KR20050106431A - 복잡한 형상을 갖는 공작물의 유도 열처리 방법 및 장치 - Google Patents

복잡한 형상을 갖는 공작물의 유도 열처리 방법 및 장치 Download PDF

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돈 엘. 러브리스
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Abstract

복잡한 형상을 갖는 공작물의 하나 이상의 구성 요소를 고정식으로 유도 가열하기 위한 인덕터는 한 쌍의 인덕터 세그먼트를 포함한다. 제1 인덕터 세그먼트는 고주파 교류 파워 서플라이에 연결되어 있고, 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에서의 교류 전류 유동에 의해 발생된 자기장에 자기적으로 결합되어 있다. 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 있는 양 부분 개구는 구성 요소를 유도 가열할 수 있는 개구를 형성한다. 대안으로, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 단일 권선으로, 평행하게 연결된 다중 단일 권선으로, 또는 다중 권선 코일의 조합으로 구성되어 있어서, 유도 열처리되는 구성 요소의 축방향 길이를 가로질러 유도 단면 전류의 불균일한 분포를 감소시킨다.

Description

복잡한 형상을 갖는 공작물의 유도 열처리 방법 및 장치{INDUCTION HEAT TREATMENT OF COMPLEX-SHAPED WORKPIECES}
본 발명은 복잡한 형상을 갖는 공작물의 열처리에 사용되는 인덕터 코일에 관한 것이다.
본 명세서에 전체적으로 참고로 인용되고 있는 미국 특허 제6,274,857(이하 857 특허라 함)는 크랭크샤프트와 같이 불규칙한 형상을 갖는 공작물의 유도 열처리 방법을 개시하고 있다. 상기 857 특허는 크랭크샤프트의 핀 또는 메인(main)과 같은 공작물의 유도 경화된 구성 요소에 짝을 이룬 코일 세그먼트의 쌍을 사용하는 것, 즉 능동형 전기 회로에 하나의 세그먼트를, 수동형 전기 회로에 하나의 세그먼트를 사용하는 것을 개시하고 있다.
도 1은 상기 857 특허에 교시된 바와 같은 유도 경화를 달성하기 위한 한 가지 구조의 예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 교류 전류(Ia)는 화살표 방향으로 도시된 바와 같이 제1 인덕터 세그먼트(107)를 통하여 흐른다(순간 교류 전류). 제1 인덕터 세그먼트(107)를 개략적으로 도시하고 있는 라인은 적절한 교류 파워 서플라이에 연결되어, 제1 인덕터 세그먼트가 단일 권선의 인덕터 세그먼트로 형성된 능동형 전기 회로를 이루게 한다. 제1 인덕터 세그먼트(107)에 코일 세그먼트(107a, 107b)가 마련되어 있다. 전류(Ia)는 능동형 인덕터 코일 세그먼트 둘레에 자속 필드를 형성한다. 제2 인덕터 세그먼트(109)에 코일 세그먼트(109a, 109b)가 마련되어 있고, 이 세그먼트는 단일 권선의 인덕터 코일 세그먼트로 형성된 수동형 전기 회로이다. 자속 집중 세그먼트(103a, 103b)는 능동형 인덕터 세그먼트를 둘러싸는 자속을 능동형 인덕터 세그먼트에 커플링하고, 제2 인덕터 세그먼트(109)에 화살표 방향으로 도시된 바와 같은 교류 전류(Ib)를 유도한다(순간 교류 전류).
도 2a 및 도 2b는 도 1의 모식적 회로를 구현하는 데 사용될 수 있는 종래 기술의 능동형(제1) 인덕터 세그먼트(107)와 수동형(제2) 인덕터 세그먼트(109)의 하나의 예를 각각 도시하고 있다. 도 2a에 있어서, 파워 종료 영역(122a, 122b)은 능동형 인덕터 세그먼트를 적절한 고주파 교류 파워 서플라이에 연결하는 수단을 제공한다. 유전체(411)를 사용하여 상기 두 영역 사이에 충분한 전기 절연을 제공할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 있어서, 내부 관통 개구(117a, 117b)는 각각 제1 및 제2 인덕터 세그먼트(107, 109)를 2개의 코일 세그먼트로 각각 분리시킨다. 이들 코일 세그먼트 각각은 코일 세그먼트(107a, 107b)의 개구(121a, 121b)와 같은 부분 개구를 각각 구비한다. 개구 둘레의 각 코일 세그먼트는, 각각 코일 세그먼트(107a)에 있어서 억제 오리피스(131; quench orifice) 사이에 있는 내부 및 외부 코일 립(123b, 123a)과 같이 억제 오리피스에 의해 분리되는 내부 및 외부 코일 립을 구비하도록 설계될 수 있다. 도 2c는 공작물의 두 구성 요소를 유도 열처리하도록 각각 적절하게 위치 결정된 종래 기술의 능동형 인덕터 세그먼트(107, 109)를 도시하고 있으며, 상기 두 구성 요소 각각은 한 쌍의 코일 세그먼트의 둘레에 형성된 개구 내에, 즉 제1 쌍의 코일 세그먼트(107a, 109a)(개구 121a 및 122a)와 제2 쌍의 코일 세그먼트(107b, 109b)에 위치되어 있다. 자속 집중기(103a, 103b)는 각각 제1 및 제2 인덕터 세그먼트의 자속 집중 커플링 영역(119a, 119b)의 둘레에 배치되어 있다. 유전체(410)는 각각 제1 및 제2 인덕터 세그먼트의 코일 대향면(115a, 115b)을 분리한다. 한 쌍의 코일 세그먼트의 둘레에 형성된 특정의 개구에서 유도 열처리되는 공작물 구성 요소에 따라서, 관통 구멍(117a, 117b)은 하나 또는 2개의 공작물 구성 요소를 함께 접합하는 열처리되지 않은 공작물 구성 요소를 위한 위치(영역)로서 작용할 수도 있다.
