솔레노이드

솔레노이드의 예

필드 라인을 사용하여 설명한 7루프 솔레노이드(횡단 뷰)에 의해 생성된 자기장. 점들은 시청자를 향해 전류가 흐르는 반면, X의 쇼는 흘러가는 것을 보여준다. 이것들은 다트의 포인트와 지느러미를 연상시킨다.

솔레노이드(/ˈsoʊlənɔɪd/,)^[1]는 전자석의 일종이다.

전자기 기술에서 솔레노이드는 코일 내부에 슬라이딩 강자성 플런저가 있는 액추에이터 어셈블리다. 전원이 공급되지 않으면 플런저는 코일 바깥쪽으로 길이의 일부를 연장하며, 힘을 가하면 플런저가 코일로 당겨진다. 고정 코어가 있는 전자석들은 솔레노이드로 간주되지 않는다.

전형적으로 프레임으로 둘러싸인 다단형 자석선 코일을 가지고 있는데, 이 역시 효율을 높이기 위한 자속형 캐리어다.

간단히 말해서, 솔레노이드는 전기 에너지를 기계적인 작업으로 바꾼다.

학문적 분석은 위와 같은 나선에 초점을 맞춘다. 나선은 제어된 자기장을 생성한다.

코일은 전류가 통과할 때 공간의 부피에서 균일한 자기장을 생성할 수 있다. 그러한 솔레노이드는 진공에서 특히 비디콘과 영상 직교와 같은 텔레비전 카메라 튜브에서 전자의 자기 집중을 제공한다. 전자는 자기장 안에서 나선 경로를 취한다. 포커스 코일은 튜브의 거의 전체 길이를 둘러싸고 있다.

솔레노이드라는 용어는 1823년 안드레 마리 암페르가 나선 코일을 지정하기 위해 만들었다.^[2]

전자석학 연구에서 솔레노이드는 길이가 직경보다 상당히 큰 코일이다.^[3]

예를 들어, 윌리엄 스터전의 전자석은 말발굽 모양으로 구부러진 솔레노이드로 구성되었다.

공학에서 이 용어는 또한 에너지를 단순한 2-위치 액추에이터보다 더 정교한 선형 운동으로 변환하는 다양한 변환기 장치를 지칭할 수 있다.^[4]

"솔레노이드"라는 용어는 흔히 솔레노이드 밸브, 공압 또는 유압 밸브를 작동시키는 전기기계식 솔레노이드를 포함하는 통합 장치 또는 솔레노이드 스위치를 의미하는데, 이는 전기식 솔레노이드를 내부적으로 사용하여 전기 스위치를 작동시키는 특정한 유형의 릴레이(예: 자동차 시동기)를 말한다.솔레노이드 또는 선형 솔레노이드. 전기기계식 잠금 메커니즘의 일종인 솔레노이드 볼트도 존재한다.

솔레노이드라는 용어는 또한 솔레노이드를 사용하여 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 모든 장치를 가리킬 수 있다. 이 장치는 전류로부터 자기장을 생성하며, 자기장을 이용하여 선형 운동을 만든다.^[5]^[6]

무한 연속 솔레노이드

무한 솔레노이드는 길이가 무한하지만 지름이 유한하다. "연속"은 솔레노이드가 이산 유한폭 코일에 의해 형성되는 것이 아니라 코일 사이에 공간이 없는 무한히 얇은 코일에 의해 형성되는 것을 의미한다. 이 추상화에서 솔레노이드는 종종 원통형 전도성 물질 시트로 간주된다.

내부

그림 1: a, b, c로 표시된 세 개의 임의 앰페리아 루프가 있는 무한 솔레노이드. 경로 c를 통해 통합하면 솔레노이드 내부의 자기장이 방사적으로 균일해야 함을 알 수 있다.

무한히 긴 솔레노이드 내부의 자기장은 균질하며 그 강도는 축으로부터의 거리나 솔레노이드의 단면적에 좌우되지 않는다.

이것은 충분히 긴 솔레노이드 주위의 자속 밀도를 유도하여 프린지 효과를 무시할 수 있다. 그림 1에서 우리는 즉시 플럭스 밀도 벡터가 솔레노이드 내부의 양의 z 방향과 솔레노이드 외부의 음의 z 방향을 가리킨다는 것을 안다. 우리는 전선을 중심으로 필드의 오른손 그립 규칙을 적용함으로써 이것을 확인한다. 엄지손가락이 전류의 방향을 가리키며 오른손을 철사에 감으면 손가락의 컬이 들판의 동작을 보여준다. 긴 솔레노이드를 다루고 있기 때문에 위쪽을 향하지 않는 자기장의 모든 구성 요소는 대칭에 의해 취소된다. 외부에서도 비슷한 취소가 발생하고, 필드가 아래쪽으로만 향하고 있다.

