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Oct 12, 2023

메커니즘: 솔레노이드

인간이 처음으로 전기를 가지고 놀기 시작한 이래로 우리는 그 힘을 활용하고 이를 동작으로 바꾸는 방법을 찾는 데 꽤 영리하다는 것을 입증했습니다. 모든 종류의 전기 모터가 세상을 움직입니다.

인간이 처음으로 전기를 가지고 놀기 시작한 이래로 우리는 그 힘을 활용하고 이를 동작으로 바꾸는 방법을 찾는 데 꽤 영리하다는 것을 입증했습니다. 모든 유형의 전기 모터가 세상을 움직이지만, 전기 모터가 전기를 움직이게 하는 유일한 방법은 아닙니다. 지속적인 회전을 원할 경우 모터를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 위치를 정밀하게 제어하는 ​​것이 중요하지 않은 단순한 온/오프 애플리케이션의 경우 솔레노이드가 더 적합합니다. 이러한 전자기 장치는 어디에서나 발견되며 유용한 메커니즘에 대한 시리즈의 다음 제품입니다.

물리학자는 솔레노이드가 단순히 전류가 흐를 수 있는 와이어 코일이라고 말할 것입니다. 그게 다야. 그러나 물리학 실험실을 제외하면 이러한 간단한 장치는 기계적으로 많이 사용되지 않으므로 우리가 솔레노이드라고 생각하는 경향이 약간 더 복잡합니다. 실용적인 솔레노이드에는 코일이 있지만 액추에이터로 작동하도록 만드는 여러 기계 부품도 포함됩니다.

플런저 솔레노이드는 기본의 좋은 예입니다. 솔레노이드 코일의 공기 코어는 리턴 스프링에 의해 고정된 철 또는 연강 플런저로 부분적으로 채워져 있습니다. 코일에 전류가 가해지면 자기장이 형성되고 플런저는 솔레노이드 코어 안으로 강제로 당겨집니다. 전류 흐름이 멈추면 자기장이 붕괴되고 리턴 스프링이 플런저를 휴지 상태로 되돌립니다. 이는 대부분의 솔레노이드의 특징입니다. 즉, 작동되거나 작동되지 않습니다. 이는 파이프나 튜브를 통한 액체의 흐름을 막는 밸브와 같이 짧은 거리에 걸쳐 무언가를 한 위치 또는 다른 위치에 배치해야 하는 작업에 적합합니다.

플런저 솔레노이드의 크기는 아주 작은 것부터 엄청나게 큰 것까지 다양합니다. 작은 측면에서 플런저 솔레노이드는 과학 및 의료 응용 분야의 미세 유체 밸브용 액추에이터로 사용되며 도트 매트릭스 프린터의 임팩트 스타일용 드라이브 헤드에서 사용됩니다(예, 각 도트는 솔레노이드의 플런저입니다).

당신은 매일 중간 크기의 솔레노이드와 상호 작용할 가능성이 높습니다. 냉장고 제빙기의 시작과 끝 부분에서 딸깍 소리가 나면 트레이에 물을 채우기 위해 물을 켜고 끄는 역할을 합니다. 분수 소다 자판기에서도 비슷한 찰칵 소리가 들릴 것입니다. 그리고 우리 중 핀볼 마법사들은 운동장 주위에 은색 공을 던지는 힘이 솔레노이드에 의해 생성된다는 것을 증명할 것입니다.

규모를 확대하면, 도로에 있는 거의 모든 자동차와 트럭, 적어도 내연 기관이 있는 트럭의 시동 모터 내부에는 상당히 큰 솔레노이드가 있습니다. 솔레노이드는 스타터 모터 위에 위치하며 시스템에서 스타터를 연결하고 분리하는 역할을 합니다. 솔레노이드의 플런저는 레버를 통해 모터 구동축에 부착됩니다. 시동 키를 돌리면 솔레노이드 코일에 전원이 공급되어 플런저를 안으로 당기고 현재 회전하는 모터 샤프트를 따라 레버를 밖으로 이동시킵니다. 이는 피니언 기어를 밖으로 구동하여 엔진 플라이휠과 맞물려 엔진이 시동될 때까지 엔진을 작동시킵니다.

회전식 솔레노이드를 포함하여 다른 스타일의 솔레노이드도 사용할 수 있습니다. 두 위치 사이에서 회전할 수 있는 액추에이터입니다. 디자인은 다양하지만 가장 일반적인 유형에는 솔레노이드 코어 내부 샤프트에 영구 자석 회전자가 있습니다. 코일에 전원이 공급되면 영구 자석 모터의 회전자와 마찬가지로 회전자에 자기장으로 인해 토크가 발생합니다. 그러나 로터는 물리적인 정지 위치로만 이동하며 코일의 전원이 차단되면 스프링에 의해 정지 위치로 돌아갑니다. 코일의 극성이 반전되면 로터와 샤프트가 반대 방향으로 회전하여 이러한 스타일의 로터리 솔레노이드를 쌍안정화할 수 있습니다. 다른 회전 솔레노이드는 경사형 홈과 볼 베어링이 있는 금속 디스크를 사용합니다. 플런저가 코어 안으로 빨려 들어가면 볼 베어링이 디스크와 샤프트를 강제로 홈을 따라 회전시킵니다.

전기적으로 간단한 장치인 솔레노이드는 AC 또는 DC에서 작동할 수 있습니다. DC 솔레노이드는 코일에 전원이 공급되는 동안 자기장이 일정하기 때문에 더 조용한 경향이 있습니다. AC 솔레노이드는 자기장이 변하고 전류가 코일의 방향을 바꾸는 순간 리턴 스프링의 힘이 이를 극복함에 따라 덜거덕거리는 경향이 있습니다. 이러한 경향은 AC 솔레노이드의 자기 회로를 변경하기 위해 쉐이딩 링을 사용하여 완화할 수 있습니다. 셰이딩 링은 솔레노이드 코어 내부에 위치하는 작은 구리 링이므로 플런저가 완전히 수축되면 접촉됩니다. 활성화된 코일의 자기장은 링 내부에 전류를 유도하고, 이는 다시 솔레노이드 자기장의 위상을 90° 지연시키는 자체 자기장을 생성합니다. AC 파형이 영점을 통과할 때 솔레노이드 자기장이 0으로 떨어지면 셰이딩 링의 자속이 솔레노이드를 수축 상태로 유지하여 귀찮은 소음을 제거합니다.