KR100446193B1 - 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 실린더형 성형 공간이 제공되는 금속 주형, 상기 금속 주형의 내부에 이동 가능하게 배치되는 상부 펀치 및 하부 펀치 및 상기 금속 주형에 인접하게 배치되어 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하며, 복수 개의 도전체 박막을 구비한 자화 수단을 포함한다. 그 결과 자화 수단의 자극 수를 늘림으로서 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
스테핑 모터(Stepping Motor)에는 PM(Permanent Magnet)형, VR(Variable Reluctance)형, HB(hybrid)형이 있다.
PM형 스테핑 모터란 스테핑 모터의 회전자가 영구 자석으로 된 것을 말하고, VR형 스테핑 모터란 회전자의 단말이 톱니 모양인 것을 말하며, HB형 스테핑 모터란 PM형 스테핑 모터와 VR형 스테핑 모터를 결합한 것을 말한다.
한편, 표면에 다극 이방성을 갖은 실린더형 자석은 PM형 스테핑 모터에 가장 많이 사용된다.
이러한 PM형 스테핑 모터는 가격이 저렴하면서도 그 제어성이 매우 우수하여 제어가 필요한 기기에 많이 쓰이고 있다. 그러나 종래의 다극 이방성을 갖는 실린더형 자석을 이용한 PM형 스테핑 모터는 마그네트(Magnet)의 자극 수의 제한으로 인해 제어의 정밀도가 한정되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로는 국내 특허 제 1984-002728(발명의 명칭 : "실린더형 영구 자석 제조 방법")이 있다.
국내 특허 제1984-002728(발명의 명칭 : "실린더형 영구 자석 제조 방법")은 실린더형 성형 공간 내에서 이동하는 하부 펀치와 연합되는 금속 주형을 구성하는 단계와, 상기 금속 주형이 제조될 자석의 자극에 대응하여 자화 수단을 내면부 표면에 제공하는 단계와, 상기 성형 공간을 자기적 이방성을 갖는 페로 자성 분말로 채우는 단계와, 상기 상부 펀치와 하부 펀치 사이의 페로 자성 성분을 성형함과 동시에 자화 수단을 이용하여 자기적 이방성을 유도시키는 단계와, 소성에 의하여 형성된 성형을 탈자화시키는 단계와, 유발된 이방성을 동일한 방향으로 소성된 성형체를 자화시키는 단계를 가진 원통형 영구 자석 제조 방법에 있어서, 상기 자화 수단이 상기 성형 공간의 외주면 표면에서 측정하여 3.5 × 103[암페어-턴/미터]보다 작지 않은 펄스 자계를 발생시켜 상기 성형체상에서 다극 표면 이방성을 얻도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 국내 특허 제1984-002728(발명의 명칭 : "실린더형 영구 자석 제조 방법")은 상기 자화 수단으로서 코일을 삽입하여 코일에 펄스 전류를 인가함으로서 자화를 하는 방법이 이용되었다. 그러나 이 방법은 코일의 직경으로 인해 24극 이상의 자극을 형성시키기 어려운 문제점이 있다.
그 결과 코일을 상하로 2중으로 배치하는 방법이 강구되었지만 이러한 방법은 자속 밀도가 불균일해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 마그네트의 자극 수를 늘림으로서 정밀도를 향상시킬 수 있는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 자화 수단으로서 코일이 아닌 도전체 박막을 사용함으로써 많은 자극을 삽입할 수 있는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 자화 수단으로서 코일이 아닌 도전체 박막을 삽입함으로써 높은 전류를 흘려주더라도 절연체가 파괴되지 않는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영구 자석 제조 장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영구 자석 제조 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자화 수단의 분해 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 성형 공간
2 : 슬롯
3 : 자화 수단
4 : 스페이서
상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 성형 공간이 제공되는 금속 주형; 상기 금속 주형의 내부에 이동 가능하게 배치되는 상부 펀치 및 하부 펀치; 및 상기 금속 주형에 인접하게 배치되어 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하며, 복수 개의 도전체 박막을 포함하는 자화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치가 제공된다.
