一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法 |
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| 申请号 | CN202110378199.1 | 申请日 | 2021-04-08 | 公开(公告)号 | CN113142657B | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 三明学院; | 发明人 | 郑荣; 刘庆鑫; 贾鹤鸣; 王爽; 刘持标; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种旋转摩擦组件、加热不燃烧 烟草 装置及其控制方法，涉及加热不燃烧烟草技术领域，包括旋转件以及与所述旋转件相适配的发热件；所述发热件，设有摩擦腔，所述旋转件至少部分伸设于所述摩擦腔内；所述旋转件，其一端具有用以与外部件相配合的驱动部，另一端设有摩擦部，所述摩擦部至少具有两瓣旋转片，所述旋转片的尺寸大于所述摩擦腔的尺寸，以使所述摩擦部能够 挤压 所述摩擦腔的内壁；所述旋转片构造成在所述旋转件随外部件转动时，与所述摩擦腔相摩擦，使得所述发热件 温度 升高。从而改善 现有技术 中需要借助 弹簧 对发热件施加轴向 力 ，才能保证发热针部件与 电机 轴保持紧密贴合，导致发热件受力不均衡的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋转摩擦组件，其特征在于，包括旋转件以及与所述旋转件相适配的发热件； |
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| 说明书全文 | 一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及加热不燃烧烟草技术领域，具体而言，涉及一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法。 背景技术[0002] 如中国专利CN109619692A公开的“一种内插式旋转摩擦加热不燃烧烟草的方法及装置”包括装置外壳，电池，电池充电模块，电路控制模块，电机，真空隔音筒，发热针部件， 温度感应模块和LED指示灯。其中，电池为电机提供电能，此过程为电池的电能转化为电机 的机械能。电机轴为圆柱状，发热针部件为带底座的圆柱筒结构，一端封闭，呈针状，为烟弹 的插入端，另一端开口，并具有一个较大的薄片底座，电机轴插入发热针部件开口端一段距 离与其同轴配合，使用一个弹簧对发热针部件薄片底座边缘某处施加一个稳定轴向应力， 使发热针部件与电机轴保持紧密贴合，并在与轴垂直方向上有一定的压应力；电池为电机 的摩擦做功提供电能，电池充电模块实现电池的循环充电，电路控制模块可以根据温度感 应模块反馈的温度信息控制电机转速，以调整发热针部件的温度，也可以控制LED指示灯提 醒用户当前装置运行状态，真空隔音筒用于降低电机运行时的声音，发热针部件与电机轴 进行摩擦发热，并将大部分热量传递给烟草制品。 [0003] 但在该专利中通过弹簧在发热针的某一处施加轴向力，容易造成底座受力不均衡，且弹簧对电机轴的轴向作用力会降低电机的使用寿命。 发明内容[0004] 基于背景技术存在的问题，本发明提出一种旋转摩擦组件、加热不燃烧烟草装置及其控制方法，旨在改善发热件受力不均衡以及电机轴的轴向力会降低电机的使用寿命的 问题。 [0005] 本发明采用了如下方案： [0006] 一种旋转摩擦组件，包括旋转件以及与所述旋转件相适配的发热件； [0007] 所述发热件，设有摩擦腔，所述旋转件至少部分伸设于所述摩擦腔内； [0008] 所述旋转件，其一端具有用以与外部件相配合的驱动部，另一端设有摩擦部，所述摩擦部至少具有两瓣旋转片，所述旋转片的尺寸大于所述摩擦腔的尺寸，以使所述摩擦部 能够挤压所述摩擦腔的内壁；所述旋转片构造成在所述旋转件随外部件转动时，与所述摩 擦腔相摩擦，使得所述发热件温度升高。 [0009] 作为进一步改进，所述旋转片沿所述旋转件的轴线方向延伸设置，所述旋转片呈花瓣状，沿所述旋转件的轴心等距布设有4瓣。 [0010] 作为进一步改进，所述旋转件为回转体，所述旋转片的外径大于所述摩擦腔的内径； [0011] 在所述旋转件未转动时，所述摩擦腔朝内挤压所述旋转片朝靠近轴心的方向倾斜；在所述旋转件转动时，所述旋转片具有向远离轴心的方向倾斜的趋势。 [0012] 作为进一步改进，所述旋转件设有用以连接所述驱动部与所述摩擦部的中段，该中段的直径小于所述摩擦部的尺寸。 [0013] 作为进一步改进，所述中段与所述驱动部、以及所述中段与所述摩擦部的连接处均设有倾斜过渡面，以使连接处能够顺畅过渡。 [0014] 作为进一步改进，所述驱动部的截面为多边形。 [0015] 作为进一步改进，所述发热件顶部呈针状，其底部设有圆盘状的底座，所述摩擦腔为自所述底座纵向开设的盲孔。 [0016] 另提供一种加热不燃烧烟草装置，包括如上所述的旋转摩擦组件，用以驱动所述旋转件的电机，以及与所述电机相电连接的控制组件； [0017] 所述驱动部与所述电机相适配连接，以使所述旋转件随所述电机转动； [0018] 所述控制组件用以驱使所述电机转动。 [0019] 另提供一种加热不燃烧烟草装置的控制方法，用于如上所述的加热不燃烧烟草装置，通过所述控制组件驱使所述电机转动，从而带动所述旋转件摩擦所述发热件，产生的摩 擦热对插入所述发热件的烟弹进行加热。 [0020] 作为进一步改进，所述控制组件通过控制所述电机的转速，对应控制加热件的加热温度。 [0021] 通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果： [0022] 本申请的旋转摩擦组件，通过设置比摩擦腔尺寸大的旋转片，以使旋转件在转动时能够始终抵接于摩擦腔内壁，且旋转片在转动时做离心运动，旋转片有向外展开的趋势， 能够增强旋转片对摩擦腔的挤压，用以保证旋转片始终与发热件始终保持紧密贴合的状 态。此外，旋转片向外展开的趋势，增加了旋转片对摩擦腔的径向压力，在摩擦系数一定的 条件下，压力越大对应摩擦力越大，有利于提升加热件的加热速度。从而改善现有技术中需 要借助弹簧对发热件施加轴向力，才能保证发热针部件与电机轴保持紧密贴合，导致发热 件受力不均衡的问题。 附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作 是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他相关的附图。 [0024] 图1是本发明其中一实施例的结构示意图； [0025] 图2是图1的爆炸图； [0026] 图3是本发明其中一实施例的旋转件的结构示意图； [0027] 图4是本发明其中一实施例的旋转件的剖视图； [0028] 图5是图4的仰视图； [0029] 图6是图4的俯视图； [0030] 图7是本发明其中一实施例的发热件的结构示意图； [0031] 图8是图7在另一视角下的结构示意图； [0032] 图9是本发明其中一实施例的电机的结构示意图； [0033] 图10是图9在另一视角下的结构示意图； [0034] 图11是电机转速与温度对应关系的线性拟合直线图。 [0035] 图标：100‑旋转件；110‑驱动部；120‑摩擦部；121‑旋转片；130‑中段；200‑发热件；210‑摩擦腔；220‑底座；300‑电机；310‑电机轴。 具体实施方式[0036] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领 域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明 保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要 求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本 发明保护的范围。 [0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特 定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0038] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。 [0039] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连 接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0040] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在 第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。 [0041] 实施例 [0042] 结合图1至图10，本实施例提供了一种旋转摩擦组件，包括旋转件100以及与旋转件100相适配的发热件200； [0044] 旋转件100(包括钛、锆、钽和来自铂系元素的金属，也可以是含铬合金、含钛合金、含镍合金等)，其一端具有用以与外部件(例如电机，或者其它具有转动功能的驱动件)相配 合的驱动部110，另一端设有摩擦部120，摩擦部120至少具有两瓣旋转片121，旋转片121的 尺寸大于摩擦腔210的尺寸，以使摩擦部120能够挤压摩擦腔210的内壁；旋转片121构造成 在旋转件100随外部件转动时，与摩擦腔210相摩擦，使得发热件200温度升高。 [0045] 需要说明的是，在本实施例中，通过设置比摩擦腔210尺寸大的旋转片121，以使旋转件100在转动时能够始终抵接于摩擦腔210内壁，且旋转片121在转动时做离心运动，旋转 片121有向外展开的趋势，能够增强旋转片121对摩擦腔210的挤压，用以保证旋转片121始 终与发热件200始终保持紧密贴合的状态。此外，旋转片121向外展开的趋势，增加了旋转片 121对摩擦腔210的径向压力，在摩擦系数一定的条件下，压力越大对应摩擦力越大，有利于 提升加热件的加热速度。从而改善现有技术中需要借助弹簧对发热件施加轴向力，才能保 证发热针部件与电机轴保持紧密贴合，导致发热件受力不均衡的问题。 [0046] 在上述实施例的基础上，本发明一可选的实施例中，旋转片121沿旋转件100的轴线方向延伸设置，旋转片121呈花瓣状，沿旋转件100的轴心等距布设有4瓣。可以理解的是， 在其它实施例中可以设有3瓣、5瓣、6瓣等，不仅限于此，不作具体限制。 [0047] 在一优选的实施例中，旋转件100为回转体，旋转片121的外径大于摩擦腔210的内径。在旋转件100未转动时，摩擦腔210朝内挤压旋转片121朝靠近轴心的方向倾斜；在旋转 件100转动时，旋转片121具有向远离轴心的方向倾斜的趋势。例如，外径为1.8mm，内径为 1.2mm的圆筒通过开设槽位进行四等分，从而形成旋转片121。摩擦腔210呈孔状，其内径为 1.5mm。在装配时，将旋转片121向内拨动收拢，再插入摩擦腔210内，以使旋转件100能够套 设在发热件200内。 [0048] 在另一实施例中，旋转件100设有用以连接驱动部110与摩擦部120的中段130，该中段130的直径小于摩擦部120的尺寸，以减小摩擦生热后的热量散失。 [0049] 较佳地，中段130与驱动部110、以及中段130与摩擦部120的连接处均设有倾斜过渡面，以使连接处能够顺畅过渡。避免直径骤然变化(例如竖直面过渡)，导致变化处的应力 较大，出现旋转件100变形或者断裂的问题。 [0050] 在上述实施例的基础上，本发明一可选的实施例中，驱动部110的截面为多边形，例如为三角形、正方形、五边形、六边形等。优选地，在本实施例中为正六边形。 [0051] 在一优选的实施例中，发热件200顶部呈针状，其底部设有圆盘状的底座220，摩擦腔210为自底座220纵向开设的盲孔。特别地，在本实施例中，为了防止发热件200随旋转件 100一起转动，在底座220的圆盘上设有用以与外部件(例如壳体、支架等)相配合限位的限 位部，以使发热件200能够限位，不会随旋转件100一起转动。其中，限位部设置为与外部件 凹凸卡合配置，不仅限于此，不作具体限制。 [0052] 另一实施例提供一种加热不燃烧烟草装置，包括如上所述的旋转摩擦组件、用以驱动旋转件100的电机300，以及与电机300相电连接的控制组件(图未示)。加热件固定在该 装置上，旋转件100的驱动部110与电机300相适配连接，例如，驱动部110设有六边形的轴 孔，电机轴310设置为与驱动部110相适配的六边形，以使旋转件100随电机300转动。控制组 件(包括PCB板)用以驱使电机300转动，通过控制组件驱使与其相电连接的电机300转动为 现有技术，在此不再赘述。 [0053] 该加热不燃烧烟草装置，还包括装置外壳，电池、电机300、真空隔音桶、LED指示灯等，均为现有技术，在此不再赘述。其中，电池与控制组件相电连接，用以向电机300供电，此 过程为电池的电能转化为电机300的机械能。充电口与电池相电连接，并置于加热不燃烧装 置的底部，可以是MICRO‑USB接口或者USB‑C接口，不仅限于此，不作具体限制。 [0054] 需要提到的是，在本实施例中，通过旋转件100与电机300相适配连接，而不是采用电机轴310直接与发热件200摩擦生热。一方面是便于旋转件100的更替，若为电机轴310直 接摩擦，电机轴310损坏后难以更换；另一方面电机轴310与发热件200之间摩擦生热会影响 电机300的寿命，通过旋转件100进行摩擦能够减小摩擦过程对电机300的影响。 [0055] 另一实施例提供一种加热不燃烧烟草装置的控制方法，用于如上所述的加热不燃烧烟草装置，通过控制组件驱使电机300转动，从而带动旋转件100摩擦发热件200，通过产 生的摩擦热对插入发热件200的烟弹进行加热。 [0056] 为了使加热不燃烧电子烟能够检测并调节当前发热件200的加热温度，特别地，控制组件通过控制电机300的转速，对应控制发热件200的加热温度。具体地，在本实施例中， 通过建立温度、占空比与转速的对应关系。占空比是指电路被接通的时间占整个电路工作 周期的百分比。比如说，一个电路在它一个工作周期中有一半时间被接通了，那么它的占空 比就是50％。根据电机300的性能参数，在一定负载的条件下，占空比与电机300的总功率， 可以得出对电机300的输入功率。因此，在电机300输出功率一定的条件下，电机300的扭矩， 功率与转速三者的关系是如下： [0057] n＝aP09550/T [0058] 式中：T为扭矩(单位：N*m)；9550为一特征常数； [0059] P0是占空比为1的电机的总功率(单位：KW)； [0060] n为输出的转速(单位：r/min)； [0061] a为占空比(单位：％)。 [0062] 旋转件100的金属材料的劲度系数k随着温度的升高而降低，从而导致旋转件100对发热件200的弹力(或挤压力)减弱，造成摩擦力减弱，进而电机300的扭矩减小，对应使得 电机300的转速升高，从而确定温度、占空比与转速的对应关系，参照图11。以实现对加热温 度的检测，使得控制组件通过调节电机300转速，对应调节电机300的占空比，进而准确地调 节加热温度。 [0063] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。 |
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