(57)【要約】  電源（２２）、誘導結合アセンブリ（３０）、および誘導子コア（３８）を有する誘導加熱装置（２０）が開示される。電源（２２）は、一次コイル（３２）を含む。誘導結合アセンブリ（３０）は、ケーブルアセンブリ（２４）の第１端部に結合される誘導結合スリーブ（３４）を含み、該誘導結合スリーブ（３４）には、二次コイル（３６）が位置決めされる。この点に関して、誘導結合アセンブリは、一次コイルと二次コイルとの間に誘導子コアを誘導結合させる際に、ケーブルアセンブリを電源に着脱自在に結合させるように構成される。
2007514276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱装置であって、
一次コイルを含む電源と、
ケーブルアセンブリの第１端部に結合される誘導結合スリーブを含む誘導結合アセンブリであって、前記誘導結合スリーブには、二次コイルが位置決めされる、誘導結合アセンブリと、
誘導子コアとを備え、
前記誘導結合アセンブリは、前記誘導子コアを前記一次コイルと前記二次コイルとの間に誘導結合させる際に、前記ケーブルアセンブリを前記電源に着脱自在に結合させるように構成される、ことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ケーブルアセンブリの第２端部に交換可能に接続される誘導加熱されたワークヘッドをさらに備える、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導子コアは、前記電源に取り付けられかつ前記一次コイルから伸長する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記誘導子コアは、前記結合スリーブに取り付けられかつ前記二次コイルから伸長する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記誘導子コアは、第１部分および第２部分を含み、前記第１部分および前記第２部分は、分離嵌合可能であるように構成される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記誘導子コアの前記第１部分は、前記一次コイル内で前記電源に位置決めされ、かつ前記誘導子コアの前記第２部分は、前記二次コイル内で前記結合スリーブに位置決めされる、請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導子コアの前記第１部分および前記誘導子コアの前記第２部分は、結合して、トロイドを形成する、請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記誘導子コアの前記第１部分および前記誘導子コアの前記第２部分は、結合して、シリンダを形成する、請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記誘導結合アセンブリは、前記ケーブルアセンブリを前記電源に固着するように構成される係止機構を含む、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記係止機構は、捩り止めコネクタである、請求項９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記係止機構は、前記電源に接続される第１係止部材と、前記誘導結合スリーブに接続される第２係止部材とを含み、前記第１係止部材を前記第２係止部材に結合させることで、分離可能係止接続が形成されるようになっている、請求項９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記第１係止部材は、前記電源のハウジングの一部として形成される、請求項１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
ターゲット基板を誘導加熱する方法であって、
一次コイルおよび誘導子コアの第１部分を含む電源を提供するステップと、
ケーブルアセンブリの第１端部に位置決めされるスリーブを、前記電源に結合させるステップであって、
前記スリーブは、二次コイルおよび誘導子コアの第２部分を含み、前記誘導子コアの前記第１および第２部分が誘導結合するようになっている、ステップと、
