【発明の詳細な説明】
電磁誘導加熱用コイル
本発明は電磁誘導コイル、特に目的物の誘導加熱用装置に使用することができ
る電磁誘導コイルおよびそのコイルを使用する誘導加熱方法に関するものである
。
磁性材料はそれらを、ワイヤーまたは他の細長い電気的導体の多数巻線により
形成された作動コイルを横切って交流電圧を適用することによって発生する高周
波交流磁界と組み合わせることにより、誘導的に加熱することができることは周
知である。この操作においては、誘導コイルはトランスの一次巻線として作用し
、ワークピースは二次巻線として作用する。加熱される材料は閉回路の一部では
なく、熱の発生はワークピース内を流れる誘導電流によるものである。ワークピ
ースの加熱は強磁性材料の場合は、抵抗またはヒステリシス損のいずれかによる
内部エネルギー損の結果として行われる、温度を上昇させるものである。導電性
金属チューブはコイルの導体として使用することができ、冷却用流体を作動中の
コイルを通して流すことができる。現実の電圧および周波数はパワーユニットの
サイズ、ワークピースおよびコイルの種類を含む種々のファクターに依存する。
誘導加熱方法が成功するか否かは誘導体として作動する作動コイルの適正なデザ
インに大きく依存するものである。加熱プロセスにおいてワークピースを完全に
取り囲む誘導コイルは加熱対象がコイルの内部軸に沿ってコイルの端部から容易
に挿脱することができないようなサイズであったり、または形状であったりする
場合には不便である。このようなタイプの目的物の一つは電気的なワイヤリング
束またはワイヤリングハーネスであって、その一部分は以下に記載する目的のハ
ーネスにおける隙間をブロックするように材料の誘導加熱をするためのコイル内
に配置されることになる。
このような不便さは、片持ちコイルを使用して加熱対象をコイルの内部軸に対
して横方向から抜き差しすることによって（閉じたコイルでは軸方向に沿って抜
き差しすることは避けられないが）軽減することができる。このような片持ち誘
導コイルは、例えば適当な導体を簡単な矩形のフラットなパンケーキ状のコイル
とし、このパンケーキ状のコイルを中心線の周りに折り曲げ、短辺側を平行にし
、長辺側を湾曲させ、全体としてＵ字形状またはＣ字形状の内部空間を形成する
ようにして形成される。しかしながら、このような片持ちの湾曲したパンケーキ
状のコイルは誘導加熱される対象を収納するため、そのサイズを増大させると、
例えば２０mm以上の直径のワイヤリングハーネスが自動車工業では普通となって
おり、望まれない高電圧および／または電流および／または周波数を使用すると
いう不便でかつ大きな発電機がコイル内に十分パワフルな電界を発生させるため
に要求される。高周波数（例えば５ＭＨｚ）を使用すると、遠隔操作のために１
ないし４ｍのリード線を使用してコイルを発電機に取り付ける場合は許容できな
い電力ロスが発生するという不利点がある。
本発明はこのような問題を解決するために、少なくとも２つのコイルセクショ
ン（導電性チューブからなるのが好ましい）を互いに電気的に並列接続してなる
片持ち形式の電磁誘導コイルであって、上記コイルセクションの各々は内部コイ
ル軸の周りで湾曲した近接部と、内部コイル軸の周りで湾曲した遠位部と、内部
コイル軸と同方向に実質的に延び、上記近接部と遠位部とを内部コイル軸に沿っ
てその間に空間を置くように接続する接続部を備え、また、上記第１のコイルセ
クションはその近接部と遠位部との間の上記空間に位置する少なくとも１つの他
のコイルセクションの近接部を有するとともに、他のコイルセクションの遠位部
は第１コイルセクションの遠位部を越えて位置するように構成される電磁誘導コ
イルを提供するものである。
上記コイルを電気的に並列状態に組み立てることにより所望の比較的大きなコ
イルを小さな空孔チューブまたは比較的細いワイヤから組み立てることができる
と同時に、市販の発電機から得ることができる高周波数（例えば、０.５〜１.５
ＭＨｚ）の下で比較的低くかつ安全な電圧（例えば、２５０Ｖ以下）によって駆
動することができる十分な低い値に、全体のコイルインダクタンスを維持するこ
とができる。上記発電機としては、例えばＣＥＩＡ（パワーキューブ；商標）の
１２０Ｖ、１ＭＨｚ、２.５ＫＷの発電機で、時々貴金属分野における小さな金
属物を加熱するための小さなコイルとともに使用される。
本明細書において、近接部および遠位部とはコイルの一端から内部軸に沿って
見たとき、比較的近い部分と比較的遠い部分を意味する。これらの近接部および
遠位部が内部コイル軸の周りに湾曲していることに関する記載は、いかなる特定
の形状にその湾曲部分を限定するものではない。多くの湾曲した形状のものはコ
イル内により均一な磁界を発生させるために好ましいものであるが、矩形の湾曲
部、例えば矩形の三辺を形成するものを思い着くことができる。湾曲は内部コイ
ル軸にいずれかの側に脚部を有し、該脚部は側方の開口から比較的直線的に延び
、およそ１８０度、コイル軸の周りに湾曲して他側の脚部に向かうのが、都合の
よい深さおよび側部開口幅を有するコイルを形成するのに好ましく、内部コイル
スペース内に比較的大きな目的物全体を収納することができる。実質的に円形の
湾曲部は少なくとも１８０度、好ましくは２２５度、可能ならば２７０度を内部
コイル軸の周りになすのがよい。
近接部の（遠位部の）湾曲部は、連続するコイルセクションの２つの自由端領
域からアーチを形成するのが望ましい場合は、非連続であってもよい。上記自由
端領域は互いに十分近付けて位置させるのが好ましく、それによっていかなる非
連続性も使用中のコイルに発生する磁界の均一性に対する影響は許容できる小さ
なものになる。また、各コイルセクションの自由端は上述した接続部に位置させ
、双方の湾曲部をコイルセクションの連続する全長から形成するようにすること
ができる。上記コイルは各セクションにおいて近接部および遠位部の双方におい
て非連続とすることもできる。このようなコイルは内部コイル軸のいずれか一方
において別個のセクションから構成することができ、各セクションは近接部と遠
位部を有し、その双方は上記軸の反対側において対応する別個のコイルセクショ
ンに向かって湾曲する。しかしながら、この構造は電気的かつ冷却用流体の、左
側および右側コイルセクションの重複する組に対しての接続を複雑にする傾向に
ある。したがって、コイル軸の１側に沿って延びそこを回って軸の他側に延びる
連続コイルセクションであるのが好ましい。
各コイルセクションの接続部が実質的に内部コイル軸と同一方向に延びるとい
う表現は厳格な並列配列に限定するものではない。この接続部は完全に直線的で
ある必要はなく、内部コイル軸とは幾分傾斜または分岐していてもよい。ただし
