生第一变化磁场以加热加热目标的第一子集S₁，第二加热区302b配置为产生第二变化磁场以加热第二子集S₂。在一些示例中，两个加热区可以一起操作以加热仅一个子集。

在该示例中，每个加热区302a、302b包括电感器线圈组件306a-b和驱动电路330a-b。因此每个加热区302a、302b是单独可控的。单个控制器可以控制每个加热区302a、302b，或者多个控制器可以控制加热区302a、302b。在该示例中，每个加热区302a、302b包括其自己的控制器来控制加热区302a、302b。控制器可以控制驱动电路330a-b的驱动频率和/或控制加热区302a、302b何时操作。

在一些示例中(未示出)，单个驱动电路可以驱动所有的感应器线圈组件306a-b。例如，感应器线圈组件306a-b可以并联连接并且由单个驱动电路驱动，该单个驱动电路在驱动第一加热区的第一驱动频率和驱动第二加热区的第二驱动频率之间改变驱动频率。

如上所述，每个加热区302a、302b和由加热区302a、302b加热的加热目标的相应子集S₁、S₂形成单独的感应系统的部分，该感应系统具有基于子集S₁、S₂中的每个的加热目标的共振加热特性的特定共振频率。例如，第一加热区302a和第一子集S₁形成具有第一共振频率的第一感应系统的部分，第二加热区302b和第二子集S₂形成具有第二共振频率的第二感应系统的部分。当第一驱动电路330a的驱动频率与第一感应系统的共振频率匹配时，第一子集S₁中的加热目标被共振加热。类似地，当第二驱动电路330b的驱动频率与第二感应系统的共振频率匹配时，第二子集S₂中的加热目标被共振加热。

在一个示例中，第一加热区302a以第一驱动频率驱动以产生第一磁场，从而加热加热目标的第一子集S₁。同时或稍后地，以第二驱动频率驱动第二加热区302b以产生第二磁场，从而加热加热目标的第二子集S₂。因此，改变感应加热组件302的驱动频率可以同时或不同时加热不同的子集S₁、S₂。

图4示出了图3的示例加热系统300的驱动频率随时间变化的第一示例曲线图。方形标记表示第一加热区302a的驱动频率，三角形标记表示第二加热区302b的驱动频率。

在该第一示例控制方案中，感应加热组件302同时在两个驱动频率下操作，因为感应加热组件302具有两个加热区302a、302b。例如，第一加热区302a被控制为在第一时段406以第一驱动频率402驱动，以产生第一磁场(以加热第一子集S₁)，同时，第二加热区302b被控制为在同一时段406以第二驱动频率404驱动，以产生第二磁场(以加热第二子集S₂)。

在图4的示例中，在随后的加热脉冲之间有时间间隙410。在该时段410期间，加热区302a、302b关闭(由零驱动频率示出)。在其他示例中，不是关闭加热区302a、302b，而是两个加热区的驱动频率可以离感应系统的共振频率足够远，从而发生“非共振”加热。该时间间隙对于避免每个子集中的加热目标过热可能是有用的。然而，在其他示例中，可以基本上没有时间间隙，使得两个加热区连续操作。

图5示出了图3的示例加热系统300的驱动频率随时间变化的第二示例曲线图。方形标记表示第一加热区302a的驱动频率，三角形标记表示第二加热区302b的驱动频率。

在该第二示例中，与图4的示例不同，尽管具有两个加热区302a、302b，但是感应加热组件302在不同的时间以两个驱动频率操作。例如，这可以避免干扰。

图5示出了第二加热区302b被控制为在第二时段412以第二驱动频率404驱动，以产生第二磁场(以加热第二子集S₂)，然后第一加热区302a被控制为在第一时段414以第一驱动频率402驱动，以产生第一磁场(以加热第一子集S₁)。因此，驱动频率随时间在第一驱动频率202和第二驱动频率204之间交替。当第一加热区起作用时，第二加热区不起作用，当第二加热区起作用时，第一加热区不起作用。当加热区不起作用时，加热区302a、302b关闭(由零驱动频率示出)。在其他示例中，驱动频率可以离感应系统的共振频率足够远，从而发生“非共振”加热，而不是关闭加热区302a、302b。

