KR20070018927A - 유도 가열에 의한 가공품의 다중­주파수 열처리 - Google Patents

유도 가열에 의한 가공품의 다중­주파수 열처리 Download PDF

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Abstract

기어를 포함하는 가공품의 다중-주파수 유도 열처리를 위한 장치 및 공정이 제공된다. 고주파수 자기장이 가공품을 유도 가열하기 위해 상기 가공품과 자기 결합하도록 상기 가공품을 둘러싸는 유도 코일에 고주파수 전력이 인가된다. C-코어 인덕터는 저주파수 전력이 인가되는 코일에 자기 결합된다. 상기 가공품은 저주파수 전류가 상기 C-코어 인덕터와 자기 결합된 코일에 인가될 때, 저주파수 줄 효과 가열을 경험하도록 C-코어 인덕터 자기 회로의 갭에 삽입된다. 또는, 상기 가공품이 개구를 가졌을 때, 상기 가공품은 C-코어 인덕터 주변에 삽입된다.
가공품, 유도 열처리 장치, 유도 코일, 제 1 코어 세그먼트, 제 2 코어 세그먼트, 갭, C-코어 인덕터, 자기회로, 솔레노이드 코일, 제 1 전원, 제 2 전원

Description

유도 가열에 의한 가공품의 다중­주파수 열처리{MULTI­FREQUENCY HEAT TREATMENT OF A WORKPIECE BY INDUCTION HEATING}
본 발명은 상이한 주파수에서 2 개의 다른 형태의 유도 가열의 조합이 열처리를 달성하기 위해 사용되는 전기적으로 도전성인 가공품의 열처리에 관한 것이다.
기어 또는 다른 가공품이 유도 코일을 통해 ac 전류를 지나가게 함으로써 유도 가열처리될 수 있다. 상기 전류는 기어에서 와전류를 유도하기 위해 기어와 자기 결합하는 자기장을 코일 주위에 생성한다. 기어의 고주파 경화는, 상기 기어의 잔여부가 상기 공정에 의해 영향을 받지않도록 하면서, 경도와 내마모성을 증가시키기 위해 기어의 톱니 표면에 마르텐자이트 층을 제공한다. 경도의 증가는 또한 접촉 피로강도와 기타 기계적 특성을 개선시킨다. 기어의 기하학적 복잡성과, 유도 코일 및, 톱니 팁과 루트 필릿 사이의 전자기 결합에서의 변화는 기어의 루트에 대한 팁에서 상이한 유도열의 강도를 야기한다.
전류의 주파수는 기어와 열분포내에서의 와전류 흐름에 대한 뚜렷한 효과를 만든다. 기본적으로, 단권 또는 복권 솔레노이드 코일을 이용한 단일 주파수의 전류만으로 상기 톱니 팁을 경화시킬 필요가 있을 때, 상대적으로 높은 주파수(예를 들면 30kHz-450kHz)와 고전력 밀도가 인가된다. 예를 들면 도 1(a)를 참조하라. 상대적으로 고주파수 전류(전력)가 코일(100)에 인가될 때, 기어(102)에서의 와전류 유도 가열이, 표시된 가열 프로파일 선(104)에 의해 나타낸 것처럼 기어의 콘투어를 따라 흐른다. 전류 밀도의 가장 높은 집중도는 톱니의 팁(106)에 있기 때문에, 루트(108)에 비해 팁에 과도한 전력이 있게 된다. 톱니의 팁이 루트(108)에 비해 가열될 최소량의 금속을 가지는 것을 고려하면, 팁은 전체 가열 사이클 동안 가장 집중적인 온도의 증가를 경험하게 될 것이다. 추가로, 열적인 관점에서, 기어 루트 아래의 금속의 양은 톱니 팁에 비해 훨씬 더 많은 히트싱크를 나타낸다. 톱니 팁의 보다 집중적인 가열을 보충하는 다른 요인은 루트에 비해 인덕터 코일과 톱니 팁 사이의 전자기적인 근접 효과에 기인한 보다 양질의 전자기 결합을 다루는 것이고; 주파수가 높을 수록 보다 두드러진 근접 효과를 야기하는 경향을 가진다.
