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導体のマイクロ波加熱解析

金属稜線のバリに対する高周波電磁界解析

マイクロ波加熱でマイクロ波の照射対象を一般的な誘電体ではなく金属などの導体とした場合、電界分布、発熱密度分布がどのような結果になるか、評価解析してみました。
この評価解析は電界解析ソフトウェアF-WAVEで行いました。誘電体にマイクロ波を照射すると、誘電体は電気双極子なので、マイクロ波の周波数と同じ速さで、電界の変化に合わせて分極方向を変化させます。
この時、速い速度(高い周波数)で電界の向きを変化させると、双極子は反転する時に周囲の分子との間で摩擦を受け、電界の変化の速度に追従できなくなります。その結果、摩擦によるエネルギーが誘電体内部で消費されて誘電損失が生じ、それが誘電体内部で熱に変わります。
しかし、照射対象を誘電体ではなく、金属などの導体とした場合、どのような結果になるか、評価解析してみました。
電子レンジなどのマイクロ波加熱装置の場合、電磁波は筐体の内面で反射します。発熱体が導体の場合、発熱体は電界中で電流が流れ発熱しますが、電流は高周波電流ですので、表皮効果により、電流は表皮層のみ流れ、マイクロ波もそこで反射されてしまいます。
したがって、被加熱体を導体とする場合には、その表皮層も正確にモデル化を行わないと解析できません。
今回は誘電体の部分を「S45C」と想定し、表皮層を含む解析モデルを作成し、評価解析を行ないました。

誘電体のマイクロ波加熱解析用モデル

誘電体のマイクロ波加熱解析結果:電界分布 (単位:V/m)

誘電体のマイクロ波加熱解析結果:発熱密度分布 (単位:W/m3)

導体(磁性体)のマイクロ波加熱解析用モデル:CASE-1

導体(磁性体)のマイクロ波加熱解析用モデル:CASE-2

※下図のように、「S45C」の上側に電場を集中させるために凸部を作成

この評価解析結果として、それぞれのケースの

・ 電界分布コンター図
・ 発熱密度分布コンター図

を作成しました。

このテーマの解析結果はダウンロードできます。ご希望の方は、所定の方法でお申し込みください。

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