KR100732120B1 - 자성체 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치 - Google Patents

자성체 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성체 성형장치와 그에 마련되는 공급관에 관한 것이다. 특히, 자성체 성형장치의 금형 내부의 성형체공간에 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하기 위한 공급관을 고투자율 재질로 구성하여 성형체공간 내로 공급되는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동이 원할하게 이루어지도록 하고, 기존의 자기 성형체 제조시의 성형체 사이의 무게편차를 최소화 함으로써 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
페라이트, 자성체, 슬러리성형, 자기저항

Description

자성체 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치{PIPE FOR SUPPLYING MAGNET AND MAGNET FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 자성체 성형장치의 개략적인 구성도.
도 2는 다중 성형체 성형을 위한 자성체 성형장치의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 자성체 성형을 위한 공급관을 통한 자성체 분말 또는 슬러리의 공급 소요시간을 도시한 그래프.
　　　　<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100a...상부금형 100b...하부금형　　　　　
110...성형체공간 120...상부펀치
130...하부펀치 200...코일
300...공급관
본 발명은　자성체 분말 또는 슬러리가 유동되는 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치에 관한 것으로서, 특히 자기장의 차폐가 가능한 고투자율 재질의 공급관을 통해 자성체 분말 또는 슬러리의 원할한 유동이 이루어지도록 하는 자성체 성형을 위한 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치에 관한 것이다.
도 1 또는 도 2에서 도시된 바와 같이, 종래의 자성체 성형장치에는 상부펀치(120)가 마련되는 상부금형(100a)과, 상기 상부펀치(120)에 대향 배치된 하부펀치(130)가 마련되는 하부금형(100b)과, 상기 상부펀치(120)와 하부펀치(130) 사이에 형성되는 성형체공간(110)과, 상기 성형체공간(110)에 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하기 위한 공급관(300) 및, 상기 상,하부금형(100a)(100b)의 주변에 자기장을 인가하기 위해 배치되는 한 쌍의 코일(200)를 구비한다. 예컨대, 자성체 분말 또는 슬러리를 배향하기 위한 목적으로 금형 주위에 마련된 한쌍의 코일(200)에 자기장을 인가하고 자성체 분말 또는 슬러리를 상기 공급관(300)을 통하여 상기 성형체공간(110)에 공급한다. 상기 성형체공간(110)에 자성체 분말 또는 슬러리가 충진되면 상부펀치(120)와 하부펀치(130)를 이동시켜 압축성형을 실시한다. 이와 같이, 자기 성형체의 성형이 완료되면 상부펀치(120)와 하부펀치(130)를 이동시켜 성형체를 금형으로부터 취출하고, 빈 상태가 된 성형체공간(110) 내에는 다시 자성체 분말이 충진 및 압축되는 과정을 반복하여 자기 성형체를 연속적으로 제조한다.
그러나, 이와 같은 구성의 자성체 성형장치는 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하는 공급관이 비자성체의 재질로 이루어진다. 이에 따라, 자성체 분말 또는 슬러리가 상기 비자성체 공급관을 통해 충진시 주변에 발생되는 자기장의 영향으로 작업성이 나빠지게 되고, 자기장에 의한 충진량의 변동으로 성형체 간의 무게 편차가 발생될 수 있어 제품에 대한 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.
즉, 자기장 발생 코일에 의해 형성된 자기장의 영향으로 비자성체 공급관 내의 자성체 분말은 자기저항이 발생되는데, 자성체 분말의 자기저항의 영향으로 비자성체 공급관이 막히거나 자성체 분말이 편향되어 자성체 분말의 유동이 원활하지 못하게 되어 결국, 성형되는 자기 성형체에 불량이 발생되거나, 생산수율이 감소하게 되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 자성체의 성형시 성형장치로 공급되는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동이 원활하게 이루어지도록 하는 자성체 성형을 위한 공급라인 및 자성체 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자성체 성형장치에서 자성체 성형을 위한 성형체공간에 자성체 분말 또는 슬러리 공급하기 위한 공급관으로서, 상기 공급관은 자기장의 차폐가 가능한 고투자율 자성체로 이루어진다.
이때, 상기 공급관은 고투자율의 자성체와 전도체의 복합체를 포함할 수 있고, 상기 복합체는 층상 복합체로 형성될 수 있다.
