KR20230144726A - Soft magnetic composite and method of producing soft magnetic composite - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연자성 복합체 및 형상이 다른 혼합 재료를 사용하는 연자성 복합체의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a soft magnetic composite using a soft magnetic composite and mixed materials of different shapes.
Description
본 발명은 연자성 복합체 및 혼합 자성재료를 사용하는 연자성 복합체의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 자기적 특성이 우수한 연자성 복합체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a soft magnetic composite and a method for manufacturing a soft magnetic composite using mixed magnetic materials. Specifically, it relates to a soft magnetic composite with excellent magnetic properties and a method of manufacturing the same.
최근에는 다양한 분야에 있어 에너지원을 전기로 대체하려는 시도가 늘고 있다. 이러한 시도에 있어, 각 분야에서 특별히 필요한 기능 내지 성능들을 특화하는 방향으로 기술을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. Recently, attempts to replace energy sources with electricity are increasing in various fields. In these attempts, research is being actively conducted to develop technologies to specialize functions or performances specifically needed in each field.
예를 들어, 전기차를 필두로 하여, 전기를 에너지원으로 하는 항공기나 자율주행로봇, 무인운반차, 자동유도카트 등의 운반 수단과 같은 기기의 경우 장거리 구동을 위한 경량화 및 소형화와 함께, 고출력화 모터가 필요하다. 또 다르게는, 미래 로봇 개발, 즉 웨어러블 장비 및 휴머노이드와 같은 로봇 개발에 있어 컴팩트한 고속 구동 시스템이 요구되고 있다. For example, in the case of devices such as electric vehicles, aircraft that use electricity as an energy source, transportation vehicles such as self-driving robots, unmanned guided vehicles, and automatic guided carts, lightening and miniaturization for long-distance driving and high output are required. A motor is needed. Alternatively, compact, high-speed drive systems are required in the development of future robots, that is, wearable equipment and humanoid-like robots.
이와 같이 전기 에너지를 활용하여 움직이는 기기를 개발함에 있어서는 모터가 필수적이다. 모터의 경우, 자석(고정자)에 감긴 코일에 전기를 걸어 주어 발생하는 자기장의 방향에 따라 자석(회전자)이 정렬하는 힘을 이용하여, 자석(고정자)에 인가되는 전기의 흐름 방향을 바꾸거나, 그 세기를 바꿈으로서 자기장을 주기적으로 변화시키며 결과적으로 움직이는 자석(회전자)이 회전할 수 있도록 하는 것을 기본 원리로 한다. 이러한 모터의 고출력화를 위하여는 자석의 특성이 우수할 필요가 있다. In this way, motors are essential in developing devices that move using electrical energy. In the case of a motor, the direction of electric flow applied to the magnet (stator) is changed by using the force that aligns the magnet (rotor) according to the direction of the magnetic field generated by applying electricity to the coil wound around the magnet (stator). The basic principle is to change the magnetic field periodically by changing its strength, and as a result, to allow the moving magnet (rotor) to rotate. In order to achieve high output of such a motor, the magnet needs to have excellent characteristics.
도 1에 연자성 자석의 히스테리시스 곡선의 일반적인 형태를 나타내었다. 구체적으로, 모터에 일반적으로 적용되는 연자성 자석의 경우, 포화자화도(Ms)가 높을 때 고출력 모터를 구현할 수 있다. 또한, 투자율(μ)이 높을 때에는 연자성 자석에 감기는 코일의 권선수를 줄일 수 있고, 투입 원재료를 줄일 수 있게 되어 모터 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가 연자성 자석의 철손(core loss)이 낮을 경우 역시 모터의 효율을 증대시킬 수 있다. Figure 1 shows the general form of the hysteresis curve of a soft magnetic magnet. Specifically, in the case of soft magnetic magnets commonly applied to motors, high-output motors can be implemented when the saturation magnetization (Ms) is high. In addition, when the permeability (μ) is high, the number of turns of the coil wound around the soft magnetic magnet can be reduced, and the input raw materials can be reduced, improving motor production efficiency. Furthermore, if the core loss of the soft magnetic magnet is low, the efficiency of the motor can also be increased.
이러한 자기적 특성을 보다 증강하기 위해, 연자성 복합체(Soft Magnetic Composite; SMC)에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 연자성 복합체의 경우, 절연 코팅된 철계 연자성 금속 분말을 압축 성형하여 고밀도의 성형체로서 제조될 수 있다. 연자성 복합체는, 분말 표면에 코팅되어 있던 절연층이 형성하는 연속적인 절연층 매트릭스를 내부에 포함하고 있어 와전류 발생을 최소화할 수 있고, 이에 따라 철손을 낮추면서도 높은 포화자화도를 달성할 수 있는 특징이 있다. 또한, 분말 형태의 원료를 사용함으로써 복잡한 형태의 3차원 구조 부품도 구현이 가능한 특징이 있다. In order to further enhance these magnetic properties, research on soft magnetic composite (SMC) is being widely conducted. In the case of a soft magnetic composite, a high-density molded body can be manufactured by compression molding an insulating coated iron-based soft magnetic metal powder. The soft magnetic composite contains a continuous insulating layer matrix formed by the insulating layer coated on the powder surface, which can minimize the generation of eddy currents and thus achieve high saturation magnetization while lowering iron loss. There is a characteristic. In addition, it has the advantage of being able to create complex three-dimensional structural parts by using raw materials in powder form.
기존에는 벌크 형태의 전기강판 (Electrical steel)을 몰딩으로 성형하고, 이를 적층 등으로 결합하여 모터를 구성하였으나, 탑다운(top-down) 공정으로 제조하는 방법으로 인해 모터 설계에 한계가 있어 모터의 출력 밀도가 다소 낮은 문제가 있었다. Previously, motors were constructed by forming bulk electrical steel through molding and combining them through lamination, etc. However, due to the top-down manufacturing method, there were limitations in motor design, so the motor There was a problem with the output density being somewhat low.
한편, 연자성 복합체의 경우 분말 형태를 기초로 바텀업(bottom-up) 공정으로서 자유롭게 형상을 조절하여 모터 부품을 제조할 수 있고, 증가된 출력밀도를 갖는 모터를 구현할 수 있는 장점이 있으며, 나아가 재료의 손실을 최소화할 수 있으며 그 재활용도 용이하여 차세대 고성능 및 고효율 모터 핵심 소재로서 대두되고 있다.Meanwhile, in the case of soft magnetic composites, motor parts can be manufactured by freely controlling the shape through a bottom-up process based on powder form, and there is an advantage in realizing a motor with increased output density. Material loss can be minimized and recycling is easy, so it is emerging as a core material for next-generation high-performance and high-efficiency motors.
그러나 이러한 연자성 복합체에 있어서도 극복해야 할 한계가 존재하였다. 자석 내부에 형성된 절연층 매트릭스의 경우, 대체로 세라믹 소재로서 취성이 높아 기계적 물성이 나쁜 문제가 있었으며, 기존의 전기강판을 사용하는 경우보다 투자율이 낮고, 철손이 다소 높은 문제가 있었다.However, even in these soft magnetic composites, there were limitations that needed to be overcome. In the case of the insulating layer matrix formed inside the magnet, it is generally made of a ceramic material and has high brittleness, so there is a problem with poor mechanical properties, and the permeability is lower and the iron loss is somewhat higher than when using existing electrical steel sheets.
이에, 연자성 복합체의 자기적 특성을 보다 향상시키기 위한 새로운 대안에 대한 요구가 증가하고 있는 상황이다. Accordingly, there is an increasing demand for new alternatives to further improve the magnetic properties of soft magnetic composites.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기적 특성이 우수한 연자성 복합체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a soft magnetic composite with excellent magnetic properties and a method for manufacturing the same.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료로부터 유래된 제1 자성재료 영역; 및 칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료로부터 유래된 제2 자성재료 영역;을 포함하는 연자성 복합체가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a first magnetic material region derived from a first magnetic material containing pure iron-based powder; and a second magnetic material region derived from a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy. A soft magnetic composite including a is provided.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연자성 복합체를 포함하는 모터가 제공된다. According to one aspect of the present invention, a motor including the soft magnetic composite is provided.
