СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ЗАРЯДКИ ДЛЯ ЗАРЯДКИ ЗАРЯЖАЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ, ГЕНЕРИРУЮЩИХ АЭРОЗОЛЬ Российский патент 2020 года по МПК H02J50/10 H02J7/00 

Настоящее изобретение относится к системе беспроводной зарядки для зарядки заряжаемого источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль.

Известные к настоящему времени обычные курительные изделия, например сигареты, доставляют вкус и аромат пользователю в результате процесса горения. Масса горючего материала, в первую очередь табака, сгорает, и смежная часть материала подвергается пиролизу под действием подаваемого тепла, втягиваемого через этот материал, причем типовые температуры горения составляют выше 800°С во время осуществления затяжки. Во время нагрева происходит неэффективное окисление горючего материала и образование разнообразных продуктов дистилляции и пиролиза. Когда эти продукты втягиваются через тело курительного изделия в направлении рта пользователя, они охлаждаются и конденсируются с образованием аэрозоля или пара, который доставляет пользователю вкус и аромат, связанные с курением.

Альтернатива более обычным курительным изделиям включает изделия, в которых сам по себе горючий материал непосредственно не обеспечивает поступления ароматизаторов в аэрозоль, вдыхаемый курильщиком. В этих изделиях, генерирующих аэрозоль, горючий нагревательный элемент, обычно углеродсодержащий по природе, сгорает для нагрева воздуха, когда последний втягивается над нагревательным элементом и проходит через зону, заключающую в себе активируемые теплом элементы, высвобождающие ароматизированный аэрозоль.

Еще одна альтернатива более обычным курительным изделиям включает табакосодержащий твердый субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, вставляется в полость кожуха нагревательного устройства и нагревается для получения аэрозоля и создания желаемого аромата.

Нагревание субстрата, образующего аэрозоль, может быть достигнуто разными способами. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления субстрат, образующий аэрозоль, обычно цилиндрической формы, может содержать паз в одной из своих торцевых поверхностей, который проходит в осевом направлении внутрь основной части субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательное устройство содержит электрический нагреватель, содержащий пластину, проходящую внутрь полости, причем после вставки субстрата, образующего аэрозоль, внутрь полости пластина входит в паз субстрата, образующего аэрозоль. Пластина подвергается последующему электрическому нагреву, при этом тепло передается от пластины к субстрату, образующему аэрозоль, с образованием аэрозоля.

В соответствии с другим вариантом осуществления нагревание субстрата, образующего аэрозоль, может быть достигнуто путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать магнитопроницаемый электропроводный токоприемник, расположенный в тепловой близости к табакосодержащему субстрату, образующему аэрозоль. Например, токоприемник может быть расположен в субстрате, образующем аэрозоль, в форме частиц, полосок и т. д. Токоприемник табакосодержащего субстрата подвергается воздействию переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником, вследствие чего в токоприемнике индуцируется переменное магнитное поле. Например, индукционный источник может быть катушкой, которая может быть расположена в кожухе нагревательного устройства так, чтобы окружать полость для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Токоприемник нагревается главным образом за счет потерь на гистерезис и вихревых токов, при этом тепло передается от токоприемника к субстрату, образующему аэрозоль, с образованием аэрозоля.

Вне зависимости от механизма нагревания субстрата, образующего аэрозоль, очевидно, что электрическая энергия должна быть подана от накопителя электроэнергии, которым оснащено нагревательное устройство (такого как заряжаемая или незаряжаемая батарея), к пластине или катушке, чтобы вызывать нагрев субстрата, образующего аэрозоль. В случае использования заряжаемой батареи, нагревательное устройство обычно состоит из физического разъема для вмещения физического соединителя зарядного устройства, чтобы заряжать (или перезаряжать) батарею. Зарядное устройство может быть подключено к сети. После физического соединения соединитель зарядного устройства и разъем нагревательного устройства имеют проводящий электрический контакт друг с другом, вследствие чего заряжаемая батарея может быть заряжена. Или зарядное устройство, или нагревательное устройство или и то, и другое, содержат подходящие электронные схемы для управления процессом зарядки. Альтернативно, как правило, можно удалить заряжаемую батарею из нагревательного устройства, зарядить заряжаемую батарею в зарядной станции, отдельной от нагревательного устройства, и затем снова вставить заряженную батарею в нагревательное устройство. Зарядка заряжаемой батареи в зарядной станции, как правило, проводится так же, как описано выше (другими словами, через физический и электрически проводящий контакт).

Зарядное устройство и нагревательное устройство обычно специально реализуются для планируемой зарядки батареи. Другими словами, если пользователю нужно зарядить батарею, зарядное устройство должно быть доступно в месте, где будет производиться зарядка. Дополнительно, как было описано выше, проводящий электрический контакт должен быть установлен между зарядным устройством и батареей, причем такой проводящий электрический контакт склонен к отказам из-за недостаточного контакта или из-за коротких замыканий, или других вредных воздействий на проводящий электрический контакт.

Таким образом, существует потребность в простой и надежной системе для зарядки заряжаемого источника энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль.

В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается система беспроводной зарядки для зарядки заряжаемого источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом система беспроводной зарядки содержит: - зарядное устройство, содержащее плоскую передающую катушку, при этом зарядное устройство выполнено с возможностью подачи переменного тока на плоскую передающую катушку с целью генерирования переменного магнитного поля; - заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии содержит накопитель электроэнергии и трубчатую приемную катушку, соединенную с накопителем электроэнергии, причем трубчатая приемная катушка имеет продольную ось и выполнена с возможностью размещения в положении зарядки относительно плоской передающей катушки, причем в положении зарядки продольная ось трубчатой приемной катушки проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке, а также в радиальном направлении относительно плоской передающей катушки, и причем в положении зарядки трубчатая приемная катушка расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть плоской передающей катушки, чтобы позволить трубчатой приемной катушке быть пронизываемой магнитным полем.

Под термином «плоская катушка» подразумевается катушка, расположенная в плоской (ровной, т. е. не изогнутой) плоскости. Витки такой плоской катушки намотаны один вокруг другого в указанной плоскости вокруг центра плоской катушки. Зарядное устройство, содержащее плоскую передающую катушку, может, например, быть стандартным выпускаемым серийно зарядным устройством, которое может быть реализовано в соответствии со стандартом беспроводной зарядки, таким как, например, «Qi» или «AirFuel». Такие стандартные выпускаемые серийно зарядные устройства содержат одну или более плоских передающих катушек и свободно продаются на рынке. Они распространены в разных местах по всему миру и предоставляются, например, в конференц-комнатах или конференц-центрах, отелях и т.д., где они позволяют пользователям заряжать беспроводным путем источники энергии электронных устройств, таких как, например, смартфонов, планшетов или других электронных устройств, которые выполнены с возможностью зарядки такими стандартными устройствами беспроводной зарядки.

Чтобы обеспечить такую беспроводную зарядку, электронные устройства содержат плоскую приемную катушку, часто соответствующую по размерам плоской передающей катушке зарядного устройства. В положении зарядки плоская приемная катушка электронного устройства расположена так, что центр плоской приемной катушки и центр плоской передающей катушки выровнены так, что плоская приемная катушка и плоская передающая катушка расположены конгруэнтно. Дополнительно, в положении зарядки плоская передающая катушка и плоская приемная катушка расположены на малом расстоянии друг от друга, например, на расстоянии в диапазоне от 5 мм (миллиметров) до 40 мм.

После подачи переменного тока в плоскую передающую катушку генерируется переменное магнитное поле, которое пронизывает плоскую приемную катушку, тем самым индуцируя переменный ток в плоской приемной катушке. Плоская приемная катушка соединена с накопителем электроэнергии (таким как заряжаемая батарея) через подходящую схему, способную преобразовывать переменный ток, индуцированный в плоской приемной катушке, в постоянный ток, который затем используется, чтобы зарядить накопитель электроэнергии. Процесс зарядки управляется подходящей управляющей электроникой, которая расположена в зарядном устройстве, но дополнительная управляющая электроника может быть также расположена в заряжаемом электронном устройстве. Таким образом может быть выполнена управляемая беспроводная зарядка электронного устройства.