본 발명은 자성체 분말 또는 슬러리가 공급되는 고투자율 자성체 또는 상기 고투자율 자성체과 전도체의 복합체로 이루어지는 공급관이 마련되고, 금형에 의해 형성된 성형체공간으로 상기 공급관이 연결되어 자성체 분말 또는 슬러리를 가압하기 위한 펀치가 구비되어 자기 성형체를 형성하기 위한 자성체 성형장치를 포함한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
종래기술에서 참조한 자성체 성형장치의 개략적인 구성도를 도시한 도 1 또는 도 2를 다시 참조하면, 자성체 성형장치는 자기 성형체의 성형품과 같은 단면 형상을 갖는 성형체공간(110)이 형성되도록 상부펀치(120)와 하부펀치(130)가 마련되는 상부금형(100)을 포함하고, 상기 성형체공간(110) 내측으로 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하기 위한 자성체 공급관(300)이 연결된다. 이때, 본 발명에 따른 공급관(300)은 자성체 분말 또는 슬러리를 원활하게 공급할 수 있도록 자기장의 차폐가 가능한 고투자율을 갖는 재질이 사용된다. 이러한 고투자율 재질로 이루어진 공급관(300)에 대한 세부적 내용에 대해서는 후술한다. 상기 상부금형(100)의 주변에는 상기 성형되는 자기 성형체에 자기장을 인가하기 위한 자기장 발생수단으로 코일(200)이 마련되고, 상기 코일(200)을 통하여 상기 성형체공간(110)에는 충진된 자성체 분말 또는 슬러리의 자기 쌍극자(dipole)가 일방향으로 배향되는 자성체가 형성되도록 구성된다. 이때, 상기 코일(200)은 성형체공간(110) 내의 자성체 분말 또는 슬러리에 하부펀치(130)에 의해 가압되는 방향과 직교되는 방향으로 자장을 발생시키는 것이 바람직하다.
상기 고투자율 재질의 공급관(300)을 통해 성형체공간(110)으로 자성체 분말 또는 슬러리가 공급되고 상부금형(100)의 주변에 배치된 코일(200)로 부터 발생된 자장을 통하여 자기장이 인가되면 하부펀치(130)에 의해 프레스 가공되어 자기 성형체가 성형된다. 본 실시예에서는 고투자율의 자성체로 이루어지는 공급관(300)을 통해 성형체공간(110) 내로 유입되는 재료로서 페라이트로 이루어지는 자성체 분말 또는 슬러리를 사용하고, 상기 자성체 성형장치를 통해 페라이트 자석으로 성형된다. 제조된 상기 페라이트 자석은 산화철을 주성분으로 하는 강자성 산화물이기 때문에 화학적으로 매우 안정하고, 다른 영구자석과 비교시 제조비용면에서 가장 우수하기 때문에 모터, 전기기기용 회전기, 스피커를 중심으로 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 자성체 성형장치는 하나의 실시예에 따른 것으로, 상기 성형체공간(110)에 연결되는 공급관(300)이 자기장의 차폐가 가능한 고투자율 재질로 이루어져 자성체 분말 또는 슬러리가 원활하게 공급되어 자기 성형체를 제조할 수 있는 자성체 성형장치의 구성은 모두 포함한다.
이하, 자성체 성형장치에 마련되어 고투자율의 재질로 이루어지는 공급관에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
상기 성형체공간에 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하기 위한 공급관에는 자기적 특성을 보유하고 있는 자성체 분말 또는 슬러리가 유동된다. 이때, 상기 공급관의 주위에는 상기 자기장 발생수단에 의한 자기장이 형성되는데, 이로 인해 상기 성형체공간 내로 공급되고 있는 자성체 분말 또는 슬러리 공급을 방해하는 저항력이 발생하게 되고, 슬러리 또는 분말 공급이 원할하게 이루어지지 않게 된다. 이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 상기 공급관을 고투자율의 재질의 자성체로 구성함으로써 자기장에 의한 맥스웰 포스를 현저하게 감소시키고, 공급관 내의 자성체 분말 또는 슬러리의 유동을 보다 원활하게 할 수 있다.
<수학식 1>
B=μH
여기서, B는 자기장의 밀도이고, μ는 물질의 자기투자율이고, H는 자기장의 세기이다.
수학식 1을 참고하면, 발생되는 자기장은 주위 물질 중 투자율이 높은 곳에서 많이 분포하게 되고, 투자율이 낮은 곳에서는 자기장이 적게 분포하게 되는데, 자성체 성형장치에서는 형성되어 공급관의 주변에 분포되는 자기장의 세기와 방향은 수학식 1에서와 같이 결정된다.
