KR100249968B1 - Magnetization yoke of permanent magnet in rare-earth system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 희토류계 영구자석의 착자요크에 관한 것으로, 영구자석이 설치된 조립체의 내주면 또는 외주면을 에워쌀 수 있도록 형성된 본체와; 상기 본체의 내주면 또는 외주면에 영구자석과 대면할 수 있도록 형성된 코어와; 상기 코어에 강한 자장을 형성시킬 수 있도록 권취되는 코일과; 상기 코일에서 발생된 자속을 끌어당길 수 있도록 영구자석 배면에 설치되는 자장 유도체;를 포함한다.The present invention relates to a magnetizing yoke of a rare earth permanent magnet, comprising: a main body formed to enclose an inner circumferential surface or an outer circumferential surface of an assembly in which a permanent magnet is installed; A core formed to face the permanent magnet on the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the main body; A coil wound to form a strong magnetic field in the core; It includes; magnetic field derivative is installed on the rear of the permanent magnet to attract the magnetic flux generated in the coil.

따라서, 영구자석 배면에 부착된 자장 유도체에 의해 코어에서 발생된 자장이 균일하게 영구자석을 통과하면서 착자되므로 자장누설에 의한 영구자석의 불균일한 착자를 방지할 수 있어 영구자석이 부착되는 조립체의 품질을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.Therefore, since the magnetic field generated in the core is magnetized while passing through the permanent magnet uniformly by the magnetic field derivative attached to the rear surface of the permanent magnet, it is possible to prevent uneven magnetization of the permanent magnet due to magnetic field leakage and thus the quality of the assembly to which the permanent magnet is attached. Can bring the effect of improving.

Description

희토류계 영구자석의 착자요크Magnetized yoke of rare earth permanent magnet

본 발명은 직류 전동기에 설치되는 희토류계 영구자석의 착자요크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 착자요크의 코어에서 발생된 자장을 고정자 또는 로터의 영구자석에 고르게 유도하여 균일한 착자를 이룰 수 있는 영구자석의 착자요크에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetizing yoke of a rare earth permanent magnet installed in a DC motor, and more particularly, to permanently guide a magnetic field generated in the core of the magnetizing yoke to a permanent magnet of a stator or a rotor to achieve a uniform magnetization. It relates to a magnetizing yoke of a magnet.

하나 또는 그 이상의 희토류(Rare Earth)원소, 하나 또는 그 이상의 천이금속(Transition Metal ; 이하 TM이라 약칭함) 및 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 가운데 하나 또는 그이상의 원소를 함유하는 조성의 희토류계 합금을 기초로 하는 영구자석 조성물이 이미 알려져 있으며, 이와같은 영구자석 조성물은 각종 전동기, 발전기, 컴퓨터 부품, 음향기기 등 전기/전자 산업에 광범위하게 사용되고 있다.Contain one or more rare earth elements, one or more transition metals (abbreviated as TM) and one or more of boron (B), carbon (C), nitrogen (N) Permanent magnet compositions based on rare earth-based alloys are already known, and such permanent magnet compositions are widely used in the electric / electronics industry such as various electric motors, generators, computer parts, and acoustic devices.

여기서 희토류 원소로는 네오디뮴(Nd), 또는 프라세어디뮴(Pr) 또는 두원소 모두 해당되고, 천이금속으로서는 철(Fe) 또는 철과 코발트(Co)의 혼합물이 해당된다.Here, the rare earth element is neodymium (Nd), praseodymium (Pr), or both elements, and as the transition metal, iron (Fe) or a mixture of iron and cobalt (Co) is used.

이들의 바람직한 조성물은 Re2TM14B 상을 포함하는 것이다.Their preferred composition is one comprising a Re 2 ™ 14 B phase.

이와같은 Re-TM-B 합금을 기초로 하는 영구자석을 제조하는 대표적인 방법으로는 소결법(Sintering Process)과 급속응고법(Rapid Solidification Process)이 연구되어 있다.Representative methods for producing permanent magnets based on such Re-TM-B alloys have been studied, such as the sintering process and the rapid solidification process.

