随着挤压铝合金广泛的应用以及环境友好型社会的建立,对铝合金材料进行更节能环保的预热,获得业内持续不断的研究。电磁感应加热通过电磁感应现象将电能转化为能,是一种很环保的加热方法,但是在加热铝合金这种电阻率与磁导率较小的非铁磁性材料时,由于感应线圈产生的热量明显增多,导致加热效率变低。因此,直流感应加热技术应运而生。本文以一种直流感应加热装置为背景,对其进行了等效磁路建模、磁场与温度场的有限元耦合数学建模、参数对感应加热影响分析、热效率分析等。主要工作内容如下:首先,根据直流感应加热原理完成了永磁感应加热装置的整体设计,并建立该永磁感应加热装置的等效磁路模型,进而由加热原理及等效磁路模型确定了影响该装置加热效果的相关参数。然后,根据麦克斯韦方程推导出铝棒内部涡流场的控制方程,选取COMSOL软件作为本文仿真工具,采用分离法对磁场与温度场进行耦合分析。其次,利用有限元软件建立了永磁感应加热装置磁场与温度场的耦合模型,分别对铝棒磁感应强度分布、涡流分布、涡流输出功率以及最后铝棒内部温度场分布进行了仿真分析和结果分析。有限元仿真结果表明永磁体外径尺寸越大,涡流输出功率越大;永磁体厚度对涡流输出功率影响存在临界值,当厚度低于50mm时,厚度越大,涡流输出功率越大;气隙越小、飞轮转速越快,涡流输出功率越大;永磁体极数对涡流输出功率影响较为复杂,但是当极数为四极时,涡流输出功率最大;铝棒的往复移动速度决定了铝棒轴向温度分布梯度,当速度越慢,轴向温度梯度越大。而后,通过曲面拟合手段,建立了涡流输出功率、铝棒移动速度对铝棒两端温差的函数关系式,其结果表明涡流输出功率越大、铝棒移动速度越快,铝棒轴向两端温差越大。通过对不同参数的分析比较,得出一组永磁感应加热装置最优参数,在该参数下加热功率最大且能形成较好的温度梯度。然后通过计算得出满足最优参数下感应加热装置所需要同步电机与伺服电机具体条件,并计算出在该参数下,该感应加热装置总能效可达78%以上。最后将仿真值与实验值进行对比,验证有限元建模的准确性,并证明永磁感应加热装置可在五分钟以内将铝棒加热到挤压温度。