具有动态可变的线圈形状的感应线圈的制作方法
【专利说明】具有动态可变的线圈形状的感应线圈
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月14日提交的美国临时申请第61/823，035号申请的利益，在此通过引用的方式将其全文并入本文中。
技术领域
[0003]本发明一般涉及在螺线管型感应线圈内电感应焊接或加热工件，并且尤其涉及这样的感应焊接或加热，其中工件的外部尺寸可以变化，并且感应线圈的线圈形状可以动态地改变以适应工件尺寸的变化。
【背景技术】
[0004]工件可以穿过螺线管型感应线圈以感应焊接或加热工件。固定形状的线圈只能有效地焊接或加热有限尺寸范围的工件。
[0005]本发明的一个目的是提供用于电感应焊接或加热穿过螺线管型线圈的工件的装置和方法，从而当工件的尺寸变化时，焊接或加热过程能够以正常的或降低的工艺线速继续，而不用中断螺线管型感应线圈的电力以及螺线管型线圈的冷却介质流。
【发明内容】
[0006]本发明的一方面是提供通过使工件穿过螺线管型感应线圈的至少一匝而对工件电感应焊接或加热的装置和方法。感应线圈具有动态可变的线圈形状，其可以随着工件的尺寸或属性的变化而变化。通过包含可调线圈段组件或连接元件来实现可变的线圈形状，该可调线圈组件或连接元件形成螺线管型感应线圈的一匝或多匝的一部分或附接于其上。
[0007]在本发明的一些例子中，通过响应于穿过螺线管型感应线圈的工件的外部尺寸变化来改变螺线管型感应线圈的内部截面尺寸，从而获得可变的线圈形状。
[0008]本发明的以上和其它方面在说明书和随附的权利要求中进行阐述。
【附图说明】
[0009]附图连同说明书和权利要求绘示了实施本发明的一个或多个非限制性模式。本发明不限于绘示的设计和附图内容。
[0010]图1(a)是具有本发明的动态可变的线圈形状的螺线管型感应线圈的一个实施例的图解截面图，该螺线管型感应线圈在闭合位置具有可调线圈段。
[0011]图1(b)是图1(a)中的螺线管型感应线圈的图解截面图，该螺线管型感应线圈在可变的打开位置具有可调线圈。
[0012]图2(a)是具有本发明的动态可变的线圈形状的螺线管型感应线圈的另一个实施例的图解截面图，该螺线管型感应线圈在闭合位置具有可调线圈段。
[0013]图2(b)是图2(a)中的螺线管型感应线圈的图解截面图，在可变的打开位置具有可调线圈段。
[0014]图3(a)绘示了通过将具有本发明的螺线管型感应线圈的金属板或金属条的相对的纵边缘锻焊在一起而典型形成连续的管状物(tubular article)。
[0015]图3(b)是螺线管型感应线圈匝的一个实施例的图解截面图，该螺线管型感应线圈匝具有用于图3(a)示出的锻焊过程的本发明的动态可变的线圈形状，其中图3(a)中在闭合位置具有可调线圈段。
[0016]图3(c)是在可变的打开位置具有可调线圈段的图3(b)中的螺线管型感应线圈匝的图解截面图。
【具体实施方式】
[0017]在图解截面图1(a)和图1(b)中示出了具有动态可变的线圈形状的螺线管型感应线圈10的一个例子。感应线圈10是至少一匝螺线管型线圈，包括固定的电感应线圈段1a和1b以及一个或多个可调线圈段10c，其中每个可调线圈段与单独的可调线圈段组件1d连接。
[0018]线圈段1a和1b牢固地沿它们的线圈段的长度的至少部分固定，或由元件连接至线圈段。例如，如图中所示的，线圈段1a和1b的电力终端端头10a’和10b’可以牢固地彼此相邻固定，电力终端之间具有空间以提供电力终端端头之间的电隔离。该空间可以填满电绝缘材料，诸如聚四氟乙烯或其它合适的材料。可选地，可以在连接至螺线管型线圈的供电电路中提供柔性接头，例如，通过柔性(连续伸缩)电缆段16a和16b将螺线管型感应线圈10的相对的电力终端端头10a’和10b’连接至图中没有示出的一个或多个电源。在本发明的该实施例中，如将进一步讨论的，柔性电缆段16a和16b允许将刚性线圈段1a和1b的部分从闭合段位置烧曲分开(flexing apart)至可变的打开段位置。