본 발명의 일 측면에 따르면, 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료 및, 칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 가압성형하여 벌크자석을 제조하는 단계; 및 상기 벌크자석을 열처리하여 연자성 복합체를 제조하는 단계;를 포함하는 연자성 복합체의 제조 방법이 제공된다. According to one aspect of the invention, preparing a mixture by mixing a first magnetic material containing pure iron-based powder and a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy; Manufacturing a bulk magnet by pressurizing the mixture; and manufacturing a soft magnetic composite by heat-treating the bulk magnet.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 철손이 작고 투자율이 높아 자기적 특성이 우수할 수 있다. The soft magnetic composite according to one embodiment of the present invention may have excellent magnetic properties with small iron loss and high magnetic permeability.
본 발명의 일 구현예에 따른 모터는 상기 연자성 복합체를 포함하여, 고출력화가 가능하여 모터의 소형화 및 경량화가 가능하며, 구동 효율이 우수할 수 있다. The motor according to one embodiment of the present invention includes the soft magnetic composite, and can achieve high output, making the motor smaller and lighter, and having excellent driving efficiency.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체의 제조 방법은 고연성의 순철계 분말 및 칩 형상 고특성의 철 합금을 함께 원료로서 사용하여 자기적 특성이 우수한 연자성 복합체를 제공할 수 있다. The method for manufacturing a soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention can provide a soft magnetic composite with excellent magnetic properties by using a pure iron-based powder with high ductility and an iron alloy with high chip-shaped properties as raw materials.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체의 제조 방법은 고충진 고밀도의 연자성 복합체를 제공할 수 있다. The method for manufacturing a soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention can provide a highly filled, high-density soft magnetic composite.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체의 제조 방법은 자유로운 형상으로 연자성 복합체를 제조할 수 있다. The method for manufacturing a soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention can manufacture a soft magnetic composite in a free shape.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification.
도 1은 연자성 자석의 히스테리시스 곡선의 일반적인 형태를 나타내었다.
도 2a는 실시예 1의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2b는 실시예 2의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2c는 실시예 3의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2d는 실시예 4의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이다.
도 3은 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 히스테리시스 곡선 그래프이다.
도 4는 1 T의 자기장을 인가한 조건에서 50 Hz 내지 1000 Hz(1 kHz) 범위에서 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 주파수에 따른 철손의 그래프이다. Figure 1 shows the general form of the hysteresis curve of a soft magnetic magnet.
FIG. 2A is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 1, FIG. 2B is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 2, and FIG. 2C is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 3. , Figure 2d is an optical microscope image of the cross-section of the soft magnetic composite of Example 4.
Figure 3 is a hysteresis curve graph of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
Figure 4 is a graph of iron loss according to frequency of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 in the range of 50 Hz to 1000 Hz (1 kHz) under the condition of applying a magnetic field of 1 T.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when a part “includes” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where the member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.Throughout the specification herein, the unit “part by weight” may refer to the ratio of weight between each component.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.Throughout this specification, “A and/or B” means “A and B, or A or B.”
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따르면, 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료로부터 유래된 제1 자성재료 영역; 및 칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료로부터 유래된 제2 자성재료 영역;을 포함하는 연자성 복합체가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a first magnetic material region derived from a first magnetic material containing pure iron-based powder; and a second magnetic material region derived from a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy. A soft magnetic composite including a is provided.
상기 연자성 복합체는 후술하는 연자성 복합체의 제조 방법으로 제조된 것일 수 있다.The soft magnetic composite may be manufactured by the soft magnetic composite manufacturing method described later.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 철손이 작고 투자율이 높아 자기적 특성이 우수할 수 있다. The soft magnetic composite according to one embodiment of the present invention may have excellent magnetic properties with small iron loss and high magnetic permeability.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 연자성 복합체의 임의의 단면에 있어, 상기 임의의 단면은 제1 자성재료 영역 및 복수 개의 제2 자성재료 영역을 포함하고, 상기 제2자성재료 영역은 각각 독립적으로 장방형 또는 타원형의 영역이고, 가압 방향에 수직한 방향과 ± 20° 각도 범위 내의 형태로 정렬되어 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 가압 방향에 수직한 방향을 가상의 기준선(예를 들어, 수평선)을 설정할 때, 제2자성재료 영역이 정렬된 각도에 대하여, 위쪽을 + 각도 범위로 설정하고 아래쪽을 - 각도 범위로 설정할 수 있으며, 이와 반대로 설정할 수도 있다.According to one embodiment of the present invention, in an arbitrary cross section of the soft magnetic composite, the arbitrary cross section includes a first magnetic material region and a plurality of second magnetic material regions, each of the second magnetic material regions It may be an independently rectangular or oval-shaped area, and may be aligned in a direction perpendicular to the pressing direction and within an angle range of ±20°. For example, when setting the direction perpendicular to the pressing direction as a virtual reference line (e.g., a horizontal line), with respect to the angle at which the second magnetic material area is aligned, the top is set as the + angle range and the bottom is set as the - angle range. You can set it to , and you can also set it in the opposite way.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 연자성 복합체의 임의의 단면에 있어 상기 임의의 단면은 제1 자성재료 영역 및 복수 개의 제2 자성재료 영역을 포함할 수 있다. 즉, 상기 연자성 복합체의 임의의 단면에 있어서, 칩 형상의 제2 자성재료가 가공되면서 단면에 있어 폐곡선으로 나타나는 제2 자성재료 영역이 복수 개 포함될 수 있고, 그 외의 영역으로서 분말 형상의 제1 자성재료가 가공된 제1 자성재료 영역이 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in any cross section of the soft magnetic composite, the arbitrary cross section may include a first magnetic material region and a plurality of second magnetic material regions. That is, in any cross section of the soft magnetic composite, a plurality of regions of the second magnetic material appearing as a closed curve in the cross section may be included as the chip-shaped second magnetic material is processed, and the first region in the form of powder may be included as other regions. A first magnetic material area in which magnetic material is processed may be included.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2자성재료 영역은 각각 독립적으로 장방형 또는 타원형의 영역일 수 있다. 칩 형상의 단면으로서, 가로가 길고 세로가 짧은 형태의 제2자성재료 영역이 포함되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second magnetic material regions may each independently be rectangular or oval-shaped. It is a chip-shaped cross-section and may include a second magnetic material region that is long horizontally and short vertically.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 연자성 복합체의 임의의 단면에 있어, 상기 제2자성재료 영역은 가압 방향에 수직한 방향과 ± 20° 각도 범위 내의 형태로 정렬되어 있는 것일 수 있다. 상기 가압 공정에서, 분말 형상의 제1자성재료와 혼합된 칩 형상의 제2자성재료는, 가압에 의해 가압하는 방향과 수직한 방향으로 면 방향이 일치하도록 정렬되는 것일 수 있고, 구체적으로 가압 방향에 수직한 방향과 ± 20° 각도 범위 내의 형태로 정렬되는 것일 수 있다. 상기와 같이 제2자성재료 영역이 정렬되는 경우, 연자성 복합체 내부의 자화용이축이 일 방향으로 정렬되게 되어 자기적 특성이 우수할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in an arbitrary cross section of the soft magnetic composite, the second magnetic material region may be aligned in a direction perpendicular to the pressing direction and within an angle range of ±20°. In the pressing process, the chip-shaped second magnetic material mixed with the powder-shaped first magnetic material may be aligned by pressing so that the surface direction matches the direction perpendicular to the pressing direction, and specifically, the pressing direction It may be aligned in a direction perpendicular to and within an angle range of ±20°. When the second magnetic material regions are aligned as described above, the easy magnetization axis inside the soft magnetic composite is aligned in one direction, so magnetic properties can be excellent.