、軸に沿って近接部から遠位部が十分に間隔を有するということを条件とする。
この長手方向の間隔は、各好ましいコイルセクションの近接部および遠位部の湾
曲部において発生する反対の磁界の間で破壊的な相互作用が起こることを減少ま
たは無視するに十分であるのが好ましい。この湾曲部は、コイルセクションがそ
の自由端の一方から他方に続くにしたがって内部コイル軸の周りに反対方向に移
動(travelling)するものと考えてよい。
このコイルセクションの本発明の配列（少なくとも一つの他のコイルセクショ
ンの近接部が第１のコイルセクションの近接部および遠位部の間のスペースに位
置し、他のコイルセクションの遠位部が上記第１コイルセクションの遠位部を越
えて位置する）によって、すべての近接部の湾曲部は内部コイル軸の周りに一方
向（例えば、時計周り方向）に移動してともに一群をなし、他の方向（例えば、
反時計周り方向）に移動する遠位部の湾曲部の対応する一群と分離される。した
がって、破壊的な磁界の相互作用は、各近接部および遠位部群の間のコイルの小
さなセンター領域に制限される傾向にある。隣接する湾曲間の空間はコイルの軸
方向の長さを最大にし、かつ、許容できる均一な磁界を操作中維持できるように
選ばれるのが好ましい。近接部または遠位部を位置させるということは２または
それ以上のコイルセクションによって設けられる４またはそれ以上の湾曲部を有
する認識可能なコイル構造を形成するためのコイルセクションの配列を有してい
る。正確な位置決めは必須のものでなく、位置決めおよび／または形状における
偏差は許容できる。ただし、使用中のコイルによって発生する磁界は目的に適当
な均一性を有していることを条件とする。
本発明の好ましい具体例においては、２またはそれ以上で５を越えないのが好
ましいが、上記他のコイルセクションが上記第１のコイルセクションの空間にそ
の近接部を位置させ、その遠位部を上記第１のコイルセクションの遠位部を越え
て位置させる。この配列においては、第１コイルセクションの近接部および遠位
部間の長手方向距離は他のコイルセクションの介在する近接部の結合幅が隣接す
る近接部間の自由空間と適合するように選択される。
これは各コイルセクションを他のものとサイズ、形状および近接部と遠位部と
の間隔をかなり近いものにすることを可能とするので有利である。ただ、互いに
重複するコイルセクションを認識可能な、好ましくは実質的に均一に位置させた
片持ちコイルを形成するように多少変形する必要がある。
別個のコイルセクションを電気的に並列接続することによりコイルセクション
を小孔の、例えば銅チューブ、例えば外径５mmを越えず、４mmまでが好ましく、
３.５mmまでがより好ましく、特に２.８〜３.２mmのものを使用して形成するこ
とができるので、有利である。これにより各コイルセクションは実質的に均一直
径を有する別個の連続するチューブを屈曲することにより製造することができる
。５mm以上の直径を有するチューブでは、切断および結合することを必要とし、
所望の複雑な形状のものに成形するには大きすぎるからである。各コイルセクシ
ョンは、好ましくは内部コイル軸の周りに湾曲するチューブ全長を有し、コイル
軸と実質的に同一方向に延びるコイルセクションの全長を越える。使用するコイ
ルを流体で冷却することは通常有利であって、この場合上記コイルセクションの
第一端を分岐された冷却流体のインレットマニホールドに平行に接続し、上記コ
イルセクションの他端を分岐した冷却流体のアウトレットマニホールドに並列に
接続するのが好ましい。上記マニホールドは互いに電気的に並列して接続したコ
イルセクションの各端部を接続するのが好ましく、各マニホールドは高周波発生
回路の反対側に電気的に接続されている。
本発明の自動車用ハーネスブロッキング目的に使用するに有益なコイルは側方
開口幅が少なくとも２０mm、好ましくは少なくとも２５mm、より好ましくは少な
くとも３０mmであって、その深さが少なくとも２０mm、好ましくは少なくとも２
５mm、より好ましくは少なくとも３０mmである。コイルの軸方向長さはすべての
コイルセクションにおいて、第一近接部から最後の遠位部に至って内部コイル軸
に沿って測定すると、少なくとも４５mm、好ましくは少なくとも５０mmであるの
が好ましい。
上記コイルは、所望の周波数において共鳴することが可能な、いわゆるタンク
回路の他の公知の構成を有する高周波発生機に多少ともしっかりと取り付けるの
が良く、この場合、誘導加熱の目的物は通常コイル内に持ち込まれる。しかしな
がら、ワイヤリングハーネスのような大きな対象物を加熱する場合は、離れた高
周波発生機と電気的に誘導可能に結合する、独立して移動可能なモジュール内に
タンク回路の一部としてコイルを配置するのが便利な場合が多い。好ましくは上
記モジュールは離れた高周波発生機とフレキシブルな電気リード手段で、少なく
とも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍ、より好ましく３ｍ、特に３.８〜４.２ｍ
の長さのものをもって電気誘導的に結合される。
上記誘導コイルはこの離れたタンク回路の誘導器であって、キャパシタンスが
上記コイルに付加される。このリモートタンク回路のキャパシタンスとインダク
タンスとを適合させることによって調整された共鳴回路が形成され、それは上記
リード部におけるロスを非常に小さくするために共鳴周波数において変化する電
圧を供給することができる。上記リモートタンク回路のキャパシタンスおよびコ
イルのインダクタンスは上記共鳴周波数が市販の発生機の作動領域内にあるよう
に選択されるのが好ましく、この発生機の出力周波数は上記リモートタンク回路
の周波数と適合するように自己調整するのが好ましい。このシステムにおけるロ
スが低いと、上記発生機の電力および物理的な寸法が小さくできるので有利であ
る。リード部における電気的なロスを減少させるためにこれらは通過する電流は
上記周波数の適合により最小に減少ざせるのが好ましい。これを達成するために
、上記コイルは上記フレキシブルリードの端部に取り付けたリモートハウジング
内のタンク回路のキャパシタに直接接続するのが好ましい。しかしながらコイル
内に所望の高い磁束を形成するに十分な電流を得るためにはコイルの反応的イン
ピーダンスはできるだけ低く、好ましくは５Ω以下、より好ましくは２Ω以下、
特に１Ω以下であるのが良く、所望の電力レベルを達成するためにはリモートハ
ウジング内のキャパシタはできるだけ大きく、好ましくは２００ｎＦ、好ましく
は３５０ｎＦ、特に５００ｎＦであるのが良い。１ＭＨｚの周波数は後述するよ
うに、非常小さな金属粒子の誘電加熱に優れており、５００ｎＦのキャパシタン
