KR101166963B1 - 자석 코어 제조 방법, 자석 코어 및 자석 코어를 구비한 유도 부품 - Google Patents

자석 코어 제조 방법, 자석 코어 및 자석 코어를 구비한 유도 부품 Download PDF

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Abstract

두께 D를 갖는 혈소판 형상의 입자 및 바인더의 복합재로 제조되는 자석 코어(1)는 사전 자화 상수 필드보다 우수한 특히 선형적인 상대 투자율 곡선을 갖는다. 이를 위해, 혈소판 형상의 입자(5)에는 비정질 부피 모재(8)가 마련되고 상기 입자(5)의 표면(6, 7)에는 0.04*D≤d≤0.25*D의 두께 d를 갖고 상기 입자(5)의 표면(6, 7)을 x≥0.1인 비율 x로 덮는 결정질 조직 구비 영역(9)이 매립된다.

Description

자석 코어 제조 방법, 자석 코어 및 자석 코어를 구비한 유도 부품{METHOD FOR THE PRODUCTION OF MAGNET CORES, MAGNET CORE AND INDUCTIVE COMPONENT WITH A MAGNET CORE}
본 발명은 합금 분말과 바인더의 혼합물을 가압하여 자기 분말 복합 코어를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 합금 분말과 바인더의 혼합물로 제조된 자석 코어와 이런 유형의 자석 코어를 이용한 유도 부품에 관한 것이다.
예컨대 시스템 입력측에서 저장 초크(storage choke) 또는 초크 코어로서 절환식 전원 공급부에 사용되는 자석 코어는 가변 AC 변조나 AC 변조에 중첩되는 일정한 자기장에 의해 크게 변하지 않아야만 하는 낮은 투자율을 가져야만 한다. 이런 용도를 위해, 공기 간극을 구비한 페라이트 코어는 수십 내지 100 kHz 범위의 오늘날 선호되는 동작 주파수에 유용한 것으로 밝혀졌으며, 자기 분말 복합 코어는 보다 높은 등급의 장비에 이용된다.
동작 주파수, 요구되는 저장 에너지 및 가용 공간에 따라, 이들 금속 분말 복합 코어의 제조를 위해 다양한 합금이 고려될 수 있다. 가장 단순한 경우로는, 순수 철 분말이 이용되지만, 보다 우수한 자기적 성질이 요구되는 경우, FeAlSi계 결정질 합금(SENDUST)이나 NiFe계 합금이 선호된다. 가장 최근에 개발된 것들은 급속 응고 비정질 또는 나노결정질 철계 합금의 이용을 선호한다. 특히, 비정질 FeSiB계 합금은 높은 포화 인덕턴스와, 제조 방법에 기인한 낮은 입자 두께와, 높은 저항률로 인해 고전적인 결정질 합금에 비해 장점을 제공하는 것으로 보인다. 합금 자체 외에도, 분말 복합 코어의 높은 충전 밀도와 같은 그 밖의 인자도 자석 코어가 높은 저장 에너지 또는 높은 DC 예압능(preloadability)을 갖는 경우 크게 관련이 있다.
미국 특허 제7,172,660호(B2)는 특히 높은 충전 밀도의 자석 코어가 양봉형 입자 크기 분포를 갖는 분말을 이용하여 얻어지는 급속 응고 비정질 철계 합금으로 제조된 분말 복합 코어를 개시한다. 결정질 합금이 아닌 급속 응고 비정질 합금을 이용하면 적정 온도에서 압착하더라도 분말 입자의 점성 유동이 일어나지 않음으로써 보다 높은 충전 밀도를 얻기가 어려워지는 문제가 있다.
미국 특허 공보 US5,509,975 A에 따르면, 높은 충전 밀도는 사용 합금의 결정화 온도보다 약간 낮은 온도에서 분말을 압착하여 자석 코어를 형성함으로써 얻어질 수도 있다. 그러나, 이런 방식으로 제조되는 자석 코어는 비교적 높은 상대 투자율을 가지며 따라서 최대 저장 에너지가 요구되는 용도에 적절하지 않다.