먼저 소결법에 따르면 Re-TM-B 합금을 용해한 후 조분쇄(Crushing), 미분쇄(Milling)를 거쳐 20㎛이하의 분말을 제조한다. 미분쇄된 분말은 성형시 자장을 가하여 입자를 자장 방향으로 정렬시킨 상태에서 압축하는 자장중 성형(Field Pressing) 공정을 거친다. 이와같이 자장중에서 압축된 성형체를 약 900∼1200℃의 온도에서 소결(Sintering)한다. 즉, 소정의 소결온도에 이르면 액상이 형성되면서 분말 성형체의 기공이 액상으로 채워지고 치밀화가 진행된다. 이어지는 단계로 450∼1000℃의 온도에서 열처리(Heat-treatment)한다. 소결 및 열처리가 끝난 후 소정의 모양으로 가공하고, 니켈(Ni)도금 등의 표면처리를 통하여 내식성을 향상시킨다.First, according to the sintering method, after dissolving the Re-TM-B alloy, a powder of 20 μm or less is prepared through crushing and milling. The finely ground powder is subjected to a field pressing process in which the particles are compressed in a state in which the particles are aligned in the magnetic direction by applying a magnetic field during molding. In this way, the compacted body compacted in the magnetic field is sintered at a temperature of about 900 to 1200 ° C. That is, when a predetermined sintering temperature is reached, the liquid phase is formed, the pores of the powder compact are filled with the liquid phase, and densification proceeds. In a subsequent step, heat-treatment is performed at a temperature of 450 to 1000 ° C. After sintering and heat treatment are finished, it is processed into a predetermined shape and corrosion resistance is improved through surface treatment such as nickel (Ni) plating.

한편, 급속응고법에 따르면 Re-TM-B 합금을 용해한 후 멜트 스피닝(Melt Spinning)법으로 급속응고시켜 자기적 특성을 갖는 비정질 또는 미세 결정질의 리본을 제조한다. 제조된 리본 입자는 볼 밀(Ball Mill) 장치로 미세하게 분쇄한다.On the other hand, according to the rapid solidification method, after dissolving the Re-TM-B alloy is rapidly solidified by the melt spinning method (Melt Spinning) to produce an amorphous or fine crystalline ribbon having magnetic properties. The ribbon particles thus prepared are finely ground in a ball mill apparatus.

분쇄된 리본 입자를 밀폐형 또는 반밀폐형 금형다이에 장입한 후 열간압축성형하여 등방성의 영구자석을 형성한 후 다시 열간에서 소성변형시키는 다이업셋팅(Die-upsetting) 공정을 통해 자화 용이축이 가압방향과 대체로 평행한 방향으로 이방화 특성을 나타내는 영구자석을 제조한다.The pulverized ribbon particles are placed in a hermetic or semi-hermetic mold die and hot pressed to form isotropic permanent magnets and then plastically deformed in the hot die-upsetting process. And permanent magnets exhibiting anisotropic properties in a generally parallel direction.

한편, 이와같이 제조된 희토류계 영구자석을 착자하려면 보자력이 매우 강하기 때문에 조립물에 부착한 상태에서 자화력을 가하여 자화시키는 착자방법이 이용되고 있다.On the other hand, since the coercive force is very strong to magnetize the rare earth permanent magnet manufactured as described above, a magnetization method of applying magnetization force in the state of being attached to an assembly is used.

도 1은 전동기의 로터에 조립되는 영구자석을 착자시키는 종래의 착자요크를 보인 단면도이며, 도 2는 착자되는 과정을 보인 도 1의 요부확대 단면도로서, 호형곡면을 이루는 로터(1)의 외주연에 소결법(Sintering Process) 또는 급속응고법(Rapid Solidification Process) 등의 통상의 희토류계 영구자석 제조방법으로 결정축 방향에 따라 자화용이축을 갖는 자기이방성을 갖도록 제조된 영구자석(2)이 소정간격으로 배열되어 조립된다.1 is a cross-sectional view showing a conventional magnetizing yoke to magnetize the permanent magnet assembled to the rotor of the electric motor, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of Figure 1 showing the magnetization process, the outer peripheral edge of the rotor (1) forming an arc-shaped curved surface In the conventional rare earth permanent magnet manufacturing method such as sintering process or rapid solidification process, permanent magnets (2) manufactured to have magnetic anisotropy with biaxiality for magnetization along the crystal axis direction are arranged at predetermined intervals. Are assembled.

한편, 착자요크는 영구자석(2)이 구비된 로터(1)의 둘레를 에워싸는 본체(10)와, 본체(10)의 내주연에 영구자석(2)과 대면할 수 있도록 돌출된 코어(12)와, 코어(12)에 강한 자장을 발생시킬 수 있도록 권취되는 코일(14)로 이루어져, 로터(1)의 둘레에 설치된다.Meanwhile, the magnetizing yoke has a main body 10 surrounding the circumference of the rotor 1 having the permanent magnet 2 and a core 12 protruding from the inner circumference of the main body 10 so as to face the permanent magnet 2. ) And a coil 14 wound so as to generate a strong magnetic field in the core 12, and is installed around the rotor 1.

