Innovative modular and arrayed coil systems for ultrahigh efficiency in inductive heating and automated metal detection

Yüksek seviyede güvenlilik ve kontrol edilebilirlik özelliklerinden dolayı indüksiyon sistemlerin günümüz modern dünyasında önemi artmakta ve bu sistemler daha popüler hale gelirken kullanım alanları da genişlemektedir. Bu tür indüksiyon sistemlerin önemli uygulamalarından biri ısıtmadır. İndüktif ısıtmanın geleneksel ısıtmanın yanısıra lokal ısıtmadan bir derece daha esnek olan tüm yüzey gibi yeni uygulamaları vardır. Ancak, geliştirilmekte olan bu sistemlerin, özellikle de tüm yüzeyde kullanılan düzlemsel yapıların, verimlilikleri geleneksel indüktif ısıtıcılara göre oldukça kısıtlıdır. Bu tezde, bu sorunlara yönelik, aralarında kuplajı yüksek tutulan düzlemsel yapıda yeni bobin sınıfları tarafımızca gösterilmektedir. Bu bobinlerin aralarındaki manyetik etkileşme tasarımda karesel istiflenmeleri ve çalışma esnasında faz farkı uygulanması ile artırılmaktadır. Bu bobinler iki boyutlu olarak modüler tarzda veya herhangi büyüklükteki ve kesintisiz bir yüzeyi kaplayacak şekilde döşenebilir. Kavramın ispatı gerçekleştirilirken, deneyler önerilen dış kısmı karesel-iç kısmı çembersel bobinlerin çember şeklindeki geleneksel bobinleri performansta geçtiğini gösterdi. Kare-dizi bobin mimarisi ile, bu tüm-yüzey indüksiyon sistemleri ile kap bobine göre tam hizalanmamış olsa dahi kabın bütün konumları için sabit ve yüksek hızda ısıtılması başarıldığı gösterildi. Buna ek olarak, metallerin yüzeyin tamamında otomatik olarak algılanması ve kesin konumunun belirlenmesi sorunlarının çözümüne yönelik, metallerle eşleşmiş bobinlerin algılanması ve tanımlanması için çoklu frekanslarda indüktans-rezistans değerlerinin eş zamanlı ve temassız ölçümüne dayanan yeni bir yöntem sunuldu. Önerilen bu yöntem ile metallerin konumları tam olarak saptanırken, aynı zamanda malzeme tipleri de tanımlanabilmektedir. Gelecekte her yerde kullanılabilecek tüm-yüzey sistemler için bu yaklaşım metal kapların otomatik olarak algılanmasını ve yüklü bobinlerin her bir kabın bobine göre konumundan bağımsız olarak en yüksek performansla sürülmesini sağlayacaktır. Bulgularımız göstermektedir ki, önerilen bu yenilikçi modüler ve dizi bobinler, ilk defa olarak, tüm-yüzey ısıtmada konumdan bağımsız olarak tam bir esneklikle indüktif ısıtmaya olanak sağlamaktadır.