KR100543582B1

KR100543582B1 - 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법

Info

Publication number: KR100543582B1
Application number: KR1020030052696A
Authority: KR
Inventors: 김동환; 장동열; 강병길
Original assignee: 자화전자 주식회사
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20050014193A

Abstract

본 발명은 네오디뮴(Nd)계 희토류소결자석 제조공정 중에 희토류분말의 펄스자장 종축성형공정에 있어 자장성형공정을 충진 →정렬 →성형 →취출의 4단계 세부공정으로 분할하여 실시하도록 함으로써, 정렬 및 성형시 인가되는 펄스자장의 균일공간이 확대되도록 자장요크를 설계하고 펄스파형을 변경시켜 자기특성이 우수한 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류소결자석을 제조하는 펄스자장 종축성형방법 을 제공하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 전체적인 펄스자장 종축성형방법에 대한 효율성을 향상시켜 이를 적용하여 실시하는 제조상의 생산성 및 만족도를 극대화시키는데 있다.

희토류자석, Nd, 고이방화, 금속금형, 자장코일, 펄스자장, 종축성형, 와전류, 희토류분말, 자장균일도

Description

고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법{AXIAL PULSE PRESSING METHOD FOR IMPROVED MAGNETIC ALIGNMENT OF RARE EARTH MAGNET}

도 1은 본 발명에 대한 공정순서를 설명하기 위해 개략적으로 보여주기 위한 실시 구성도,

도 2는 종전의 자장요크 및 펄스자장의 상, 하 자장편차를 보여주기 위한 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 자장요크 및 펄스자장의 상, 하 자장편차를 보여주기 위한 예시도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 바이브레이터 2 : 분말정량공급장치

3 : 금속금형 4 : 정렬자장요크

5 : 금형접지선 6 : 성형자장요크

7 : 자성펀치 8 : 취출장치

본 발명은 HDD(Hard Disk Drive) 또는 DVD(Digital Versatile Disk) 등의 VCM(Voice Coil Motor)에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과, 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 네오디뮴(Nd)계 희토류소결자석 제조공정 중에 희토류분말의 펄스자장 종축성형공정에 있어 자장성형공정을 충진 →정렬 →성형 →취출의 4단계 세부공정으로 분할하여 실시하도록 함으로써, 정렬 및 성형시 인가되는 펄스자장의 균일공간이 확대되도록 자장요크를 설계하고 펄스파형을 변경시켜 자기특성이 우수한 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류소결자석을 제조하도록 하고, 이로 인해 전체적인 펄스자장 종축성형방법에 대한 효율성을 향상시켜 이를 적용하여 실시하는 제조상의 생산성 및 만족도를 극대화하도록 하는 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법에 관한 것이다.

일반적으로, 네오디뮴(Nd)계 희토류소결자석은 희토류원소, 철 및 붕소를 주성분으로 하는 합금을 진공유도 가열방식으로 용해하여 칠몰드케스팅 혹은 스트립케스팅 방법에 의하여 합금인곳트로 제조하고, 상기에서 제조된 합금인곳트를 상온∼200℃에서 수소처리 및 분쇄공정을 거쳐 2∼6㎛ 입도크기의 균일하고 미세한 분말로 분쇄시킨 다음 상기에서 분쇄된 분말을 자장중에 배향 및 성형하며, 진공 또는 알곤분위기와 1000∼1100℃범위에서 소결을 실시한 다음 400∼900℃범위에서 열 처리를 실시한 후에 제품의 최종 크기로 가공 및 코팅을 실시하여 제조하게 되는 것이다.

상기의 제조공정 중에 우수한 자기특성(최대자기에너지적)이 얻어지기 위해서는 희토류분말을 자장방향으로 배향하여 성형하는 자장성형공정의 개선이 필수적인데, 종래에 적용되고 있는 자장성형방법에는 정자장 종축성형방법, 정자장 횡축성형방법 및 펄스자장 종축성형방법이 있다.