Поскольку кожух нагревательного устройства изделий, генерирующих аэрозоль, обычно имеет трубчатую форму (для вмещения обычно цилиндрического субстрата, образующего аэрозоль), практически невозможно разместить плоскую приемную катушку подходящего размера в кожухе такого нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, не делая размер и форму нагревательного устройства непрактичными.

В соответствии с системой беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, таким образом, приемная катушка является трубчатой приемной катушкой (а не плоской приемной катушкой) и имеет продольную ось. Трубчатая приемная катушка может быть удобно расположена в трубчатом кожухе нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, не делая размер и форму нагревательного устройства непрактичными.

Когда трубчатая приемная катушка расположена в положении зарядки, продольная ось трубчатой приемной катушки проходит как в плоскости, которая параллельна плоской передающей катушке, так и в радиальном направлении плоской передающей катушки (зарядного устройства). Термин «радиальное направление плоской передающей катушки» обозначает направление от центра плоской передающей катушки к окружности плоской передающей катушки. Другими словами: продольная ось трубчатой приемной катушки расположена в плоскости, которая параллельна плоскости, определенной плоской передающей катушкой и расположенной на расстоянии от плоскости, которая определена плоской передающей катушкой, причем в то же время продольная ось трубчатой приемной катушки расположена в указанной плоскости, параллельной плоскости, которая определена плоской передающей катушкой в радиальном направлении плоской передающей катушки.

Дополнительно, трубчатая приемная катушка расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть плоской передающей катушки. Это перекрывание необходимо для того, чтобы позволить трубчатой приемной катушке во время работы быть эффективно пронизываемой магнитным полем, генерируемым переменным током, протекающим через плоскую передающую катушку. Это переменное магнитное поле пронизывает трубчатую приемную катушку и индуцирует переменный ток в приемной катушке.

Трубчатая приемная катушка соединена с накопителем электроэнергии, например заряжаемой батареей, которая может быть заряжена несколько раз через подходящую хорошо известную схему. Чтобы зарядить батарею, переменный ток, индуцируемый в приемной катушке, преобразовывается в постоянный ток вышеупомянутой хорошо известной схемой, и этот постоянный ток после используется, чтобы зарядить батарею.

Трубчатая приемная катушка в одном варианте осуществления может содержать одну единственную часть приемной катушки (одну непрерывную катушку), в то время как в других вариантах осуществления приемная катушка может содержать более одной части приемной катушки. Конкретный вариант осуществления, в котором трубчатая приемная катушка содержит две части приемной катушки, будет дополнительно описан ниже.

Как правило, возможна реализация заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, как узла, который может быть отделен (например, вытащен) из нагревательного устройства для процесса зарядки и который может быть заново вставлен в нагревательное устройство после того, как он был заряжен.

Тем не менее, предпочтительным считается такое расположение источника электрической энергии внутри нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, которое не позволяет отделение источника энергии от нагревательного устройства. Зарядка источника энергии далее производится источником энергии, расположенным внутри нагревательного устройства.

За счет системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению можно сохранить практичный и удобный размер и форму нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом, с другой стороны, накопитель электроэнергии такого нагревательного устройства может быть удобно заряжен беспроводным путем, например, используя стандартные выпускаемые серийно устройства беспроводной зарядки, которые могут быть реализованы в соответствии со стандартом беспроводной зарядки, таким как, например, «Qi» или «AirFuel», и которые доступны во многих местах. Больше нет необходимости физически соединять зарядное устройство и нагревательное устройство через разъемное электрическое соединение, чтобы установить проводящий электрический контакт для зарядки, также как нет необходимости носить с собой соответствующее зарядное оборудование. Вместо этого зарядка батареи может быть удобно совершена беспроводным путем.

Согласно одному аспекту системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению трубчатая приемная катушка содержит первую часть приемной катушки и вторую часть приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси приемной катушки на заданное расстояние. Первая часть приемной катушки имеет первое направление намотки, при этом вторая часть приемной катушки имеет второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки. Заданное расстояние, на которое разнесены друг от друга первая часть приемной катушки и вторая часть приемной катушки, является таким, что в положении зарядки первая часть приемной катушки перекрывает первую часть передающей катушки в радиальном направлении, в то время как вторая часть приемной катушки перекрывает вторую часть передающей катушки в радиальном направлении. Первая часть передающей катушки и вторая часть передающей катушки расположены противоположно относительно центра плоской передающей катушки.

Для простоты и исключительно в качестве примера, предположим, что форма плоской передающей катушки квадратная (с закругленными углами), другими словами, плоская передающая катушка содержит две пары противоположно расположенных прямолинейных частей передающей катушки (соответствующих противоположных сторон квадрата). Рассмотрим подробнее одну из этих пар противоположно расположенных частей передающей катушки. Одна часть передающей катушки такой пары является вышеупомянутой первой частью передающей катушки, в то время как соответствующая противоположно расположенная часть передающей катушки является второй частью передающей катушки. Очевидно, что переменный ток, протекающий через первую часть передающей катушки в первом направлении, протекает через соответствующую вторую часть передающей катушки во втором направлении, которое противоположно первому направлению. Как следствие, направление переменного магнитного поля, генерируемого переменным током, протекающим через первую часть передающей катушки, является противоположным направлению переменного магнитного поля, генерируемого тем же переменным током, протекающим через вторую часть передающей катушки.

Трубчатая приемная катушка может быть цилиндрической (например, иметь круглое сечение) и содержать две части цилиндрической приемной катушки, имеющие одинаковое количество витков: первую часть приемной катушки и вторую часть приемной катушки. Первая часть приемной катушки расположена так, чтобы перекрывать первую часть передающей катушки, при этом вторая часть приемной катушки расположена так, чтобы перекрывать (противоположно расположенную) вторую часть передающей катушки. Так как первая и вторая части приемной катушки вместе образуют приемную катушку, выходной конец первой части приемной катушки соединен с входным концом второй части приемной катушки. Предположим далее, что первая и вторая части приемной катушки обе полностью перекрывают первую и вторую части передающей катушки в радиальном направлении. Магнитное поле, пронизывающее первую часть приемной катушки, и магнитное поле, пронизывающее вторую часть приемной катушки, имеют одинаковую напряженность, однако они противоположно направлены. Как следствие, переменный ток, индуцированный в первой части приемной катушки, и переменный ток, индуцированный во второй части приемной катушки, имеют одинаковую силу, однако они противоположно направлены, так что токи, индуцированные в первой и второй части приемной катушки, взаимно уничтожаются, и общая сила тока равна нулю.

Однако, поскольку согласно данному аспекту зарядной системы изобретения направление намотки второй части приемной катушки противоположно направлению намотки первой части приемной катушки, переменный ток, индуцированный в первой части приемной катушки, и переменный ток, индуцированный во второй части приемной катушки, взаимно складываются. Дополнительно, магнитный поток переменного магнитного поля двух частей передающей катушки (первой и второй части передающей катушки) и, соответственно, сумма переменных токов, индуцированных в первой и второй части приемной катушки, используются, чтобы зарядить батарею. И хотя, как правило, приемная катушка, содержащая только одну единственную часть приемной катушки, также пригодна для использования (в этом случае отдельная часть приемной катушки перекрывает только одну часть передающей катушки), вышеописанный вариант осуществления с двумя частями приемной катушки еще более увеличивает эффективность системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению.

Согласно другому аспекту системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению трубчатая приемная катушка намотана вокруг трубчатого каркаса, который выполнен из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала, и причем накопитель электроэнергии расположен во внутреннем пространстве трубчатого каркаса.

