액추에이터·솔레노이드 Q&A

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  고양이교수 (2018-01-11 13:40:40, Hit : 807
 Sol 기동전압을 늘리기 위한 plunger 단면적 질문

안녕하세요 sol 업체에 다니고있는 흔하디 흔한 회사원중 한명입니다.

현재 회사내에서 sol 최저기동전압을 늘리기 위해 test 도중

"plunger고정부와 기동부의 접촉 면적을 늘려 test를 해보자!" 라는 제안이 나와 test를 완료하여 실제 좋은 결과를 도출하였습니다.(sol 코일, 스트로크는 동일)

하지만!! 이것을 객관적인 개산이나 이론적인것으로 설명할수있어야하는데 실험적인것만 있어 난감한 상태입니다.

하여 질문이 있습니다.

-  실제 plunger 고정부와 기동부간의 접촉되는 단면적이 넓으면 기동에 훨씬 유리하게 되는것인가요?
    있다면 그것을 개산식으로 나타낸 그 무엇가가 있을까요?

sol에 대한 앞선 길을 가시는 선배님들에게 조언을 구하기 위해 글을 적습니다 ... 부탁드리겠습니다!



솔새짱 (2018-01-11 17:55:06)
1. 최저기동전압=기동전류(AT)를 높이기 위해서는 전류를 높이거나 코일턴수를 높이면 되는데,
2. 단면적을 크게하여 힘을 증대하셨네요..
힘(F)은, 고정부(Plunger)와 기동부(Bottom)의 크기에 비례를 합니다. 아마도, 해답이 여기에 있지 않을까 합니다.

CAE 해석을 하면 쉽게 해결 할 수 있겠네요..  
관리자 (2018-01-13 17:57:37)
최저 기동전압을 늘린다는 의미가 낮추는 것을 말하는 것인가요?
일반적으로 최저기동전압을 낮추기위한 노력을 하는 것이 보통이라서요.

솔레노이드의 동작은 솔레노이드에서 발생하는 자기력이 솔레노이드의 스프링력을 넘어서는 순간에 동작을 합니다.
따라서 낮은 전압에도 스프링력을 넘어서는 자기력을 발생시킬 수 있다면 최저기동전압이 낮아지는 것입니다.

결국, 낮은 전압에서 높은 자기력을 발생시킬 수 있는 것이 중요한데,
질문글에서 언급한 고정부와 기동부간의 접속되는 단면적이 자기력의 중요 인자중에 하나입니다.
일반적인 조건이라면 단면적이 넓어지는 것이 낮은 전압에서 자기력이 크게 됩니다만,
문제는 솔레노이드의 자기력과 단면적이 모든 구간에서 비례하는 인자가 아니라는 것입니다.

조금 더 상세히 설명을 위해 자기회로를 전기회로와 비교해서 설명할 수 있습니다.
먼저 전기회로의 전류에 해당하는 것이  자기회로의 자속입니다.
자속은 코일주위에서 폐루프로 발생합니다. 따라서 코일주위에 위치한 연자성체인 고정부와 기동부와 두 부품이 접촉되는 공극 또한 자속이 지나가게 됩니다.

전기회로에서 전류가 + 극에서 나와서 전기저항들을 지나서 - 극으로 들어가는 것 처럼
자기회로에서는 자속이 지나가는 경로에 있는 모든 것을 자기저항이라 할 수가 있습니다.
특히, 전기회로에서 직렬회로에서 큰저항이 중요한 것 처럼,
자기회로에서는 연자성체보다 자속이 통과하기 어려움 공기가 큰 자기저항이기 때문에 아주 중요합니다.

공극부의 자기저항을 결정하는 인자중에 하나가 질문물의 단면적입니다.
따라서 발생하는 자기력과 최저기동전압에 영향을 미치는 큰 인자가 되는 것입니다.

수식적으로 깊게 더 공부하시고 싶으시면, 액추에이터 자료실의 "액추에이터 설계기초 교육 자료" 글의 첨부자료를 확인하세요.
상기 내용은 첨부파일의 자기회로법의 내용입니다.

단, 자기회로법의 수식은 솔레노이드의 구동을 이해하는 데는 도움이 되지만 제품개발에 직접 사용하는 것은 무리가 있습니다.
위에서도 언급한 것 처럼 너무 많은 인자들이 있고, 인자들과 자기력이 많은 구간에서 비례하지 않기 때문입니다.

해답은 솔새짬님의 답글처럼 CAE 해석을 하세요.
특히, 솔레노이드의 CAE 해석을 개발자들도 쉽게 할 수 있도록 개발된 오픈 소스 프로그램인 DoSA 를 사용하세요.
수천만원을 호가하는 상용 CAE 해석 프로그램과 달리 솔레노이드, 액추에이터 개발자를 위해 국책과제로 개발된 무료 소프트웨어 입니다.

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