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 철손이 작아 자기적 특성이 우수할 수 있고, 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 0.05 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 1 W/kg 이하일 수 있고, 0.1 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 4 W/kg 이하일 수 있고, 0.3 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 30 W/kg 이하일 수 있고, 0.4 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 50 W/kg 이하일 수 있고, 0.5 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 80 W/kg 이하일 수 있고, 0.7 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 150 W/kg 이하일 수 있고, 1 T의 조건으로 1 kHz에서 측정된 철손이 300 W/kg 이하일 수 있다. The soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention may have excellent magnetic properties due to small iron loss. Specifically, the soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention has an iron loss measured at 1 kHz under the condition of 0.05 T. This may be 1 W/kg or less, the iron loss measured at 1 kHz under the condition of 0.1 T may be 4 W/kg or less, and the iron loss measured at 1 kHz under the condition of 0.3 T may be 30 W/kg or less, and the iron loss measured at 1 kHz may be 30 W/kg or less under the condition of 0.4 T. The iron loss measured at 1 kHz under the condition of T may be 50 W/kg or less, the iron loss measured at 1 kHz under the condition of 0.5 T may be 80 W/kg or less, and the iron loss measured at 1 kHz under the condition of 0.7 T This may be 150 W/kg or less, and the iron loss measured at 1 kHz under the condition of 1 T may be 300 W/kg or less.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 투자율이 높아 자기적 특성이 우수할 수 있고, 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체는 투자율(μmax)이 350 내지 1500, 350 내지 1300, 500 내지 1300, 600 내지 1300, 700 내지 1300일 수 있다. The soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention may have excellent magnetic properties due to its high magnetic permeability. Specifically, the soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention has a permeability (μ max ) of 350 to 1500, 350 It may be from 1300 to 1300, from 500 to 1300, from 600 to 1300, or from 700 to 1300.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2자성재료 영역은 상기 임의의 단면 전체 면적에 대하여 20 내지 40 %로 포함되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 분율로 제2자성재료 영역이 포함되는 경우, 자화용이축에 해당하는 제2자성재료의 면 방향 영역이 포함된 것으로서, 연자성 복합체의 자기적 특성이 우수할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second magnetic material area may be included in 20 to 40% of the total area of the arbitrary cross-section. When the area of the second magnetic material is included at a fraction within the above range, the area in the plane direction of the second magnetic material corresponding to the axis of easy magnetization is included, and the magnetic properties of the soft magnetic composite may be excellent.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말의 평균 입자 크기는 10 μm 내지 300 μm일 수 있다. 상기 순철계 분말이 상기 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 경우, 상기 연자성 복합체의 형상 자유도가 높을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the average particle size of the pure iron-based powder may be 10 μm to 300 μm. When the pure iron-based powder has an average particle size within the above range, the degree of freedom in shape of the soft magnetic composite may be high.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말은 외표면에 절연 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 절연 코팅층을 포함하는 경우, 연자성 복합체 내부에 연속적인 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 이에 따라 와전류 발생을 최소화하여 철손을 감소시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pure iron-based powder may include an insulating coating layer on the outer surface. When an insulating coating layer is included, a continuous insulating layer matrix can be formed inside the soft magnetic composite, thereby minimizing the generation of eddy currents and reducing iron loss.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 절연 코팅층은 고온에서 안정적인 세라믹 소재인 금속 산화물을 포함하여, 고온 공정을 거쳐 제조되는 연자성 복합체 내부에서도 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 분말 간의 접점을 차단하여 절연성을 확보할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the insulating coating layer is MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 It may contain one or more types of O 3 . The insulating coating layer contains metal oxide, a ceramic material that is stable at high temperatures, and can form an insulating layer matrix even inside a soft magnetic composite manufactured through a high temperature process, and can secure insulating properties by blocking contact points between powders.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상은 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip shape may satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 107 10 ≤ A/B (μm) ≤ 10 7
상기 식 1에서, A는 칩 형상의 면적(μm2)이고, B는 칩 형상의 두께(μm)이다. In Equation 1, A is the area of the chip shape (μm 2 ), and B is the thickness of the chip shape (μm).
본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 칩 형상이 식 1을 만족하는 경우, 상기 연자성 복합체의 투자율을 높이는 효과가 있을 수 있다. 또한, 상기 연자성 복합체는 적절한 밀도를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the chip shape satisfies Equation 1, there may be an effect of increasing the permeability of the soft magnetic composite. Additionally, the soft magnetic composite may have an appropriate density.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 경우 면적이 2000 μm2 내지 10 mm2 (107 μm2) 일 수 있고, 두께가 10 μm 내지 200 μm일 수 있다. 상기 범위 내의 면적 및 두께를 갖는 칩 형상인 경우, 상기 연자성 복합체는 우수한 자기적 특성을 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the chip shape may have an area of 2000 μm 2 to 10 mm 2 (10 7 μm 2 ) and a thickness of 10 μm to 200 μm. In the case of a chip shape having an area and thickness within the above range, the soft magnetic composite may have excellent magnetic properties.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2자성재료의 칩 형상의 두께와, 상기 제1자성재료의 평균 입자 크기의 비는 1:2 내지 1: 30일 수 있다. 상기 범위 내의 비를 만족하는 경우, 칩 형상의 재료만을 사용하는 경우에는 달성할 수 없는 충진 밀도를 달성할 수 있고, 연자성 복합체의 형상을 다양화할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the ratio of the chip-shaped thickness of the second magnetic material and the average particle size of the first magnetic material may be 1:2 to 1:30. When the ratio within the above range is satisfied, a packing density that cannot be achieved when only chip-shaped materials are used can be achieved, and the shape of the soft magnetic composite can be diversified.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 합금은 Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-P계 합금, Fe-B계 합금 및 Fe-C계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 연자성 복합체에 있어서는 순철계 재료만을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 칩 형상의 철 합금의 경우 면 방향으로 자화가 용이하여 상기 연자성 복합체의 투자율을 향상시킬 수 있고, 히스테리시스 손실을 저감할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the iron alloy is one of Fe-Si-based alloy, Fe-Co-based alloy, Fe-Ni-based alloy, Fe-P-based alloy, Fe-B-based alloy and Fe-C-based alloy. It may include more than one species. In soft magnetic composites, it is generally preferable to use only pure iron-based materials, but in the case of chip-shaped iron alloys, it is easy to magnetize in the plane direction, so the magnetic permeability of the soft magnetic composite can be improved and hysteresis loss can be reduced. .
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 철 합금은 외표면에 절연 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip-shaped iron alloy may include an insulating coating layer on its outer surface.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 절연 코팅층을 포함하는 경우, 연자성 복합체 내부에 연속적인 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 이에 따라 와전류 발생을 최소화하여 철손을 감소시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the insulating coating layer is MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 It may contain one or more types of O 3 . When an insulating coating layer is included, a continuous insulating layer matrix can be formed inside the soft magnetic composite, thereby minimizing the generation of eddy currents and reducing iron loss.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 연자성 복합체를 포함하는 모터가 제공된다. According to one embodiment of the present invention, a motor including the soft magnetic composite is provided.
본 발명의 일 구현예에 따른 모터는 자기적 특성이 우수한 상기 연자성 복합체를 포함하여 고출력 및 고효율을 구현할 수 있다. The motor according to one embodiment of the present invention can achieve high output and high efficiency by including the soft magnetic composite with excellent magnetic properties.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 모터는 상기 연자성 복합체를 고정자로서 포함하는 것일 수 있다. 상기 자기적 특성 및 기계적 물성이 우수한 연자성 복합체를 고정자로 포함함으로써, 모터의 구동 내구성이 우수할 수 있고, 구동 효율을 증대시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the motor may include the soft magnetic composite as a stator. By including the soft magnetic composite having excellent magnetic properties and mechanical properties as a stator, the driving durability of the motor can be excellent and driving efficiency can be increased.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료 및, 칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 가압성형하여 벌크자석을 제조하는 단계; 및 상기 벌크자석을 열처리하여 연자성 복합체를 제조하는 단계;를 포함하는 연자성 복합체의 제조 방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, preparing a mixture by mixing a first magnetic material containing pure iron-based powder and a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy; Manufacturing a bulk magnet by pressurizing the mixture; and manufacturing a soft magnetic composite by heat-treating the bulk magnet.