スは０.０５マイクロヘンリーの適合インダクタンスを必要とし、これは本発明
に
よれば、並列接続のコイルセクションの数を増加させることによりコイルインダ
クタンスを所望の値まで減少させることにより発生されるのが好ましい。
本発明は電磁誘導加熱方法を含み、本発明の観点ではコイルを適当な高周波数
発生機により作動させ、電磁誘導により加熱可能な目的物をコイル内に発生する
磁場内に位置させることにより誘導加熱させる。本発明の一つの具体例において
は、誘導加熱可能な目的物は絶縁された電気的ワイヤー、好ましくはワイヤリン
グハーネスの一部と組み合わせ、そのワイヤーを内部コイル軸と実質的に平行な
方向に延ばして位置させ、それによってワイヤーの誘導加熱を最小にする。この
ワイヤーの誘導加熱はコイル内の磁束線が好ましい配列におけるワイヤーに実質
的に沿って走るよりもむしろこのワイヤーに直行する場合およそ２倍となる。他
方、誘導加熱可能な目的物が誘導加熱可能な磁性粒子を保持または組み込んでい
るヒートシンク可能な管状スリーブを備えているときは、このスリーブの管状軸
がコイル内部軸に実質的に平行となるように配置されるのが好ましい（これは上
述したワイヤリングハーネスの一部をスリーブが取り巻くとき自然に起こるもの
である。このとき、この位置付けによってスリーブの誘導加熱は最大となる。そ
して好ましくはスリーブを収縮させる。何故ならば、スリーブ壁の方向に沿って
流れる磁束線は上記スリーブ壁をその表面を直行する磁束線より上記誘導加熱可
能な粒子と相互作用する機会が多くなる。このようにして、上記スリーブは誘導
加熱により収縮させることができるとともに、ワイヤーの絶縁に対する熱損傷の
危険を最小にする。
本発明による特に好ましい方法においては、誘導加熱可能な目的物は熱収縮可
能なスリーブによって囲まれたワイヤリングハーネスの一部、好ましくは誘導加
熱可能な熱収縮可能なスリーブによって囲まれたワイヤリングハーネスの一部か
らなり（これは誘導加熱可能な磁性粒子を保持または組み込んでいるスリーブで
ある）、このスリーブは加熱活性可能なシーラント材料の別個の部材を取り囲ん
でおり、好ましくは誘導加熱可能でかつ熱活性可能なシーラント部材の別個の部
材を取り囲んでおり（これは上述した誘導加熱可能な磁性粒子を取り込んである
のが好ましい）、上記スリーブおよび／またはシーラント材料および／またはハ
ーネスのワイヤーがコイル内の磁界によって誘導的に加熱されるときは、溶融し
て上記ハーネスの一部の隙間に流入して塞ぐ。電気ケーブルまたはハーネスをブ
ロックする誘導加熱可能な材料および誘導加熱方法は米国特許第５３７８８７９
号（ＭＰ１４７４）に記載されており、その開示は本発明の内容を成すものであ
る。
以下、本発明を添付図面を参照してさらに説明する。
図１は上述した公知の屈曲パンケーキホイルの具体例を示す概略斜視図である
。
図２は本発明に係る３組の並列接続されたコイルセクションを備えるコイルの
概略斜視図である。
図３Ａおよび図３Ｂは図２に示すものと同様のコイルの端部および一方の開口
から見た概要図である。
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは図２および図３に示す３組のコイルセクションに変
えて５組のコイルセクションを有する本発明に係るコイルの概要図である。
図５はコイルおよびタンク回路の他の構成部分のためのモジュールまたはハウ
ジングの遠隔的に結合される発生機との可能な形態を示す概要図である。
図６は図５のコイルハウジングの側面図で、磁束ループに近付けるためにコイ
ルの口部に移動可能に位置させるレバー操作可能な磁束濃縮機を有している。
図１に示す公知の片持ちコイルは単一の銅パイプ１０から製造され、入口端１
１から出口端１２に延び、ほぼ矩形の平坦なパンケーキコイルを線Ａで示す内部
コイル軸の周りに屈曲して形成され、その屈曲部に矢印で記す方向に移動する近
接部屈曲部および遠位部屈曲部を形成し、その接続部１３は、内部軸Ａにほぼ平
行に延びる。インダクタンスを最終にするために、銅チューブの屈曲可能な最大
直径（約５mm）を使用しても、リモートタンク回路を有するシステムにおけるこ
の種のコイルの最大長は約３００mmで、実際のコイル寸法は内径および多くとも
約２０mmの深さ並びに多くとも約４０mmの内部軸に沿ったコイル長に制限される
。これによってコイル内に配置することができるワイヤー束の直径は約１５mmに
制限され、これは約３０巻線までの束を示し、現在の自動車用ワイヤリングハー
ネスにおいて使用されるワイヤーの種類としては小さいものである。
図１のコイルと比較して、図２に示す本発明のコイルは、独立した３つのコイ
ルセクションから形成され、それぞれ近接部２０、２１、２２および遠位部２３
、２４、２５を有し、内部軸Ａの周りに屈曲され、屈曲部は矢印方向に移動して
いる。各接続部２６、２７、２８は内部軸Ａにほぼ平行に延びている。近接部２
１および２２によって形成される湾曲部は、近接部２０と対応する遠位部２３と
の間に形成され、第１の近接部２０と、３つの遠位部２３、２４、２５によって
形成される湾曲部よりやや白くなっている。これによって、第１遠位部２３を越
える第２遠位部２４および第２遠位部２４を越える第３遠位部２５とが３つの全
体とし同様のコイルセクションを好ましい重複形態で収容させる。望ましくは配
管は近接部２１および２２がそれらの全長にわたって他の湾曲部とより近接して
位置させるように屈曲させることができ、近接部２１および２２が接続部２７お
よび２８に近付く領域においてのみ拡張が行われる。
上記コイルセクションの自由端は、それぞれ冷却用流体インレットマニホール
ド２９およびアウトレットマニホールド３０に接続される。このマニホールドは
銅製であって、互いに平行な３組のコイルセクションを電気的に接続することが
できる。この構造によって、このコイルは３mm直径の銅チューブから製造するこ
とができ、各セクションは３００mm長で、コイル内で容易に屈曲可能な銅製チュ
ーブは全体として９００mmとなる。他方作動範囲（例えば０.５マイクロヘンリ
ー以下、好ましくは０.３マイクロヘンリー以下、より好ましくは０.０８マイク
ロヘンリーから１２マイクロヘンリー）内で全体として十分なインダクタンスを
得ることができ、これはリモートタンク回路を有するシステムにおいて使用する
に適切なものである。これによってコイルはより多くの有効な作動容積を有する
ように製造することができ、幅約３０mm、深さ約３２mmおよび内部軸Ａに沿った
長さ約５０mmを有し、平均的な自動車用ハーネスにおいて約６０巻線を有する直
径２５mmまでの増大する自動車用ワイヤ束を収容可能となる。
図３Ａおよび図３Ｂは、図２に示されるコイルの端部および側方開口から見た
