밸브 솔레노이드 플런저가 발생하는 힘 계산 방법

자기 압력, 가상 일 및 밸브 하중 확인을 사용하여 0.8 T, 자극 직경 10 mm 예시와 함께 솔레노이드 플런저 힘을 계산합니다.

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Eric Zhou, 공압 제어 시스템 엔지니어, 벱토 뉴매틱

작성자 소개

Eric Zhou

공압 제어 시스템 엔지니어

저는 벱토 뉴매틱의 공압 제어 시스템 엔지니어 Eric입니다. 견적 전 공압 제품 요구 사항, 부품 적용, 기술 세부 사항 검토를 돕습니다.

작성자 글Eric@bepto.com

밸브용 솔레노이드의 플런저 힘은 두 단계로 계산합니다. 먼저 관련된 각 에어 갭에서의 자기 흡인력을 추정합니다. 다음으로 사용 가능한 힘을 움직임을 방해하는 스프링 하중, 압력 하중, 마찰 하중 및 동적 하중과 비교합니다. 널리 사용하는 자기 압력 식은 초기 스크리닝에 유용하지만 실제 힘-스트로크 곡선에는 일반적으로 측정 데이터나 자기장 모델이 필요합니다.

이 구분은 중요합니다. 계산상 닫힘 위치에서 큰 힘을 얻더라도 밸브를 열기 시작하는 데 필요한 기동력을 놓칠 수 있습니다. 자극 형상, 자기 포화, 누설 자속, 코일 온도 및 전원 거동에 따라 결과가 달라집니다.

핵심 요점

  • 자극 면의 이상 추정값은 FidealBg2Aeff/(2μ0)F_{\mathrm{ideal}} \approx B_g^2 A_{\mathrm{eff}}/(2\mu_0)입니다.
  • 직동식 밸브에서는 압력, 스프링, 마찰 및 가속도에 따른 하중도 이겨내야 합니다.
  • COMSOL은 Maxwell 응력, 인장력 및 가상 변위라는 세 가지 실용적인 힘 계산 방법을 제시합니다.
  • 전체 스트로크에서 힘을 확인하고 특히 초기 에어 갭을 중점적으로 평가합니다.

솔레노이드 플런저 힘이 실제로 의미하는 것은 무엇인가?

Bürkert는 Type 6013을 DN 6.0까지의 직동식 플런저 밸브로 설명하며 킥 앤드 드롭 방식 코일도 제공합니다(Bürkert Type 6013 직동식 플런저 밸브, 2026-07-22 조회). 플런저 힘은 지정된 전류, 위치, 온도 및 자기 회로 조건에서 얻는 전자기 흡인력입니다. 하나의 영구적인 정격값이 아닙니다.

플런저가 움직이면 힘도 변합니다. 열린 위치에서는 주 에어 갭이 일반적으로 가장 크고 자기 회로의 자기 저항도 최대가 됩니다. 시트 부근에서는 갭이 작아지고 인덕턴스가 변하며 철심이 포화에 가까워질 수 있습니다. 따라서 결과는 하나의 힘값이 아니라 힘-스트로크 곡선입니다.

계산 전에 특정해야 하는 코일, 밸브 바디, 직동식 또는 파일럿식 힘 경로를 보여주는 황동 2/2 상시 닫힘 다이어프램 솔레노이드 밸브

먼저 힘을 정의할 위치를 결정합니다.

  • 초기 위치 또는 흡인 시작 위치: 움직임이 시작되는 무여자 상태의 갭.
  • 스트로크 중간 위치: 가속도, 스프링 압축 및 유체력이 변할 수 있는 위치.
  • 착좌 위치 또는 유지 위치: 플런저가 스트로크를 완료한 뒤의 최소 작동 갭.

이 정의로 닫힌 갭의 자기력과 열린 갭의 하중을 비교하는 흔한 오류를 막을 수 있습니다. 메커니즘의 배경은 공압 솔레노이드 밸브가 전기 명령을 공기 흐름 제어로 변환하는 방식도 참조하십시오.