톱니 루트(108)를 유도 경화시킬 때, 상대적으로 저주파수(예를 들면 50Hz-20kHz)가 바람직하다. 저주파수의 경우, 와전류 침투깊이가 고주파수보다 훨씬 더 크다. 미세 피치와 중간 피치 기어를 가열할 때, 저주파수 유도 전류가 짧은 경로를 만들고, 톱니 프로파일을 따르는 대신에 기어의 베이스 사이클 또는 루트선을 따라 흐르는 것이 보다 용이하다. 예를 들면 도 1(b) 및, 표시된 가열 프로파일 선(110)을 참조하라. 그 결과 톱니의 팁에 비해 루트 필릿 영역을 보다 집중적으로 가열할 수 있다.
일반적으로, 기어 톱니(팁에서 루트까지)의 프로파일을 따르는 경도 패턴을 제공하기 위해, 기어의 예열이 필요하다. 기어의 기하학적 형상에 따라, 대개 예 열은 중간 또는 저주파수(예를 들면, 20kHz 미만)를 이용하여 달성된다. 고주파수(예를 들면, 30kHz-450kHz)는 최종 가열 스테이지 동안에 인가된다.
도 2는 각각 저전력 밀도에서는 저(또는 중간) 주파수 전력, 및 고전력 밀도에서는 고주파수 전력의 소스인 단일 코일(114)과 2 개의 인버터(116a, 116b)를 활용하는 종래기술의 유도 가열 방법을 예시한다. 상기 방법의 두드러진 스텝은: 기어를 코일(114) 내에 배치하고; 기어를 회전시키고; 기어를 유도 예열하기 위해 코일에 (개방 접점(118) 및 폐쇄 접점(120)에 의해) 인버터(116a)로부터의 저주파수 전류를 인가하고; (폐접촉(118)에 의해) 코일을 인버터(116a)에서 연결해제하고 (개방 접점(120)에 의해) 인버터(116b)로부터의 고주파수 전류를 경화온도까지 기어를 가열하도록 인가하고; 상기 고주파수 전류를 기어로부터 제거하고; 및 상기 기어로의 전류를 제거하는 단계이다. 이러한 방법의 주된 단점은 시스템의 낮은 신뢰성과 고비용이다. 유도 가열에는 고전류가 필요하고, 고전류 전기기계적 접촉은 대개 짧은 수명을 가진다. 보다 오래가는 전자 스위치가 기계적 스위치 대신에 사용될 수 있지만, 이것은 시스템 전체 비용을 증가시킨다.
도 3은 2 개의 코일, 즉 예열 코일(128a) 및 최종 가열 코일(128b), 및 2 개의 인버터(130a, 130b)를 사용하는 유도 가열의 다른 종래기술의 방법을 도시한다. 중간 주파수 전력 인버터(130a)는 저전력 밀도에서 예열 코일에 전력을 공급하고, 고주파수 전력 인버터(130b)는 고전력 밀도에서 최종 가열 코일에 전력을 공급한다. 이러한 방법에서, 기어(102)(예열 코일에 도시됨)를 경화시키기 위해 예열 코일(128a), 최종 가열 코일(128b) 및 퀀치 링(132)을 통해서 (도 3에서 도시된 화살 표 방향의) 적절한 기계적 이송 시스템에 의해 기어(102)가 시퀀싱된다. 본 방법의 주된 단점은 예열과 최종 가열 사이에 짧은 시간(예를 들면 1초 미만)이 요구된다는 것이다. 이것은, 예열 위치에서 최종 가열 위치까지 빠르고(몇분의 1초) 정확한 기어 이송을 위해 상기 기계적 이송 시스템이 정밀 설계되어야 하기 때문에, 증가된 장비비용을 야기한다.
