TW201513734A - 用於複雜工件之單發感應加熱之感應器 - Google Patents

用於複雜工件之單發感應加熱之感應器 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種單發感應器，其經提供以感應熱處理一複雜工件，該工件具有一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑比該至少部分圓柱形組件之直徑大之該圓形組件。該單發感應器具有一單個交叉感應器區段，其連接至兩個縱向支柱感應器區段之第一末端，其中該兩個縱向支柱感應器區段之第二末端連接至一環感應器區段，其在該複雜工件被裝載在用於一感應加熱應用之單發單匝感應器中時，圍繞該至少部分圓柱形組件的整個圓周。替代地，該單發感應器可具有在兩個縱向支柱感應器區段之間互連的兩個環感應器區段，其中支柱區段之一者可接受交流電之一供應。

Description

用於複雜工件之單發感應加熱之感應器 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2013年6月22日申請之美國臨時申請案第60/838,249號之權利，其全文以引用的方式併入本文中。
本發明係關於複雜工件之電感應單發熱處理，該複雜工件具有一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑大於至少部分圓柱形組件之直徑之圓形組件。
一直圓柱體之形狀之一工件(諸如一實心或中空軸)可經冶金熱處理(硬化)以承受在所要應用中施加至工件之力。例如，工件可為各種圓柱形之汽車組件，其等經冶金硬化以用於機動車輛動力系統中。
更複雜工件藉由組合具有不同直徑、圓角、肩部、孔及其他幾何不規則性之多個圓柱形組件而形成。此等複雜幾何形狀之實例被繪示在Handbook of Induction Heating(Valery Rudnev等人，2003年，Marcel Dekker,Inc.，New York，NY)之圖5.28(左側圖)及圖5.36中。圖1(a)繪示一複雜工件之另一實例。一般而言，此等複雜工件可特徵化為具有一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑比至少部分圓柱形組件之直徑大之 圓形組件，且為方便起見，此等工件在本文中被稱作「複雜工件」。例如，針對圖1(a)中所示之複雜工件90，虛線框90a內之工件組件係至少部分圓柱形組件且虛線框90b內之工件組件係具有一直徑大於至少部分圓柱形組件之直徑之圓形組件，且此兩個組件區域經定向使得至少部分圓柱形組件90a具有其中心軸CL與圓形組件90b之中心軸重合且在一末端上連接至具有一外直徑d2比至少部分圓柱形組件90a之外直徑d1大之圓形組件90b。
電感應加熱用於多種熱處理程序中，諸如退火、正火、表面(外殼)硬化、穿透硬化、回火及應力消除。感應熱處理之最流行應用之一係鋼、鑄鐵及粉末冶金組件之硬化。在一些情況中，需要整個工件之熱處理；但是在其他情況中，僅需熱處理工件之選定區域。
一典型感應硬化程序涉及加熱需被強化至沃斯田鐵化(austenitizing)溫度之工件或工件之區域；使工件或區域保持(若需要)在沃斯田鐵化溫度下達足夠時間週期以完成沃斯田鐵化；及隨後快速冷卻工件或區域至低於一所要麻田散鐵(martensitic)結構開始形成之溫度。快速冷卻或淬火允許藉由剪切型轉變取代擴散相依轉變程序，其形成硬得多的成份(被稱作麻田散鐵)。麻田散鐵可形成且硬化可在工件或區域之表面或在工件或區域之整個截面內完成。工件出於不同原因被感應硬化。例如，硬化可被完成以增大抗扭強度及/或抗扭疲勞壽命以改良彎曲強度及/或彎曲疲勞壽命或改進耐磨性或接觸強度。
各種類型之加熱感應器可用於感應硬化一圓柱形或複雜工件。由於一工件之感應加熱取決於與工件之區域之磁通耦合以在工件中感應渦流加熱，故複雜幾何形狀區域(諸如鄰近圓柱形組件之間之圓角)內之一均勻感應熱處理難以使用典型的感應線圈配置達成。感應加熱程序進一步因通常至工件之內部之熱滲透係向內感應渦流加熱及隨後從渦流區域(由感應電流滲透之深度控制)朝向工件之中心區域之進一 步傳導向內熱傳遞(該傳導加熱程序在本領域中被稱作熱「浸」)之一組合之事實而進一步複雜化。
一感應器之組態取決於特定應用參數，其包含工件之幾何形狀；經加熱材料之組成物；感應器安裝之可用空間；加熱模式(例如，掃描、單發、漸進或靜態加熱模式)；工件生產率；所需加熱型樣；及工件處置之細節(即，工件如何裝載及卸載)。
用於感應硬化之感應器通常因銅之高導電性及導熱性、其固有耐蝕性及優異的冷加工性及熱加工性而由銅或銅合金製成。
通道型(亦稱作單發或槽)感應器係最適於圓柱形及複雜工件之穿透及表面硬化之一種類型之感應器。使用通道感應器，工件及感應線圈均不相對於彼此移動，工件之可能旋轉除外。通道感應器可為單匝或多匝感應器。多匝通道感應器通常應用於(例如)在一物件鍛造程序中之熱成型前穿透加熱小鋼坯或鋼條之末端。單匝通道感應器通常用於感應硬化圓柱形或複雜組件，其等代表性地展示在Handbook of Induction Heating之圖5.28(右側圖)及圖5.36中。單匝通道感應器之典型應用係碳鋼軸(諸如輸出軸、凸緣軸、軛軸、中間軸及驅動軸)之硬化。
一單匝通道感應器由兩個縱向支柱及兩個交叉區段(亦稱作橋或馬蹄鐵型半環)組成。交叉區段不環繞將被熱處理之工件之整個圓周，而僅環繞通常為圓周之一半之一部分。當工件之縱向區域需被加熱時，感應渦流主要沿著工件之長度流動。一例外將係其中渦流之流動係半圓周的通道感應器之交叉區段。作為一實例，Handbook of Induction Heating中之圖5.33展示用於軸桿之感應硬化之一通道感應器。兩個縱向支柱之各者及兩個交叉區段之各者中之瞬時交流電在相對於彼此之相反方向上。
