SOLIDWORKS / 열전도 전산모사 / Bimetal / 열팽창 비교

 

 

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신입 연구원 대상 입문 과제 Bimetal Bending

 

 

 

바이메탈

Bimetal?

영어로 둘을 의미하는 "bi"와 금속의 "metal"을 합쳐 bimetal이라 칭한다.

바이메탈은 금속의 열팽창률을 이용한 소자이다. 금속은 온도가 올라가면 늘어가는 성질이 있고

늘어나는 정도는 금속마다 다르다. 그래서 서로 다른 금속을 붙여놓으면 붙인 금속이 온도에 따라 구부러진다.

이처럼 구부러지는 성지을 이용하여 전기적으로 붙였다 떨어졌다 하며 온도를 제어한다.

 

바이메탈 동작 방식

동작 방식에 따라 2가지로 나뉜다.

 

N Type ( Open on Rise ) : 온도가 올라가면 접점이 떨어지고, 온도가 내려가면 접점이 붙는 방식

R Type ( CLose on Rise ) : 온도가 올라가면 접점이 붙고, 온도가 내려가면 접점이 떨어지는 방식

 

 

바이메탈 효과

온도 관련 제품은 대부분 바이메탈이 들어간다. 왜냐,,? 가성비 good..! 

 

전류가 너무 많이 흐르면 녹아서 배선이 끊어지도록 설계한 퓨즈는 한 번 끊어지면 다시 사용하지 못하지만,

바이메탈은 반영구적으로 사용이 가능하며, 작은 금속판 2개로 온도 제어가 가능하다는 게 큰 이점이다.

 

대량 생산을 해야하는 제품이거나, 온도제어의 오차범위가 넓은 제품에 사용하기 좋다.

아..! 전기주전자에서 물이 다 끓으면 나는 딸깍 소리가~! 바로 ~ ! 바이메탈 접점이 붙거나 떨어지는 소리이다! 신기하쥐?

 

 

입문 과제 6-1 "바이메탈 휨"

 

 

 

새문서를 파트로 생성하여 윗면으로 세팅한다.

 

 

윗면에 사각형을 스케치하여 지능형 치수로 크기 설정한 뒤 스케치 종료한다. (10*2mm^2) 

 

 

 

돌출 보스로 높이를 설정한다. (0.5mm)

 

 

파트 재질편집으로 솔리드의 재질을 구리로 설정한다.

 

 

위와 같은 단계들로 몰리브덴 재질로 된 막대 파트를 한 개 더 생성한다.

 

 

 

 

 

새 어셈블리 생성하여 두 모델을 메이트로 부착해준다.

 

 

 

 

면과 모서리를 각각 메이트 시켜 위와 같은 형태로 완성하였다.

 

 

이번엔 유체를 다루지 않으므로 flow simulation 이 아닌 SOLIDWORKS Simulation을 이용하여 진행하였다. 

 

우측면에 열량 10W를 설정해주었다.

 

좌측면에 20'C로 온도 설정을 해주었다.

 

 

정적 해석 -> 구속 -> 고정 지오메트리로 좌측면을 고정시킨다.

 

정적 해석 속성에서 열 전도 해석에서 얻은 온도로 열 옵션을 변경해준다.

 

 

메시 세밀함을 최대로 해주고, 해석 실행 옵션을 추가한다.

 

결과(응력)

결과(온도분포)

 

 

결과(Y축 변위)

30mm로 한 번 더 진행