Преимущество данного аспекта заключается в том, что трубчатый каркас защищает накопитель электроэнергии (и любую относящуюся к нему схему), который расположен во внутреннем пространстве трубчатого каркаса, от магнитного потока, генерируемого передающей катушкой. Соответственно, накопитель электроэнергии (например, батарея) и схема защищены от любого негативного влияния, которое такой магнитный поток мог бы оказать на накопитель электроэнергии и относящуюся к нему схему. Листовой материал имеет то преимущество, что каркас может быть легко изготовлен путем оборачивания нескольких слоев листового материал один вокруг другого. И хотя накопитель электроэнергии и относящаяся к нему схема защищены от магнитного потока, магнитный поток в то же время проникает в трубчатый магнитопроводящий каркас и пронизывает приемную катушку, которая намотана вокруг трубчатого каркаса, таким образом, индуцируя переменный ток в приемной катушке.

В соответствии с другим аспектом системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению магнитопроводящий и электрически непроводящий листовой материал представляет собой феррит. Феррит является предпочтительным материалом, имеющим вышеупомянутые свойства, и, например, три таких слоя ферритового листового материала могут быть использованы, чтобы образовать каркас, хотя это количество упоминается исключительно для примера и ни в коей мере не является ограничивающим.

Еще один аспект системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению относится к варианту осуществления, содержащему первую и вторую части приемной катушки, которые расположены так, чтобы перекрывать первую и вторую противоположно расположенные части передающей катушки соответственно, при этом эти первая и вторая части приемной катушки имеют первое и второе направление намотки (см. описание выше). Согласно данному аспекту трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части трубчатого каркаса: первую концевую часть трубчатого каркаса, вторую концевую часть трубчатого каркаса и промежуточную часть трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса, промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса и промежуточная часть трубчатого каркаса, а также промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором заданной ширины, которая достаточно мала для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса. Первая часть приемной катушки, имеющая первое направление намотки, намотана вокруг первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки, имеющая второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки, намотана вокруг второй концевой части трубчатого каркаса.

Разделение трубчатого каркаса на три раздельные обособленные части трубчатого каркаса предотвращает возможное перекрывание любого генерируемого потока в первой концевой части каркаса с противоположно направленным магнитным потоком, генерируемым во второй концевой части каркаса или наоборот, так как это уменьшит общую эффективность. Заданная ширина кольцевого зазора определяется так, чтобы были соблюдены следующие два условия. С одной стороны, магнитное сопротивление кольцевого (воздушного) зазора, расположенного между первой концевой частью трубчатого каркаса и промежуточной частью трубчатого каркаса, а также магнитное сопротивление кольцевого (воздушного) зазора между промежуточной частью трубчатого каркаса и второй концевой частью трубчатого каркаса, должно быть гораздо выше, чем магнитное сопротивление магнитопроводящего листового материала (который имеет малое магнитное сопротивление), так что магнитный поток в любой обособленной части трубчатого каркаса не входит в смежно расположенную раздельную обособленную часть трубчатого каркаса из-за магнитного сопротивления кольцевого (воздушного) зазора. Таким образом, обособленные части трубчатого каркаса в сущности отделены друг от друга в отношении магнитного потока (таким образом, избегая нежелательной интерференции магнитных потоков). С другой стороны, заданная ширина зазора достаточно мала, чтобы не позволить переменному магнитному полю, генерируемому передающей катушкой, проникнуть во внутреннее пространство трубчатого каркаса (содержащего три раздельные обособленные части трубчатого каркаса) с целью защиты накопителя электроэнергии и относящейся к нему схемы от любого негативного влияния, которое такое магнитное поле может оказать на накопитель электроэнергии и относящуюся к нему схему.

Подводя итог, на практике три раздельные обособленные части трубчатого каркаса предотвращают проникновение магнитного поля, генерируемого передающей катушкой, во внутреннее пространство трубчатого каркаса, где расположены батарея и относящаяся к ней схема, причем в то же время они предотвращают возникновение негативных эффектов от интерференции магнитных потоков.

В соответствии с еще одним аспектом системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, каждая из первой концевой части трубчатого каркаса и второй концевой части трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода, расположенных на концах соответственно первой и второй концевой части трубчатого каркаса, и углубленную часть, расположенную между двумя кольцевыми ободами. Первая часть приемной катушки расположена в углубленной части первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки расположена в углубленной части второй концевой части трубчатого каркаса.

Этот аспект имеет то преимущество, что первая часть приемной катушки и вторая часть приемной катушки (имеющие противоположные направления намотки) располагаются и устанавливаются в углубленной части первой и второй концевых частей трубчатого каркаса соответственно, удерживаясь в этом положении на первой и второй концевых частях трубчатого каркаса соответствующими первым и вторым кольцевыми ободами. Также это имеет то преимущество, что положения первой и второй частей приемной катушки относительно друг друга (и, таким образом, расстояние, на котором они расположены относительно друг друга) надежно сохраняются.

Согласно другому аспекту системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению длина первой концевой части трубчатого каркаса меньше или равна ширине первой части передающей катушки, при этом длина второй концевой части трубчатого каркаса меньше или равна ширине второй части передающей катушки.

Этот аспект имеет преимущество в отношении расположения первой и второй частей приемной катушки относительно первой и второй частей передающей катушки. Для лучшего понимания предположим снова, в качестве примера, что плоская передающая катушка имеет форму квадрата (с закругленными углами). Каждая сторона квадрата плоской передающей катушки образована множеством витков, которые расположены параллельно и противоположные стороны квадрата также расположены параллельно друг другу. Соответственно, каждая сторона квадрата имеет ширину, которая зависит от фактического количества витков и, поскольку обычно противоположно расположенные стороны квадрата имеют одинаковое количество витков, такие противоположно расположенные стороны квадрата имеют одинаковую ширину. Как было упомянуто выше, первая и вторая части трубчатой приемной катушки (имеющие противоположные направления намотки) должны перекрывать первую и вторую части передающей катушки соответственно, чтобы позволить магнитному потоку переменного магнитного поля, генерируемого первой и второй частями передающей катушки, проникнуть через первую и вторую части трубчатой приемной катушки, чтобы индуцировать переменный ток в первой и второй частях приемной катушки (который может быть преобразован подходящей схемой в постоянный ток для зарядки накопителя электроэнергии, как описано выше). Очевидно, что для наибольшей эффективности как можно большая часть магнитного потока должна пронизывать соответственно первую и вторую части трубчатой приемной катушки.

Предположим далее, что размеры квадратной передающей катушки известны (так как они могут быть согласованы со стандартом беспроводной зарядки, таким как «Qi» или «AirFuel», что также описано выше). В частности, известно расстояние между серединой ширины одной стороны квадрата (которое является серединой расстояния между наиболее удаленным от центра витком и наиболее приближенным к центру витком) и серединой ширины противоположной стороны квадрата. Продольная ось трубчатой приемной катушки, которая соответствует совпадающим продольным осям первой и второй частей трубчатой приемной катушки, а также продольным осям первой и второй концевых частей трубчатого каркаса, проходит в направлении ширин противоположно расположенных сторон квадрата и в плоскости, параллельной плоской передающей катушке (что, опять же, описано выше).

В случае, когда ширина первой концевой части трубчатого каркаса равна ширине первой части передающей катушки (в вышеописанном варианте осуществления равна ширине одной стороны квадрата) и ширина второй концевой части трубчатого каркаса равна ширине второй части передающей катушки (в вышеописанном варианте осуществления равна ширине противоположной стороны квадрата), первую и вторую части приемной катушки следует точно расположить относительно первой и второй частей передающей катушки так, чтобы возможно больший магнитный поток, генерируемый первой и второй частями передающей катушки, проникал в первую и вторую концевые части трубчатого каркаса и пронизывал первую и вторую части приемной катушки.