본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체의 제조 방법은 고연성의 순철계 분말 및 칩 형상 고특성의 철 합금을 함께 원료로서 사용하여 자기적 특성이 우수한 연자성 복합체를 제공할 수 있고, 고충진 고밀도의 연자성 복합체를 제공할 수 있으며, 자유로운 형상으로 연자성 복합체를 제조할 수 있다. The method for manufacturing a soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention can provide a soft magnetic composite with excellent magnetic properties by using pure iron powder with high ductility and iron alloy with high chip shape properties as raw materials. A truly high-density soft magnetic composite can be provided, and the soft magnetic composite can be manufactured in a free shape.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 연자성 복합체의 제조방법의 각 단계를 시간 순서대로 구체적으로 설명한다. Hereinafter, each step of the method for manufacturing a soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention will be described in detail in chronological order.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 우선 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료 및 칩 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료를 준비할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, first, a first magnetic material containing pure iron-based powder and a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy may be prepared.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료의 경우 분말 형상으로서 작은 입자에 해당하여 연자성 복합체의 형상을 자유롭게 조절할 수 있으며, 고연성 특성으로 인해 연자성 복합체의 가공성을 우수하게 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the case of the first magnetic material containing the pure iron-based powder, it is in the form of a powder and corresponds to small particles, so that the shape of the soft magnetic composite can be freely adjusted, and the shape of the soft magnetic composite can be freely adjusted due to its high ductility characteristics. Processability can be improved.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말은 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있고, 별도로 제조하여 사용하는 것일 수 있다. 상기 순철계 분말을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 수분사 공정으로 제조되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pure iron-based powder can be purchased and used commercially, or it can be manufactured and used separately. The method of producing the pure iron-based powder is not particularly limited, and may be produced by, for example, a water injection process.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말은 그 형상이 비정형(irregular)인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 순철계 분말이 수분사 공정으로 제조되는 경우, 냉각 과정에서 불규칙한 형상으로 제조되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pure iron-based powder may have an irregular shape. Specifically, when the pure iron-based powder is manufactured through a water injection process, it may be manufactured into an irregular shape during the cooling process.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분말의 평균 입자 크기는 10 μm 내지 300 μm 인 것일 수 있다. 상기 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 경우, 연자성 복합체의 형상 자유도가 높을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the average particle size of the powder may be 10 μm to 300 μm. When the average particle size is within the above range, the degree of freedom in shape of the soft magnetic composite may be high.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말은 외표면에 절연 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 절연 코팅층을 포함하는 경우, 연자성 복합체 내부에 연속적인 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 이에 따라 와전류 발생을 최소화하여 철손을 감소시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pure iron-based powder may include an insulating coating layer on the outer surface. When an insulating coating layer is included, a continuous insulating layer matrix can be formed inside the soft magnetic composite, thereby minimizing the generation of eddy currents and reducing iron loss.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 절연 코팅층은 고온에서 안정적인 세라믹 소재인 금속 산화물을 포함하여, 고온 공정을 거쳐 제조되는 연자성 복합체 내부에서도 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 분말 간의 접점을 차단하여 절연성을 확보할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the insulating coating layer is MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 It may contain one or more types of O 3 . The insulating coating layer contains metal oxide, a ceramic material that is stable at high temperatures, and can form an insulating layer matrix even inside a soft magnetic composite manufactured through a high temperature process, and can secure insulating properties by blocking contact points between powders.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 순철계 분말 표면에 절연 코팅층을 구비하여 준비할 수 있다. 절연 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 금속 산화물의 종류에 따라 해당 기술 분야에서 적용되고 있는 방법을 이용하여 상기 절연층이 구비되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the surface of the pure iron-based powder can be prepared by providing an insulating coating layer. The method of forming the insulating coating layer is not particularly limited, and the insulating layer may be provided using a method applied in the relevant technical field depending on the type of metal oxide.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 칩 형상의 철 합금을 포함하는 제2 자성재료의 경우, 칩 형상으로서 면적에 비하여 두께가 상대적으로 작은 형상이며, 연자성 복합체의 제조 과정에서 가압 방향과 수직한 방향으로 정렬되어 자화용이축이 일정 방향으로 정렬되는 바, 연자성 복합체의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the case of the second magnetic material including a chip-shaped iron alloy, the chip shape has a relatively small thickness compared to the area, and is perpendicular to the pressing direction during the manufacturing process of the soft magnetic composite. Since the easy magnetization axis is aligned in a certain direction, the magnetic properties of the soft magnetic composite can be improved.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상은 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip shape may satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 107 10 ≤ A/B (μm) ≤ 10 7
상기 식 1에서, A는 칩 형상의 면적(μm2)이고, B는 칩 형상의 두께(μm)이다. In Equation 1, A is the area of the chip shape (μm 2 ), and B is the thickness of the chip shape (μm).
본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 칩 형상이 식 1을 만족하는 경우 외부 자기장에 따라 면 방향으로의 자기 정렬이 용이하며, 이를 포함하는 연자성 복합체의 투자율을 높이는 효과가 있을 수 있다. 칩의 면이 지나치게 넓을 경우, 연자성 복합체 제조 시 제조 가능한 형상에 제한이 따르며 칩 간 공극이 다량 발생하여 복합체의 밀도가 낮게 나타날 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the chip shape satisfies Equation 1, magnetic alignment in the plane direction is easy according to an external magnetic field, and this may have the effect of increasing the permeability of the soft magnetic composite containing it. If the surface of the chip is too wide, there are limits to the shapes that can be manufactured when manufacturing the soft magnetic composite, and a large number of voids between chips may occur, resulting in a low density of the composite.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 경우 면적이 2000 μm2 내지 10 mm2 (107 μm2) 일 수 있고, 두께가 10 μm 내지 200 μm일 수 있다. 상기 범위 내의 면적 및 두께를 갖는 칩 형상인 경우, 복합체 제조 시 모터 코어 형상의 구현에 적합하고, 순철 분말과 혼합하였을 때 공극을 최소화 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip shape may have an area of 2000 μm 2 to 10 mm 2 (10 7 μm 2 ) and a thickness of 10 μm to 200 μm. In the case of a chip shape having an area and thickness within the above range, it is suitable for implementing a motor core shape when manufacturing a composite, and voids can be minimized when mixed with pure iron powder.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2자성재료의 칩 형상의 두께와, 상기 제1자성재료의 평균 입자 크기의 비는 1:2 내지 1: 30일 수 있다. 상기 범위 내의 비를 만족하는 경우, 칩 형상의 재료만을 사용하는 경우에는 달성할 수 없는 충진 밀도를 달성할 수 있고, 연자성 복합체의 형상을 다양화할 수 있으며 후술하는 제1자성재료 및 제2자성재료를 포함하는 혼합물의 가공이 용이할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the ratio of the chip-shaped thickness of the second magnetic material and the average particle size of the first magnetic material may be 1:2 to 1:30. When the ratio within the above range is satisfied, a filling density that cannot be achieved when using only chip-shaped materials can be achieved, the shape of the soft magnetic composite can be diversified, and the first magnetic material and second magnetic material described later Processing of mixtures containing the materials may be easy.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 철 합금을 포함하는 제2 자성재료는 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있고, 별도로 제조하여 사용하는 것일 수 있다. 상기 칩 형상의 철 합금을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second magnetic material containing the chip-shaped iron alloy can be purchased and used commercially, or it can be manufactured and used separately. The method of manufacturing the chip-shaped iron alloy is not particularly limited and can be manufactured by, for example, the following method.