본 실시예에 따른 자성체 성형장치에서 자기 성형체로 성형하기 위한 자기장이 인가되면 상기 자성체 성형장치의 성형체공간 내로 상기 공급관을 통해 유입되는 자성체 분말 또는 슬러리 주변에 자기장이 분포하게 된다. 이때 상기 자기장에 의해 발생되는 맥스웰 포스를 감소시키기 위해서는 공급관의 자기투자율(μ)을 높게하여 공급관의 자장밀도(B)를 높게하면 상대적으로 공급관 내의 분말 또는 슬러리의 자장밀도(B)이 감소되어 공급관 내를 유동하는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동성을 확보할 수 있다.
즉, 종래의 비자성체 공급관에서는 자기장이 공급관 주위에 인가되면 공급관 보다 투자율이 높은 자성체 분말 또는 슬러리 방향으로 자기장이 집중된다. 이때, 상기 자성체 분말 또는 슬러리의 유동을 방해하는 힘이 인가되어 원할한 공급이 이루어지지 않게 되는데, 본 발명에서는 공급관이 자성체 분말 또는 슬러리가 갖는 투자율보다 높은 고투자율의 자성체로 형성됨으로써, 상기 자성체 공급관 주위로 자기장이 인가되더라도 자성체 공급관으로 자기장이 집중되어 자성체 슬러리 또는 분말의 공급을 방해하는 힘이 감소되고, 결국 성형체공간으로 공급되는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동이 원할하게 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 공급관에 사용되는 고투자율의 자성체로는 순철, 규소강(Si-Steel), Ni-Fe계 퍼멀로이(Permalloy), Fe-Al-Si계 센더스트(Sendust)등을 포함한다. Ni-Fe계 퍼멀로이(Permalloy)는 니켈 Ni을 35~80％ 함유하는 니켈-철 합금으로 Ni 약 50~80％의 합금은 가장 높은 자기투과성을 나타낸다. 센더스트는 철(Fe), 실리콘(Si), 알루미늄(Al)의 합금으로 공업적으로는 철85%, 실리콘 10%, 알루미늄 5%의 조성을 가지는 합금이 주로 사용된다.
표 1은 공급관에 인가되는 자기장의 세기에 따라 비자성체의 공급관인 아크릴관과 고투자율의 자성체 공급관을 유동하는 분말 또는 슬러리의 유동시간의 데이타를 나타낸 것으로서, 공급관 내를 유동하는 자성체 분말 또는 슬러리 양은 일정하게 유지하고, 25도의 일정한 온도와 2.2 ㎏/㎠의 일정한 압력 하에서, 길이 50 cm, 관내부 직경 15 mm, 관두께 5 mm의 아크릴관과 고투자율의 스틸(Steel)관을 제작하여 실험한 결과이다. 도 3은 표 1에 따라 아크릴관인 비자성체 공급관과 스틸관인 고투자율의 자성체 공급관의 자성체 세기에 따른 유동시간을 비교한 그래프이다.
<표 1>
자기장 세기(Gauss) 비자성체 공급관(s) 고투자율의 자성체 공급관(s)
0 21 21
2000 30 28
4000 80 24
6000 170 45
8000 250 56
표 1을 참고하면, 자기장이 형성 되지 않은 상태에서는 공급관이 비자성체 공급관이거나 고투자율의 자성체 공급관에 관계없이 상기 공급관을 유동하는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동시간에는 차이가 없다. 그러나 자기장이 인가되어 상기 공급관 주위에 분포되는 자기장의 세기가 증가되면 종래의 비자성체 공급관과 고투자율의 자성체 공급관 사이에는 유동시간의 차이가 발생되기 시작한다. 예를 들어 인가되는 자기장의 세기가 8800가우스의 경우에는 비자성체 공급관과 고투자율의 자성체 공급관 사이의 자성체 분말 또는 슬러리의 유동시간이 5배 차이가 발생되었다. 즉, 고투자율의 자성체 공급관에서 자성체 분말 또는 슬러리의 유동이 원활하게 이루어지는 것을 알 수 있다.
변형예로, 상기 공급관은 고투자율의 자성체와 전기 전도도가 우수한 전도체의 복합체로 구성될 수 있다. 상기 복합체는 고투자율의 자성체와 전도체가 일정 비율로 혼합하여 성형될 수 있고, 고투자율의 자성체와 전도체가 층을 이루는 층상 구조의 층상 복합체로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 공급관이 고투자율의 자성체와 전기 전도도가 우수한 전도체 의 복합체로 구성되는 경우에는 상기 고투자율의 자성체에 인가된 자기장이 집중되고, 일부 누설되는 자기장은 자성체 분말 또는 슬러리에 영향을 주지 않도록 전도체에 의해 차단시킬 수 있다.