이제 솔레노이드 내부에 위치한 가상 루프 c를 고려하십시오. Ampere의 법칙에 따르면, 이 루프를 둘러싼 B(자속 밀도 벡터)의 라인 적분은 전류를 감싸지 않기 때문에(또한 루프를 통과하는 회로 전기장이 그러한 조건에서는 일정하게, 또는 솔레노이드를 통해 지속적으로 변화하는 전류라고 가정할 수 있다). 우리는 위에서 필드가 솔레노이드 내부에서 위를 향하고 있다는 것을 보여 주었으므로 루프 c의 수평 부분은 일체형에 어떤 것도 기여하지 않는다. 따라서 위쪽 1의 적분은 아래쪽 2의 적분과 동일하다. 루프의 치수를 임의로 변경하여 동일한 결과를 얻을 수 있기 때문에, 단 하나의 물리적 설명은 실제로 통합체가 동일하다는 것, 즉 솔레노이드 내부의 자기장이 방사적으로 균일하다는 것뿐이다. 그러나, 어떤 것도 종방향으로 변하는 것을 금지하지 않는다는 점에 주목하십시오. 사실, 그것은 그렇다.

바깥

유사한 인수를 루프 a에 적용하여 솔레노이드 외부의 필드가 방사상으로 균일하거나 일정하다고 결론을 내릴 수 있다. 필드 라인이 길이에 평행한 솔레노이드의 중심 부근에서만 엄격히 참인 이 마지막 결과는 솔레노이드 외부의 필드의 반경이 무한대로 되기 때문에 외부의 플럭스 밀도가 사실상 0임을 보여 주기 때문에 중요하다.

또한 솔레노이드 외부의 플럭스 밀도가 실제로 0임을 보여주는 직관적인 주장을 사용할 수 있다. 자기장 선은 루프로서만 존재하며, 전기장 선이 할 수 있는 것과 같은 지점에서 이탈하거나 수렴할 수 없다(자력에 대한 가우스의 법칙 참조). 자기장 라인은 내부의 솔레노이드의 세로 경로를 따르므로, 라인이 루프를 형성할 수 있도록 솔레노이드 외부의 반대 방향으로 가야 한다. 그러나 솔레노이드 외부의 부피는 내부의 부피보다 훨씬 크기 때문에 외부의 자기장 라인의 밀도는 크게 감소한다. 이제 바깥의 들판은 일정하다는 것을 기억하라. 전체 필드 라인 수를 보존하려면 솔레노이드가 길어질수록 외부 필드가 0으로이동해야 한다.

물론 솔레노이드가 와이어 나선형으로 구성되면(실무에서 흔히 하는 것처럼), 솔레노이드의 길이 아래로 전체적으로 흐르는 전류 때문에 단일 와이어와 같은 방식으로 외부 필드를 방출한다.

정량적 설명

그림은 어떻게 앰페르의 법칙이 솔레노이드에 적용될 수 있는지를 보여준다.

솔레노이드(오른쪽 그림 참조)에 Ampere의 회로 법칙을 적용하면

Bl=\mu _{0}NI,

여기서 $B$ $B$ 은 $B$ $($ 는) 자속 $,$ l {\ $displaystyle$ l}은(는 $l$ ) 솔레노이드의 길이 $,$ $\mu _{0}$ $\mu _{0}$ {\ $displaystyle \mu$ _{ $0}$ 은 $\mu _{0}$ 자기 상수, $N$ ${\displaystyle$ N $} 회전$ 수 $N$ , $I$ {\ $displaystystystyle$ I} 전류 $.$ 이것으로부터 우리는 얻는다.

B=\mu _{0}{\frac {NI}{l}}}.

이 방정식은 자유 공간에 있는 솔레노이드에 유효하며, 이는 자기 경로의 투과성이 자유 공간의 투과성, μ와₀ 동일함을 의미한다.

솔레노이드가 상대 투과성 μ의_r 재료에 담그는 경우, 필드는 다음과 같은 양만큼 증가한다.

B=\mu _{0}\mu _{\mathrm {r}{\frac {NI}{l}}.

대부분의 솔레노이드에서 솔레노이드는 더 높은 투과성 재료에 담그지 않고, 오히려 솔레노이드 주위의 공간의 일부분은 더 높은 투과성 재료를 가지고 있으며, 일부는 공기(공기 공간과 거의 비슷하게 동작함)에 불과하다. 그 시나리오에서는 높은 투과성 물질의 완전한 효과는 볼 수 없지만, 1 μ_eff μ μ_r μs의 유효(또는 겉보기) 투과성 μs가_eff 있을 것이다.

철과 같은 강자성 코어를 포함하면 솔레노이드 내 자속 밀도의 크기가 증가하고 자성 경로의 유효 투과성이 높아진다. 이것은 공식으로 표현된다.

B=\mu _{0}\mu _{0}\mathrm {eff}}{\frac {NI}}}=\mu {\frac {NI}},

여기서 μ는_eff 코어의 유효하거나 명백한 투과성이다. 유효투과성은 코어의 기하학적 특성과 상대투과성의 함수다. 상대적 투과성(자재만의 속성)과 유효 투과성(전체 구조물의 속성)이라는 용어는 종종 혼동된다. 그들은 많은 순서에 따라 다를 수 있다.

개방형 자기 구조의 경우 유효 투과성과 상대 투과성의 관계는 다음과 같다.

