에너지 변환식을 이용한 Multi-Layer Solenoid 코일의 전자기적 팽창력 계산 (Calculation of the Electromagnetic Expansion Force on the Multi-Layer Solenoid Coil Using Energy Conversion Formula)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 31권 / 5호 / 242 ~ 248페이지
· 저자명 : 김희민, 이용규, 송명근

초록

권선형 솔레노이드 코일은 발전기, 전동기, 변압기 등과 같은 기기에서 효율적인 전자기에너지 변환을 위해 가장 일반적으로사용되는 설계 구성 요소이다. 솔레노이드 코일 권선에 전류를 인가하면 코일 권선수에 비례하는 자기장이 코일 내부에서 균일하게 발생하고, 발생한 고밀도의 자기장은 강자성 재료와 반응하여 강한 전자기력을 발생시켜 기계적인 운동에너지로의 변환이이뤄진다. 이때, 솔레노이드 코일 자체의 인접한 권선 간에는 인가된 내부 전류와 자기장의 상호 작용에 따라 각각의 코일 권선사이에도 강력한 전자기력이 발생하게 된다. 본 논문에서는 다중 권선층 구조의 솔레노이드 코일에서 인가 전류에 따라 코일의반경 방향으로 발생하는 전자기적 팽창력에 대한 수식을 전기-기계에너지 변환식을 이용하여 간략하게 산출하는 방법을 제안하였고, 유한요소법을 이용한 수치해석 결과와 기존 로렌츠의 힘 방정식으로부터 개별적으로 산출하는 수학적 모델식 결과와 비교를 통하여 제안한 수식 결과의 타당성을 검증하였다.

영어초록

The multi-layer solenoid coil is one of the most important design component for efficient electro-mechanical energy conversion in electrical machines such as generators, motors and transformers. When the voltage and current are applied across the coil, a uniform magnetic field is generated inside the coil and that is proportional to the number of coil windings, and the high-density magnetic field generated by the coil can be converted to mechanical energy by applying the strong electromagnetic force to a ferromagnetic material.
At this time, the interaction between the current and magnetic field of the solenoid coil generates a strong electromagnetic expansive force between each coil wire. In this paper, we proposed both the method and formula to calculate the electromagnetic expansion force acting on the multi-winding layer solenoid coil by using the energy transfer equation. When the current flows a solenoid coil, the expansion force is generated in the radial direction of the coil. The mathematical calculation results were verified by simulated ones.

참고자료

· 없음