在图4的示例中，在以两个不同驱动频率操作之间基本上没有时间间隙，但是在一些示例中，存在时间间隙，使得第一时段414和第二时段412被时间抽头隔开。图5继续示出了在第一驱动频率和第二驱动频率402、404之间来回交替的驱动频率。因此，与每个子集S₁、S₂相关联的不同驱动频率在时间上被复用。

在一些示例中，例如加热目标组件104不移动或弯曲的示例，与加热目标的每个子集相关联的共振频率(因此驱动频率)在整个加热过程中可以保持相同。然而，如上所述，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102、302的位置，因此可以随着加热目标组件104移动或弯曲而改变。随着加热目标组件104移动，共振频率可能变得更接近或更远离驱动频率。这作为控制加热水平的方法可能是有用的，但是在某些情况下，当加热目标组件104移动时调节或“调谐”驱动频率以确保其在共振频率变化时基本上匹配共振频率可能是有用的。因此，除了取决于加热目标的共振加热特性之外，驱动频率还可以基于装置使用中加热目标组件104相对于感应加热组件102、302的位置(或基于加热目标组件104的区域的位置)来选择。

为了实现加热目标的子集S₁、S₂的共振加热，驱动频率将需要匹配感应系统的共振频率，但是因为共振频率取决于子集相对于感应加热组件102、302的位置，所以需要为每个位置确定共振频率。

在一些示例中，可以通过测量电路内特定位置的电流和/或电压并将这些参数输入到众所周知的标准方程中来确定/计算特定位置和时刻的共振频率。一旦共振频率已知，驱动电路130、330可以调节驱动频率以匹配所确定的共振频率。如果加热目标组件104的位置再次移动，可以重复相同的过程，使得驱动频率随着加热目标组件104的移动而调节。控制器可以确定共振频率并因此确定驱动频率，并相应地使感应加热组件102、302在选定的驱动频率下操作。

可选地，不是通过测量电路参数来确定共振频率，而是可以基于被加热的加热目标组件104的测量位置从查找表中获得共振频率。例如，一个或多个光传感器(未示出)可以测量加热目标组件104和感应加热组件102、302之间的距离。基于先前的校准或计算，特定的测量距离可以对应于特定的共振频率，因此对应于特定的驱动频率。存储在控制器的存储器中的查找表可以存储测量的距离与共振频率和/或驱动频率之间的关联，从而可以选择期望的驱动频率来共振加热加热目标组件104。如果加热目标组件104的位置再次移动，可以重复相同的过程，使得驱动频率随着加热目标组件104的移动而调节。控制器可以确定共振频率并因此确定驱动频率，并相应地使感应加热组件102、302在选定的驱动频率下操作。

在另一个示例中，系统可以被设计成通过调节操作频率来确保所需的功率范围是可用的，并且感应加热组件可以在低于共振的情况下操作(这也节省了功率)。当加热目标组件的温度下降到目标值以下时，可以增加驱动频率，通过更接近共振将更多的功率传递到目标中并将温度朝目标值增加。在一个示例中，每个区与操作频率范围相关联，并且温度控制回路确定驱动频率。因此，通过测量温度和调节频率，可以实现控制。

在本发明的一些示例中，感应加热组件102、302产生的磁场是不对称的，这意味着感应加热组件(即感应线圈组件106、306)顶侧的磁场强度显著大于底侧的磁场强度。因此，当与对称磁场相比，更大百分比的磁通量撞击加热目标组件。

图6所示的特定感应加热组件产生不对称磁场，并包括具有多个导体530绕组的感应线圈组件506。在该示例中，导体530是包括多股绞合线的李益兹线。众所周知，李兹线旨在减少高频交流损耗，如导体内的趋肤效应和邻近效应。为了实现不对称磁场，感应线圈组件包括功率线圈层526和屏蔽线圈层528。一般而言，功率线圈层526被设计成产生足够强的磁场来加热加热目标组件504，屏蔽线圈层528被设计成产生相反的磁场来抵消或充分减少从感应加热组件102、302的底侧524穿出的磁通量。在沿着感应线圈组件506的任何点上，通过屏蔽线圈层528中的导体绕组的电流与通过功率线圈层526中的导体绕组的电流相反。屏蔽线圈层528中沿相反方向流动的电流产生相反的磁场。

