히스테리시스 현상을 고려한 솔레노이드의 추력에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 히스테리시스 현상을 고려한 자동차용 유압식 솔레노이드의 추력 특성에 대하여 전자기 해석을 사용하여 검증하였다. 자동차용 유압식 솔레노이드는 인가되는 자계가 증가할 때와 감소할 때 동일 자계에서 크기가 다른 추력이 발생하게 된다. 이는 히스테리시스 현상에 의한 것으로써 자성체에 인가되는 자계가 변화할 때 여전히 남아 있는 잔류 자계에 의해서 발생하는 추력에 차이가 생긴다. 이 현상에 의해 교번 자계가 입력될 때 자성체의 성질은 초기 자화 곡선이 아닌 히스테리시스 루프에 의해 결정된다. 하지만 자동차용 유압식 솔레노이드에는 교번 자계가 아닌 양의 성분의 자계만이 증가 혹은 감소하는 형태로 인가되므로 추력 특성을 정확히 검토하기 위해서는 히스테리시스 루프의 일부분인 마이너 루프가 필요하다. 본 논문에서는 히스테리시스 현상을 전자기 해석으로 검증하기 위하여 필요한 마이너 루프를 3차 코일법을 이용하여 측정하였다. 3차 코일법은 자성체의 시편에 음의 자계 성분을 없애기 위한 DC bias자계를 인가하는 1차측 코일과 AC 자계를 인가하는 2차측 코일, 출력단 3차측 코일로 구성한다. 이에 앞서 3차원 비대칭 형상인 자동차용 유압식 솔레노이드를 축 대칭 모델로 등가화하여 해석에 적용하였고, 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 실험값과 비교를 통해 검증하였다.