前記電源を活性化して、前記ケーブルアセンブリの第２端部に取り付けられるワークヘッドを誘導加熱するステップとを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記スリーブを前記電源に結合させるステップは、前記ケーブルアセンブリの前記第１端部を、前記電源に着脱自在に係止させるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スリーブを前記電源に結合させるステップは、捩り止めコネクタを操作するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記捩り止めコネクタを操作するステップは、前記スリーブに接続される第２係止部材を捩って、前記電源に接続される第１係止部材と係合させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スリーブを前記電源に結合させるステップは、前記誘導子コアの第１および第２部分を嵌合して、トロイダル誘導子コアを形成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記電源を活性化するステップは、前記ケーブルアセンブリの前記第２端部に交換可能に取り付けられるワークヘッドを誘導加熱するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
誘導加熱装置であって、
電源と、
ワークヘッドと、
前記電源を前記ワークヘッドに着脱自在に結合させるように構成される誘導結合アセンブリであって、前記誘導結合アセンブリは、一次コイル、二次コイル、および誘導子コアを含む、誘導結合アセンブリとを備え、
前記電源は、前記一次コイルに電気的に結合され、前記二次コイルは、前記ワークヘッドに電気的に結合され、前記一次および二次コイルは、前記誘導結合アセンブリが結合される場合、前記誘導子コアを通して磁気的に結合されるように構成される、ことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２０】
前記誘導子コアは、前記一次コイル内に取り付けられかつ前記一次コイルから伸長する、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２１】
前記誘導子コアは、前記二次コイル内に取り付けられかつ前記二次コイルから伸長する、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２２】
前記誘導子コアは、第１部分および第２部分を含み、前記第１部分および前記第２部分は、分離嵌合可能であるように構成される、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２３】
前記誘導子コアの前記第１部分は、前記一次コイル内に位置決めされ、かつ前記誘導子コアの前記第２部分は、前記二次コイル内に位置決めされる、請求項２２に記載の誘導加熱装置。
【請求項２４】
前記誘導子コアの前記第１部分および前記誘導子コアの前記第２部分は、嵌合して、トロイドを形成する、請求項２２に記載の誘導加熱装置。
【請求項２５】
第１端部および第２端部を持つケーブルアセンブリをさらに含み、前記ケーブルアセンブリの前記第１端部は、前記電源に結合され、かつ前記誘導結合アセンブリは、前記ケーブルアセンブリを前記ワークヘッドに着脱自在に結合させるように構成される、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２６】
ケーブルアセンブリをさらに含み、前記誘導結合アセンブリは、前記ケーブルアセンブリを前記電源に着脱自在に結合させるように構成される、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２７】
前記誘導結合アセンブリは、係止機構を含む、請求項１９に記載の誘導加熱装置。
【請求項２８】
誘導加熱装置であって、
一次コイルを含む電源と、
二次コイルに結合される第１端部およびワークヘッドに結合される第２端部を有するケーブルアセンブリと、
誘導子コアと、
前記誘導子コアが前記一次コイルと前記二次コイルとの間に結合するように、前記ケーブルアセンブリを前記電源に着脱自在に結合させる手段とを備える、ことを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、誘導加熱装置に関し、特に、本発明は、誘導結合アセンブリを有する誘導加熱装置およびターゲット基板を加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱器は、ワークピースを熱的に急速な態様で加熱する一つの方法として使用される。例えば、自動車工業では、誘導加熱器は、アセンブリ部品（ワークピース）間に位置決めされる熱応答接着剤の硬化を加速するために使用される。特に、一つの有用な誘導加熱器は、加熱されたワーク面が、小さい領域（すなわち、スポット）に熱を送り込む「スポット溶接機」である。他の有用な誘導加熱器は、大きな、しばしば円形の領域を誘導加熱することができる「パンケーキ型加熱器」である。誘導加熱器は、ほとんど抵抗加熱損失を受けないので、誘導加熱器は、抵抗加熱素子より効率的である。結果として、誘導加熱装置は、高生成速度組立ラインのために特に望ましい、急速熱応答を行う。
