趙仁璞

【摘要】針對(duì)感應(yīng)加熱裝置中線(xiàn)圈產(chǎn)生渦流的問(wèn)題的研究。通過(guò)ANSYS軟件對(duì)交變電流線(xiàn)圈進(jìn)行分析，查看線(xiàn)圈在金屬工件中產(chǎn)生的渦流分布。

【關(guān)鍵詞】感應(yīng)加熱；渦流；ANSYS

Abstract：Research on induction coil heating device in eddy current problems.Through the ANSYS software to analyze the alternating current coil and check in the distribution of eddy current in the coil to produce metal parts.

Keyword： Induction heating； Eddy current； ANSYS

1、電磁感應(yīng)加熱原理

電磁感應(yīng)加熱是一種新的加熱方式，其高效性、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[1]決定了其在未來(lái)工業(yè)加熱裝置突出地位。感應(yīng)加熱裝置利用線(xiàn)圈中交變電流產(chǎn)生的渦流對(duì)金屬工件進(jìn)行加熱。線(xiàn)圈中通入特定的頻率的交流電流時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生相同頻率的交變磁場(chǎng)，由楞次定律可知交變的磁場(chǎng)作用到金屬工件中，會(huì)在工件中產(chǎn)生渦流[2]，其渦流對(duì)工件進(jìn)行加熱。

2、ANSYS模擬感應(yīng)線(xiàn)圈產(chǎn)生渦流

通過(guò)文獻(xiàn)[2]可知加熱裝置中電流頻率、線(xiàn)圈匝數(shù)、線(xiàn)圈和料筒尺寸對(duì)渦流的產(chǎn)生有著直接的影響，運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件模擬感應(yīng)加熱裝置中線(xiàn)圈產(chǎn)生的渦流。取一段機(jī)筒模型進(jìn)行分析材料45鋼：機(jī)筒外經(jīng)φ120mm，機(jī)筒內(nèi)徑φ50mm；線(xiàn)圈尺寸：內(nèi)徑φ122mm，外徑：φ140mm截面尺寸：50mmx20mm；電流頻率f：10kHz，線(xiàn)圈電流密度Js：1×105A/m2，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響到分析的結(jié)果，網(wǎng)格劃分過(guò)細(xì)得到及結(jié)果更加精確，但過(guò)細(xì)的網(wǎng)格占用大量的系統(tǒng)資源和分析時(shí)間。網(wǎng)格劃分只需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定參數(shù)[3]。電磁場(chǎng)有限元分析中，材料的各種參數(shù)都是分線(xiàn)性的對(duì)分析結(jié)果具有一定的影響，選擇準(zhǔn)確的材料參數(shù)是得到準(zhǔn)確結(jié)果的關(guān)鍵。線(xiàn)圈、機(jī)筒、空氣單元類(lèi)型為SOLID97，在常溫下機(jī)筒材料屬性[4]相對(duì)磁導(dǎo)率：200，電阻率為15.33E-8，保溫棉以空氣代替。將各材料參數(shù)加載到物理模型中對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到有限元模型如圖1

2.3線(xiàn)圈產(chǎn)生的渦流

通過(guò)加載給定的線(xiàn)圈電流密度Js、電流頻率f載荷，然后求解。通過(guò)查看分析后處理得到線(xiàn)圈通入交變電流時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的云圖分布如圖（2）。

線(xiàn)圈在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生的渦流密度分布如圖（3）

3、結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究了電磁感應(yīng)加熱裝置中線(xiàn)圈產(chǎn)生渦流的問(wèn)題。運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)線(xiàn)圈內(nèi)渦流進(jìn)行模擬分析，直觀的反應(yīng)出線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、渦流的分布。

參考文獻(xiàn)

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