여기서, 상기 고투자율의 자성체와 전도체의 복합체로 구성되는 공급관은 전도성이 높은 금속재료인 Cu 등의 전도체와, 고투자율의 자성체인 순철, 규소강의 전기강판, 퍼말로이, 센더스트, 페라이트(Ferrite) 등을 상호 보완되는 소정의 비율로 혼합하여 성형하거나, 고투자율의 자성체와 전도체가 층을 이루는 층상 복합체로 구성될 수 있다. 또한, Cu 등의 전도체와 고투자율의 자성체인 순철, 규소강의 전기강판, 퍼말로이, 센더스트, 페라이트(Ferrite) 등을 상호 보완되는 소정의 비율로 혼합하여 공급관의 표면을 형성할 수도 있다.
표 2는 비자성체 공급관인 아크릴관(상대투자율 1, 전도율 0)과, 본 발명에 따른 고투자율 자성체의 공급관(상대투자율 8000, 전도율 0) 및, 고투자율 자성체와 고도전율의 전도체의 복합체로 구성되는 공급관에서 발생되는 자기저항을 비교한 표이다. 이때, 상기 복합체로 구성되는 공급관은 공급관 외부에 고투자율 재질을 사용하고, 공급관 둘레에 전도체인 Cu (상대투자율 0.99991, 도전율 5.8E7 simens/meter)로 코팅한 층상구조이다.
<표 2>
구분 비자성체 공급관 자성체 공급관 고투자율과 고전도율의 재질이 복합된 공급관
분말 또는 슬러리의 자기저항(N) 0.187 0.044 0.023
자기저항은 페라이트의 배향을 위하여 상하방향으로 자기장을 형성하는데, 여기서 발생되는 맥스웰 포스는 공급관에서는 분말 또는 슬러리의 유동을 방해하는 자기저항으로 볼 수 있다. 따라서, 자기저항이 클수록 슬러리 유동을 방해하여 자기 성형체의 성능이 저하되는 것을 알 수 있다.
표 2를 참조하면, 자성체 공급관에서는 종래의 비자성체 공급관인 아크릴관에서 발생되는 자기저항과 비교하여 4배의 자기저항 차이를 보여주고 있으며, 고투자율과 고도전율을 갖는 재질의 공급관에서는 비자성체 공급관인 아크릴 공급관의 자기저항과 비교하여 8배의 자기저항 차이를 보여 주고 있다. 따라서, 고투자율의 자성체 공급관 뿐만 아니라 고투자율과 고도전율을 갖는 복합 재질의 공급관에서도 자성체 분말 또는 슬러리에 대한 자기장의 영향을 감소시켜 공급관 내에서 유동하는 자성체 분말 또는 슬러리의 유동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 자성체 성형장치의 성형체공간에 연결되는 공급관을 고투자율의 자성체로 구성하여 자성체 성형장치에서 자기장이 발생시 그 자기장에 의해 성형체공간으로 유입되는 자성체 분말 또는 슬러리의 흐름이 방해받는 것을 최소화하고, 빠른 시간 내에 자성체 성형장치로 자성체 분말 또는 슬러리의 공급이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화 될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 자성체 성형장치의 성형체공간으로 유동되는 자성체 분말 또는 슬러리의 공급이 자기장의 인가시에도 원활하게 이루어지도록 하여 성형체 사이의 무게편차를 최소화함으로써 제품 불량률을 낮추어 그에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 자성체 분말 또는 슬러리의 공급과정중에 자기장에 의해 발생되는 충진량의 변동을 방지하고, 제조되는 자기 성형체의 성형 불량을 방지하여 우수한 품질의 자기 성형체를 제조할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 자성체 성형장치에서 자성체 성형을 위한 성형체공간에 자성체 분말 또는 슬러리 공급하기 위한 공급관으로서,
    상기 공급관은 자성체 분말 또는 슬러리의 원할한 유동을 위한 고투자율 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 성형을 위한 공급관.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급관은 고투자율의 자성체와 전도체의 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 성형을 위한 공급관.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급관은 고투자율의 자성체와 전도체가 이루는 층상구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 성형을 위한 공급관.
  4. 자성체 분말 또는 슬러리를 공급하기 위하여 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 공급관과,
    금형에 의해 형성된 성형체공간으로 상기 공급관이 연결되어 자성체 분말 또 는 슬러리를 가압하기 위한 펀치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 성형장치.
KR1020050088176A 2005-09-22 2005-09-22 자성체 공급관과 그 공급관이 마련된 자성체 성형장치 KR100732120B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09298122A (ja) * 1996-04-30 1997-11-18 Canon Electron Inc 異方性樹脂磁石の製造方法および製造用金型

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