[맥스웰]인덕션히팅 설계 전자장_Emloss

소개글

[맥스웰]인덕션히팅 설계 전자장_Emloss에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 설계내용

2. 구조의 도식화

3. 제한요소

본문내용

만들었다.
이 때 투자율(Permittivity)는 1000, 도전율(Conductivity)은 6e+006로 설정하였다.
솔레노이드의 구조
턴수 : 150회, 인가전류 : , 자성체의 두께 : 6cm
경계설정과 소스선택
코일에 흐르는 전류는 으로 해주기 위해서
전류밀도 으로 설정.
주파수는 상용주파수(60Hz)사용
원통좌표계 설정으로 반대쪽에 전류가 흘러 나오는 형 식을 위해 Odd로 설정 하였다.
Em Loss Plot출력 EM Loss 계산 (자성체에서의 EM Loss계산)
EM Loss Plot출력해석
자성체의 표피에만 EM Loss가 발생 하였다.
이는 표피전류에 의한 것으로 전류가 자성체의 겉에만 발생하였고 그 크기가 미세하였다.
이번 설계의 관건은 이 표피전류를 크게 발생시킴으로써 전력발생략을 크게 하여 열을 발생시키는 것이다.
자성체의 자속밀도 분포
자성체의 전류밀도 분포
자성체 내부에 선을 그어서 그 선에 대한 그래프를 출력하였다.
표피의 두께는 약 5mm임을 알 수 있다.
자성체의 자계분포 및 자속밀도 분포
<자성체의 자계분포> <자성체의 자속밀도 분포>
<장치의 구조 도식화 - 자성체를 6개로 나눔, 각 자성체 지름:4mm, 길이:10cm>
Define Model&재료설정
새로운재료설정(자성체)
자성체의 재료는 새로운 재료를 만들었다.
이 때 투자율(Permittivity)는 1000, 도전율(Conductivity)은 6e+006로 설정하였다.
솔레노이드의 구조
턴수 : 150회, 인가전류 : , 자성체의 두께 : 6cm
경계설정과 소스선택
원통좌표계 설정으로 반대쪽에 전류 가 흘러 나오는 형식을 위해서 Odd로 설정 하였다.
코일에 흐르는 전류는 으로 해주기 위해서
전류밀도 으로 설정.
주파수는 상용주파수(60Hz)사용
자성체의 자속밀도분포
EM Loss Plot출력
EM Loss 계산(나누어진 자성체 모두에서)
EM Loss Plot출력해석
나누어진 자성체에서 도선에 가까운 자성체에만 표피에만 EM Loss가 발생 하였다.
자성체를 6등분 하여 나누었지만 나누기 전과 별다른 차이가 없었다. 이는 자성체를 나누어서 표피를 넓혔음에도 이해 영향력을 끼칠만한 유도전류가 발생하지 않았음을 추측할 수 있다.
자성체의 전류밀도 분포
자성체에서 구하고자 하는 부분에 선을 긋고 이에 대해서 발생되는 유도전류의 그래프를 출력 하였다.
이 그래프에서자성체의 중심부로 갈수록 유도전류의 크기는 줄어드는 것을 볼 수 있지만 더 자세히 보면 쪼개진 자성체의 표피에서 발생하는 전류가 그 중심에서보다 높음을 알 수 있다.
자성체의 자계분포 및 자속밀도 분포
<자성체의 자계분포> <자성체의 자속밀도 분포>
<장치의 구조 도식화 - 자성체를 6개로 나눔, 각 자성체 지름:4mm, 길이:10cm>
Define Model&재료설정
자성체를 10개로 나누고 자성체 사이사이는 공기로 설정을 해주 면서 자성체의 표피를 늙어나게 하였다.
새로운재료설정(자성체)
