СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ И НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК H01F41/02 

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Технология, раскрытая в настоящем описании, относится к способу изготовления катушки индуктивности и нагревательному устройству, которое используется при изготовлении катушек индуктивности.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известна катушка индуктивности с сердечником, вокруг которого намотана обмотка и который разделен на множество сегментов сердечника. Такие сегменты сердечника иногда соединяют вместе посредством клея горячего отверждения. Например, в публикации японской патентной заявки № 2007-335523 (JP 2007-335523 A) и публикации японской патентной заявки № 2014-33039 (JP 2014-33039 A) раскрыт способ, относящийся к склеиванию сегментов сердечника с использованием клея горячего отверждения. Способ по JP 2007-335523 A включает в себя следующие этапы: обмотку устанавливают на двух сегментах сердечника, а два сегмента сердечника располагают обращенными друг к другу, и между ними располагают неотвержденный клей горячего отверждения. Этот узел из двух сегментов сердечника и обмотки нагревают посредством нагревателя, чтобы клей горячего отверждения подвергался повышению температуры и отверждению. По мере того, как клей горячего отверждения отверждается, два сегмента сердечника соединяются вместе. Когда таким образом узел нагревают посредством нагревателя, обмотка также нагревается. Чтобы отличить обмотку катушки индуктивности от высокочастотной нагревательной обмотки (которая будет описана ниже), которая нагревает катушку индуктивности, первая будет в дальнейшем именоваться обмоткой катушки индуктивности. Высокочастотная нагревательная обмотка будет именоваться просто нагревательной обмоткой.

[0003] В JP 2014-33039 A раскрыт способ склеивания вместе сегментов сердечника с предотвращением повышения температуры обмотки катушки индуктивности. Этот способ включает в себя следующие этапы: обмотку катушки индуктивности устанавливают на двух сегментах сердечника, и два сегмента сердечника располагают обращенными друг к другу, причем между ними находится неотвержденный клей горячего отверждения. Этот узел из двух сегментов сердечника и обмотки катушки индуктивности находится внутри нагревательной обмотки. На нагревательную обмотку подается переменный ток, при этом полученный переменный магнитный поток производит тепло в сегментах сердечника. Тепло, выделяемое в сегментах сердечника, позволяет клею горячего отверждения подвергаться повышению температуры и отверждению. В результате два сегмента сердечника склеиваются вместе. В способе согласно JP 2014-33039 A выбрана такая частота, что скорость повышения температуры сегментов сердечника из-за возникающего переменного магнитного потока выше, чем скорость повышения температуры обмотки катушки индуктивности. Поэтому способ согласно JP 2014-33039 A может позволить клею горячего отверждения подвергнуться повышению температуры и отверждению за счет тепла, выделяемого в сегментах сердечника, с одновременным предотвращением повышения температуры обмотки катушки индуктивности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В способе JP 2014-33039 A нагревательная обмотка не имеет сердечника. Поэтому магнитное поле, генерируемое нагревательной обмоткой, распространяется на пространство, окружающее нагревательную обмотку. Часть переменного магнитного потока, генерируемого нагревательной обмоткой, проходит через витки обмотки катушки индуктивности. Этот магнитный поток, проходящий через витки обмотки катушки индуктивности, вызывает вихревой ток и создает тепло в этих витках. Таким образом, при реализации способа по JP 2014-33039 A невозможно избежать образования тепла в витках обмотки катушки индуктивности из-за прохождения через него магнитного потока. Имеются возможности для совершенствования способа склеивания сегментов сердечника катушки индуктивности с использованием нагревательной обмотки (способ изготовления катушки индуктивности). Настоящее описание предлагает усовершенствованный способ изготовления катушки индуктивности и нагревательное устройство, подходящее для этого способа изготовления.

[0005] Одним из объектов данного изобретения является способ изготовления катушки индуктивности. Катушка индуктивности содержит первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника. Способ изготовления включает: установку обмотки катушки индуктивности на первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника, и размещение первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника обращенными друг к другу так, что неотвержденный клей горячего отверждения зажат между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника; размещение нагревательного сердечника таким образом, что одна оконечность нагревательного сердечника, вокруг которого намотана нагревательная обмотка, обращен к первому сегменту сердечника, а другая оконечность нагревательного сердечника обращена ко второму сегменту сердечника; генерирование тепла в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника посредством переменного магнитного потока, причем переменный магнитный поток генерируют в замкнутом магнитном контуре, проходящем через нагревательный сердечник, первый сегмент сердечника, второй сегмент сердечника и клей горячего отверждения посредством подачи переменного тока на нагревательную обмотку; а также склеивание первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника путем повышения температуры и отверждения клея горячего отверждения. Согласно этому способу изготовления, почти весь магнитный поток, создаваемый нагревательной обмоткой, проходит через замкнутый магнитный контур, проходящий через нагревательный сердечник, первый сегмент сердечника, второй сегмент сердечника и клей горячего отверждения. Таким образом, можно создавать тепло в сегментах сердечника и склеивать сегменты сердечника, одновременно предотвращая повышение температуры в обмотке катушки индуктивности.

