Theoretical investigation and modeling of various shaped planar coils for induction system applications

Isıtma endüstride önemli bir yer kaplar. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, günümüz dünyasında, resistif ve kızılötesi ile ısıtma yöntemleri de dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılan birçok ısıtma yöntemi vardır. Bu yöntemler arasında, indüktif ısıtma giderek daha popüler hale gelmektedir. İndüktif ısıtma sistemlerinin en önemli parçalarından biri bobindir. Bobin, elektrik enerjisi uygulandığında ve üzerinden akım geçtiğinde manyetik alan oluşturur. Endüstride dairesel, kare vb. şekillerde farklı bobin şekillerini görmek mümkündür. Literatürde mevcut formüller kullanılarak bu bobin şekillerinin analitik incelenmesi yapılabilmektedir. Ancak üretim zorluklarından veya sağladığı avantajlardan dolayı kare bobin gibi köşeleri keskin olan bobinlerin köşelerinin yuvarlanması kaçınılmazdır. Köşeleri yuvarlanmış bobin yapısı orijinal yapısından farklı olduğundan dolayı oluşturduğu manyetik akı yoğunluğu aynı olmamaktadır. Bu tezde, bu tür bobinlerin analitik olarak incelenebilmesi için gerekli formüllerin türetilmesi ile literatürdeki boşluk doldurulmuştur. Bulunan formüller köşeleri yuvarlanmış kare ve üçgen şeklindeki bobinlerin oluşturduğu manyetik akı yoğunluğu hesaplanarak doğrulanmıştır. Her iki bobin şekli modellenerek simule edilmiştir. Her bir şekil için 3 farklı boyut ve her boyut için 5 farklı yuvarlama miktarı seçilmiştir. İlk durumda, yuvarlanan köşe merkezlerinin bobinin merkezi ile çakıştığı varsayılmıştır. Bu sayede bobin merkezinde oluşan manyetik akı yoğunluğu hem geleneksel formüller ile hem de bu tezde türetilen formüller ile hesaplanmıştır. İkinci durumda ise yaylar, merkezleri bobin merkeziyle çakışmayacak şekilde farklı konumlara yerleştirilmiş çemberin parçaları olarak ayarlanmıştır. İkinci durumda, yuvarlamanın yaratılan manyetik alan yoğunluğu üzerindeki etkisini görmek için farklı miktarlarda yuvarlama için bobinin ix toplam uzunluğu sabit tutulmuştur. Bu durumda hesaplamalar sadece bu çalışmada türetilen formüller ile yapılabilmektedir. Manyetik akı yoğunluklarının hesaplanmasından sonra, sonuçlar üç boyutlu elektromanyetik simülasyonlarla desteklenmiştir. Bulunan sonuçların analitik hesaplamalar ve simülasyonlarla karşılaştırılması, önerilen yöntem ile geleneksel yöntem arasındaki ve önerilen yöntem ile simülasyonlar arasındaki maksimum hatanın % 1'den az olduğunu göstermiştir.