В случае, когда ширина первой концевой части трубчатого каркаса меньше ширины первой части передающей катушки (в вышеописанном варианте осуществления меньше ширины одной стороны квадрата) и ширина второй концевой части трубчатого каркаса также меньше ширины второй части передающей катушки (в вышеописанном варианте меньше ширины противоположной стороны квадрата), первая и вторая части приемной катушки допускают большую свободу в отношении точного расположения относительно первой и второй частей передающей катушки, при этом все еще позволяя максимально возможному магнитному потоку проходить в первую и вторую концевые части трубчатого каркаса. Например, первая концевая часть трубчатого каркаса может быть расположена с небольшим смещением относительно центра по направлению к наиболее удаленному от центра концу первой части передающей катушки (т. е. по направлению к наиболее удаленному от центра концу одной стороны квадрата) и в то же время вторая концевая часть трубчатого каркаса может быть расположена с небольшим смещением относительно центра по направлению к наиболее приближенному к центру концу второй части передающей катушки (т. е. по направлению к наиболее приближенному к центру концу противоположной стороны квадрата). Однако, поскольку длина каждого из первого и второго трубчатых концевых каркасов меньше, чем ширина соответственно первой и второй частей передающей катушки, полная длина соответствующих концевых частей трубчатого каркаса все еще проходит в пределах ширины соответствующей стороны квадрата. Соответственно, максимально возможный магнитный поток все еще способен проникать в первую и вторую концевые части трубчатого каркаса и пронизывать соответствующие первую и вторую части приемной катушки.

Согласно еще одному аспекту системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению система беспроводной зарядки содержит нагревательное устройство для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащее трубчатый кожух, в котором расположены нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, а также заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии, содержащий трубчатую приемную катушку. Заряжаемый беспроводным путем источник энергии расположен в водонепроницаемой части трубчатого кожуха нагревательного устройства.

Этот аспект имеет то преимущество, что, с одной стороны, заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии расположен в трубчатом кожухе нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, так что для беспроводной зарядки источника электрической энергии требуется только расположить нагревательное устройство относительно зарядного устройства так, чтобы заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии был расположен в положении зарядки. Нет необходимости в отделении заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии от нагревательного устройства. Дополнительно, расположение заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии в водонепроницаемой части трубчатого кожуха нагревательного устройства имеет преимущество, поскольку заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии не может быть поврежден, даже если нагревательное устройство подвергается воздействию воды, как это может случиться во время чистки нагревательного устройства (например, во время чистки полости для вмещения субстрата, образующего аэрозоль).

Другой общий аспект изобретения относится к способу беспроводной зарядки заряжаемого источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль. Способ включает - предоставление зарядного устройства, содержащего плоскую передающую катушку, при этом зарядное устройство выполнено с возможностью подачи переменного тока в плоскую передающую катушку с целью генерирования переменного магнитного поля; - предоставление заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии нагревательного устройства изделий, генерирующих аэрозоль, при этом заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии содержит накопитель электроэнергии и трубчатую приемную катушку, соединенную с накопителем электроэнергии, причем трубчатая приемная катушка имеет продольную ось, - размещение заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии в положении зарядки относительно плоской передающей катушки, причем в положении зарядки продольная ось трубчатой приемной катушки проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке и в радиальном направлении плоской передающей катушки, и причем также в положении зарядки трубчатая приемная катушка расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть плоской передающей катушки, чтобы позволить трубчатой приемной катушке быть пронизываемой переменным магнитным полем, - подачу переменного тока на плоскую передающую катушку с целью генерирования переменного магнитного поля, пронизывающего трубчатую приемную катушку и индуцирующего переменный зарядный ток в трубчатой приемной катушке, и - зарядку заряжаемого источника энергии с использованием переменного зарядного тока, индуцированного в трубчатой приемной катушке.

Преимущества данного способа такие же, как и те, которые были описаны выше для системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению. Таким образом, они не будут повторно описаны здесь.

Согласно одному аспекту способа согласно настоящему изобретению, этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии включает предоставление источника электрической энергии, имеющего трубчатую приемную катушку, которая содержит первую часть приемной катушки и вторую часть приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси приемной катушки на заданное расстояние. Первая часть приемной катушки имеет первое направление намотки, при этом вторая часть приемной катушки имеет второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки. Этап размещения трубчатой приемной катушки в положение зарядки включает - размещение первой части приемной катушки так, чтобы она перекрывала первую часть передающей катушки в радиальном направлении и - размещение второй части приемной катушки так, чтобы она перекрывала вторую часть передающей катушки в радиальном направлении, при этом первая часть передающей катушки и вторая часть передающей катушки противоположно расположены относительно центра плоской передающей катушки.

Согласно другому аспекту способа согласно настоящему изобретению этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии, в котором приемная катушка намотана вокруг трубчатого каркаса, выполненного из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала, причем заряжаемый источник электрической энергии размещают во внутреннем пространстве трубчатого каркаса.

В соответствии с еще одним аспектом способа согласно настоящему изобретению этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии дополнительно включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии, в котором трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части трубчатого каркаса: первую концевую часть трубчатого каркаса, вторую концевую часть трубчатого каркаса и промежуточную часть трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса, промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса и промежуточная часть трубчатого каркаса, а также промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором заданной ширины для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса. Первая часть приемной катушки, имеющая первое направление намотки, намотана вокруг первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки, имеющая второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки, намотана вокруг второй концевой части трубчатого каркаса.

В соответствии с еще одним аспектом способа согласно настоящему изобретению этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии, в котором каждая из первой концевой части трубчатого каркаса и второй концевой части трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода, расположенных на концах соответствующих первой и второй концевых частей трубчатого каркаса, и углубленную часть, расположенную между двумя кольцевыми ободами. Первая часть приемной катушки расположена в углубленной части первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки расположена в углубленной части второй концевой части трубчатого каркаса.

Преимущества разных вариантов осуществления способа согласно настоящему изобретению соответствуют преимуществам соответствующего варианта осуществления системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению и, таким образом, они не будут повторно описаны здесь.

Другой общий аспект изобретения относится к заряжаемому беспроводным путем нагревательному устройству для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащему: - трубчатый кожух, содержащий полость для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, - нагреватель, расположенный в трубчатом кожухе, при этом нагреватель выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, размещаемого внутри полости, - заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии для подачи электрической энергии в нагреватель, причем заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии расположен в трубчатом кожухе и содержит накопитель электроэнергии и трубчатую приемную катушку, соединенную с накопителем электроэнергии, при этом трубчатая приемная катушка имеет продольную ось и выполнена с возможностью размещения в положении зарядки относительно плоской передающей катушки зарядного устройства так, что в положении зарядки продольная ось трубчатой приемной катушки проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке, в радиальном направлении относительно плоской передающей катушки, и так, что трубчатая приемная катушка перекрывает по меньшей мере часть плоской передающей катушки.

Такое заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство для изделий, генерирующих аэрозоль, имеет преимущество перед нагревательными устройствами для изделий, генерирующих аэрозоль, известных из уровня техники, по причинам, подробно описанным выше для системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению. Таким образом, эти преимущества не будут повторно описаны здесь.

Согласно одному аспекту заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению трубчатый кожух содержит водонепроницаемую часть, в которой расположен заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии.

В соответствии с еще одним аспектом заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению трубчатая приемная катушка содержит первую часть приемной катушки и вторую часть приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси приемной катушки на заданное расстояние. Первая часть приемной катушки имеет первое направление намотки, при этом вторая часть приемной катушки имеет второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки.

Согласно еще одному аспекту заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению трубчатая приемная катушка намотана вокруг трубчатого каркаса и выполнена из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала. Заряжаемый источник электрической энергии расположен во внутреннем пространстве трубчатого каркаса.