經加熱區域之長度可藉由製造具有不同長度之縱向支柱區段之 通道感應器而控制。圖1(b)展示一先前技術單匝通道感應器100之一實例。第一(上)交叉區段102包括交叉半區段102a及102a'；縱向支柱區段104a及104b及第二(下)交叉區段106。複雜工件90被插入如圖1(c)中所示之單匝鞍形感應器100。交叉半區段102a及102a'(圖1(b))例如藉由介電槽112彼此電隔離，使得交叉半區段102a及102a'可連接至交流電電源114之輸出。由於感應器100之交叉區段及縱向支柱區段僅部分圍繞複雜工件90之圓周，故工件在裝載於圖1(c)中所示之熱處理位置中時圍繞其中心軸CL旋轉。
圖1(b)及圖1(c)中之通道感應器100定向在垂直方向上用於垂直或水平方向上之單發工件裝載及移除。
一單匝通道感應器之縱向支柱區段可藉由使縱向支柱之選定區域凸起成形以適應經熱處理工件之特定幾何特徵(諸如工件直徑之變化)而輪廓化。類似地，一單匝通道感應器之一或兩個交叉區段可輪廓化或彎曲以產生與工件之適當區域之所需磁場耦合以達成所需溫度分佈。製造具有面向工件之較窄加熱表面之通道感應器之(諸)所需區段可增大(諸)所要區域中感應電力之密度。
圖2(a)至圖2(c)繪示一圓角區域附近之先前技術單發通道感應器之輪廓化交叉區段之三個典型實例。
圖2(a)展示用於熱處理一實心複雜工件92之一單發單匝先前技術通道感應器加熱設備之一下半部交叉區段106'。在圖2(a)中僅展示一垂直定向通道感應器之下交叉區段106'(類似於圖1(b)中之交叉區段106)之右半部具有用於一感應器冷卻介質之流動之內部冷卻通路106a'。在本實例中，提供單獨的淬火設備116用於當工件在通道感應器中加熱後達成所需熱條件時淬火。替代淬火方法包含在工件已經加熱且從通道感應器卸載之後淬火。垂直對稱軸CL被指示作為複雜工件92之實心圓柱形組件92a的核心。因此，對於複雜工件92，至少部分 圓柱形組件係實心軸圓柱形組件92a，且具有一直徑大於至少部分圓柱形組件之直徑的圓形組件係組件92b(其陰影線與組件92a之陰影線之方向相反)。因此，至少部分圓柱形組件92a具有其中心軸與圓形組件92b之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑大於至少部分圓柱形組件92a之直徑的圓形組件92b，如圖2(a)中所示。複雜工件92之外直徑92c及圓角區域92d被包含在用於感應硬化之區域中，且被展示為斑點區域。外直徑92c將因在通道感應器之縱向支柱區段104a及104b(圖2(a)中未展示)中流動之電流產生的感應渦流而被加熱。圓角區域92d中的感應加熱主要係由在通道感應器之下交叉區段106'中流動的通道感應器電流產生。
圖2(b)(僅以右半視圖)展示用於熱處理中空複雜工件90(其係亦在圖1(a)中所示之工件)之一單發單匝先前技術通道感應器加熱設備之下交叉區段106"。在圖2(b)中僅展示一垂直定向通道感應器之下交叉區段106"(類似於圖1(b)中之交叉區段106)之一半具有用於一感應器冷卻介質之流動的內部冷卻通路106a"。單獨的淬火設備未展示於圖2(b)中。垂直對稱軸CL被指示作為複雜工件90之中空圓柱形組件(90a及90c)的核心，其中展示中空內核心區域沒有陰影線。因此對於複雜工件90，亦如上文參考圖1(a)描述，至少部分圓柱形組件係中空圓柱形組件90a，且具有一直徑大於至少部分圓柱形組件之直徑的圓形組件在圖中係指定為組件90b，使得至少部分圓柱形組件90a具有其中心軸與圓形組件90b之中心軸重合且在一末端連接至具有一直徑大於至少部分圓柱形組件90a之直徑的圓形組件90b，如圖2(b)中所示。
當一工件具有包含如圖2(a)及圖2(b)中之圓角的硬化區域時，通常需要實質增大圓角區域中所感應的熱強度，此係因為圓角區域具有實質更大金屬質量以加熱。此外，在經加熱圓角附近及在將硬化區域後方存在一明顯更大之工件質量，其形成實質「冷」散熱效應，此係 歸因於導熱性將熱從經加熱圓角吸取。因此，冷散熱效應的冷卻效應必須藉由在圓角區域中感應額外熱能來補償。所需能量過剩通常藉由窄化通道感應器之適當區段的載流面以增大適當區域內的感應電力密度來達成。例如，若感應器區段之加熱面的載流部分減小一半，則感應器區段的電流密度以及在各自工件區域內感應之渦流的密度將相應增大。根據焦耳效應，若感應渦流之密度加倍，則感應電力密度增大四倍。
對於圖2(a)及特定言之圖2(b)二者中之配置，面向圓角區域之交叉區段中之電感器的加熱面已被輪廓化，以將感應渦流及發熱集中在圓角區域內。
圖2(c)展示一替代先前技術單發單匝通道感應器加熱設備之一下半部交叉區段106'''之一詳圖，其中除了交叉區段感應器輪廓化之外，還提供磁通量集中器80a及80b以提供熱能在複雜工件94之圓角區域94c中之熱能之進一步集中。一感應器之局部化電流密度可在利用磁通量集中器時顯著增大。
磁通量集中器(亦稱作通量增強器、通量控制器、分流器、轉向器或磁芯)影響工件與通道感應器之磁場之間之電磁耦合。磁通量集中器在感應硬化中存在數個傳統功能：(a)提供工件之特定區域之選擇性加熱；(b)改良感應器之電效率；(c)及充當電磁屏蔽及抑制鄰近區域之非所要加熱。通量集中器由具有低導電性之高磁導率軟磁材料製成。通量集中器之軟磁性質意指其等僅在一外部磁場施加時係磁性的。在暴露於一交流電磁場的情況下，此等材料可在無太多摩擦的情況下快速改變其等之磁化。小面積之窄磁滯回線對於此等材料係典型的。集中器提供低磁阻路徑且促進通量線在所要區域中之集中。若一磁通量集中器被引入感應器磁場中，則其將提供磁通量之低磁阻路徑，減小雜散通量且集中磁場之虛擬通量線。在無一通量集中器的情 況下，磁場將圍繞感應器散佈且與導電環境(例如，無需被加熱之輔助設備、金屬支架、工具、夾具、工件區域)關聯。集中器形成磁路以在所要區域中引導感應器之磁場。上述因素對感應加熱之選擇區域具有潛在正面效應。但是，感應器之特定區域中之局部化電流密度可實質增大且潛在導致局部化感應器過熱及/或加速感應器應力開裂之開始(例如，藉由感應器之加工硬化)。
