Keyword: Inductance, Inductor
목적:
이번 예제는 솔레노이드 코일에 전류가 흐르고 있을 때 코일이 가지는 인덕턴스를 구하고, 기본이론과 비교합니다. 모델은 아래의 그림과 같이 반지름 1mm의 원형 단면을 가지고 있으며, 길이는 50mm, 감은 수는 10회, 도체 매질은 구리(Cu), 인가되는 전류는 1A(rms) 입니다.
Flux 모델구성:
- 솔레노이드 코일 생성
- Tools >> Sketch >> New : YZ_Plane

- Construction >> Circle >> Circle center + radius
- Center: (10, 20), Radius: 1
- Construction >> Line >> Polyline
- Point 1: (0, 20), Point 2: (0, 15)

- Project >> Close Sketch context
- Tools >> Extrusion >> New
- Definition: SKETCH_1, 1, Extrusion type: Helicoidal extrusion

- Infinite Box생성
- Geometry >> Infinite box >> New
- Parallelepiped, Inner X,Y: 30, Outer X,Y: 35, Inner Z: 50, Outer Z: 55

- Geometry >> Infinite box >> Complete Infinite box
- Mesh생성
- Mesh >> Mesh domain
- Circuit설정
- Physics >> Circuit >> Circuit editor context
- Circuit >> Current source >> New로 인가 전류 설정

- Circuit >> Stranded coil conductor >> New로 저항 설정
∵저항은 입력하는 물성치의 값으로 계산
- 재료 물성 설정
- Physics >> Material >> New
- B(H): 1, J(E): 1/(5.8E7)

- 도체 및 진공 상태 설정: Volume region
- Physics >> Volume region >> New
- 각 타입 지정 (Infinite box: Air or vacuum, 도체: Coil conductor region)

기본 이론치:
전류가 흐르는 도체 주변에는 자기장이 형성됩니다.
도체에 흐르는 전류가 교류인 경우 자기장의 세기는 전류에 따라 변화하고, 전류의 흐름을 방해하는 방향으로 도체 상에 전압을 발생 시킵니다.
이를 자기-인덕턴스라 부르고, 자기-인덕턴스를 갖는 것을 인덕터라 부릅니다.
도체의 인덕턴스는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

주파수가 높아질수록 인덕턴스 효과가 중요해지며, 주파수에 따른 식으로 나타내면

Flux 시뮬레이션 결과:
Flux에서는 해석 완료 후 도체에 걸리는 전압과 전류 그리고 자속을 측정하여 위의 이론 식에 적용하여 인덕턴스를 구하게 됩니다.

Flux의 computation 기능을 이용하여 도체에 걸리는 전압과 전류 그리고 자속을 구할 수 있습니다.

위에서 구해진 전압과 전류, 자속을 인덕턴스를 구하는 각 식에 입력하면,


로 두 식이 같은 해를 가지는 것을 확인할 수 있습니다.