概要図を示し、対応部には同一番号が付されている。上述した近接部２１および
２２の幅広い湾曲部は図３Ａに示され、第１の遠位部２３と遠位部の湾曲部２４
、
２５とを接続する接続部２７および２８の好ましい屈曲は、図３Ｂに示されてい
る。
図４は図３Ｂに示されたものと同様の方法で配設された近接部４１、遠位部４
２および接続部４３を有する５組の重複したコイルセクションの図３Ｂと同様の
図面で、この図ではインレットおよびアウトレットマニホールドは省略されてい
る。
図４Ｂは図３Ａと同様の端面図でコイル４５は上述したリモートタンク回路の
他の構成部分を収容するモジュール４６に取り付けられている。また、この図面
は上述した変形例を示し、近接部と遠位部の湾曲部は多少とも一致しており、接
続部４８の領域４７だけが拡大されており、重複構造を受け入れている。すべて
の場合において、上記コイルは破線４９で示されるように適当な公知の樹脂材料
および方法を使用して保護されてもよい。
図４Ｃはインレットおよびアウトレットマニホールド５１、５２に接続する。
近接部の湾曲部５０と、遠位部の湾曲部５３および接続部５４が上述した重複構
成で構成された５組のコイルの側面図である。
図５は自動車用ハーネス製造ラインのような工業的用途に適切な構成を示す概
略図で、本発明のコイル５１は突出リップ５３を有するハウジング５２内に収納
されており、上記リップ５３は周りにコイルは配置されるべきである自動車用ワ
イヤリングハーネスのような目的物とコイルが直接接触することから保護する。
このハウジングはリモートタンク回路の他の構成部分を含み、独立して移動可能
なモジュールを構成するのが便利であり、このモジュールは上述したフレキシブ
ルなリード、好ましくは流体冷却導管を組み込んであるのが好ましい高周波発生
機に接続される。
図６では、図５のコイルハウジングは本発明の他の観点の付加物を有し、好ま
しくはフェライトからなる、磁束濃縮機７０の形態をなし、コイル６１の口部に
おいてレバー７２（好ましくはスプリング負荷）によって移動可能に保持され、
作動中の磁束を閉じるようになっている。ハンドル７４は上記コイルハウジング
６２に旋回可能に装着されており、矢印Ｘ方向に移動させると磁束濃縮機は矢印
Ｙ方向、コイル口部外に出て処理されたワイヤ束の周りからコイルハウジングを
除去させ、破線７６に示すように他のワイヤ束の周りにコイルを配置する。ハン
ドル７４を解放すると、好ましいスプリング負荷（図示せず）によってオペレー
タはフェライトの磁束濃縮機を反対方向からコイル口部に戻し、誘導加熱される
新しいワイヤ束の周りで磁束ループを閉じる。この構成にはスタンドオフ部材７
８を備えるのが有利であり、、好ましくは非磁性材料から製造され、該部材はワ
イヤーの束７６を磁束濃縮機７０から離し、最適な誘導効果を受けるコイル軸Ａ
またはその近傍に上記束を押圧する。このスタンドオフ部材７８はコイルの端部
と端部の外側にある磁束濃縮機７０の端部に配置されるのが望ましいがコイルの
端部内に配置されてもよく、また、端部内の配置を付け加えてもよい。ただし、
スタンドオフ材料がコイル内の作用磁界と許容できない程度干渉しないようにす
ることを条件とする。この磁束濃縮機およびスタンドオフに関連する本発明の特
徴は細長い目的物の誘導加熱、例えば上述したワイヤー束のための側方から侵入
するタイプの誘導コイルのすべてに適用可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Electromagnetic induction heating coil
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an electromagnetic induction coil, particularly a device for induction heating of an object.
Electromagnetic induction coil and an induction heating method using the coil
.
Magnetic materials allow them to be formed by multiple windings of wires or other elongated electrical conductors.
High circumference created by applying an alternating voltage across the formed working coil
The ability to heat inductively by combining with a wave AC magnetic field
Is knowledge. In this operation, the induction coil acts as the primary winding of the transformer.
, The workpiece acts as a secondary winding. The material to be heated is part of a closed circuit
Instead, the generation of heat is due to the induced current flowing in the workpiece. Workpi
Heating of ferrous materials is due to either resistance or hysteresis loss for ferromagnetic materials.
The increase in temperature, which occurs as a result of internal energy losses. Conductivity
Metal tubing can be used as the conductor of the coil, while the cooling fluid is running
Can flow through the coil. The actual voltage and frequency are
It depends on various factors, including size, workpiece and coil type.
Successful induction heating method depends on proper design of working coil acting as derivative
It greatly depends on the inn. Complete workpiece during heating process