중요한 것은 곡선상의 최대값이 아니라 필요한 작동 경로 전체에서 얻는 최소 순여유입니다. 플런저가 움직이기 시작하지 못한다면 착좌 시 충분한 힘이 나와도 실용적인 의미가 없습니다.

밸브 내부에서 플런저가 이겨내야 하는 하중

ASCO는 솔레노이드 밸브를 철심을 포함한 전자석과 하나 이상의 오리피스를 가진 밸브 바디라는 두 기능 유닛으로 나눕니다(ASCO 엔지니어링 정보, 2026-07-22 조회). 실용적인 계산에서는 전자의 전자기력을 후자의 기계 하중 및 유체 하중과 연결해야 합니다.

직동식 상시 닫힘 밸브에서는 다음의 정적 개방력 예산을 사용합니다.

Frequired(x)=Fspring(x)+ΔPAseat,eff+Ffriction(x)+Fflow(x)F_{\mathrm{required}}(x) = F_{\mathrm{spring}}(x) + \Delta P \cdot A_{\mathrm{seat,eff}} + F_{\mathrm{friction}}(x) + F_{\mathrm{flow}}(x)

여기서 xx는 플런저 위치, ΔP\Delta P는 입구와 출구 사이의 최악 압력 차, Aseat,effA_{\mathrm{seat,eff}}는 압력을 받는 유효 시트 면적입니다. 스프링, 마찰 및 유체력 항은 같은 방향의 부호 규칙으로 처리합니다. 밸브 개방을 돕는 하중을 묵묵히 무시하지 말고 음의 부호를 붙이십시오.

동적 확인에는 이동 질량과 목표 가속도를 포함합니다.

Fmag(x,t)Frequired(x,t)=md2xdt2+cdxdtF_{\mathrm{mag}}(x,t) - F_{\mathrm{required}}(x,t) = m\frac{d^2x}{dt^2} + c\frac{dx}{dt}

질량 mm에는 플런저와 연결되어 움직이는 부품을 포함합니다. 감쇠 계수 cc는 단순화한 모델에서 속도 의존 저항을 나타냅니다. COMSOL도 과도 전자기 플런저 모델링에 동일한 스프링-질량-댐퍼 구조를 사용합니다(COMSOL 선형 전자기 플런저 모델, 2015).

하중 항목 최소 필요 입력 흔한 오류
압력 하중 최악 압력 차와 유효 시트 면적 시트 면적이 아니라 포트 나사부 면적을 사용함
스프링 하중 전체 스트로크의 예압과 스프링 상수 자유 상태의 스프링 힘만 확인함
마찰 실링, 가이드, 표면 및 온도 조건 마찰을 고정 비율로 취급함
유체력 흐름 방향과 밸브 형상 고유량 전환 시 무시함
관성 이동 질량과 필요한 가속도 응답 시간에 정적인 힘 평형만 사용함

압력 하중은 유효 면적에 비례하여 증가합니다. 큰 포트 표기만으로 면적을 결정할 수 없으므로 시트 도면이나 제조업체의 힘 데이터를 사용하십시오. 관련 압력 차와 공압력 해설에서는 입구 압력만으로 부족한 이유를 설명합니다.

자기 압력 식은 언제 사용할 수 있는가?

Ansys는 650회 권선, 권선당 1 A인 축대칭 솔레노이드 모델을 제시하며 철심 포화가 없고 외부로 새는 자속을 무시할 수 있다고 명시적으로 가정합니다(Ansys 솔레노이드 액추에이터 튜토리얼, 2025). 이 가정에서 알 수 있듯이 자기 압력 식은 거의 균일한 단순 에어 갭의 초기 추정에 사용합니다.

평평한 자극 면에 거의 수직인 자기장이라면 이상적인 흡인력은 다음과 같습니다.