또한, 이들 자석 코어의 상대 투자율은 특히 일정한 자기장을 갖는 낮은 변조 범위에서 크게 변한다. 이는 급속 응고된 스트립을 마쇄(comminution)하여 제조한 분말 입자가 갖는 현저한 혈소판 형상으로 인한 것이다. 그 결과, 분말 입자는 압착 공정 중에 입자들의 면 법선이 압착 방향으로 향하게 배향되며, 초기 투자율은 특히 높은 충전 밀도에서 너무 높아지고, 뒤이어 일정한 자기장 변조가 증가됨에 따라 상대 투자율이 현저히 감소된다. 이 효과는 2002년 IEEE Transactions on Magnetics 38권, 에프. 마잘레이랫(F. Mazaleyrat) 등의 "나노결정 리본의 플레이크로 제조된 연자성 복합체의 투자율(Permeability of soft magnetic composites from flakes of nanocrystalline ribbon)"에 분석되어 있다. 이런 거동은 펄스식 전원 공급부에서 저장 초크 또는 역률 개선용 초크(PFC 초크)로 사용되는 자석 코어에 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명은 높은 충전 밀도와 사전 자화 상수 필드보다 높은 선형 투자 곡선 모두를 갖는 급속 응고 비정질 철계 합금의 분말로 제조된 자석 코어를 구체화하는 문제에 기초한 것이다.
본 발명에 따르면, 이런 문제는 독립 청구항의 요지에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 유익한 개선점은 종속 청구항의 요지를 형성한다.
본 발명에 따르는 자석 코어는 두께 D를 갖는 혈소판 형상의 분말 입자와 바인더의 복합재를 포함하되, 분말 입자는 비정질 부피 모재를 갖는다. 이런 비정질 부피 모재에서, 입자의 표면에는 0.04*D≤d≤0.25*D, 바람직하게는 0.08*D≤d≤0.2*D의 두께 d를 갖고 입자의 표면을 x≥0.1인 비율 x로 덮는 결정질 조직 구비 영역이 매립된다. 기호 *는 곱하기를 나타낸다.
그 결과, 일반적으로 비정질인 입자는 그 표면에 반드시 연속층일 필요가 없는 결정화 표면 영역을 갖는다. 본 발명에 따르면 이런 결정화는 압착 후 자석 코어를 열처리 하여 얻어질 수 있기 때문에, 결정은 입자 표면에서 비정질 부피 모재 내로 성장한다.
본 발명의 기본 개념에 따르면, 자석 코어의 저장 에너지는 개별 입자의 표면이 특수 열처리에 의해 부분적으로 결정화되게 함으로써 보다 증가될 수 있다. 표면 결정화는 입자의 비정질 부피 모재에 압축 응력을 유도함과 동시에 표면층에 인장 응력을 유도하는 표면 영역의 부피 수축을 수반한다. FeSiB계 합금의 높은 양의 자왜 현상과 함께, 부피 모재에서의 압축 응력은 자기 선호 방향이 혈소판 형상의 입자의 면 법선으로 향하게 만든다. 분말이 압착되는 동안, 분말 혈소판은 혈소판 면이 압착 방향에 직각으로, 따라서 자석 코어의 후속 자화 방향에 평행하게 놓이도록 압착 압력을 받아 정렬된다는 사실의 결과로서, 응력 유도 자기 선호 방향에 기인하는 이방성은 그 자화 방향에 직각인 자석 코어의 자기 선호 방향을 가져온다. 그 결과, 개별 입자들 사이의 공기 간극을 매개한 자기 회로의 기하학적 변형의 영향을 넘어서는 자석 코어의 변조-의존성 투자율 곡선의 선형화가 이루어진다.