자성체의 재료는 새로운 재료를 만들었다.
이 때 투자율(Permittivity)는 1000, 도전율(Conductivity)은 6e+006로 설정하였다.
솔레노이드의 구조
턴수 : 150회, 인가전류 : , 자성체의 두께 : 6cm 이다.
경계설정과 소스선택
원통좌표계 설정으로 반대쪽에 전류 가 흘러 나오는 형식을 위해서 Odd로 설정 하였다.
코일에 흐르는 전류는 으로 해주기 위해서
전류밀도 으로 설정.
주파수는 상용주파수(60Hz)사용
자성체의 자속밀도 분포
EM Loss Plot출력
EM Loss 계산값(나누어진 자성체 모두에서)
EM Loss Plot출력해석
나누어진 자성체에서 도선에 가까운 자성체에서 표피에만 EM Loss가 발생 하였다.
자성체를 9등분 하여 나누었지만 5등분 했을때와 유사한 결과값이 도출 되었다. 이로써 자성체를 무조건 많이 나누기만 한다고 역기전력이 많이 발생하는 것이 아님을 알 수 있다.또한 나누기 전과 별다른 차이가 없었다. 이는 자성체를 나누어서 표피를 넓혔음에도 이해 영향력을 끼칠만한 유도전류가 발생하지 않았음을 추측할 수 있다.
자성체의 전류밀도 분포
자성체에서 구하고자 하는 부분에 선을 긋고 이에 대해서 발생되는 유도전류의 그래프를 출력 하였다.
이 그래프에서자성체의 중심부로 갈수록 유도전류의 크기는 줄어드는 것을 볼 수 있지만 더 자세히 보면 쪼개진 자성체의 표피에서 발생하는 전류가 그 중심에서보다 높음을 알 수 있다. 이는 이 전의 해석(6개로나눈자성체)와 동일하다.
자성체의 자계분포 및 자속밀도 분포
<자성체의 자계분포> <자성체의 자속밀도 분포>
자계분포와 자속밀도분포는 대체로 비슷한 양상으로 나타난다. 9등분한 자성체에 흐르는 유도전류가 6등분 했을 때보다 더 높은 것을 확인 할 수 있다. 표피효과를 이용한 설계이므로 6등분했을 때 자성체의 겉면보다 9등분 했을 때 자성체에 표피효과를 발생시킬 수 있는 겉면적이 넓어지므로 유도전류가 더 많이 발생하게 되고 더 높은 전력이 흡수 될 수 있다.
※느낀점※
자성체의 변화를 바탕으로 EM Loss발생이 변화 하는 것을 알아낼 수 있었다. EM Loss는 코일의 전류에 의해 역기전력발생으로 유도전류가 발생하고 이에 따른 표피효과로 자성체의 표면적이 넓으면 넓을수록 크게 발생 하였다.
이번과제는 다른과제보다 수준이 높았고, 이해하기도 힘들었으며 많이 배우기도 한 과제였다. 처음에 주어진 과제에서 최대흡수율을 위해 자성체를 나누거나 도선의 굵기를 변경하는 등 제한요소를 제외하고 맥스웰을 이용하여 내가 여러 가지 독립변인을 변화 시키면서 최대흡수율을 찾아 보았다. 이번과제는 추상적인 과제가 아니었고 개발 가능한 아이디어를 토대로 진행된 과제였기에 사용주파수와 현재 우리가 쓰고있는 전압의 범위내에서 최대흡수율을 이끌어 낼 수 있는 구조를 찾아내야만 했다. 하지만 모든 조건을 만족하기에는 너무 어려웠고 도움을 구할 부분이 많았다. 비록 자성체의 변화에 따른 결과만을 도출 했지만 앞으로 더 열심히 전공공부를 해서 프로젝트를 완성할 수 있을만한 전공지식을 갖추어 나가겠다.
한학기동안 너무 고생많으셨고 교수님께 정말 많이 배웠습니다. 감사합니다.

키워드

전자장,   멕스웰,   인덕션히팅,   고찰,   설계,   도식화,   솔레노이드,   전류밀도