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 자성재료는, 철 합금 잉곳을 준비하는 단계; 철 합금 잉곳을 멜트스피닝하여 리본으로 제조하는 단계; 리본을 분절하여 칩 형상 철 합금을 수득하는 단계;를 포함하는 공정으로 제조되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second magnetic material includes preparing an iron alloy ingot; Manufacturing an iron alloy ingot into a ribbon by melt spinning it; It may be manufactured through a process including the step of segmenting the ribbon to obtain a chip-shaped iron alloy.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 합금 잉곳은 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있고, 또는 목적하는 합금 조성을 고려하여 각 원소를 칭량하고 용융한 다음 냉각하는 공정으로 수득되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the iron alloy ingot may be purchased and used commercially, or may be obtained through a process of weighing, melting, and then cooling each element in consideration of the desired alloy composition.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 합금은 Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-P계 합금, Fe-B계 합금 및 Fe-C계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 연자성 복합체에 있어서는 순철계 재료만을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 칩 형상의 철 합금의 경우 면 방향으로 자화가 용이하여 결과적으로 제조되는 연자성 복합체의 투자율을 향상시킬 수 있고, 히스테리시스 손실을 저감할 수 있기에 철 성분 외에도 다른 성분을 포함하는 합금을 사용하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the iron alloy is one of Fe-Si-based alloy, Fe-Co-based alloy, Fe-Ni-based alloy, Fe-P-based alloy, Fe-B-based alloy and Fe-C-based alloy. It may include more than one species. In soft magnetic composites, it is generally preferable to use only pure iron-based materials, but in the case of chip-shaped iron alloys, it is easy to magnetize in the plane direction, which can improve the permeability of the resulting soft magnetic composite and reduce hysteresis loss. Therefore, an alloy containing other elements in addition to iron may be used.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 합금 잉곳을 멜트스피닝하는 경우, 제조하고자 하는 칩 형상의 규격을 고려하여 제조되는 리본의 폭을 조절할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when melt spinning the iron alloy ingot, the width of the manufactured ribbon can be adjusted in consideration of the specifications of the chip shape to be manufactured.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 리본을 분절하여, 칩 형상의 철 합금을 제조할 수 있고, 제조하고자 하는 칩 형상의 규격을 고려하여 분절하는 규격을 조절하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a chip-shaped iron alloy can be manufactured by segmenting the ribbon, and the segmentation specifications can be adjusted in consideration of the specifications of the chip shape to be manufactured.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 자성재료는, 철 합금 잉곳을 준비하는 단계; 표면에 목적하는 규격의 홈이 구비된 휠을 사용하여 철 합금 잉곳을 멜트스피닝하여 칩 형상 철 합금을 수득하는 단계; 를 포함하는 공정으로 제조되는 것일 수도 있다. 상기와 같이 표면에 목적하는 규격의 홈이 구비된 휠을 사용하는 경우, 별도의 분절 공정을 수행하지 않을 수 있어 보다 간단하고 신속한 공정으로 칩 형상의 철 합금을 제조할 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the second magnetic material includes: preparing an iron alloy ingot; Obtaining a chip-shaped iron alloy by melt spinning an iron alloy ingot using a wheel having grooves of the desired standard on the surface; It may be manufactured through a process including. When using a wheel with grooves of the desired size on the surface as described above, a separate segmentation process may not be performed, and a chip-shaped iron alloy can be manufactured in a simpler and faster process.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 멜트스피닝은 500 내지 3000 rpm의 회전 속도로 수행되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the melt spinning may be performed at a rotation speed of 500 to 3000 rpm.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 철 합금은 외표면에 절연 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip-shaped iron alloy may include an insulating coating layer on its outer surface.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 절연 코팅층을 포함하는 경우, 연자성 복합체 내부에 연속적인 절연층 매트릭스를 구성할 수 있고, 이에 따라 와전류 발생을 최소화하여 철손을 감소시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the insulating coating layer is MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 It may contain one or more types of O 3 . When an insulating coating layer is included, a continuous insulating layer matrix can be formed inside the soft magnetic composite, thereby minimizing the generation of eddy currents and reducing iron loss.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 칩 형상의 철 합금의 외표면에 절연 코팅층을 구비하여 준비할 수 있다. 절연 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 금속 산화물의 종류에 따라 해당 기술 분야에서 적용되고 있는 방법을 이용하여 상기 절연층이 구비되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chip-shaped iron alloy may be prepared by providing an insulating coating layer on the outer surface. The method of forming the insulating coating layer is not particularly limited, and the insulating layer may be provided using a method applied in the relevant technical field depending on the type of metal oxide.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 순철계 분말을 포함하는 제1자성재료 및, 칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료를 혼합하여 혼합물을 제조한다. 제1자성재료 및 제2자성재료가 균일하게 혼합될 수 있도록 기계적으로 혼합하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a mixture is prepared by mixing a first magnetic material containing pure iron-based powder and a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy. The first magnetic material and the second magnetic material may be mixed mechanically so that they can be uniformly mixed.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1자성재료 및 상기 제2자성재료는 중량비가 9:1 내지 1:9, 9:1 내지 2:8, 8:2 내지 1:9, 9:1 내지 3:7, 8:2 내지 2:8, 7:3 내지 1:9, 9:1 내지 4:6, 8:2 내지 3:7, 7:3 내지 2:8, 6:4 내지 1:9, 9:1 내지 5:5, 8:2 내지 4:6, 7:3 내지 3:7 또는 6:4 내지 2:8가 되도록 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 중량비로 제1자성재료 및 제2자성재료를 혼합하는 경우, 제조되는 연자성 복합체의 투자율이 높을 수 있고, 철손이 작아 자기적 특성이 우수할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first magnetic material and the second magnetic material have a weight ratio of 9:1 to 1:9, 9:1 to 2:8, 8:2 to 1:9, 9:1 to 3:7, 8:2 to 2:8, 7:3 to 1:9, 9:1 to 4:6, 8:2 to 3:7, 7:3 to 2:8, 6:4 to 1 :9, 9:1 to 5:5, 8:2 to 4:6, 7:3 to 3:7, or 6:4 to 2:8. When the first magnetic material and the second magnetic material are mixed at a weight ratio within the above range, the magnetic permeability of the produced soft magnetic composite may be high and the iron loss may be small, so the magnetic properties may be excellent.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합물은 제1자성재료 및 제2자성재료 외에도 윤활제 및 바인더 중 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the mixture may further include an additive including one or more of a lubricant and a binder in addition to the first magnetic material and the second magnetic material.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합물이 윤활제를 포함하는 경우 제1자성재료 및 제2자성재료의 입자 간의 마찰력을 줄여 보다 고밀도의 연자성 복합체를 제공할 수 있다. 윤활제는 가압 성형 시 금형의 몰드 벽 및 연자성 재료의 입자 표면에 도포되어 몰드 벽-재료 입자 및 재료 입자-재료 입자 간의 마찰을 감소시켜 균일한 성형체 밀도의 구현을 가능하게 하고, 금형의 손상을 억제할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when the mixture includes a lubricant, the friction force between particles of the first magnetic material and the second magnetic material can be reduced to provide a soft magnetic composite with higher density. The lubricant is applied to the mold wall of the mold and the particle surface of the soft magnetic material during pressure molding to reduce friction between the mold wall and material particles and between material particles and material particles, enabling the realization of uniform molded body density and preventing damage to the mold. It can be suppressed.
이 때 윤활제는 잔류물을 남기지 않는 것이 제조되는 연자성 복합체의 자기적 특성의 측면에서 바람직하고, 제1자성재료 및 제2자성재료의 합 100 중량부에 대하여 약 0.2 내지 1.0 중량부를 첨가하는 것일 수 있다. At this time, it is preferable that the lubricant does not leave a residue in terms of the magnetic properties of the soft magnetic composite to be manufactured, and is added in an amount of about 0.2 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the first magnetic material and the second magnetic material. You can.
상기 윤활제로는 스테아레이트계 윤활제를 사용할 수 있고, 예를 들어 아연 스테아르산을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘, 아연, 칼슘, 카드뮴, 납의 스테아르산 염을 사용할 수도 있다. The lubricant may be a stearate-based lubricant, for example, zinc stearic acid. Additionally, stearates of magnesium, zinc, calcium, cadmium, and lead can also be used.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합물이 바인더를 포함하는 경우 연자성 재료의 소실을 줄일 수 있고, 연자성 재료를 균일하고 조밀하게 주입할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when the mixture includes a binder, loss of soft magnetic material can be reduced and soft magnetic material can be uniformly and densely injected.