\mus _{\mathrm {eff}}={\frac {\mu _{r}}{1+k(\mu _{r}-1)},},

여기서 k는 코어의 자기화 계수다.^[7]

유한 연속 솔레노이드

표면 전류 밀도의 솔레노이드에 의해 생성된 자기장 라인 및 밀도

유한 솔레노이드란 길이가 유한한 솔레노이드를 말한다. 연속이란 솔레노이드가 이산 코일에 의해 형성되는 것이 아니라 전도성 물질에 의해 형성되는 것을 의미한다. 우리는 전류가 솔레노이드의 표면에 균일하게 분포하고 표면 전류 밀도 K로 원통형 좌표:

{\vec{K}={\frac {I}{l}}{\hat {\phi }}}.

자기장은 벡터 전위를 사용하여 찾을 수 있으며, 이는 원통형 좌표 $(\rho ,\phi ,z)$ , $(\rho ,\phi ,z)$ , z $(\rho ,\phi ,z)$ )에 있는 반경 R과 길이 l의 유한 솔레노이드에 대해 $(\rho ,\phi ,z)$ 이다 $(\rho, \phi, z)$ ^[8]^[9].

A_{\pi }={\frac {\mu _{0}I}{2\pi }}{\frac {1}{l}}{\sqrt {\frac {R}{\rho }}}\left[\zeta k\left({\frac {k^{2}+h^{2}-h^{2}k^{2}}{h^{2}k^{2}}}K(k^{2})-{\frac {1}{k^{2}}}E(k^{2})+{\frac {h^{2}-1}{h^{2}}}\Pi (h^{2},k^{2})\right)\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}},

어디에

$\zeta _{\pm }=z\pm {\frac {l}{2}},$
$h^{2}={\frac {4R\rho }{{(R+\rho )^{2}},$
$k^{2}={\frac {4R\rho }{{(R+\rho )^{2}+\제타 ^{2}}}$
$K(m)=\int _{0}^{\frac {\pi }:{2}}:{\frac {d\theta }{\sqrt{1-m\sin ^{2}\theta }}}}}$
$E(m)=\int _{0}^{\frac {\pi }{2}}:{\sqrt{1-m\sin ^{2}\}\d\theta ,$
$\Pi(n,m)=\int _{0}^{0}^{0}{0}^{0}}{\frac {d\theta }{{2}}{\sqrt{1-n\sin ^{2}}}}}}.$

여기서 $K(m)$ ( $K(m)$ ) ${\displaystyle K(m$ $E(m)$ ( $E(m)$ ${\displaystyle E(m)},$ $\Pi (n,m)$ ( $\Pi (n,m)$ , m $\Pi (n,m)$ ) $\Pi (n,m)$ 은 $\Pi(n,m)$ 제1종, 제2종, 제3종의 완전한 타원형 통합이다.

사용.

{\vec{B}=\nabla \time {\vec{A},

자속 밀도는 다음과^[10]^[11]^[12] 같이 얻는다.

B_{\rho }={\frac {\mu_{0}}I}{4\pi }}{\frac {2}{l}}{\sqrt {\frac {R}{\rho }}}\left[{\frac {k^{2}-2}{k}}K(k^{2})+{\frac {2}{k}}E(k^{2})\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}},

B_{z}={\frac {\mu _{0}}I}{4\pi }}{\frac {1}{l}}{\frac {1}{\sqrt {R\rho }}}\left[\zeta k\left(K(k^{2})+{\frac {R-\rho }{R+\rho }}\Pi (h^{2},k^{2})\right)\right]_{\zeta _{-}}^{\zeta _{+}}.

대칭 축에서 방사형 성분은 사라지고 축장 성분은

B_{z}={\frac {\mu _{0}NI}{2}}\왼쪽({\frac {l/2-z}{l{\sqrt {R^{2}+(l/2-z)^{2}}}+{\frac {l/2+z}{l{\sqrt {R^{2}+}{l/2+z)^{2}^{2}^{2}}}}\오른쪽).

솔레노이드 내부,

l/2-|z|\gg R

(l

l/2-|z|\gg R

/ 2

l/2-|z|\gg R

z

l/2-|z|\gg R

R {\

displaystyle l/2- z \gg

R

})

에서 멀리 떨어져서,

l/2-|z|\gg R

이는 상수 값

B=\mu _{0}NI/l

=

B=\mu _{0}NI/l

B=\mu _{0}NI/l

N

B=\mu _{0}NI/l

B=\mu _{0

쪽으로 기울어진다.

NI/l}

.

유한 비연속 솔레노이드 추정치

반경이 솔레노이드의 길이보다 훨씬 큰 경우, 솔레노이드의 중심을 통과하는 자속 밀도(z 방향, 솔레노이드의 길이에 평행, 코일이 z=0을 중심으로 하는 경우)는 단일 원형 도체 루프의 플럭스 밀도로 추정할 수 있다.

B_{z}={\frac {\mu _{0}INR^{2}}:{2}(R^{2}+z^{2})^{\frac{3}{2}}}

길이에 비해 반경이 크지 않은 경우, z를 따라 서로 다른 위치에서 회전/코일의 N 개수를 합산하여 이 추정치를 더욱 세분화할 수 있다.