FidealBg2Aeff2μ0F_{\mathrm{ideal}} \approx \frac{B_g^2 A_{\mathrm{eff}}}{2\mu_0}

이 식에서 각 기호의 의미는 다음과 같습니다.

  • FidealF_{\mathrm{ideal}}은 뉴턴 단위의 이상적인 법선력입니다.
  • BgB_g는 작동 에어 갭의 자속 밀도(테슬라)입니다.
  • AeffA_{\mathrm{eff}}는 자속이 통과하는 유효 자극 면적(제곱미터)입니다.
  • μ0\mu_0는 진공의 투자율이며 엔지니어링 계산에서는 대략 μ01.256637×106 H/m\mu_0 \approx 1.256637 \times 10^{-6}\ \mathrm{H/m}로 둡니다.

2019년 SI 개정 이후 μ0\mu_0는 엄밀하게 정의된 상수가 아니라 측정값입니다. 채택 당시 NIST가 보고한 상대 표준 불확도는 불과 ur=2.3×1010u_r = 2.3 \times 10^{-10}이며 실용적인 밸브 형상이나 자속 분포의 불확도보다 훨씬 작습니다(NIST SP 330 2절, 2019).

이 식으로 알 수 없는 것은 무엇일까요? 코일 권선 수와 전압에서 BgB_g를 계산하는 식이 아닙니다. 또한 프린징, 누설 자속, 원뿔형 자극 면, 복수 갭, 잔류 갭, 비선형 강재, 압력 하중 및 스프링 하중도 자동으로 포함하지 않습니다. 결과는 하나의 작동점에서의 이상적인 자기 흡인력으로 취급하십시오.

예시: 이상적인 자극 면 힘 추정

μ0\mu_0의 NIST 엔지니어링 값을 사용하여 직경 d=10 mmd = 10\ \mathrm{mm}인 평평한 원형 자극과 모델상의 갭 자속 밀도 Bg=0.80 TB_g = 0.80\ \mathrm{T}인 경우를 생각해 보겠습니다(NIST SP 330 2절, 2019). 이 값들은 설명을 위한 입력이며 보편적인 밸브 정격이 아닙니다. 결과도 이상적인 스크리닝 값입니다.

먼저 직경을 미터로 환산하고 원형 면적을 계산합니다.

Aeff=πd24=π(0.010)24=7.854×105 m2A_{\mathrm{eff}} = \frac{\pi d^2}{4} = \frac{\pi (0.010)^2}{4} = 7.854 \times 10^{-5}\ \mathrm{m^2}

다음으로 자기 압력을 적용합니다.

Fideal=(0.80)2(7.854×105)2(1.256637×106)20.0 NF_{\mathrm{ideal}} = \frac{(0.80)^2(7.854 \times 10^{-5})}{2(1.256637 \times 10^{-6})} \approx 20.0\ \mathrm{N}

아직 밸브의 보장된 흡인 시작력은 아닙니다. 최악 위치의 하중 예산이 Frequired=12 NF_{\mathrm{required}} = 12\ \mathrm{N}이라면 이상적인 정적 여유는 다음과 같습니다.

MF=FidealFrequired=8 NM_F = F_{\mathrm{ideal}} - F_{\mathrm{required}} = 8\ \mathrm{N}

누설 자속, 포화, 코일 가열, 전압 허용오차, 마찰 변동 및 제조 공차를 포함하면 8 N의 이상적인 여유가 사라질 수 있습니다. 이를 일반적인 안전율로 변환하지 마십시오. 실제 형상에 대해 최소 전류에서 힘-스트로크 곡선을 계산하고 중요 지점을 실제 장치에서 확인하십시오.

위의 산술만으로는 자기장 솔버가 필요하지 않습니다. 가정한 BgB_gAeffA_{\mathrm{eff}}의 타당성을 설명할 수 없게 되는 순간 필요해집니다. 따라서 실제 질문은 “2μ0{2}\mu_0로 나눌 수 있는가”가 아니라 “단순화에 사용할 만큼 갭 자기장을 파악하고 있는가”입니다.