[0006] Площадь участка склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника может быть меньше, чем каждая площадь из следующих площадей: площадь той зоны нагревательного сердечника, которая обращена к первому сегменту сердечника, и площадь той зоны нагревательного сердечника, которая обращена ко второму сегменту сердечника. Чем меньше площадь прохождения магнитного потока, тем выше плотность магнитного потока, что означает большее количество тепла, выделяемого на единицу площади. Когда площади зон нагревательного сердечника, которые обращены к сегментам сердечника, являются большими, температуры сегментов сердечника вблизи границы между нагревательным сердечником и сегментами сердечника возрастают медленно, и при этом температуры сегментов сердечника вблизи участка склеивания между ними могут подниматься быстро.

[0007] Частота переменного тока может представлять собой частоту, при которой потери в нагревательном сердечнике меньше потерь в каждом сегменте из первого сегмента сердечника и втором сегменте сердечника; и когда протекает переменный ток этой частоты через нагревательную обмотку, в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника могут возникать потери вследствие магнитного гистерезиса и вихревого тока в нагревательном сердечнике. Когда на нагревательную обмотку подается переменный ток, в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника возникают потери (потери в сердечнике) из-за магнитного гистерезиса и вихревого тока. Количество тепла, вырабатываемого на единицу площади сердечника, обусловлено потерями в сердечнике. Единица площади здесь означает единицу площади, ортогональной проходящему через нее магнитному потоку. Потери в сердечнике зависят от материала сердечника и частоты подаваемого тока. Выбор такого материала нагревательного сердечника и такой частоты переменного тока, что при этом потери в нагревательном сердечнике становятся относительно небольшими, может обеспечить сокращение потерь в нагревательном сердечнике, так что магнитная энергия может эффективно использоваться для получения тепла в сегментах сердечника.

[0008] Одна оконечность нагревательного сердечника могут располагать рядом с участком склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника; и другую оконечность нагревательного сердечника могут располагать рядом с участком склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника. Эта конфигурация помогает уменьшить длину замкнутого магнитного контура, включающего в себя участок склеивания (клей горячего отверждения), и увеличить количество тепла, выделяемого вблизи участка склеивания. В результате клей горячего отверждения можно нагревать более эффективно.

[0009] Участок склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника может быть расположен внутри обмотки катушки индуктивности. Когда участок склеивания находится внутри обмотки катушки индуктивности, нагреватель не может нагревать участок склеивания, не нагревая обмотку катушки индуктивности. Таким образом, температура обмотки катушки индуктивности повышается. В способе согласно JP 2014-33039 A невозможно избежать нагрева, возникающего в витках обмотки катушки индуктивности, когда магнитный поток проходит через обмотку катушки индуктивности, и возникает вихревой ток. Таким образом, температура обмотки катушки индуктивности повышается. Напротив, способ изготовления катушки индуктивности в соответствии с настоящим изобретением предусматривает пропуск магнитного потока в участок склеивания через сегменты сердечника катушки индуктивности, при этом большая часть магнитного потока не проходит через витки обмотки катушки индуктивности. Поэтому использованием способа изготовления катушки индуктивности в соответствии с настоящим изобретением можно эффективно нагревать участок склеивания (клей горячего отверждения) даже в том случае, если он расположен внутри обмотки катушки индуктивности, при этом одновременно предотвращается повышение температуры обмотки катушки индуктивности.

[0010] Другой объект изобретения представляет собой нагревательное устройство для соединения вместе первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника катушки индуктивности посредством клея горячего отверждения. В этой конфигурации первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника размещены таким образом, что первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника обращены друг к другу, зажимая клей горячего отверждения, расположенный между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника. Нагревательное устройство содержит: нагревательный сердечник, при этом одна оконечность нагревательного сердечника обращена к первому сегменту сердечника, а другая оконечность нагревательного сердечника обращена ко второму сегменту сердечника; нагревательную обмотку, намотанную вокруг нагревательного сердечника; а также контроллер, сконфигурированный для подачи переменного тока на нагревательную обмотку так, чтобы переменный магнитный поток генерировался в замкнутом магнитном контуре, проходящем через нагревательный сердечник, первый сегмент сердечника, второй сегмент сердечника и клей горячего отверждения, когда нагревательный сердечник обращен к первому сегменту сердечника и второму сегменту сердечника.

[0011] Детали и дальнейшие усовершенствования способа, раскрытые в настоящем описании, будут описаны ниже в «Подробном описании примеров осуществления».