효율적인 자기 커플링의 경우에, 수동형 인덕터 세그먼트에서의 유도 전류(Ib)의 크기는 능동형 인덕터 세그먼트에서의 능동형 전류(Ia)와 대략 동일한 크기이고, 위상은 180도 반대이다. 전류(Ia 및 Ib)의 크기가 대략 동일하다는 것이 코일 세그먼트의 폭을 가로질러 전류 밀도가 동일하다는 것을 말하는 것은 아니다. 코일 세그먼트에 마주하는 능동형 및 수동형 회로의 대향 코일 세그먼트에서의 단면 전류 밀도가 동일한 것은 대향하는 쌍의 코일 세그먼트에 의해 형성된 개구 내에 위치된 공작물의 구성 요소의 균일한 유도 가열에 필수적이다. 인덕터 세그먼트를 구성하는 전기 전도성 재료의 불균일성 또는 한 쌍의 인덕터 세그먼트의 대향면 사이의 정확한 평행면 관계로부터의 이탈에 기인하여, 인덕터 세그먼트의 단면 폭을 가로질러 불균일한 전류 밀도가 초래될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 도 2c의 라인 A-A를 따라 취한, 대향하는 제1 및 제2 인덕터 세그먼트의 부분 단면도이다. 도 3a는 전류 Ia 및 Ib에 대하여 이상적으로 균일한 단면 전류 밀도(점선 영역)를 갖는 통상적인 대향 인덕터 세그먼트(107, 109)의 쌍을 도시하고 있다. 도 3b는 마주하는 코일 대향면(115a, 115b)이 서로 평행하지 않고, 전류 Ia 및 Ib에 대한 양 단면 전류 밀도가 균일하지 않은 보다 실제적인 상황을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 인덕터 세그먼트(109)의 코일 대향면(115b)은 대향 인덕터 세그먼트(107)의 코일 대향면(115a)과 평행하지 않다. 결과적으로, 근접 효과(proximity effect)로 알려진 전자기 현상에 기인하여, 유도된 전류(Ib) 밀도는 공기 갭이 작은 단면 영역에서 더 크며, 이로 인하여 능동형 전류(Ia)의 전류 밀도 재분배가 달성된다.
대향하는 능동형 및 수동형 코일 세그먼트에서의 전류 밀도의 균일성은, 한 쌍의 코일 세그먼트 사이의 개구에서 유도 열처리되는 공작물 구성 요소에 인접하게 위치된 복잡한 형상을 갖는 공작물 상의 전기 전도성 질량의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 도 4는 각각 코일 립(107a', 107a") 및 코일 립(109a', 109a")으로 형성되는 한 쌍의 대향 코일 세그먼트(107a, 109a)의 사이에 위치된 공작물 구성 요소(207)를 도시하고 있다. 유도 열처리되는 공작물 구성 요소(207)는 유도 열처리되지 않는 경계에 인접한 공작물 구성 요소(206, 208)에 접합된다. 공작물이 크랭크샤프트인 경우에, 구성 요소(207)는 (내부에 오일 통로를 구비하거나 구비하지 않는) 핀 또는 메인일 수 있고, 경계에 인접한 공작물 구성 요소는 크랭크샤프트 상의 비대칭 평형추를 나타낸다.
상기 857 특허에 개시된 바와 같이, 능동형 및 수동형 인덕터 세그먼트 모두에 대하여 2 이상의 동수의 권선을 제공할 수 있다. 그러나, 능동형 및 수동형의 다중-권선(multi-turn) 인덕터 회로는 균등한 단일-권선 구조의 경우보다 높은 동작 전압을 필요로 한다. 동작 전압이 높으면, 신뢰성 및 정비성을 감소시키는 작은 공기 갭에 의해 인접 회로 컨덕터 사이에 아크를 발생시키는 포텐셜이 도입된다.
따라서, 본 발명의 목적은 복잡한 형상을 갖는 공작물의 구성 요소를 균일하게 유도 열처리하기 위하여 인덕터를 가로질러 전류 밀도의 불균일한 분배를 최소화하는 인덕터 세그먼트를 제공하는 것이다.