Surrounding induction coil allows for easy heating from the end of the coil along the internal axis of the coil
The size or shape is such that it cannot be inserted into and removed from
Inconvenient in some cases. One such type of object is electrical wiring
Bundles or wiring harnesses, some of which are for the purposes described below.
Inside the coil for induction heating of the material to block gaps in the furnace
Will be placed in
This inconvenience is caused by using a cantilevered coil to move the object to be heated to the inner axis of the coil.
By pulling in and out from the lateral direction (in the case of a closed coil,
Although it is inevitable to plug in) it can be reduced. Such cantilever invitation
The conducting coil is, for example, a simple rectangular flat pancake coil with a suitable conductor.
Then, bend this pancake-shaped coil around the center line and make the short sides parallel.
, Curved on the long side to form a U-shaped or C-shaped internal space as a whole
It is formed in such a manner. However, such a cantilevered curved pancake
When the size of the coil is increased to accommodate the object to be induction heated,
For example, wiring harnesses with a diameter of 20 mm or more are common in the automobile industry.
Using undesired high voltages and / or currents and / or frequencies
Inconvenient and large generators generate a sufficiently powerful electric field in the coil
Required. Using a high frequency (eg 5 MHz), one
If the coil is attached to the generator using 4m or 4m lead wire, it is not acceptable
There is a disadvantage that a large power loss occurs.
The present invention solves this problem by providing at least two coil sections.
(Preferably made of conductive tubes) are electrically connected in parallel to each other
A cantilevered electromagnetic induction coil, wherein each of said coil sections is an internal coil;
The proximal portion curved around the internal coil axis, the distal portion curved around the internal coil axis,
Extending substantially in the same direction as the coil axis, and joining the proximal portion and the distal portion along the internal coil axis.
And a connecting portion for connecting so as to leave a space therebetween, and the first coil cell.
The at least one other portion located in the space between the proximal portion and the distal portion.
Having a proximal portion of one coil section and a distal portion of another coil section
Is an electromagnetic induction coil configured to be located beyond the distal portion of the first coil section.
Provide files.
By assembling the coils electrically in parallel, a desired relatively large coil
Can be assembled from small hole tubes or relatively thin wires
At the same time, high frequencies (eg, 0.5-1.5) that can be obtained from commercial generators
MHz) and a relatively low and safe voltage (eg, 250 V or less).
