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誘導加熱解析事例

磁場/磁界 有限要素法 周波数応答

マイクロ波加熱装置内の発熱分布解析

電磁界解析ソフトウェアF-WAVEを使用し、
図1のようなマイクロ波加熱装置で
マイクロ波加熱解析を行いました。

周波数は2.45GHzです。
解析モデルは発生する電磁界の対称性を
考慮し、1/2モデルとしました。
マイクロ波はTE10モードで、導波管から入射
しました。
マイクロ波加熱装置内の発熱分布解析モデル外観

図1:マイクロ波加熱装置
図2は加熱装置筐体内の電界分布です。

マイクロ波入射時における瞬時値です。
マイクロ波加熱装置内の発熱分布解析 電場分布

図2:電界分布コンター図 (単位:V/m)
図3はトレーと被加熱体の電界分布です。

金属のトレーは完全導体と仮定しています
ので、内部で電界は発生していません。

しかし、トレーの誘電体部分には電界が発生
しています。
マイクロ波加熱装置内の発熱分布解析 電場分布
図3:電界分布コンター図 (空気以外)
図4は発熱密度分布です。

誘電体損失は複素誘電率の虚部に比例します。

今回の解析では、被加熱体の誘電率の虚部
を、トレーよりも大きい値にしていますので、
結果生じる発熱密度は、被加熱体の方が
トレーより大きくなっています。
マイクロ波加熱装置内の発熱分布解析

図4:発熱密度分布コンター図 (空気以外)

マイクロ波加熱シミュレーションの結果を利用すると、マイクロ波入口の形状寸法、
位置を変えることにより、筐体内の電界分布あるいは被加熱体の発熱分布などが
どのように変化するのか確認することができます。

筐体の形状も、例えば方形がよいのか、円筒形がよいのか検討し、目的にかなった
最適な設計を行うことができます。

また、被加熱体が複数の場合、発熱総量が個別に計算できますので、発熱温度むら
をなくすためにどのような配置にすれ ばよいのか、いくつかのケースでシミュレーション
し、最適配置を検討することもできます。

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