Согласно еще одному аспекту заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению магнитопроводящий и электрически непроводящий листовой материал представляет собой феррит.

В соответствии с еще одним аспектом заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части трубчатого каркаса; первую концевую часть трубчатого каркаса, вторую концевую часть трубчатого каркаса и промежуточную часть трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса, промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси трубчатого каркаса. Первая концевая часть трубчатого каркаса и промежуточная часть трубчатого каркаса, а также промежуточная часть трубчатого каркаса и вторая концевая часть трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором заданной ширины для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса. Кроме того, первая часть приемной катушки, имеющая первое направление намотки, намотана вокруг первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки, имеющая второе направление намотки, противоположное первому направлению намотки, намотана вокруг второй концевой части трубчатого каркаса.

В соответствии с еще одним аспектом заряжаемого беспроводным путем нагревательного устройства согласно настоящему изобретению каждая из первой концевой части трубчатого каркаса и второй концевой части трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода, расположенных на концах соответствующих первой и второй концевых частей трубчатого каркаса, и углубленную часть, расположенную между двумя кольцевыми ободами. Первая часть приемной катушки расположена в углубленной части первой концевой части трубчатого каркаса, в то время как вторая часть приемной катушки расположена в углубленной части второй концевой части трубчатого каркаса.

Дополнительные преимущественные аспекты и варианты осуществления станут очевидны из последующего описания вариантов осуществления изобретения в сочетании с графическими материалами, на которых:

на фиг. 1 приведено схематическое изображение силовых линий плотности магнитного потока, генерируемого плоской передающей катушкой, пронизывающего две части приемной катушки (изображена только одна обмотка передающей катушки и каждой из частей приемной катушки);

на фиг. 2 изображен первый вариант осуществления ключевых компонентов системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, содержащий заряжаемый беспроводным путем источник электрической энергии, имеющий две части приемной катушки с противоположными направлениями намотки и зарядное устройство с передающей катушкой, имеющей форму квадрата;

на фиг. 3 изображен заряжаемый беспроводным путем источник энергии, показанный на фиг. 2, в увеличенном виде;

на фиг. 4 изображен накопитель электроэнергии заряжаемого беспроводным путем источника энергии, показанного на фиг. 2;

на фиг. 5 изображен накопитель электроэнергии, показанный на фиг. 4, с первой и второй концевыми частями трубчатого каркаса из листового ферритового материала, обернутого вокруг соответствующих противоположных концов накопителя электроэнергии, показанного на фиг. 2;

на фиг. 6 изображен накопитель электроэнергии, показанный на фиг. 5, с двумя концевыми частями трубчатого каркаса из листового ферритового материала, но с добавлением кольцевых ободов из листового ферритового материала, расположенных на обоих концах каждой концевой части трубчатого каркаса;

на фиг. 7 изображен второй вариант осуществления ключевых компонентов системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, схожий с вариантом, показанным на фиг. 2, но с плоской передающей катушкой, имеющей круглую форму; и

на фиг. 8 изображен третий вариант осуществления системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, который дополнительно содержит нагревательное устройство для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащее трубчатый кожух, в котором расположен нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и в котором заряжаемый беспроводным путем источник энергии расположен в водонепроницаемой части кожуха.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение силовых линий магнитного потока (представленных плотностью магнитного потока B), генерируемого переменным током I, протекающим через плоскую передающую катушку 30. Две трубчатые части приемной катушки: первая часть 400 приемной катушки и вторая часть 401 приемной катушки также изображены на фиг. 1, причем только одна обмотка передающей катушки 30 и каждой из первой и второй частей 400, 401 трубчатой приемной катушки изображены для простоты. Как видно, общая продольная ось 42 трубчатой приемной катушки, содержащей первую и вторую части 400, 401 приемной катушки, проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке 30. Или, другими словами, обмотка(-и) первой и второй частей 400, 401 приемной катушки проходит в плоскости, перпендикулярной к плоской передающей катушке 30. Учитывая, что в «разобранном виде» на фиг. 1 несколько разнесенные первая и вторая части 400, 401 приемной катушки расположены выше соответствующих частей передающей катушки 30, как будет более подробно объяснено ниже, магнитный поток (представленный силовыми линиями плотности магнитного потока B) пронизывает первую и вторую части 400, 401 приемной катушки в основном так, как схематически изображено на фиг. 1.

Поскольку магнитный поток (представленный силовыми линиями плотности магнитного потока B) является переменным магнитным потоком (он генерируется переменным током I, протекающим через передающую катушку 30), переменный ток I₁ индуцируется в первой части 400 приемной катушки, в то время как переменный ток I₂ индуцируется во второй части 401 приемной катушки. Из-за магнитного потока (представленного плотностью магнитного потока B), пронизывающего части 400, 401 приемной катушки в противоположных направлениях, переменный ток I₁, индуцированный в первой части 400 приемной катушки, имеет направление, противоположное направлению переменного тока I₂, индуцированного во второй части 401 приемной катушки, предполагая, что направления намотки первой и второй частей 400, 401 приемной катушки одинаковы, вследствие чего индуцированные переменные токи I₁ и I₂ взаимно уничтожаются (из-за их противоположных направлений).

На фиг. 2 изображен первый вариант осуществления ключевых компонентов системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, содержащей зарядное устройство 3, имеющее плоскую передающую катушку 30 квадратной формы и заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии. На фиг. 3 изображен заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии, показанный на фиг. 2, в увеличенном виде. Заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии содержит приемную катушку 40, содержащую вышеупомянутые первую и вторую части 400, 401 приемной катушки. Как видно на фиг. 2, первая часть 400 приемной катушки расположена над первой частью 300 передающей катушки 30, тогда как вторая часть 401 приемной катушки расположена над второй частью 301 передающей катушки 30. Однако, в отличие от того, что изображено на фиг. 1, первая и вторая части 400, 401 приемной катушки имеют противоположные направления 402, 403 намотки, так что очевидно, что магнитный поток, пронизывающий первую и вторую части 400, 401 приемной катушки, индуцирует переменные токи в первой и второй частях 400, 401 приемной катушки, которые взаимно складываются, учитывая объясненные выше принципы из фиг. 1.

Заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии также содержит накопитель 41 электроэнергии (см. также фиг. 4) который может, например, быть реализован в виде перезаряжаемой батареи. Два соединительных провода 404, 405 (см. также фиг. 4) приемной катушки 40 соединены через хорошо известную схему (например, содержащую схему выпрямителя) с перезаряжаемой батареей, чтобы заряжать батарею постоянным током.

Заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии дополнительно содержит трубчатый каркас, содержащий три раздельные обособленные части трубчатого каркаса, выполненные из листового ферритового материала, а именно первую концевую часть 440 трубчатого каркаса, вторую концевую часть 441 трубчатого каркаса и промежуточную часть 442 трубчатого каркаса, которые расположены вдоль общей продольной оси 443 трубчатого каркаса. Промежуточная часть трубчатого каркаса 442 расположена между первой и второй 440, 441 концевыми частями трубчатого каркаса. Первая концевая часть 440 трубчатого каркаса, вторая концевая часть 441 трубчатого каркаса и промежуточная часть 442 трубчатого каркаса вместе образуют практически непрерывный трубчатый каркас с накопителем 41 электроэнергии, содержащим батарею и хорошо известную электронную схему, расположенные во внутреннем пространстве этого практически непрерывного трубчатого каркаса. Фактически, трубчатый каркас не полностью непрерывен, поскольку в нем есть кольцевые зазоры 444, 445 (обычно воздушные зазоры), расположенные между раздельными обособленными частями 440, 441, 442 трубчатого каркаса так, что раздельные обособленные части 440, 441, 442 трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевыми зазорами 444, 445.