一習知單匝通道感應器之主要缺陷之一者係其短壽命。在工件之選定區域(諸如圓角區域)中產生足夠的發熱的要求導致具有結合使用磁通量集中器之明顯窄的感應器加熱面之必要性，其與加熱感應器之過大線圈電流密度及過早失效相關。過早感應器失效(開裂、應力腐蝕或應力疲勞)通常發生在最高電流密度之區域中且通常發生在提供圓角之加熱之一單匝通道感應器之交叉區段106中。交叉區段亦歸因於電磁力之存在而經歷感應器撓曲。因此，為了延長硬化感應器之壽命，應試圖減小該區域中之電流密度。
習知單匝通道感應器之另一缺陷與過大程序靈敏度相關，其對硬化組件之品質及加熱可重複性具有負面影響。過大靈敏度與電磁鄰近效應相關。若工件在通道感應器內之定位改變(例如，藉由與用於在感應器內旋轉工件之設備相關之軸承之磨損、工件在感應器中之錯誤裝載)，則尤其在圓角區域內將存在加熱強度之即刻變動。此通常導致溫度不足及與其相關之減小之硬度深度。
本發明之一目標係提供用於複雜工件(其中至少部分圓柱形組件具有其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑比至少部分圓柱形組件之直徑大之圓形組件)之單發感應加熱之經改良感應器具有延長之感應器壽命、改良之堅固性及對感應器內之工件定位之減小之加熱靈敏度。
本發明之上述及其他態樣闡述在本說明書及隨附申請專利範圍 中。
在一態樣中，本發明係一種用於用一單發感應器感應熱處理一複雜工件之設備及方法。複雜工件具有一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑比至少部分圓柱形組件之直徑大之圓形組件。單發單匝感應器具有一單個交叉感應器區段，其連接至兩個縱向支柱感應器區段之第一末端，其中兩個縱向支柱感應器區段之第二末端連接至一環感應器區段，其在複雜工件被裝載在用於一感應加熱應用之單發單匝感應器時圍繞複雜工件之至少部分圓柱形組件之整個圓周。交叉感應器區段連同環感應器區段及縱向支柱感應器區段電串聯連接以形成一完整電路。
在另一態樣中，本發明係一種用於用一單發感應器感應熱處理一複雜工件之設備及方法。複雜工件具有一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑比至少部分圓柱形組件之直徑大之圓形組件。單發單匝感應器具有連接至兩個縱向支柱感應器區段之第一末端之一第一環感應器區段，其中兩個縱向支柱感應器區段之第二末端連接至一第二環感應器區段。當複雜工件被裝載在用於一感應加熱應用之單發單匝感應器中時，第一環感應器區段及第二環感應器區段圍繞複雜工件之至少部分圓柱形組件之整個圓周。兩個縱向支柱感應器區段之一者經配置以供應一交流電至單發感應器。
本發明之單發感應器亦可用於熱處理圓柱形工件，其中圓柱形工件之軸向長度被插入本發明之一單發感應器中。
本發明之上述及其他態樣闡述在本說明書及隨附申請專利範圍中。
10‧‧‧單發感應器
11‧‧‧單發感應器
12‧‧‧交叉感應器區段
12a‧‧‧交叉半區段
12a'‧‧‧交叉半區段
13‧‧‧交叉感應器區段
13a‧‧‧電源供應端/交叉半區段
13a'‧‧‧交叉半區段
13aa‧‧‧面
13aa'‧‧‧面
13b‧‧‧供應支柱交叉區段端
13c‧‧‧電源返回端
13d‧‧‧返回支柱交叉區段端
14a‧‧‧縱向支柱區段
14a'‧‧‧供應支柱交叉端
14a"‧‧‧供應支柱環端
14b‧‧‧縱向支柱區段
14b'‧‧‧返回支柱交叉端
14b"‧‧‧返回支柱環端
15a‧‧‧縱向支柱感應器區段
15b‧‧‧縱向支柱感應器區段
16‧‧‧環感應器區段
16a‧‧‧環半區段/第一環區段
16a'‧‧‧高階狀區域/輪廓化區域
16a"‧‧‧低階狀區域/輪廓化區域
16a'''‧‧‧傾斜互連區域
16b‧‧‧環半區段/第二環區段
16b'‧‧‧高階狀區域/輪廓化區域
16b"‧‧‧低階狀區域/輪廓化區域
16b'''‧‧‧傾斜互連區域
16c‧‧‧外部面
17a‧‧‧第一環區段返回支柱端
17b‧‧‧第一環區段供應支柱端
17c‧‧‧第二環區段供應支柱端
17d‧‧‧第二環區段返回支柱端
22‧‧‧介電槽
24‧‧‧交流電電源
30‧‧‧單發感應器
32‧‧‧頂部環感應器區段
32a‧‧‧頂部環第一區段
32a'‧‧‧頂部環第一區段第一支柱端
32a"‧‧‧頂部環第一區段第二支柱端
32b‧‧‧頂部環第二區段
32b'‧‧‧頂部環第二區段第一支柱端
32b"‧‧‧頂部環第二區段第二支柱端
34a‧‧‧電力供應縱向支柱感應器區段
34a'‧‧‧電力供應縱向支柱頂部環區段端
34a"‧‧‧電力供應縱向支柱底部環區段端
34b‧‧‧返回縱向支柱感應器區段
34b'‧‧‧返回縱向支柱頂部環區段端
34b"‧‧‧返回縱向支柱底部環區段端
35‧‧‧空間
35a‧‧‧電源供應端子
35b‧‧‧電源返回端子
36‧‧‧底部環感應器區段
36a‧‧‧底部環第一區段
36a'‧‧‧輪廓化區域
36a"‧‧‧輪廓化區域
36a'''‧‧‧輪廓化區域
36b‧‧‧底部環第二區段
36b'‧‧‧輪廓化區域
36c‧‧‧外部面
37a‧‧‧底部環第一區段第一支柱端
37b‧‧‧底部環第一區段第二支柱端