상기 바인더로는 에폭시계 바인더, 벤조산계 바인더, 또는 왁스계 성분을 70 중량% 이상 포함하는 물질 등이 사용될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 채용할 수 있고, 상기 바인더의 함량은 목적에 따라 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 조절할 수 있다. As the binder, an epoxy-based binder, a benzoic acid-based binder, or a material containing 70% by weight or more of a wax-based component may be used, and those commonly used in the relevant technical field may be used, and the content of the binder is determined by the purpose. It can be adjusted by a person skilled in the art.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합물을 가압성형하여 벌크자석을 제조한다. 가압 성형 과정에서, 제1자성재료 및 제2자성재료가 고압으로 인해 결착됨으로써 벌크자석이 제조되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, bulk magnets are manufactured by pressing and molding the mixture. In the pressure molding process, a bulk magnet may be manufactured by binding the first magnetic material and the second magnetic material due to high pressure.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 가압성형은 10 ℃ 내지 1,200 ℃의 온도 조건에서, 500 MPa 내지 2500 MPa의 압력을 가하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 압력은 제1자성재료 및 제2자성재료의 혼합 중량비를 고려하여, 더 이상 밀도가 상승하지 않는 정도의 최고 압력으로 선택되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pressure molding may be performed by applying a pressure of 500 MPa to 2500 MPa under temperature conditions of 10 ℃ to 1,200 ℃. The pressure may be selected as the highest pressure at which the density no longer increases, taking into account the mixed weight ratio of the first magnetic material and the second magnetic material.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 가압성형 과정에서, 상기 칩 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료는 가압 방향에 수직한 방향으로 정렬되는 것일 수 있다. 상기 정렬에 따라, 제조되는 연자성 복합체의 경우 자화용이축이 정렬된 형태로 제조될 수 있고, 이에 따라 자기적 특성이 향상되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, during the pressure forming process, the second magnetic material including the chip-shaped iron alloy may be aligned in a direction perpendicular to the pressing direction. According to the above-mentioned alignment, the manufactured soft magnetic composite can be manufactured in a form in which the easy magnetization axis is aligned, and thus the magnetic properties may be improved.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 다음으로 벌크자석을 열처리하여 연자성 복합체를 제조한다. 상기 열처리 과정에서 칩 제조 과정 및 압축성형 과정에서 발생하는 잔류 응력이 해소되며, 칩과 분말 내부 결정립의 성장이 이루어져, 투자율이 향상되고 철손이 감소되는 등 자기적 특성이 향상되는 연자성 복합체가 제조되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a soft magnetic composite is manufactured by heat treating the bulk magnet. During the heat treatment process, the residual stress generated during the chip manufacturing process and compression molding process is resolved, and the crystal grains inside the chip and powder grow, thereby producing a soft magnetic composite with improved magnetic properties such as improved magnetic permeability and reduced iron loss. It may be possible.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리하는 단계는 승온 단계; 온도 유지 단계; 및 냉각 단계;를 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the heat treatment step includes a temperature raising step; temperature maintenance step; and a cooling step.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 승온 단계는 1 ℃/min 내지 10 ℃/min의 속도로 승온되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the temperature raising step may be raising the temperature at a rate of 1°C/min to 10°C/min.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 온도 유지 단계는, 500 ℃ 내지 1100 ℃의 온도로 30 분 내지 360 분동안 유지하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 온도 및 시간으로 온도 유지 단계를 수행하는 경우, 칩 제조 과정 및 압축성형 과정에서 발생하는 잔류 응력이 해소되며, 칩과 분말 내부 결정립의 성장이 이루어져, 투자율이 향상되고 철손이 감소되는 등 자기적 특성이 향상되는 효과가 있을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the temperature maintaining step may be performed by maintaining the temperature at 500°C to 1100°C for 30 to 360 minutes. When the temperature maintenance step is performed at a temperature and time within the above range, residual stress occurring during the chip manufacturing process and compression molding process is resolved, and grains inside the chip and powder grow, thereby improving magnetic permeability and reducing iron loss. This may have the effect of improving magnetic properties.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 냉각은 별도의 처리 없이, 실온에서 자연 냉각하는 것일 수 있다. 즉, 별도의 냉각제를 사용하거나, 냉각기기를 사용하지 않고, 고온의 환경을 제거함으로써 냉각을 수행하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the cooling may be natural cooling at room temperature without any additional treatment. That is, cooling may be performed by removing the high-temperature environment without using a separate coolant or cooling device.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of this specification are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
제조예 1Manufacturing Example 1
순철 분말(평균 입도 크기 (D50) 238.17 um, ㈜엠케이) 50 g, 에탄올 30 ml 및 APTES 2.5 ml를 실온에서 30 분간 400 rpm으로 교반하며 혼합하였다. 상기 혼합 후에, 혼합물을 여과하여 에탄올로 3회 세척하고, TEOS 12.5 ml 및 에탄올 50 ml를 포함하는 용액을 첨가하고 60 ℃에서 15분동안 300 rpm으로 교반한 다음 액상 NH4OH 20 ml을 첨가하고 60 ℃에서 15분동안 400 rpm으로 교반하며 혼합하였다. 이후, 추가적으로 60 ℃에서 2 시간동안 600 rpm으로 교반하였다. 50 g of pure iron powder (average particle size (D50) 238.17 um, MK Co., Ltd.), 30 ml of ethanol, and 2.5 ml of APTES were mixed while stirring at 400 rpm for 30 minutes at room temperature. After the above mixing, the mixture was filtered and washed three times with ethanol, a solution containing 12.5 ml of TEOS and 50 ml of ethanol was added and stirred at 300 rpm for 15 minutes at 60° C., then 20 ml of liquid NH 4 OH was added. The mixture was stirred and mixed at 400 rpm for 15 minutes at 60°C. Afterwards, it was additionally stirred at 600 rpm for 2 hours at 60°C.
다음으로, 혼합물을 여과하여 에탄올로 3회 세척하고 진공 오븐에서 70 ℃로 2 시간동안 건조하였다. 건조 이후, 500 ℃에서 4 시간동안 어닐링하여 SiO2를 포함하는 코팅층이 형성된 순철 분말을 제1자성재료로서 제조하였다. Next, the mixture was filtered, washed three times with ethanol, and dried in a vacuum oven at 70°C for 2 hours. After drying, pure iron powder on which a coating layer containing SiO 2 was formed by annealing at 500° C. for 4 hours was manufactured as a first magnetic material.
제조예 2Production example 2
상기 제조예 1에 있어, 순철 분말 대신 하기와 같이 제조한 칩 형상 합금을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 SiO2를 포함하는 코팅층이 형성된 칩형 합금을 제2자성재료로서 제조하였다: In Preparation Example 1, a chip-shaped alloy on which a coating layer containing SiO 2 was formed was manufactured as a second magnetic material in the same manner as Preparation Example 1, except that a chip-shaped alloy prepared as follows was used instead of pure iron powder:
6.5 wt%의 Si를 포함하는 Fe-Si 합금을 준비하여, 인가 전압 4.5 kW, 토출압력 20 kPa, 매끄러운 표면을 가지는 금속 휠을 이용하여 2000 rpm의 휠 속도로 멜트 스피닝을 수행하여 가로 2 mm * 세로 2 mm * 두께 40 μm의 규격의 칩 형상 합금을 제조한다.Prepare a Fe-Si alloy containing 6.5 wt% of Si, and perform melt spinning at a wheel speed of 2000 rpm using an applied voltage of 4.5 kW, a discharge pressure of 20 kPa, and a metal wheel with a smooth surface to form a 2 mm horizontal * A chip-shaped alloy with a height of 2 mm and a thickness of 40 μm is manufactured.
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1Examples 1 to 5 and Comparative Example 1
제조예 1의 제1자성재료 및 제조예 2의 제2자성재료를 하기 표 1에 나타낸 중량비로 혼합하고, 이에 윤활제(Kenulube)가 0.4 중량%로 포함되도록 혼합하고, 하기 표 1에 나타낸 압력으로 최대 밀도에 도달하도록 가압하여 토로이드 코어 형상(외부 25 mm, 내부 15 mm)의 벌크를 제조한 다음 열처리를 수행하였다. 열처리는 토로이드 코어를 튜브 로(furnace)에 넣어 공기 분위기에서 5 ℃/min의 속도로 승온하여 600 ℃의 온도에 도달하면 1 시간동안 온도를 유지하고, 그 이후 실온에서 냉각하여 연자성 복합체를 제조하였다.The first magnetic material of Preparation Example 1 and the second magnetic material of Preparation Example 2 were mixed in a weight ratio shown in Table 1 below, mixed so that a lubricant (Kenulube) was included at 0.4% by weight, and applied at a pressure shown in Table 1 below. The bulk of the toroidal core shape (outside 25 mm, inside 15 mm) was manufactured by pressing to reach maximum density and then subjected to heat treatment. Heat treatment involves putting the toroid core in a tube furnace and raising the temperature at a rate of 5 ℃/min in an air atmosphere. When the temperature reaches 600 ℃, the temperature is maintained for 1 hour, and then cooled to room temperature to form a soft magnetic composite. Manufactured.