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примеров осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей катушки индуктивности;

Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе катушки индуктивности, установленной в высокочастотном нагревательном устройстве;

Фиг. 3 представляет собой вид в плане катушки индуктивности, установленной в высокочастотном нагревательном устройстве;

Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе одного сегмента сердечника катушки индуктивности и одного нагревательного сердечника;

Фиг. 5 представляет собой график, показывающий характеристики потерь на сегменте сердечника и нагревательном сердечнике;

Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе катушки индуктивности, установленной в другом высокочастотном нагревательном устройстве;

Фиг. 7 представляет собой вид в плане катушки индуктивности, установленной в том же высокочастотном нагревательном устройстве;

Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе катушки индуктивности с двойной обмоткой и высокочастотного нагревательного устройства; и

Фиг. 9 представляет собой вид сбоку катушки индуктивности с двойной обмоткой и высокочастотного нагревательного устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0013] Способ изготовления катушки индуктивности согласно примеру осуществления изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Сначала будет описана катушка индуктивности 2, которая является одним из примеров катушки индуктивности, изготовленной способом изготовления в соответствии с примером осуществления изобретения. На фиг. 1 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей катушки индуктивности 2. Катушка индуктивности 2 содержит два сегмента 3a, 3b сердечника E-образной формы и обмотку 4. Сегменты 3a, 3b сердечника будут в совокупности именоваться сердечником 3 катушки индуктивности. Два сегмента 3а, 3b сердечника имеют одинаковую форму. Сегменты 3а, 3b сердечника расположены так, что поверхности 33, 34 проводящих оконечностей (оконечностей магнитопровода, далее по тексту опущено) трех прямых проходящих параллельно друг другу частей 32, 31 одного сегмента сердечника обращены к поверхностям проводящих оконечностей другого сегмента сердечника, причем центральные прямые части 31 проходят через внутреннюю часть обмотки 4.

[0014] Поверхности 33 проводящих оконечностей правой и левой прямых частей 32 сегмента 3a сердечника соединяются с поверхностями 33 проводящих оконечностей сегмента 3b сердечника. Другими словами, поверхности 33 проводящих оконечностей образуют участки склеивания между двумя сегментами 3а, 3b сердечника. Поверхности 33 проводящих оконечностей правой и левой прямых частей 32 (участки склеивания) двух сегментов 3а, 3b сердечника соединяют вместе с использованием клея горячего отверждения, и поэтому два сегмента 3а, 3b сердечника объединены в один сердечник 3 катушки индуктивности. Из трех прямых проходящих параллельно друг другу частей 32, 31 центральная прямая часть 31 короче, чем правая и левая прямые части 32. Когда два сегмента 3а, 3b сердечника соединены вместе, остается зазор между поверхностями 34 проводящих оконечностей прямых частей 31 двух сегментов 3а, 3b сердечника. Этот зазор предусмотрен для предотвращения магнитного насыщения катушки индуктивности 2.

[0015] Сегменты 3а, 3b сердечника получают путем компактирования порошка ферромагнитного материала, такого как феррит, со смолой. Обмотка 4 представляет собой наклонные витки прямоугольной медной проволоки с изоляционным покрытием. Ссылочные позиции 41, 42 обозначают питающие линии обмотки 4. Для изготовления сегментов 3а, 3b сердечника и изготовления обмотки 4 могут быть применены обычные способы, и поэтому подробное описание этих способов изготовления будет опущено.

[0016] При изготовлении катушки индуктивности 2 сегменты 3а, 3b сердечника обеспечивают следующие преимущества. Сердечник 3 катушки индуктивности имеет конструкцию, в которой обе оконечности части сердечника 3 катушки индуктивности, проходящего через обмотку, соединены друг с другом снаружи обмотки. Использование сегментов 3а, 3b сердечника позволяет заранее образовать обмотку 4, а затем установить обмотку 4 на сегменты 3а, 3b сердечника. Использование такого способа производства может снизить стоимость изготовления катушки индуктивности.

[0017] Способ изготовления катушки индуктивности, раскрытый в настоящем описании, отличается способом склеивания сегментов 3а, 3b сердечника. Этот способ склеивания сегментов 3a, 3b сердечника будет описан. Как описано выше, сегменты 3а, 3b сердечника склеивают вместе с использованием клея горячего отверждения (термореактивной смолы). Перед отверждением клея горячего отверждения обмотку 4 устанавливают на сегментах 3а, 3b сердечника. Затем сегменты 3а, 3b сердечника располагают вплотную друг к другу, причем неотвержденный клей 6 горячего отверждения располагают между поверхностями 33 проводящих оконечностей (участками склеивания). Узел из обмотки 4 и сегментов 3а, 3b сердечника (катушки индуктивности 2 с несклеенными сегментами сердечника) устанавливают в высокочастотном нагревательном устройстве (нагревательном устройстве). Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе узла, установленного в высокочастотном нагревательном устройстве 10. Фиг. 3 представляет собой вид в плане узла, установленного в высокочастотном нагревательном устройстве 10. Держатель, который удерживает катушку индуктивности 2 с несклеенными сегментами сердечника, не показан на фиг. 2 и фиг. 3.