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 62호(1986) 143 내지 151면에 개시된 지. 헤르저(G. Herzer) 등의 "금속성 유리에서의 표면 결정화(Surface crystallisation in metallic glasses)"에 공지된 바와 같이, 연자성 스트립에서 스트립 표면의 표면 결정화는 재료의 자기 이방성을 가져온다. 그러나, 놀랍게도 이런 효과가 분말 복합 코어의 제조에도 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 비록 지금까지는 분말 복합 코어에서 공기 간극을 매개한 기하학적 변형의 영향이 주도적인 것으로 생각되었으나, 본 발명에 따른 자석 코어에서 혈소판 형상 입자의 표면 결정화가 모든 기대에 반하여 변조-의존성 투자율 곡선을 보다 선형화시키고 따라서 초크 코어로서 사용하기 위한 자석 코어의 안정성을 보다 개선한다는 것이 확립되었다.
본 명세서에서 "혈소판 형상"이라 함은, 예컨대 스트립이나 스트립 조각으로 제조된 결과, 특히 두 개의 평행한 주 표면이 대향되게 놓이고 그 두께가 주 표면의 평면에서의 치수보다 많이 작은 입자들을 설명한다. 혈소판 형상 입자는 유리하게는 적어도 2의 종횡비를 갖는다. 일 실시예에서, 입자의 두께 D는 10㎛≤D≤50㎛이고, 바람직하게는 20㎛≤D≤25㎛이다. 이에 비해, 주 표면의 평면에서 평균 입자 직경 L은 바람직하게는 약 90㎛이다.
유리한 실시예에서, 입자의 합금 조성은 MαYβZγ이고, M은 Fe, Ni 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Y는 B, C 및 P를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Z는 Si, Al 및 Ge를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, α, β 및 γ는 원자% 단위로 특정되고 다음 조건, 즉 60≤α≤85, 5≤β≤20 및 0≤γ≤20을 만족하며, 최대 10 원자%의 M 성분은 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있고 최대 10 원자%의 (Y+Z) 성분은 In, Sn, Sb 및 Pb를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있다.
혈소판 형상 입자의 표면에는 유리하게는 에디 전류를 감소시키는 전기 절연 코팅이 마련된다.
분말 복합 코어의 바인더로서, 폴리이미드, 페놀 수지, 실리콘 수지 및 알칼리 또는 알칼리 토금속 실리케이트(alkaline earth silicate)의 수용액을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료가 사용된다.
초기 중첩 투자율 Δμ0의 80%인 DC 중첩 투자율 Δμ에서, B0≥0,24 T인 DC 예압능 B0가 본 발명에 따른 자석 코어를 이용하여 얻어질 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 자석 코어는 우수한 저장 특성을 갖는다. 그 결과, 유도 부품에 유리하게 사용될 수 있다. 이런 자기적 특성으로 인해서, 자석 코어는 역율 개선용 초크, 저장 초크, 필터 초크 또는 평활 초크로서 사용하기에 특히 적절하다.
본 발명에 따른 자석 코어 제조 방법은 적어도 다음 단계들을 포함한다. 즉 두께가 D인 비정질 혈소판 형상의 입자의 분말을 마련하여 바인더와 함께 압착함으로써 자석 코어를 제조한다. 그후, 비정질 부피 모재에 매립된 결정질 조직 구비 영역이 입자의 표면에 형성되는 동안, 자석 코어를 390℃≤Tanneal≤440℃ 범위의 온도 Tanneal에서 기간 tanneal≥5h 동안 열처리한다.
유리한 실시예에서, 열처리는 결정질 조직을 구비한 영역이 부피 모재에서 0.04*D≤d≤0.25*D의 두께 d에 도달하고 입자의 표면을 x≥0.1인 비율 x로 덮을 때까지 계속된다.