단순 전류-갭 식이 실패하는 이유

650회 권선을 사용한 동일한 Ansys 예시도 포화 없음과 누설 자속 무시라는 가정을 단순화 조건으로 두고 가상 일과 Maxwell 응력 양쪽에서 힘을 계산해 비교합니다(Ansys, 2025). 따라서 권선 수-전류-갭 식은 자기 회로 모델이며 모든 밸브 솔레노이드를 보편적으로 나타내지는 않습니다.

지배적인 균일 에어 갭이 하나 있고 자성 재료가 선형이라면 대략적인 관계는 다음과 같습니다.

Fsimpleμ0N2I2A2g2F_{\mathrm{simple}} \approx \frac{\mu_0 N^2 I^2 A}{2g^2}

여기서 NN은 코일 권선 수, II는 전류, AA는 이상적인 자극 면적, gg는 지배적인 에어 갭입니다. 이 식은 갭에 대한 역제곱 관계와 전류에 대한 제곱 관계를 예측합니다. 그러나 둘 다 조건부입니다.

예측이 빗나가는 이유는 다음과 같습니다.

  • 철심의 자기 포화: 자화력을 높여도 자속이 비례하여 증가하지 않습니다.
  • 누설 자속과 프린징: 모든 자속이 의도한 자극 면을 통과하는 것은 아니며 끝단 부근의 갭 자기장도 균일하지 않습니다.
  • 복수의 자기 저항: 가이드 튜브부, 잔류 갭, 비자성 슬리브 및 접합부가 주 갭에 필적할 수 있습니다.
  • 형상 변화: 테이퍼 자극이나 측면에서 작용하는 갭은 평면 면적 모델로 포착할 수 없는 힘 성분을 만듭니다.
  • 전류는 전압만으로 결정되지 않음: 권선이 가열되면 저항이 증가하고 플런저 위치에 따라 인덕턴스도 변합니다.

철심의 투자율을 그대로 힘의 배율로 사용할 수는 없습니다. 철심의 자기 저항이 에어 갭의 자기 저항보다 작아지면 비투자율을 더 높여도 효과가 작을 수 있습니다. 높은 자속 밀도에서는 반대로 포화가 지배적이 됩니다.

고정된 “프린징 보정 계수”가 위험한 이유도 여기에 있습니다. 끝단 효과는 자극 형상과 적분 면에 따라 의도한 축 방향력에 유리하거나 불리하도록 자기장 분포를 바꿉니다.

실제 형상에 대한 가상 일과 FEA

Heilbronn University 논문은 COMSOL에서 솔레노이드 힘을 계산하는 세 가지 방법으로 Maxwell 응력, Maxwell 인장력 및 가상 변위를 기록합니다(Vogel과 Ulm의 논문, 2011). 힘-스트로크 곡선이 테이퍼 자극, 비선형 재료 데이터, 누설 자속 경로 및 여러 주요 에어 갭에 좌우될 때 적합한 방법입니다.

일정 전류로 구동되는 선형 자기 시스템에서는 자기 공에너지에서 다음과 같이 구할 수 있습니다.

Fx(I,x)=Wm(I,x)xIF_x(I,x) = \left.\frac{\partial W_m'(I,x)}{\partial x}\right|_I

인덕턴스 L(x)L(x)가 위치 의존성을 나타내면 다음 형태가 됩니다.

Fx(I,x)=I22dL(x)dxF_x(I,x) = \frac{I^2}{2}\frac{dL(x)}{dx}

COMSOL도 자기 에너지에서 계산한 힘에 대해 동일한 인덕턴스 기울기 관계를 제시합니다(COMSOL 미분 인덕턴스 해설, 2017). 이는 코일의 공칭 와트수보다 위치에 따른 인덕턴스 데이터가 더 유용할 수 있는 이유를 보여줍니다.