Как правило, кольцевые зазоры 444, 445 имеют ширину 450, 451, которая достаточно мала для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса, образованного тремя частями 440, 441, 442 трубчатого каркаса, где размещается батарея и хорошо известная электронная схема. Соответственно, части 440, 441, 442 трубчатого каркаса (служащие концентраторами магнитного потока) защищают батарею и схему от отрицательного влияния магнитного потока, проникающего во внутреннее пространство трубчатого каркаса, причем в то же время разделение частей 440, 441, 442 трубчатого каркаса кольцевыми воздушными зазорами 444, 445 предотвращает возникновение интерференции магнитных потоков в первой и второй концевых частях 440, 441 трубчатого каркаса (т. е. любой магнитный поток, проникающий в первую часть 440 трубчатого каркаса, практически не интерферирует с магнитным потоком, проникающим во вторую часть 441 трубчатого каркаса, и наоборот, или по меньшей мере такое взаимодействие существенно уменьшается; причем кольцевые зазоры 444, 445 обуславливают большое магнитное сопротивление по сравнению с магнитным сопротивлением соответствующих частей 440, 441, 442 трубчатого каркаса).

Каждая из первой и второй концевых частей 440, 441 трубчатого каркаса дополнительно содержит два кольцевых обода 446, 447 (см. фиг. 6), которые расположены на концах первой и второй концевых частей 440, 441 трубчатого каркаса соответственно. Первая часть 400 приемной катушки расположена в углубленной части 448 первой концевой части 440 трубчатого каркаса, которая образована между двумя кольцевыми ободами 446, при этом вторая часть 401 приемной катушки (с противоположным направлением намотки) расположена в углубленной части 449 второй концевой части 441 трубчатого каркаса, которая образована между двумя кольцевыми ободами 447.

Вышеописанный заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии может, например, быть изготовлен способом, описанным далее со ссылками на фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6.

На фиг. 4 накопитель 41 электроэнергии, содержащий хорошо известную электронную схему (включая, например, схему выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный ток), показан совместно с соединительными проводами 404, 405 (см. также фиг. 3).

Как лучше всего видно на фиг. 5, цилиндрические части 4400, 4410 создаются путем оборачивания нескольких слоев листового ферритового материала, например, трех слоев, вокруг соответствующих концов накопителя 41 электроэнергии.

Далее, как лучше всего видно на фиг. 6, кольцевые обода 446, 447 создаются путем оборачивания нескольких слоев, например, еще трех слоев листового ферритового материала, имеющего ширину 4460, 4470, вокруг цилиндрических частей 4400, 4410, с образованием первой концевой части 440 трубчатого каркаса, содержащей кольцевые обода 446 и углубление 448, расположенное между этими ободами 446, а также второй концевой части 441 трубчатого каркаса, содержащей кольцевые обода 447 и углубление 449, расположенное между этими ободами 447.

На следующем этапе (не показан) промежуточная часть 442 трубчатого каркаса создается путем оборачивания нескольких слоев листового ферритового материала вокруг накопителя 41 электроэнергии, так что после завершения этапа оборачивания трубчатый каркас, содержащий три раздельные обособленные части 440, 441, 442 трубчатого каркаса, разделенные кольцевыми зазорами 444, 445, является завершенным. Затем изготавливается приемная катушка 40, содержащая первую и вторую части 400, 401 приемной катушки, сначала оборачиванием витков первой части 400 приемной катушки в углублении 448 вокруг цилиндрической части 4400 первой концевой части 440 трубчатого каркаса, затем изменением направления оборачивания и оборачиванием витков второй части 401 приемной катушки в противоположном направлении в углублении 449 вокруг цилиндрической части 4410 второй концевой части 441 трубчатого каркаса. Таким образом, приемная катушка 40 представляет собой последовательное соединение первой и второй частей 400, 401 приемной катушки, однако первая и вторая части приемной катушки имеют противоположные направления намотки. Два конца 4000 и 4010 приемной катушки 40 (см. фиг. 3) после подключаются к соединительным проводам 404, 405, идущим к накопителю 41 электроэнергии (см. фиг. 5). После этого заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии, показанный на фиг. 3 и фиг. 4, является завершенным.

Как также изображено на фиг. 2 и фиг. 3, для зарядки накопителя 41 электроэнергии заряжаемого беспроводным путем источника 4 энергии заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии располагается так, что продольная ось 42 приемной катушки, которая совпадает с продольной осью 443 трубчатого каркаса, располагается так, что она проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке 30 зарядного устройства 3 системы 1 беспроводной зарядки. Дополнительно, заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии расположен так, что первая концевая часть 440 трубчатого каркаса и первая часть 400 приемной катушки, расположенная на нем, расположены над первой частью 300 плоской передающей катушки 30, тогда как вторая концевая часть 441 трубчатого каркаса и вторая часть 401 приемной катушки (имеющие противоположное направление намотки) расположены над второй частью 301 плоской передающей катушки 30. Также продольная ось 42 приемной катушки 40, содержащей первую и вторую части 400, 401 приемной катушки, проходит в радиальном направлении плоской передающей катушки 30.

Первая часть 300 передающей катушки имеет ширину 60, при этом вторая часть 301 передающей катушки имеет ширину 61, которые в приведенном варианте осуществления равны. Между серединой ширины 60 первой части 300 передающей катушки и серединой ширины 61 второй части 301 передающей катушки есть расстояние 63. Также есть расстояние 43 между серединой длины 50 первой концевой части 440 трубчатого каркаса и серединой длины 51 второй концевой части 441 трубчатого каркаса. В идеале эти расстояния 43 и 63 равны.

Дополнительно, длина 50 первой концевой части трубчатого каркаса 440 меньше или равна ширине 60 первой части 300 передающей катушки. Аналогично, длина 51 второй концевой части 441 трубчатого каркаса меньше или равна ширине 61 второй части 301 передающей катушки.

В случае, когда длины 50, 51 первой и второй концевых частей трубчатого каркаса 440, 441 равны ширинам 60, 61 первой и второй частей 300, 301 передающей катушки, первая и вторая концевые части 440, 441 трубчатого каркаса располагаются над первой и второй частями 300, 301 передающей катушки так, что они полностью выровнены. Промежуточный каркас 442 имеет длину 52.

В случае, когда длины 50, 51 первой и второй концевых частей 440, 441 трубчатого каркаса меньше, чем ширины 60, 61 первой и второй частей 300, 301 передающей катушки, допускается большая свобода в размещении концевых частей трубчатого каркаса над первой и второй частями передающей катушки, поскольку первая и вторая концевые части трубчатого каркаса 440, 441 могут быть немного смещены в радиальном направлении относительно первой и второй частей 300, 301 передающей катушки, в то время как первая и вторая концевые части 440, 441 трубчатого каркаса все еще будут располагаться над соответствующими частями 300, 301 передающей катушки на полную длину 50, 51.

Когда переменный ток I (см. фиг. 1) протекает через передающую катушку 30, переменный магнитный поток генерируется в основном способом, представленным силовыми линиями плотности магнитного потока B, изображенными на фиг. 1. Этот магнитный поток проникает в первую и вторую концевые части 440, 441 трубчатого каркаса, и поскольку они выполнены из магнитопроводящего материала, магнитный поток направляется в первую и вторую концевые части 440, 441 трубчатого каркаса. Магнитный поток, направленный в первую и вторую концевые части 440, 441 трубчатого каркаса, индуцирует переменные токи I₁, I₂ в первой и второй частях 400, 401 приемной катушки, однако, в отличие от того, что изображено на фиг. 1, направления переменных токов I_1, I₂ одинаковы, так что они взаимно складываются (из-за противоположных направлений намотки первой и второй частей 400, 401 приемной катушки) в приемной катушке 40. Предотвращается проникновение любого магнитного потока во внутреннее пространство трех частей 440, 441, 442 трубчатого каркаса, так что накопитель 41 электроэнергии, содержащий хорошо известную схему, которая расположена во внутреннем пространстве этих трех частей 440, 441, 442 трубчатого каркаса, не подвержен воздействию магнитного потока. В то же время, магнитный поток, проникающий в первую концевую часть 440 трубчатого каркаса, не интерферирует с магнитным потоком, проникающим во вторую концевую часть трубчатого каркаса 441, и наоборот, поскольку кольцевые воздушные зазоры 444 и 445 обуславливают большое магнитное сопротивление относительно частей трубчатого каркаса (по меньшей мере любая возможная интерференция, если она вообще есть, очень существенно ослабляется).