【０００３】
しかしながら、公知の誘導加熱装置は、「ハードワイヤード（実配線）」ケーブルを介して電源に取り付けられる加熱面を有する。例えば、先行技術の誘導加熱装置は、一次コイルを有する電源と、通常加熱面近くに位置決めされる、一次コイルから分離される二次コイルとを有する。誘導子コアを有するケーブルは、一次コイルと二次コイルとの間にかかる。この点に関して、ケーブルは、一次コイルと二次コイルとの間に電気的かつ永久的に実配線される。
【０００４】
使用中、高周波交流（Ａ／Ｃ）は、電源から一次コイルに送り込まれ、該一次コイルの周りに磁界が生じる。磁界は、誘導子コアに沿って、ワーク面に接続される二次コイルに転送される。磁界の存在は、二次コイルおよびワーク面に電圧を誘起させる。結果として、一次コイルに送り込まれる高周波Ａ／Ｃの任意の変化は、相互インダクタンスとして公知の特性によって、二次コイルの電流および電圧に影響を及ぼす。この相互インダクタンスは、電気変圧器で典型的に使用されるように、鉄誘導子コアの強磁特性に依存し、二次コイルのＡ／Ｃ電圧および電流を効率的に上げ下げする。電源とワーク面との間の、ケーブル経由の実配線接続は、効果的であるが、誘導加熱装置の有用性を制限する。例えば、ワーク面が使用と共に摩耗するにつれて、電源、一次および二次コイル、ケーブル、および誘導子コアの完全なシステムは、たとえ他の部品が摩耗されなくても、交換されなければならない。
【０００５】
ハードワイヤードケーブルの制限された有用性に加えて、誘導子コアは、電力損失源となりうる。典型的な誘導子コアは、円筒形状であり、かつコアの表面積を通しての磁界損失を特徴とする。結果として、磁界の一部分は、誘導子コアの周りの自由空間に自然に失われる。誘導子コアから失われる磁界のこの部分は、金属物体に、健康および安全への心配となりうる望ましくない電流を誘起させる可能性がある。
【０００６】
先行技術の誘導加熱器は、電源とワーク面との間のケーブルの実配線に依存する。一つの部品が摩耗すると全システムを交換するこの必要性は、自動車工業で現在使用されている高速かつフレキシブルな組立ラインの効率を減じる。さらに、先行技術の誘導子コアを用いれば、磁界の一部分が、周囲環境に失われることになり、ひいては二次コイルに電圧を誘起させるために利用できない。したがって、磁界の一部分は、誘導子コアから漂遊して、ワークピース以外の物体に、望ましくない電流を誘起させる可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、電源と、誘導結合アセンブリと、誘導子コアとを有する誘導加熱装置を提供する。電源は、一次コイルを含む。誘導結合アセンブリは、ケーブルアセンブリの第１端部に結合される誘導結合スリーブを含み、該誘導結合スリーブには、二次コイルが位置決めされる。この点に関して、誘導結合アセンブリは、誘導子コアを一次コイルと二次コイルとの間に誘導結合させる際に、ケーブルアセンブリを電源に着脱自在に結合させるように構成される。
【０００８】
一態様では、誘導加熱装置には、ケーブルアセンブリの第２端部に交換可能に接続される誘導加熱されたワークヘッドが設けられる。
【０００９】
誘導子コアは、電源に取り付けられることができ、かつ一次コイルから伸長することができる。他の態様では、誘導子コアは、結合スリーブに取り付けられ、かつ二次コイルから伸長する。
【００１０】
一態様では、誘導子コアは、第１部分および第２部分を含む。誘導子コアの第１部分および第２部分は、互いに分離可能に結合されるように構成される。一態様では、誘導子コアの第１部分は、電源に位置決めされ、かつ誘導子コアの第２部分は、二次コイル内で結合スリーブに位置決めされる。
【００１１】
一態様では、誘導子コアの第１部分および第２部分は、結合して、円筒形の誘導子コアを形成する。他の態様では、誘導子コアの第１部分および第２部分は、結合して、トロイド形状の誘導子コアを形成する。
【００１２】
誘導加熱装置はまた、ケーブルアセンブリを電源に結合させるように構成される係止機構を含むことがある。一態様では、係止機構は、電源に接続される第１係止部材と、誘導結合スリーブに接続される第２係止部材とを含み、第１係止部材を第２係止部材に結合させることで、分離可能係止接続が形成されるようになっている。
【００１３】