방법 적합한 용도 주요 제약
자기 압력 하나의 단순한 에어 갭에서 신속한 스크리닝 타당한 국부 갭 자기장과 유효 면적이 필요함
집중 자기 저항 모델 권선 수, 갭 및 형상의 초기 검토 누설 자속, 포화 및 복잡한 자극에서는 정확도가 낮아짐
가상 일 또는 공에너지 위치에 따른 에너지 변화에서 힘 계산 타당한 자기장 또는 인덕턴스 모델이 필요함
Maxwell 응력 적분 실제 형상에 대한 상세한 힘 계산 메시, 재료 데이터, 경계 및 적분 설정에 민감함
벤치 힘-스트로크 시험 제작된 유닛의 최종 검증 시험한 공차와 조건에만 적용됨
솔레노이드 플런저 힘을 검증하는 3단계 워크플로 이상적인 자기 압력 추정에서 힘-스트로크 자기장 모델을 거쳐 최악의 작동 조건에서 실제 장치를 검증하는 수직 흐름입니다. 추정에서 근거로 각 단계가 서로 다른 설계 질문에 답합니다 1 이상 자기 스크리닝 갭 자속 밀도와 유효 자극 면적을 사용합니다. 결과: 작동점 추정값이며 밸브 정격이 아닙니다. 2 힘-스트로크 자기장 모델 실제 형상, 비선형 강재, 누설 자속 및 전류를 포함합니다. 결과: 필요한 모든 위치에서의 자기력. 3 실제 장치 검증 코일 고온, 저전압, 최악 압력 및 공차에서 시험합니다. 결과: 승인된 힘-스트로크 작동 범위. 스크리닝으로 설계를 좁히고 측정으로 남은 불확실성을 해소합니다.
이상식으로 개념을 스크리닝하고 가상 일 또는 Maxwell 응력으로 실제 형상을 모델링한 뒤 벤치 시험으로 작동 범위를 승인합니다. 방법의 근거: Ansys 및 COMSOL 솔레노이드 힘 자료.

무여자 갭에서 착좌 시 잔류 갭까지 위치를 스윕하는 해석을 작성합니다. 최소 작동 전류, 정격 전류 및 허용되는 단시간 피크 전류에서 반복합니다. DC 전압 구동 코일에서는 권선 저항을 실온에서 고정하지 않도록 전기 모델과 열 모델을 연성합니다.

소수점 자릿수를 늘리는 것보다 독립적인 두 가지 힘 계산 방법을 사용하는 편이 효과적입니다. Ansys는 솔레노이드 예시에서 가상 일과 Maxwell 응력 결과를 비교합니다. 두 방법의 일치는 모델 검사에 도움이 되고 불일치는 메시, 경계 또는 적분 면의 문제를 보여줍니다.

흡인 시작력과 유지력을 어떻게 확인해야 하는가?

Texas Instruments의 DRV110은 밸브를 작동시키는 빠른 상승의 피크 전류와 전력 및 열 방산을 줄이는 낮은 유지 전류라는 두 가지 명령 전류 레벨을 사용합니다(TI DRV110, 2026-07-22 조회). 이 제어 방식은 흡인 시작 전류와 유지 전류를 분리하지만 흡인 시작력과 유지력의 보편적인 비율을 정하지는 않습니다.

흡인 시작력은 시작 위치와 전류 파형에서 얻는 자기력입니다. 피크 전류 타이머가 끝나기 전에 스트로크를 완료할 수 있도록 스프링 예압, 압력 하중, 정지 마찰 및 필요한 가속도와 비교합니다.

유지력은 플런저가 착좌 위치 또는 명령 위치에 도달한 뒤 얻는 힘입니다. 잔류 갭이 작아지면 자기 흡인력이 커지는 경우가 많아 필요한 유지 전류를 낮출 수 있습니다. 그래도 복귀 스프링, 압력, 진동 및 실링 또는 파일럿 요소를 위치에 유지하는 힘을 넘어야 합니다.

