위건드 효과

위건드 효과는 1970년, John Wiegand에 의하여 발견된 물리 현상이다. 특수하게 처리된 강자성체 합금, 즉 위건드 와이어를 극성이 반전되는 외부 자기장에 위치하면 위건드 와이어의 자기 극성은 어느 한계까지 상태를 유지하다, 한계 이후 순간적으로 수 마이크로 초 이내에 극성이 반전된다. 이러한 순간적인 자기 극성의 반전이 위건드 와이어에 근접한 코일에 전류 펄스를 생성한다. 이러한 현상이 위건드 효과이다.

이와 같이 유도된 펄스의 강도와 지속시간은 외부 자기장의 변화 속도에 무관하다. 위건드 효과의 이러한 특성이 공학적으로 유용한 특징이다. 코일과 자석에 의한 단순한 발전기는 회전운동에 의하여 전기에너지를 생성할 수 있지만, 이때 발생하는 전기에너지는 회전운동이 아주 느린 경우에는 발생하는 전기에너지의 양이 너무 적어 이를 활용하기에는 부적합하다. 그러나 위건드 와이어에 의하여 자기장의 반전 시에 발생하는 전기에너지는 자기장의 변화 속도에 무관하게 일정하다. POSITAL 인코더에서 이러한 자기장의 반전은 인코더 내부에 내장된 회전 자석에 의하여 발생한다.

A. 위건드 싸이클의 시작에서 위건드 와이어 외부 쉘과 내부 코어 자기장의 극성이 동일한 상태이다.

B. 위건드와이어가 반대 방향으로 전환된 외부 자기장에 노출되었을 때, 위건드와이어의 외부 쉘이 내부 코어를 차폐하여 쉘과 코어 모두 동일한 자기 극성을 유지한다. 그러나 외부 자기장의 세기가 특정 수준 이상에 도달하면 차폐효과가 제거되고 내부 코어의 자기 극성이 순간적으로 반전된다. 이러한 순간적인 자기 극성의 반전이 위건드와이어 주변의 코일에 전류 펄스를 생성한다.

C. 강화된 외부 자기장과 반전된 내부 코어의 자기 극성으로 인하여 외부 쉘의 자기 극성 또한 반전된다.

D. 외부 자기장의 강도가 감소하여도, 위건드 와이어의 자기 극성은 변화된 상태를 유지한다.

E. 다시 반전된 외부 자기장의 강도가 특정 수준 이상에 도달하면 위건드와이어 내부 코어의 자기 극성이 원래 상태로 반전되며 주위 코일에 전류 펄스를 생성한다.

F. 외부 자기장의 감소에 따라 외부 쉘의 자기 극성이 반전되며 싸이클의 초기 상태로 돌아간다.