A hydraulic proportional compound valve, which controls flow direction and flow rate as well as pressure, has characteristics such that the flow rate is proportional to the input current. Thus, the pulling force exerted by the solenoid valve in a compound valve should be constant over the specified range of the stroke of plunger.
The design condition of a small d.c. solenoid valve which could satisfy the required characteristics is investigated analytically and experimentally.
An analytical method predicting magnetic force is presented using the concept of magnetic permeance. Numerical method of computing the magnetic force along the stroke is presented.
It is shown that constant plunger force can be obtained providing a nomagnetic material inserted in the yoke of the solenoid and that the clearance between the yoke and the plunger is also an important factor for constant plunger force.
It is found in the experiment that silicon steel as a yoke material is better than pure iron in magnetic hysterisis, while pulling force of silicon steel yoke is less than that of pure iron yoke.
The comparison of analytical results with the experimental data shows satisfactory agreement.
비례 복합 밸브는 일반적으로 유량, 압력 및 방향을 조절하는 기능을 갖고 있다. 이 때 유량은 가해진 전류에 대해 일정하고 또 전류에 의해서만 변해야 한다.
이 논문은 그러한 비례 복합 밸브에 사용되는 솔레노이드 밸브의 특성을 이론과 실험으로 파악하여 설계 자료를 얻는데 도움이 되도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 철심 yoke 와 플런저로 이루어진 보통의 솔레노이드 밸브는 흡인력(Pulling force) 이 작고, 스트로크의 제곱에 반비례하여 떨어지므로 감압 밸브를 정확히 작동시켜야 하는 솔레노이드 밸브로는 사용하기 부적당하다.
그런데 비교적 좁은 스트로크 범위(2mm)에서 작동하는 솔레노이드 밸브의 철심에 비자성체인 황동을 삽입하여 자속에 변화를 줌으로써 일정한 흡인력을 내는 솔레노이드 밸브를 이론적으로 해석하고 실험을 하여 그 특성을 연구하였다.
이 밸브의 연구를 이론적으로 하기 위하여 밸브의 모양을 간단화시키고 퍼미언스의 개념을 도입하여 자기회로를 간단하게 구성하여 그것을 전기회로와 유사하게 취급하였다.
실험적으로 이 밸브의 특성을 구하기 위해, 스트로크에 따라 변하는 흡인력을 쉽게 측정할 수 있는 장치를 사용하였다.
이론과 실험을 통해 얻은 결과는 황동의 모양 및 위치가 흡인력을 일정하고도 크게 만드는 주원인이고 철심과 플런저 사이의 간간격이 또한 흡인력에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또 재질에 있어서 실리콘 강이 순철보다 약간 작은 흡인력을 내는 것으로 나타났다.
이론으로 구한 결과가 전류가 클 때에는 실험과 차이가 많이 나는데 이것은 히스테리시스, magnetic saturation, 재질의 성질 air gap permeance 등이 좀 더 정확히 파악될 필요가 있음을 말해 주는 것으로 생각된다. 이 문제등은 앞으로 기계적인 가공 및 열처리 등과 함께 고려되어야 할 점으로 생각한다.