유리하게는, MαYβZγ 조성의 합금이 입자에 사용되며, 이때 M은 Fe, Ni 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고, Y는 B, C 및 P를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고, Z는 Si, Al 및 Ge를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, α, β 및 γ는 원자% 단위로 특정되고 다음 조건, 즉 60≤α≤85, 5≤β≤20 및 0≤γ≤20을 만족하며, 최대 10 원자%의 M 성분은 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있고 최대 10 원자%의 (Y+Z) 성분은 In, Sn, Sb 및 Pb를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있다.
방법의 일 실시예에서, 분말은 다음 공정 단계에서 비정질 분말로부터 마련된다. 즉, 10㎛≤D≤50㎛, 바람직하게는 20㎛≤D≤25㎛인 두께 D를 갖는 비정질 스트립이 급속 응고 공정으로 제조된다. 그후, 비정질 스트립을 온도 Tembrittle에서 열처리하여 예비 취화시킨 다음 마쇄함으로써 혈소판 형상의 입자를 생성한다.
Tembrittle는 유리하게는 100℃≤Tembrittle≤400℃이고, 바람직하게는 200℃≤Tembrittle≤400℃이다.
방법의 일 실시예에서, 비정질 스트립은 -196℃≤Tmill≤100℃의 연마 온도 Tmill에서 마쇄된다.
방법의 일 실시예에서, 입자는 전기 절연 코팅을 도포하기 위해 수용액 또는 알코올 용액에서 산세 처리된 다음 압착 공정 전에 건조된다.
바인더로서, 폴리이미드, 페놀 수지, 실리콘 수지 및 알칼리 또는 알칼리 토금속 실리케이트의 수용액을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료가 사용된다. 입자는 압착 공정에 앞서 바인더로 피복될 수 있거나 바인더는 압착 공정에 앞서 분말과 혼합될 수 있다.
분말은 적절한 공구로, 예컨대 1.5 내지 3 GPa 사이의 압력으로 압착된다. 압착 후, 자석 코어는 대략 400℃의 온도 Trelax에서 대략 1시간 동안의 기간 trelax 동안 응력 완화를 위해 열처리될 수 있지만, 이런 응력 완화는 본 발명에 따른 표면 결정화를 위한 열처리 동안 택일적으로 수행될 수 있음으로 해서, 응력 완화를 위한 별도의 열처리가 필요하지 않다. 열처리는 유리하게는 불활성 분위기에서 수행된다.
방법의 일 실시예에서, 윤활제와 같은 처리 첨가물이 압착 공정 전에 입자와 바인더에 첨가된다.
본 발명에 따르는 방법에서는 종래보다 더 선형인 변조-의존성 투자율 곡선을 갖는 자석 코어가 비교적 간단한 수단에 의해 제조될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 자석 코어를 도시한 모식도이다.
도2는 본 발명에 따른 혈소판 형상의 입자로 제조된 자석 코어의 상세 조직을 도시한 모식도이다.
도3은 개별 혈소판 형상 입자의 단면을 도시한 단면도이다.
도4는 개별 혈소판 형상 입자의 단면을 도시한 단면도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석 코어의 DC 중첩 투자율 곡선이다.
도6은 도5에 따른 자석 코어에 대한 DC 예압능 곡선 B0를 도시한다.
이하, 첨부 도면을 참조로 본 발명의 실시예들을 보다 상세히 설명한다.
모든 도면에서 동일 요소는 동일한 참조부호에 의해 지시된다.
도1에 따른 자석 코어(1)는 시스템 입력측에서 저장 초크 또는 초크 코어로서 예컨대 절환식 전원 공급부에 사용될 수 있도록 하는 자기적 특성을 갖는 분말 복합 코어이다. 원통형 자석 코어(1)가 중심 홀(2)을 구비한 원환형 코어로서 설계되며 종축(3)에 대해 대칭된다. 분말이 자석 코어(1)를 형성하도록 압착되는 동안, 힘은 종축(3) 방향으로 인가된다. 벡터 n에 의해 지시된 평면(4)은 자석 코어(1)의 사용시 자화 방향의 평면을 나타낸다.
