電気誘導加熱は、電磁、熱伝達、および冶金学的現象の複雑な組み合わせです。
- 電磁現象は、急激な変化電流が誘導コイルに印加されたときに発生します。
- 交流電圧によって、コイル内に交流ソース電流が生じます。
- 交流ソース電流は、同じ周波数のすぐ周囲内に可変時間磁場を生じさせます。
- 磁場により、その周囲の電気磁界はその導電金属体に渦電流が誘発されます。誘発された渦電流の周波数は同じですが、ソース電流とは方向が異なります。
- 誘導電流は、その周囲の金属体にジュール熱を発生させます。
導体の交流電流には、不均一な電流分布があり、表面上で最大となります。交流電流の不均一な電流分布は、表皮効果といいます。電力の約 86% は、導体の表面層に集中しています。表面層は、表皮効果の厚さと呼ばれ(
)、マクスウェル方程式から導出できます。
説明
- f は周波数でヘルツ(Hz)です。通常の誘導加熱の周波数範囲は、5 kHz から 100 kHz です。
は、材料の透磁率です。 
は、材料の導電率、または電流を伝導する能力です。銅などの優れた導体は、導電率が高いか、低効率が低い状態です。電気抵抗率と電気抵抗を混同しないでください。電気抵抗率は、材料の重要な物理的特性で、加熱深度、加熱の均一性、コイル電気効率、およびコイル インピーダンスに作用することで、誘導加熱に影響を及ぼします。
この方程式から、表皮効果の厚さは導体の特性、および導体内の電流の周波数によって異なることがわかります。シミュレーションを行う場合、メッシュのサイズを選択するときに、表皮効果の厚さを考慮する必要があります。