도 1은 복잡한 형상의 공작물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있는 종래 기술의 능동형 및 수동형의 자기 결합된 전기 회로의 구조를 개략적으로 도시하고,
도 2a는 복잡한 형상의 공작물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있는 종래 기술의 능동형 인덕터 세그먼트를 도시하고,
도 2b는 복잡한 형상의 공작물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있는 종래 기술의 수동형 인덕터 세그먼트를 도시하고,
도 2c는 복잡한 형상을 갖는 공작물의 구성 요소를 유도 가열하기 위한 위치로 있는 도 2a 및 도 2b에 도시된 능동형 및 수동형 인덕터 세그먼트를 도시하며,
도 3a 및 도 3b는 인덕터 세그먼트에서의 균일 및 불균일 단면 전류 밀도 사이의 차이를 보여주는 도면이고,
도 4는 경계에 인접한 공작물의 구성 요소의 존재로 인하여 발생되는 유도 열처리 중에 공작물 구성 요소에 있어서 통상의 불균일한 단면 전류 밀도를 도시하고,
도 5는 복잡한 형상의 공작물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있고 평행하게 접속된 2개의 권선으로서 구성된 본 발명의 능동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예의 외부 평면도이고,
도 6은 복잡한 형상의 공작물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있고 2개 권선의 직렬 코일로서 구성된 본 발명의 수동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예의 외부 평면도이고,
도 7은 복잡한 형상의 구조물을 유도 열처리하는 데 사용될 수 있고 2개의 전기 절연된 코일 권선으로서 구성된 본 발명의 수동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예의 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 공작물의 단부에 열처리되지 않은 돌출 단부 요소를 갖는 일단부의 공작물 구성 요소를 열처리하는 데 사용될 수 있는 본 발명의 한 쌍의 대향하는 능동형 및 수동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예의 사시도이고,
도 9는 복잡한 형상을 갖는 공작물의 하나 이상의 구성 요소를 유도 열처리하기 위하여 도 5에 도시된 능동형 인덕터 세그먼트가 도 6에 도시된 능동형 인덕터 세그먼트와 함께 사용될 때의 전기 회로를 개략적으로 도시하고 있다.
일 양태에 있어서, 본 발명은 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 열처리하기 위한 인덕터 및 방법을 제공하며, 상기 실질적으로 원통형인 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어, 불규칙한 형상의 구성 요소와 실질적으로 원통형인 구성 요소 사이에 필렛(fillet)을 형성한다. 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트와 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 자기적으로 결합되어 있다. 제1 인덕터 세그먼트는 고주파 교류 전원에 연결되어 있다. 고주파 교류 파워 서플라이로부터의 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트로 형성된 인덕터에 의해 발생된 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 열처리할 수 있게 배치하기 위하여 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제1 인덕터 세그먼트는 대향면과, 양측에 배치되는 제1 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 관통 개구를 구비한다. 단면 전류 제한 슬릿이 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리한다. 제1 또는 제2 코일 세그먼트에 있는 제1 부분 개구는 단면 전류 제한 슬릿의 일측에 아치형 코일 표면을 갖는다. 이들 아치형 코일 표면 각각은 오리피스에 의해 분리되어 제1 및 제2 쌍의 코일 립을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 인접하는 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다. 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제2 인덕터 세그먼트는 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면을 구비한다. 제2 인덕터 세그먼트의 관통 개구는 그 관통 개구의 양측에 배치되는 제3 및 제4 코일 세그먼트를 형성한다. 제3 또는 제4 코일 세그먼트에 있는 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 표면을 구비하여 제3 쌍의 코일 립을 형성한다. 제3 쌍의 코일 립은 인접하는 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제3 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다.
본 발명의 다른 예에 있어서, 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제1 인덕터 세그먼트는 대향면과, 양측에 배치되는 제1 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 관통 개구를 구비한다. 제1 인덕터 세그먼트의 단면 전류 제한 슬릿이 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리한다. 제1 또는 제2 코일 세그먼트에 있는 제1 부분 개구는 단면 전류 제한 슬릿의 일측에 아치형 코일 표면을 갖는다. 이들 아치형 코일 표면 각각은 오리피스에 의해 분리되어 제1 및 제2 쌍의 코일 립을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 인접하는 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다. 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제2 인덕터 세그먼트는 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면을 구비한다. 제2 인덕터 세그먼트의 관통 개구는 그 관통 개구의 양측에 배치되는 제3 및 제4 코일 세그먼트를 형성한다. 제2 인덕터 세그먼트의 적어도 하나의 단면 전류 제한 슬릿은 제2 인덕터 세그먼트를 적어도 2개의 직렬 코일 권선으로 분리한다. 적어도 2개의 코일 권선은 관통 개구의 각 측면에 적어도 2개의 코일 권선 세그먼트를 형성한다. 관통 개구의 일측에서 적어도 2개의 코일 권선 세그먼트에 있는 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 표면을 구비하여 제3 및 제4 쌍의 코일 립을 형성한다. 제3 및 제4 쌍의 코일 립은 인접하는 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제3 및 제4 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다.
본 발명의 다른 예에 있어서, 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제1 인덕터 세그먼트는 대향면과, 양측에 배치되는 제1 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 관통 개구를 구비한다. 제1 인덕터 코일 세그먼트의 단면 전류 제한 슬릿이 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리한다. 제1 또는 제2 코일 세그먼트에 있는 제1 부분 개구는 단면 전류 제한 슬릿의 일측에 아치형 코일 표면을 갖는다. 이들 아치형 코일 표면 각각은 오리피스에 의해 분리되어 제1 및 제2 쌍의 코일 립을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 인접하는 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제1 및 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다. 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제2 인덕터 세그먼트는 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면을 구비한다. 제2 인덕터 세그먼트의 관통 개구는 그 관통 개구의 양측에 배치되는 제3 및 제4 코일 세그먼트를 형성한다. 제2 인덕터 세그먼트의 단면 전류 제한 슬릿은 제2 인덕터 세그먼트를 내부 및 외부의 제2 인덕터 세그먼트로 분리한다. 관통 개구의 일측에서 내부 및 외부 제2 인덕터 세그먼트에 있는 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 표면을 구비하여 제3 및 제4 쌍의 코일 립을 형성한다. 제3 및 제4 쌍의 코일 립은 인접하는 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제3 및 제4 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다.