다른 종래 기술의 방법에서, 예를 들면 미국 특허번호 제 2,444,259호(고주파수 유도 가열 방법)에 개시된 것과 같이, 동시 듀얼 주파수 전원이 기어 경화에 사용된다. 동시에 듀얼 주파수 전원의 출력은 2 가지의 명확하게 다른 주파수로 구성된다. 주파수 중 하나는 루트 필릿의 가열을 제공하고, 다른 주파수는 톱니 콘투어의 가열을 제공한다. 이러한 동시 듀얼 주파수 가열 방법의 주된 단점은 단일 코일의 형상이 양 주파수 모두에 최적화될 수 없다는 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 개별 유도 코일을 이용한 가공품의 상대적으로 고주파수의 유도 가열과 함께 가공품의 상대적으로 저주파수 C-코어 타입 유도 가열을 이용하여, 기어(특히, 원뿔형 기어, 피니언 기어, 그러나 그에 제한되지는 않음)의 유도 경화의 균일성과, 기어의 변형의 감소를 개선시키는 것이다.
일 측면에 있어서, 본 발명은 2개의 다른 유형(구성)의 유도 코일의 조합을 이용하여 가공품을 열처리하는 장치 및 방법이다. 상기 가공품은 그 가공품을 둘러싸고 있는 제 1 유도 코일을 통과하는 제 1 ac 전류 흐름에 의해 유도 가열된다. 제 1 ac 전류는 가공품과 유도 결합하는 자기장을 만든다. 가공품은 또한 1차 권선을 나타내는 제 2 유도 코일에 커플링되는 저주파수 C-코어 타입 인덕터에서의 개구에 상기 가공품을 배치시킴으로써 가열된다. 제 2 유도 코일은 제 2 ac 전류원에 연결된다. 상기 제 1 권선에 의해 생성된 자속은 (자속 디버터로서 기능을 하는) C-코어를 통과해서 가공품을 통해서 흐른다. 이것은 줄 효과에 의해 가공품을 가열하는 가공품에서의 전류를 유도한다. 기본적으로 동일한 자속이 적층된 C-코어를 통과해서, 가열된 컴포넌트를 통해 흐른다. 그러나, C-코어가 적층된 자성물질, 또는 분말기반의 자성물질로 만들어지기 때문에, 그것은 유도된 와전류에 대해 훨씬 더 높은 전기 저항을 가진다. 이것은 가공품내에서 유도된 와전류에 비해 C-코어에서의 유도된 와전류의 양을 현저하게 감소시키고, 결과적으로, C-코어보다 더 집중되게 가공품을 가열한다. 일반적으로, 제 1 ac 전류는 제 2 ac 전류보다 주파수가 더 높다. 제 1 ac 소스와 제 2 ac 소스에 의해 생성된 와전류를 이용하여 가공품을 유도 가열하는 것은 동시 또는 비동시적이다.
본 발명의 다른 측면이 본 명세서와 첨부된 청구범위에서 설명된다.
도 1(a)은 고주파수 전류를 가진 일반적인 와전류의 흐름과 기어 유도 가열 프로파일을 도시한다.
도 1(b)는 저주파수 전류를 가진 일반적인 와전류의 흐름과 기어 유도 가열 프로파일을 도시한다.
도 2는 가공품의 연속적인 유도 예열과 최종 가열의 하나의 종래 기술의 방법을 도시한다.
도 3은 가공품의 연속적인 유도 예열과 최종 가열의 또다른 종래 기술의 방법을 도시한다
도 4는 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 다른 일 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다중 주파수 열처리장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
본 발명의 유도 열처리 장치(10)의 일예가 도 4에 도시되어있다. 도 4에 도시된 가공품(14)이 피니언 기어로 도식적으로 표시되었지만, 본 발명의 유도 열처리 장치는 또한 다른 타입의 기어, 및 다른 타입의 전기적으로 도전성인 가공품에도 적용할 수 있다. 고주파수(HF) 솔레노이드 코일(12)은 적어도 부분적으로 가공품(14)을 둘러싸고 있다. 코일(12)은 단권, 또는 복권 코일(16b)이다. 저주파수 C-코어 인덕터(16)는 고정 코어 세그먼트(16a) 및 이동가능한 코어 세그먼트(16b)를 구비한다. 저주파수 코어는 적층된 자성물질 또는 페라이트나 강철 기반물질 등의 분말기반 자성물질과 같은 종래기술에 공지된 자성 물질로 형성될 수 있다. 저주파수(LF) 솔레노이드 코일(18)은 고정 코어 세그먼트(16a)의 일부를 둘러싸고 있다.
