전기 기계학

Electromechanics
"전기 기계"는 여기서 리다이렉트됩니다.아케이드 게임에서 전기 기계 장치의 사용은 전기 기계 게임을 참조하십시오.
릴레이는 일반적인 전기 기계 장치입니다.

공학에서 전기 기계학은[1][2][3][4] 전기 공학 및 기계 공학에서 도출된 프로세스와 절차를 결합합니다.전기 기계학은 전기 및 기계 시스템 전체의 상호작용과 두 시스템이 서로 어떻게 상호작용하는지에 초점을 맞춘다.이 프로세스는 DC 또는 AC 회전 전기 기계와 같이 기계적 프로세스(발전기)에서 전력을 생성하도록 설계 및 작동하거나 기계적 효과(모터)에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있는 시스템에서 특히 두드러집니다.이러한 맥락에서 전기 공학은 전자 공학도 포함합니다.

전기 기계 장치는 전기 및 기계적 과정을 모두 가진 장치입니다.엄밀히 말하면, 수동 조작 스위치는 전기적 출력을 발생시키는 기계적 움직임으로 인해 전기 기계적인 부품입니다.이것은 사실이지만, 이 용어는 일반적으로 전기 신호를 사용하여 기계적 움직임을 만들거나 그 반대로 전기 신호를 생성하는 기계적인 움직임을 의미하는 것으로 이해됩니다.일반적으로 전압 또는 전류가 접점 세트를 기계적으로 전환하여 다른 회로 전압 또는 전류를 제어할 수 있도록 하는 릴레이 및 솔레노이드 밸브에서처럼 전압이 이동 링크를 작동시킬 수 있는 솔레노이드와 같은 전자기 원리를 수반하는 경우가 많습니다.

현대 전자 장치의 개발 이전에, 전기 기계 장치는 전기 타자기, 텔레프린터, 시계, 초기 텔레비전 시스템 및 초기 전기 기계 디지털 컴퓨터를 포함한 복잡한 부품 하위 시스템에 널리 사용되었습니다.많은 응용 분야에서 솔리드 스테이트 전자제품이 전기 기계학을 대체하고 있습니다.

역사

최초의 전기 모터는 1822년 마이클 패러데이에 의해 발명되었다.이 모터는 Hans Christian örsted가 전류 흐름이 비례 자기장을 [5]만든다는 것을 발견한 지 1년 만에 개발되었습니다.이 초기 모터는 바닥에 자석이 있는 수은 잔에 부분적으로 잠긴 와이어였다.와이어가 배터리에 연결되었을 때 자기장이 생성되었고 이 자기장과 자석의 상호작용으로 와이어가 회전하게 되었습니다.

10년 후, 마이클 패러데이에 의해 최초의 전기 발전기가 발명되었다.이 발전기는 와이어 코일을 통과하는 자석과 전류계로 측정된 유도 전류로 구성되었습니다.전기에 대한 패러데이의 연구와 실험은 오늘날 [6]알려진 대부분의 현대 전기 기계 원리의 기초이다.

장거리 통신에 대한 연구로 전기 기계학에 대한 관심이 급증했다.산업 혁명의 급속한 생산 증가는 대륙 내 통신에 대한 수요를 야기하여 전기 기계 공학이 공공 서비스에 진출할 수 있게 하였다.전신 신호를 재생하기 위해 전기 기계 장치로서의 전신에서 유래한 릴레이가 사용되었습니다.Strowger 스위치, Panel 스위치 및 이와 유사한 장치는 초기 자동 전화 교환에서 널리 사용되었습니다.크로스바 스위치는 20세기 중엽 스웨덴, 미국, 캐나다, 영국에 처음 널리 설치되었고, 이는 전 세계로 빠르게 확산되었다.

세계가 두 차례에 걸쳐 세계 전쟁에 휘말리면서 1910년부터 1945년까지 전기 기계 시스템이 크게 발전했다.제1차 세계대전은 모든 나라에서 [7]스포트라이트와 라디오가 사용되면서 새로운 전기 기계학의 폭발을 목격했다.제2차 세계 대전까지 각국은 전기 기계학의 다용도와 힘을 중심으로 군대를 발전시키고 집중시켰다.오늘날에도 사용되고 있는 교류 발전기는 1950년대에 군사 장비에 전력을 공급하기 위해 만들어졌고 나중에 1960년대에 자동차를 위해 용도 변경되었다.전후 미국은 집안일이 전자레인지, 냉장고, 세탁기와 같은 전기 기계 시스템으로 빠르게 대체되면서 군의 전기 기계 개발로 큰 이득을 보았다.19세기 후반의 전기 기계식 텔레비전 시스템은 덜 성공적이었다.