도2는 자석 코어(1)의 혈소판 형상 입자(5)와 압착 후의 배열 상태를 도식적으로 도시한다. 혈소판 형상 입자(5)는 혈소판 형상 입자(5)의 두께 D만큼 서로 이격된 두 개의 평행한 주 표면을 갖는다. 이들 주 표면은 원래 급속 응고 공정으로 제조된 다음 마쇄에 의해 혈소판 형상 입자(5)를 형성하는 스트립의 표면들이다. 혈소판 형상 입자(5)는 대략 90㎛의 평균 혈소판 직경을 갖는데, 이는 본 명세서에서 이들 주 표면의 평면에서 혈소판의 직경 L을 나타낸다.
종축(3) 방향으로 작용하는 압력으로 압착한 결과, 도2에 도시된 바와 같이, 혈소판 형상 입자(5)는 사실상 서로 평행하게 배향되며 이들 입자의 주 표면은 자석 코어(1)의 자화 방향의 평면(4)에 평행하다.
도3은 혈소판 형상 입자(5)의 단면을 도시한 단면도이다. 혈소판 형상 입자(5)는 제1 주 표면(6), 제2 주 표면(7) 및 비정질 조직의 부피 모재(8)를 갖는다. 결정질 조직 영역(9)이 비정질 부피 모재(8)에 매립된다. 결정질 조직 영역(9)은 특수 열처리에 의해 제1 주 표면(6)과 제2 주 표면(7)으로부터 부피 모재(8) 내로 성장한다.
제1 주 표면(6)에 인접한 영역(9)은 두께 d1을 갖고 제2 주 표면(7)에 인접한 영역(7)은 두께 d2를 갖는다. 도3에 도시된 실시예에서, d2는 d1보다 크다. 이는 혈소판 형상 입자(5)가 급속 응고 공정으로 제조된 스트립을 마쇄함으로써 제조되되 제2 주 표면(7)이 회전하는 휠과 대면하는 스트립의 측면에 대응한다는 사실로 인한 것이다. 그 결과, 스트립의 재료는 두 개의 주 표면 상에서 서로 다른 온도 구배를 받았다. 이 관계는 Journal of Magnetism and Magnetic Materials 62호(1986) 143 내지 151면에 개시된 지. 헤르저(G. Herzer) 등의 "금속성 유리에서의 표면 결정화(Surface crystallisation in metallic glasses)"에 설명되어 있다.
d2≠d1라는 관계가 반드시 본 발명에 따른 자석 코어(1)에 적용되는 것은 아니다. 주된 양태는 결정질 영역(9)이 혈소판 형상 입자(5)의 두께의 적어도 5% 그리고 많게는 1/4인 평균 두께 d(설명된 실시예에서 d2에서 d1까지 평균값일 수 있음)를 가지며 입자(5)의 표면, 즉 사실상 제1 주 표면(6)과 제2 주 표면(7)의 적어도 1/10인 비율 x를 덮는다는 것이다.
이 경우, 결정화를 수반하는 혈소판 형상 입자(5) 표면에서의 부피 수축은 표면 근처에 인장 응력을 야기하고 혈소판 형상 입자(5)의 부피 모재(8)에 압축 응력을 야기한다. 이런 현상은 도4에 도식적으로 도시되어 있다. 혈소판 형상 입자(5)는 두께 d를 갖는 표면 인접 결정화 구역(10)과 비정질 부피 모재(8)로 분리될 수 있다. 부피 수축과 이에 따른 인장 응력은 결정화 구역(10)에서 발생하는데, 이때 인장 응력은 화살표 11로 지시된다. 한편, 부피 모재는 화살표 12로 지시되는 압축 응력을 받는다.
Physical Review Letters B, 23호(1981) 2257에서 오크(Ok) 등에 의해 설명된 이론에 따르면, 이로 인해 화살표 13으로 지시하는 바와 같이 결정화 구역(10)에서의 자기 이방성(J)은 후속 자화 방향의 평면에 평행하게 되고 부피 모재(8)에서의 자기 이방성(J)은 후속 자화 방향에 직각이 된다.