37c‧‧‧底部環第二區段第一支柱端
37d‧‧‧底部環第二區段第二支柱端
80a‧‧‧磁通量集中器
80b‧‧‧磁通量集中器
90‧‧‧複雜工件
90a‧‧‧至少部分圓柱形組件
90b‧‧‧圓形組件
90c‧‧‧中空圓柱形組件
90d‧‧‧圓角區域
92‧‧‧實心複雜工件
92a‧‧‧實心圓柱形組件
92b‧‧‧組件
92c‧‧‧外直徑
92d‧‧‧圓角區域
94‧‧‧複雜工件
94c‧‧‧圓角區域
100‧‧‧先前技術單匝通道感應器
102‧‧‧第一(上)交叉區段
102a‧‧‧交叉半區段
102a'‧‧‧交叉半區段
104a‧‧‧縱向支柱區段
104b‧‧‧縱向支柱區段
106‧‧‧第二(下)交叉區段
106'‧‧‧下半部交叉區段
106"‧‧‧下交叉區段
106'''‧‧‧下半部交叉區段
106a'‧‧‧內部冷卻通路
106a"‧‧‧內部冷卻通路
112‧‧‧介電槽
114‧‧‧交流電電源
116‧‧‧淬火設備
Acollar‧‧‧對稱軸
「A」IN‧‧‧供應進口
「A」OUT‧‧‧返回出口
「B」IN‧‧‧供應進口
「B」OUT‧‧‧返回出口
CL‧‧‧中心軸/垂直對稱軸
d1‧‧‧外直徑
d2‧‧‧外直徑
z1‧‧‧平面分隔
如下文簡要概述之附圖被提供用於本發明之例示性理解且不限制如本說明書及隨附申請專利範圍中進一步闡述之本發明。
圖1(a)係一複雜工件之一實例，其中複雜工件之一至少部分圓柱形組件具有其中心軸與一圓形組件之中心軸重合且在一末端上連接至具有一直徑大於至少部分圓柱形組件之直徑之工件之圓形組件。
圖1(b)係可用於熱處理圖1(a)中之複雜工件之一先前技術通道感應器之一實例之一等角視圖。
圖1(c)繪示被裝載至圖1(b)中之先前技術通道感應器中之圖1(a)中所示之複雜工件。
圖2(a)、圖2(b)及圖2(c)繪示用一單匝通道感應器熱處理複雜工件之先前技術配置，其中僅展示感應器之下交叉區段之右半截面。
圖3係本發明之一單發感應器之一實例之一等角視圖，其中箭頭指示穿過感應器之瞬時電流流動。
圖4(a)及圖4(b)係圖3中之單發感應器，其被繪示為在圖4(a)與圖4(b)之間之90度中心軸旋轉以展示定位在環感應器區段上之感應器階狀區域以適應所要工件硬度型樣及工件幾何形狀特徵(諸如針對被加熱之一特定工件之直徑變化)之一實例。
圖5(a)及圖5(b)係圖4(a)及圖4(b)中之單發感應器，其中部分挖空以展示穿過感應器之內部冷卻介質流動通路。
圖6以截面正視圖繪示在裝載至圖3中所示之單發感應器中之前之一複雜工件。
圖7以穿透縱向支柱區段之一平坦切口之截面正視圖繪示在裝載至圖3中所示之單發感應器之後之一複雜工件。
圖8圖解繪示本發明之一單發感應器之另一實例。
圖9(a)及圖9(b)係本發明之一單發感應器之另一實例之等角視圖，其中箭頭指示穿過感應器之瞬時電流流動。
圖3至圖5(b)繪示本發明之單發感應器10之一實例。參考圖3，單發感應器10包括交叉感應器區段12、縱向支柱區段14a及14b及環感應器區段16。交叉區段12包括交叉半區段12a及12a'。交叉半區段12a及12a'，例如藉由介電槽22彼此電隔離，使得交叉半區段12a及12a'可連接至交流電電源24之輸出。介電槽22可為一充氣介電質或填充一電絕緣材料，諸如雲母片。環感應器區段16包括連續環半區段16a及16b，其等形成電連接至縱向支柱區段14a及14b之一連續電導體。環感應器區段之兩個半區段16a及16b相對於彼此電並聯連接。環感應器區段16之半區段16a及16b之各者在本實例中輪廓化為具有高階狀區域(16a'及16b')及低階狀區域(16a"及16b")，其等經由傾斜互連區域(16a'''及16b''')連接，如圖3中所示(階狀區域16b"在圖中被部分遮住)。在本發明之所有實施例中，輪廓化可如適應被熱處理之一特定複雜工件之幾何特徵所需要藉由使環感應器區段之選定區域凸起成形而完成。視情況，交叉感應器區段或縱向支柱感應器區段亦可被輪廓化。
穿過單發感應器10之瞬時交流電流動由圖3中之箭頭繪示。因此瞬時電流從交叉半區段之一者流動進入兩個縱向支柱區段之一者至環感應器區段16，隨後穿過平行環半區段16a及16b且從環感應器區段16流出至另一縱向支柱區段用於返回至另一交叉半區段。此配置減小與上述具有兩個交叉區段之先前技術單發單匝通道感應器比較需要之環半區段之各者中之電流量級，同時與上述先前技術部分環繞相比藉由環繞工件之整個圓周而保持工件中之相同所需熱能。環半區段中電流量級之減小減小電流密度及電磁力，其導致單發感應器10之壽命增加超過先前技術單發單匝通道感應器之壽命。
為了闡釋且非限制目的，交叉半區段12a可被稱作一供應交叉區段；縱向支柱感應器區段14a可被稱作一供應縱向支柱感應器區段； 縱向支柱感應器區段14b可被稱作一返回縱向支柱感應器區段；且交叉半區段12a'可被稱作一返回交叉區段。供應交叉區段具有一電源供應端13a及一相對供應支柱交叉區段端13b。返回交叉區段具有一電源返回端13c及一相對返回支柱交叉區段端13d。第一環區段16a具有相對的第一環區段供應支柱端17b及一第一環區段返回支柱端17a，且第二環區段16b具有相對的第二環區段供應支柱端17c(見圖4(b))及一第二環區段返回支柱端17d。虛線用於指代各第一環區段16a及第二環區段16b之末端；環感應器區段16(由第一環區段16a及第二環區段16b形成)通常被製作為一連續大致環形圓柱形組件。供應縱向支柱感應器區段14a具有一供應支柱交叉端14a'及一供應支柱環端14a"。供應支柱交叉端14a'連接至供應支柱交叉區段端13b，且供應支柱環端14a"連接於第一環區段供應支柱端17b與第二環區段供應支柱端17c之間。返回縱向支柱感應器區段14b具有返回支柱交叉端14b'及返回支柱環端14b"。返回支柱交叉端14b'連接至返回支柱交叉區段端13d，且返回支柱環端14b"連接在第一環區段返回支柱端17a與第二環區段返回支柱端17d之間，以從圍繞供應縱向支柱感應器區段及返回縱向支柱感應器區段的供應支柱環端及返回支柱環端的第一環區段及第二環區段形成連續電導體，藉此當複雜工件之至少部分圓柱形組件定位在供應縱向支柱感應器區段與返回縱向支柱感應器區段之間且複雜工件之圓形組件定位為鄰近環感應器區段之外部面16c且一交流電電源連接在供應交叉區段之電源供應端與返回交叉區段之電源返回端之間時，複雜工件被感應熱處理。
