一种采用射频微波源的加热不燃烧电子烟的制作方法

本发明涉及电子烟，具体涉及一种采用射频微波源的加热不燃烧电子烟。

背景技术：

1、加热不燃烧电子烟是一种消费类电子产品，其烟具对烟弹提供可持续的能量供给，使烟弹在约300℃时发热生烟。作为手持式产品，烟具尺寸接近或小于人体手掌，且表面温度不宜过高，以免手握时产生不适感。烟弹填充物通常被制备成粉状、絮状、片状或气溶胶等形态，烟弹呈棒状或柱状，可全部或部分插入电子烟具的烟腔中。烟腔需留有与烟弹尺寸匹配的开口，供烟弹插入和取出。

2、现有加热不燃烧电子烟主要存在以下技术问题：

3、第一种加热方式采用直流/交流电源作为热源，通过热传导进行加热。具体地，直流/交流电源连接电阻元件，电阻元件插入烟弹并与烟弹填充物接触，电流流经电阻元件时将电能转换为热能，通过接触传导至烟弹填充物。然而，电阻元件在烟弹插入和取出过程中受力会产生机械形变，导致热能的非均质传导。此外，热量从电阻元件传导到烟弹的不同部分取决于烟弹相应部分相对于电阻元件的方向和距离，不可避免地导致非均匀和非同步加热。即使将电阻元件设置为围绕烟弹的线圈结构，热量从烟弹周边传递至中心，仍然会导致烟弹填充物的局部过热和非均匀加热。

4、第二种加热方式采用交变电磁场在感受器中产生涡流进行加热。具体地，通过线圈将交变磁场施加于铁磁性材料的感受器，烟弹全部或部分围绕感受器设置，从而加热感受器及其周边的烟弹。然而，由于烟弹相对于感受器的方向和距离不同，同样无法实现均匀或同步加热。非均匀和非同步加热会导致烟弹的烟雾量和味道发生改变；烟弹某些部分可能被过度加热而潜在生成或释放不需要的物质，而其他部分可能未被充分加热，导致烟弹未能充分发热生烟，产生浪费。

5、第三种加热方式采用微波作为热源，其原理是基于微波引起烟弹分子极化、运动和摩擦，将微波能量通过机械运动转化为热能。然而，专利文献cn117582038a公开的基于微波能量腔的电子烟，其微波能量腔需要在非金属支撑结构上绕制连续折弯的金属带线，通过调节金属带线的长度、宽度及间距构建等效lrc电路来引入微波能量。但其方案中，金属带线作为实心导体结构，其能量主要束缚于导体附近或相邻带线之间的间隙区域，难以在腔体截面上形成周向均衡的场分布，导致烟弹各部分受热不一致。又如专利文献cn116158565a公开的多馈点柱状电子烟加热的微波装置，采用两根独立的纵向金属片环绕壳体轴线弯折成圆柱状作为辐射结构，并需依赖多层介质基板进行定位和隔离，制造工艺复杂，且其能量束缚区域主要局限于两根金属片之间，难以保证烟弹周向各部分的同步受热。此外，受限于加热不燃烧电子烟具的小型化尺寸，常规圆柱形空腔的谐振频率远高于常用的ism低频段微波频率，导致微波能量难以有效进入腔体形成能量聚集，即便进入烟腔的微波也因屏蔽不足而导致辐射损耗大、能效低。

6、此外，对烟弹温度的精确检测与控制，是提升发热效率和用户体验的关键环节。

7、因此，亟需提供一种新的微波耦合结构，在无需增设内部独立导体和多层介质基板的前提下，实现小尺寸烟腔内微波能量的高效馈入和均匀同步加热，并配合精确的温控手段，以克服上述现有技术的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术中微波加热电子烟因场分布不均导致烟弹局部过热或加热不足的问题，本发明提供一种采用射频微波源的加热不燃烧电子烟，其烟腔金属壁上刻蚀有缝隙栅网格，以使微波能量在烟腔内形成均匀体分布场，从而实现烟弹的同步均匀加热。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种采用射频微波源的加热不燃烧电子烟，包括：