본 발명의 다른 예에 있어서, 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제1 인덕터 세그먼트는 대향면과, 양측에 배치되는 제1 및 제2 세그먼트를 형성하는 관통 개구를 구비한다. 제1 또는 제2 코일 세그먼트에 있는 제1 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 구비하여 제1 쌍의 코일 립을 형성한다. 제1 쌍의 코일 립은 인접하는 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다. 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성된다. 제2 인덕터 세그먼트는 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면을 구비한다. 제2 인덕터 세그먼트의 관통 개구는 그 관통 개구의 양측에 배치되는 제2 및 제3 코일 세그먼트를 형성한다. 단면 전류 제한 슬릿은 제2 인덕터 세그먼트를 서로 전기적으로 절연되어 있는 내부의 인덕터 세그먼트 및 외부의 제2 인덕터 세그먼트로 분리한다. 관통 개구의 일측에서 내부 및 외부 제2 인덕터 세그먼트에 있는 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 표면을 구비하여 제2 및 제3 쌍의 코일 립을 형성한다. 제2 및 제3 쌍의 코일 립은 인접하는 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성한다. 제2 및 제3 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형인 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은, 축방향으로 오프셋되어 있고 공작물의 메인 축선에 평행한 하나 이상의 실질적으로 원통형의 공작물 구성 요소와, 공작물의 메인 축선과 축방향으로 정렬된 2개 이상의 실질적으로 원통형의 공작물 구성 요소를 구비하는, 크랭크샤프트와 같은 금속 공작물의 열처리를 위한 유도 열처리 스테이션을 제공하며, 본 발명의 인덕터는 공작물 구성 요소를 유도 가열하는 데에 사용된다.
본 발명의 다른 양태에 대해서는 본 명세서에서 설명하기로 한다.
본 발명을 예시할 목적으로, 도면에는 현재의 바람직한 형태가 도시되어 있지만, 본 발명이 도시되어 있는 정확한 배치 및 구조로 한정되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다.
이제 동일 부호가 동일 구성 요소를 지시하고 있는 도면을 참고하면, 도 5에는 복잡한 형상을 갖는 공작물의 구성 요소를 유도 열처리하는 데 사용될 수 있는 본 발명의 능동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예가 도시되어 있다. 능동형 인덕터 세그먼트(17)는 서로 평행하게 연결된 2개의 코일 권선(16, 18)을 포함한다. 도 5는 능동형 인덕터 세그먼트의 외부 평면도이다. 단면 전류 제한 슬릿(14)이, 파워 종료 영역(122a, 122b)에서 함께 평행하게 연결되어 있는 능동형 인덕터 세그먼트의 2개의 코일 권선을 형성한다. 슬릿(14)은 2개의 코일 권선 사이의 아크 발생을 방지하기에 충분히 크고, 유전체 재료로 충전될 수 있다. 한정의 의도는 없이, 통상적으로, 슬릿(14)의 폭은 유도 가열되는 구성 요소의 특징에 따라 1 mm 내지 5 mm의 범위 내에 있다. 슬릿(14)은, 코일 권선에 있어서 단면 전류 경로를 중단시키므로 단면 전류 밀도의 불균일성을 최소화한다. 코일 권선(16, 18)의 조합은 관통 개구(117a)의 양측에 코일 세그먼트(17a, 17b)를 형성한다. 도 5에 도시된 예에 있어서, 슬릿(14)은 양 코일 세그먼트(17a, 17b)와, 자속 집중 영역(119a)을 완전히 통과하여 연장된다. 본 발명의 변형예에 따르면, 슬릿은 2개의 코일 세그먼트로 제한될 수 있으며, 이로써 2개의 분리된 슬릿을 형성한다. 바람직하게는, 슬릿(14)은 양 코일 세그먼트를 통하여 연장되어 각 코일 세그먼트 내의 전류 분포의 균일성을 향상시킨다.
어느 하나 또는 양 코일 세그먼트는 각각 코일 세그먼트(17a, 17b)의 부분 개구(21a, 22a)와 같은 부분 개구를 구비한다. 각 부분 개구에 있어서 두 코일 권선 각각의 아치형 코일 표면은, 도 5에 모식적으로 도시된 바와 같이, 억제 오리피스에 의해 각각 분리되는 한 쌍의 코일 립, 즉 내부 코일 립(23b) 및 외부 코일 립(23a)과, 오리피스(31)로 형성될 수 있다. 코일 립은, 불규칙한 형상을 갖는 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적인 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해진다.
단일의 슬릿(14)이 일반적으로 각 코일 세그먼트를 폭이 동일한 2개의 코일 권선으로 분리한다. 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿이 마련될 수도 있다.