[0018] Высокочастотное нагревательное устройство 10 включает в себя два нагревательных сердечника 12, нагревательные обмотки 13, намотанные, соответственно, вокруг нагревательных сердечников 12, а также контроллер 20. Контроллер 20 соединен с питающими линиями нагревательных обмоток 13 и может подавать переменный ток на нагревательные обмотки 13. Опорная база для двух нагревательных сердечников 12 также не показана на фиг. 2 и фиг. 3. На фиг. 3 питающие линии нагревательной обмотки 13 и контроллера 20 также не показаны.

[0019] Нагревательный сердечник 12 содержит U-образную форму и расположен так, что одна оконечность 12а U-образной формы обращена к сегменту 3а сердечника, тогда как другая оконечность 12b обращена к сегменту 3b сердечника. Все поверхности 14 проводящих оконечностей нагревательного сердечника 12 обращены к сегментам 3а, 3b сердечника.

[0020] Поверхность 14 одной проводящей оконечности 12а U-образного нагревательного сердечника 12 обращена к сегменту 3а сердечника, а поверхность 14 другой проводящей оконечности 12b обращена к сегменту 3b сердечника, тогда как поверхности 33 проводящих оконечностей сегментов 3a, 3b сердечника обращены друг к другу. Поверхности 33 проводящих оконечностей сегмента 3а сердечника и поверхности 33 проводящих оконечностей сегмента 3b сердечника параллельны друг другу и плотно прилегают друг к другу, при этом клей 6 горячего отверждения зажат между ними. Как показано жирными пунктирными линиями на фиг. 3, образуются замкнутые магнитные контуры B1 (замкнутые контуры), каждый из которых проходит через нагревательный сердечник 12, сегменты 3a, 3b сердечника и клей 6 горячего отверждения. Другими словами, нагревательный сердечник 12 имеет пару противоположных поверхностей (поверхность 14 одной проводящей оконечности 12а и поверхность 14 другой проводящей оконечности 12b), так что когда нагревательный сердечник 12 обращен к сегменту 3а сердечника и сегменту 3b сердечника, замкнутый магнитный контур B1, проходящий через клей 6 горячего отверждения, образуется нагревательным сердечником 12 и сегментами 3a, 3b сердечника.

[0021] Когда контроллер 20 подает переменный ток на нагревательную обмотку 13, в нагревательном сердечнике 12, сегментах 3а, 3b сердечника и клее 6 горячего отверждения вдоль замкнутого магнитного контура В1 генерируется магнитный поток (переменный магнитный поток). Так как поверхности 33 проводящих оконечностей сегментов 3а, 3b сердечника плотно примкнуты друг к другу с клеем 6 горячего отверждения, зажатым между ними, лишь небольшая величина магнитного потока уходит в зазор между поверхностью 33 проводящей оконечности сегмента 3а сердечника и поверхностью 33 проводящей оконечности сегмента 3b сердечника. Почти весь магнитный поток, создаваемый нагревательной обмоткой 13, проходит через нагревательный сердечник 12 и сегменты 3a, 3b сердечника (а также клей 6 горячего отверждения) вдоль замкнутого магнитного контура B1, так что магнитный поток едва вытекает наружу. Переменный ток, протекающий через нагревательную обмотку 13, заставляет переменный магнитный поток протекать через нагревательный сердечник 12 и сегменты 3а, 3b сердечника, и этот магнитный поток создает тепло в сегментах 3а, 3b сердечника. Это тепло создается, когда магнитная энергия, которую магнитный поток теряет при прохождении через сердечник, превращается в тепло. Тепло, производимое в сегментах 3а, 3b сердечника, позволяет клею 6 горячего отверждения подвергаться повышению температуры и отверждению. Как описано выше, магнитный поток, генерируемый нагревательной обмоткой 13, проходит через нагревательный сердечник 12 и сегменты 3a, 3b сердечника (а также клей 6 горячего отверждения), и едва вытекает наружу, так что магнитный поток почти не проходит через обмотку 4 катушки индуктивности 2. Поэтому количество тепла, создаваемого в обмотке 4, невелико, и повышение температуры обмотки 4 может быть предотвращено. Другими словами, можно отверждать клей 6 горячего отверждения, эффективно повышая его температуру, используя магнитную энергию, генерируемую переменным током в нагревательной обмотке 13.

[0022] Поверхности 14 проводящих оконечностей U-образного нагревательного сердечника 12 и сердечник 3 катушки индуктивности тесно примыкают друг к другу через небольшой зазор d. Таким образом, нагревательный сердечник 12 не контактирует с сердечником 3 катушки индуктивности, чтобы предотвратить повреждение сердечника 3 катушки индуктивности. Зазор d является небольшим, и величина магнитного потока, утекающего в зазор между поверхностями 14 проводящих оконечностей нагревательного сердечника 12 и сердечника 3 катушки индуктивности, также является незначительной. Другими словами, нагревательный сердечник 12 и сердечник 3 катушки индуктивности магнитно связаны друг с другом.