여기서, 상기 자화 수단은 상기 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시켜 상기 자성 분말이 다극 표면 이방성을 가지며, 상기 도전체 박막들은 상기 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 도전체 박막들은 강자성체로 이루어지며 구체적으로는 구리로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 성형 공간은 실린더형일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 성형 공간이 금속 주형에 제공되는 단계; 상기 금속 주형의 내부에 상부 펀치 및 하부 펀치를 이동 가능하게 배치되는 단계; 상기 상부펀치 및 하부 펀치를 이용하여 자성 분말을 성형하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 금속 주형에 인접하게 배치된 자화 수단이 상기 성형체를 형성하는 동안 상기 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하기 위해 제1 자화하는 단계를 포함하되, 상기 자화 수단은 복수 개의 도전체 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법이 제공된다.
여기서, 상기 자화 수단은 상기 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시켜 상기 자성 분말이 다극 표면 이방성을 가지며, 상기 도전체 박막들은 상기 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 도전체 박막들은 강자성체로 이루어지며 구체적으로는 구리로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 방법은 상기 성형체를 소결시켜 소결체를 형성하는 단계; 및
상기 소결체에 자기적 이방성을 부여하기 위해 제2 자화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 자화하는 단계와 제2 자화하는 단계는 자기적 이방성과 동일 방향으로 자화하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 성형 공간은 실린더형일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 도전체 박막을 이용한 영구 자석 제조 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영구 자석 제조 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 성형 공간(1)에서 자성 분말이 형성체로 형성되는 동안 자화 수단(3)은 자성 분말에 자기적 이방성을 부여한다.
여기서, 자화 수단(3)은 성형 공간(1)의 외주상에 위치하며 복수 개의 도전체 박막으로 구성되어 있다.
자화 수단(3)으로서 전도체 박막을 사용하게 되면 같은 전류를 흘리더라도 폭이 좁으므로 좁은 면적에 더 많은 자극을 형성할 수 있다.
구체적으로는 수학식 1과 같이 자력은 암페어와 코일을 감은 횟수에 비례한다. 따라서, 자화 수단(3)으로서 코일을 사용하는 경우 코일을 감은 회수(N)를 늘리게 되면 저항이 증가하게 되기 때문에 높은 전류(A)를 인가해 줄 수 없으므로 자성 분말을 자화시키기 위한 충분한 자력을 발생시킬 수 없게 된다. 따라서 코일을 사용하는 경우 최대의 48극 이상의 극 수를 삽입하기는 어렵다.
그러나 자화 수단(3)으로서 전도체 박막을 사용하는 경우 코일을 감은회수(N)를 변화시키는 것이 아니라 저항을 변화시켜 전류(A)를 조정하게 되기 때문에 더 많은 극 수를 삽입할 수 있다. 전도체 박막을 사용하는 경우 폭은 좁으면서 코일과 같은 면적을 가지게 할 수 있기 때문에 저항이 감소하게 되고 높은 전류를 인가해 줄 수 있다. 그 결과 전도체 박막을 사용하는 경우 48극 이상의 극수를 삽입하여 자성 분말이 자극 표면 이방성을 갖도록 할 수 있다.
또한 자화 수단(3)으로서 전도체 박막을 사용하는 것은 자화 수단의 표면적이 넓어지므로 방열에 효과적이며 더 높은 전류를 흘려주더라도 절연체가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면 도전체 박막은 강자성체로 구성될 수 있으며 강자성체로는 구리가 사용될 수 있다. 또한 도전체 박막은 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치되어 있다.
슬롯(2)은 금속(구체적인 실시예로는 철(Fe)로 이루어짐)으로 이루어져 있으며 스페이서(4)는 자력의 순환을 원활하게 하기 위한 공간이다. 슬롯(2)이나 스페이서(4)는 공지 기술로서 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영구 자석 제조 장치의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 자화 수단(14)은 금속 주형(13)에 인접하게 배치되어 있으며, 상부 펀치(11)와 하부 펀치(12)는 금속 주형 내부에서 이동 가능하게 배치되어 있다.
상부 펀치(11)와 하부 펀치(12)는 자성 분말(15)을 가압 성형하여 성형체를형성한다.
한편, 상부 펀치(11)와 하부 펀치(12)가 자성 분말(15)을 성형체를 형성하는 동안, 자화 수단(14)은 자성 분말(15)에 자기적 이방성을 부여하게 된다. 구체적으로 자화 수단은 상기 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시키고, 그 결과 상기 자성 분말이 다극 표면 이방성을 가질 수 있도록 한다.
