교류 솔레노이드 Shading Ring 의 역활


AC 솔레노이드 밸브에 교류를 인가하면 솔레노이드 코일에는 60Hz의 전류가
양과 음을 반복하면서 흐르게 됩니다.

전류의 방향은 변할때 솔레노이드 플런저(구동자)에 발생하는 자기력은
전류의 방향에 관계없이 항상 인력으로 작용하기때문에 전류의 방향은
중요하지 않습니다. 이것은 아래의 자기력 계산식에서 자속밀도(B)의 부호가
자기력의 계산에 상관이 없는것과 같은 의미입니다.

        Bg^2 * Ag
Fm = -----------   (여기서, B : 자기력이 발생하는 공극부의 자속밀도,
        2 *  μ0                   Ag : 자기력이 발생하는 공극부의 면적,
                                  μ0 : 진공의 투자율 )

문제는 60 Hz의 교류전류인 경우 1초에 120번을 "0"을 지나치게 되는데
이 전류값의 감소는 위 식에서 자속 B값을 감소시켜 플런저에서 발생하는
자기력이 아주 작아지게 됩니다. 이때 플런저에서 발생하는 자기력은
아래의 그림과 같습니다. (단, 예상치임)





이와같은 자기력의 큰 변화때문에 교류 솔레노이드에서 소음이 발생하는것 같습니다.
(사실 아직 AC 솔레노이드의 작동소음을 들어보지 못했기때문에 100% 장담은
하지 못하겠습니다. 빠져나갈 구멍을 만들어 두는겁니다. ^_^ )

결국, 교류 솔레노이드의 소음을 없앨려면 솔레노이드가 동작중에
"0" 가까이로 떨어지는 자기력을 떨어지지 않게 유지시킬 방법이 필요한데
그 목적으로 Shading 코일을 사용합니다.

교류 솔레노이드의 자속주위에 Shading 코일을 위치시키면
교류 전류가 "0"을 지나는 시점에서 발생하는 유도기전력이 Shading 코일에
와전류 발생시키게 되고, 이 와전류는 솔레노이드 코일내의 전류가 "0"인 경우에서도
플런저의 자기력을 유지시킵니다.
이때 플런저에 발생하는 자기력은 아래의 그림과 같습니다. (단, 예상치임)



여기에서 보듯이 Shading Ring를 사용하면
자기력의 변화가 감소되어 소음이 개선되는것 같습니다.

이때 Shading Ring에 의한 자기력 개선의 효과는
Shading Ring의 형상이나 위치, 재질에 따라 결정 됩니다.

직접 AC 솔레노이드의 소음문제에 대해 최적화 할 기회가 있을지 모르겠지만
기회가 있다면 더 확신을 가지고 글을 올리겠습니다. ^_^


소형전동 액추에이터 솔레노이드 연구회
Copyright ⓒ 2003-2019 소형전동 액추에이터 솔레노이드 연구회 ( http://www.solenoid.or.kr )