他の態様では、第１係止部材は、電源のハウジングの一部として形成される。
【００１４】
好ましい一態様では、係止機構は、捩り止めコネクタである。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、ターゲット基板を誘導加熱する方法を提供する。該方法は、一次コイルおよび誘導子コアの第１部分を含む電源を提供するステップを含む。該方法は、ケーブルアセンブリの第１端部に位置決めされ、かつ二次コイルおよび誘導子コアの第２部分を含むスリーブを、電源に、誘導子コアの第１および第２部分が誘導結合するように結合させるステップをさらに含む。該方法は、電源を活性化して、ケーブルアセンブリの第２端部に取り付けられるワークヘッドを誘導加熱するステップをさらに含む。
【００１６】
一態様では、ケーブルアセンブリの第１端部に位置決めされるスリーブを電源に結合させるステップは、ケーブルアセンブリの第１端部を電源に着脱自在に係止させるステップを含む。他の態様では、スリーブを電源に結合させるステップは、捩り止めコネクタを操作することによって、ケーブルアセンブリの第１端部を電源に着脱自在に係止させるステップを含む。
【００１７】
一態様では、ケーブルアセンブリを電源に結合させるステップは、誘導子コアの第１および第２部分を嵌合して、トロイダル誘導子コアを形成するステップを含む。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、誘導加熱装置は、電源と、ワークヘッドと、電源をワークヘッドに着脱自在に結合させるように構成される誘導結合アセンブリとを含み、該誘導結合アセンブリは、一次コイル、二次コイル、および誘導子コアを含む。この点に関して、電源は、一次コイルに電気的に結合され、二次コイルは、ワークヘッドに電気的に結合され、かつ一次および二次コイルは、誘導結合アセンブリが結合される場合、誘導子コアを通して磁気的に結合されるように構成される。
【００１９】
一態様では、誘導子コアは、一次コイル内に取り付けられかつ該一次コイルから伸長する。
【００２０】
他の態様では、誘導子コアは、二次コイル内に取り付けられかつ該二次コイルから伸長する。
【００２１】
他の態様では、誘導子コアは、第１部分および第２部分を含み、該第１部分および該第２部分は、分離嵌合可能であるように構成される。好ましい実施形態では、誘導子コアの第１部分および第２部分は、嵌合して、トロイド形状の誘導子コアを形成する。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態では、誘導加熱装置は、一次コイルを含む電源と、ケーブルアセンブリと、誘導子コアとを含む。ケーブルアセンブリは、二次コイルに結合される第１端部、およびワークヘッドに結合される第２端部を含む。ケーブルアセンブリを電源に着脱自在に結合させる手段は、誘導子コアが一次コイルと二次コイルとの間に結合するように設けられる。
【００２３】
添付の図面は、本発明のさらなる理解を与えるために含められ、かつ本明細書に援用されかつその一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を図示し、かつ記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。本発明の他の実施形態、および本発明の意図した利点の多くは、次の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるようになるにつれて、容易に認識されよう。図面の要素は、必ずしも互いに一定の縮尺に応じているわけではない。同じ参照番号は、対応する類似の部品を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態による誘導加熱装置は、一般に図１の２０で示される。誘導加熱装置２０は、電源２２およびケーブルアセンブリ２４を含む。ケーブルアセンブリ２４は、第１端部２６および第２端部２８を含む。誘導結合アセンブリ３０は、ケーブルアセンブリ２４の第１端部２６に結合され、かつケーブルアセンブリ２４を電源２２に着脱自在に結合させるように構成される。一次コイル３２は、電源２２に位置決めされかつ該電源に電気的接続される。誘導結合アセンブリ３０は、誘導結合スリーブ３４を介して、ケーブルアセンブリ２４を電源２２に着脱自在に結合させるように構成される。この結果、誘導結合アセンブリ３０は、誘導結合アセンブリ３０が電源２２に結合される場合、ケーブルアセンブリ２４の第１端部２６に隣接して位置決めされる二次コイル３６を含み、一次コイル３２および二次コイル３６が誘導子コア３８の周りに整列されるようになっている。動作中、ワークヘッド４０は、以下で説明するように、ワークヘッドが相互インダクタンスを介して誘導加熱されるように、ケーブルアセンブリ２４の第２端部２８に結合される。