도 5의 능동형 인덕터 세그먼트(17)는 도 2b에 도시된 수동형의 단일 권선 인덕터 세그먼트와 조합되어 사용될 수도 있다. 본 발명의 이러한 예에서, 능동형 인덕터 세그먼트에서의 단면 전류 밀도의 균일한 분포가 개선되는 결과로서, 수동형 인덕터 세그먼트에서의 단면 전류 밀도의 균일한 분포가 개선되는데, 이는 슬릿(14) 사이에 형성된 2개의 코일 권선을 통하는 순간 전류의 방향이 수동형의 단일 권선 인덕터 세그먼트의 전류 방향과 반대이기 때문이다. 따라서, 능동형 인덕터 세그먼트에 있어서 두 코일 권선 각각에서의 전류량은 각각 수동형 인덕터 세그먼트에서의 전류량과 유사한 것이다.
대안으로, 능동형 인덕터 세그먼트(17)는 2 권선의 수동형 인덕터 세그먼트와 함께 사용될 수 있다. 도 6은 본 발명의 2 권선의 수동형 인덕터 세그먼트의 하나의 예의 외부 평면도를 도시하고 있다. 2 권선 수동형 인덕터 세그먼트(19)는 교차 영역(26)을 갖는 단면 전류 제한 슬릿(15)으로부터 형성된 2개의 코일 권선(20, 24)을 포함한다. 도 5의 능동형 인덕터 세그먼트(17)와 함께 사용될 때에, 수동형 인덕터 세그먼트의 슬릿(15)의 폭(Ws)은 능동형 인덕터 세그먼트의 슬릿(14)의 폭(Ws)과 대략 동일하다. 코일 립은, 코일 세그먼트(19a) 및/또는 코일 세그먼트(19b)를 각각 구성하는 2 코일 권선의 각각의 부분 개구(21b, 22b) 둘레에서 아치형 표면에 있는 오리피스 둘레에 형성되어 있다. 수동형 인덕터 세그먼트의 2 권선이 직렬로 연결되어 있으므로, 양 권선에서 흐르는 유도된 전류는 동일하다. 따라서, 능동형 인덕터 세그먼트에서 흐르는 전류의 밀도는, 능동형 인덕터 세그먼트(17)가 2 권선 수동형 인덕터 세그먼트(19)에 인접해서 적절하게 위치 결정된 때에 수동형 인덕터 세그먼트의 전류 밀도에 따라 또한 분배될 것이다.
도 7은 본 발명의 대안의 수동형 인덕터 세그먼트를 도시하고 있다. 이 예에 있어서, 수동형 인덕터 세그먼트(29)는 단면 전류 제한 슬릿(30)에 의해 2개의 전기 절연된 코일(32, 33)로 분리된다. 이러한 구조에 있어서, 수동형 인덕터 세그먼트는 부분 개구(41b)와 같은 하나 이상의 부분 개구를 갖는 내부 및 외부 코일을 구비한다. 수동형 인덕터 세그먼트(29)는 도 2a 또는 도 5에 도시된 능동형 인덕터 세그먼트와 조합되어 사용된다. 2개의 전기 절연된 코일을 갖는 수동형 코일은, 단면 전류 밀도의 균일한 분포를 제공하는 데에 있어서는 직렬 연결된 2(또는 그 이상의) 권선의 수동 인덕터 세그먼트만큼 효과적이지 않지만, 제조하기가 간단하고 종래 기술에 비하여 개선점을 제공한다.
도 8a 및 도 8b는, 축방향으로 돌출하고 열처리되지 않은 인접 단부 요소를 갖는 복잡한 형상의 공작물의 단부 구성 요소를 유도 열처리하는 데 사용될 수 있는 한 쌍의 능동형 및 수동형 인덕터 세그먼트(65', 65)의 하나의 예를 각각 도시하고 있다. 예컨대, 공작물이 크랭크샤프트인 경우에, 열처리 대상의 단부 구성 요소는 메인(main)이고, 축방향으로 돌출하는 열처리되지 않은 인접 단부 요소는 크랭크 노즈이다. 능동형 인덕터 세그먼트(65')는 단일 권선의 코일을 포함한다. 수동형 인덕터 세그먼트(65)는 단면 전류 제한 슬릿(74)에 의해 분리되는 2개의 전기 절연된 코일(70, 72)을 포함한다. 구성 요소는 부분 개구(66, 66')로 형성된 개구에서 유도 열처리된다. 반원형 요소(67)는 반원형 개구(67')에 안착되어 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 본 발명의 예의 이점은 도 2a에 도시된 능동형 인덕터 세그먼트와 도 7에 도시된 수동형 인덕터 세그먼트의 조합에 의해 달성되는 이점과 유사하다.
단면 전류 제한 슬릿에 의해 분리된 코일 권선의 대향 코일 립의 쌍은, 한 쌍의 코일 세그먼트 사이에 위치된 공작물 구성 요소와 인접 공작물 구성 요소 사이의 필렛 영역만을 유도 가열하도록 위치 결정될 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 단면 전류 제한 슬릿은 통상적으로 보다 넓으며, 유도 가열을 필렛 영역으로 더욱 지향시키도록 자속 집중체로 충전될 수 있다. 한정의 의도는 없지만, 통상적으로, 이러한 타입의 용례에 있어서의 단면 전류 제한 슬릿의 폭은 유도 가열된 구성 요소의 특징에 따라 6 mm 내지 25 mm의 범위로 있을 수 있다.
전술한 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 자세히 설명되어 있다.