불규칙한 솔레노이드(a) 스파스 솔레노이드, (b) 다양한 피치 솔레노이드, (c) 비실린터리 솔레노이드의 예

불규칙한 솔레노이드

유한 솔레노이드 범주 내에는 단일 피치로 희박하게 감기고, 다양한 피치로 희박하게 감기는 것(복수 피치 솔레노이드) 또는 다양한 루프에 대해 다양한 반지름을 갖는 것(비린더 솔레노이드)이 있다. 그것들은 불규칙한 솔레노이드라고 불린다. 그들은 무선 전력 전송을 위한 희박하게 감긴 솔레노이드,^[13]^[14] 자기 공명 영상(MRI)을 위한 가변 피치 솔레노이드 ^[15]및 다른 의료기기의 비실린런트 솔레노이드와 같은 다양한 영역에서 응용 프로그램을 발견했다.^[16]

내적 인덕턴스와 캐패시턴스의 계산은 기존의 솔레노이드, 즉 단단하게 감긴 솔레노이드의 계산을 수행할 수 없다. 내장 인덕턴스^[17]( )와 캐패시턴스의 계산을 위해 새로운 계산 방법이 제안되었다.^[19] (다음에서 사용 가능)

인덕턴스

위와 같이 코일 내 $B$ 자속 $밀도$ B ${\디스플레이 스타일$ B $}$ 은(는) 실질적으로 일정하며 다음과 같이 주어진다.

B=\mu _{0}{\frac {NI}{l}},

여기서 μ는₀ 자기 상수, $N$ $N$ 회전 수 $N$ , I $I$ $I$ , $l$ $l$ 코일의 길이 $l$ . 엔드 효과를 무시하고 코일을 통과하는 총 자속은 플럭스 밀도 $B$ $B$ 에 $B$ $단면적$ A $A$ 을 곱하여 얻는다 $A$

\Phi =\mu _{0}{\frac {NIA}{l}}.

이를 인덕턴스의 정의와 결합

L={\frac {N\Phi }{I},

솔레노이드의 인덕턴스는 다음과 같다.

L=\mu _{0}{\frac {N^{2}A}{l}}}.

직경 대 길이 비율이 다양한 짧은 솔레노이드의 인덕턴스 표를 델링거, 휘트모어 및 울드가 계산했다.^[21]

이것과 더 복잡한 형태의 인덕턴스는 맥스웰의 방정식에서 도출될 수 있다. 강성 에어 코어 코일의 경우 인덕턴스는 코일 기하학 및 회전수의 함수로서 전류와 무관하다.

자기 코어가 있는 솔레노이드에도 유사한 분석이 적용되지만, 코일의 길이가 자기 코어와 직경의 상대적 투과성의 산물보다 훨씬 큰 경우에만 적용된다. 이는 단순 분석을 낮은 허용가능성 코어 또는 매우 긴 씬 솔레노이드로 제한한다. 위의 방정식에서 코어의 존재는 자기 상수₀ μ를 μ 또는 μ μ₀_r μ로 대체하여 고려할 수 있으며, 여기서 μ는 투과성과 μ_r 상대적 투과성을 나타낸다. 강자성 물질의 투과성은 자속 도포에 따라 변화하므로 강자성 코일이 있는 코일의 인덕턴스는 일반적으로 전류에 따라 달라진다.

적용들

전기기계 솔레노이드

전기기계식 액추에이터로 사용되는 상용 솔레노이드에 대한 1920년 설명

전기기계식 솔레노이드는 전자석 유도 코일로 구성되며, 이동 가능한 강철 또는 철 슬러그(전기자) 주위에 감겨 있다. 코일은 전기자가 코일 중앙의 공간을 오갈 수 있도록 형성되어 코일의 인덕턴스를 변화시켜 전자석이 된다. 전기자의 이동은 솔레노이드 밸브 제어와 같은 일부 메커니즘에 기계적 힘을 제공하기 위해 사용된다. 일반적으로 매우 짧은 거리를 제외한 어떤 거리보다 약하지만, 솔레노이드는 제어기 회로에 의해 직접 제어될 수 있으므로 반응 시간이 매우 빠르다.

전기자에 가해지는 힘은 전기자의 위치 변화와 코일을 통과하는 전류에 관한 코일의 인덕턴스 변화에 비례한다(파라데이의 유도 법칙 참조). 전기자에 가해지는 힘은 항상 코일의 인덕턴스를 증가시키는 방향으로 전기자를 이동시킨다.