【００２５】
誘導加熱装置２０は、加熱されたワークヘッド４０に、ひいては対象のターゲット基板に、電力の非接触供給を送り込む。図１に示される典型的な実施形態では、電源２２は、一次コイル３２に交流を与える。一次コイル３２の交流は、二次コイル３６に電圧を誘起させる誘導子コア３８に、磁界を発生させる。結果として、電源２２は、電力が非接触電磁態様でワークヘッド４０に送り込まれるように、交流（Ａ／Ｃ）を、二次コイル３６に電圧を誘起させる一次コイル３２に与える。
【００２６】
電源２２は、好ましくは１キロヘルツより大きい出力周波数を有する、高周波電源である。一実施形態では、電源２２は、１０キロヘルツと４００キロヘルツとの間の出力周波数を有し、かつ１２０ボルトのＡＣライン電圧レベルで１００アンペアを超える交流を供給することができる。しかしながら、交流電流および交流電圧の他の構成が可能である。この開示を読みかつ理解すると、電気業界の当業者は、電源２２に好適な他の電流および電圧構成を認識するだろう。
【００２７】
一次コイル３２および二次コイル３６は、導電ワイヤの多数巻きすなわち巻線を含む。一次コイル３２の周りのワイヤの巻線数に対する二次コイル３６の周りのワイヤの巻線数は、巻数比として公知である。相互インダクタンスは、一次コイル３２の電圧に対応する二次コイル３６の電圧を、巻数比に等しい割合だけ誘起させる。特に、二次コイルに誘起される電圧は、巻数比に一次コイルの電圧を乗じた値に等しい。結果として、二次コイルの所望の電圧は、一次コイル３２の電圧と巻数比とに応じて制御されうる。この開示を読むと、電気業界の当業者は、巻数比に対する好適な選択を認識し、その結果二次コイル３６に所望の誘起電圧および電流が生じることになる。
【００２８】
本発明の一実施形態による、誘導結合アセンブリ５０を含む誘導加熱装置は、図２の４２で図示される。誘導結合アセンブリ５０は、二次コイル５６を包含しているスリーブ５４を含み、かつケーブルアセンブリ５８の第１端部５７に位置決めされる。誘導結合アセンブリ５０は、係止機構６０を介して、電源２２と結合するように構成される。一次コイル３２は、一次コイル３２に関連しかつ該一次コイルから伸長する誘導子コア５９と共に、電源２２内に位置決めされる。図２に示されるように、誘導子コア５９はまた、誘導結合アセンブリ５０が電源２２に結合する場合、誘導結合アセンブリ５０が誘導子コア５９を包含するように、電源２２をある距離越えて伸長する。したがって、ケーブルアセンブリ５８（誘導結合アセンブリ５０を含む）は、電源２２に互換接続されうる。特に、誘導結合アセンブリ５０を用いれば、誘導加熱装置４２の有用性を最適にする際に、ケーブルアセンブリ５８（およびケーブルアセンブリ５８に取り付けられる任意のワークヘッド４０）を迅速かつ便利に交換することができる。具体的には、ケーブルアセンブリ５８と組み合わせた誘導結合アセンブリ５０によって、摩耗したケーブルアセンブリ５８の迅速な交換、またはケーブルアセンブリ５８およびワークヘッド４０の両方の交換ができるようになる。
【００２９】
本発明の他の実施形態による誘導加熱装置は、一般に図３の６４で図示される。誘導加熱装置６４は、電源２２および互換性ケーブルアセンブリ７２を含む。誘導結合アセンブリ７０は、互換性ケーブルアセンブリ７２の第１端部７３に取り付けられ、かつ二次コイル７６を越えて伸長しかつ誘導子コア７８を囲む誘導結合スリーブ７４を含む。このようにして、誘導結合アセンブリ７０は、ケーブルアセンブリ７２を電源２２に着脱自在に結合させるように構成される。誘導子コア７８は、二次コイル７６を越えて伸長し、かつ誘導結合スリーブ７４が、係止機構８０を介して電源２２に着脱自在に固着される場合、電源２２の一次コイル３２と係合するように構成される。したがって、互換性ケーブルアセンブリ７２は、誘導結合アセンブリ７０の操作を通して、迅速かつ便利に交換されうる。図２は、電源２２から、一次コイル３２を越えて伸長する誘導子コア５９を示し、一方図３は、誘導結合アセンブリ７０の二次コイル７６を越えて伸長する誘導子コア７８を示す。任意の点に関して、ケーブルアセンブリ５８または７２は、電源２２と着脱自在にかつ誘導的に結合されるように構成される。図２および図３に示される実施形態の一つの長所は、電力接続が、電源２２に、電源の高電圧がワークヘッド４０から離れて位置決めされるように維持されるということである。
【００３０】