즉, 상기의 세가지 자장 성형방법 중에 펄스자장 종축성형방법은 30∼70kOe의 고펄스자장으로 분말을 완전히 배열함과 동시에 종방향 성형을 실시할 수 있기 때문에, 정자장 횡축성형방법의 특성한계를 초과하는 42∼50MGOe까지의 고특성 희토류자석 제조가 가능하고, 정자장 횡축성형방법과는 달리 성형체의 형상이 최종 제품의 형상과 동일하기 때문에 불필요한 가공비용이 없어 낮은 제조비용으로 소결자석을 제조할 수 있어 정자장 횡축 및 종축성형방법보다 기술적 및 경제적 잇점이 있다.

그러나, 현재까지 개발된 펄스자장 종축성형방법은 일반적으로 하나의 자장요크 내에서 충진, 정렬, 성형 및 취출의 단계를 거쳐야 하므로 좁은 공간내에서 여러 가지의 기구물들이 필요하여 다양한 형상과 크기의 성형체를 제조하기 위해서는 복잡한 기구물들로 구성될 수 밖에 없는 문제와, 일회 성형을 완료하기 위하여 정렬 및 성형과정에서 수차례의 고전류가 자장요크에 인가되므로 자장요크가 과열되고 이에 일정시간의 냉각시간이 필요로 하기 때문에 전체적으로 생산성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

또한, 종래의 펄스자장 종축성형방법에 사용되는 종전의 솔레노이드 또는 비터 자장요크는 일반적으로 중심부분의 자장이 가장 크고 상하로 이동함에 따라 자장이 감소하여 중심부위의 자장을 기준으로 ±5% 이하의 자장편차를 보이는 균일공간(또는 작업공간) 자장요크에 대한 전체길이의 약20%에 불과하기 때문에 성형체의 높이를 증가시킬 수가 없고, 자장요크에서 발생하는 수십미리세크의 전기 도체인 금형과 희토류분말에 순간적인 와전류를 발생시키고, 이때 발생된 와전류는 분말의 배향을 저하시키는 문제점이 있는 것이다.

한편, 종래의 정자장 종축성형방법은 2∼6㎛ 크기로 분쇄된 희토류분말을 일정한 형상의 금속금형에 충진하고 10∼20 kOe의 정자장을 인가하여 분말을 자장방향으로 정렬(이방화)한 후에, 자장과 평행한 방향으로 압력을 인가하면서 성형을 이루는 방법으로서, 이 자장성형 기술은 희토류분말을 정렬시키기 위하여 중간에 철심이 위치하고 주변에 코일을 감아서 제작한 전자석을 이용하여 발생시킨 정자장을 사용하기 때문에 자장의 세기를 30kOe 이상으로 증가시키는데 한계가 있어, 이 정자장 종축성형에 의해서는 일반적으로 89% 정도의 배향율을 갖는 자석이 얻어지고, 이방화율의 곱에 비례하는 최대자기 에너지적은 42MGOe 까지 얻어지기 때문에 비교적 낮은 특성의 자석이 제조되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 정자장 횡축성형방법은 종축성형방법과는 달리 자장에 수직한 방향으로 압축성형을 이루는 방법으로서, 성형시 분말의 배향도를 93%까지 향상시켜 약 46MGOe 까지의 자기특성을 구현할 수 있는 잇점이 있지만, 42MGOe 이상의 우수한 자기특성을 갖는 버터플라이(Butterfly) 형상과, 디스크(Disk) 혹은 코인 (Coin) 형상으로 자장성형을 하는 것은 불가능하여 블럭(Block) 또는 아크(Arc) 형상으로 성형 및 소결한 후에, 최종제품으로 가공을 하여야 하기 때문에 제조비용이 매우 높은 문제점이 있는 것이다.