전자기계 솔레노이드는 전자 페인트볼 마커, 핀볼 머신, 도트 매트릭스 프린터, 연료 인젝터 등에서 흔히 볼 수 있다. 일부 주거용 초인종은 전기 기계식 솔레노이드를 사용하며, 코일을 전기화하면 전기자가 금속 차임벨 바를 치게 된다.^[22]

밀어서 당기는 솔레노이드

푸시 앤 풀 솔레노이드는 일반적인 카탈로그 항목이며, 대개 관형 구조로 되어 있다. 그것들은 보빈 와운드 코일, 강철 플런저, 원통형 케이스와 끝 부분으로 구성되며, 그 중 하나는 스테이터 폴이다. 각 형식은 플런저에 부착할 수 있는 수단이 있고 부착된 하중을 솔레노이드 쪽으로 당길 수 있다는 점을 제외하면 구조상의 다른 형식과 유사하다. 푸시 타입은 솔레노이드로부터 부하를 밀어내기 위해 솔레노이드에서 푸시핀이 돌출되어 있다. 자기적으로는 동일하다. 즉, 내부적으로는 자기장이 플런저를 스테이터 폴 피스 쪽으로 끌어당긴다. 대부분의 솔레노이드는 드문 경우를 제외하고는 자기 극과 플런저 사이에서 자기 반발력을 사용하지 않는다. 일부 영구 자석 유형은 작동하기 위해 플런저를 동일한 방향으로 동시에 끌어당기고 반발하여 작동한다(그리고 코일의 전기 극성을 역전시켜 양방향). 공통 푸시 또는 풀 솔레노이드는 전원이 공급된 경우에만 한 방향으로 이동한다. 플런저를 전원이 차단된 위치로 이동하려면 스프링 또는 다른 수단이 필요하다. 다른 구조는 C 또는 D자 모양의 휨 평강 프레임을 사용하며 코일이 보일 수 있다. 이러한 유형의 효율은 플런저와 스테이터 폴 사이의 공극에 플럭스를 집중시키기 위해 코일 주위의 자속(끝에서 끝까지)을 감싸는 강철 외부 프레임에 기인한다.

비례 솔레노이드

이 솔레노이드 범주에는 코일 전류의 함수로서 솔레노이드 플런저 또는 전기자의 아날로그 위치에 영향을 미치는 고유하게 설계된 자기 회로가 포함된다. 이러한 솔레노이드는 축 방향이든 회전 방향이든 모두 높은 시동력(토크)을 생성하는 플럭스 운반 지오메트리를 사용하며, 빠르게 자기적으로 포화되기 시작하는 단면을 가지고 있다. 솔레노이드가 작동 스트로크를 통해 진행되면서 발생하는 힘(토크) 프로필은 거의 평평하거나 높은 값에서 낮은 값으로 하강한다. 솔레노이드는 특히 폐쇄 루프 제어 시스템에서 위치설정, 정지 중간 또는 저속 작동에 유용할 수 있다. 단방향 솔레노이드는 반대방향 힘에 대해 작동하거나 이중 솔레노이드 시스템이 자체 사이클링일 수 있다. 비례적 개념은 SAE 간행물 860759(1986)에 더 자세히 설명되어 있다.

SAE 논문에서와 같이 자기장과 그에 수반되는 플럭스 계측에 초점을 맞추면 솔레노이드 스트로크가 시작될 때 높은 시동력을 생성하고 솔레노이드가 변위 범위를 통과할 때 수평 또는 감소하는 힘을 유지할 수 있어야 한다. 이는 솔레노이드의 공극 유형이 정상적으로 감소하는 것과 상당히 반대되는 현상이다. 자기장을 작동 공극에 집중시키면 처음에는 높은 mmf(암페어 회전)와 공극 전체에 걸쳐 상대적으로 낮은 유속이 발생한다. mmf x 플럭스(읽는 에너지)의 높은 생산물은 높은 시동력을 생성한다. 플런저가 증분(ds)되면 공극 에너지에서 F∙ds를 추출한다. 플런저 움직임의 증가와 본질적으로, 공극 투과율은 약간 증가하고, 자속은 증가하고, 공극을 가로지르는 mmf는 약간 감소한다. 이 모든 것은 mmf x flux의 높은 생산물을 유지하는 결과를 낳는다. 플럭스 레벨 상승으로 인해 철 회로의 다른 곳(극 기하학에서 predomatically in the pole 턴)에서 암페어 턴이 감소하므로, 공기 갭에서 전장의 전위 에너지가 감소한다. 플런저가 추가로 증가하면 솔레노이드 힘이 지속적으로 감소하므로 솔레노이드 코일에 대한 전류에 의해 제어되는 모션 컨트롤에 이상적인 조건이 형성된다. 앞에서 언급한 극 기하학은 경로 면적이 선형적으로 변화하며, 거의 선형적인 힘의 변화를 일으킨다. 반대되는 스프링 힘 또는 듀얼 엔드 솔레노이드(코일 2개)는 오버/백 모션 제어를 허용한다. 폐쇄 루프 제어는 시스템의 선형성과 강성을 개선한다.

로터리 솔레노이드

회전 솔레노이드(Rotary Solenoid)는 전원이 공급될 때 래칫팅 메커니즘을 회전하는 데 사용되는 전기기계 장치다. 이것들은 1950년대에 전기기계적 제어장치의 회전식 스냅스위치 자동화에 사용되었다. 로터리 솔레노이드를 반복적으로 작동하면 스냅 스위치가 한 위치 앞으로 전진한다. 로터리 스냅 스위치 축의 반대쪽 끝에 있는 두 개의 로터리 액추에이터는 스위치 위치를 전진 또는 역전시킬 수 있다.

