丸棒ビレットの高周波誘導加熱

導体に変化する磁束が生じると渦電流が生じますが、その渦電流による発熱（損失）を利用したアプリケーションに誘導加熱があります。これらを考慮した解析には、電磁場解析と伝熱解析が必要であり、双方向に連成を行う過渡解析が望まれます。

高周波誘導加熱ではコイルへ渦電流をおこない発熱によりビレット表面を焼き入れします。焼き入れ等の場合、鋼材のBH特性はキュリー点を超えた時点で大きく変化し、真空の透磁率となります。また、電気抵抗率の温度依存性も解析結果に大きく影響を与えます。

Ansysの電磁場解析機能で求めた発熱と Mechanicalの 伝熱解析機能で求めた温度とを相互に連成させることにより、この現象が表現可能となります。

ここではBHカーブの考慮の有無による温度結果と実験値とを比較しています。BHを考慮した場合はより実験値に近い値を算出することが可能です。

解析モデル

解析フロー

解析結果

図1.誘導加熱による発熱分布

図2.丸棒ビレット中心部と表面部の温度変化