圖4(a)及圖4(b)將連續環感應器區段16劃分為第一環區段16a之輪廓化區域16a'及16a"(見圖3)及第二環區段16b之輪廓化區域16b'及16b"(見圖3)，以繪示輪廓化由第一環區段及第二環區段形成之連續環感應器區段16之一實例。如上所述，如此將環輪廓化為感應器階狀 區域適應所需工件硬度型樣及工件幾何形狀特徵，諸如直徑變化或壁厚度變動(例如，當被熱處理之複雜工件之至少部分圓柱形組件係中空時)。在各環半區段中可能需要兩個或更多個階狀區域，且環階部之所有或一些可能在體積上彼此不相等。此外，各傾斜互連區域(16a'''及16b''')之弧(弓)長可能彼此不同，且經製作以對複雜工件之特定區域(諸如軸區域或複雜工件之至少部分圓柱形組件與圓形組件之間之一圓角區域)中所感應的能量具有不同影響。
圖5(a)及圖5(b)繪示單發感應器10上之進口及輸出埠，其等用於供應及返回用於冷卻當交流電流動穿過感應器時由焦耳效應加熱導致之感應器10之一流體冷卻介質。在此實例中提供兩個單獨的冷卻回路，即冷卻回路「A」(用實線箭頭展示)及冷卻回路「B」(用虛線箭頭展示)。如圖5(a)及圖5(b)中所示，供應進口(「A」IN)冷卻路徑依序穿過：環半區段16a(16a'及16a")；縱向支柱感應器區段14b及交叉半區段12a'至返回出口(「A」OUT)且供應進口(「B」IN)冷卻路徑依序穿過：環半區段16b(16b'及16b")；縱向支柱感應器區段14a及交叉半區段12a至返回出口(「B」OUT)。感應器10之不同區段之單獨雙重冷卻回路之優點在於其等允許不同的冷卻參數補償感應器10之製作中之任意非對稱特徵。此外，各單獨的供應進口進入且首先冷卻單獨的環半區段，其將產生最大的熱，且隨後繼續流動穿過單獨的縱向支柱感應器區段及單獨的交叉半區段。在本發明之替代實例中，可能無需水冷卻或針對整個感應器之單個冷卻回路可能係足夠的且可用於本發明之一特定複雜工件。
在圖3至圖5(b)中，交叉感應器區段在形狀上大致(即，在未輪廓化的情況下)係半圓柱形且藉由介電槽22分為大致四分之一圓柱形交叉半區段。在本發明之其他實施例中，交叉感應器區段在形狀上可大致大於或小於半圓柱形，且交叉半區段可大致大於或小於相等鏡像形 狀之四分之一圓柱形半區段或針對被熱處理之一特定複雜工件為不相等形狀。在圖3至圖5(b)中，各縱向支柱感應器區段在形狀上大致(即，在未輪廓化的情況下)係矩形條且大致(即，在未輪廓化的情況下)垂直於交叉感應器區段及環感應器區段之一徑向截面平面，該平面垂直於中心軸CL且可在針對被熱處理之一特定複雜工件之本發明之其他實施例中另外成形或定向。在圖3至圖5(b)中，環感應器區段大致(即，在未輪廓化的情況下)為一環形圓柱環之形狀，其具有相等弓形長度之環半區段環形半圓柱形環，其中如圖中所示，相對縱向支柱感應器區段連接至兩個環半區段之鄰近末端；在本發明之其他實例中，環半區段針對被熱處理之一特定工件可為不相等弓形長度。
圖6繪示裝載至單發感應器10中之前之複雜工件90。圖7繪示針對一感應熱處理程序被裝載至單發感應器10中之複雜工件90。適當設備可被提供用於裝載的複雜工件90以至少在熱處理程序之一部分期間圍繞中心軸CL旋轉。由於環區段16圍繞裝載的複雜工件90之整個圓周，故圓角區域90d中之熱能增大而不必過度減小感應器之載流面且不必過度增大線圈電流之量級。
若一複雜工件不對稱地定位在感應器10內(即，環感應器區段16之對稱軸(Acollar)與感應器10內之複雜工件90之對稱軸(CL)不重合)，則將在具有一增大的感應器至工件間隙之兩個半環區段之一者中產生減小的感應加熱效應，其被在具有一減小的感應器至工件間隙之兩個半環區段之另一者中產生之增大之感應加熱效應抵消。因此，與複雜工件90在感應器10內之定位相關之感應熱處理程序靈敏度減小超過上文針對一先前技術單匝通道感應器描述之程序靈敏度。
圖8繪示本發明之一單發感應器11之另一實例。在本實例中，與單發感應器10不同，縱向支柱感應器區段15a及15b之縱向長度不相等，使得交叉感應器區段13之交叉半區段13a及13a'將定位在圍繞裝 載在單發感應器11中之一工件之中心軸之不同距離上。當縱向支柱區段之縱向長度為不同長度時，供應交叉區段及返回交叉區段將藉由交叉半區段13a與13a'之間之平面分隔z1相對於垂直於如圖8中所示之中心軸CL之供應交叉區段及返回交叉區段之相應截面徑向平面彼此不共面。此外，交叉半區段13a及13a'之面13aa及13aa'(展示為陰影線)之輪廓化可能不同。在圖8中，環感應器區段16可類似於針對單發感應器10之環感應器區段16。