Maintaining the overall coil inductance at a value low enough to
Can be. As the generator, for example, CEIA (Power Cube; trademark)
120V, 1MHz, 2.5KW generator, sometimes small gold in precious metal field
Used with a small coil to heat the object.
As used herein, the proximal and distal portions are defined from one end of the coil along an internal axis.
When viewed, it means a relatively near portion and a relatively far portion. These proximity and
The statement that the distal section is curved about the internal coil axis is not
However, the curved portion is not limited to the shape shown in FIG. Many curved shapes have
Preferred to generate a more uniform magnetic field within the
One can come up with a part, for example one that forms three sides of a rectangle. The curve is internal carp
The leg has a leg on either side which extends relatively linearly from the side opening
It is convenient to bend around the coil axis by about 180 degrees toward the leg on the other side.
Internal coil, preferably for forming a coil with good depth and side opening width
A relatively large whole object can be stored in the space. Substantially circular
Bent at least 180 degrees, preferably 225 degrees, preferably 270 degrees
It is good to make around the coil axis.
The proximal (distal) bend is the two free ends of the continuous coil section
If it is desired to form the arch from the area, it may be discontinuous. Above freedom
The end regions are preferably located close enough to each other so that any non-
Continuity also has an unacceptably small effect on the uniformity of the magnetic field generated by the coil in use.
It becomes something. Also, the free end of each coil section is located at the connection
, So that both bends are formed from the continuous length of the coil section
Can be. The coil is located in both the proximal and distal sections of each section.
Can be discontinuous. Such a coil is either one of the internal coil axes
Can be composed of separate sections, each section being near and far
On the opposite side of the axis.
Bends toward the end. However, this structure does not provide electrical and cooling fluid
Tends to complicate connections for overlapping sets of side and right coil sections
is there. Thus, it extends along one side of the coil axis and around it extends to the other side of the axis
Preferably it is a continuous coil section.
The connection of each coil section extends substantially in the same direction as the internal coil axis.
Expressions are not limited to strictly parallel arrays. This connection is perfectly straight
It need not be, and may be somewhat inclined or branched from the internal coil axis. However
, Provided that there is sufficient spacing between the proximal and distal portions along the axis.
This longitudinal spacing will allow for the proximity and distal bays of each preferred coil section.
Reduces the possibility of catastrophic interactions between opposing magnetic fields occurring at the bend.
Or preferably sufficient to ignore. This bend is where the coil section is
In the opposite direction about the internal coil axis as one continues from one free end to the other.
It can be thought of as traveling.
The arrangement according to the invention of this coil section (at least one other coil section)
Proximity of the first coil section to the space between the proximity and the distal portion of the first coil section.
And the distal portion of the other coil section crosses the distal portion of the first coil section.
All adjacent bends are one-sided around the internal coil axis.
Move in a direction (eg, clockwise) to form a group together, and in other directions (eg,
(Counter-clockwise direction) separated from the corresponding group of distal bends. did
Thus, destructive magnetic field interactions can cause small coil disturbances between each proximal and distal group.
Tend to be limited to the smaller center area. The space between adjacent bends is the axis of the coil
Direction length and maintain an acceptable uniform magnetic field during operation
Preferably, it is selected. Positioning the proximal or distal part means two or
With four or more bends provided by more coil sections
Has an array of coil sections to form a recognizable coil structure
You. Precise positioning is not essential, and positioning and / or shape
Deviations are acceptable. However, the magnetic field generated by the coil being used is appropriate for the purpose.
It is required to have excellent uniformity.
In a preferred embodiment of the invention, it is preferred that the value is not more than 5 by 2 or more.
Preferably, the other coil section is located in the space of the first coil section.
Of the first coil section over the distal portion of the first coil section.
Position. In this arrangement, the proximal and distal portions of the first coil section
The longitudinal distance between the adjacent coil sections is the
Selected to be compatible with the free space between adjacent parts.
This makes each coil section different from the others in size, shape and proximity and distal
Is advantageous because it makes it possible to make the spacing of Just each other
Overlapping coil sections located recognizable, preferably substantially uniform
Some deformation is needed to form a cantilevered coil.
By electrically connecting the separate coil sections in parallel, the coil sections
A small hole, for example a copper tube, for example not exceeding 5 mm in outer diameter, preferably up to 4 mm,
It is more preferably up to 3.5 mm, in particular using a 2.8-3.2 mm one.
This is advantageous because This ensures that each coil section is substantially uniform
Can be manufactured by bending a separate continuous tube with a diameter
. Tubes with a diameter of 5 mm or more require cutting and joining,
This is because it is too large to be formed into a desired complicated shape. Each coil section
The tube preferably has a tube length that curves around the internal coil axis and the coil
Beyond the entire length of the coil section extending in substantially the same direction as the axis. Carp to use
It is usually advantageous to cool the coil with a fluid, in which case the coil section
Connect the first end parallel to the branched cooling fluid inlet manifold, and
The other end of the oil section in parallel with the branched outlet manifold for cooling fluid
It is preferable to connect. The manifolds are electrically connected in parallel to each other.
Preferably, each end of the oil section is connected, and each manifold is
It is electrically connected to the other side of the circuit.
The coils useful for the automotive harness blocking purposes of the present invention are lateral
Opening width is at least 20 mm, preferably at least 25 mm, more preferably less
At least 30 mm and a depth of at least 20 mm, preferably at least 2 mm
5 mm, more preferably at least 30 mm. The axial length of the coil is
In the coil section, the inner coil axis extends from the first proximal part to the last distal part.