전기 타자기는 1980년대까지 "동력 보조 타자기"로 발전했다.그것들은 하나의 전기 부품인 모터를 포함하고 있었다.이전에는 키 스트로크가 직접 타이프바를 움직이던 것이 이제는 모터에서 타이프바로 기계적 동력을 유도하는 기계적 연계를 결합했다.이는 이후의 IBM Selectric에도 해당되었습니다.1946년 벨 연구소에서 벨 모델 V 컴퓨터가 개발되었습니다.그것은 전기 기계식 릴레이 장치였다. 주기는 몇 초가 걸렸다.1968년, 중앙 공기 데이터 컴퓨터에 대규모 통합 전자 장치를 기반으로 하는 장치가 채택되기 전까지, 전기 기계 시스템은 항공기 비행 제어 컴퓨터에 대해 여전히 심각하게 고려되고 있었다.

마이크로 전자기계(MEMS)

주요 기사:마이크로 전자기계
다음 항목도 참조하십시오.나노 전기 공학 시스템

MEMS(마이크로 일렉트로메트릭 시스템)는 실리콘 혁명에 뿌리를 두고 있으며, 이는 1959년 Fairchild Semiconductor의 Robert Noyce에 의한 모노리식 집적회로(IC) 칩과 Mohamed M에 의한 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 두 가지 중요한 실리콘 반도체 발명으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 벨 연구소의 아탈라와 다원 칸입니다MOSFET 스케일링(MOSFET scaling)은 IC 칩 상의 MOSFETs의 소형화로 이어졌고, (Moore의 법칙과 Dennard scaling에서 예측한 바와 같이) 전자 장치의 소형화로 이어졌다.엔지니어들이 실리콘 칩과 MOSFET가 주변과 상호작용하고 통신하며 화학 물질, 움직임, 빛과 같은 것들을 처리할 수 있다는 것을 깨닫기 시작하면서 실리콘 반도체 소자를 기반으로 한 마이크로머신 기술의 발달로 기계 시스템의 소형화를 위한 토대가 마련되었습니다.최초의 실리콘 압력 센서 중 하나는 1962년에 [8]Honeywell에 의해 동위원소 마이크로머신되었다.

MEMS 디바이스의 초기 예로는 Harvey C가 개발한 MOSFET를 채택한 공진 게이트 트랜지스터가 있습니다. 1965년 [9]네이선슨.1970년대부터 1980년대 초까지 물리적,[10] 화학적, 생물학적 및 환경적 매개변수를 측정하기 위해 다수의 MOSFET 마이크로 센서가 개발되었다.21세기 초, 나노 전자 공학 시스템(NEMS)에 대한 연구가 있었다.

근대적 관행

오늘날, 전기 기계 공정이 주로 전력 회사에 의해 사용됩니다.모든 연료 기반 발전기는 기계적 움직임을 전력으로 변환합니다.풍력과 수력 발전 같은 일부 재생 가능한 에너지는 움직임을 전기로 변환하는 기계 시스템에 의해 구동된다.

20세기의 마지막 30년 동안, 일반적으로 전기 기계 장치를 사용하는 장비는 가격이 저렴해졌습니다.이 장비는 궁극적으로 수백만 개의 트랜지스터를 포함하는 보다 신뢰성 높은 집적 마이크로컨트롤러 회로와 로직을 통해 동일한 작업을 수행하는 프로그램을 사용했기 때문에 가격이 저렴해졌다.전기 기계 부품에는 기계식 전기 액추에이터와 같은 움직이는 부품만 있었습니다.이 보다 신뢰할 수 있는 논리는 대부분의 전기기계 장치를 대체했습니다. 왜냐하면 적절한 작동을 위해 기계적 움직임에 의존해야 하는 시스템의 모든 지점은 필연적으로 기계적 마모를 일으켜 결국 고장을 일으키기 때문입니다.움직이는 부품을 사용하지 않고 적절히 설계된 전자 회로는 거의 무한정 계속 올바르게 작동하며 대부분의 간단한 피드백 제어 시스템에 사용됩니다.움직이는 부품이 없는 회로는 신호등에서 세탁기에 이르기까지 많은 품목에 등장한다.

또 다른 전기 기계 장치는 압전 소자이지만 전자파 원리를 사용하지 않습니다.압전 장치는 전기 신호에서 소리 또는 진동을 발생시키거나 소리 또는 기계적 진동에서 전기 신호를 발생시킬 수 있습니다.

전기 기계 공학자가 되기 위해, 일반적인 대학 과정에는 수학, 공학, 컴퓨터 과학, 기계 설계 및 기계의 문제를 해결하고 분석하는 기술을 습득하는 데 도움이 되는 기타 자동차 수업이 포함됩니다.전기 기계 공학자가 되려면 일반적으로 전기, 기계 또는 전기 기계 공학 학사 학위가 필요합니다.2018년 4월 현재 미시간 공과대학과 웬트워스 공과대학 두 곳만이 전기기계공학을[citation needed] 전공하고 있다.초급 기술자로 전기기계 분야에 진출하려면 관련 학위만 있으면 됩니다.