실험예 1: 밀도 평가Experimental Example 1: Density evaluation
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 열처리 전후의 밀도를 측정하여 평가하였다. 구체적으로, 원료인 제1자성재료 및 제2자성재료의 밀도를 중량비에 따라 계산한 이론밀도값을 100%로 할 때, 측정값의 분율을 하기 표 2에 나타내었다.The density of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 before and after heat treatment was measured and evaluated. Specifically, when the theoretical density value calculated according to the weight ratio of the densities of the first magnetic material and the second magnetic material as raw materials is set to 100%, the fraction of the measured value is shown in Table 2 below.
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5의 연자성 복합체의 상대밀도가 95 % 이상으로 매우 높은 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the relative density of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 is very high, at 95% or more.
실험예 2: 연자성 복합체의 단면 관찰Experimental Example 2: Cross-sectional observation of soft magnetic composite
실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 연자성 복합체를 절단한 후, 광학현미경을 이용하여 단면 이미지를 촬영하였다. After cutting the soft magnetic composites prepared in Examples 1 to 4, cross-sectional images were taken using an optical microscope.
도 2a는 실시예 1의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2b는 실시예 2의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2c는 실시예 3의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이고, 도 2d는 실시예 4의 연자성 복합체의 절단면 광학현미경 이미지이다.FIG. 2A is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 1, FIG. 2B is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 2, and FIG. 2C is an optical microscope image of a cut surface of the soft magnetic composite of Example 3. , Figure 2d is an optical microscope image of the cross-section of the soft magnetic composite of Example 4.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 연자성 복합체는 분말 형태의 제1자성재료 및 칩 형태의 제2자성재료를 모두 사용함에 따라, 복수의 제1 자성재료 영역(밝은 영역)과 제2 자성재료 영역(어두운 영역)이 포함된 것을 확인하였고, 장방형 또는 타원형의 제2 자성재료 영역이 형성된 것을 확인하였다.Referring to FIGS. 2A to 2B, the soft magnetic composites of Examples 1 to 4 use both a first magnetic material in the form of a powder and a second magnetic material in the form of a chip, thereby forming a plurality of first magnetic material regions ( It was confirmed that a bright area) and a second magnetic material area (dark area) were included, and it was confirmed that a rectangular or oval-shaped second magnetic material area was formed.
또한, 도 2a 내지 도 2b에 대하여, 이미지 분석 프로그램(ImageJ) 각도 측정 툴을 이용하여, 제2자성재료 영역이 가압 방향에 수직한 방향에 대하여 정렬된 각도를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 구체적으로, 도 2a 내지 도 2b에서, 제2자성재료 영역의 양 끝점을 연결한 가상의 선과 광학현미경 이미지에서의 수평선(가압 방향에 수직한 방향)과의 각도를 측정하였다. 또한, 도 2a 내지 도 2b에서, 무작위의 제2자성재료 영역에 대하여 상기의 방법으로 각도를 측정하고, 그 평균값을 계산하였다.In addition, with respect to FIGS. 2A and 2B, the angle at which the second magnetic material region was aligned with respect to the direction perpendicular to the pressing direction was measured using the angle measurement tool of the image analysis program (ImageJ), and the angles are shown in Table 3 below. Specifically, in FIGS. 2A and 2B, the angle between the virtual line connecting both end points of the second magnetic material region and the horizontal line (direction perpendicular to the pressing direction) in the optical microscope image was measured. In addition, in FIGS. 2A and 2B, the angle was measured in a random area of the second magnetic material using the above method, and the average value was calculated.
상기 표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 연자성 복합체에 형성된 제2 자성재료 영역의 경우, 가압 방향에 수직한 방향에 대하여 20 °의 각도 범위 내로 정렬된 것을 확인하였다.Referring to Table 3, it was confirmed that the second magnetic material regions formed in the soft magnetic composites of Examples 1 to 4 were aligned within an angle range of 20° with respect to the direction perpendicular to the pressing direction.
실험예 3: 자기적 특성 평가Experimental Example 3: Evaluation of magnetic properties
실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체에 대하여, 1차권선과 2차권선을 균일 간격으로 각각 43회 권선한 후, 측정 장비 (BH Loop tracer, Magnetphysik, c-500)에 연결하여 시편의 토로이드 형상에 대한 정보(외경, 내경, 높이, 무게, 권선 수)를 입력한 후, -5 kA/m ~ 5 kA/m 범위로 자기장을 인가하며 자속밀도를 측정하여 히스테리시스 곡선을 측정하며, 히스테리시스 곡선으로부터 보자력 및 최대 상대투자율 값을 도출하고, 인가자장 5 kA/m일 때의 자속밀도 값을 도출하였다. For the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the primary and secondary windings were each wound 43 times at equal intervals, and then connected to a measuring device (BH Loop tracer, Magnetphysik, c-500). After entering information on the toroid shape of the specimen (outer diameter, inner diameter, height, weight, number of turns), apply a magnetic field in the range of -5 kA/m to 5 kA/m and measure the magnetic flux density to measure the hysteresis curve. In addition, the coercivity and maximum relative permeability values were derived from the hysteresis curve, and the magnetic flux density value when the applied magnetic field was 5 kA/m was derived.
또한, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체에 대하여 자기장 인가를 위한 1차 권선과, 센싱을 위한 2차 권선을 감고, BH analyzer (Iwatsu, SY-8219)를 이용하여, 주파수 1 kHz 및 자속밀도 1 T에서의 철손을 측정하여 자기적 특성 평가를 수행하였다.In addition, with respect to the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, a primary winding for applying a magnetic field and a secondary winding for sensing were wound, and using a BH analyzer (Iwatsu, SY-8219), frequency 1 Magnetic properties were evaluated by measuring iron loss at kHz and magnetic flux density of 1 T.
도 3에 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 히스테리시스 곡선을 나타내었다. 구체적으로, 도 3의 (a)에 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 히스테리시스 곡선을 나타내었고, (b)에 (a)의 - 0.5 kA/m 내지 0.5 kA/m 범위의 확대 도면을 나타내었다. Figure 3 shows the hysteresis curves of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. Specifically, Figure 3 (a) shows the hysteresis curves of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, and (b) shows the hysteresis curves in the range of -0.5 kA/m to 0.5 kA/m of (a). An enlarged drawing is shown.
하기 표 4에 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 자속밀도 (@ 5kA/m), 최대 상대 투자율, 보자력을 나타내었다. Table 4 below shows the magnetic flux density (@ 5kA/m), maximum relative permeability, and coercivity of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
상기 표 4을 참조하면, 실시예 1 내지 4의 연자성 복합체의 투자율이 높으며, 특히 실시예 4의 투자율 및 보자력이 높은 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 4, it can be seen that the soft magnetic composites of Examples 1 to 4 have high magnetic permeability, and in particular, the magnetic permeability and coercive force of Example 4 are high.
또한, 도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 5의 연자성 복합체의 경우, 비교예 1의 연자성 복합체보다 초기 투자율이 높게 나타나며 그에 따라 같은 인가 자기장 세기에서 높은 자속밀도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Additionally, referring to Figure 3, it can be seen that the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 have higher initial permeability than the soft magnetic composite of Comparative Example 1, and thus exhibit high magnetic flux density at the same applied magnetic field intensity.
또한, 하기 표 5에 0.05 내지 1 T의 자속 밀도 달성 조건에서의 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 철손 값(1 kHz)에 대한 데이터를 나타내었다. Additionally, Table 5 below shows data on the iron loss value (1 kHz) of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 under conditions of achieving a magnetic flux density of 0.05 to 1 T.