따라서, 종래에 실시하고 있는 자장 성형방법들은 어느 정도 효율성에 한계가 있어 이를 적용하여 실시하는 방법 및 제조상의 만족도가 극소화되는 문제들이 항상 내포되어 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 네오디뮴(Nd)계 희토류소결자석 제조공정 중에 희토류분말의 펄스자장 종축성형공정에 있어 자장성형공정을 충진 →정렬 →성형 →취출의 4단계 세부공정으로 분할하여 실시하도록 함으로써, 정렬 및 성형시 인가되는 펄스자장의 균일공간이 확대되도록 자장요크를 설계하고 펄스파형을 변경시켜 자기특성이 우수한 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류소결자석을 제조하는 펄스자장 종축성형방법 을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 전체적인 펄스자장 종축성형방법에 대한 효율성을 향상시켜 이를 적용하여 실시하는 제조상의 생산성 및 만족도를 극대화시키는데 있다.

이하, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예를 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

즉, 본 발명인 27∼36wt%RE-64∼73wt%Fe-0∼5wt%TM-0∼2wt%B(RE는 희토류원소를 나타낸 것이고, TM은 3d 천이금속을 나타낸 것임) 조성의 희토류소결자석을 제조하는 공정 중에, 펄스자장을 이용하여 희토류분말을 자장배향 및 성형하는 펄스자장 종축성형방법은, 바이브레이터와 분말정량공급장치로 구성된 충진장치를 이용하여 비자성 금속금형에 희토류자석분말을 2∼4g/cc 범위에서 균일하게 충진하도록 하는 충진공정과; 상기에서 분말이 충진된 금속금형을 정렬위치로 이동시키고 솔레노이드 또는 비터(정렬)자장요크가 상측으로부터 금형금형의 중심부로 이동하여 충진된 분말에 수 차례의 펄스자장을 인가시켜 분말이 배향되게 하는 정렬공정과; 상기에서 배향된 분말이 들어있는 금속금형을 다시 성형위치로 이동시키고 자성과 비자성재질로 구성되어 있는 자성펀치를 금속금형의 상부 및 하부에 밀착시킨 후 성형자장요크에 의해 다시 펄스자장을 인가하면서 성형을 수행하도록 하는 성형 공정과; 상기에서 성형을 실시한 후에 상하 자성펀치를 제거한 다음 성형체를 취출하도록 하는 취출공정 순으로 실행하도록 이루어지는 것이다.

상기의 정렬 및 성형공정에서는 사용하는 자장요크의 자장균일도를 증가시키기 위하여 상기 자장요크 중심의 외경과 자장요크 상, 하의 외경 비율을 1:1.1∼10의 범위가 되도록 솔레노이드 또는 비터자장요크코일을 제작하도록 이루어진다.

또한, 상기의 정렬 및 성형공정에서는 분말의 균일도를 증가시키기 위하여 펄스자장이 5kOe에서 최대자장까지 올라가는 시간과 최대자장에서 5kOe까지 내려오는 시간의 비율을 1:50∼50:1의 범위 안에서 변화시키도록 이루어진다.

또한, 상기의 정렬 및 성형공정에서는 분말의 배향도를 향상시키기 위하여 금속금형에 금형접지선을 접지시켜 금형 및 분말에서 발생하는 와전류를 제거하도록 이루어진다.

한편, 본 발명을 실시하고 있는 공정들에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과, 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류 소결자석을 제조하기 위해서, 27∼36wt%RE-64∼73wt%Fe-0∼5wt%TM-0∼2wt%B(RE는 희토류원소를 나타낸 것이고, TM은 3d 천이금속을 나타낸 것임) 조성의 합금을 진공유도 가열방식으로 용해하여 스트립케스팅 혹은 칠몰드케스팅방법에 의하여 합금인곳트로 제조하고, 상기 합금인곳트의 분쇄능을 향상시키기 위하여 상온에서부터 200℃ 범위내에서 수소처리를 한 후에 젯밀, 아트리타밀, 볼밀, 진동밀 등과 같은 분쇄방식을 이용하여 2∼6㎛ 입도범위의 균일하고 미세한 분말로 제조하되, 상기의 합금인곳트로부터 2∼6㎛의 분말로 제조하는 공정은 산소가 오염되어 자기특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 질소 또는 불활성가스 분위기에서 수행하도록 이루어진다.

이를 위해, 본 발명인 펄스자장 종축성형방법은 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 4단계의 공정으로 실행하게 된다.