비정질 부피 모재(8)의 부피는 일반적으로 결정질 영역(9)의 부피보다 훨씬 크기 때문에, 후속 자화 방향에 직각인 자기 이방성(J)의 영향이 주도적이고, 압착 공정 동안 혈소판 형상 입자(5)의 평행한 배향으로 인해 자기 선호 방향이 자석 코어(1)의 자화 방향에 직각이 되고 이에 따라서 자기 회로의 기하학적 변형의 영향보다 큰 자석 코어의 변조-의존성 투자율 곡선의 선형화를 가져온다.
도5와 도6은 본 발명에 따라 제조된 자석 코어의 자기적 변수에 대한 측정 결과를 도시한다.
이를 위해, 조성이 FeRestSi9B12인 합금을 이용하여 급속 응고 공정으로 두께가 23㎛인 비정질 스트립을 제조하였다. 연성을 줄이기 위해, 따라서 마소를 용이하게 하기 위해, 제조된 스트립을 250℃ 내지 350℃ 사이의 온도에서 반시간 내지 네 시간 동안 불활성 분위기에서 열처리했다. 열처리 기간과 온도는 필요한 취화 정도에 따라 결정되었으며, 통상적인 값은 320℃의 온도와 1시간이다.
취화 열처리 후, 충격 마쇄기 또는 디스크 마쇄기와 같은 적절한 마쇄기를 이용하여 스트립을 마쇄하여 평균 결정립 크기가 90㎛인 혈소판 형상 입자의 분말을 제조한다. 그후, 혈소판 형상 입자에 전기 절연성 옥살산 또는 인산염 표면 코팅을 하고, 폴리이미드, 페놀 수지, 실리콘 수지 및 알칼리 또는 알칼리 토금속 실리케이트의 수용액을 포함하는 그룹에서 선택된 내열성 바인더로 피복한다. 이렇게 피복된 혈소판 형상 입자는 최종적으로 고압 윤활제와 혼합되는데, 이때 고압 윤활제는 예컨대 MoS2 또는 BN과 같은 적절한 고체 윤활제나 금속 비누 계열일 수 있다.
이런 방식으로 준비된 혼합물은 1.5 내지 3 GPa 사이의 압력으로 압착 공구로 압착되어 자석 코어를 형성한다. 압착 공정 다음에는 응력 완화와 혈소판 형상 입자 표면에 결정질 영역의 형성을 위해 최종 열처리가 수행되며, 이 열처리는 5 내지 64시간 동안 390℃ 내지 440℃ 사이의 온도로 불활성 분위기에서 수행된다.
도5는 DC 중첩 투자율 곡선 Δμ 상에서 혈소판 형상 입자의 표면 결정화의 효과를 도시한다. 곡선 A의 자석 코어는 상술한 방식으로 제조되었지만, 혈소판 형상 입자의 표면 결정화를 위한 열처리는 생략되었고 자석 코어는 응력 완화를 위해 440℃에서 단지 1시간 동안 열처리되었다. 따라서 자석 코어 A는 종래 기술의 자석 코어에 대응한다.
곡선 B의 자석 코어는 본 발명의 방법에 따라 제조되었으며 440℃에서 8시간 동안 열처리되었다. 따라서 이 자석 코어는 입자 표면에 결정화된 영역을 갖는다. 곡선 B'의 자석 코어도 마찬가지로 본 발명의 방법에 따라 제조되었으며 410℃에서 24시간 동안 열처리되었다. 이와 같이 자석 코어 B'를 약간 낮은 온도에서 보다 긴 시간 동안의 열처리함으로써, 결정질 표면층이 압착되는, 즉 결정질 영역의 두께 d가 크게 증가하지 않고도 비율 x가 증가되는 결과를 가져온다. 도5에 도시된 바와 같이, 이는 DC 중첩 투자율 곡선 Δμ의 선형도를 보다 증가시킨다. 모든 자석 코어는 대략 60의 초기 중첩 투자율 Δμ0을 갖는다.