Claims (13)

  1. 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 가열하기 위한 인덕터로서,
    상기 실질적으로 원통형의 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어 있고, 상기 불규칙한 형상의 구성 요소와 상기 실질적으로 원통형의 구성 요소 사이에는 필렛(fillet)이 형성되어 있고, 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트 및 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 공급된 고주파 교류 전류를 제2 인덕터 세그먼트에 자기적으로 커플링하는 수단을 구비하고, 상기 구성 요소에 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 가열할 수 있게 배치하도록 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있으며, 상기 자기장은 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 의해 발생되고,
    상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되고, 제1 대향면과, 양측에 배치되는 제1 코일 세그먼트 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 제1 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되며, 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면과, 양측에 배치되는 제3 코일 세그먼트 및 제4 코일 세그먼트를 형성하는 제2 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 인덕터는
    상기 제1 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 평행한 코일을 형성하도록 제1 코일 세그먼트와 제2 코일 세그먼트에 배치된 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제1 또는 제2 코일 세그먼트를 이루는 제1 또는 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제1 부분 개구와,
    제3 또는 제4 코일 세그먼트에 있는 제2 부분 개구를 구비하며,
    상기 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿은 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제1 부분 개구는 제1 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립(coil lips)으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 상기 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하고, 이 계면 영역에서 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해지고,
    상기 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제2 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제2 쌍의 코일 립은 인접 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성하며, 이 계면 영역에서 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상화되어 있고,
    상기 제1 및 제2 부분 개구는 실질적으로 폐개구를 형성하는 것인 인덕터.
  2. 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 가열하기 위한 인덕터로서,
    상기 실질적으로 원통형의 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어 있고, 상기 불규칙한 형상의 구성 요소와 상기 실질적으로 원통형의 구성 요소 사이에는 필렛(fillet)이 형성되어 있고, 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트 및 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 공급된 고주파 교류 전류를 제2 인덕터 세그먼트에 자기적으로 커플링하는 수단을 구비하고, 상기 구성 요소에 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 가열할 수 있게 배치하도록 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있으며, 상기 자기장은 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 의해 발생되고,
    상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되고, 제1 대향면과, 양측에 배치되는 제1 코일 세그먼트 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 제1 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되며, 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면과, 양측에 배치되는 제3 코일 세그먼트 및 제4 코일 세그먼트를 형성하는 제2 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 인덕터는
    상기 제1 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 평행한 코일을 형성하도록 제1 코일 세그먼트와 제2 코일 세그먼트에 배치된 하나 이상의 능동형의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제1 또는 제2 코일 세그먼트를 이루는 제1 또는 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제1 부분 개구와,
    상기 제2 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 직렬 코일을 형성하도록 제3 코일 세그먼트와 제4 코일 세그먼트에 배치된 하나 이상의 수동형의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제3 또는 제4 코일 세그먼트를 이루는 제1 또는 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제2 부분 개구를 구비하며,
    상기 하나 이상의 능동형의 단면 전류 제한 슬릿은 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제1 부분 개구는 제1 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 상기 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하고, 이 계면 영역에서 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해지고,
    상기 하나 이상의 수동형의 단면 전류 제한 슬릿은 제3 및 제4 코일 세그먼트 각각을 제3 및 제4 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제2 부분 개구는 제2 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 인접 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성하며, 이 계면 영역에서 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상화되어 있고,
    상기 제1 및 제2 부분 개구는 실질적으로 폐개구를 형성하는 것인 인덕터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 능동형 단면 전류 제한 슬릿의 수는 상기 하나 이상의 수동형 단면 전류 제한 슬릿의 수와 동일하고, 상기 하나 이상의 능동형 단면 전류 제한 슬릿 각각은 상기 하나 이상의 수동형 단면 전류 제한 슬릿 각각의 반대측에 정렬되어 있는 것인 인덕터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 능동형 및 수동형 단면 전류 제한 슬릿의 폭은 모두 동일한 것인 인덕터.
  5. 제4항에 있어서, 하나의 능동형 단면 전류 제한 슬릿과, 하나의 수동형 단면 전류 제한 슬릿이 있으며, 이들 능동형 및 수동형 단면 전류 제한 슬릿은 단지 필렛만을 실질적으로 유도 가열하기에 충분히 큰 것인 인덕터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자기장을 필렛을 향하여 지향시키도록 전류 제한 슬릿에 의해 형성된 간격을 두고 자속 집중기(flux concentrator)가 배치되어 있는 것인 인덕터.
  7. 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 가열하기 위한 인덕터로서,
    상기 실질적으로 원통형의 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어 있고, 상기 불규칙한 형상의 구성 요소와 상기 실질적으로 원통형의 구성 요소 사이에는 필렛(fillet)이 형성되어 있고, 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트 및 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 공급된 고주파 교류 전류를 제2 인덕터 세그먼트에 자기적으로 커플링하는 수단을 구비하고, 상기 구성 요소에 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 가열할 수 있게 배치하도록 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있으며, 상기 자기장은 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 의해 발생되고,
    상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되고, 제1 대향면과, 양측에 배치되는 제1 코일 세그먼트 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 제1 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되며, 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면과, 양측에 배치되는 제3 코일 세그먼트 및 제4 코일 세그먼트를 형성하는 제2 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 인덕터는
    상기 제2 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 전기적으로 절연된 코일을 형성하도록 제2 인덕터 세그먼트 내에 배치된 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제3 또는 제4 코일 세그먼트를 이루는 제1 또는 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제1 부분 개구와,
    제1 또는 제2 코일 세그먼트에 있는 제2 부분 개구를 구비하며,
    상기 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿은 제3 및 제4 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제1 부분 개구는 제1 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 상기 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하고, 이 계면 영역에서 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해지고,
    상기 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제2 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제2 쌍의 코일 립은 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하며, 이 계면 영역에서 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상화되어 있고,
    상기 제1 및 제2 부분 개구는 실질적으로 폐개구를 형성하는 것인 인덕터.
