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電界 有限要素法 過渡応答

高周波誘電加熱解析事例 (ハーフモデル)

1.概要

誘電体に交流電界を加える場合、その周波数を高くすると誘電体の分極が その変化に追いつけず、ずれ(摩擦のようなもの)を生じてエネルギーが熱と して発生します。
今回は下図のようなモデルの誘電体に対して交流電界を加えた時に生じる 誘電損失による発熱量を電界解析ソフトウェアF-VOLTで計算しました。

1-1.解析モデルの概要

今回解析しましたモデルの外観形状は図1の通りです。
電界分布の対称性を利用し、二分の一モデルで解析しました。

誘電加熱解析モデル外観図

図1:ソリッドデータ外観図

1-2.解析仕様

物性条件

比 誘 電 率 Tanδ
誘  電  体 6.0 0.01
空     気 1.0 -

※ 電極は完全導体と仮定しました。

解析条件

図2のように、各電極に[10000v]および[0v]を設定しました。
周波数は[10MHz]です。

電位設定図

図2 : 電位設定図

2.解析結果

2.1 電位分布

誘電加熱解析 電位分布

図3 : 電位分布コンター図 (単位:V)

2.2 電界分布

誘電加熱解析 電界分布

図4 : 電界分布コンター図 (単位:V/m)

2.3 発熱分布

誘電加熱解析 発熱分布

図5 : 発熱分布コンター図 (単位:W/m3

2.4 全発熱量

計算終了後に書き出された結果ファイルから、誘電体全体の発熱総量は以下の通りとなりました。

233.18 (W) (1/2モデル)

約 466 (W) (フルモデル)

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