즉, 첫 번째 (a)충진공정은 바이브레이터(1)와 분말정량공급장치(2)로 구성된 충진장치를 이용하여 비자성 금속금형(3)에 희토류자석분말을 2∼4g/cc 범위에서 균일하게 충진시킨다.

두 번째, (b)정렬공정은 상기에서 분말이 충진된 금속금형(3)을 정렬위치로 이동시키고 솔레노이드 혹은 비터(정렬)자장요크(4)가 상측으로부터 금속금형(3)의 중심부로 이동하여 충진된 분말에 수 차례의 펄스자장을 인가함으로서 분말이 배향된다.

세 번째, (c)성형공정은 상기에서 배향된 분말이 들어있는 금속금형(3)을 다시 성형위치로 이동시키고 자성과 비자성재질로 구성되어 있는 자성펀치(7)를 금속 금형(3)의 상부 및 하부에 밀착시킨 후 성형자장요크(6)에 의해 다시 펄스자장을 인가하면서 성형을 수행하게 된다.

이때, 상기의 성형공정에서 자성펀치(7)를 구성하고 있는 자성재질은 펄스자장 인가시 자장코일의 중심쪽으로 이동하려는 힘을 받기 때문에 별도의 기계식 또는 유압식 힘이 부가되지 않아도 압축성형이 가능하게 된다.

네 번째, (d)취출공정은 상기에서 성형을 실시한 후에 상하 자성펀치(7)를 제거한 다음 성형체를 취출장치(8)를 통해 취출하게 된다.

미 설명부호 9는 이송레일을 나타낸 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 펄스자장 성형공정은 충진 →정렬 →성형 →취출의 4단계 세부공정으로 분할하여 이루어지는 것이고, 하나의 자장전원공급장치로 정렬 및 성형공정에 이용하는 자장요크(4)(6)를 연결하여 작업을 수행할 수가 있어 효율적인 작업시간의 관리가 가능하여 전체적으로 생산성이 향상되는 것이다.

그리고, 종전의 솔레노이드 또는 비터자장요크는 일반적으로 중심부분의 자장이 가장 크고 상하로 이동함에 따라 자장이 감소하여 중심부위의 자장을 기준으로 ±3% 이하의 자장편차를 보이는 균일공간(또는 작업공간) 자장요크 전체길이의 30%에 불과한 것이다.

따라서, 본 발명에서는 사용하는 자장요크의 자장균일도를 증가시키기 위하여 상기 자장요크 중심의 외경과 자장요크 상, 하의 외경 비율을 1:1.1∼10의 범위가 되도록 솔레노이드 또는 비터자장요크코일을 제작하는 것으로서, 이는 자장요크에서 발생시키는 자장이 인가된 전류와 코일감은수의 곱에 비례한다는 원리를 이용 하여, 센 자장이 발생하는 코일의 중심부위보다 약한 자장이 발생하는 코일의 상, 하부위에 코일의 감은수를 증가시키는 형태로 자장요크를 제작하여 균일자장 공간을 확대시켰다.

즉, 첨부도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2는 종전의 솔레노이드 또는 비터자장요크 및 상, 하부위에 따른 자장편차를 보여주는 예시도이고, 도 3은 본 발명에서 자장요크 중심과 끝단의 코일감은수비를 변화시켜 자장균일 공간을 확대시킨 자장요크 및 펄스자장의 상, 하 자장편차를 보여주는 예시도를 나타낸 것으로서, 이와 같이 자장요크의 모양을 변화시켜 균일자장 공간을 증가시키면 길이가 긴 형상의 제품의 펄스자장 종측성형이 가능하고, 희토류분말의 배향도도 향상시킬 수가 있어 높은 최대자기에너지적을 갖는 자석을 제조할 수 있는 것이다.

또한, 상기 자장요크에는 수십미리세크의 순간적인 전류가 발생하게 되고, 이 순간전류는 금형 및 희토류분말에 순간적인 와전류 및 이들 와전류에 기인하여 분말의 배향이 저하되는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 펄스전류에 의하여 발생되는 와전류를 제거하기 위하여 금속금형(3)에 전도체로 금형접지선(5)을 접지시켜 금형 및 분말에서 발생하는 와전류를 용이하게 제거할 수 있어 전체적인 분말의 배향도가 향상되는 것이다.