圖9(a)及圖9(b)繪示本發明之一單發感應器30之另一實例。在本實施例中，一第二環感應器區段取代本發明之其他實施例中之交叉感應器區段且兩個縱向支柱區段之一者被劃分為兩個電隔離縱向半支柱區段，使得電源24可連接在縱向半支柱區段之間且單發感應器30之縱向支柱區段之相對末端上之兩個環感應器區段藉由未劃分縱向支柱區段34b串聯連接在一起。為方便起見，在圖9(a)及圖9(b)中，兩個環感應器區段被稱作頂部環感應器區段32及底部環感應器區段36，而不限制兩個環感應器區段之頂部及底部空間定向。頂部環感應器區段32包括頂部環第一區段32a及頂部環第二區段32b，其等並聯電連接。虛線用於指代各環區段之末端；頂部環32通常被製作為一連續大致環形圓柱形組件。頂部環第一區段具有相對的頂部環第一區段第一支柱端32a'及頂部環第一區段第二支柱端32a"且頂部環第二區段具有相對的頂部環第二區段第一支柱端32b'及頂部環第二區段第二支柱端32b"。底部環感應器區段36包括底部環第一區段36a及底部環第二區段36b。底部環第一區段36a具有相對的底部環第一區段第一支柱端37a及底部環第一區段第二支柱端37b且底部環第二區段36b具有相對的底部環第二區段第一支柱端37c及底部環第二區段第二支柱端37d。電力供應縱向支柱感應器區段34a具有一電力供應縱向支柱頂部環區段端34a'及一電力供應縱向支柱底部環區段端34a"。電源供應端子35a及電源返 回端子35b被安置在電力供應縱向支柱頂部環區段端與電力供應縱向支柱底部環區段端之間。術語「供應」及「返回」為方便起見而使用且不限制單發感應器30之定向且箭頭展示穿過單發感應器30之交流電流動之瞬時方向。電源供應端子與電源返回端子之間之電隔離由端子之間可介電充氣之空間35或用一介電材料(諸如雲母片)提供。電力供應縱向支柱頂部環區段端34a'連接至頂部環第一區段第一支柱端32a'及頂部環第二區段第一支柱端32b'，且電力供應縱向支柱底部環區段端34a"連接至底部環第一區段第一支柱端37a及底部環第二區段第一支柱端37c。返回縱向支柱感應器區段34b具有返回縱向支柱頂部環區段端34b'及返回縱向支柱底部環區段端34b"。返回縱向支柱頂部環區段端34b'連接至頂部環第一區段第二支柱端32a"及頂部環第二區段第二支柱端32b"且返回縱向支柱底部環區段端34b"連接至底部環第一區段第二支柱端37b及底部環第二區段第二支柱端37d，使得當複雜工件被裝載在單發感應器30中時，被熱處理之複雜工件之至少部分圓柱形組件定位在電力供應縱向支柱感應器區段34a與電力供應返回縱向支柱感應器區段34b之間且複雜工件之圓形組件定位為鄰近底部環36之外部面36c且一交流電電源連接在電源供應端子35a與電源返回端子35b之間時，複雜工件被感應熱處理。底部環感應器區段之外部面36c係底部線圈背向頂部環感應器區段之面。在本實例中，底部環第一區段36a中之輪廓化區域36a'、36a"及36a'''及底部環第二區段36b中之輪廓化區域36b'、36b"及36b'''分別類似於單發感應器10之底部環第一區段16a中之輪廓化區域16a'、16a"及16a'''及底部環第二區段16b中之輪廓化區域16b'、16b"及16b'''。
在圖9(a)及圖9(b)中，頂部環感應器區段及底部環感應器區段各大致(即，在未輪廓化的情況下)為一環形圓柱環之形狀，其中環半區段為相等弓形長度之環形半圓柱形環，且相對的縱向支柱區段連接至 兩個環半區段之鄰近端；在本發明之其他實例中，環半區段可為針對被熱處理之一特定工件之不同弓形長度。在圖9(a)及圖9(b)中，分離及未分離縱向支柱感應器區段在形狀上各大致(即，在未輪廓化的情況下)係矩形條且大致(即，在未輪廓化的情況下)垂直於頂部環感應器區段及底部環感應器區段截面徑向平面，其等垂直於中心軸CL且可在針對被熱處理之一特定複雜工件之本發明之其他實施例中另外成形或定向。
針對圖9(a)及圖9(b)中之單發感應器30之一較佳雙重單獨冷卻回路配置係一雙重隔離冷卻回路配置，其中例如第一隔離冷卻回路流動穿過頂部環32且第二隔離冷卻回路流動穿過底部環36。在本發明之其他實施例中，單個或多個隔離冷卻回路可用於圖9(a)及圖9(b)中之單發感應器30。
在本發明之其他實例中，本發明之單發感應器10或11可為一單發多匝感應器，例如一單發兩匝感應器，其具有兩個環感應器區段及連接至各環感應器區段之一對單獨縱向支柱區段。
具有其中心軸與圓形組件之中心軸重合之至少部分圓柱形組件之複雜工件特徵包含複雜工件，其中至少部分圓柱形組件之中心軸非重合且仍可被插入(裝載)在本發明之單發感應器之縱向支柱感應器區段之間，同時維持至少部分圓柱形組件與縱向支柱感應器區段之間之一最小徑向氣隙。
本發明之單發感應器亦可視情況用於感應熱處理圓柱形工件，諸如軸。
雖然單發感應器之上述實例係結合在垂直方向上軸向定向之感應器及工件，但是在本發明之其他實例中可使用任意其他定向。術語「頂部」及「底部」及「供應」及「返回」僅用於闡釋且不限制本發明之範疇，此係因為單發感應器之其他定向係可接受的。
在本發明之一單發感應器中加熱之一工件之淬火可在工件被加熱且從單發感應器移除後完成或在本發明之其他實例中，淬火通路可被提供在本發明之一單發感應器內且來自一適當源之淬火劑可在工作仍未從單發感應器卸載時透過內部淬火通路供應以使工件淬火。
本發明之任意單發感應器可例如藉由電腦輔助製造(CAM)由一銅塊製作為一單塊感應器。
在上文描述中，為了說明之目的，已敘述許多特定要求及數個特定細節以提供實例及實施例之透徹理解。但是熟習此項技術者應瞭解在無一些此等特定細節的情況下可實踐一或更多個其他實例或實施例。所描述之特定實施例並非提供以限制本發明，而是闡釋本發明。
在本說明書中提及例如「一個實例或實施例」、「一實例或實施例」、「一或多個實例或實施例」或「不同實例或實施例」意指在本發明之實踐中可包含一特定特徵。在描述中，為了順利闡明本發明及協助理解各種發明態樣之目的，各種特徵有時在單個實例、實施例、圖或其描述中組合在一起。
本發明已參考較佳實例及實施例描述。除明確規定的以外，等效例、替代例及修改例係可行的且在本發明之範疇內。
10‧‧‧單發感應器
12‧‧‧交叉感應器區段
12a‧‧‧交叉半區段
12a'‧‧‧交叉半區段