회전 솔레노이드는 전기자 코어가 대형 평판 디스크의 중앙에 장착된다는 점을 제외하면 선형 솔레노이드와 외관이 유사하며, 디스크 하부에 3개의 기울어진 경주로가 만들어졌다. 이러한 홈은 경주의 볼 베어링에 의해 분리된 솔레노이드 본체의 경주로와 정렬된다.

솔레노이드가 작동하면 전기자 코어가 스테이터 폴 쪽으로 자력적으로 끌어당겨지고, 디스크가 코일 본체를 향해 이동하면서 경주에서 볼 베어링 위에서 회전한다. 전원이 제거되면 디스크의 스프링이 회전 및 축 방향으로 다시 시작 위치로 회전한다.

회전식 솔레노이드는 1944년 오하이오 주 데이튼에 사는 조지 릴랜드에 의해 공기 투하된 폭탄에 대해 보다 신뢰할 수 있고 충격/진동 내성 방출 메커니즘을 제공하기 위해 발명되었다. 이전에 사용된 선형(축) 솔레노이드는 우발적으로 해제되기 쉽다. 미국 특허 번호 2,496,880은 발명의 기초가 되는 전자석과 기울어진 경주로를 기술하고 있다. 릴랜드의 엔지니어인 얼 W. 커먼은 로터리 솔레노이드를 통합한 호환 가능한 폭탄 방출 걸쇠를 개발하는 데 중요한 역할을 했다. 오하이오 주 데이턴에 있는 미국 국립박물관에 전시된 B-29 항공기 기체에서 이런 유형의 폭탄 족쇄가 발견된다. 이 품종의 솔레노이드는 수 많은 현대적 어플리케이션에서 계속 사용되고 있으며, 현재 존슨 일렉트릭이 소유하고 있는 릴랜드의 오리지널 브랜드 "레덱스"로 제조되고 있다.

1980년대 시장에 등장한 3연속 철제 베인 로터가 균형 잡힌 로터리 솔레노이드만으로 로터의 축방향 운동을 제거함으로써 진동 격리를 개선했다. 이 장치는 비례적이고 조용한 위치설정과 메일 정렬기 및 컨베이어 게이트와 같은 사용에 대한 빠른 회전이 가능했다. 그리고 나서 빠른 전기적 양방향 회전을 제공하는 영구 자석 회전자 버전(미국 특허 5,337,030; 1994 )을 따랐다.

로터리 음성 코일

로터리 음성 코일은 솔레노이드의 회전 버전이다. 일반적으로 고정 자석은 외부에 있으며, 코일 부분은 코일을 통과하는 전류 흐름에 의해 제어되는 호로 이동한다. 회전식 음성 코일은 디스크 드라이브와 같은 장치에 널리 사용된다.^{[citation needed]} 움직이는 코일 미터의 작동 부분 역시 포인터 축을 중심으로 회전하는 회전식 음성 코일의 일종으로, 헤어 스프링은 거의 선형 복원력을 약하게 제공하는 데 주로 사용된다.

공압 솔레노이드 밸브

공압밸브의 솔레노이드

공압 솔레노이드 밸브는 공기를 공압 장치, 대개 액추에이터로 라우팅하기 위한 스위치로, 대형 장치를 제어하는 비교적 작은 신호가 허용된다. 그것은 또한 전자 제어기와 공압 시스템 사이의 인터페이스다.^{[citation needed]}

유압 솔레노이드 밸브

유압 솔레노이드 밸브는 일반적으로 유압 오일(오일)의 흐름을 제어한다는 점을 제외하고 공압 솔레노이드 밸브와 유사하며, 종종 약 3000psi(210bar, 21MPa, 21MN/m²)로 제어한다. 유압 기계는 오일이 램이나 액추에이터로 흘러가는 것을 제어하기 위해 솔레노이드를 사용한다. 솔레노이드 제어 밸브는 관개 시스템에 흔히 사용되는데, 상대적으로 약한 솔레노이드가 작은 파일럿 밸브를 열고 닫는 방식으로 주 밸브에 기계적으로 결합되는 피스톤이나 다이어프램에 유체 압력을 가함으로써 주 밸브를 활성화한다. 드럼에 들어가는 물의 흐름과 양을 조절하기 위해 세탁기와 같은 일상 생활용품에도 솔레노이드가 들어 있다.

변속기 솔레노이드는 자동 변속기를 통한 오일 흐름을 제어하며 일반적으로 변속기 밸브 본체에 설치된다.

자동차 스타터 솔레노이드

자동차나 트럭에서 스타터 솔레노이드는 자동차 엔진의 점화 시스템에 속한다. 스타터 솔레노이드는 차량 배터리로부터 큰 전류를, 점화 스위치로부터 작은 전류를 공급받음 점화 스위치를 켜면(즉, 키를 돌려 차의 시동을 걸 때) 작은 전류가 스타터 솔레노이드로 하여금 무거운 접점 한 쌍을 닫게 하여 큰 전류를 스타터 모터로 중계한다. 이것은 릴레이의 일종이다.

