誘導加熱

誘導加熱は、焼入れ、焼嵌めなどの生産技術から電磁調理器の設計開発まで、様々な用途で利用されています。誘導加熱による発熱は渦電流を利用した技術であり、渦電流を精度よく制御することが設計上の鍵になります。
しかし渦電流は形状、材料特性、周波数、温度などに依存しているため、その振る舞いは複雑であり、発生する渦電流の量や場所を適切に制御することは容易ではありません。 JMAGは複雑に変化する誘導加熱現象を正確に再現し可視化することで、誘導加熱を利用した様々な用途に対する最適設計を可能にします。

評価項目

温度分布、発熱密度分布、ワーク内の渦電流分布、コイル内の電流の偏り、磁束密度、磁束線、加熱効率、入力電力、発熱量、電磁力

事例/機能

クランクシャフトの高周波焼入れ

クランクシャフトを回転しながらピストンとの接触部を高周波焼き入れにより急速加熱します。温度分布の結果から、硬化した領域を評価します。

JMAGの機能 : 回転運動

ピストンとの接触部におけるムラのない均一な焼き入れを解析で再現するには、回転による移動加熱を考慮した解析が必要です。

JMAGの機能 : 表皮メッシュ機能

最適な局所加熱を実現するには、被加熱体の表面近傍に集中する渦電流を正確に制御する必要があります。表皮メッシュ機能は、高周波焼き入れの過程を再現するのに必要な渦電流分布を表現できるメッシュを生成します。

エッジヒータの最適設計のための損失解析

エッジヒーターの設計では、最適なコイル形状や通電条件、送り速度が設計上の重要な指標になります。
エッジヒーティング解析では、順次流れていく十分に長い鋼板の加熱状態を再現します。

JMAG の機能 : 並進運動

圧延鋼板の熱処理では、鋼板の長手方向に沿った移動加熱が必要になります。

JMAG の機能 : 材料モデリング

焼き入れ処理に伴う、磁化特性、電気特性、比熱などの各種物性の温度変化を考慮した詳細な材料モデリングに対応しています。

歯車の高周波焼入れ

歯車は精密部品のため、焼き入れ時の熱変形に伴う寸法公差を正確に求めることが要求されます。

JMAGの機能 : 複数周波数指定

電源周波数を制御することで、歯車の歯先と歯元の両者を加熱することができます。

JMAGの機能 : 熱-磁界連成解析機能

高周波焼き入れでは、ワークの温度が常温からキュリー点を超える高温までを扱います。解析では物性値の温度変化を含めた熱-磁界の双方向による連成解析が必須となります。

通電加熱による鋼板の損失解析

鋼板の電気抵抗を利用した通電加熱(抵抗加熱)解析を行い、ジュール損失分布、温度分布を求めます。

JMAG の機能 : ジュール損失分布解析

電磁現象と伝熱現象を同時に解くことでジュール損失分布を求めます。

IH 調理器の均一熱解析

鍋底に生じる渦電流損失分布から、均一加熱が実現できているかを検討しています。
漏れ磁束が周囲の電子部品に影響を及ぼさないかを3 次元的に磁束線から確認します。

JMAG の機能 : 電力素子

実際に流れる電流、電圧がわからない場合には、電力を直接指定できます。

JMAG の機能 : 漏れ磁束の計算

空気領域内の任意の座標点における漏れ磁束を積分法に基づいて高精度に求めることができます。




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    • アプリケーションカタログ

    233 – 誘導加熱用コイルの最適化設計

    鋼の表面硬化を目的とした焼入れの手法の一つとして、高周波焼入れが多くの機械部品に適用されています。一般に高周波焼入れ装置の試作や試験には、大きな費用と時間を要し、さらに危険を伴う場合もあります。

    2018-03-02

    • アプリケーションカタログ

    220 – 冷却工程を含めた歯車の高周波焼入れ解析

    歯車は歯同士が接触する歯面の耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、歯全体の靭性を保ち、粘り強さをもつ部品とする必要があります。表面硬化法のひとつである高周波焼入れは、歯の表面のみを局所的に急速…