13a‧‧‧電源供應端
13b‧‧‧供應支柱交叉區段端
13c‧‧‧電源返回端
13d‧‧‧返回支柱交叉區段端
14a‧‧‧縱向支柱區段
14a'‧‧‧供應支柱交叉端
14a"‧‧‧供應支柱環端
14b‧‧‧縱向支柱區段
14b'‧‧‧返回支柱交叉端
14b"‧‧‧返回支柱環端
16‧‧‧環感應器區段
16a‧‧‧環半區段/第一環區段
16a'‧‧‧高階狀區域
16a"‧‧‧低階狀區域
16a'''‧‧‧傾斜互連區域
16b‧‧‧環半區段/第二環區段
16b'‧‧‧高階狀區域
16b"‧‧‧低階狀區域
16'''‧‧‧傾斜互連區域
16c‧‧‧外部面
17a‧‧‧第一環區段返回支柱端
17b‧‧‧第一環區段供應支柱端
17d‧‧‧第二環區段返回支柱端
22‧‧‧介電槽
24‧‧‧交流電電源

Claims (15)

  1. 一種用於一複雜工件之一感應熱處理之單發感應器，該複雜工件包括一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合，該至少部分圓柱形組件在一末端上連接至該圓形組件，且該圓形組件具有大於該至少部分圓柱形組件之圓柱形組件直徑之一圓形組件直徑，該單發感應器包括：一交叉感應器區段，該交叉感應器區段包括一供應交叉區段及一返回交叉區段，該供應交叉區段具有一電源供應端及一供應支柱交叉區段端，該供應支柱交叉區段端與該電源供應端相對，該返回交叉區段具有一電源返回端及一返回支柱交叉區段端，該返回支柱交叉區段端與該電源返回端相對，該供應交叉區段及該返回交叉區段在該電源供應端與該電源返回端之間彼此電隔離，該電源供應端及該電源返回端經定位為鄰近彼此且藉由一介電質分開；一環感應器區段，該環感應器區段包括一第一環區段及一第二環區段，該第一環區段具有一第一環區段供應支柱端及一第一環區段返回支柱端，該第一環區段返回支柱端與該第一環區段供應支柱端相對，該第二環區段具有一第二環區段供應支柱端及一第二環區段返回支柱端，該第二環區段返回支柱端與該第二環區段供應支柱端相對；一供應縱向支柱感應器區段，其具有一供應支柱交叉端及一供應支柱環端，該供應支柱環端與該供應支柱交叉端相對，該供應支柱交叉端連接至該供應支柱交叉區段端，且該供應支柱環端連接於該第一環區段供應支柱端與該第二環區段供應支柱端之間；及 一返回縱向支柱感應器區段，其具有一返回支柱交叉端及一返回支柱環端，該返回支柱環端與該返回支柱交叉端相對，該返回支柱交叉端連接至該返回支柱交叉區段端，且該返回支柱環端連接於該第一環區段返回支柱端與該第二環區段返回支柱端之間，以從圍繞該供應縱向支柱感應器區段之該供應支柱環端及該返回縱向支柱感應器區段之該返回支柱環端之該第一環區段及該第二環區段形成一連續電導體，藉此當該複雜工件之該至少部分圓柱形組件經定位於該供應縱向支柱感應器區段與該返回縱向支柱感應器區段之間，且該圓形組件經定位為鄰近該環感應器區段之外部面，且一交流電電源連接於該供應交叉區段之該電源供應端與該返回交叉區段之該電源返回端之間時，該複雜工件被感應熱處理。
  2. 如請求項1之單發感應器，其中：該交叉感應器區段在形狀上大致係半圓柱形，且該供應交叉區段及該返回交叉區段在形狀上各大致係四分之一圓柱形；該環感應器區段在形狀上大致係一環形圓柱形環，且該第一環區段及該第二環區段在形狀上各係大致環形半圓柱形環且為相同弓形長度；及該供應縱向支柱感應器區段及該返回縱向支柱感應器區段在長度上大致垂直定向至該交叉感應器區段及該環感應器區段之一徑向平面。
  3. 如請求項1之單發感應器，其中該供應交叉區段及該返回交叉區段彼此非共面。
  4. 如請求項1之單發感應器，進一步包括該供應交叉區段、該返回交叉區段、該供應縱向支柱感應器區段、該返回縱向支柱感應器區段、該第一感應器環區段或該第二環區段之至少一者中之 至少一輪廓化區域。
  5. 如請求項4之單發感應器，其中該至少一輪廓化區域包括一階狀輪廓區域。
  6. 如請求項1之單發感應器，進一步包括至少一內部冷卻回路，其形成於該交叉感應器區段、該供應縱向支柱感應器區段、該返回縱向支柱感應器區段及該環感應器區段內，用於使一冷卻介質在該至少一內部冷卻回路內流動。
  7. 如請求項1之單發感應器，進一步包括：一第一冷卻回路，其包括：一第一冷卻回路供應進口埠，其與該第一環區段中之一第一環區段內部冷卻通路連通；該返回縱向支柱感應器區段中之一返回縱向支柱感應器區段內部冷卻通路，其與該第一環區段內部冷卻通路連通；該返回交叉區段中之一返回交叉區段內部冷卻通路，其與該返回縱向支柱感應器區段內部冷卻通路連通；及一第一冷卻回路返回出口埠，其與該返回交叉區段內部冷卻通路連通，藉此一冷卻介質依序流動穿過該第一環區段、該返回縱向支柱感應器區段及該返回交叉區段；及一第二冷卻回路，其包括：一第二冷卻回路供應進口埠，其與該第二環區段中之一第二環區段內部冷卻通路連通；該供應縱向支柱感應器區段中之一供應縱向支柱感應器區段內部冷卻通路，其與該第二環區段內部冷卻通路連通；該供應交叉區段中之一供應交叉區段內部冷卻通路，其與該供應縱向支柱感應器區段內部冷卻通路連通；及 一第二冷卻回路返回出口埠，其與該供應交叉區段內部冷卻通路連通，藉此該冷卻介質依序流動穿過該第二環區段、該供應縱向支柱感應器區段及該供應交叉區段。