HF 솔레노이드 코일(12)은 고주파수 전류의 전력원(도시되지 않음)에 적절하 게 연결되고, LF 솔레노이드 코일(18)은 저주파수 전류의 전력원(도시되지 않음)에 적절하게 연결된다. HF 솔레노이드 코일(12)에서의 고주파수 전류의 흐름에 의해 생성된 상기 HF 자기장은 가공품의 고주파수 유도 가열을 달성하기 위해 가공품(14)과 자기 결합한다.
LF 솔레노이드 코일(18)에서의 저주파수 전류의 흐름에 의해 생성된 LF 자기장은 C-코어에서의 저주파수 자기장을 유도하기 위해 C-코어 인덕터(16)와 자기 결합한다. 가공품(14)이 C-코어 인덕터의 갭에 배치되어 있기 때문에, 가공품은 자기회로의 일부를 형성한다. 가공품(14)은 일반적으로 적층되지 않거나, 그렇지 않으면 그것을 통과하는 저주파수 전류의 흐름을 저지하기 위해 형성되기 때문에, 저주파수 유도 전류가 가공품을 통과해서 흘러서 줄효과에 의해 그것을 가열시키지만, 저주파수 C-코어는 상대적으로 가열되지 않은 상태로 남아있다. 가공품 온도가 퀴리 포인트 미만일 때, 히스테리시스 손에 의해 생성된 추가적인 가열이 있을 것이다.
종래 기술에 공지된 자속 집중장치(flux concentrator)(15)가, C-코어 단부 영역의 전자기장의 적절한 분포를 허용하도록 가공품의 단부에 초점을 맞추고, 동시에 상기 기어의 외경 주위에 동시에 배치되는 HF 솔레노이드 코일을 위한 공간을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 가공품이 C-코어의 갭에 있는 동안 가공품에 대한 HF 자기장, 및 C-코어에 대한 LF 자기장의 동시 또는 비동시적 인가에 의해 가공품이 유도 가열될 수 있다. 비동시적인 인가는 다수의 상이한 방법들에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 저주파수 솔레노이드 코일 및 고주파수 C-코어 코일을 이용 한 유도 가열은 시간상 순차적으로, 또는 부분적으로 시간이 중첩될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명과는 달리 종래 기술에서, LF 솔레노이드 코일이 저주파수 유도 가열을 달성하기 위해 사용된다. 표피 효과와 근접 효과는 모두 피니언 기어와 같은 테이퍼된 기어의 외부를 감싸는 LF 솔레노이드 코일을 이용할 때의 유도 가열 온도 프로파일을 정의한다. 근접 효과는 코일에 가장 근접한 표면으로의 기어내의 전류 흐름을 나타낸다. 피니언 기어가 테이퍼되었기 때문에, 전류는 기어의 큰 직경부에서 보다 많이 흐르고, 작은 직경부에서 보다 덜 흐른다. 불규칙한 전자기 결합 또는 근접 효과에 기인한 이러한 불균일한 가열은 피니온 기어의 테이퍼에 맞추기위해 LF 솔레노이드 코일의 내부 직경을 테이퍼되게 함으로써 다소 보충이 될 수 있다. 이러한 접근은 위치에 매우 민감하며, 양질의 균일함이 거의 나오지 않는다.