스타터 솔레노이드는 스타터 자체에도 내장될 수 있으며, 종종 스타터 외부에서 볼 수 있다. 스타터 솔레노이드가 배터리로부터 충분한 전력을 공급받지 못하면 모터를 시동하지 못하고 빠르고 독특한 "딸깍" 또는 "딸깍" 소리를 낼 수 있다. 배터리 부족 또는 방전, 배터리 연결부 부식 또는 헐거움 또는 배터리 양극(빨간색) 케이블의 파손 또는 손상 때문에 발생할 수 있다. 이 중 어느 것이든 솔레노이드에 어느 정도 전원이 공급되지만 무거운 접점을 닫을 수 있는 정도는 아니기 때문에 스타터 모터 자체는 절대 회전하지 않고 엔진 시동이 걸리지 않는다.

참고 항목

참조

^ 케임브리지 고급 학습자 사전에는 두 가지 음성 변형 / /səʊ.lə.nɔd/와 /ˈsoʊ.lə.nɔd/가 수록되어 있다. "solenoid: Meaning in the Cambridge English Dictionary". dictionary.cambridge.org. Archived from the original on 16 January 2017. Retrieved 16 January 2017.
^ 1823년 12월 22일자 Académie des sciques of the Académie des science of 1823년 12월 22일자 회기: Ampére, "Mémoire sur la three mathématique des phénes énes énes phénes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes én 디도, 267쪽 (그리고 무화과). 29–33). "L'assemblage de tous les circuits quious l'entourent [viz]. l'arc], assemblage auquel j'ai donné le nom de solénoïde électro-dynamique, du mot grec σωληνοειδὴς, dont la signification exprime précisement ce qui a la forme d'un canal, c'est-à-dire la surface de cette forme sur laquelle se trouvent tous les circuits." (p. 267).
^ 또는 동등하게 코일의 지름은 무한히 작은 것으로 가정한다(1823, 페이지 267: "des courantes électrikes formant de trés-petits circuits autour de cette ligne, dans dans des plan infinimentiment raprochés sui soient perpendiculum)").
^ "Solenoid 101: What is a Solenoid?".
^ "How Does a Solenoid Work?".
^ "Solenoid 101: What is a Solenoid?".
^ 자일스, 데이비드 자기 및 자기 재료 소개. CRC 프레스, 2015 페이지 48.
^ "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 10 April 2014. Retrieved 28 March 2013.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
^ "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 19 July 2021. Retrieved 10 July 2021.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
^ Müller, Karl Friedrich (1 May 1926). "Berechnung der Induktivität von Spulen" [Calculating the Inductance of Coils]. Archiv für Elektrotechnik (in German). 17 (3): 336–353. doi:10.1007/BF01655986. ISSN 1432-0487. S2CID 123686159.
^ Callaghan, Edmund E.; Maslen, Stephen H. (1 October 1960). "The magnetic field of a finite solenoid". NASA Technical Reports. NASA-TN-D-465 (E-900).
^ Caciagli, Alessio; Baars, Roel J.; Philipse, Albert P.; Kuipers, Bonny W.M. (2018). "Exact expression for the magnetic field of a finite cylinder with arbitrary uniform magnetization". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 456: 423–432. Bibcode:2018JMMM..456..423C. doi:10.1016/j.jmmm.2018.02.003. ISSN 0304-8853. S2CID 126037802.
^ Kurs, André; Karalis, Aristeidis; Moffatt, Robert; Joannopoulos, J. D.; Fisher, Peter; Soljačić, Marin (6 July 2007). "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances". Science. 317 (5834): 83–86. Bibcode:2007Sci...317...83K. doi:10.1126/science.1143254. PMID 17556549. S2CID 17105396.
^ Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (28 September 2017). "Novel coil design for wideband wireless power transfer". 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES): 1–2.
^ Ren, Zhi Hua; Huang, Shao Ying (August 2018). "The design of a short solenoid with homogeneous B1 for a low-field portable MRI scanner using genetic algorithm". Proc. 26th ISMRM: 1720.
^ Jian, L.; Shi, Y.; Liang, J.; Liu, C.; Xu, G. (June 2013). "A Novel Targeted Magnetic Fluid Hyperthermia System Using HTS Coil Array for Tumor Treatment". IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 23 (3): 4400104. Bibcode:2013ITAS...23Q0104J. doi:10.1109/TASC.2012.2230051. S2CID 44197357.
^ Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (July 2019). "An Accurate Model for Fast Calculating the Resonant Frequency of an Irregular Solenoid". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 67 (7): 2663–2673. Bibcode:2019ITMTT..67.2663Z. doi:10.1109/TMTT.2019.2915514. S2CID 182038533.
^ Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (12 April 2021). "the code for accurate model for fast calculating the resonant frequency of an irregular solenoid". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
^ Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (October 2020). "Modeling the Self-Capacitance of an Irregular Solenoid". IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 63 (3): 783–791. doi:10.1109/TEMC.2020.3031075. ISSN 0018-9375. S2CID 229274298.
^ Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (12 April 2021). "the code for accurate model for self-capacitance of irregular solenoids". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
^ D. Howard Dellinger; L. E. Whittmore & R. S. Ould (1924). Radio Instruments and Measurements. NBS Circular. Vol. C74. ISBN 9780849302527. Retrieved 7 September 2009.
^ "How to keep your doorbell ringing". Popular Science. No. March 1975. March 1975. p. 117. Archived from the original on 14 May 2018. Retrieved 29 November 2017.