Сумма переменных токов I₁, I₂, индуцированных в первой и второй частях 400, 401 приемной катушки, протекает в направлении накопителя 41 электроэнергии, преобразуется в постоянный ток хорошо известной схемой (например, содержащей выпрямитель) и постоянный ток затем используется для того, чтобы зарядить батарею накопителя 41 электроэнергии.

На фиг. 7 изображен второй вариант осуществления ключевых компонентов устройства беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, который схож с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2. Ключевое отличие в сравнении с вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, заключается в том, что в варианте осуществления, изображенном на фиг. 7, плоская передающая катушка 130 имеет в целом круглую форму вместо формы квадрата, как в случае варианта осуществления, показанного на фиг. 2. Остальные части этого варианта осуществления описаны со ссылкой на фиг. 2-6 выше.

На фиг. 8 изображен третий вариант системы беспроводной зарядки согласно настоящему изобретению, однако зарядное устройство с передающей катушкой не изображено на фиг. 8. Этот вариант осуществления системы беспроводной зарядки содержит нагревательное устройство 2 для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащее трубчатый кожух, содержащий первую и вторую части 20, 21 кожуха, в котором расположены нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии (см. фиг. 3). Заряжаемый беспроводным путем источник 4 энергии расположен в первой части 20 кожуха, которая может быть реализована в виде водонепроницаемой части кожуха. Нагреватель может быть расположен во второй части 21 кожуха, которая также может быть реализована в виде водонепроницаемой части кожуха.

Например, изделие, генерирующее аэрозоль, (не показано) с фильтром или без него и содержащее цилиндрический субстрат, образующий аэрозоль, (содержащий токоприемник) может быть вставлено в полость 210, расположенную на свободном конце второй части 21 кожуха, чтобы субстрат подвергся индукционному нагреву для образования аэрозоля, вдыхаемого пользователем.

В случае, когда нагревательное устройство 2 реализовано в виде устройства индукционного нагрева, содержащего нагревательную катушку, расположенную во второй части 210 кожуха так, чтобы по меньшей мере частично окружать полость 210, можно расположить все компоненты устройства в водонепроницаемом кожухе 20, 21, вследствие чего кожух может быть легко очищен водой, что очень удобно.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности системы зарядки. Система беспроводной зарядки для зарядки заряжаемого источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль, содержит: зарядное устройство (3), содержащее плоскую передающую катушку (30), при этом зарядное устройство выполнено с возможностью подачи переменного тока (I) на плоскую передающую катушку (30); заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии нагревательного устройства (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащий накопитель (41) электроэнергии и трубчатую приемную катушку (40), приемная катушка (40) имеет продольную ось (42) и выполнена с возможностью размещения в положении зарядки относительно плоской передающей катушки (30), причем в положении зарядки продольная ось (42) трубчатой приемной катушки (40) проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке (30), и в радиальном направлении - относительно плоской передающей катушки (30), и причем трубчатая приемная катушка (40) расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть плоской передающей катушки (30). 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система (1) беспроводной зарядки для зарядки заряжаемого источника (4) электрической энергии нагревательного устройства (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом система беспроводной зарядки содержит: зарядное устройство (3), содержащее плоскую передающую катушку (30), при этом зарядное устройство выполнено с возможностью подачи переменного тока (I) на плоскую передающую катушку (30) с целью генерирования переменного магнитного поля (B); заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии нагревательного устройства (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии содержит накопитель (41) электроэнергии и трубчатую приемную катушку (40), соединенную с накопителем (41) электроэнергии, причем трубчатая приемная катушка (40; 400, 401) имеет продольную ось (42) и выполнена с возможностью размещения в положении зарядки относительно плоской передающей катушки (30), причем в положении зарядки продольная ось (42) трубчатой приемной катушки (40) проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке (30), а также в радиальном направлении плоской передающей катушки (30), и причем в положении зарядки трубчатая приемная катушка (40) расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть (300, 301) плоской передающей катушки (30), чтобы позволить трубчатой приемной катушке (40) быть пронизываемой магнитным полем (B).

2. Система беспроводной зарядки по п. 1, отличающаяся тем, что трубчатая приемная катушка (40) содержит первую часть (400) приемной катушки и вторую часть (401) приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси (42) приемной катушки на заданное расстояние (43), при этом первая часть (400) приемной катушки имеет первое направление (402) намотки, а вторая часть (401) приемной катушки имеет второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки, и причем заданное расстояние (43), на которое первая часть (400) приемной катушки и вторая часть (401) приемной катушки разнесены друг от друга, является таким, что в положении зарядки первая часть (400) приемной катушки перекрывает первую часть (300) передающей катушки в радиальном направлении, тогда как вторая часть (401) приемной катушки перекрывает вторую часть (301) передающей катушки в радиальном направлении, при этом первая часть (300) передающей катушки и вторая часть (301) передающей катушки противоположно расположены относительно центра плоской передающей катушки (30).

3. Система беспроводной зарядки по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что трубчатая приемная катушка (40; 400, 401) намотана вокруг трубчатого каркаса (440, 441, 442), который выполнен из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала, и причем накопитель (41) электроэнергии расположен во внутреннем пространстве трубчатого каркаса (440, 441, 442).

4. Система беспроводной зарядки по п. 3, отличающаяся тем, что магнитопроницаемый и электрически непроводящий листовой материал представляет собой феррит.

5. Система беспроводной зарядки по п. 2 и любому из пп. 3 или 4, отличающаяся тем, что трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части (440, 441, 442) трубчатого каркаса: первую концевую часть (440) трубчатого каркаса, вторую концевую часть (441) трубчатого каркаса и промежуточную часть (442) трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями (440, 441) трубчатого каркаса, причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса, промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси (443) трубчатого каркаса, причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса и промежуточная часть (442) трубчатого каркаса, а также промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором (444, 445) заданной ширины (450, 451), которая достаточно мала для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса, и причем дополнительно первая часть (400) приемной катушки, имеющая первое направление (402) намотки, намотана вокруг первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки, имеющая второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки, намотана вокруг второй концевой части (441) трубчатого каркаса.

6. Система беспроводной зарядки по п. 5, отличающаяся тем, что каждая из первой концевой части (440) трубчатого каркаса и второй концевой части (441) трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода (446, 447), расположенных на концах соответствующих первой и второй концевых частей (440, 441) трубчатого каркаса, и углубленную часть (448, 449), расположенную между двумя кольцевыми ободами (446, 447), и причем первая часть (400) приемной катушки расположена в углубленной части (448) первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки расположена в углубленной части (449) второй концевой части (441) трубчатого каркаса.

7. Система беспроводной зарядки по любому из пп. 5 или 6, отличающаяся тем, что длина (50) первой концевой части (440) трубчатого каркаса меньше или равна ширине (60) первой части (300) передающей катушки и причем длина (51) второй концевой части (441) трубчатого каркаса меньше или равна ширине (61) второй части (301) передающей катушки.

8. Система беспроводной зарядки по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит нагревательное устройство (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащее трубчатый кожух (20, 21), в котором расположены нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, а также заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии, содержащий трубчатую приемную катушку (40), причем заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии расположен в водонепроницаемой части (20) трубчатого кожуха (20, 21) нагревательного устройства (2).