단부 영역에 배치된 자속 집중장치의 표피 효과와 기하학적 형상 만이 본 발명에서 처럼 C-코어 인덕터를 사용할 때 피니온과 같은 태이퍼된 기어 내에 저주파수 가열 온도 프로파일을 형성한다. 표피효과는 유도 전류가 기어의 외부 표면에 근접하게 흐르도록 한다. 주파수가 높을 수록, 전류가 외부 표면에 보다 근접해서 흐르고, 보다 얕은 가열을 야기하고, 반대로, 저주파수에서의 유도 전류는 보다 깊은 전류의 흐름과 표면 밑의 가열을 야기한다. 따라서, C-코어 인덕터를 이용할 때 근접 효과의 부족은 피니온의 테이퍼를 따라 훨씬 더 균일하게 가열되도록 한다. 본 발명에서의 저주파수 가열용 C-코어 인덕터를 사용하는 것이, 피니온을 포함하는 테이퍼된 기어를 가열할 때 솔레노이드-유형의 유도 코일에 의한 보다 종래 의 가열에 비해 중요한 장점을 가지지만, 본 발명의 영역은 그러한 타입의 가공품을 가열하는 데에 한정되는 것은 아니다.
연속적인 가공품은 다음 단계에 의해 도 4에 도시된 것처럼 가열위치에 적재될 수 있다: 경화된 가공품을 제거하기위해 적절한 기계적 이송시스템으로 이동가능한(드롭-다운) 코어 세그먼트(16b)를 내리는 단계; 비가열 처리된 가공품을 적절한 위치에 삽입하는 단계; 및 상기 비가열 처리된 가공품이 가열 처리 공정 동안 도 4에 도시된 것과 같은 위치에 배치되도록 이동가능한 코어 세그먼트를 들어올리는 단계.
본 발명의 다른 예에서, 가공품은 도 5에 도시된 C-코어 회로의 일부인 센터링 엘리먼트 사이에 위치된다. 상기 센터링 엘리먼트는 가열 공정동안 상기 가공품을 유지하고, 회전시키는 수단을 제공한다. 본 발명의 이러한 비제한적인 예에서, 중심은 C-코어 인덕터를 통과하도록 위치지정된다. 센터링 엘리먼트의 원치않는 가열을 감소시키기 위해, 센터링 엘리먼트는 바람직하게는 비자성 스테인레스강과 같은 비자성체 물질로 구성된다.
도 6은 본 발명의 유도 가열 장치의 다른 예이다. 본 배치에서, 가공품이, 교대로 HF 솔레노이드 코일(12) 내로 이동되고 가공품의 LF 유도 가열을 위해 HF 솔레노이드 코일(12)로부터 제거되도록 또는 그 역이 될 수 있도록, 가공품(14)의 수직 이동을 허용하기 위해 충분히 이동가능한 C-코어 세그먼트(16b)가 제공된다. 가공품이 도 6(도 6에서 "B"로 표시된 LF 가열 위치)에 도시된 것과 같이 HF 솔레노이드 코일내에 있지 않을 때 C-코어 회로에 의한 유도 가열이 달성될 수 있고; 가공품이 HF 솔레노이드 코일(12)(도 6에서 "A"로 표시된 HF 가열 위치) 내에 배치될 때 상기 HF 자기장은 가공품이 유도 가열 되도록 한다.
본 발명의 다른 예에서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 이중 C-코어 인덕터(17)는 고정된 코어 세그먼트(17a, 17b, 17c, 및 17d)와 이동가능한 코어 세그먼트(17e, 17f)를 포함한다. 각각의 C-코어 인덕터에 LF 솔레노이드 코일이 제공될 수 있다. 도 7에서의 비제한적인 예에 의해, LF 솔레노이드 코일(18a, 18b)이 각각 고정된 코어 세그먼트(17a, 17b)에 감겨있다. 코일(18a, 18b)은 바람직하게는 저주파수 전류의 적절한 공통 전력원(도시되지 않음)에 직렬로 연결되지만, 병렬로 연결될 수도 있다. 도 7의 발명의 예는 또한 도 6에 예시된 것과 같이 각각 LF 및 HF 유도 가열을 위한 개별적인 상부 및 하부 위치를 포함한다.
도 8은 개별적인 LF 및 HF 유도 가열 스테이션을 이용하지 않고, 가공품이 2 개의 C-코어와 HF 솔레노이드 코일 사이에 배치되어, 원한다면, 동시 가열이 도 4에 관해 상술한 것과 같이 달성될 수 있다는 것을 제외하고는 도 7과 유사하다.
