Induction heating is widely used in today's industry, in operations such as metal hardening, pre-heating for forging operations, melting or cooking. In this paper, the magneto-thermal analysis of an induction heating jar(IH-JAR) was presented as an efficient design. The magnetic field intensity inside the axisymmetric shaped cooker was analyzed using three-dimensional axisymmetric finite element method(FLUX2D) and the effectual heat source was obtained by ohmic losses from eddy currents induced in the jar. The heat was calculated using the heat source and heating equation. Also, it was presented the temperature characteristics of the IH-JAR according to time and relative permeability in stainless parts and in aluminum parts.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.1
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pp.24-31
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2018
An induction heating (IH) resonant converter, as well as its coil design method, is proposed in this study to improve the heat capability of low- and high-resistance IH vessels. Conventional IH resonant converters have been designed only for heating high-resistance containers designed for IH application. Thus, the primary current in the resonant tank becomes extremely high to transfer the rated power when the converter heats the low-resistance vessel. As a result, the rated power cannot be transferred due to overcurrent flows against the rated switch current. Hence, the optimal number of coil turns and proper operating frequency to heat high- and low-resistance vessels are proposed in this study by analyzing an IH load model. Simulation and experimental results using a 2.4 kW prototype resonant converter and its IH coil validate the proposed design.
Park, Sang-Min;Jang, Eun-Su;Joo, Dong-Myoung;Lee, Byoung-Kuk
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.3
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pp.199-207
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2018
In this paper, an all-metal domestic induction heating (IH) system that can quickly identify ferromagnetic and non-ferromagnetic pots considering temperature changes in the working coil is designed. Load modeling is performed after analyzing the parameters of the pot material and the central misalignment of the working coil. To improve the performance and stability of the all-metal IH cooking heater, a power curve-fitting model is used to design a control system that quickly responds to load parameter fluctuations. In addition, a power control algorithm is established to compensate for the reference value by reflecting the increase in working coil temperature during heating of the non-ferromagnetic pot. The validity of the proposed control algorithm for the all-metal IH is verified by experiments using a 3.2 kW all-metal IH cooking heater.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2002.04a
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pp.79-82
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2002
Induction heating is widely used in today's industry, in operations such as metal hardening, preheating for forging operations, melting or cooking. In this paper, it was presented the magneto-thermal analysis of an induction heating jar(IH-JAR) with the material value of the stainless and the aluminum for efficient design. The magnetic field intensity inside the axisymmetric shaped cooker was analyzed using three-dimensional axisymmetric finite element method(FEM) and the effectual heat source was obtained by ohmic losses from eddy currents induced in the jar. The heat was calculated using the heat source and heating equation. Also, it was represented the temperature characteristics of the IH-JAR according to time and relative permeability in stainless parts and in aluminum parts.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.17
no.1
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pp.80-85
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2003
Recently, induction heating cooker(IH-Cooker) is very interested for high efficiency, the quickness of heating time and the convenient regulation of heating spot. In this paper, we proposed the magneto-thermal analysis of an induction heating cooker(IH-Cooker) as an efficient design, and analyzed the magnetic fold intensity inside the axisymmetric shaped cooker using three-dimensional axisymmetric finite element method(Flux2D) and the effectual heat source was obtained by ohmic losses from eddy currents induced in the cooker. Also, we presented the temperature characteristics of the IH-Cooker according to input frequency and relative permeability in stainless parts and in aluminum parts.
기존 Induction Heating(IH) 인버터의 경우, 파라미터의 변화가 매우 크기 때문에 높은 Turn-off 전류에서 스위칭 하여 전력 손실이 매우 커지는 문제점이 있다. 본 논문은 고효율 IH 인버터를 위한 공진점 추적 제어 기법을 제안한다. 기존의 IH 직렬 공진형 인버터의 경우에는 높은 Turn-off 전류를 가지고 있기 때문에 손실이 매우 크고, Heat-sink 크기가 커지는 단점이 있다. 반면 제안된 공진점 추적 제어 기법을 적용한 IH 직렬 공진형 인버터는 Turn-off 전류가 매우 낮은 상태에서 영전압 스위칭을 하기 때문에, 전력 손실이 매우 작고 Heat-sink 최소화 및 고효율화가 가능한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 공진점 추적 제어 기법의 이론적인 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 3.6kW급 IH 직렬 공진형 인버터회로에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.
Ki-Woo Nam;Ki-Hang Shin;Byoung-Chul Choi;Gum-Hwa Lee;Jong-Kyu Park
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.5
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pp.813-823
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2023
In this study, microstructure, hardening layer hardness, and case depth were evaluated after induction hardening(IH) of base metal specimen(BM) treated with annealing and quenching-tempering specimen(QT) treated with quenching and tempering. The microstructure after IH was significantly influenced by the microstructure before IH and the induction coil heating movement speed, but the effect of the induction frequency was very small. The hardness of the hardened layer at an induction coil heating movement speed of 15 mm/s or less was more influenced by the microstructure before IH than the induction coil travel speed and induction frequency. The induction coil travel speed has the significantly effect on the case depth, the induction frequency has effect and the microstructure before IH has a small effect.
This paper presents resonant inverter tuning for current source parallel resonant induction heating systems based on a new self oscillating switching technique. The phase error is suppressed in a wide range of operating frequencies in comparison with Phase Locked Loop (PLL) techniques. The proposed switching method has the capability of tuning under fast changes in the resonant frequency. According to this switching method, a multi-frequency induction heating (IH) system is proposed by using a single inverter. In comparison with multi-level inverter based IH systems, the advantages of this technique are its simple structure, better transients and wide range of operating frequencies. A laboratory prototype was built with an operating frequency of 35 kHz to 55 kHz and 300 W of output power. The performance of the IH system shows the validity of the new switching technique.
본 논문은 고주파 IH(Induction Heating) 조리기기의 전원으로 사용되는 인버터를 PI 제어기를 사용하여 듀티비를 가변시켜 출력을 최적 제어하는 회로를 제시하였다. 분석에 사용된 기본 인버터 회로는 Single-Ended Push-Pull (SEPP) 영전류 스위칭 공진인버터이며 실제 IH 조리기기의 동작을 구현하기 위해 입력단의 전원으로 220V 60Hz 정현파와 브리지 정류기, 평활 콘덴서를 사용하였다. 회로의 해석과 시뮬레이션을 위해 범용 시뮬레이션 툴인 Pspice를 이용하여 분석하였다. 향후, 제안된 제어방법은 유사한 IH 기기, DC-DC 컨버터, 인덕션 모터등의 시스템에 활용되리라 기대된다.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.1
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pp.117-123
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2010
Proposed induction-heated system is innovative system which applied special high-frequency power circuit technique for thermal converse technique and IH(Induction-Heating) magnetic induction heating generated from induction-heated metallic package that is for distillation unit. This electromagnetic induction heating technique is used high frequency inverter. By using high frequency inverter high frequency alternative current in the range of [kHz] can be made with conventional alternative current. In this contribution IGBT module is used for high frequency inverter. Resonant high frequency inverter make system of high capacity and high efficiency. This paper describes the temperature control of induction heating system hot air producer using the voltage-fed series resonant high-frequency inverter which can operate in the frequency range from 20 to 44[kHz].
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[게시일 2004년 10월 1일]
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