이와같은 상태에서 코일(14)에 고전류를 인가하면 코어(14)에서 발생된 강한 자장의 자속(flux)이 영구자석(2)을 통과하면서 영구자석(2) 내부의 자구(Magnetic domain)가 자화용이축 방향으로 배열되면서 착자가 이루어진다.When a high current is applied to the coil 14 in such a state, the magnetic flux of the strong magnetic field generated in the core 14 passes through the permanent magnet 2 and the magnetic domain inside the permanent magnet 2 becomes magnetized. Magnetization occurs while being arranged in the direction of the easy axis.

그런데 이와같은 종래의 희토류계 영구자석 착자요크는 코일(14)에 흐르는 전류에 의하여 코어(12)의 모서리 부분에서는 자속의 누설에 의해 이와 가까운 위치에 대면하고 있는 영구자석(2)의 가장자리에서는 반대극이 형성되는 현상이 발생되는 문제가 있었다.However, such a conventional rare earth permanent magnet magnetizing yoke is opposite to the edge of the permanent magnet 2 facing the position close to the core 12 due to the leakage of magnetic flux due to the current flowing in the coil 14. There was a problem that the phenomenon that the pole is formed.

따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 착자요크의 코일에서 발생되는 반대극을 형성하게 하는 자속을 감소시켜 착자시에 영구자석 전체에 균일한 착자를 이룰수 있도록 하는 희토류계 영구자석 착자요크를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve this problem, rare earth-based permanent magnet magnetization to reduce the magnetic flux to form the opposite pole generated in the magnetizing yoke coil to achieve a uniform magnetization throughout the permanent magnet at the time of magnetization The purpose is to provide a yoke.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 영구자석이 설치된 조립체의 내주면 또는 외주면을 에워쌀 수 있도록 형성된 본체와; 상기 본체의 내주면 또는 외주면에 영구자석과 대면할 수 있도록 형성된 코어와; 상기 코어에 강한 자장을 형성시킬 수 있도록 권취되는 코일과; 상기 코일에서 발생된 자속을 끌어당길 수 있도록 영구자석 배면에 설치되는 자장 유도체;를 포함하는 희토류계 영구자석 착자요크를 제공한다.The present invention for realizing such an object and the main body formed so as to surround the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the assembly is installed permanent magnet; A core formed to face the permanent magnet on the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of the main body; A coil wound to form a strong magnetic field in the core; It provides a rare earth-based permanent magnet magnetizing yoke comprising a; magnetic field derivative installed on the rear of the permanent magnet to attract the magnetic flux generated in the coil.

이와같은 본 발명에 따르면, 영구자석 배면에 부착된 자장 유도체에 의해 코어에서 발생된 자장이 균일하게 영구자석을 통과하면서 착자되므로 자장누설에 의한 영구자석의 불균일한 착자를 방지할 수 있어 영구자석이 부착되는 조립체의 품질을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.According to the present invention, the magnetic field generated in the core by the magnetic field derivative attached to the back of the permanent magnet is magnetized while passing through the permanent magnet uniformly to prevent uneven magnetization of the permanent magnet due to magnetic field leakage, the permanent magnet is It can bring about an effect of improving the quality of the assembly to be attached.

도 1은 종래의 착자요크를 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional magnetizing yoke,

도 2는 도 1의 요부확대 단면도,2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 착자요크를 보인 단면도,3 is a cross-sectional view showing a magnetizing yoke according to the present invention;

도 4는 도 3의 요부확대 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 3;

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>

10 ; 착자요크 12 ; 코어10; Magnetized yoke 12; core

14 ; 코일 16 ; 자장 유도체14; Coil 16; Magnetic field derivative

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 희토류계 영구자석의 착자요크를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따라 로터의 영구자석을 착자시키는 것을 도시한 요부확대 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing the magnetizing yoke of the rare earth permanent magnet according to the present invention, Figure 4 is an enlarged cross-sectional view showing the main part magnetizing the permanent magnet of the rotor according to the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 로터에 조립된 영구자석을 착자시키기 위한 착자요크는 영구자석이 설치된 로터의 외주면을 에워쌀 수 있도록 본체가 형성되며, 상기 본체의 내주면 로터의 영구자석과 대면할 수 있도록 코어가 형성되며, 상기 코어에 강한 자장을 형성시킬 수 있도록 전류를 인가할 수 있는 코일이 권취되어 있으며, 상기 코일에서 발생된 자속(flux)이 영구자석에 고르게 유도될 수 있도록 영구자석 배면에 착자공정시에만 부착되는 자장 유도체가 설치된다.The magnetizing yoke for magnetizing the permanent magnet assembled to the rotor of the electric motor according to an embodiment of the present invention has a main body formed to surround the outer circumferential surface of the rotor in which the permanent magnet is installed, and the permanent magnet of the inner circumferential surface of the rotor faces the permanent magnet. A core is formed so that the core can be formed, and a coil capable of applying a current to form a strong magnetic field in the core is wound, and a permanent magnet so that flux generated in the coil can be evenly induced to the permanent magnet. On the back, a magnetic field derivative is attached which is attached only during the magnetization process.