在图6中，功率线圈层526包括单个导体530的两层四个绕组，当从上方观察时，它们形成螺旋形状。因此，导体530缠绕在页面内外。在电流在某个时刻流出页面的绕组中，导体530被示出为在其中心有一个点。在电流在同一时刻流入页面的绕组中，导体530显示为十字形。应当理解，电流是交变的，因此电流的方向根据驱动频率而反转。屏蔽线圈层528包括同一导体530的一层两个绕组。为了确保磁场不对称，功率线圈层526中的电流密度大于屏蔽线圈层528中的电流密度。因此，功率线圈层526产生的磁场比屏蔽线圈层528产生的磁场强。磁场的形式可以通过改变每层526、528中导体530的位置和/或电流密度来调节。因此，应当理解，每个线圈层526、528中的绕组数量可以不同于图6所示的数量。

在该特定示例中，单个导体530形成功率线圈层526和屏蔽线圈层528二者。在其他示例中，可以使用两个或更多导体。例如，单个导体可以形成功率线圈层526，而不同的导体可以形成屏蔽线圈层528。在一些示例中，可以在每层526、528中使用两个或更多导体。

图7描绘了由图6的感应加热组件产生的示例性不对称磁场。加热目标组件504被省略，使得磁场的单侧性质更加清晰可见。引入加热目标组件504会使磁场扭曲成与图7所示的磁场不同(特别是在顶侧522)，因为磁通量被加热目标组件504吸收。

由功率线圈层526和屏蔽线圈层528产生的磁场组合起来产生总体不对称的磁场，该磁场在感应线圈组件506的顶侧522处的磁场强度远大于底侧524处的磁场强度。视觉上，这种不对称磁场未示出或由数量减少的延伸超过感应线圈组件506的底侧524的磁场线示出。这样，大部分磁能被导向感应加热目标组件504，并且逸出装置的磁通量大大减少。具有不对称磁场意味着装置内的磁屏蔽可以省略或减小厚度。

示例感应线圈组件506以及由此产生的不对称磁场可以被结合到上述任何加热系统100、300中。例如，在图3中，一个或多个加热区302a、302b可以结合图6和7的感应线圈组件506。

如上所述，加热目标组件的一些区域可能比其他区域被加热到更大的程度，这是由于区域的移动、多个加热区的使用和/或具有不同共振特性的不同加热目标的使用。在一些示例中，限制相邻区域之间的热流可能是有用的。因此，在一些示例中，加热目标组件的表面可具有一个或多个隔离边界，以隔离加热目标组件上的不同区域从而减少区域之间的热流。图8描绘了没有隔离边界的加热目标组件604，而图9描绘了每个区域之间的隔离边界706。例如，图9描绘了分隔第一区域704a和第二区域704b的隔离屏障706。在这种特定的布置中，隔离边界是形成在加热目标组件上的凹槽，使得加热目标组件的与被加热的实体(例如头发)接触的表面可以具有不连续的表面。凹槽可以一体形成，或者可以从加热目标组件704蚀刻或铣削而成。隔离边界可以结合到上述任何加热目标组件中。在特定示例中，加热目标组件包括在具有第一共振特性的加热目标和具有第二共振特性的加热目标之间的隔离边界。因此，第一区域704a可包括来自第一子集S₁的加热目标，第二区域704b可包含来自第二子集S₂的加热目标。

图10描绘了具有三个区域的示例加热目标组件的表面的热图。在特定示例中，中心区域可包括第一子集S₁的加热目标，两个外部区域可包括第二子集S₂的加热目标。在该示例中，驱动频率基本上匹配包括第一子集S₁的感应系统的共振频率，使得第一子集S₁的加热目标被共振加热。因此，加热目标组件704在该中心区域中的温度高于未被共振加热且被隔离边界隔开的两个相邻区域的温度。

如通篇简要提及的，上述加热系统可被结合到多种装置/器具中。在一个示例中，加热系统形成头发造型装置(例如直发装置)的部分。

图11是包括第一臂802a和第二臂802b的示例直发装置800的透视图，第一臂和第二臂在一端通过铰链806接合在一起。供电电缆808从直发装置800的铰接端延伸出来。在其他示例中，直发装置800包括内部电池电源，使得供电电缆808被省略。