Measured along at least 45 mm, preferably at least 50 mm
Is preferred.
The coil is a so-called tank that can resonate at the desired frequency
More or less firmly attached to a high frequency generator with other known configurations of the circuit
In this case, the object of induction heating is usually brought into the coil. But
However, when heating large objects such as wiring harnesses,
In an independently movable module that is electrically inductively coupled to the frequency generator
It is often convenient to place a coil as part of the tank circuit. Preferably above
The module has a separate high-frequency generator and flexible electric lead means,
1 m, preferably at least 2 m, more preferably 3 m, especially 3.8 to 4.2 m
Are electrically inductively coupled.
The induction coil is an inductor in this remote tank circuit, with capacitance
Added to the coil. The capacitance and inductance of this remote tank circuit
And a tuned resonance circuit is formed by matching the
In order to minimize the loss in the lead, the voltage that changes at the resonance frequency
Pressure can be supplied. The capacitance and capacitance of the above remote tank circuit
The inductance of the coil is such that the resonance frequency is within the operating range of a commercial generator.
Preferably, the output frequency of this generator is
It is preferred to self-adjust to match the frequency of In this system
Low power is advantageous because the power and physical dimensions of the generator can be reduced.
You. To reduce electrical losses in the leads, these
Preferably, it is reduced to a minimum by adapting the frequency. To achieve this
, The coil is a remote housing attached to the end of the flexible lead
Preferably, it is connected directly to the capacitor of the tank circuit inside. However coil
In order to obtain enough current to create the desired high magnetic flux in the
The impedance is as low as possible, preferably 5Ω or less, more preferably 2Ω or less,
In particular, the resistance is preferably 1Ω or less. In order to achieve a desired power level, a remote
The capacitor in the housing is as large as possible, preferably 200 nF, preferably
Is preferably 350 nF, particularly 500 nF. 1MHz frequency will be described later
As described above, it is excellent in dielectric heating of very small metal particles and has a capacitance of 500 nF.
Requires a matching inductance of 0.05 microhenry, which is
To
According to the report, increasing the number of coil sections connected in parallel
Preferably, it is generated by reducing the conductance to a desired value.
The present invention includes an electromagnetic induction heating method, and from the point of view of the present invention, a coil having a suitable high frequency
Actuated by a generator to generate a heatable object in the coil by electromagnetic induction
Induction heating by positioning in a magnetic field. In one embodiment of the present invention
The object that can be induction heated is an insulated electrical wire, preferably a wire
Combined with a portion of the wire harness and place the wire substantially parallel to the internal coil axis.
Direction, thereby minimizing induction heating of the wire. this
Induction heating of the wire is such that the magnetic flux lines in the coil are substantially
Rather than running along the line, it is about twice as long when going straight on this wire. other
On the other hand, the object capable of induction heating holds or incorporates magnetic particles capable of induction heating.
When equipped with a heat-sinkable tubular sleeve,
Are preferably arranged substantially parallel to the coil internal axis (this is
What happens naturally when the sleeve surrounds part of the wiring harness described above
It is. At this time, the induction heating of the sleeve is maximized by this positioning. So
And preferably shrink the sleeve. Because along the direction of the sleeve wall
The flowing magnetic flux lines allow the above-mentioned induction heating of the sleeve wall from the magnetic flux lines perpendicular to the surface.
More opportunities to interact with capable particles. In this way, the sleeve is guided
It can be shrunk by heating, and can cause thermal damage to the insulation of the wire.
Minimize danger.
In a particularly preferred method according to the invention, the object capable of induction heating is heat shrinkable.
Part of the wiring harness, preferably an induction
Part of a wiring harness surrounded by a heat-shrinkable sleeve
(This is a sleeve that holds or incorporates magnetic particles that can be induction heated)
This sleeve surrounds a separate member of the heat-activatable sealant material.
And preferably a separate part of the heat-activatable sealant member that is inductively heatable
Surrounding the material (this incorporates the magnetic particles capable of induction heating described above)
The sleeve and / or sealant material and / or
Melted when the wire is heated inductively by the magnetic field in the coil.
To flow into and close some of the gaps in the harness. Electrical cable or harness
Locking induction heatable materials and induction heating methods are disclosed in US Pat. No. 5,378,879.
No. (MP1474), the disclosure of which constitutes the content of the present invention.
You.
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a specific example of the above-mentioned known bent pancake foil.
.
FIG. 2 shows a coil with three sets of coil sections connected in parallel according to the invention.
It is a schematic perspective view.
3A and 3B show a coil end and one opening similar to that shown in FIG.
FIG.
FIGS. 4A, 4B and 4C are transformed into three sets of coil sections as shown in FIGS.
FIG. 3 is a schematic view of a coil according to the present invention having five sets of coil sections.
FIG. 5 shows a module or a housing for the coil and other components of the tank circuit.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a possible configuration of a jing with a remotely coupled generator.
FIG. 6 is a side view of the coil housing of FIG.
It has a magnetic flux concentrator operable at a lever that is movably positioned at the mouth of the nozzle.
The known cantilever coil shown in FIG. 1 is manufactured from a single copper pipe 10 and has an inlet end 1.
1 to the outlet end 12, the inside of which is shown by a line A, a substantially rectangular flat pancake coil
It is formed to bend around the coil axis, and moves near the bent portion in the direction indicated by the arrow.
A contact bend and a distal bend are formed, the connection 13 of which is substantially flat on the internal axis A.