그리고, 상기의 정렬 및 성형공정에서는 펄스자장이 5kOe에서 최대자장까지 올라가는 시간과 최대자장에서 5kOe까지 내려오는 시간의 비율을 1:50∼50:1의 범위 안에서 용이하게 변화시키게 함으로서 분말의 균일도를 증가시킬 수가 있는 것이다.

본 발명에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기 위해서 하기의 실시예들을 통해 설명하기로 한다.

[실시예 1]

종전의 방식대로 7Φ동관을 이용하여 내경 32mm, 높이 213mm, 외경 144mm 및 코일 감은수 240turns의 솔레노이드 코일을 제작하였고, 본 발명에 의하여 내경 32mm, 높이 213mm 및 코일 감은수 240turns으로 고정하고 코일 중심부위 외경 (134mm)과 코일 끝단부분의 외경(164mm)의 비율(1:1.22)과 코일 중심에서 끝단까지의 외경 변화는 양끝단과 중심을 지나는 원의 곡율을 유지하면서 솔레노이드 코일을 제작하였다.

이에, 각각의 코일에 2800㎌, 2500V의 용량을 갖는 착자기를 이용하여 순간전류를 인가하였고, 이때 자장코일 내부에서 발생하는 자장의 세기는 0.5mmφ의 에나멜선을 감아서 만든 서치코일과, 신호의 기록 및 출력을 위한 오실로스코프를 이용하여 측정하였다.

이에 대해, 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 종전방식 및 본 발명에 의하여 제작된 코일에서 각각 부위에서 발생되는 자장세기를 측정한 결과이다.

＜표 1＞

중심부위 외경 : 끝단부위의 외경 = 1:1.22의 비율로 제작된 자장요크에서 발생되는 자장분포(착자기 : 2800㎌, 2500V)

중심으로부터의 거리	종전방식의 자장요크		본 발명의 자장요크
중심으로부터의 거리	KOe	%	KOe	%
0	35.6	100.0	34.8	100.0
10	35.5	99.7	34.8	100.0
20	35.3	99.2	34.6	99.6
30	35.0	98.1	34.3	98.7
40	34.4	96.5	33.8	97.2
50	33.5	94.0	33.0	95.1
60	32.6	91.4	32.2	92.6
70	31.0	86.9	30.8	88.5
80	28.9	81.2	28.7	82.7
90	26.8	75.3	26.5	76.3

[실시예 2]

종전의 방식대로 7Φ동관을 이용하여 내경 32mm, 높이 213mm, 외경 144mm 및 코일 감은수 240turns의 솔레노이드 코일을 제작하였고, 본 발명에 의하여 내경 32mm, 높이 213mm 및 코일 감은수 240turns으로 고정하고 코일 중심부위 외경 (124mm)과 코일 끝단부분의 외경(184mm)의 비율(1:1.48)과 코일 중심에서 끝단까지의 외경 변화는 양끝단과 중심을 지나는 원의 곡율을 유지하면서 솔레노이드 코일을 제작하였다.

이에, 각각의 코일에 2800㎌, 2500V의 용량을 갖는 착자기를 이용하여 순간전류를 인가하였고, 이때 자장코일 내부에서 발생하는 자장의 세기는 0.5mmφ의 에나멜선을 감아서 만든 서치코일과, 신호의 기록과 출력을 위한 오실로스코프를 이용하여 측정하였다.

이에 대해, 하기의 표 2에 나타낸 바와 같이 종전방식 및 본 발명에 의하여 제작된 코일에서 각각 부위에서 발생되는 자장세기를 측정한 결과이다.

