Contribution à l’Etude des Phénomènes de Chauffage par Induction

Abstract

Tout matériau conducteur électrique exposé à un champ magnétique variable développe des courants de Foucault, donc s'échauffe par l'effet Joule. La répartition des courants de Foucault dépend de la forme de ce matériau, de celle de l'inducteur, de la fréquence et de l'amplitude du champ, ainsi que des propriétés physiques des matériaux. Le chauffage par induction est une technique bien adaptée aux traitements thermiques en métallurgie. Cependant il est nécessaire de bien dimensionner les inducteurs afin d'avoir un processus optimal. Vu le nombre de paramètres à prendre en compte pour cette étude, il semble adéquat et nécessaire d'avoir recours à des techniques numériques. Dans ce travail, après avoir décrit les phénomènes physiques et principes mathématiques, les méthodes d'analyse numériques adaptées aux problèmes magnétodynamiques et thermiques, on présente un modèle pour le couplage magnéto-thermique appliqué aux problèmes de chauffage par induction. Un problème industriel et 3D de chauffage par induction est résolu à titre d'illustration, en utilisant le logiciel multiphysique Comsol et plus particulièrement son module AC/DC.Any electrically conductive material exposed to a variable magnetic field develops eddy currents, so it heats up by the Joule effect. The distribution of the eddy currents depends on the form of such material and that of the inductor, the frequency and amplitude of the field, as well as physical properties of materials. Induction heating is a well adapted technique to heat treatment in metallurgy. However it is necessary to properly size the inductors in order to have an optimal process. Seen the number of parameters to be considered for this study, it appears appropriate and necessary to use digital techniques In this paper, after describing the physical phenomena and mathematical principles, digital analysis methods adapted to Magnetodynamic and thermal problems, we present a model for the magneto-thermal coupling applied to induction heating problems. An industrial problem in induction heating 3D is solved by way of illustration, using the multiphysic software Comsol and particularly its AC / DC module.