每个臂802a、802b包括加热目标组件804，加热目标组件804朝向离铰链806最远的臂的端部定位。每个臂内部是感应加热组件以加热加热目标组件804。图11示出了处于打开位置的直发装置800，其中加热目标组件804被间隔开。当用户将第一臂802a和第二臂802b一起带到闭合位置时，加热目标组件804被布置成彼此接触。加热目标组件804包括在使用中接触头发的头发接触表面。待拉直的头发被夹在两个加热目标组件804之间，热量从加热目标组件804传递到头发。

上述示例应被理解为说明性的。设想了进一步的示例。关于任何一个实例描述的任何特征可以单独使用或与所描述的其它特征组合使用，并且还可以与任何其他实例或其他实例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，也可以采用上面未描述的等同物和修改。

Claims

1.一种加热系统，包括:

感应加热组件，被配置为产生变化的磁场；

加热目标组件，包括多个加热目标，所述多个加热目标能够通过变化磁场的穿透来加热，其中所述多个加热目标的第一子集具有第一共振加热特性，并且所述多个加热目标的第二子集具有第二共振加热特性，所述第一共振加热特性和第二共振加热特性不同；以及

控制器，配置为：

基于第一共振加热特性控制感应加热组件，以产生第一变化磁场来加热第一子集；和

基于第二共振加热特性控制感应加热组件，以产生第二变化磁场来加热第二子集。

2.根据权利要求1所述的加热系统，其中为了控制感应加热组件，所述控制器被配置成:

使感应加热组件以第一驱动频率被驱动，以产生第一磁场；和

使感应加热组件以第二驱动频率被驱动，以产生第二磁场；

其中第一驱动频率和第二驱动频率至少基于第一共振加热特性和第二共振加热特性。

3.根据权利要求2所述的加热系统，其中，感应加热组件包括第一加热区和第二加热区，第一加热区被配置为产生第一变化磁场，第二加热区被配置为产生第二变化磁场，并且其中为了控制感应加热组件，控制器被配置为:

使第一加热区以第一驱动频率被驱动，以产生第一磁场；和

使第二加热区以第二驱动频率被驱动，以产生第二磁场。

4.根据权利要求2或3所述的加热系统，其中为了控制感应加热组件，所述控制器被配置成:

使感应加热组件在第一时段内以第一驱动频率被驱动，以产生第一磁场；和

使感应加热组件在第二时段内以第二驱动频率被驱动，以产生第二磁场。

5.根据权利要求4所述的加热系统，其中，所述第一时段和第二时段均小于约1秒。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的加热系统，其中，所述多个加热目标能够相对于感应加热组件移动，并且其中以下至少一项:

第一驱动频率还基于多个加热目标的第一子集相对于感应加热组件的位置；和

第二驱动频率还基于多个加热目标的第二子集相对于感应加热组件的位置。

7.根据权利要求6所述的加热系统，其中以下至少一项:

第一驱动频率随着多个加热目标的第一子集相对于感应加热组件的位置移动而变化；和

第二驱动频率随着多个加热目标的第二子集相对于感应加热组件的位置移动而变化。

8.根据任一前述权利要求所述的加热系统，其中，所述多个加热目标的第一子集和感应加热组件形成第一感应系统，所述第一感应系统具有至少基于第一共振加热特性的第一共振频率，并且所述多个加热目标的第二子集和感应加热组件形成第二感应系统，所述第二感应系统具有至少基于第二共振加热特性的第二共振频率。

9.根据前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中，所述第一共振加热特性和第二共振加热特性基于以下至少一项:

第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的材料；

第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的厚度；

第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的密度；和

第一子集或第二子集中的一个或多个加热目标的渗透性。

10.根据前述权利要求中任一项所述的加热系统，其中，来自所述多个加热目标的第一子集的至少一个加热目标布置在来自所述多个加热目标的第二子集的加热目标之间。

11.根据权利要求2-10中任一项所述的加热系统，其中，所述第一驱动频率和第二驱动频率之差大于约10kHz。