[0023] Как показано на фиг. 3, нагревательный сердечник 12 расположен так, что обе оконечности 12а, 12b примыкают к участку склеивания между сегментами 3а, 3b сердечника (поверхностями 33 проводящих оконечностей). При размещенном таким образом нагревательном сердечнике длина замкнутого магнитного контура B1, проходящего через сегменты 3a, 3b сердечника, уменьшается, так что температура участка склеивания (клея 6 горячего отверждения) может быть эффективно повышена.

[0024] Переменный магнитный поток, хотя и небольшой величины, проходит через центральные прямые части 31 (см. фиг. 1) сегментов 3a, 3b сердечника. Это означает, что переменный магнитный поток проходит через внутреннюю часть обмотки 4. Даже когда переменный магнитный поток проходит через внутреннюю часть обмотки 4, ток не течет через обмотку 4, поскольку оба конца 41, 42 обмотки 4 являются свободными. Кроме того, магнитный поток не проходит через витки обмотки 4, так что в витках обмотки 4 не возникает вихревой ток. Поэтому тепло в обмотке 4 почти не возникает.

[0025] На фиг. 4 показан вид в перспективе одного сегмента 3а сердечника и одного нагревательного сердечника 12. Поверхности 14 проводящих оконечностей нагревательного сердечника 12 обращены к сегментам 3а, 3b сердечника. Площадь поверхности 33 проводящей оконечности (участка склеивания) сегмента 3а сердечника меньше площади поверхности 14 проводящей оконечности нагревательного сердечника 12 (то есть площади той зоны нагревательного сердечника 12, которая обращена к сегменту 3а сердечника). Сегменты 3a, 3b сердечника имеют одинаковую форму, а площадь поверхности 33 проводящей оконечности (участке склеивания) сегмента 3b сердечника также меньше площади поверхности 14 проводящей оконечности нагревательного сердечника 12 (площади той зоны нагревательного сердечника 12, которая обращена к сегменту 3b сердечника). Это означает, что плотность магнитного потока на участке склеивания выше, чем плотность магнитного потока на границе между нагревательным сердечником 12 и сегментом 3а сердечника (поверхности 14 проводящей оконечности). Чем выше плотность магнитного потока, тем больше количество тепла, выделяемого на единицу площади. Из-за этого соотношения площадей потеря магнитной энергии вблизи границы между нагревательным сердечником 12 и сегментом 3а сердечника уменьшается, а плотность производства тепла вблизи участка склеивания (клея 6 горячего отверждения) относительно возрастает. Это способствует ускорению повышения температуры клея 6 горячего отверждения.

[0026] Далее будет описана частота переменного тока, подаваемого на нагревательную обмотку 13. Фиг. 5 представляет собой диаграмму, показывающую характеристики потерь на сердечнике 3 катушки индуктивности и нагревательном сердечнике 12. Вертикальная ось показывает потерю W2, а горизонтальная ось показывает частоту. Диаграмма G1, выполненная пунктирной линией, представляет собой частотные характеристики потерь на сердечнике 3 катушки индуктивности, а диаграмма G2, выполненная сплошной линией, представляет частотные характеристики потерь в нагревательном сердечнике 12. В диапазоне ниже частоты fth потери в нагревательном сердечнике 12 (диаграмма G2) меньше потерь в сердечнике 3 катушки индуктивности (линия G1). Частота переменного тока, подаваемого на нагревательную обмотку 13, устанавливается в диапазоне ниже частоты fth. Когда выбрана такая частота, количество тепла, выделяемого в нагревательном сердечнике 12, становится меньше, чем количество тепла, выделяемого в сердечнике 3 катушки индуктивности. Это также способствует эффективному повышению температуры участка склеивания (клея 6 горячего отверждения). Когда переменный ток подается на нагревательную обмотку 13, в сердечнике 3 катушки индуктивности (сегментах 3а, 3b сердечника) из-за магнитного гистерезиса и вихревого тока возникают потери (потери в сердечнике).

[0027] Другой пример высокочастотного нагревательного устройства будет описан с использованием фиг. 6 и фиг. 7. Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе другого высокочастотного нагревательного устройства 110, в котором установлена катушка индуктивности 2 с несклеенными сегментами 3а, 3b сердечника. Фиг. 7 представляет собой вид сбоку высокочастотного нагревательного устройства 110, в котором установлена катушка индуктивности 2 с несклеенными сегментами 3а, 3b сердечника. Питающие линии сегментов 3a, 3b сердечника, контроллера 20 и часть витков обмотки 4 не показаны на фиг. 7. Высокочастотное нагревательное устройство 10, показанное на фиг. 2 и фиг. 3, включает в себя два нагревательных сердечника 12. Высокочастотное нагревательное устройство 110, показанное на фиг. 6, включает в себя один U-образный нагревательный сердечник 112 большого размера. Два 3 сердечника 3a, 3b, плотно удерживаемые вместе с зажатым между ними неотвержденным клеем горячего отверждения установлены на внутренней стороне обеих проводящих оконечностей 112a, 112b U-образного нагревательного сердечника 112. Держатель сегментов 3a, 3b сердечника, которые удерживаются вместе, не показан на фиг. 6 и фиг. 7.