本発明の一実施形態による分離嵌合可能な誘導子コアが設けられる誘導加熱装置は、一般に図４の１００で示される。誘導加熱装置１００は、電源１０２および第１ケーブル端部１０５を有するケーブルアセンブリ１０４を含む。誘導結合アセンブリ１０６は、第１ケーブル端部１０５に結合され、かつケーブルアセンブリ１０４を電源１０２に着脱自在に固着するように構成される。さらに、誘導結合アセンブリ１０６が、電源１０２に結合する場合、分離可能誘導子コア１０８の第１部分１０７は、誘導子コア１０８の第２部分１０９に嵌合されかつ該第２部分と誘導結合される。一次コイル１１０は、誘導子コア１０８の第１部分１０７が、一次コイル１１０内に位置決めされるように、電源１０２内に位置決めされる。誘導結合アセンブリ１０６は、誘導子コア１０８の第２部分１０９に巻き付けられる二次コイル１１４を超えて突出しかつ該二次コイルを囲んでいるスリーブ１１２を含む。したがって、誘導結合アセンブリ１０６は、二次コイル１１４および誘導子コア１０８の第２部分１０９を含み、かつ分離可能誘導子コア１０８の第１部分１０７および第２部分１０９が誘導嵌合するように、電源１０２に結合するように構成される。さらに、係止要素１１８は、スリーブ１１２の前方部分に設けられて、誘導結合アセンブリ１０６（したがって、ケーブルアセンブリ１０４）を電源１０２に着脱自在に固着する。結果として、ケーブルアセンブリ１０４は、電源１０２から分離可能でありかつ該電源と容易に互換される。互換性ケーブルアセンブリ１０４は、ワークヘッド４０の選択において向上されたフレキシビリティを提供し、かつ部品が使用につれて摩耗する場合に、ケーブルアセンブリ１０４（およびワークヘッド４０）の交換も可能になる。したがって、図４は、ケーブルアセンブリ１０４の誘導加熱装置１００との交換を容易にする分離可能かつ誘導嵌合可能な誘導子コア１０８の部分１０７および１０９の好ましい一実施形態を示す。
【００３１】
分離可能誘導子コア１０８は、相互インダクタンスの効率および図４に示される誘導加熱装置１００のフレキシビリティを向上させる。分離可能誘導子コア１０８の機能を、図５によりよく示す。図５は、誘導嵌合される直前の誘導子コア１０８の第１部分１０７および第２部分１０９を図示する。特に、第１部分１０７は、分離可能誘導子コア１０８の外部の周りに数巻線を有する一次コイル１１０を含む。同様に、第２部分１０９は、その外部分の周りに多数巻線を有する二次コイル１１４を含む。例証的な一実施形態では、分離可能誘導子コア１０８の第１部分１０７は、分離可能誘導子コア１０８の第２部分１０９の雄面１２４と嵌合するように構成される雌面１２２を含む。誘導子コア１０８の二つの分離可能部分１０７および１０９が、寄せ集められて接続を形成するにつれて、雌面１２２は、雄面１２４を受けかつ該雄面に誘導結合して、連続的ではあるが分離可能な誘導子コア１０８を形成する。好ましい一実施形態では、分離可能誘導子コア１０８は、図５に示されるように、シリンダを形成する。雌面１２２および雄面１２４は、一つの好適な嵌合面接続を表す。面１２２および１２４の他の好適な幾何学形状としては、長方形、台形、凹／凸のねじ込ピンおよびスロットあるいは任意の相互作用幾何学面が挙げられるが、それに限定されない。この開示を読むと、相互インダクタンスの当業者は、他の好適な嵌合面が、分離可能誘導子コア部分１０７および１０９を誘導嵌合するために使用されうることを容易に認識するだろう。
【００３２】
トロイドを形成するために結合する分離可能誘導子コア部分は、図６の１３０に示される。分離可能トロイダル誘導子コア１３０は、第１部分１３２および第２部分１３４を含む。図６に図示されるように、誘導結合される直前の第１部分１３２および第２部分１３４が示される。誘導子コア１３０の第１部分１３２は、その外面の周りに数巻線を有する一次コイル１３６を含む。同様に、誘導子コア１３０の第２部分１３４は、その外側部分の周りに数巻線を含む二次コイル１３８を含む。分離可能誘導子部分１３２および１３４の誘導結合を容易にするために、一対の好適な嵌合インタフェースが設けられる。例えば、誘導子コア１３０の第１部分１３２には、誘導子コア１３０の第２部分１３４の雄面１４２を受けかつ該雄面に結合するように構成される雌面１４０が設けられる。同様に、第２雌面１４０’は、第２雄面１４２’を受けかつ該第２雄面に結合するように構成される。結合すると、雌面１４０および１４０’は、雄面１４２および１４２’を受け、かつ分離嵌合可能な誘導子コア１３０の第１部分１３２および第２部分１３４が、トロイド（すなわちドーナツ）を形成する。面１４０および１４２ならびに１４０’および１４２’についての他の好適な幾何学形状としては、長方形、台形、凹／凸のねじ込ピンおよびスロットあるいは任意の相互作用幾何学面が挙げられるが、それに限定されないことに留意されたい。この開示を読むと、相互インダクタンスの当業者は、他の好適な嵌合面が、分離可能誘導子コア部分１３２および１３４を誘導嵌合するために使用されうることを容易に認識するだろう。
