Berechnung von dreidimensionalen elektromagnetischen Feldern bei der induktiven Erwärmung

Übersicht Es wird ein numerisches 3D-Berechnungsverfahren vorgestellt, mit dem die elektromagnetischen (EM-) Felder bei induktiver Hochfrequenz-(HF-) oder Banderwärmung, also im Fall dünner stromführender Schichten, simuliert werden. Darüber hinaus lassen sich Leistungs- und Kraftverteilungen sowie integrale Größen, wie z. B. Impedanz, Spannung und Wirkleistung, ermitteln. Für das Berechnungsprogramm werden die prozeßrelevanten Teile der betrachteten Anlagen entsprechend ihrer elektromagnetischen Eigenschaften bestimmten Gruppen zugeordnet. Für jede Gruppe gelten spezifische Randbedingungen an der Oberfläche bezüglich der EM-Felder. Das Berechnungsprogramm basiert auf der Boundary-Element-Methode (BEM) und berücksichtigt die anlagenspezifischen Symmetrien, so daß Rechner genutzt werden können, die in Forschung und Entwicklung heute allgemein zugänglich sind (PC, Workstation). Am Beispiel zweier Anwendungsfälle wird die Leistungsfähigkeit des entwickelten Programmpaketes aufgezeigt.

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Calculation of threedimensional electromagnetic fields during induction heating

Contents A numerical 3D-calculation method for the simulation of the electromagnetic field during high frequency induction heating or induction strip heating, i.e. in case of thin current-carrying layers, is presented. In addition, the described programme allows to calculate the distributions of power and force as well as integral quantities, for example the impedance, the voltage and the active power. The parts of the setup to be considered are assigned to certain groups according to their electromagnetic properties. Each group has its specific boundary conditions at the surface describing the electromagnetic field. The calculation program uses the boundary element method and takes into account the set-up specific symmetries. Therefore the program runs on computers (PC, Workstations), which are widely available for research and development purposes nowadays. Finally, two examples basing on industrial applications show the efficiency of the developed program.