    2018-02-28

    • アプリケーションカタログ

    218 – 変形を考慮した高周波焼入れの解析

    歯車は、歯の表面の耐摩耗性を確保するために表面を硬化するのが一般的ですが、歯車の全体的な靭性を維持しつつ、表面を硬化する必要があります。表面硬化法の一つである高周波誘導加熱の場合、高周波電源を用いて…

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    208 – 変形を考慮した高周波焼入れの解析 (Abaqus連携)

    車は機械強度が求められる製品であるため、表面熱処理として高周波焼入れが行われます。高周波焼入れでは短時間に歯車表面のみを急速加熱できることから、表面の硬度は高めつつ、内部には靱性を残した状態とするこ…

    2018-02-20

    • アプリケーションカタログ

    186 – 2周波を用いた歯車の高周波焼入れ解析

    歯車は歯どうしが接触する歯面の耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、歯全体の靭性を保ち、粘り強さをもつ部品とする必要があります。表面硬化法のひとつである高周波焼入れであれば、高周波電源を用いる…

    • アプリケーションカタログ

    183 – 誘導炉の撹拌力解析

    誘導炉は、高周波誘導加熱を用いて金属を溶解させる装置です。るつぼ周囲のコイルに大電流を通電すると、電磁誘導現象が起こり、るつぼ内の金属に電流が発生します。電流の発生により金属内にジュール損失が発生し…

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    172 – 丸棒の高周波焼入れ解析(回転焼入れ)

    各種シャフトや歯車等の機械部品では、耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、内部の靭性を保つことで柔軟性のある部品を作ることが望まれています。表面硬化法のひとつである高周波焼入れであれば、高周波…

    2018-02-19

    • アプリケーションカタログ

    100 – 鉄板の表面加熱解析

    鉄板表面を熱処理する際の加熱方法の1つとして高周波誘導加熱があります。誘導加熱であれば、コイルの形状や電力の調整により局所的に加熱できるので、加熱深さを調整することが可能です。要求に沿った加熱を行うた…

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    85 – 等速ジョイントの高周波焼入れ解析

    概要等速ジョイントは自動車の駆動系において、ドライブシャフト両端の接続部分等に使用されます。等速ジョイントの外輪内側は内輪側の鋼球やローラと直接接触するため、耐摩耗性の向上を目的として硬度を増す必要…

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    83 – 誘導炉の磁気遮蔽解析

    誘導炉は、高周波誘導加熱を用いて金属を溶解させる装置です。るつぼ周囲のコイルに大電流を通電すると、電磁誘導現象が起こり、るつぼ内の金属に電流が発生します。電流の発生により金属内にジュール損失が発生し…

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    51 – 歯車の高周波焼入れ解析

    歯車は歯どうしが接触する歯面の耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、歯全体の靭性を保ち、粘り強さをもつ部品とする必要があります。表面硬化法のひとつである高周波焼入れであれば、高周波電源を用いる…

    2018-02-16

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    50 – 鋼線の高周波焼入れ解析(移動焼入れ)

    鋼線は耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、内部の靭性を保つことで柔軟性のある部品を作ることが望まれています。表面硬化法のひとつである高周波焼入れであれば、高周波電源を用いることで表面のみを局…

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    49 – 鋼板の高周波誘導加熱解析

    鋼板の圧延工程には、製品の強度や性質を変えるために熱処理を行う工程があります。熱処理のひとつである高周波誘導加熱であれば、高周波電源を用いることで急速加熱することができますので、生産ラインでの装置を…

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    48 – プリンタローラの高周波誘導加熱解析

    プリンタの印刷工程では、トナーの付いた紙を、暖められた定着ローラと加圧ローラの間に入れて、熱によりトナーを紙に定着させる工程があります。定着ローラは、さまざまな紙の種類に対応するために、均一な温度分…

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    47 – クランクシャフトの高周波焼入れ解析

    各種シャフトや歯車等の機械部品では、耐摩耗性を確保するため表面の硬度を増しつつ、内部の靭性を保つことで柔軟性のある部品を作ることが望まれています。表面硬化法のひとつである高周波焼入れであれば、高周波…

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    45 – IH調理器の高周波誘導加熱解析

    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。

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