액추에이터·솔레노이드 Q&A

전체 (916)Solenoid (661)VCM (16)PMA (0)소재 (168)기타 (71)

  전용운 (2004-03-28 11:06:26, Hit : 3322
 솔레노이드밸브의 흡인력계산.

안녕하세요. 솔레노이드가 들어간 밸브를 연구중입니다.
나름데로 알아봤지만, 개념이 잡히질 않아 이렇게 문의드립니다.
바쁘시겠지만, 답변부탁드립니다.

먼저, 구조는 다음과 같습니다.

|      코어부           |
==============================
///////|          +-----------
///////|          |///////////
고정자/| 흡입력← |가동자/////
///////|          |///////////
///////|          +-----------
==============================
|       코어부          |

여기에서 고정자가 가동자를 잡아당기는 흡입력을 계산하려 하는데,
솔레노이드양단의 흡입력계산법은
F = 1/2 * 1/mu_0 * B^2 * A
이던데, 이 공식이 위의 경우에도 사용가능한지요?

그리고, 위의 식에 자기장의 세기B를 구하기 위해
솔레노이드 내부의 한점에서의 자기장의 세기를 구하는 공식인
B = 1/2 * 1/mu_0 * n * I * {sin(theta_1) - sim(theta_2)}
을 적용하면 되는지요?

저는 위의 자기장 구하는 공식을 단면적으로 적분해서,
흡입력공식을 적용하려 했는데, 흡입력공식의 유도과정을 몰라서
유도하기가 좀 힘드네요. 그렇게 하는게 맞는지도 모르겠지만...

유한요소법에 의한 수치해석방법으로 구해야 한다는 얘기를 들었는데,
그래야 한다면, 어떤 과정으로 해야하는지 알고 싶습니다.
(matlab simulink를 사용해서 직접 하려고 합니다.)



권기태 (2004-03-28 11:07:01)
안녕하세요.

솔레노이드의 흡입력 계산식은
F = 1/2 * 1/mu_0 * B^2 * A으로도 가능합니다.
여기서, A는 고정자와 가동자 사이의 공극 단면적입니다.

문제는 B를 구하는것인데
용운님이 올려준 식
B = 1/2 * 1/mu_0 * n * I * {sin(theta_1) - sim(theta_2)}
는 theta가 어떤 각을 의미하는지 몰라서
이해가 되질 않는군요.

공극부에서 발생하는 B 값은 단순히 코일 권선수와
코일의 전류량으로 계산되지 않습니다.
B 값을 계산하기 위해서는 자속이 지나고있는
자기회로를 여러 부분으로 나눈다음 각각의 자기저항을
모두 구해야 합니다.

유한요소를 사용하지않고 간단하게 계산하는
방법으로는 가정자로법(?)이 있습니다.
예전에 계산해 보았는데 Magnetostatic에서는
어느정도 비슷한값을 얻었던 기억이 납니다.

먼저 각부분의 자기저항을 구하여야 합니다.
Rmx=L/(mu*A)
여기서 L 은 조각낸 각부분의 유효길이이고 A는 그 부분의 단면적입니다.
위의 자기저항식 적용되려면 조각낸 부분내에서
단면적과 mu(투자율)이 일정해야합니다.
결국, 자속이 지나는 자기회로를 여러부분으로
조각낼때 가능한 단면적이 동일하고 투자율이
같은 재질이어야 한다는 것입니다.

자기회로를 이루는 모든 구간의 자기저항을 구했다면,
전기의 저항처럼 직렬와 병렬연결에서 전체저항을 구하는것 처럼
전체 자기저항을 구합니다.

전체 자기저항을 구한다면 다음과 같이 공극부의
자속밀도(B)를 계산할 수 있습니다.

B = (N*I)/(Rm*Ag)
여기서 N 권선수, I 전류, Rm 전체자기저항, Ag 공극부의 단면적입니다.

마지막으로 계산된 자속밀도를
위의 흡입력 식에 넣으면 흡입력을 계산할 수 있습니다.

여기서 재미있는것은 F는 B^2에 비례하기때문에
코일의 전류방향이 어느쪽이든 항상 인력이 작용한다는것 입니다.

제대로 해석을 할려면 유한요소 해석이 필요합니다.

유한요소해석은 안소프트사의 MAXWELL SV(공개판)나
자료실에 올려진 FEMM을 사용하세요.

수고하세요..
좋은 결과 있기를...

Name
Comment      


Password

검증숫자

그림의 숫자를 꼭 입력하세요.  (자동 광고 등록 방지용)
 

솔레노이드밸브에 대해(초보^^) [1]
SOL의 코일값은... [1]


Copyright 2003-2019 Actuator & Solenoid Study Group ( http://www.solenoid.or.kr )   


소형전동 액추에이터 솔레노이드 연구회