  8. 一種用於一複雜工件之一感應熱處理之單發感應器，該複雜工件包括一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合，該至少部分圓柱形組件在一末端上連接至該圓形組件且該圓形組件具有一圓形組件直徑大於該至少部分圓柱形組件的圓柱形組件直徑，該單發感應器包括：一頂部環感應器區段，該頂部環感應器區段包括一頂部環第一區段及一頂部環第二區段，該頂部環第一區段具有一頂部環第一區段第一支柱端及一頂部環第一區段第二支柱端，該頂部環第一區段第二支柱端與該頂部環第一區段第一支柱端相對，該頂部環第二區段具有一頂部環第二區段第一支柱端及一頂部環第二區段第二支柱端，該頂部環第二區段第二支柱端與該頂部環第二區段第一支柱端相對；一底部環感應器區段，該底部環感應器區段包括一底部環第一區段及一底部環第二區段，該底部環第一區段具有一底部環第一區段第一支柱端及一底部環第一區段第二支柱端，該底部環第一區段第二支柱端與該底部環第一區段第一支柱端相對，該底部環第二區段具有一底部環第二區段第一支柱端及一底部環第二區段第二支柱端，該底部環第二區段第二支柱端與該底部環第二區段第一支柱端相對；一電力供應縱向支柱感應器區段，其具有一電力供應縱向支柱頂部環區段端及一電力供應縱向支柱底部環區段端，一電源供應端子及一電源返回端子被安置在該電力供應縱向支柱頂部環區段端與該電力供應縱向支柱底部環區段端之間，該電源供 應端子及該電源返回端子彼此電隔離，該電力供應縱向支柱頂部環區段端連接至該頂部環第一區段第一支柱端及該頂部環第二區段第一支柱端，且該電力供應縱向支柱底部環區段端連接至該底部環第一區段第一支柱端及該底部環第二區段第一支柱端；及一返回縱向支柱感應器區段，其具有一返回縱向支柱頂部環區段端及一返回縱向支柱底部環區段端，該返回縱向支柱底部環區段端與該返回縱向支柱頂部環區段端相對，該返回縱向支柱頂部環區段端連接至該頂部環第一區段第二支柱端及該頂部環第二區段第二支柱端，且該返回縱向支柱底部環區段端連接至該底部環第一區段第二支柱端及該底部環第二區段第二支柱端，藉此當該複雜工件被裝載在該單發感應器中、該至少部分圓柱形組件經定位在該電力供應縱向支柱感應器區段與該返回縱向支柱感應器區段之間，且該圓形組件經定位為鄰近該底部環感應器區段之外部面，且一交流電電源連接在該電源供應端子與該電源返回端子之間時，該複雜工件被感應熱處理。
  9. 如請求項8之單發感應器，其中：該頂部環感應器區段及該底部環感應器區段在形狀上各係大致一環形圓柱形環；該頂部環第一區段及該頂部環第二區段在形狀上各係大致環形半圓柱形環且為相同弓形長度；且該底部環第一區段及該底部環第二區段在形狀上各係大致環形半圓柱形環且為相同弓形長度；及該電力供應縱向支柱感應器區段及該返回縱向支柱感應器區段在長度上大致垂直定向至該頂部環感應器區段及該底部環感應器區段之一徑向平面。
  10. 如請求項8之單發感應器，其中該電源供應端子與該電力供應縱 向支柱頂部環區段端之間的距離不等於該電源返回端子與該電力供應縱向支柱底部環區段端之間的距離。
  11. 如請求項8之單發感應器，進一步包括該頂部環感應器區段、該底部環感應器區段、該電力供應縱向支柱感應器區段或該返回縱向支柱感應器區段之至少一者中之至少一輪廓化區域。
  12. 如請求項11之單發感應器，其中該至少一輪廓化區域包括一階狀輪廓區域。
  13. 如請求項8之單發感應器，進一步包括至少一或多個內部冷卻回路，其形成於該頂部環感應器區段、該電力供應縱向支柱感應器區段、該返回縱向支柱感應器區段及該底部環感應器區段內，用於使一冷卻介質在該至少一內部冷卻回路內流動。
  14. 一種單發感應熱處理一複雜工件之方法，該複雜工件包括一至少部分圓柱形組件，其中心軸與一圓形組件之中心軸重合，該至少部分圓柱形組件在一末端上連接至該圓形組件，且該圓形組件具有一圓形組件直徑大於該至少部分圓柱形組件的圓柱形組件直徑，其中一熱處理感應器包括：一交叉感應器區段，該交叉感應器區段包括一供應交叉區段及一返回交叉區段，該供應交叉區段具有一電源供應端及一供應支柱交叉區段端，該供應支柱交叉區段端與該電源供應端相對，該返回交叉區段具有一電源返回端及一返回支柱交叉區段端，該返回支柱交叉區段端與該電源返回端相對，該供應交叉區段及該返回交叉區段在該電源供應端與該電源返回端之間彼此電隔離，該電源供應端及該電源返回端經定位為鄰近彼此且藉由一介電質分開；一環感應器區段，該環感應器區段包括一第一環區段及一第二環區段，該第一環區段具有一第一環區段供應支柱端及一第一環區段返回支柱端，該第一環區段返回支柱端與該第一環區段供應 支柱端相對，該第二環區段具有一第二環區段供應支柱及一第二環區段返回支柱端，該第二環區段返回支柱端與該第二環區段供應支柱端相對；一供應縱向支柱感應器區段，其具有一供應支柱交叉端及一供應支柱環端，該供應支柱環端與該供應支柱交叉端相對，該供應支柱交叉端連接至該供應支柱交叉區段端，且該供應支柱環端連接於該第一環區段供應支柱端與該第二環區段供應支柱端之間；及一返回縱向支柱感應器區段，其具有一返回支柱交叉端及一返回支柱環端，該返回支柱環端與該返回支柱交叉端相對，該返回支柱交叉端連接至該返回支柱交叉區段端，且該返回支柱環端連接於該第一環區段返回支柱端與該第二環區段返回支柱端之間，以從圍繞該供應縱向支柱感應器區段之該供應支柱環端及該返回縱向支柱感應器區段之該返回支柱環端之該第一環區段及該第二環區段形成一連續電導體，該方法包括：將該複雜工件之該至少部分圓柱形組件裝載於該供應縱向支柱感應器區段與該返回縱向支柱感應器區段之間，使得該圓形組件係定位為鄰近該熱處理感應器之該環感應器區段之外部面；在該供應交叉區段之該電源供應端與該返回交叉區段之該電源返回端之間供應一交流電，以感應熱處理該複雜工件；及將該複雜工件從該熱處理感應器卸載。
  15. 如請求項14之方法，進一步包括在該供應交叉區段之該電源供應端與該返回交叉區段之該電源返回端之間供應該交流電時之一時間週期之至少部分的同時，圍繞該複雜工件之該中心軸旋轉該複雜工件。
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