مطالعه عددي تأثير تعداد حلقه‌هاي پيچه برگرماي توليد شده در فرايندگرماي القايي در مدل سه‌بعدي

A numerical study of the effect of the number of turns of coil on the heat produced in the induction heating process in the 3d model

مدل‌سازي كامپيوتري جهت طراحي القاگرها براي كاربردهاي متفاوت در فرايند گرماي القايي اغلب براي صرفه‌جويي در هزينه­ هاي ناشي از خطا و آزمون ضرورري به نظر مي­رسد. در اين مقاله تأثير تعداد حلقه ­هاي پيچه در فرايند گرماي القايي با حل عددي معادلات ماكسول با استفاده از روش المان محدود و به كمك بسته نرم‌افزاري كامسول مولتي فيزيك، در سه بعد بررسي شده است. بررسي تأثير تعداد حلقه­ هاي پيچه در مقدار و الگوي گرماي توليد شده در قطعه ­كار براي كاربردهاي ويژه در صنعت و تكنولوژي خيلي مهم و حياتي است. زيرا تعداد حلقه­ هاي پيچه يكي از عوامل‌هاي مهم در طراحي دستگاه‌­هاي گرماي القايي است. در ابتدا يك پيچه تك‌حلقه­ اي در مدل سه بعدي شبيه‌سازي شده و سپس پيچه‌هايي چند حلقه­اي با تعداد حلقه­ هاي 2، 3 و 4 لحاظ ­شده­اند. از ولتاژ 200 ولت متناوب با بسامد يك كيلوهرتز، به­ عنوان منبع توليد ميدان‌هاي الكترومغناطيسي بهره گرفته ­شده است. نتايج حاصل از محاسبات عددي نشان مي­دهد تعداد حلقه­ هاي پيچه تأثير قابل ملاحظه ­اي بر كميت­ هايي مانند توزيع و شدت چگالي شار مغناطيسي، چگالي جريان­ هاي گردابي در قطعه كار و همچنين گرماي حجمي توليد شده در پيچه و قطعه كار دارد

Computer modeling for the design of inductors for different applications in the induction heating process often seems to be necessary to save costs caused by the trial and error. In this paper, the effects of the number of loops in the induction heating process with the numerical solution of the Maxwell equations have been investigated using finite element method (FEM) and the COMSOL MULTIPHYSICS software package in three dimensions. Therefore, considering the effect of the number of coil turns on the amount and pattern of heat produced in the workpiece for special applications in the industry and technology is critical. This is because the number of coil turns is one of the important parameters in the design of induction heating systems. At first, a single turn coil is simulated in a three-dimensional model; then multi-turn coils with the turns number 2, 3, and 4 have been considered. The voltage of 200 V with the frequency of 1 KHz has been used, as applied to the coil, to serve as the source of electromagnetic fields. The results of numerical calculations show that the number of coil turns can have a significant effect on quantities such as distribution and intensity of magnetic flux density, eddy currents density in the workpiece, and the volume of heat produced in the coil and workpiece