交流 (交番電流)により発生する交流磁界 (交番磁界)に金属が存在すると、金属の表面には渦電流が発生します。

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ここでは、３相電流が作る磁界の変化から鉄板に渦電流が流れ、鉄板の抵抗により発熱する状態を、誘導加熱連成解析ソフトウェア F-MAG-IHで評価解析しました。

解析モデルの外観図は図１の通りです。

図１ 解析モデル外観図

解析モデルは図２の通りです。

渦電流は表面の非常に薄い層に発生しますので、表皮層要素自動作成機能により、鉄板の表面[1mm] 内に３層の薄い層を作成しました。

各電流線には図のように３相交流電流を設定します。

図２　3相交流

図３　解析モデル

計算結果、鉄板の表皮層に生じる渦電流の分布は下図のようになりました。
電流は３層交流ですので、発生する渦電流密度は時々刻々変化します。
下図の２つの例は、電流の位相が90度ずれた状態です。

図４　渦電流密度(実部)

図５　渦電流密度(虚部)

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この渦電流により生じる発熱分布は下図のようになります。

図６　渦電流解析により求めた発熱量分布コンター図

次に、求めた発熱密度分布から、温度分布を解析しました。
解析結果、温度の時間変化は図４のようになりました。

図７　温度分布時間変化コンタ図(アニメーション図)

この評価解析は誘導加熱連成解析ソフトウェア F-MAG-IH で行いました。

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