  8. 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 가열하기 위한 인덕터로서,
    상기 실질적으로 원통형의 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어 있고, 상기 불규칙한 형상의 구성 요소와 상기 실질적으로 원통형의 구성 요소 사이에는 필렛(fillet)이 형성되어 있고, 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트와 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 공급된 고주파 교류 전류를 제2 인덕터 세그먼트에 자기적으로 커플링하는 수단을 구비하고, 상기 구성 요소에 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 가열할 수 있게 배치하도록 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있으며, 상기 자기장은 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 의해 발생되고,
    상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되고, 제1 대향면과, 양측에 배치되는 제1 코일 세그먼트 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 제1 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되며, 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면과, 양측에 배치되는 제3 코일 세그먼트 및 제4 코일 세그먼트를 형성하는 제2 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 인덕터는
    상기 제2 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 전기적으로 절연된 코일을 형성하도록 제2 인덕터 세그먼트 내에 배치된 하나 이상의 수동형의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제3 또는 제4 코일 세그먼트를 이루는 제1 또는 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제1 부분 개구와,
    상기 제1 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 평행한 코일을 형성하도록 제1 코일 세그먼트와 제2 코일 세그먼트에 배치된 하나 이상의 능동형의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제1 또는 제2 코일 세그먼트를 이루는 코일 서브-세그먼트의 쌍에 있는 제2 부분 개구를 구비하며,
    상기 하나 이상의 수동형의 단면 전류 제한 슬릿은 제3 및 제4 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제1 부분 개구는 제1 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 상기 인접 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성하고, 이 계면 영역에서 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해지고,
    상기 하나 이상의 능동형의 단면 전류 제한 슬릿은 제1 및 제2 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제2 부분 개구는 제2 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제2 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제2 쌍의 코일 립은 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하며, 이 계면 영역에서 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상화되어 있고,
    상기 제1 및 제2 부분 개구는 실질적으로 폐개구를 형성하는 것인 인덕터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 능동형 단면 전류 제한 슬릿의 수는 상기 하나 이상의 수동형 단면 전류 제한 슬릿의 수와 동일하고, 상기 하나 이상의 능동형 단면 전류 제한 슬릿 각각은 상기 하나 이상의 수동형 단면 전류 제한 슬릿 각각의 반대측에 정렬되어 있는 것인 인덕터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 능동형 및 수동형 단면 전류 제한 슬릿의 폭은 모두 동일한 것인 인덕터.
  11. 제10항에 있어서, 하나의 능동형 단면 전류 제한 슬릿과, 하나의 수동형 단면 전류 제한 슬릿이 있으며, 이들 능동형 및 수동형 단면 전류 제한 슬릿은 단지 필렛만을 실질적으로 유도 가열하기에 충분히 큰 것인 인덕터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 자기장을 필렛을 향하여 지향시키도록 전류 제한 슬릿에 의해 형성된 간격을 두고 자속 집중기(flux concentrator)가 배치되어 있는 것인 인덕터.
  13. 금속 공작물에 있어서 실질적으로 원통형인 하나 이상의 구성 요소를 가열하기 위한 인덕터로서,
    상기 실질적으로 원통형의 구성 요소는 적어도 일측에서 불규칙한 형상의 구성 요소에 부착되어 있고, 상기 불규칙한 형상의 구성 요소와 상기 실질적으로 원통형의 구성 요소 사이에는 필렛(fillet)이 형성되어 있고, 상기 인덕터는 제1 인덕터 세그먼트와 제2 인덕터 세그먼트로 형성되고, 제1 및 제2 인덕터 세그먼트는 제1 인덕터 세그먼트에 공급된 고주파 교류 전류를 제2 인덕터 세그먼트에 자기적으로 커플링하는 수단을 구비하고, 상기 구성 요소에 자기장을 인가함으로써 실질적으로 원통형의 구성 요소를 가열할 수 있게 배치하도록 실질적인 폐개구(closed opening)가 부분적으로는 제1 인덕터 세그먼트에 형성되고, 부분적으로는 제2 인덕터 세그먼트에 형성되어 있으며, 상기 자기장은 고주파 교류 전류에 의한 여자에 반응하여 제1 및 제2 인덕터 세그먼트에 의해 발생되고,
    상기 제1 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되고, 제1 대향면과, 양측에 배치되는 제1 코일 세그먼트 및 제2 코일 세그먼트를 형성하는 제1 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 제2 인덕터 세그먼트는 전기 전도성의 고체 재료로 형성되며, 상기 제1 대향면에 실질적으로 인접하게 배치되고 상기 제1 대향면과 전기적으로 절연되어 있는 제2 대향면과, 양측에 배치되는 제3 코일 세그먼트 및 제4 코일 세그먼트를 형성하는 제2 관통 개구를 더 구비하고,
    상기 인덕터는
    상기 제2 인덕터 세그먼트에 적어도 2개의 전기적으로 절연된 코일을 형성하도록 제2 인덕터 세그먼트 내에 배치된 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿과,
    제3 코일 세그먼트를 이루는 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트에 있는 제1 부분 개구와,