도 9는 본 발명의 유도 가열 장치의 다른 예를 도시한다. 상기 배치에서, C-코어 인덕터(19)는 코어 세그먼트(19a, 19b)를 구비하고, 가공품(14a)은 도 9에 도시된 기어와 같이 그러나 그에 한정되지 않는 개구를 갖는다. LF 솔레노이드 코일(18c)은 C-코어 인덕터 일부를 둘러싸고, 저주파수 전류의 전력원에 연결된다. HF 솔레노이드 코일(12a)(이러한 비제한적인 예로서 단권 코일이 도시되어있다.)은 고주파수 전류의 전력원에 연결된다. LF 솔레노이드 코일(18c)에서의 저주파수 전류의 흐름은 C-코어 인덕터와 자기 결합하고, 차례로, 가공품을 유도 가열하기 위 해 가공품(14a)이 자신의 개구를 통해 C-코어 인덕터에 삽입될 때 가공품(14a)과 자기 결합하는 자기장을 구축한다. HF 솔레노이드 코일(12a)에서의 고주파수 전류의 흐름은 가공품(14a)을 자기장에 근접하게 가져올 때 상기 가공품(14a)과 자기 결합하는 자기장을 구축하여, 상기 가공품을 유도가열한다. 저주파수 및 고주파수 가열은 동시에 달성되거나, 또는 HF 솔레노이드 코일(저주파수 가열만)로부터 가공품을 멀리 떨어지도록 이동시키거나 전력을 LF 또는 HF 솔레노이드 코일에만 인가시킴으로써 교대로 달성될 수 있다. 도 9에서 코어 세그먼트(19b)로 도시된 C-코어 인덕터의 세그먼트는 C-코어 인덕터로부터 가공품의 제거를 허용하기위해 이동할 수 있다(쌍촉 화살표에 의해 표시).
본 발명의 모든 예에서, HF 솔레노이드 코일(12, 12a)은 도면에 도시된 것과 다른 형상으로 구성될 수 있다. 도면에서, 사용된 비제한적인 전기적으로 도전성인 가공품이 피니온 기어이기 때문에, 상기 HF 솔레노이드 코일은 피니온 기어의 외부 형상과 전체적으로 들어맞는 개방 원뿔형상을 취하였다. 본 발명의 다른 예에서, 가공품과 원하는 유도가열 패턴에 따라, 상기 HF 솔레노이드 코일은 다르게 형성될 수 있다. 예를 들면, HF 솔레노이드 코일(12)의 내부 둘레는 피니온 기어의 외경과 평행하지 않을 수도 있다. 적용에 따라, 코일(12)과 가공품 표면 사이의 전자기 결합의 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 공지된 것처럼 열분배를 제어하기 위한 추가 도구로서 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 예들에서, 솔레노이드 코일이 HF 유도 코일에 대해 사용되었지만, 다른 유형의 유도 코일도 본 발명에서 사용하기에 적당하다. 예를 들면, HF 코일은 솔레노이드 코일에 의해 유도된 원주형 전류에 비해 전류가 주로 길이방향으로 흐르는 단발 또는 채널 유형의 인덕터이다.
본 발명에서 사용될 때 "저주파수"와 "고주파수"라는 용어는 가장 넓은 의미에서, "고주파수"가 "저주파수"보다 더 높다는 의미이다. 일반적으로, 그러나 비제한적인 방식에서, "고주파수"는 30kHz 내지 450kHz이고, "저주파수"는 50Hz 내지 20kHz의 범위에 있는 것이 바람직하다.
LF 및 HF 동시 유도 가열이 가능한, 이동가능한 코어 세그먼트가 본 발명의 상기 모든 예에서 사용되었지만(도 4, 도 5 및 도 8을 참조), C-코어 인덕터는 전체가 고정된 C-코어를 포함할 수 있고, HF 솔레노이드 코일(12)의 이동을 위한 수단이 제공되어, 향상된 가공품이 C-코어 인덕터 내의 갭내에 삽입될 수 있다.