코일의 와트수로 두 힘을 모두 추정할 수 있을까요? 그렇지 않습니다. 동일한 공칭 전력이라도 권선 수, 선 저항, 인덕턴스, 자극 형상, 스트로크, 재료 및 열 상태가 다를 수 있습니다. 전류, 위치 및 힘-스트로크 데이터를 사용하십시오.

전압 구동 DC 코일에서는 먼저 다음 식에서 시작합니다.

I(T)=VcoilR(T)I(T) = \frac{V_{\mathrm{coil}}}{R(T)}

구리 권선의 저항 R(T)R(T)이 온도와 함께 증가하면 전류와 힘의 여유가 감소합니다. 배선과 드라이버 손실을 포함하여 코일 단자에서 허용되는 최소 전원 전압과 안정된 최대 권선 저항을 확인하십시오. 전환 시간이 중요하다면 솔레노이드 응답 시간 측정 가이드에서 전류 상승과 기계적 이동을 별도로 측정해야 하는 이유를 확인할 수 있습니다.

AC 코일에는 제조업체별 전류, 셰이딩 링, 주파수, 돌입 전류 및 유지 데이터가 필요합니다. AC와 DC의 힘에 일률적인 비율을 적용하지 마십시오. 전기적 차이는 AC 코일과 DC 코일의 응답 시간 비교를 참조하십시오.

실용적인 솔레노이드 힘 계산 워크플로

COMSOL 논문의 세 가지 힘 계산 방법과 Ansys의 두 방법 비교에서 단계별 워크플로를 도출할 수 있습니다. 단순한 식으로 스크리닝하고 실제 힘-스트로크 곡선을 모델링한 뒤 마지막으로 실제 장치를 검증합니다(Vogel과 Ulm의 논문, 2011; Ansys 자료, 2025). 각 단계에서 근거 없는 “정확도” 비율을 만들지 말고 이름을 붙인 불확실성을 하나씩 줄입니다.

경험상 눈에 띄는 힘 수치 하나보다 한 페이지짜리 힘-스트로크 워크시트가 더 유용합니다. 자기 관련 가정, 밸브 하중, 전기적 한계 및 시험 조건을 같은 설계 기록에서 확인할 수 있기 때문입니다.

  1. 밸브 상태를 정의합니다. 직동식, 세미 다이렉트식 또는 파일럿식인지, 상시 열림 또는 상시 닫힘 동작, 스트로크, 시트 직경 및 흐름 방향을 기록합니다. 직동식과 파일럿 작동식 밸브 비교 가이드에서 플런저가 실제로 움직이는 하중을 확인할 수 있습니다.
  2. 대항력 예산을 작성합니다. 유효 시트 면적에서 압력 하중을 계산하고 전체 스트로크의 스프링 힘을 더한 뒤 마찰, 유체력, 관성 및 방향 가정을 기록합니다.
  3. 전기적 한계를 결정합니다. 코일 단자의 최소 전압, 고온 저항, 드라이버 전류 한계, 듀티 사이클 및 피크 전류 시간을 사용합니다. 명판 전력을 실제 전류 대신 사용하지 마십시오.
  4. 이상 자기 스크리닝을 수행합니다. 갭 자속 밀도와 유효 면적을 설명할 수 있을 때만 자기 압력을 사용합니다. 권선 수-전류-갭 관계식은 자기 저항 가정이 성립하는 동안에만 사용합니다.
  5. 위치별 힘을 생성합니다. 비선형 재료 곡선, 실제 잔류 갭, 누설 자속 영역 및 충분히 미세한 메시를 포함하고 가상 일 또는 Maxwell 응력을 적용합니다.
  6. 모든 위치에서 힘과 하중을 비교합니다. 필요한 가속도를 얻어 스트로크를 완료할 수 있는 시간까지 설계 여유가 양수여야 합니다.
  7. 최소·최대 조건에서 시험합니다. 저전압, 코일 고온, 최악 압력 차, 공차 한계, 청정 상태 및 예상 유지보수 상태에서 전류와 힘 또는 동작을 측정합니다.
  8. 불일치를 조사합니다. 밸브가 딸깍 소리를 내도 유량이 나오지 않으면 코일 힘 부족이 아니라 기계, 파일럿 압력, 오염 또는 배기 문제일 수 있습니다. 코일을 교체하기 전에 솔레노이드 밸브 고장 문제 해결 절차를 사용하십시오.

