作者 | Wang Jieyu
电磁炉，相信大家都不陌生。从北方的涮肉，西南的火锅，闽粤的打边炉，就可以看出在美丽富饶的中国大地上，美食千姿百态，但却又莫名地统一。因此电磁炉作为清洁、便捷、高效安全的炉具，迅速走进了人们的生活。
笔者随机采访了两个朋友盼盼和丹丹。
问题：什么样的锅具适合电磁炉使用
盼盼：锅底是平的。
丹丹：能够在燃气灶上加热的金属锅。
通过采访笔者发现，虽然电磁炉的应用非常普及，但大家对于电磁炉给食物加热的原理却并不清楚。那么究竟什么样的锅具更适合电磁炉使用，今天我们就通过CST低频仿真来一探究竟。
【电磁炉的工作原理】：电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。（摘自百度百科）
仿真案例使用CST低频工作室LF求解器
【CST仿真模型】模型参考CST—>Component Library—>Induction cooker
【仿真设置】
感应线圈Coil 的设置
工作电流——Current：10A
线圈电阻——Resistance：0.05Ω
圈数——n_turns：100
LF求解器的设置
【仿真结果对比与分析】
使用LF求解器，我们可以在1D result中得到损耗的相关结果，包括线圈自身的损耗，也包括锅体金属上的涡流损耗。
同时，在2D/3D result中可以得到关于磁感应强度B-Field、传导电流密度 Cond. Current Dens.、电损耗密度El. Loss Dens.等分布式的结果。
仿真对比一：金属电导率对涡流损耗的影响
改变锅身金属材料的属性，通过仿真对比金属电导率对涡流损耗的影响。
1D Result——涡流损耗对比
下图为锅底的涡流损耗结果，可以得知钢loss > 铝loss > 铜loss
2D/3D result——传导电流密度对比
同样地，通过仿真可以对比三种不同金属的传导电流密度，如下图所示结论：当三种金属的相对磁导率都设为1时，电导率高的金属铜涡流最大。
既然金属铜的涡流最大，那么是不是铜的损耗也最大呢？答案是否定的，因为三种金属中铜的涡流最大，但电阻率最小。因此并不能简单地判断出涡流损耗的大小。
2D/3D result——电损耗密度对比
结论：通过仿真可知，当三种金属的相对磁导率都设为1时，钢的涡流损耗是三种金属最大的。
仿真对比二：相对磁导率对涡流损耗的影响
接下来，我们改变锅体金属材料的相对磁导率（mue），使两种金属电导率相同，而相对磁导率差异较大，进而来验证金属相对磁导率对涡流损耗的影响。
由于钢属于铁磁性材料，因此其相对磁导率远大于1，假设为mue=100。
1D Result——涡流损耗对比
同样从1D result得到锅底的涡流损耗结果，可以得知钢（mue=100）loss > 钢（mue=1）loss。由此可知高磁导率金属的涡流损耗较大。
2D/3D result——传导电流密度/电损耗密度对比
结论：从仿真结果可知，在电导率相同的情况下，磁导率大的金属，涡流更大，电损耗密度也更大。
总结：仿真对比了几种家中常用的金属锅具，通过仿真结果得知，具有高磁导率的不锈钢锅是最适合配合电磁炉使用。同时，市场上还出现了适用于电磁炉使用的复合锅底的锅具，其锅底是由涡流损耗大的不锈钢，以及导热性更好的铜、铝等材料复合而成，这样就能够集耐腐蚀，导热快，热分布均匀，节省能源等优点于一身。
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