DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.208707
Зображення обкладинки

Комп'ютерне моделювання та розрахунок індукції магнітного поля індукційного концентратора

Vladyslav Olehovych Klymenko, Serhii Oleksiiovych Maikut, Leonid Yurievych Tsybulskyi, Anatolii Ivanovych Kuzmychev

Анотація


Проведено комп’ютерне моделювання індукційного концентратора-трансформатора та розрахунок розподілу індукції магнітного поля в ньому в залежності від діаметра робочого індуктора та його положення в концентраторі. Розрахунок проведено за рівняннями Максвелла в диференціальної формі. Властивості матеріалу вважалися ізотропними, гістерезисом і магнітним насиченням нехтували. Модель враховувала розподіл густини струму в елементах індукційного концентратора-трансформатора, само- та взаємоіндукцію між елементами.  Отримані залежності розподілу індукції магнітного поля від частоти струму живлення (для 5,7 кГц, 60 кГц та 440 кГц) та конструктивних параметрів, які доводять існування декількох резонансів передачі енергії від первинного індуктора до робочого.


Ключові слова


індукційний концентратор-трансформатор; індукція магнітного поля; комп’ютерне моделювання; рівняння Максвела

Повний текст:

PDF

Перелік посилань для Cited-By Linking


V. Rudnev, D. Loveless, and R. Cook, Handbook of Induction Heating, 2nd Edition, 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2017, ISBN: 978-1-1387-4874-3.

J. La, K. Bae, S. Lee, and M. Song, “Coil design optimization for an induction evaporation process: Simulation and experiment,” J. Mech. Sci. Technol., vol. 10, no. 30, 2016, DOI: 10.1007/s12206-016-0904-0.

V. Kilic, E. Unal, and H. Demir, “Coupling and power transfer efficiency enhancement of modular and array of planar coils using in-plane ring-shaped inner ferrites for inductive heating applications,” J. Appl. Phys., vol. 1, no. 122, pp. 83–88, 2017, DOI: 10.1063/1.4992119.

B. Kibret, M. Premaratne, P. Lewis, R. Thomson, and P. Fitzgerald, “A time-varying magnetic flux concentrator,” J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 49, no. 33, 2016, DOI: 10.1088/0022-3727/49/33/335003.

N. Barka, “Study of the machine parameters effects on the case depths of 4340 spur gear heated by induction - 2D model,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 1–4, no. 93, pp. 1173–1181, 2017, DOI: 10.1007/s00170-017-0586-5.

F. Li, X. Li, Q. Zhao, T. Zhu, and Y. Rong, “Modeling and Simulation of Induction Heating with Magnetic Flux Concentrator,” Appl. Mech. Mater., vol. 268–270, pp. 983–991, 2012, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.268-270.983.

R. Crawford and J. Douglas, “Emission control system with controlled induction heating and methods for use therewith,” US 10267193, 2019, URL: https://patents.justia.com/patent/10267193.

J. Shang and S. Surzhikov, “Plasma and Magnetic Field Generation,” in In Plasma Dynamics for Aerospace Engineering, Cambridge University Press, 2018, pp. 225–265. DOI: 10.1017/9781108292566.008

A. Kuzmichev and L. Tsybulsky, “Termoemissionnyiy ionizator parov meallov [Termoemission ionizer of metal vapor],” Her. Khmelnytskyi Natl. Univ., vol. 231, no. 6, pp. 217–224, 2015, URL: http://journals.khnu.km.ua/vestnik/pdf/tech/2015_6/(231) 2 015-6-t.pdf.

A. Kuzmichev and L. Tsybulsky, “In Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials,” in Evaporators with Induction Heating and Their Applications, InTech, 2011, pp. 269–302.

L. Tir and N. Fomin, Sovremennye metody induktsionnoi plavki [Modern methods of induction melting]. Moscow: Energiya, 1975.

H. Konyushkov and R. Musyn, Spetsial’nyye metody svarki davleniyem [Special methods of pressure welding]. Saratov: Ay Pi Er Medi, 2009, ISBN: 978-5-904000-04-2.

V. Proleyko, Bazovyye lektsii po elektronike (v 2-kh tomakh). T.1. Elektrovakuumnaya, plazmennaya i kvantovaya elektronika [Basic lectures on electronics (in 2 volumes). Vol. 1. Electrovacuum, plasma and quantum electronics]. Moscow: Tekhnosfera, 2009, ISBN: 978-5-94836-214-4.