상기 자장 유도체는 코일에서 발생되는 자속의 흐름을 끌어당길 수 있는 영구자석 또는 전자석으로 이루어진다.The magnetic field derivative is composed of a permanent magnet or an electromagnet capable of attracting a flow of magnetic flux generated from a coil.

이하, 본 발명에 따른 희토류계 영구자석의 착자공정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the magnetizing process of the rare earth permanent magnet according to the present invention will be described.

먼저, Re-TM-B 합금을 기초로 하는 영구자석(2)을 소결법(Sintering Process)또는 급속응고법(Rapid Solidification Process) 등을 이용하여 제조한다.First, a permanent magnet 2 based on Re-TM-B alloy is manufactured by using a sintering process or a rapid solidification process.

즉, 소결법에 따르면 Re-TM-B 합금을 용해한 후 조분쇄(Crushing), 미분쇄(Milling)한 분말을 자장중에서 압축하는 자장중 성형(Field Pressing) 공정을 실시하여 이와같이 자장중에서 압축된 성형체를 약 900∼1200℃의 온도에서 소결(Sintering)하면, 분말 성형체의 기공이 액상으로 채워지고 치밀화가 진행되고, 450∼1000℃의 온도에서 열처리(Heat-treatment)하여 호형단면을 로터(1)의 외주연에 조립할 수 있도록 C 형상으로 가공하고 니켈(Ni)도금 등의 표면처리한다.In other words, according to the sintering method, after the melting of the Re-TM-B alloy, a compacted and milled powder is pressed in a magnetic field to carry out a field pressing process to obtain a compacted compact in such a magnetic field. When sintering at a temperature of about 900 ~ 1200 ℃, the pores of the powder compact is filled with the liquid phase and the densification proceeds, heat-treatment at a temperature of 450 ~ 1000 ℃ to arc-shaped cross section of the rotor (1) It is processed into C shape to be assembled on the outer circumference and surface treatment such as nickel (Ni) plating.

희토류계 영구자석(2)을 제조하는 또 다른 방법인 급속응고법에 따르면 Re-TM-B 합금을 용해한 후 멜트 스피닝(Melt Spinning)법으로 급속응고시켜 자기적 특성을 갖는 비정질 또는 미세 결정질의 리본을 제조하여 볼 밀(Ball Mill) 장치로 미세하게 분쇄한다. 분쇄된 리본 입자를 밀폐형 또는 반밀폐형 금형다이에 장입한 후 열간압축성형하여 등방성의 영구자석(2)을 형성한 후 다시 열간에서 소성변형시키는 다이업셋팅(Die-upsetting) 공정을 통해 자화 용이축이 가압방향과 대체로 평행한 방향으로 이방화 특성을 갖도록 제조한다.According to the rapid solidification method, which is a method of manufacturing the rare earth permanent magnet (2), after dissolving the Re-TM-B alloy and rapidly solidifying it by a melt spinning method, an amorphous or fine crystalline ribbon having magnetic properties is obtained. It is prepared and finely ground in a ball mill device. Easy magnetization through die-upsetting process in which the pulverized ribbon particles are charged into a hermetic or semi-sealed mold die and hot pressed to form an isotropic permanent magnet (2), and then plastically deformed in the hot die. It is manufactured to have an anisotropic property in a direction substantially parallel to this pressing direction.

이와같이 제조된 희토류계 영구자석(2)을 호형곡면을 이루는 로터(1)의 외주연에 소정간격으로 배열시켜 조립한 후 착자요크 내부에 넣어 코어(12)와 영구자석(2)이 서로 대면할 수 있도록 정열한 다음, 영구자석(2)의 배면에 자장 유도체(16)를 부착한다.The rare earth-based permanent magnets (2) thus prepared are arranged on the outer periphery of the rotor (1) forming an arc-shaped curved surface at a predetermined interval, and then assembled into a magnetizing yoke so that the core (12) and the permanent magnet (2) face each other. After aligning so that the magnetic field derivative (16) is attached to the back of the permanent magnet (2).