＜표 2＞

중심부위 외경 : 끝단부위의 외경 = 1:1.48의 비율로 제작된 자장요크에서 발생되는 자장분포(착자기 : 2800㎌, 2500V)

중심으로부터의 거리	종전방식의 자장요크		본 발명의 자장요크
중심으로부터의 거리	KOe	%	KOe	%
0	35.6	100.0	34.0	100.0
10	35.5	99.7	34.0	100.0
20	35.3	99.2	33.9	99.7
30	35.0	98.1	33.7	99.2
40	34.4	96.5	33.3	98.1
50	33.5	94.0	32.7	96.3
60	32.6	91.4	32.0	94.2
70	31.0	86.9	30.7	90.5
80	28.9	81.2	28.9	85.1
90	26.8	75.3	26.5	78.6

[실시예 3]

종전의 방식대로 7Φ동관을 이용하여 내경 32mm, 높이 213mm, 외경 144mm 및 코일 감은수 240turns의 솔레노이드 코일을 제작하였고, 본 발명에 의하여 내경 32mm, 높이 213mm 및 코일 감은수 240turns으로 고정하고 코일 중심부위 외경 (114mm)과 코일 끝단부분의 외경(204mm)의 비율(1:1.78)과 코일 중심에서 끝단까지의 외경 변화는 양끝단과 중심을 지나는 원의 곡율을 유지하면서 솔레노이드 코일을 제작하였다.

이에 대해, 하기의 표 3에 나타낸 바와 같이 종전방식 및 본 발명에 의하여 제작된 코일에서 각각 부위에서 발생되는 자장세기를 측정한 결과이다.

＜표 3＞

중심부위 외경 : 끝단부위의 외경 = 1:1.78의 비율로 제작된 자장요크에서 발생되는 자장분포(착자기 : 2800㎌, 2500V)

중심으로부터의 거리	종전방식의 자장요크		본 발명의 자장요크
중심으로부터의 거리	KOe	%	KOe	%
0	35.6	100.0	33.2	100.0
10	35.5	99.7	33.2	100.0
20	35.3	99.2	33.1	99.9
30	35.0	98.1	33.1	99.7
40	34.4	96.5	32.9	99.1
50	33.5	94.0	32.4	97.8
60	32.6	91.4	31.9	96.2
70	31.0	86.9	30.8	92.9
80	28.9	81.2	29.1	87.7
90	26.8	75.3	27.1	81.8

[실시예 4]

종전의 방식대로 7Φ동관을 이용하여 내경 32mm, 높이 213mm, 외경 144mm 및 코일 감은수 240turns의 솔레노이드 코일을 제작하였고, 본 발명에 의하여 내경 32mm, 높이 213mm 및 코일 감은수 240turns으로 고정하고 코일 중심부위 외경 (109mm)과 코일 끝단부분의 외경(224mm)의 비율(1:2.05)과 코일 중심에서 끝단까지의 외경 변화는 양끝단과 중심을 지나는 원의 곡율을 유지하면서 솔레노이드 코일을 제작하였다.

이에 대해, 하기의 표 4에 나타낸 바와 같이 종전방식 및 본 발명에 의하여 제작된 코일에서 각각 부위에서 발생되는 자장세기를 측정한 결과이다.

＜표 4＞

중심부위 외경 : 끝단부위의 외경 = 1:2.05의 비율로 제작된 자장요크에서 발생되는 자장분포(착자기 : 2800㎌, 2500V)

중심으로부터의 거리	종전방식의 자장요크		본 발명의 자장요크
중심으로부터의 거리	KOe	%	KOe	%
0	35.6	100.0	32.5	100.0
10	35.5	99.7	32.5	100.0
20	35.3	99.2	32.5	100.0
30	35.0	98.1	32.5	100.0
40	34.4	96.5	32.4	99.7
50	33.5	94.0	32.1	98.7
60	32.6	91.4	31.6	97.2
70	31.0	86.9	30.6	94.1
80	28.9	81.2	28.9	88.9
90	26.8	75.3	27.0	83.1

[실시예 5]

종전의 방식대로 7Φ동관을 이용하여 내경 32mm, 높이 234mm, 외경 134mm 및 코일 감은수 240turns의 솔레노이드 코일을 제작하였고, 본 발명에 의하여 내경 32mm, 높이 213mm 및 코일 감은수 240turns으로 고정하고 코일 중심부위 외경 (114mm)과 코일 끝단부분의 외경(204mm)의 비율(1:1.78)과 코일 중심에서 끝단까지의 외경 변화는 양끝단과 중심을 지나는 원의 곡율을 유지하면서 솔레노이드 코일을 제작하였다.