상기 예들은 개시된 발명의 범위를 한정하지 않는다. 개시된 발명의 범위는 첨부된 청구범위에서 더 설명될 것이다.

Claims (22)

  1. 가공품의 유도 열처리 장치에 있어서,
    상기 가공품을 적어도 부분적으로 둘러싸는 유도 코일;
    제 1 코어 세그먼트와 제 2 코어 세그먼트를 포함하고, 상기 가공품은 상기 제 1 코어 세그먼트와 제 2 코어 세그먼트 사이의 갭에 배치되어 C-코어 인덕터와 함께 자기회로를 형성하는 C-코어 인덕터;
    상기 제 1 코어 세그먼트 일부에 감겨진 솔레노이드 코일;
    상기 가공품을 유도 가열하기 위해 가공품과 결합하는 제 1 ac 자기장을 유도 코일 주위에 유도하도록 상기 유도 코일에 제 1 ac 전류를 제공하는 제 1 전원; 및
    상기 가공품을 가열하기 위해 상기 자기 회로에 제 2 ac 자기장을 유도하도록 제 2 ac 전류를 상기 솔레노이드 코일에 제공하고, 상기 제 2ac 전류의 주파수는 제 1 ac 전류의 주파수보다 더 낮은 제 2 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공품의 마주하는 양 단부와 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 사이의 공간 부근에 배치된 적어도 하나의 자속 집중장치(flux concentrator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시키기 위한 수단, 및 가공품을 자기 회로로 삽입 및 제거하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공품이 자기 회로의 일부를 형성할 때 상기 가공품을 중심에 맞추거나 회전시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공품을 유도 코일 안으로 또는 그밖으로 이동 시키도록 가공품과, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시키기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 제 1 ac 전류 또는 제 2 ac 전류 중 어느 하나에 의해서 배타적으로 가공품을 각각 가열시키기 위해, 자기회로가 각각 개방되거나 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 전원의 주파수는 30kHz 내지 450kHz이고, 제 2 전원의 주파수는 50Hz 내지 20kHz인 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  7. 가공품의 유도 열처리 장치에 있어서,
    상기 가공품을 적어도 부분적으로 둘러싸는 유도 코일;
    제 1 코어 세그먼트와 제 2 코어 세그먼트를 각각 포함하는 적어도 2 개의 C-코어 인덕터로서, 상기 제 2 코어 세그먼트는 상기 적어도 2 개의 C-코어 인덕터 모두에 공통이고, 상기 가공품은 상기 제 2 코어 세그먼트 사이의 갭에 배치되어 상기 제 1 및 제 2 코어 세그먼트 각각과 자기 회로를 형성하는 적어도 2 개의 C-코어 인덕터;
    상기 적어도 2개의 C-코어 인덕터 중 적어도 하나의 일부에 감겨진 솔레노이드 코일;
    상기 가공품을 유도가열하기 위해 가공품과 결합하는 제 1 ac 자기장을 유도 코일 주위에 유도하도록 상기 유도 코일에 제 1 ac 전류를 제공하는 제 1 전원; 및
    상기 가공품을 가열하기 위해 상기 자기 회로에 제 2 ac 자기장을 유도하도록 각 솔레노이드 코일에 제 2 ac 전류를 제공하고, 상기 제 2ac 전류의 주파수는 제 1 ac 전류의 주파수보다 더 낮은 제 2 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가공품의 마주하는 양단부와 제 2 코어 세그먼트 사이의 공간 부근에 배치된 적어도 하나의 자속 집중장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처 리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시키기 위한 수단, 및 가공품을 자기 회로로 삽입 및 제거하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가공품이 자기 회로의 일부를 형성할 때 상기 가공품을 중심에 맞추거나 회전시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 가공품을 유도 코일 안으로 또는 그밖으로 이동 시키도록 가공품과, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시키기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 제 1 ac 전류 또는 제 2 ac 전류 중 어느 하나에 의해서 배타적으로 가공품을 각각 가열시키기 위해, 자기회로가 각각 개방되거나 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    제 1 전원의 주파수는 30kHz 내지 450kHz이고, 제 2 전원의 주파수는 50Hz 내지 20kHz인 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  13. 가공품 가열 방법에 있어서,
