액추에이터·솔레노이드 Q&A

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  정재용 (2005-05-26 11:43:02, Hit : 8936
 솔레노이드_질문.xls (31.0 KB), Download : 317
 전자석의 흡입력 관련 질문입니다.

안녕하십니까? 정재용 이라고 합니다.
업무 관련상 제가 변압기/리액터 및 솔레노이드에 관한 지식이 필요하여 솔레노이드 연구회에
가입하였습니다. 앞으로 많은 부탁드리겠습니다.

- 질문자 : 정재용 (hangaloi@hanmail.net / jaeyong@tkde.co.kr)

1. 질문
   ㅡ 솔레노이드에 차곡차곡 감긴 보빈 안의 FCD40과 S20C 간의 발생하는 흡입력
2. 내용
   ① 솔레노이드에 감긴 보빈 안에 삽입된 FCD40(구상흑연주철) 과 S20C(기계구조용탄소강)  
   ② 보빈의 직경 : 70 mm /
       보빈 안에 삽입된 FCD40 과 S20C의 단면적 : 2.6735 * 10­ ̄ ³ ㎡
       (FCD40 과 S20C의 정면도 : ◎ )
       보빈 안에 삽입된 FCD40 의 길이 : 40 mm / 보빈 안에 삽입된 S20C의 길이 : 28 mm /
       보빈 안의 FCD40 과 S20C 간의 공극 : 2 mm
       보빈에 감긴 솔레노이드의 턴수 :  2600 turn / 상기 솔레노이드에 흐르는 전류 : 1.46 A
       상기 솔레노이드의 저항 : 32.5 Ω ± 5 %
3. 관련공식
    ① 전자석 흡인력
        F = B²×S / 2 μ0 =  μ0×H²×S / 2 = Φ² / 2×μ0×S
      ( F : 전자석의 흡인력 /  B : 자속밀도 S : 전자석의 단면적 / μ0 : 진공중의 투자율  
        H : 자계의 세기 / Φ : 자속)
    ② 직류전자석설계
        F = 10ⁿ×Bg²×S / 8π
          U = (Bg×δ / μ0) + ΣHiLi
      (U : 전체의 기자력 / Bg : 공극부의 기자력 / δ : 공극 / μ0 : 진공중의 투자율 Hi : 철심의 자계세기
       Li : 자계세기의 철심의 유효길이 / (Bg×δ / μ0) : 공극부의 기자력 / ΣHiLi : 철심부의 기자력)
4. 기타
    ① 상기에 관련된 자세한 내용은 엑셀로 간단히 도식하여 올려놓겠습니다.
    ② 관련공식 중 직류전자석설계에서의 Hi 및 Li 등의 내용이 명확하지 못하여 죄송합니다.
    ③ 상기 내용중 부족하거나 틀린점이 있으면 제 개인 메일로 연락 바랍니다.
    ④ 참고로 상기 FCD40은 고정되어 있으며, 전류가 인입되었을때 자화력에 의하여
        S20C가 FCD40 방향으로 유동 됩니다.
    ⑤ 강자성체의 비투자율이 비선형인 관계로 제가 알고자 하는 전자석의 정확한 힘에 대한
        자문을 구하고자 가능한 실제와 일치하도록 수치를 기입하였습니다.

    



권기태 (2005-05-27 09:15:01)
올리신 글을 잘 보았습니다. 아주 많이 준비하셨네요.

자기력의 계산방법은
1. 간단한 계산법으로 가정자기회로법이 있습니다.
이방법에 대해서는 상단메뉴 "솔레노이드자료" 안에 있는
"솔레노이드의 흡입력 계산" 페이지의 글을 참고하세요.

2. 좀 더 정확한 해석을 위해서는 전산해석(자기장 FEM) 이 필요합니다.
자기장 전산해석 상용 S/W 는 여러가지가 있습니다.
기능은 한정되어 있지만 무료 S/W 로 자기장을 계산해 보신다면
본 홈페이지에 올려진 FEMM 이나 MAXWELL S/V 판을 추천합니다.

주의하실 사항은
재용씨가 언급하신것 처럼 강자성체의 투자율은 비선형인 관계가 있고
모든 자성체의 BH 곡선이 다릅니다.
따라서 사용하시려는 재료의 BH 곡선의 측정치를 구하여야
상기 두가지의 계산방법으로 자기력 계산이 가능합니다.

좋은 결과가 있기를 바랍니다.

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