9. Способ беспроводной зарядки заряжаемого источника (4) электрической энергии нагревательного устройства (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, причем способ включает - предоставление зарядного устройства (3), содержащего плоскую передающую катушку (30), причем зарядное устройство (3) выполнено с возможностью подачи переменного тока (I) на плоскую передающую катушку (30) с целью генерирования переменного магнитного поля (B); - предоставление заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии нагревательного устройства (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, при этом заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии содержит накопитель (41) электроэнергии и трубчатую приемную катушку (40), соединенную с накопителем (41) электроэнергии, причем трубчатая приемная катушка (40) имеет продольную ось (42), - размещение заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии в положении зарядки относительно плоской передающей катушки (30), причем в положении зарядки продольная ось (42) трубчатой приемной катушки (40) проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке (30), и в радиальном направлении – относительно плоской передающей катушки (30), и причем дополнительно в положении зарядки трубчатая приемная катушка (40) расположена так, чтобы перекрывать по меньшей мере часть (300, 301) плоской передающей катушки (30), чтобы позволить трубчатой приемной катушке (40) быть пронизываемой переменным магнитным полем (B), - подачу переменного тока (I) на плоскую передающую катушку (30) с целью генерирования переменного магнитного поля (B), пронизывающего трубчатую приемную катушку (40) и индуцирующего переменный зарядный ток в трубчатой приемной катушке (40), и - зарядку заряжаемого источника энергии с использованием переменного зарядного тока, индуцированного в трубчатой приемной катушке (40).

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии включает предоставление источника (4) электрической энергии, имеющего трубчатую приемную катушку (40), которая содержит первую часть (400) приемной катушки и вторую часть (401) приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси (42) приемной катушки (40) на заданное расстояние (43), при этом первая часть (400) приемной катушки имеет первое направление (402) намотки, а вторая часть (401) приемной катушки имеет второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки, и причем этап размещения трубчатой приемной катушки (40) в положении зарядки включает размещение первой части (400) приемной катушки так, чтобы она перекрывала первую часть передающей катушки (300) в радиальном направлении, и размещение второй части (401) приемной катушки так, чтобы она перекрывала вторую часть (301) передающей катушки в радиальном направлении, при этом первая часть (300) передающей катушки и вторая часть (301) передающей катушки противоположно расположены относительно центра плоской передающей катушки (30).

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии, в котором приемная катушка (40; 400, 401) намотана вокруг трубчатого каркаса (440, 441, 442), который выполнен из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала, и причем заряжаемый источник электрической энергии размещают во внутреннем пространстве трубчатого каркаса (440, 441, 442).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии (4) дополнительно включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии, в котором трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части (440, 441, 442) трубчатого каркаса: первую концевую часть (440) трубчатого каркаса, вторую концевую часть (441) трубчатого каркаса и промежуточную часть (442) трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями (440, 441) трубчатого каркаса, причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса, промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси (443) трубчатого каркаса, и причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса и промежуточная часть (442) трубчатого каркаса, а также промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором (444, 445) заданной ширины (450, 451) для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса (440, 441, 442), и причем дополнительно первая часть (400) приемной катушки, имеющая первое направление (402) намотки, намотана вокруг первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки, имеющая второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки, намотана вокруг второй концевой части (441) трубчатого каркаса.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что этап предоставления заряжаемого беспроводным путем источника электрической энергии включает предоставление заряжаемого беспроводным путем источника (4) электрической энергии, в котором каждая из первой концевой части (440) трубчатого каркаса и второй концевой части (441) трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода (446, 447), расположенных на концах соответствующих первой и второй концевых частей (440, 441) трубчатого каркаса, и углубленную часть (448, 449), расположенную между двумя кольцевыми ободами (446, 447), и причем первая часть (400) приемной катушки расположена в углубленной части (446) первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки расположена в углубленной части (448) второй концевой части (449) трубчатого каркаса.

14. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство (2) для изделий, генерирующих аэрозоль, содержащее: трубчатый кожух (20, 21), содержащий полость (210) для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, нагреватель, расположенный в трубчатом кожухе (20, 21), при этом нагреватель выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, размещаемого внутри полости (210), заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии для подачи электрической энергии в нагреватель, причем заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии расположен в трубчатом кожухе (20, 21) и содержит накопитель (41) электроэнергии и трубчатую приемную катушку (40), соединенную с накопителем (41) электроэнергии, при этом трубчатая приемная катушка (40) имеет продольную ось (42) и выполнена с возможностью размещения в положении зарядки относительно плоской передающей катушки (30) зарядного устройства (3) так, что в положении зарядки продольная ось (42) трубчатой приемной катушки (40) проходит в плоскости, параллельной плоской передающей катушке (30), в радиальном направлении - относительно плоской передающей катушки (30), и так, что трубчатая приемная катушка (40) перекрывает по меньшей мере часть (300, 301) плоской передающей катушки (30).

15. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по п. 14, отличающееся тем, что трубчатый кожух содержит водонепроницаемую часть (20), в которой расположен заряжаемый беспроводным путем источник (4) электрической энергии.

16. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по п. 14 или 15, отличающееся тем, что трубчатая приемная катушка (40) содержит первую часть (400) приемной катушки и вторую часть (401) приемной катушки, которые разнесены друг от друга в направлении продольной оси (42) приемной катушки на заданное расстояние (43), при этом первая часть (400) приемной катушки имеет первое направление (402) намотки и вторая часть (401) приемной катушки имеет второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки.

17. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по любому из пп. 14-16, отличающееся тем, что трубчатая приемная катушка (40; 400, 401) намотана вокруг трубчатого каркаса (440, 441, 442) и выполнена из по меньшей мере одного слоя магнитопроводящего и электрически непроводящего листового материала и причем заряжаемый источник (4) электрической энергии расположен во внутреннем пространстве трубчатого каркаса (440, 441, 442).

18. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по п. 17, отличающееся тем, что магнитопроницаемый и электрически непроводящий листовой материал представляет собой феррит.

19. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по п. 15 и любому из пп. 17 или 18, отличающееся тем, что трубчатый каркас содержит три раздельные обособленные части (440, 441, 442) трубчатого каркаса: первую концевую часть (440) трубчатого каркаса, вторую концевую часть (441) трубчатого каркаса и промежуточную часть (442) трубчатого каркаса, расположенную между первой и второй концевыми частями (440, 441) трубчатого каркаса, причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса, промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса расположены вдоль продольной оси (443) трубчатого каркаса, причем первая концевая часть (440) трубчатого каркаса и промежуточная часть (442) трубчатого каркаса, а также промежуточная часть (442) трубчатого каркаса и вторая концевая часть (441) трубчатого каркаса отделены друг от друга кольцевым зазором (444, 445) заданной ширины (450, 451) для предотвращения проникновения магнитного потока во внутреннее пространство трубчатого каркаса, и причем дополнительно первая часть (400) приемной катушки, имеющая первое направление (402) намотки, намотана вокруг первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки, имеющая второе направление (403) намотки, противоположное первому направлению (402) намотки, намотана вокруг второй концевой части (401) трубчатого каркаса.

20. Заряжаемое беспроводным путем нагревательное устройство по п. 19, отличающееся тем, что каждая из первой концевой части (440) трубчатого каркаса и второй концевой части (441) трубчатого каркаса содержит два кольцевых обода (446, 447), расположенных на концах соответствующих первой и второй концевых частей (440, 441) трубчатого каркаса, и углубленную часть (448, 449), расположенную между двумя кольцевыми ободами (446, 447), и причем первая часть (400) приемной катушки расположена в углубленной части (448) первой концевой части (440) трубчатого каркаса, тогда как вторая часть (401) приемной катушки расположена в углубленной части (449) второй концевой части (441) трубчатого каркаса.