W. Smith, “PRINCIPLES OF OZONE GENERATION,” Watertec Engineering Pty. [Online]. Available: https://pdfs.semanticscholar.org/d56c/f1aee9cde763aef313e843b77745af075637.pdf.

D. John, Classical Electrodynamics, 1st ed. New York: John Wiley & Sons, 1962, ISBN: 0-471-43131-1.


Перелік посилань


  1. V. Rudnev, D. Loveless, and R. Cook, Handbook of Induction Heating, 2nd Edition, 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2017, ISBN: 978-1-1387-4874-3. DOI: 10.1201/9781315117485
  2. J. La, K. Bae, S. Lee, and M. Song, “Coil design optimization for an induction evaporation process: Simulation and experiment,” J. Mech. Sci. Technol., vol. 10, no. 30, 2016, DOI: 10.1007/s12206-016-0904-0.
  3. V. Kilic, E. Unal, and H. Demir, “Coupling and power transfer efficiency enhancement of modular and array of planar coils using in-plane ring-shaped inner ferrites for inductive heating applications,” J. Appl. Phys., vol. 1, no. 122, pp. 83–88, 2017, DOI: 10.1063/1.4992119.
  4. B. Kibret, M. Premaratne, P. Lewis, R. Thomson, and P. Fitzgerald, “A time-varying magnetic flux concentrator,” J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 49, no. 33, 2016, DOI: 10.1088/0022-3727/49/33/335003.
  5. N. Barka, “Study of the machine parameters effects on the case depths of 4340 spur gear heated by induction - 2D model,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 1–4, no. 93, pp. 1173–1181, 2017, DOI: 10.1007/s00170-017-0586-5.
  6. F. Li, X. Li, Q. Zhao, T. Zhu, and Y. Rong, “Modeling and Simulation of Induction Heating with Magnetic Flux Concentrator,” Appl. Mech. Mater., vol. 268–270, pp. 983–991, 2012, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.268-270.983.
  7. R. Crawford and J. Douglas, “Emission control system with controlled induction heating and methods for use therewith,” US 10267193, 2019, URL: https://patents.justia.com/patent/10267193.
  8. J. Shang and S. Surzhikov, “Plasma and Magnetic Field Generation,” in In Plasma Dynamics for Aerospace Engineering, Cambridge University Press, 2018, pp. 225–265. DOI: 10.1017/9781108292566.008
  9. A. Kuzmichev and L. Tsybulsky, “Termoemissionnyiy ionizator parov meallov [Termoemission ionizer of metal vapor],” Her. Khmelnytskyi Natl. Univ., vol. 231, no. 6, pp. 217–224, 2015, URL: http://journals.khnu.km.ua/vestnik/pdf/tech/2015_6/(231) 2 015-6-t.pdf.
  10. A. Kuzmichev and L. Tsybulsky, “In Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials,” in Evaporators with Induction Heating and Their Applications, InTech, 2011, pp. 269–302. DOI: 10.5772/13934
  11. L. Tir and N. Fomin, Sovremennye metody induktsionnoi plavki [Modern methods of induction melting]. Moscow: Energiya, 1975.
  12. H. Konyushkov and R. Musyn, Spetsial’nyye metody svarki davleniyem [Special methods of pressure welding]. Saratov: Ay Pi Er Medi, 2009, ISBN: 978-5-904000-04-2.
  13. V. Proleyko, Bazovyye lektsii po elektronike (v 2-kh tomakh). T.1. Elektrovakuumnaya, plazmennaya i kvantovaya elektronika [Basic lectures on electronics (in 2 volumes). Vol. 1. Electrovacuum, plasma and quantum electronics]. Moscow: Tekhnosfera, 2009, ISBN: 978-5-94836-214-4.
  14. W. Smith, “PRINCIPLES OF OZONE GENERATION,” Watertec Engineering Pty. [Online]. Available: https://pdfs.semanticscholar.org/d56c/f1aee9cde763aef313e843b77745af075637.pdf.
  15. D. John, Classical Electrodynamics, 1st ed. New York: John Wiley & Sons, 1962, ISBN: 0-471-43131-1.






Copyright (c) 2020 Клименко В. О., Майкут С. О., Цибульский Л. Ю., Кузмичєв А. І.

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN: 2523-4447
e-ISSN: 2523-4455