이에 대해, 하기의 표 5에 나타낸 바와 같이 종전방식 및 본 발명에 의하여 제작된 코일에서 각각 부위에서 발생되는 자장세기를 측정한 결과이다.

＜표 5＞

마지막으로, 본 발명의 펄스자장 종축성형방법을 이용하여 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이(Butterfly) 형상과, 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크(Disk) 혹은 코인(Coin) 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭(Block) 형상의 고성능 희토류소결자석을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 이외의 다른 용도로 활용되는 고성능 희토류소결자석을 제조할 수가 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 충진 →정렬 →성형 →취출의 4단계 세부공정으로 분할하여 실시하되, 상기 정렬 및 성형시 인가되는 펄스자장의 균일공간이 확대되도록 자장요크를 설계하고 펄스파형을 변경시켜 자기특성이 우수한 HDD 또는 DVD 등의 VCM에 활용되는 버터플라이 형상과 코어레스 모타 등에 활용되는 디스크 혹은 코인 형상 및 리니어 모타 등에 활용되는 블럭 형상의 고성능 희토 류소결자석이 용이하게 제조되는 효과와, 와전류의 용이한 제거로 분말의 배향도가 향상되는 효과로 인해 전체적인 펄스자장 종축성형방법에 대한 효율성이 향상되어 이를 적용하여 실시하는 제조상의 생산성 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.

Claims

27∼36wt%RE-64∼73wt%Fe-0∼5wt%TM-0∼2wt%B(RE는 희토류원소를 나타낸 것이고, TM은 3d 천이금속을 나타낸 것임) 조성의 희토류소결자석을 바이브레이터와 분말정량공급장치로 구성된 충진장치를 이용하여 비자성 금속금형에 희토류자석분말을 2∼4g/cc 범위에서 균일하게 충진하도록 하는 충진공정;

상기에서 분말이 충진된 금속금형을 정렬위치로 이동시키고 솔레노이드 또는 비터(정렬)자장요크가 상측으로부터 금속금형의 중심부로 이동하여 충진된 분말에 수 차례의 펄스자장을 인가시켜 분말이 배향되게 하는 정렬공정 및 성형하는 공정; 및

상기에서 성형을 실시한 후에 상하 자성펀치를 제거한 다음 성형체를 취출하도록 하는 취출공정으로 이루어진 펄스자장 종축성형방법에 있어서,

상기 성형공정은,

배향된 분말이 들어있는 금속금형을 다시 성형위치로 이동시키고 자성과 비자성재질로 구성되어 있는 자성펀치를 금속금형의 상부 및 하부에 밀착시킨 후 성형자장요크에 의해 다시 펄스자장을 인가하면서 성형을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법.
제1항에 있어서,

상기의 정렬 및 성형공정에서는 사용하는 자장요크의 자장균일도를 증가시키기 위하여 상기 자장요크 중심의 외경과 자장요크 상, 하의 외경 비율을 1:1.1∼10의 범위가 되도록 솔레노이드 또는 비터자장요크코일을 제작하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법.
제1항에 있어서,

상기의 정렬 및 성형공정에서는 분말의 균일도를 증가시키기 위하여 펄스자장이 5kOe에서 최대자장까지 올라가는 시간과 최대자장에서 5kOe까지 내려오는 시간의 비율을 1:50∼50:1의 범위 안에서 변화시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법.
제1항에 있어서,

상기의 정렬 및 성형공정에서는 분말의 배향도를 향상시키기 위하여 금속금형에 금형접지선을 접지시켜 금형 및 분말에서 발생하는 와전류를 제거하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고성능 희토류자석을 제조하기 위한 펄스자장 종축성형방법.