他实施例提供用于其他图案和大小，和/或使用 除铜之外的导电材料（例如，铝）。在优选实施例中，铜线圈302在空心管内承载冷却剂。
[0045] 选择具有四匝堆叠螺旋形式的优选实施例，因为它被调成与选定的特定电源调 谐，并且紧凑且给工件输送所需的热量。一般来讲，应当选择线圈设计使得线圈被调成与所 使用的电源调谐。因为线圈302被调成与所使用的电源402调谐，系统400在感应头100与 电源402之间不需要降低电压的变压器，并且可以在不增加变压器的成本、大小和重量的 情况下直接连接到电源402上。因此，施加在线圈302上的均方根电压不小于电源402中 的变换器的输出的均方根电压。
[0046] 多匝设计的线圈302有助于在加热区上更均匀地分配热量，并且包括两层堆叠方 面的紧凑线圈的设计有助于保持感应头100的占有面积较小。小直径的铜管导体，优选为 1/4英寸直径，提供第二层与加热的材料的足够耦合。其他实施例提供用于其他图案和大 小，包括单层螺旋（未堆叠）、八匝双堆叠线圈、具有不同直径的线圈、非空心的线圈、绞股 的线圈、由除铜之外的材料制成的线圈、由与线圈接触（而不是在线圈内）的流体冷却的线 圈（例如，在灌封料304的空间内流动的流体）以及其他图案、大小、形状和设计。当选择 线圈设计时，应当考虑工件的直径。长度更短的线圈在更小直径的管道上提供更好地耦合， 因为线圈边缘没有解耦达到更长的固定线圈能够解耦的程度。
[0047] 图5示出了替代形式的线圈。图5的线圈是每层四匝的两层堆叠的螺旋，但是具 有设置成不同于线圈302的连接。图6和图8示出了图5的线圈的通量集中器。
[0048] 图7示出了感应头700的分解图，包括图5、图6和图8的线圈和通量集中器。在 此实施例中，感应头700包括外壳/壳体702、间隔物/轮子704、灌封料706,其中设置了图 5、图6和图8的线圈和通量集中器，以及热绝缘体708和绝缘体及磨损表面710。图9示出 了组装的感应头700。
[0049] 对本发明可以作出仍然落入本发明的旨在范围内的许多修改。因此，应当明白的 是，已经根据本发明提供了完全满足以上阐述的目的和优点的用于感应加热的方法和装 置。尽管结合本发明的具体实施例已经描述了本发明，但显然许多替代形式、修改和变化对 本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明旨在包括落入所附权利要求书的精神和宽 泛范围内的所有的这些替代形式、修改和变化。
【主权项】
本发明的主张专有所有权或特权的实施例定义如下：
1. 一种感应加热头，包括导电线圈，其中所述导电线圈卷绕成具有至少两层并且每层 至少两匝的堆叠的扁平螺旋形式。
2. 根据权利要求1所述的感应加热头，进一步包括围绕所述导电线圈设置的通量集中 器，由此朝着所述感应头的第一面集中通量，并且其中所述导电线圈保持在相对于所述通 量集中器的固定位置，并且其中所述第一面由设置成防止所述线圈与所述工件接触的磨损 表面以及设置在所述线圈与所述磨损表面之间的热绝缘体构成。
3. 根据权利要求2所述的感应加热头，其中各层具有至少四匝，并且所述导电线圈是 载有冷却剂的铜管。
4. 根据权利要求1所述的感应加热头，其中各层具有选定成将所述感应头调成与电源 的匝数调谐。
5. 根据权利要求4所述的感应加热头，其中所述壳体包括至少一个间隔物，所述至少 一个间隔物设置成维持所述第一面与工件之间所需的间距。
6. 根据权利要求5所述的感应加热头，进一步包括安装在所述壳体上的温度传感器。
7. 根据权利要求6所述的感应加热头，其中所述温度传感器是非接触式温度传感器。
8. -种感应加热头，具有设置成保持在待加热工件附近的第一面，包括： 导电线圈； 壳体，所述导电线圈布置在壳体中；以及 多个间隔物，安装在所述壳体上，所述壳体设置成保持所述第一面与工件之间所需的 间距。
