دانلود مقاله ترجمه شده آنالیز حرارتی محافظ مغناطیسی جهت القاء حرارت – مجله IEEE

• بخشی از ترجمه:

چکیده
برای طراحی حفاظ های مغناطیسی برای گرمایش القایی، نه تنها آنالیز القای میدان مغناطیسی مفید می باشد، بلکه همچنین رفتار دمایی حفاظ نیز مفید می باشد. مورد اخیر توسط افت های الکترومغناطیسی و تابش گرمایی حاصل از قطعه کار گرم می شود. مدل عنصر متناهی متقارن محوری، گرمایی-الکترومغناطیسی مزدوج، برای بررسی دمای حفاظ برای گرمایش القایی متقارن محوری استفاده می شود که تاثیر شعاع، طول، ضخامت و ماده ی حفاظ را روی فاکتور حفاظ مغناطیسی و دما نشان می دهد. همچنین اثر فرکانس و ابعاد قطعه کار مورد بررسی قرار می گیرد. مدل از طریق اندازه گیری القای مغناطیسی، جریان های القا شده در حفاظ و دمای حفاظ روی راه اندازی آزمایشگاهی، تایید می گردد. دما به صورت غیرقابل قبولی برای حفاظ های نزدیک به سیم پیچ القایی، بالا می باشد، مخصوصا درصورتی که طول حفاظ کمتر از طول قطعه کار می باشد. گرچه بررسی برای یک هندسه گرمایش القایی خاص انجام می گیرد، مقاله اثر پارامترهایی مانند هندسه، ماده و فرکانس را روی دمای حفاظ نشان می دهد، طوریکه نتایج برای دیگر پیکربندی های گرمایش القایی نیز قابل استفاده می باشند.
کلیدواژه: استحفاظ، تحلیل عوامل متناهی، بهینه سازی
١.مقدمه:
در مسائل طراحی حفاظ مغناطیسی، اهداف بهینه سازی معمولا کمینه سازی میدان در ناحیه از پیش تعریف شده – منطقه هدف – و کمینه سازی افت های الکترومغناطیسی در حفاظ می باشند. با این حال، دربرگیری جنبه های گرمایی نیز مفید می باشد: حفاظ ممکن است به علت افت های الکترو مغناطیسی و تابش گرما از قطعه کار به دمای بالایی برسد. دما باید برای جلوگیری از آسیب ها هنگام لمس کردن حفاظ محدود شود. در این مقاله، محدودیت دمای حفاظ یک هدف طراحی دیگر می باشد. تجزیه گرمایی برای حفاظ غیرفعال مسی و گرمایش القایی با جریان تحریکی سینوسی انجام می گیرد، ولی برای گرمایش القایی ضربه ای و برای فعال سازی حفاظ ها نیز قابل استفاده می باشد.

• بخشی از مقاله انگلیسی:

bstract

For the design of magnetic shields for induction heating, it is useful to analyze not only the magnetic field reduction, but also the temperature behaviour of the shield. The latter is heated by its electromagnetic losses and by thermal radiation from the workpiece. A coupled thermal-electromagnetic axisymmetric finite element model is used to study the temperature of a shield for an axisymmetric induction heater, highlighting the effect of the radius, height, thickness and material of the shield on its temperature and magnetic shielding factor. Also the effect of the frequency and the workpiece dimensions is investigated. The model is validated by measuring the magnetic induction, the induced currents in the shield and the temperature of the shield on the experimental setup. The temperature is unacceptably high for shields close to the excitation coil, especially if the shield height is lower than the workpiece height. Although the study is carried out for one specific induction heater geometry, the paper indicates the effect on the shield temperature of parameters such as geometry, material and frequency so that the results are useful also for other induction heating configurations.

Index Terms—Shielding, Finite element analysis, Optimization

INTRODUCTION In magnetic shield design problems, the optimization goals are usually the minimization of the field in a predefined area – the target region – and the minimization of the electromagnetic losses in the shield [1], [2]. However, it is also useful to include thermal aspects: a shield may obtain a high temperature due to electromagnetic losses and heat radiation from the workpiece. In section II, the steady-state temperature of the workpiece is simulated and experimentally validated for the unshielded case by a coupled thermal-electromagnetic finite element model (FEM). In section III, a simplified thermalelectromagnetic FEM calculates the temperature of the shield as a function of the radial position and height of the shield. In section IV, the temperature and shielding performance are studied for several shield thicknesses, material properties (conductivity, permeability), frequencies, and workpiece geometries. In section V, the shield is optimized to obtain a given shielding efficiency without exceeding a limit temperature.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه فارسی مقاله