[0028] Одна оконечность 112а нагревательного сердечника 112 близко обращена к сегменту 3а сердечника, в то время как другая оконечность 112b близко обращена к сегменту 3b сердечника. Сегменты 3а, 3b сердечника обращены друг к другу с клеем 6 горячего отверждения, зажатым между ними. Как показано на фиг. 7, сегменты 3а, 3b сердечника удерживаются на внутренней стороне обоих оконечностей 112а, 112b U-образного нагревательного сердечника 112, а замкнутый магнитный контур B2 образован нагревательным сердечником 112 и сегментами 3а, 3b (и клеем 6 горячего отверждения). Когда контроллер 20 подает переменный ток на нагревательную обмотку 113, в замкнутом магнитном контуре B2 генерируется переменный магнитный поток. Этот переменный магнитный поток создает тепло в сегментах 3а, 3b сердечника, при этом клей 6 горячего отверждения подвергается повышению температуры и отвердевает. В результате сегменты 3а, 3b сердечника соединяются вместе. Большая часть магнитного поля (магнитного потока), генерируемого нагревательной обмоткой 113, проходит через замкнутый магнитный контур B2, и поэтому обмотка 4 катушки индуктивности 2 мало нагревается.

[0029] Как описано выше, центральные прямые части 31 (см. фиг. 1) сегментов 3a, 3b сердечника E-образной формы короче, чем правая и левая прямые части 32, и остается зазор между проводящей оконечностью прямой части 31 сегмента 3a сердечника и проводящей оконечностью прямой части 31 сегмента 3b сердечника. Ширина зазора больше ширины слоя клея 6 горячего отверждения. Магнитное сопротивление магнитного контура, проходящего через центральные прямые части 31 сегментов 3а, 3b сердечника, обращенных друг к другу, больше, чем магнитное сопротивление магнитного контура, проходящего через правую и левую прямые части 32. Поэтому через магнитный контур, проходящий через центральные прямые части 31 (то есть магнитный контур, проходящий через внутреннюю часть обмотки 4), течет не настолько значительный магнитный поток, как через магнитный контур, проходящий через правую и левую прямые части 32. Более того, даже когда переменный магнитный поток протекает через внутреннюю часть обмотки 4, через обмотку 4 не течет индукционный ток, поскольку оба конца 41, 42 обмотки 4 свободны. Магнитный поток не течет непосредственно через витки обмотки 4, при этом в витках обмотки 4 также не возникает вихревой ток. Поскольку зазор d между проводящими оконечностями 112a, 112b нагревательной обмотки 113 и сердечником 3 катушки индуктивности является небольшим, в этот зазор утекает только небольшая величина магнитного потока. Поскольку толщина клея 6 горячего отверждения небольшая, только небольшая величина магнитного потока утекает в зазор между поверхностью 33 проводящей оконечности сегмента 3а сердечника и поверхностью 33 проводящей оконечности сегмента 3b сердечника. Эти факторы также способствуют предотвращению повышения температуры обмотки 4.

[0030] Способ изготовления катушки индуктивности, имеющей другую форму, будет описан с использованием фиг. 8 и фиг. 9. Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе катушки индуктивности 102, установленной в высокочастотном нагревательном устройстве 110. Высокочастотное нагревательное устройство 110 является таким же устройством, что и описанное на фиг. 6 и фиг. 7. Два сегмента 103а, 103b сердечника, которые плотно удерживаются с зажатыми между ними неотвержденными слоями клея 6а, 6b горячего отверждения и определяющей зазор пластиной 7, расположенными между сегментами 103а, 103b, установлены на внутренней стороне обеих проводящих оконечностей U-образного нагревательного сердечника 112. Держатель сегментов 103а, 103b сердечника, которые плотно удерживаются вместе, не показан на фиг. 8 и фиг. 9.

[0031] Сердечник (сердечник 103 катушки индуктивности) катушки индуктивности 102 разделен на два U-образных сегмента 103a, 103b сердечника. Когда их соединяют вместе, сегменты 103а, 103b сердечника образуют форму кольца. Две обмотки 104а, 104b намотаны вокруг кольцеобразного сердечника 103 катушки индуктивности. Катушку индуктивности 102 иногда называют катушкой индуктивности с двойной обмоткой. Хотя питающие линии обмоток 104a, 104b не показаны, один конец обмотки 104a и один конец обмотки 104b соединены друг с другом.

[0032] В способе изготовления катушки индуктивности 102 сначала обмотки 104а, 104b устанавливают на сегменты 103а, 103b сердечника катушки индуктивности 102, и сегменты 103а, 103b сердечника обращают друг к другу вплотную, при этом между ними зажимают неотвержденный клей горячего отверждения. Затем узел из сегментов 103а, 103b сердечника и обмоток 104а, 104b (узел с неотвержденным клеем горячего отверждения) устанавливают в высокочастотном нагревательном устройстве 110.