2016년 현재 미국에서는 약 13,800명이 전기 기계 기술자로 일하고 있습니다.2016~2026년 기술자 채용 전망은 4% 성장으로 500명 안팎의 이직이 예상된다.이 전망은 [11]평균보다 느립니다.

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레퍼런스

인용문
  1. ^ 전기공학과 학생용 전기공학과 3학년 1학기 과정 컬럼비아대 교수 개작.F.E. Nipher의 "전기 및 자기"Fitzhuh Townsend의 작품.1901.
  2. ^ Szolc, T.; Konowrocki, Robert; Michajłow, M.; Pregowska, A. (2014). "An investigation of the dynamic electromechanical coupling effects in machine drive systems driven by asynchronous motors". Mechanical Systems and Signal Processing. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol.49, pp.118-134. 49 (1–2): 118–134. Bibcode:2014MSSP...49..118S. doi:10.1016/j.ymssp.2014.04.004.
  3. ^ 전기의 요소, 파트 V.전기공기"Wirt Robinson에 의해.1922년 주식회사 존 와일리와 아들들
  4. ^ Konowrocki, Robert; Szolc, T.; Pochanke, A.; Pregowska, A. (2016). "An influence of the stepping motor control and friction models on precise positioning of the complex mechanical system". Mechanical Systems and Signal Processing. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol.70-71, pp.397-413. 70–71: 397–413. Bibcode:2016MSSP...70..397K. doi:10.1016/j.ymssp.2015.09.030. ISSN 0888-3270.
  5. ^ "Michael Faraday's electric magnetic rotation apparatus (motor)". Retrieved 2018-04-14.
  6. ^ "Michael Faraday's generator". Retrieved 2018-04-14.
  7. ^ "WWI: Technology and the weapons of war NCpedia". www.ncpedia.org. Retrieved 2018-04-22.
  8. ^ Rai-Choudhury, P. (2000). MEMS and MOEMS Technology and Applications. SPIE Press. pp. ix, 3. ISBN 9780819437167.
  9. ^ Nathanson HC, Wickstrom RA (1965). "A Resonant-Gate Silicon Surface Transistor with High-Q Band-Pass Properties". Appl. Phys. Lett. 7 (4): 84–86. Bibcode:1965ApPhL...7...84N. doi:10.1063/1.1754323.
  10. ^ Bergveld, Piet (October 1985). "The impact of MOSFET-based sensors" (PDF). Sensors and Actuators. 8 (2): 109–127. Bibcode:1985SeAc....8..109B. doi:10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN 0250-6874.
  11. ^ 미국 노동부 노동통계국, 직업전망 핸드북, 전기기계 기술자, https://www.bls.gov/ooh/architecture-and-engineering/electro-mechanical-technicians.htm (2018년 4월 13일).
원천
  • Devim, J. Paulo, 편집자 (2011)Mecatronics, John Wiley & Sons ISBN 978-1-84821-308-1.
  • Furlani, Edward P. (August 15, 2001). Permanent Magnet and Electromechanical Devices: Materials, Analysis and Applications. Academic Press Series in Electromagnetism. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-269951-1. OCLC 47726317.
  • Krause, Paul C.; Wasynczuk, Oleg (1989). Electromechanical Motion Devices. McGraw-Hill Series in Electrical and Computer Engineering. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-035494-4. OCLC 18224514.
  • Szolc T., Konowrocki R., Michajlow M., Pregowska A., 비동기 모터, 기계 시스템 및 신호 처리로 구동되는 기계 구동 시스템의 동적 전기 기계 결합 효과에 대한 조사, ISSN 088-32–70, Vol. 11849.
  • WWI: 기술과 전쟁 무기 NCpedia. www.ncpedia.org2018-04-22를 취득했습니다.

추가 정보

  • 전기 기계학의 첫 번째 코스입니다.Hugh Hildress Skilling의 작품.와일리, 1960년
  • 전기 기계학: 전기 기계 에너지 변환의 첫 번째 코스, 제1권.Hugh Hildress Skilling의 작품.R.E. 크리거 펍1979년 1월 1일 회사
  • 전기 기계와 전기 기계.J. F. 린제이, M. H. 라시드.프렌티스 홀, 1986년
  • 전기 기계식 운동 장치.차이하이동입니다.프렌티스 홀 PTR, 1998년
  • 메카트로닉스:전기 기계 및 콘트라메카닉스.Denny K. Miu. Springer London, Limited, 2011.