Extends to line. The maximum bendable copper tubing for final inductance
Using a diameter (approximately 5 mm) is not
The maximum length of this type of coil is about 300 mm, the actual coil dimensions are the inner diameter and at most
Limited to coil lengths along internal axis of about 20mm depth and at most about 40mm
. This reduces the diameter of the wire bundle that can be placed in the coil to about 15 mm
Limited, which represents a bundle of up to about 30 windings,
The type of wire used in the nest is small.
Compared to the coil of FIG. 1, the coil of the present invention shown in FIG. 2 has three independent coils.
Sections 20, 21 and 22 and distal section 23, respectively.
, 24, 25, and is bent around the internal axis A, and the bent part moves in the direction of the arrow.
I have. Each connection 26, 27, 28 extends substantially parallel to the internal axis A. Proximity 2
The curved portion formed by 1 and 22 includes a proximal portion 20 and a corresponding distal portion 23.
Between the first proximal portion 20 and the three distal portions 23, 24, 25
It is slightly whiter than the formed curved part. As a result, the first distal portion 23
The second distal portion 24 and the third distal portion 25 beyond the second distal portion 24
Body and similar coil sections are accommodated in a preferred overlapping configuration. Preferably
The tubes have closer portions 21 and 22 closer to the other bends over their entire length.
The adjacent portions 21 and 22 can be bent so as to be positioned.
And only in the region approaching 28.
The free ends of the above coil sections are each connected to a cooling fluid inlet manifold.
To the outlet 29 and the outlet manifold 30. This manifold
It is possible to electrically connect three sets of coil sections made of copper and parallel to each other.
it can. With this construction, the coil can be manufactured from a 3mm diameter copper tube.
Each section is 300mm long and can be easily bent in a coil.
The overall length is 900 mm. On the other hand, the operating range (for example, 0.5 microhenry)
Or less, preferably 0.3 microhenry or less, more preferably 0.08 microphone
A sufficient inductance within 12 microhenries from Lohenry)
Which can be used in systems with remote tank circuits
Is appropriate for This allows the coil to have more effective working volume
About 30 mm wide, about 32 mm deep and along the internal axis A
A straight line having a length of about 50 mm and about 60 windings in an average automotive harness
It is possible to accommodate increasing wire bundles for vehicles up to a diameter of 25 mm.
FIGS. 3A and 3B are viewed from the end and side openings of the coil shown in FIG.
FIG. 2 shows a schematic diagram, in which corresponding parts are assigned the same reference numerals. The proximity portion 21 described above and
The wide curve of 22 is shown in FIG. 3A, with a first distal section 23 and a distal curve 24.
,
The preferred bends of the connections 27 and 28 connecting to 25 are shown in FIG. 3B.
You.
FIG. 4 shows a proximal portion 41 and a distal portion 4 arranged in a manner similar to that shown in FIG. 3B.
FIG. 3B of 5 sets of overlapping coil sections with 2 and connections 43
In the drawing, inlet and outlet manifolds have been omitted from this figure.
You.
FIG. 4B is an end view similar to FIG.
It is attached to a module 46 that houses other components. Also this drawing
Shows the above-mentioned modified example, and the curved portions of the proximal portion and the distal portion slightly coincide with each other.
Only the area 47 of the continuation 48 is enlarged to accommodate the overlapping structure. all
In this case, the coil is made of a suitable known resin material as indicated by a broken line 49.
And may be protected using methods.
FIG. 4C connects to inlet and outlet manifolds 51,52.
The curved portion 50 of the proximal portion, the curved portion 53 of the distal portion, and the connecting portion 54 are overlapped with each other.
FIG. 4 is a side view of five sets of coils configured as described above.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration suitable for an industrial application such as an automobile harness manufacturing line.
Schematically, the coil 51 of the present invention is housed in a housing 52 having a protruding lip 53.
And the lip 53 is provided with an automotive wire around which the coil should be placed.
Protects the coil from direct contact with objects such as earring harnesses.
This housing contains other components of the remote tank circuit and can move independently
It is convenient to construct a flexible module, which
RF generation, preferably incorporating a flexible lead, preferably a fluid cooling conduit
Connected to the machine.
In FIG. 6, the coil housing of FIG. 5 has an addition of another aspect of the invention and is preferably
Or in the form of a magnetic flux concentrator 70 made of ferrite.
Movably held by a lever 72 (preferably spring loaded)
The magnetic flux during operation is closed. The handle 74 is the coil housing
62 is pivotably mounted on the magnetic flux concentrator.
In the Y direction, go out of the coil opening and remove the coil housing from around the processed wire bundle.
Remove and place the coil around the other bundle of wires as shown by dashed line 76. Han
Upon release of the dollar 74, the operating force is exerted by the preferred spring load (not shown).
Returns the ferrite flux concentrator to the coil mouth from the opposite direction and is induction heated
Close the flux loop around the new bundle of wires. This configuration includes a standoff member 7
8, advantageously made of non-magnetic material, said member being
The bundle of ears 76 is separated from the magnetic flux concentrator 70, and the coil axis A receiving the optimum induction effect
Alternatively, the bundle is pressed in the vicinity thereof. The standoff member 78 is located at the end of the coil.
It is preferable that the coil is located at the end of the magnetic flux concentrator 70 outside the end.
It may be located in the end, or may be added in the end. However,
Ensure that the stand-off material does not unacceptably interfere with the operating magnetic field in the coil.
On the condition that Features of the present invention relating to this flux concentrator and standoff
Indication of induction heating of elongated objects, for example penetrating from the side for the wire bundle mentioned above
Applicable to all types of induction coils.