【００３３】
図６に示されるように、トロイドは、誘導加熱装置１００（図４）の磁界を含有することができる連続的に閉じた面（すなわち、始点セグメントまたは終点セグメントがない）を画定する。その結果、トロイダル誘導子コア１３０は、磁力線を含有することができ、したがって、磁力線が周囲環境に失われないように、完全な電気回路と類似している。これは、磁界の漂遊部分が、ターゲット基板ではない隣接する導電物に二次電圧を誘起させることができるように、誘導加熱装置１００が高電流および高電圧を使用する場合、有益である。したがって、トロイダル誘導子コア１３０は、より効率的な相互誘導子およびより制御された誘導加熱装置１００の両方である。
【００３４】
誘導加熱装置、例えば誘導加熱装置１００は、鉄ベースの誘導子コアの強磁特性に依存し、二次コイル、例えば二次コイル１１４または１３８の交流電圧を効率的に上げ下げする。誘導子コアの強磁特性は、誘導加熱装置の当業者に周知である。分離可能誘導子コア、例えば分離可能誘導子コア１０８および１３０の好適な材料としては、酸化第二鉄、マンガン酸化物、ニッケル酸化物、および亜鉛酸化物からなる群から選択される金属酸化物を含む鉄合金も挙げられる。
【００３５】
上述したように、本発明のさまざまな実施形態の独創的な誘導加熱装置は、ワークヘッドアセンブリおよび／またはケーブルアセンブリの容易かつ便利な交換を行う。この有用かつ新規の特性を促進するために、図７によりよく示されるように、ケーブルアセンブリを電源に結合させるよう構成される係止機構が設けられる。誘導結合アセンブリ１０６には、係止機構１１８を含むスリーブ１１２が設けられる。係止要素１１８は、相補係止スロット１５０とインタフェースしかつ係止することによって、ケーブルアセンブリ１０４を電源１０２に結合させるように構成される。電源１０２に位置決めされる相補係止スロット１５０は、突出している係止要素１１８を受けるのに適する少なくとも一つの受け溝１５２を含む。よって、相補係止スロット１５０および受け溝１５２と組み合わせた係止要素１１８は、結合して、係止機構１５４を形成する。係止機構１５４によって、ケーブルアセンブリ１０４の電源１０２に対する取り付けを着脱自在に固着することができるようになる。さらに、係止機構１５４は、誘導子コアの第１部分１０７および誘導子コアの第２部分１０９が誘導嵌合されるように、ケーブルアセンブリ１０４を（誘導結合アセンブリ１０６を介して）電源１０２に結合させる。係止機構１５４は、ワークヘッド（図示せず）の取り付けおよび取り外しのために、ケーブルアセンブリ１０４の第２端部（図示せず）に位置決めされうることに留意されたい。好ましい一実施形態では、係止機構１５４は、捩り止めコネクタである。係止機構の他の実施形態としては、電源１０２へのばね押しクランプ、クリップ、ラッチ、電源１０２にねじ込まれるねじ込スリーブ、あるいはケーブルアセンブリ１０４を電源１０２にしっかりと結合させるさまざまな好適な手段のうち任意のものが挙げられるが、それに限定されない。
【００３６】
上述した誘導加熱装置は、互換性ワークヘッド４０に、非接触態様でエネルギーを送り込む。互換性ワークヘッド４０は、ワークピースを急速に加熱するのに使用されうる加熱面を提供する。例えば、互換性ワークヘッド４０は、自動車体パネル間に位置決めされる熱応答接着剤の硬化を加速するために使用されうる。この点に関して、ワークヘッド４０は、スポット溶接機（小さい領域が加熱される）、パンケーキ型加熱器（大きい領域が加熱される）、フレキシブルかつ再成形可能なケーブル（非線形領域が加熱される）、あるいは急速熱加熱が所望されるターゲット基板として選択される任意の面であるように構成されうる。この開示を読みかつ理解すると、誘導加熱装置の当業者は、ワークヘッド４０が、スタイルが快適でかつ堅いさまざまな形状および大きさをとるように構成されうることを認識するだろう。
【００３７】
