Il termine “forza del solenoide” si riferisce al carico che un solenoide è in grado di spingere, tirare o trattenere quando è eccitato. La maggior parte dei solenoidi sono lineari, nel qual caso la forza del solenoide viene applicata con un movimento lineare. Nel caso di solenoidi rotanti, viene utilizzato un meccanismo a cricchetto rotante invece di un’armatura lineare. Molti fattori diversi possono influenzare la forza del solenoide, tra cui il design della bobina, il livello di corrente elettrica e quanto l’armatura deve spostarsi ogni volta che viene eccitata. L’aumento delle temperature in genere determina una riduzione delle forze del solenoide, così come l’aumento della lunghezza della corsa.
I solenoidi sono trasduttori elettromeccanici in grado di convertire l’energia elettrica in movimento lineare o rotatorio. Tipicamente sono costituiti da una bobina elettromagnetica stazionaria e da una pallottola metallica mobile, denominata armatura. Quando la bobina elettromagnetica viene eccitata, genera un campo magnetico che fa muovere l’armatura. Il movimento dell’armatura determina la forza che consente a un solenoide di attivare un relè elettronico, aprire una valvola meccanica o eseguire altri lavori simili. I solenoidi si trovano in tutto, dagli iniettori di carburante ai flipper.
Esistono tre tipi principali di forza che un solenoide può produrre quando è eccitato, sebbene alcuni solenoidi svolgano più di una funzione. La forza di spinta si ottiene quando un’armatura forza un’asta di spinta ad estendersi e ad allontanare un carico dal solenoide. L’opposto è la forza di trazione, che si ottiene quando un’armatura si ritrae e tira un carico verso l’interno. La forza di tenuta è il terzo tipo e consente a un solenoide di resistere a qualsiasi movimento quando un carico esterno tira o spinge.
Diversi fattori possono contribuire al livello di forza che un solenoide è in grado di produrre. Il design della bobina elettromagnetica è un fattore primario, poiché determina la dimensione del campo elettromagnetico. Allo stesso modo, anche la dimensione dell’armatura e la quantità di elettricità utilizzata per alimentare la bobina possono avere un effetto. Un altro fattore importante inerente alla progettazione del solenoide è la lunghezza della corsa, ovvero quanto lontano deve spostarsi l’armatura. Per ottenere la massima forza del solenoide possibile, i solenoidi sono spesso progettati con la corsa più breve possibile.
È anche possibile che fattori esterni, come la temperatura, influenzino la forza del solenoide. Temperature più elevate sono generalmente associate a una riduzione della forza del solenoide. Poiché anche le bobine del solenoide si riscaldano quando vengono eccitate, la maggior parte delle unità ha una temperatura massima stabile alla quale sono classificate. Quella temperatura in genere tiene conto sia della temperatura ambiente, sia dell’aumento associato a una bobina energizzata. Dopo che la temperatura stabile è stata superata, la forza del solenoide può diminuire fino al 65%.