[0019]如图中所示，线圈段1a和1b可以具有相等的段长度，或根据特定应用具有不相等的长度。在图中，长度相等的线圈段1a和1b的每一个是半圆形。在该例子中，可调线圈段端头10a”和10b”分别与线圈段1a和1b的电力终端端头10a’和10b’相对。在该例子中，可调线圈段1a和1b附接至可调线圈段端头10a”和10b”以在可调线圈段端头将线圈段1a和1b相互电连接。
[0020]可调线圈段组件1d包括可调线圈段分隔器10d’，用于提供可调线圈段端头10a”和10b”与致动器10d”之间的可调线圈段端头距离，该作动器10d”动态地移动分隔器10d’以改变螺线管型线圈的形状，在该例子中该螺线管型线圈的形状是螺线管型线圈的内部截面尺寸。可选地，可以手动而无需作动器调节分隔器10d’。在该例子中，如图1(a)和图1(b)分别示出的，作动器10d”使导电线圈段1a和1b的可调线圈段10a”和10b”连接在一起(闭合段位置)或相互分开(可变打开段位置)，使得螺线管型线圈10的内部截面尺寸(在该例子中，内径)可以在图1(a)示出的闭合段位置中的最小距离dl和图1(b)示出的最大可变打开段位置中的最大距离d2之间变化，从而容纳螺线管型线圈内的具有不同外部尺寸的工件。作动器10d”可以根据通过螺线管型线圈的工件改变内部截面的尺寸，只要该尺寸在最小尺寸dl至最大尺寸d2范围内。
[0021]固定的导电线圈段(1a和1b)以及可调线圈段1c形成围绕被插入在螺线管型线圈中的工件的串联电路。在该例子中，如图1(a)所示，当螺线管型线圈处于闭合段位置时，由于相对的可调线圈段10a”和10b”是相互电接触的(连续性)，因此可调线圈段1c位于该串联电路之外并且是短路的。在该例子中，如图1(b)所示，当螺线管型线圈位于可变的打开位置时，可调线圈段1c提供线圈段1a和1b之间的电连续性(electricalcontinuity)。
[0022]固定的导电线圈段(1a和1b)与可调线圈段1c (当在可变的打开段位置时)作为用于在某一或某些频率上的交流电(AC)的螺线管型线圈导体，该频率适于电感应焊接应用或电感应加热放置在螺线管型线圈内的工件。
[0023]在本发明的其它实施例中，可调线圈段可连续地插入螺线管型感应线圈周围的任何位置，例如，根据特定应用可插入第一螺线管型线圈可调终端(也称为第一线圈匝端头)和第二螺线管型线圈可调终端(也称为第二线圈匝端头)之间，并且如果需要，例如，可以最小化闭合线圈位置和可变的打开段位置之间的电感和电阻的变化，在闭合线圈位置时，第一和第二螺线管型线圈可调终端相邻并且电连接使得可调线圈段短路，在可变的打开段位置时，可调线圈段提供第一和第二螺线管型线圈可调终端之间的电连续性。在这些实施例中，可调线圈段组件还可以用于描述本发明的其它例子。
[0024]在本发明的一些实施例中，固定的导电线圈段1a和1b可由例如铜管或铜片形成，它们具有足够的弯曲弹性以在固定的导电线圈段的相对的可调线圈段10a”和10b”处弯曲，使得通过可调线圈段组件1d可以在可变的打开段位置和闭合段位置之间移动导电线圈段。
[0025]可调线圈段1c可以是例如柔性编织电导体(诸如铜)或伸缩式电导体(诸如同轴可伸缩铜管)。
[0026]可调线圈段分隔器10d’可以是移动可调线圈段端头10a”或10b”，或者移动这两者的元件。例如，分隔器10d’可以是固定(但与可调线圈段端头10a”电隔离)在可调线圈段端头10a”并穿过可调线圈段端头10b”中的电隔离孔的杆，使得当(在该例子中，线性)作动器10d”在正X或负X方向上移动时，可调线圈段端头10a”在相同的方向上移动，同时可调线圈段端头10b”保持固定。可选地，分隔器10d’可以是穿过可调线圈段端头10a”和10b”中的电隔离螺纹开口的螺纹杆，使得当作动器10d”旋转螺纹杆时，可调线圈段端头10a”和10b”在相反的正X和负X方向上移动，从而将可调线圈段端头分开或连接起来。可以基于特定应用选择作动器10d”，例如