전자석 (Electromagnet)은 코일에 의해 둘러싸인 자성 물질의 코어로 구성되어 전류를 통과시켜 코어를 자화시킨다. 전자석은 자속이 변화, 역전 또는 스위치 온 / 오프되는 경우와 같이 제어 가능한 자석이 필요한 모든 곳에 사용됩니다.
전자석의 엔지니어링 설계는 자기 회로 개념을 통해 체계화됩니다. 자기 회로에서, 자기력 F 또는 Fm은 회로에서 자기 플럭스를 생성하기 위해 자기장을 발생시키는 코일의 암페어-턴으로 정의된다. 따라서 미터당 n 회전의 코일이 전류 i 암페어를 전달하는 경우 코일 내부의 필드는 미터당 ni 암페어이고 생성하는 자기력은 0 암페어가 아니며 여기서 l은 코일의 길이입니다. 보다 편리하게, 자기력은 Ni이며, 여기서 N은 코일의 총 회전 수이다. 자속 밀도 B는 자기 회로에서 전기 회로에서의 전류 밀도와 동등하다. 자기 회로에서 전류와 동등한 자기는 BA로 주어진 그리스 문자 φ, ϕ로 표시되는 총 플럭스이며, 여기서 A는 자기 회로의 단면적이다. 전기 회로에서 기전력 (E)은 전류, 즉, E = Ri에 의해 회로에서 관련되며, 여기서 R은 회로의 저항이다. 자기 회로 F = rϕ에서, r은 자기 회로의 자기 저항이며 전기 회로의 저항과 동등하다. 자기 저항 (l)의 길이를 투과도 대 단면적 (A)으로 나눔으로써 자기 저항이 얻어지고; 따라서 r = l / μA, 그리스 문자 mu, μ는 자기 회로를 형성하는 매체의 투과성을 상징합니다. 꺼리는 단위는 웨버 당 암페어입니다. 이들 개념은 자기 회로의 자기 저항 및 따라서이 회로를 통해 원하는 플럭스를 강제하기 위해 코일을 통해 요구되는 전류를 계산하는데 사용될 수있다.
그러나 이러한 유형의 계산과 관련된 몇 가지 가정은 설계에 대한 대략적인 지침 일뿐입니다. 자기장에 대한 투과성 매체의 효과는 자기력선을 그 자체로 밀집시키는 것으로 시각화 될 수있다. 반대로, 높은 투과성 영역에서 낮은 투과성 영역으로 전달되는 힘의 선이 퍼지는 경향이 있으며, 이러한 현상은 에어 갭에서 발생합니다. 따라서, 단위 면적당 힘의 라인 수에 비례하는 플럭스 밀도는 갭의 측면에서 튀어 나오거나 튀는 라인에 의해 에어 갭에서 감소 될 것이다. 이 효과는 간격이 길어질수록 증가합니다. 프린 징 효과를 고려하여 대략적인 수정이 이루어질 수있다.
또한 자기장은 코일 내에 완전히 한정되어 있다고 가정되었다. 실제로, 코일 외부 주위에 자기력선으로 표현되는 일정한 양의 누설 플럭스가 항상 있으며, 이는 코어의 자화에 기여하지 않습니다. 자기 코어의 투과성이 비교적 높으면 누설 플럭스는 일반적으로 작다.
실제로, 자성 물질의 투과성은 그 안에 플럭스 밀도의 함수이다. 따라서 실제 자화 곡선 또는보다 유용하게는 B에 대한 μ의 그래프를 사용할 수있는 경우 실제 재료에 대해서만 계산을 수행 할 수 있습니다.
마지막으로, 설계는 자기 코어가 포화되도록 자화되지 않은 것으로 가정한다. 만약 그렇다면, 코일을 통과하는 전류의 양에 관계없이이 설계에서 에어 갭에서 플럭스 밀도를 증가시킬 수 없었습니다. 이러한 개념은 특정 장치에 대한 다음 섹션에서 더 확장됩니다.