"Weichmagnetische Werkstoffe"(연자성재)(제4판 1990), 114면 내지 115면에서 알 볼(R Boll)에 따르면, Δμ가 자석 코어의 DC 중첩 투자율이고 μ0가 자기장 상수이고 HDC가 DC장 변조일 때 B0=Δμ*μ0*HDC로 정의되는 DC 예압능 B0는 획득 가능한 저장 에너지의 적절한 측정수단이다. DC 예압능 B0는 초크 코어에 사용하기 위한 다양한 재료의 적정성을 직접 비교하기에 특히 적절하다.
도6은 본 발명의 제조 방법에 따라 얻어질 수 있는 자석 코어의 소정의 상대적 DC 중첩 투자율 값에 대한 DC 예압능 B0의 증가를 도시한다. 보다 용이한 비교를 위해, 공지된 FeAlSi 합금(Sendust)로 제조된 자석 코어에 대한 투자율 곡선 A'을 추가했다. 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자석 코어는 초기 중첩 투자율 Δμ0의 80%인 DC 중첩 투자율 Δμ에서 B0≥0,24 T인 DC 예압능 B0를 달성할 수 있다.
1: 자석 코어
2: 중심 홀
3: 종축
4: 자화 평면
5: 혈소판 형상 입자
6: 제1 주 표면
7: 제2 주 표면
8: 부피 모재
9: 결정질 영역
10: 결정화 구역
11: 화살표
12: 화살표
13: 화살표
D: 입자 두께
d: 결정질 영역의 두께
d1: 제1 주 표면의 두께
d2: 제2 주 표면의 두께
L: 입자 직경
n: 법선 벡터

Claims (31)

  1. 두께 D를 갖는 혈소판 형상 입자(5) 및 바인더의 복합재로 제조되며, 상기 입자(5)는 비정질 부피 모재(8)를 갖고 그 표면에는 0.04*D≤d≤0.25*D의 두께 d를 갖고 상기 입자의 표면을 x≥0.1인 비율 x로 덮는 결정질 조직 구비 영역(9)이 매립되는 자석 코어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두께 d는 0.08*D≤d≤0.2*D인 자석 코어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)는 MαYβZγ의 합금 조성을 가지며, M은 Fe, Ni 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Y는 B, C 및 P를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Z는 Si, Al 및 Ge를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, α, β 및 γ는 원자% 단위로 특정되고 다음 조건, 즉 60≤α≤85, 5≤β≤20 및 0≤γ≤20을 만족하며, 최대 10 원자%의 M 성분은 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있고 최대 10 원자%의 (Y+Z) 성분은 In, Sn, Sb 및 Pb를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있는 자석 코어.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자석 코어(1)는 초기 중첩 투자율 Δμ0의 80%인 DC 중첩 투자율 Δμ에서 B0≥0,24 T인 DC 예압능 B0를 갖는 자석 코어.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)는 적어도 2의 종횡비를 갖는 자석 코어.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)의 두께 D는 10㎛≤D≤50㎛인 자석 코어.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)의 두께 D는 20㎛≤D≤25㎛인 자석 코어.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)는 주 표면(6, 7)의 평면에서 90㎛의 평균 입자 직경 L을 갖는 자석 코어.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자(5)는 그 표면(6, 7)에 전기 절연 코팅을 구비하는 자석 코어.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리이미드, 페놀 수지, 실리콘 수지 및 알칼리 또는 알칼리 토금속 실리케이트의 수용액을 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 재료가 바인더로서 선택되는 자석 코어.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 자석 코어(1)를 구비한 유도 부품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유도 부품은 역율 개선용 초크인 유도 부품.
  13. 제11항에 있어서, 상기 유도 부품은 저장 초크인 유도 부품.
  14. 제11항에 있어서, 상기 유도 부품은 필터 초크인 유도 부품.