9. 根据权利要求8所述的感应加热头，进一步包括围绕所述导电线圈设置的通量集中 器，其中所述导电线圈保持在相对于所述通量集中器的固定位置，并且由此朝着所述第一 面集中通量。
10. 根据权利要求9所述的感应加热头，其中所述导电线圈由铜构成，并且卷绕成具有 两层并且每层至少两匝的堆叠螺旋形式，并且所述铜线圈是载有冷却剂的管。
11. 根据权利要求10所述的感应加热头，其中各层具有选定成将所述感应头调成与电 源的匝数调谐。
12. 根据权利要求11所述的感应加热头，进一步包括安装在所述壳体上的非接触式温 度传感器。
13. 根据权利要求8所述的感应加热头，其中所述第一面包括热绝缘体和设置成防止 所述线圈与所述工件接触的磨损表面中的至少一个，并且进一步包括安装在所述壳体上的 手柄，由此在所述感应头用于加热的同时可以保持所述感应头。
14. 一种感应加热系统，包括： 开关电源，具有变换器，所述变换器提供至少IKW均方根变换器电压的变换器输出；以 及 感应头，连接至所述功率输出，从而以所述均方根变换器电压接收变换器输出，其中所 述感应头包括壳体以及所述壳体内的导电线圈，所述导电线圈设置成在工件中感应热量并 且被卷绕以被调成与所述输出功率调谐，由此所述导电线圈在所述均方根变换器电压不被 转变成更低电压的情况下接收所述均方根变换器电压。
15. 根据权利要求14所述的感应加热系统，其中所述导电线圈由铜构成，并且卷绕成 具有两层并且每层至少两匝的堆叠螺旋形式，使得所述铜线圈被调成与所述功率输出调 谐，并且其中所述感应头进一步包括围绕所述铜线圈设置的通量集中器，由此朝着所述感 应头的第一面集中通量。
16. 根据权利要求15所述的感应加热系统，其中所述线圈和所述通量集中器设置在所 述壳体中。
17. 根据权利要求16所述的感应加热系统，其中所述壳体包括至少一个间隔物，所述 至少一个间隔物设置成保持所述第一面与所述工件之间所需的间距。
18. 根据权利要求17所述的感应加热系统，进一步包括安装在所述壳体上的非接触式 温度传感器，其中所述温度传感器给所述电源提供反馈。
19. 根据权利要求15所述的感应加热系统，其中所述第一面包括设置成防止所述线圈 与所述工件接触的磨损表面，和热绝缘体，所述热绝缘体设置在所述线圈与所述磨损表面 之间，并且进一步包括安装在所述壳体上的手柄，由此在所述感应头用于加热的同时可以 保持所述感应头。
20. -种感应加热头，包括导电线圈，其中所述导电线圈卷绕成具有至少一层并且每层 至少两匝的扁平螺旋形式，并且其中每层具有被选定成将所述感应头调成与电源的匝数调 谐。
【专利摘要】一种感应加热系统包括电源和感应头。变换器输出所处的电压不大于施加在所述线圈上的电压。所述感应头包括壳体，所述壳体容纳设置成在工件中感应热量的导电线圈，并且所述线圈卷绕成被调成与输出功率调谐。所述线圈卷绕成每层具有至少两匝的堆叠的螺旋图案。通量集中器围绕所述线圈设置，灌封料围绕所述集中器和线圈。间隔物维持所述感应头与所述工件之间的所需间距。所述线圈是载有冷却剂的管。所述感应头包括防止所述线圈与所述工件接触的磨损表面以及所述线圈与所述磨损表面之间的热绝缘体。非接触式温度传感器安装在所述壳体上。
【IPC分类】H05B6/14, H05B6/36, H05B6/40
【公开号】CN105075392
【申请号】CN201480008624
【发明人】保罗·D.·韦尔哈根, 蒂芙尼·安妮·卡特, 艾伦·戴尔·谢里尔
【申请人】伊利诺斯工具制品有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月11日
【公告号】CA2896679A1, EP2959746A1, US20140231415, WO2014130300A1