図１〜図７に図示される誘導加熱装置の実施形態は、加熱装置の高電圧および高電流を、電源ユニット（２２または１０２）の近くに効果的に位置決めする。代替実施形態では、ケーブルアセンブリは、一般に図８の１６０で示されるように、電源からの高電圧および高電流が、遠い位置のワークヘッドに結合されるように、電源にしっかりと取り付けられる。図８では、第１ケーブル端部１６６でしっかりと接続されるケーブルアセンブリ１６４を有する電源１６２が設けられる。第２ケーブル端部１６８は、電源から離れて伸長し、かつケーブルアセンブリ１６４を、二次コイル１７６を含む可撓性軸１７４を有する互換性ワークヘッド１７２に着脱自在にかつ誘導的に結合させるように構成される誘導結合アセンブリ１７０が設けられる。この態様で、互換性ワークヘッド１７２は、可撓性軸１７４および二次コイル１７６を含み、かつワークヘッド１７２の迅速な交換を行う交換式アセンブリを形成する。誘導結合アセンブリ１７０は、第２のケーブル端部１６８に位置決めされる一次コイル１７８、誘導結合スリーブ１８０、および誘導子コア１８２を含む。図８に示されるように、誘導結合アセンブリ１７０は、ケーブルアセンブリ１６４を、互換性ワークヘッド１７２の可撓性軸１７４に着脱自在にかつ誘導的に結合させるように構成される。よって、電源１６２からの高電圧および高電流は、誘導結合アセンブリ１７０およびワークヘッド１７２が位置決めされる領域まで外方へ伸長される。
【００３８】
図８は、一次コイル１７８が、第２ケーブル端部１６８に位置決めされ、かつ二次コイル１７６が、互換性ワークヘッド１７２に関連する可撓性軸１７４内に位置決めされることを示す。一実施形態では、誘導子コア１８２は、第２ケーブル端部１６８に取り付けられ、かつ図２の一次コイル３２を越えて伸長する誘導子コア５９と類似の仕方で、一次コイル１７８から伸長しうる。さらに、誘導子コア１８２は、図３の二次コイル７６を越えて伸長する誘導子コア７８と類似の仕方で、可撓性軸１７４に取り付けられ、かつ二次コイル１７６を越えて伸長しうる。さらに、誘導結合アセンブリ１７０には、分離可能誘導子コアが設けられることがある。分離可能誘導子コアが使用される場合、誘導子コアは、第１部分および第２部分を含み、第１部分および第２部分は、図４に類似の仕方で分離嵌合可能である。例えば、一実施形態では、誘導子コアの第１部分は、一次コイル内のケーブルアセンブリの第２端部に位置決めされ、かつ誘導子コアの第２部分は、二次コイル内の互換性ワークヘッドに位置決めされうる。分離可能誘導子コアの第１および第２部分は、誘導結合アセンブリ１７０が固着されるにつれて、嵌合される。好ましい一実施形態では、分離可能誘導子コアの第１部分および分離可能誘導子コアの第２部分は、嵌合して、図６に表されるのと類似の仕方でトロイドを形成する。他の実施形態では、係止機構は、ケーブルアセンブリを互換性ワークヘッドに固着するように設けられる。好ましい実施形態では、係止機構は、図７に示される係止機構１５４に類似の捩り止めコネクタである。
【００３９】
本発明の数多くの特徴および利点を、上記の記載で明らかにしてきた。もちろん、開示は例証にすぎないということが理解されよう。特に部品の形状、大きさ、および配置の事項において、本発明の範囲を逸脱することなく、詳細に変更することができる。本発明の範囲は、前掲の特許請求の範囲が表現される用語によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態による誘導加熱装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による加熱装置アセンブリの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態による加熱装置アセンブリの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による分離嵌合可能誘導子コアを有する誘導加熱装置の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による分離嵌合可能誘導子コアの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による分離嵌合可能トロイダル誘導子コアの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による係止機構が設けられる誘導結合スリーブの斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態による代替の誘導加熱装置の斜視図である。
【図１】
2007514276.tif 000003
【図２】
2007514276.tif 000004
【図３】
2007514276.tif 000005
【図４】
2007514276.tif 000006
【図５】
2007514276.tif 000007
【図６】
2007514276.tif 000008
【図７】
2007514276.tif 000009
【図８】
2007514276.tif 000010
【国際調査報告】
2007514276.tif 000011
2007514276.tif 000012
2007514276.tif 000013