    제1 코일 세그먼트에 있는 제2 부분 개구를 구비하며,
    상기 하나 이상의 단면 전류 제한 슬릿은 제3 및 제4 코일 세그먼트 각각을 제1 및 제2 쌍의 코일 서브-세그먼트로 분리하고,
    상기 제1 부분 개구는 부분 개구를 형성하는 코일 서브-세그먼트의 쌍 중 적어도 하나에 있는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제1 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제1 쌍의 코일 립은 상기 인접 제2 대향면과 함께 계면 영역을 형성하고, 이 계면 영역에서 제1 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상이 정해지고, 상기 제4 코일 세그먼트는 실질적으로 반원형의 돌출 요소를 포함하며,
    상기 제2 부분 개구는 오리피스에 의해 분리되는 아치형 코일 표면을 갖고, 상기 오리피스는 아치형 코일 표면을 제2 쌍의 코일 립으로 분리하고, 제2 쌍의 코일 립은 인접 제1 대향면과 함께 계면 영역을 형성하며, 이 계면 영역에서 제2 쌍의 코일 립은 불규칙한 형상의 구성 요소의 불규칙한 질량과, 실질적으로 원통형의 구성 요소의 표면에 있는 개구, 또는 필렛의 선택적 가열을 선택적으로 보상하도록 형상화되어 있고, 상기 제2 코일 세그먼트에 제3 부분 개구가 있으며,
    상기 제1 및 제2 부분 개구는 실질적으로 폐개구를 형성하고, 제4 코일 세그먼트의 실질적으로 반원형의 돌출 요소가 제3 부분 개구에 안착되어 있는 것인 인덕터.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8178038B2 (en) * 2008-06-13 2012-05-15 Ajax Tocco Magnethermic Corporation Undercut crankshaft hardening coil
US20100025391A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Itherm Technologies, L.P. Composite inductive heating assembly and method of heating and manufacture
KR101658384B1 (ko) * 2009-01-17 2016-09-21 인덕터히트 인코포레이티드. 복잡한 형상의 워크피스의 유도 열처리
CN103374644B (zh) * 2013-06-21 2015-05-20 江苏高创机电制造有限公司 复杂型面高频淬火施感导体加工工艺
EP3011063B1 (en) * 2013-06-22 2022-06-01 Inductoheat, Inc. Inductor for single-shot induction heating of complex workpieces
DE102014202128A1 (de) 2014-02-06 2015-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Induktor
BR112016021554A8 (pt) * 2014-03-21 2021-05-18 Inductoheat Inc conjunto de indutor plano de dois lados, método para aquecimento simultâneo por indução, e, conjunto de extração para um conjunto de indutor
CN105567918B (zh) * 2014-10-15 2019-03-12 铂尼狮集团股份有限公司 弹簧的感应加热
US11846001B2 (en) 2020-02-05 2023-12-19 Inductoheat, Inc. Split multiple coil electric induction heat treatment systems for simultaneous heating of multiple features of a bearing component

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2676242A (en) * 1947-03-25 1954-04-20 Hartford Nat Bank & Trust Co Device for treating workpieces through inductive heating in a high-frequency magnetic field
US4694134A (en) * 1985-05-28 1987-09-15 Ajax Magnethermic Corporation Apparatus for overheating edges of skelp for the production of compression welded pipe
US4675488A (en) * 1986-06-25 1987-06-23 Tocco, Inc. Method for hardening gears by induction heating
NL8703043A (nl) * 1987-12-16 1989-07-17 Philips Nv Verwarmingsinrichting met tenminste twee onafhankelijke inductoren.
FR2661849B1 (fr) * 1990-05-10 1995-03-17 Siderurgie Fse Inst Rech Procede et dispositifs de rechauffage par induction au defile d'un produit metallurgique de forme allongee.
DE4230897C1 (de) * 1992-09-01 1993-10-14 Aeg Elotherm Gmbh Induktor
FR2746574B1 (fr) * 1996-03-22 1998-05-15 Renault Dispositif de chauffage par induction pour le traitement superficiel de la denture d'une piece mecanique
US6011248A (en) * 1996-07-26 2000-01-04 Dennis; Mahlon Denton Method and apparatus for fabrication and sintering composite inserts
US5837976A (en) * 1997-09-11 1998-11-17 Inductotherm Corp. Strip heating coil apparatus with series power supplies
US6144276A (en) * 1998-04-02 2000-11-07 Motorola, Inc. Planar transformer having integrated cooling features
JP3493573B2 (ja) * 1999-02-04 2004-02-03 株式会社タムラ製作所 電話用電源トランス
FR2808163B1 (fr) * 2000-04-19 2002-11-08 Celes Dispositif de chauffage par induction a flux transverse a circuit magnetique de largeur variable
US6518868B1 (en) * 2000-08-15 2003-02-11 Galaxy Power, Inc. Thermally conducting inductors

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