상술한 설명에 의거하여 본 발명에 따른 방법에 대하여 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 실린더형 성형 공간이 금속 주형에 제공된다(단계 31). 그리고 금속 주형의 내부에 상부 펀치 및 하부 펀치가 이동 가능하게 배치된다(단계 32).
여기서 상부 펀치와 하부 펀치는 자성 분말을 성형하는 데 이용된다. 즉 상부 펀치와 하부 펀치는 자성 분말을 성형하여 성형체를 형성한다(단계 33).
그리고 금속 주형에 인접하게 배치된 자화 수단은 성형체를 형성하는 동안 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하기 위해 제1 자화한다(단계 34). 구체적으로 자화 수단은 복수 개의 도전체 박막을 구비하고 있으며 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시키고 그 결과 자성 분말이 다극 표면 이방성을 갖도록 유도한다.
여기서 도전체 박막들은 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치되어 있으며 강자성체로 구성되어 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 강자성체는 구리가 될 수 있다.
자화된 성형체를 소결하여 소결체를 형성한다(단계 35). 소결체를 형성하는 데 이용되는 온도, 시간 및 기타 변이들은 일반적인 영구 자석의 제조 방법과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.
그리고 소결체에 다시 자기적 이방성을 부여하기 위해 제2 자화를 한다(단계 36). 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 제1 자화와 제2 자화는 자기적 이방성과 동일 방향으로 이루어질 수 있다. 소결체에 제2 자화를 하는 이유는 성형체를 소결하는 동안 자화도가 고온의 소결 공정이 진행되는 동안 고온으로 인하여 저하될 수 있기 때문이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자화 수단의 분해 사시도이다. 자화 수단은 인접해 있는 도전체 박막들의 자력이 반대 방향으로 이루어져야 하기 때문에 도 4와 같이 구성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법 및 장치는 따라서, 자화 수단의 자극 수를 늘림으로서 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자화 수단으로서 코일이 아닌 도전체 박막을 사용함으로써 많은 자극을 삽입할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 자화 수단으로서 코일이 아닌 도전체 박막을 삽입함으로써 높은 전류를 흘려주더라도 절연체가 파괴되지 않는 효과도 있다.
Claims (14)
- 영구 자석 제조 장치에 있어서,성형 공간이 제공되는 금속 주형;상기 금속 주형의 내부에 이동 가능하게 배치되는 상부 펀치 및 하부 펀치;및상기 금속 주형에 인접하게 배치되어 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하며, 복수의 도전체 박막을 구비한 자화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 자화 수단은 상기 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시켜 상기 자성 분말이 다극 표면 이방성을 가지는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 도전체 박막들은 상기 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 도전체 박막들은 강자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 도전체 박막은 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 성형 공간은 실린더형인 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 장치.
- 영구 자석 제조 방법에 있어서,성형 공간이 금속 주형에 제공되는 단계;상기 금속 주형의 내부에 상부 펀치 및 하부 펀치를 이동 가능하게 배치되는 단계;상기 상부펀치 및 하부 펀치를 이용하여 자성 분말을 성형하여 성형체를 형성하는 단계;및상기 금속 주형에 인접하게 배치된 자화 수단이 상기 성형체를 형성하는 동안 상기 자성 분말에 자기적 이방성을 부여하기 위해 제1 자화하는 단계를포함하되,상기 자화 수단은 복수 개의 도전체 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 자화 수단은 상기 금속 주형의 내부에 펄스 자계를 발생시켜 상기 자성 분말이 다극 표면 이방성을 가지는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 도전체 박막들은 상기 금속 주형의 주변부에 균등한 간격으로 배치되는것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 도전체 박막들은 강자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 도전체 박막은 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 성형 공간은 실린더형인 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 성형체를 소결시켜 소결체를 형성하는 단계; 및상기 소결체에 자기적 이방성을 부여하기 위해 제2 자화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 제1 자화하는 단계와 제2 자화하는 단계는 자기적 이방성과 동일 방향으로 자화하는 단계인 것을 특징으로 하는 도전체 박막을 구비한 영구 자석 제조 방법.
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