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45 - IH調理器の高周波誘導加熱解析

Module: FQ,HT

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概要

IH調理器は、電磁誘導現象を利用した誘導加熱方式で、導電体の鍋を加熱し調理を行います。コイルに高周波電流を通電すると、鉄鍋に渦電流が流れ、ジュール熱を熱源として鉄鍋の温度が上昇します。加熱コイルの設計の際には、加熱効率を上げるための磁気回路設計と共に鉄鍋に均一な発熱を与えることがポイントとなります。また、装置周囲の基板ボックス内の回路素子への漏れ磁束を抑えることが求められます。
磁気回路を調整する磁性体の形・数・配置の３次元的な組み合わせを検討する際や、加熱のための高周波回路の電気回路定数を手軽に求めるためにも有限要素法を用いた磁界解析シミュレーションは有用です。
ここでは、高周波誘導加熱によるIH調理器周囲の磁束密度と鉄鍋の温度分布を求めています。

磁束密度分布

解析対象全体の磁束密度分布を図1に示します。基板ボックス上のアルミ板によって磁束が遮蔽され、基板ボックスへの漏れ磁束が減少していることが確認できます。

拡大図

鉄鍋のジュール損失密度分布、温度分布

鉄鍋のジュール損失密度分布を図2に示します。コイルにより生じた磁界によって鉄鍋に渦電流が発生し、鉄鍋の電気抵抗によりジュール熱が発生して加熱されます。
時刻10(sec)、30(sec)、60(sec)における鉄鍋の温度分布を図3に示します。ジュールによって鉄鍋が発熱していることが確認できます。時間経過によって温度が上昇し、60(sec)で鍋底全体が100(deg C)に達します。本解析では、鍋底の温度上昇にばらつきがあります。鍋底を均一に加熱するためには、コイル配置やコア形状に改善が必要であることがわかります。

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Updated: 2013-02-28

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