3、烟弹；

4、烟腔，所述烟腔为一端开口的金属空腔，用于容纳所述烟弹，所述烟腔的金属表面上刻蚀有缝隙线，所述缝隙线首尾连接或蜿蜒曲折，构成缝隙栅网格；

5、射频微波源，所述射频微波源通过馈线与所述烟腔的金属表面连接；

6、壳体，所述壳体套设于所述烟腔的外部且与所述烟腔之间设有间隙空间；

7、所述缝隙栅网格用于将所述射频微波源产生的微波能量耦合至所述烟腔内部，以加热所述烟弹。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果：

9、本发明采用在烟腔金属壁上一体化刻蚀缝隙栅网格，使金属腔壁同时作为微波耦合结构与电磁屏蔽边界，无需在烟腔内部增设任何独立的金属带线、金属辐射片或介质支撑骨架。通过在完整导体表面去除材料形成缝隙栅网格，使每一段缝隙均作为独立的辐射单元，在烟腔周向上形成辐射相位与幅度趋于一致的均衡分布，从而在电尺寸远小于工作波长的烟腔内实现能量密度偏差及电场相位时延偏差均控制在±25%以内的均匀体分布场，使烟弹填充物各部分分子摩擦生热基本同步，烟弹内部温差不超过30℃。

1.一种采用射频微波源的加热不燃烧电子烟，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述缝隙线包括多条线形缝隙，各所述线形缝隙通过弯折依次连接，相邻缝隙之间设有预定间距，各缝隙的长度、宽度及间距根据射频微波信号的工作频率确定。

3.根据权利要求2所述的电子烟，其特征在于，所述缝隙线在所述烟腔的金属表面呈平面展开时，每条线形缝隙通过90°弯折首尾相连，形成连续的缝隙栅网格；其中，各缝隙的长度范围为9.65 mm～18.64 mm，宽度范围为0.69 mm～0.87 mm，相邻缝隙间距范围为0.65mm～1.08 mm。

4.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述馈线为同轴线，所述同轴线的内导体穿过壳体上的过孔与烟腔的金属表面电连接，所述同轴线的外导体与壳体电连接；或者，所述馈线为平行双线，所述平行双线的两根金属线均穿过壳体上的过孔与烟腔的金属表面电连接。

5.根据权利要求3所述的电子烟，其特征在于，所述缝隙栅网格包括多个缝隙，各所述缝隙作为独立的辐射单元，将所述射频微波源的电磁能量耦合至烟腔内部。

6.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述壳体上设有供所述烟弹穿过的开口，所述开口的口面上刻蚀有波纹结构，所述波纹结构用于抑制射频微波沿开口向外辐射。

7.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述射频微波源包括振荡器模块、功率放大器、频率合成器和控制芯片；所述振荡器模块的输出端连接频率合成器的输入端，所述频率合成器的输出端连接功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端通过馈线连接烟腔；所述频率合成器根据所控制芯片的指令实时检测负载变化引起的频率偏移，并修正振荡器模块的输出频率，使其锁定至预设工作频率。

8.根据权利要求7所述的电子烟，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述烟腔外壁、间隙空间内或烟腔内壁，用于实时检测烟腔的温度并将检测到的温度信号反馈至所述控制芯片；所述控制芯片根据接收到的温度信号与预设温度曲线的比较结果，通过调节所述功率放大器的供电电压或脉冲宽度调制占空比，以对烟腔的加热温度进行闭环控制。

9.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述射频微波源的工作频率为ism频段，所述ism频段包括915mhz或2450 mhz。

10.根据权利要求1所述的电子烟，其特征在于，所述烟腔与壳体之间的间隙空间内填充有固态或液态介质，所述介质的介电常数范围为2～10。