[0033] Участки склеивания между сегментами 103а, 103b сердечника соответственно расположены на внутренней стороне обмоток 104а, 104b. Фиг. 9 представляет собой вид сбоку катушки индуктивности 102, установленной в высокочастотном нагревательном устройстве 110. На фиг. 9 обмотка 104b обозначена воображаемой линией, и поэтому сегменты 103a, 103b сердечника внутри обмотки 104b изображены так же.

[0034] Сегменты 103а, 103b сердечника обращены друг к другу с определяющей зазор пластиной 7, зажатой между ними. Поверхность 133 проводящей оконечности сегмента 103а сердечника и определяющая зазор пластина 7 соединены вместе посредством слоя клея 6а горячего отверждения, тогда как поверхность 133 проводящей оконечности сегмента 103b сердечника и определяющая зазор пластина 7 соединены вместе посредством слоя клея 6b горячего отверждения. Поверхности 133 проводящих оконечностей сегментов 103а, 103b сердечника соответствуют участку склеивания. Нагревательный сердечник 112 расположен так, что одна оконечность 112а обращена к сегменту 103а сердечника, в то время как другая оконечность 112b обращена к сегменту 103b сердечника.

[0035] Как показано на фиг. 9, замкнутый магнитный контур В3 образован нагревательным сердечником 112 и сегментами 103а, 103b сердечника. Когда контроллер 20 подает переменный ток на нагревательную обмотку 113, потеря магнитной энергии в сегментах 103а, 103b сердечника превращаются в тепло, и, таким образом, производится тепло. Это тепло позволяет слоям клея 6a, 6b горячего отверждения выдерживать повышение температуры и отверждение. В результате сегменты 103а, 103b сердечника соединяются вместе. Большая часть переменного магнитного потока, генерируемого переменным током, протекающим через нагревательную обмотку 113, течет через замкнутый магнитный контур В3. Хотя один конец обмотки 104a и один конец обмотки 104b соединены друг с другом, другой конец обмотки 104a и другой конец обмотки 104b не соединены с чем-либо. Во время соединения сегментов 103а, 103b сердечника обмотки 104а, 104b в качестве электрической цепи разомкнуты. Поэтому, даже когда переменный магнитный поток проходит внутри обмоток 104a, 104b, через обмотки 104a, 104b не проходит индукционный ток. Кроме того, как и в вышеприведенном примере осуществления изобретения, почти нет переменного магнитного потока, протекающего через витки обмоток 104a, 104b. Соответственно, почти нет выделения тепла в обмотках 104a, 104b катушки индуктивности 102.

[0036] В случае с катушкой индуктивности, в которой участок склеивания между сегментами сердечника находится внутри обмотки катушки индуктивности, подача тепла на участок склеивания нагревателем и т. д. снаружи также повышает температуру обмотки катушки индуктивности. В способе изготовления, раскрытом в настоящем описании, используют тепло, вырабатываемое в сегментах сердечника, чтобы клей горячего отверждения подвергался повышению температуры и отверждению. Оба конца обмотки катушки индуктивности свободны, при этом через обмотку катушки индуктивности не течет индуктивный ток, даже когда переменный магнитный поток проходит через внутреннюю часть обмотки катушки индуктивности. Большая часть переменного магнитного потока, генерируемого переменным током в нагревательной обмотке, проходит через внутреннюю часть сегментов сердечника, и почти нет магнитного потока, проходящего через витки обмотки катушки индуктивности. Таким образом, повышение температуры обмотки катушки индуктивности может быть предотвращено. Способ изготовления, раскрытый в настоящем описании, особенно подходит для катушки индуктивности, в которой участок склеивания находится внутри обмотки.

[0037] Ниже приведены примечания к способу, описанному в примере осуществления изобретения. Сегменты 3а, 103а сердечника согласно примеру осуществления изобретения соответствуют первому примеру сегмента сердечника. Сегменты 3b, 103b сердечника другого примера осуществления соответствуют второму примеру сегмента сердечника. Пластина, определяющая зазор, или еще один сегмент сердечника могут быть зажаты между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника. Таким образом, способ, раскрытый в настоящем описании, также применим для изготовления катушки индуктивности, имеющей сердечник, который разделен на три или более сегментов.

[0038] Способ изготовления, раскрытый в настоящем описании, особенно подходит для изготовления катушки индуктивности, содержащей сердечник, обе оконечности которого, проходящие через обмотку, соединены друг с другом снаружи обмотки. Такая катушка индуктивности проста в изготовлении благодаря тому, что предварительно изготовленную обмотку можно установить на сегментах сердечника. С другой стороны, подача тепла в такую катушку индуктивности снаружи для повышения температуры участка склеивания приводит к повышению температуры обмотки. В способе, описанном в настоящем описании, используют тепло, вырабатываемое в сердечнике катушки индуктивности, для повышения температуры клея горячего отверждения и, соответственно, может предотвратить повышение температуры обмотки.

