高周波誘導加熱問題に対する温度非線形性を考慮した熱・電磁界連成解析に関する研究

考虑温度非线性的高频感应加热问题的热电磁场耦合分析研究

• 批准号: 05750267
• 负责人: 戸高 孝
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750267/
• 关键词: 熱・電磁界連成解析; 有限要素法; ホプキンソン効果; 高周波誘導加熱問題; 渦電流磁界解析; 熱伝導解析; 物性値の温度依存性; 非線形問題

本研究の遂行の中で得られた結果の概要を以下に述べる。1.透磁率の温度依存性はホプキンソン効果としてよく知られているが,解析対象のホプキンソン効果を入手することは極めて困難であった。そこで,独自に測定装置の開発を行った。本装置は石英ガラス管中に環状試料を置き,真空状態で赤外線ヒ-タにより試料を加熱し,熱電対による温度測定とともに,一次および二次コイル(白金線)の出力をB-Hアナライザーに入力し透磁率の温度依存性を測定するものである。測定装置の詳細並びに測定結果は“Numerical Analysis of High-frequency Induction Heating Including Temperature depcndence of Material Characteristics,"IEEE Transactions on Magnetics(Vol.30,1994)に掲載予定である。2.熱・電磁界達成解析手法の開発の検討の中で,境界要素法を用いた線形解析手法を開発し“高周波誘導加熱装置の最適化の検討"(日本シミューレーション学会第14回シンポジウム論文集,I-13,P91,1993)を報告した。本手法では,外部電源回路を考慮した磁場解析を行うことで,加熱効率等の数値解析を可能にした。3.軸対称有限要素を用いた温度非線形性を考慮した解析手法を開発し,上記1に示した論文を報告した。本論文では高温領域でのホプキンソン効果の影響が磁束分布に顕著に現れることを示し,ホプキソン効果の考慮が高周波誘導加熱問題において重要であることを指摘した。4.本研究の最終目的である三次元場の熱・電磁界連成解析手法のプログラムは完成しており,電縫管ERW解析に適用し良好な結果を得ている。本成果は本年6月に開催予定の国際会議(ISEM-Seoul)にて発表予定である。

A summary of the results obtained during the conduct of this study is described below. 1. The temperature dependence of magnetic permeability is difficult to analyze. The development of the measurement device is carried out independently. The device is used for setting annular sample in quartz tube, heating sample in vacuum state by infrared ray, measuring temperature of thermoelectric pair, measuring input force and temperature dependence of magnetic permeability of primary and secondary tubes (platinum wire). The detailed analysis of the measurement device and the measurement results are described in "Numerical Analysis of High-frequency Induction Heating Including Temperature Dependency of Material Characteristics,"IEEE Transactions on Magnetics(Vol. 30, 1994). 2. In the discussion of the development of thermal and electromagnetic field analysis methods, the boundary element method was used to develop the linear analysis method."Optimization of high frequency induction heating devices"(Proceedings of the 14th Session of the Japan Institute of Technology,I-13,P91,1993) was presented. This method takes into account the external power supply loop, magnetic field analysis, heating efficiency and other numerical analysis. 3. The analysis method of axial finite element analysis with temperature non-linearity is developed, which is shown in the paper. In this paper, we show that the influence of Hooklyn effect in the high temperature field on the magnetic beam distribution is important, and we point out that the consideration of Hooklyn effect is very important for the problem of high frequency induced heating. 4. The ultimate goal of this study is to complete the analysis of the thermal and electromagnetic fields of the three-dimensional field, and to apply the ERW analysis of the slit tube to good results. The results were presented at the International Conference for the Promotion of the Project (ISEM-Seoul) held in June this year.

项目成果

Masato Enokizono: "Numerical Analysis of High-frequency Induction Heating Including Temperature Dependence of Material Characteristics." IEEE Transactions on Magnetics. 30. (1994)

Masato Enokizono：“高频感应加热的数值分析，包括材料特性的温度依赖性。”