외부 링크

[1] 케임브리지 고급 학습자 사전에는 두 가지 음성 변형 / /səʊ.lə.nɔd/와 /ˈsoʊ.lə.nɔd/가 수록되어 있다. "solenoid: Meaning in the Cambridge English Dictionary". dictionary.cambridge.org. Archived from the original on 16 January 2017. Retrieved 16 January 2017.

[2] 1823년 12월 22일자 Académie des sciques of the Académie des science of 1823년 12월 22일자 회기: Ampére, "Mémoire sur la three mathématique des phénes énes énes phénes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes énes én 디도, 267쪽 (그리고 무화과). 29–33). "L'assemblage de tous les circuits quious l'entourent [viz]. l'arc], assemblage auquel j'ai donné le nom de solénoïde électro-dynamique, du mot grec σωληνοειδὴς, dont la signification exprime précisement ce qui a la forme d'un canal, c'est-à-dire la surface de cette forme sur laquelle se trouvent tous les circuits." (p. 267).

[3] 또는 동등하게 코일의 지름은 무한히 작은 것으로 가정한다(1823, 페이지 267: "des courantes électrikes formant de trés-petits circuits autour de cette ligne, dans dans des plan infinimentiment raprochés sui soient perpendiculum)").

[4] "Solenoid 101: What is a Solenoid?".

[5] "How Does a Solenoid Work?".

[6] "Solenoid 101: What is a Solenoid?".

[7] 자일스, 데이비드 자기 및 자기 재료 소개. CRC 프레스, 2015 페이지 48.

[8] "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 10 April 2014. Retrieved 28 March 2013.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)

[9] "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 19 July 2021. Retrieved 10 July 2021.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)

[10] Müller, Karl Friedrich (1 May 1926). "Berechnung der Induktivität von Spulen" [Calculating the Inductance of Coils]. Archiv für Elektrotechnik (in German). 17 (3): 336–353. doi:10.1007/BF01655986. ISSN 1432-0487. S2CID 123686159.

[11] Callaghan, Edmund E.; Maslen, Stephen H. (1 October 1960). "The magnetic field of a finite solenoid". NASA Technical Reports. NASA-TN-D-465 (E-900).

[CaciagliBaars2018-12] Caciagli, Alessio; Baars, Roel J.; Philipse, Albert P.; Kuipers, Bonny W.M. (2018). "Exact expression for the magnetic field of a finite cylinder with arbitrary uniform magnetization". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 456: 423–432. Bibcode:2018JMMM..456..423C. doi:10.1016/j.jmmm.2018.02.003. ISSN 0304-8853. S2CID 126037802.

[13] Kurs, André; Karalis, Aristeidis; Moffatt, Robert; Joannopoulos, J. D.; Fisher, Peter; Soljačić, Marin (6 July 2007). "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances". Science. 317 (5834): 83–86. Bibcode:2007Sci...317...83K. doi:10.1126/science.1143254. PMID 17556549. S2CID 17105396.

[14] Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (28 September 2017). "Novel coil design for wideband wireless power transfer". 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES): 1–2.

[15] Ren, Zhi Hua; Huang, Shao Ying (August 2018). "The design of a short solenoid with homogeneous B1 for a low-field portable MRI scanner using genetic algorithm". Proc. 26th ISMRM: 1720.

[16] Jian, L.; Shi, Y.; Liang, J.; Liu, C.; Xu, G. (June 2013). "A Novel Targeted Magnetic Fluid Hyperthermia System Using HTS Coil Array for Tumor Treatment". IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 23 (3): 4400104. Bibcode:2013ITAS...23Q0104J. doi:10.1109/TASC.2012.2230051. S2CID 44197357.

[17] Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (July 2019). "An Accurate Model for Fast Calculating the Resonant Frequency of an Irregular Solenoid". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 67 (7): 2663–2673. Bibcode:2019ITMTT..67.2663Z. doi:10.1109/TMTT.2019.2915514. S2CID 182038533.

[18] Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (12 April 2021). "the code for accurate model for fast calculating the resonant frequency of an irregular solenoid". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)

[19] Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (October 2020). "Modeling the Self-Capacitance of an Irregular Solenoid". IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 63 (3): 783–791. doi:10.1109/TEMC.2020.3031075. ISSN 0018-9375. S2CID 229274298.

[20] Zhou, Wenshen; Huang, Shao Ying (12 April 2021). "the code for accurate model for self-capacitance of irregular solenoids". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)

[21] D. Howard Dellinger; L. E. Whittmore & R. S. Ould (1924). Radio Instruments and Measurements. NBS Circular. Vol. C74. ISBN 9780849302527. Retrieved 7 September 2009.

[22] "How to keep your doorbell ringing". Popular Science. No. March 1975. March 1975. p. 117. Archived from the original on 14 May 2018. Retrieved 29 November 2017.

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