[0039] Катушка индуктивности, произведенная способом изготовления, описанным в настоящем описании, не ограничивается катушкой индуктивности согласно примеру осуществления изобретения. Кроме того, способ изготовления, раскрытый в настоящем описании, не ограничивается конфигурацией высокочастотных нагревательных устройств 10, 110 примера осуществления изобретения. В способе изготовления согласно примеру осуществления изобретения нагревательные сердечники 12, 112 и сердечники 3, 103 катушки индуктивности расположены с зазором d, оставленным между ними. Это делается для предотвращения повреждения сердечников 3, 103 катушки индуктивности. В качестве альтернативного варианта поверхность нагревательного сердечника, обращенного к сердечнику катушки индуктивности, может физически контактировать с сердечником катушки индуктивности.

[0040] Хотя конкретные примеры настоящего изобретения были подробно описаны выше, эти примеры являются просто иллюстративными и не служат для ограничения объема формулы изобретения. Способ, описанный в объеме формулы изобретения, также включает в себя вышеописанные конкретные примеры с различными модификациями и изменениями, добавленными к нему. Технические элементы, описанные в настоящем описании или чертежах, демонстрируют техническую полезность по отдельности или в различных комбинациях, и не ограничиваются комбинациями, описанными в формуле изобретения на момент подачи патентной заявки. Кроме того, способ, проиллюстрированный в настоящем описании или чертежах, может одновременно достигать множества целей, и он имеет техническую полезность просто путем достижения одной из этих целей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления катушки индуктивности. Технический результат состоит в предотвращении повышения температуры обмотки катушки индуктивности при склеивании вместе двух сегментов сердечника. Указанный технический результат достигается тем, что в катушке индуктивности содержится первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника, на которых расположены обмотки. Сегменты сердечника расположены таким образом, что обращены друг к другу с неотвержденным клеем, который зажат между этими сегментами сердечника. Нагревательный сердечник расположен таким образом, что одна оконечность его обращена к первому сегменту сердечника, а другая оконечность обращена ко второму сегменту сердечника. При этом генерирование тепла в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника происходит посредством переменного магнитного потока, а склеивание вместе первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника происходит путем повышения температуры и отверждения клея горячего отверждения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ изготовления катушки индуктивности, содержащей первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника, при этом способ изготовления включает: установку обмотки катушки индуктивности на первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника и размещение первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника обращенными друг к другу так, что клей горячего отверждения зажат между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника; размещение нагревательного сердечника таким образом, что одна оконечность нагревательного сердечника, вокруг которого намотана нагревательная обмотка, обращена к первому сегменту сердечника, а другая оконечность нагревательного сердечника обращена ко второму сегменту сердечника; генерирование тепла в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника посредством переменного магнитного потока, причем переменный магнитный поток генерируют в замкнутом магнитном контуре, проходящем через нагревательный сердечник, первый сегмент сердечника, второй сегмент сердечника и клей горячего отверждения посредством подачи переменного тока на нагревательную обмотку; и склеивание первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника путем повышения температуры и отверждения клея горячего отверждения.

2. Способ изготовления по п. 1, в котором площадь участка склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника меньше, чем каждая площадь из следующих: площадь зоны нагревательного сердечника, которая обращена к первому сегменту сердечника, и площадь зоны нагревательного сердечника, которая обращена ко второму сегменту сердечника.

3. Способ изготовления по п. 1 или 2, в котором: частота переменного тока представляет собой частоту, при которой потери в нагревательном сердечнике меньше потерь в каждом сегменте из первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника; и когда протекает переменный ток этой частоты через нагревательную обмотку, в первом сегменте сердечника и втором сегменте сердечника возникают потери из-за магнитного гистерезиса и вихревого тока в нагревательном сердечнике.

4. Способ изготовления по п. 1 или 2, в котором: одну оконечность нагревательного сердечника располагают рядом с участком склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника; и другую оконечность нагревательного сердечника располагают рядом с участком склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника.

5. Способ изготовления по п. 1 или 2, в котором участок склеивания между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника находится внутри обмотки катушки индуктивности.

6. Нагревательное устройство для соединения вместе первого сегмента сердечника и второго сегмента сердечника катушки индуктивности посредством клея горячего отверждения в конфигурации, где первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника размещены таким образом, что первый сегмент сердечника и второй сегмент сердечника обращены друг к другу, зажимая клей горячего отверждения, расположенный между первым сегментом сердечника и вторым сегментом сердечника, содержащее нагревательный сердечник, при этом одна оконечность нагревательного сердечника обращена к первому сегменту сердечника, а другая оконечность нагревательного сердечника обращена ко второму сегменту сердечника; нагревательную обмотку, намотанную вокруг нагревательного сердечника; и контроллер, сконфигурированный для подачи переменного тока на нагревательную обмотку так, чтобы переменный магнитный поток генерировался в замкнутом магнитном контуре, проходящем через нагревательный сердечник, первый сегмент сердечника, второй сегмент сердечника и клей горячего отверждения, когда нагревательный сердечник обращен к первому сегменту сердечника и второму сегменту сердечника.