또한, 도 4에 1 T의 자기장을 인가한 조건에서 50 Hz 내지 1000 Hz(1 kHz) 범위에서 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1의 연자성 복합체의 주파수에 따른 철손의 그래프를 나타내었다.In addition, Figure 4 shows a graph of iron loss according to frequency of the soft magnetic composites of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 in the range of 50 Hz to 1000 Hz (1 kHz) under the condition of applying a magnetic field of 1 T. .
상기 표 5 및 도 4를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 연자성 복합체의 철손 값은 모든 자기장 조건에서 비교예 1의 연자성 복합체보다 우수하고, 주파수에 따라 철손이 증가하는 비율(기울기)도 비교예 1의 연자성 복합체보다 작은 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 5 and Figure 4, the iron loss value of the soft magnetic composite of Examples 1 to 4 is superior to that of the soft magnetic composite of Comparative Example 1 under all magnetic field conditions, and the rate at which the iron loss increases with frequency (slope) ) can also be confirmed to be smaller than the soft magnetic composite of Comparative Example 1.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 연자성 복합체는 투자율이 높고 철손이 작아 자기적 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. As a result, it can be confirmed that the soft magnetic composite according to an embodiment of the present invention has high magnetic permeability and small iron loss, and thus has excellent magnetic properties.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the patents described below will be understood by those skilled in the art. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims.
Claims (17)
칩(chip) 형상의 철 합금을 포함하는 제2자성재료로부터 유래된 제2 자성재료 영역;을 포함하는 연자성 복합체.
a first magnetic material region derived from a first magnetic material containing pure iron-based powder; and
A soft magnetic composite comprising a second magnetic material region derived from a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy.
상기 연자성 복합체의 임의의 단면에 있어,
상기 임의의 단면은 상기 제1 자성재료 영역 및 복수 개의 상기 제2 자성재료 영역을 포함하고,
상기 제2 자성재료 영역은 각각 독립적으로 장방형 또는 타원형의 영역이고,
가압 방향에 수직한 방향과 ± 20° 각도 범위 내의 형태로 정렬되어 있는 것인 연자성 복합체.
According to paragraph 1,
In any cross section of the soft magnetic composite,
The arbitrary cross-section includes the first magnetic material region and a plurality of the second magnetic material regions,
The second magnetic material regions are each independently rectangular or oval-shaped,
A soft magnetic composite that is aligned in a direction perpendicular to the pressing direction and within an angle range of ±20°.
상기 순철계 분말의 평균 입자 크기는 10 μm 내지 300 μm인 것인 연자성 복합체.
According to paragraph 1,
A soft magnetic composite wherein the pure iron-based powder has an average particle size of 10 μm to 300 μm.
상기 칩 형상은 하기 식 1을 만족하는 것인 연자성 복합체:
[식 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 107
상기 식 1에서, A는 칩 형상의 면적(μm2)이고, B는 칩 형상의 두께(μm)이다.
According to paragraph 1,
A soft magnetic composite wherein the chip shape satisfies the following equation 1:
[Equation 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 10 7
In Equation 1, A is the area of the chip shape (μm 2 ), and B is the thickness of the chip shape (μm).
상기 제2자성재료의 칩 형상의 두께와, 상기 제1자성재료의 평균 입자 크기의 비는 1:2 내지 1: 30인 것인 연자성 복합체.
According to paragraph 1,
A soft magnetic composite wherein the ratio of the chip-shaped thickness of the second magnetic material and the average particle size of the first magnetic material is 1:2 to 1:30.
상기 철 합금은 Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-P계 합금, Fe-B계 합금 및 Fe-C계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것인 연자성 복합체.
According to paragraph 1,
The iron alloy is a soft magnetic material that includes one or more of Fe-Si-based alloy, Fe-Co-based alloy, Fe-Ni-based alloy, Fe-P-based alloy, Fe-B-based alloy, and Fe-C-based alloy. complex.
상기 순철계 분말 및 상기 칩 형상의 철 합금은 각각 독립적으로 외표면에 절연 코팅층을 포함하고,
상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것인 연자성 복합체.
According to paragraph 1,
The pure iron-based powder and the chip-shaped iron alloy each independently include an insulating coating layer on the outer surface,
The insulating coating layer includes one or more of MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 O 3 A soft magnetic complex.
상기 혼합물을 가압성형하여 벌크자석을 제조하는 단계; 및
상기 벌크자석을 열처리하여 연자성 복합체를 제조하는 단계;를 포함하는 연자성 복합체의 제조 방법.
Preparing a mixture by mixing a first magnetic material containing pure iron-based powder and a second magnetic material containing a chip-shaped iron alloy;
Manufacturing a bulk magnet by pressurizing the mixture; and
Manufacturing a soft magnetic composite by heat-treating the bulk magnet.
상기 분말의 평균 입자 크기는 10 μm 내지 300 μm 인 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
A method for producing a soft magnetic composite, wherein the average particle size of the powder is 10 μm to 300 μm.
상기 칩 형상은 하기 식 1을 만족하는 것인 연자성 복합체의 제조방법:
[식 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 107
상기 식 1에서, A는 칩 형상의 면적(μm2)이고, B는 칩 형상의 두께(μm)이다.
According to clause 8,
A method of manufacturing a soft magnetic composite wherein the chip shape satisfies the following equation 1:
[Equation 1]
10 ≤ A/B (μm) ≤ 10 7
In Equation 1, A is the area of the chip shape (μm 2 ), and B is the thickness of the chip shape (μm).
상기 제2자성재료의 칩 형상의 두께와, 상기 제1자성재료의 평균 입자 크기의 비는 1:2 내지 1: 30인 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
A method for producing a soft magnetic composite, wherein the ratio of the chip-shaped thickness of the second magnetic material and the average particle size of the first magnetic material is 1:2 to 1:30.
상기 제1자성재료 및 상기 제2자성재료는 중량비가 9:1 내지 1:9가 되도록 혼합되는 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
A method of producing a soft magnetic composite, wherein the first magnetic material and the second magnetic material are mixed so that the weight ratio is 9:1 to 1:9.
상기 철 합금은 Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-P계 합금, Fe-B계 합금 및 Fe-C계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것인 연자성 복합체의 제조방법.
According to clause 8,
The iron alloy is a soft magnetic material that includes one or more of Fe-Si-based alloy, Fe-Co-based alloy, Fe-Ni-based alloy, Fe-P-based alloy, Fe-B-based alloy, and Fe-C-based alloy. Manufacturing method of composite.
상기 순철계 분말 및 상기 칩 형상의 철 합금은 각각 독립적으로 외표면에 절연 코팅층을 포함하고,
상기 절연 코팅층은 MgO, ZnO, In2O3, SnO2, CaO, La2O3, CeO2, SrO, SiO2, Al2O3, ZrO2 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
The pure iron-based powder and the chip-shaped iron alloy each independently include an insulating coating layer on the outer surface,
The insulating coating layer includes one or more of MgO, ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , CaO, La 2 O 3 , CeO 2 , SrO, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 O 3 A method for producing a soft magnetic composite.
상기 가압성형은 10 ℃ 내지 1,200 ℃의 온도 조건에서, 500 MPa 내지 2500 MPa의 압력을 가하여 수행되는 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
A method of producing a soft magnetic composite, wherein the pressure molding is performed by applying a pressure of 500 MPa to 2500 MPa under temperature conditions of 10 ℃ to 1,200 ℃.
상기 열처리하는 단계는 승온 단계; 온도 유지 단계; 및 냉각 단계; 를 포함하는 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
The heat treatment step includes a temperature raising step; temperature maintenance step; and cooling step; A method for producing a soft magnetic composite comprising a.
상기 온도 유지 단계는, 500 ℃ 내지 1100 ℃의 온도로 30 분 내지 360 분 동안 유지하여 수행되는 것인 연자성 복합체의 제조 방법.
According to clause 8,
The temperature maintaining step is performed by maintaining the temperature at 500°C to 1100°C for 30 to 360 minutes.
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