  15. 제11항에 있어서, 상기 유도 부품은 평활 초크인 유도 부품.
  16. 두께가 D인 비정질 혈소판 형상 입자(5)의 분말을 마련하는 단계와,
    바인더와 함께 분말을 압착하여 자석 코어(1)를 제조하는 단계와,
    비정질 부피 모재(8)에 매립된 결정질 조직 구비 영역(9)이 상기 입자의 표면(6, 7)에 형성되는 동안, 상기 자석 코어(1)를 390℃≤Tanneal≤440℃ 범위의 온도 Tanneal에서 기간 tanneal≥5h 동안 열처리하는 단계를 포함하며,
    상기 열처리 단계는 상기 결정질 조직 구비 영역(9)이 상기 부피 모재(8)에서 0.04*D≤d≤0.25*D의 두께 d에 도달하고 상기 입자(5)의 표면(6, 7)을 x≥0.1인 비율 x로 덮을 때까지 계속되는 자석 코어 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    MαYβZγ 조성의 합금이 상기 입자(5)용 합금으로 사용되며, M은 Fe, Ni 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Y는 B, C 및 P를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이고 Z는 Si, Al 및 Ge를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, α, β 및 γ는 원자% 단위로 특정되고 다음 조건, 즉 60≤α≤85, 5≤β≤20 및 0≤γ≤20을 만족하며, 최대 10 원자%의 M 성분은 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있고 최대 10 원자%의 (Y+Z) 성분은 In, Sn, Sb 및 Pb를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 대체될 수 있는 자석 코어 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 비정질 입자(5)의 분말을 마련하는 단계는,
    10㎛≤D≤50㎛인 두께 D를 갖는 비정질 스트립을 급속 응고 공정으로 제조하는 단계와,
    상기 비정질 스트립을 온도 Tembrittle에서 열처리에 의해 예비 취화시키는 단계와,
    상기 비정질 스트립을 마쇄하여 혈소판 형상 입자(5)를 생성하는 단계를 포함하는 자석 코어 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 두께 D는 20㎛≤D≤25㎛인 자석 코어 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 온도 Tembrittle는 100℃≤Tembrittle≤400℃인 자석 코어 제조 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 온도 Tembrittle는 200℃≤Tembrittle≤400℃인 자석 코어 제조 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 비정질 스트립은 90㎛의 평균 입자 직경으로 마쇄되는 자석 코어 제조 방법.
  24. 제19항에 있어서, 상기 비정질 스트립은 -196℃≤Tmill≤100℃의 연마 온도 Tmill에서 마쇄되는 자석 코어 제조 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 입자(5)는 전기 절연 코팅을 도포하기 위해 수용액 또는 알코올 용액에서 산세 처리된 다음 압착 공정 전에 건조되는 자석 코어 제조 방법.
  26. 제16항에 있어서, 폴리이미드, 페놀 수지, 실리콘 수지 및 알칼리 또는 알칼리 토금속 실리케이트의 수용액을 포함하는 그룹 중 적어도 하나의 재료가 바인더로서 선택되는 자석 코어 제조 방법.
  27. 제16항에 있어서, 상기 입자(5)는 압착 전에 상기 바인더로 도포되는 자석 코어 제조 방법.
  28. 제16항에 있어서, 상기 압착 공정은 1.5 내지 3 GPa 사이의 압력으로 수행되는 자석 코어 제조 방법.
  29. 제16항에 있어서, 압착 후, 상기 자석 코어(1)의 응력 완화를 위해 400℃의 온도 Trelax에서 1시간의 기간 trelax 동안 열처리가 수행되는 자석 코어 제조 방법.
  30. 제16항에 있어서, 윤활제와 같은 처리 첨가물이 압착 전에 상기 입자(5)와 바인더에 첨가되는 자석 코어 제조 방법.
  31. 제16항에 있어서, 상기 열처리는 불활성 분위기에서 수행되는 자석 코어 제조 방법.
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