최종 설계 기록은 하나의 공칭 힘이 아니라 힘-스트로크 작동 범위로 정리합니다. 전류 파형, 코일 온도 또는 저항, 전원 허용오차, 압력 차, 스프링 공차 및 합격 시험을 포함하십시오. 이 기록이 있으면 이후 교체나 고장 분석이 쉬워집니다.

FAQ: 솔레노이드 플런저 힘에서 엔지니어가 확인할 사항

COMSOL의 비례 솔레노이드 논문은 세 가지 계산 방법을 비교하고 Ansys는 하나의 액추에이터 모델에서 두 방법을 확인합니다(Vogel과 Ulm의 논문, 2011; Ansys 자료, 2025). 실무적인 교훈은 형상과 위험에 맞는 계산 수준을 선택하고 실제 흡인 시작 조건에서 힘의 여유를 검증하는 것입니다.

B²A/(2μ₀)는 모든 솔레노이드의 실제 힘인가?

아닙니다. 이는 유효 자극 면에 거의 균일하고 수직인 자기장을 가정한 이상적인 자기 압력 추정입니다. 누설 자속, 프린징, 포화, 테이퍼 자극, 복수 갭, 스프링 하중, 압력 하중 및 마찰은 자동으로 포함되지 않습니다. 측정한 갭 자속 또는 자기장 해석을 사용하고 결과를 검증하십시오.

흡인 시작력이 보통 한계 확인이 되는 이유는 무엇인가?

흡인 시작은 무여자 위치에서 시작하며 일반적으로 작동 에어 갭이 가장 크고 정지 마찰을 이겨내야 합니다. 또한 피크 전류 구간이 끝나기 전에 플런저를 가속해야 합니다. 최소 전류에서의 자기력을 시작 시 전체 하중과 비교하고 착좌 시의 높은 힘으로 대신하지 마십시오.

코일 와트수만으로 플런저 힘을 계산할 수 있는가?

아닙니다. 와트수만으로 권선 수, 전류, 인덕턴스, 자극 형상, 에어 갭, 재료 포화 또는 위치를 결정할 수 없습니다. DC 코일도 전압 구동 시 고온 저항에 따라 전류가 변합니다. 지정 전류와 온도에서의 힘-스트로크 곡선 및 코일의 피크, 유지, 듀티 사이클, 전압 한계를 사용하십시오.

압력 차는 어떻게 포함해야 하는가?

직동식 시트에서는 먼저 Fpressure=ΔPAseat,effF_{\mathrm{pressure}} = \Delta P \cdot A_{\mathrm{seat,eff}}을 사용하고 힘의 방향을 확인합니다. 포트 나사부 면적이 아니라 유효 시트 면적을 사용하십시오. 파일럿 작동식 밸브에서는 솔레노이드가 주 유로가 아니라 작은 파일럿 오리피스만 여는 경우가 있으므로 별도의 압력 평형 모델이 필요합니다.

FEA는 언제 필요한가?

누설 자속, 비선형 강재, 테이퍼 또는 단차 자극, 복수 에어 갭, 이동 경계 및 작은 힘 여유로 인해 집중 정수 모델을 신뢰할 수 없을 때 FEA를 사용합니다. 전체 스트로크와 관련 전류를 스윕하고 가능하면 Maxwell 응력과 가상 일을 비교하십시오. 메시 검사를 수행하고 선정에 중요한 지점을 벤치 측정으로 검증하십시오.

참고 자료 및 기술 문헌