    상기 가공품을 유도가열 시키기 위해 유도 코일에서의 제 1 ac 전류의 흐름에 의해 생성된 제 1 ac 자기장과 상기 가공품을 자기 결합시키도록 유도 코일 내에 적어도 부분적으로 상기 가공품을 배치시키는 단계;
    가공품과, 적어도 하나의 C-형상의 인덕터의 제 1 및 제 2 코어 세그먼트로부터 적어도 하나의 자기 회로를 형성하는 단계; 및
    가공품을 가열하기 위해 제 1 ac 전류의 주파수보다 낮은 주파수의 제 2 ac 전류를 솔레노이드 코일에 흐르게 함으로써 생성된 제 2 ac 자기장과 적어도 하나의 자기 회로가 자기 결합하도록, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 적어도 하나의 일부에 감긴 적어도 하나의 솔레노이드 코일에 제 2 ac 전류를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    가공품과, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 사이의 공간에 자기장을 형성하도록 상기 가공품과, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 사이의 공간에 적어도 하나의 자속 집중장치를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가공품을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    제 1 ac 전류 또는 제 2 ac 전류에 의해 배타적으로 상기 가공품을 교대로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가공품을 교대로 가열하는 단계는 상기 가공품을 유도 코일 안으로 또는 그 밖으로 이동시키도록 상기 가공품과, 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시킴으로써 달성되고, 적어도 하나의 자기 회로가 각각 개방되거나 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  18. 개구를 가진 가공품의 유도 열처리 장치에 있어서,
    상기 가공품을 적어도 부분적으로 둘러싸는 유도 코일;
    상기 가공품의 개구를 통해 C-코어 인덕터 일부 주위에 가공품이 삽입되는, 자기회로를 형성하는 C-코어 인덕터;
    상기 C-코어 인덕터 일부에 감긴 솔레노이드 코일;
    가공품을 유도 가열하기 위해 가공품과 결합하는 제 1 ac 자기장을 유도 코 일 주위에 유도하도록, 상기 유도 코일에 제 1 ac 전류를 제공하는 제 1 전원; 및
    가공품을 가열하기 위해 자기 회로에 제 2 ac 자기장을 유도하도록 솔레노이드 코일에 제 2 ac 전류를 공급하고, 상기 제 2 ac 전류의 주파수는 제 1 ac 전류의 주파수보다 더 낮은 제 2 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 C-코어 인덕터는 제 1 코어 세그먼트와 제 2 코어 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 코어 세그먼트 중 어느 하나를 이동시키기 위한 수단 및, 가공품을 상기 C-코어 인덕터 일부로 삽입하고, 그로부터 제거하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 열처리 장치.
  21. 개구를 가진 가공품 가열 방법에 있어서,
    상기 가공품을 유도가열 시키기 위해 유도 코일에서의 제 1 ac 전류의 흐름에 의해 생성된 제 1 ac 자기장과 상기 가공품을 자기 결합시키는 유도 코일 내에 적어도 부분적으로 상기 가공품을 배치시키는 단계;
    자기회로를 형성하는 C-형상의 인덕터에 상기 가공품의 개구를 통해 가공품 을 삽입하는 단계; 및
    가공품을 가열하기 위해 솔레노이드 코일에서의 제 2 ac 전류의 흐름에 의해 생성된 제 2 ac 자기장과 자기 회로가 자기 결합하도록 C-형상의 코어 인덕터의 일부에 감긴 적어도 하나의 솔레노이드 코일에 제 2 ac 전류를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 ac 전류의 주파수는 상기 제 2 ac 전류의 주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    가공품을 상기 C-형상의 인덕터로 삽입하거나, 그로부터 제거하기 위해 상기 C-형상의 인덕터를 개방 및 폐쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공품 가열 방법.
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