이와같은 상태에서 코일(14)에 고전류를 인가하면 코어(14)에서 발생된 강한 자장의 자속(flux)이 영구자석(2)을 통과하면서 영구자석(2) 내부의 자구(Magnetic domain)가 자화용이축 방향으로 배열되면서 착자가 이루어진다.When a high current is applied to the coil 14 in such a state, the magnetic flux of the strong magnetic field generated in the core 14 passes through the permanent magnet 2 and the magnetic domain inside the permanent magnet 2 becomes magnetized. Magnetization occurs while being arranged in the direction of the easy axis.

특히, 영구자석(2) 배면에 부착된 자장 유도체(16)가 자속을 강하게 끌어당겨 영구자석(2)에 강한 자장이 통과하도록 한다.In particular, the magnetic field derivative 16 attached to the rear surface of the permanent magnet 2 attracts the magnetic flux strongly so that a strong magnetic field passes through the permanent magnet 2.

또한, 코일(14)에 흐르는 전류에 의하여 발생된 자속도 자장 유도체(16)에 끌리어 영구자석(2)을 통과하도록 함으로써 영구자석(2)의 모서리에 반대되는 극이 형성되는 것을 방지한다.In addition, the magnetic flux magnetic field inductor 16 generated by the current flowing through the coil 14 passes through the permanent magnet 2 to prevent the formation of a pole opposite to the edge of the permanent magnet 2.

이와같이 착자시킨 후 영구자석(2) 배면에 부착한 자장 유도체(16)를 분리하고 전동기의 로터(1)로 사용한다.After magnetizing in this manner, the magnetic field derivative 16 attached to the rear surface of the permanent magnet 2 is separated and used as the rotor 1 of the electric motor.

한편, 예시도면에서는 로터(1)에 설치된 영구자석(2)을 착자하기 위한 착자요크를 보이고 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 착자요크의 형상을 변경하여 희토류계 영구자석이 설치되는 스테이터에도 적용이 가능함을 알 수 있다.On the other hand, in the exemplary drawing shows a magnetizing yoke for magnetizing the permanent magnet (2) installed in the rotor (1), but the present invention is not limited to this, it is applicable to the stator in which the rare earth permanent magnet is installed by changing the shape of the magnetizing yoke It can be seen that.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.The foregoing is merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without changing the subject matter of the present invention.

따라서 본 발명에 따르면, 영구자석 배면에 부착된 자장 유도체에 의해 코어에서 발생된 자장이 균일하게 영구자석을 통과하면서 착자되므로 자장누설에 의한 영구자석의 불균일한 착자를 방지할 수 있어 영구자석이 부착되는 조립체의 품질을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the magnetic field generated in the core is magnetized while passing through the permanent magnet uniformly by the magnetic field derivative attached to the rear surface of the permanent magnet, it is possible to prevent uneven magnetization of the permanent magnet due to magnetic field leakage. This can bring about an effect of improving the quality of the assembly.

Claims (3)

영구자석이 설치된 조립체의 내주면 또는 외주면을 에워쌀 수 있도록 형성된 요크와;A yoke formed to surround an inner circumferential surface or an outer circumferential surface of the assembly provided with a permanent magnet; 상기 요크의 내주면 또는 외주면에 영구자석과 대면할 수 있도록 형성된 코어와;A core formed to face the permanent magnet on an inner circumferential surface or an outer circumferential surface of the yoke; 상기 코어에 강한 자장을 형성시킬 수 있도록 권취되는 코일과;A coil wound to form a strong magnetic field in the core; 상기 코일에서 발생된 자속을 끌어당길 수 있도록 영구자석 배면에 설치되는 자장 유도체;를 포함하는 희토류계 영구자석의 착자요크.Magnetizing yoke of a rare earth permanent magnet comprising a; magnetic field derivative installed on the rear of the permanent magnet so as to attract the magnetic flux generated in the coil. 제 1 항에 있어서, 상기 자장 유도체는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 희토류계 영구자석의 착자요크.2. The magnetizing yoke of the rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein the magnetic field derivative is a permanent magnet or an electromagnet. 제 1 항에 있어서, 상기 자장 유도체는 착자 후 분리할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 희토류계 영구자석의 착자요크.2. The magnetizing yoke of the rare earth-based permanent magnet according to claim 1, wherein the magnetic field derivative is formed to be separated after magnetization.
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