KR102364724B1 - 유도성 부품을 제조하는 방법 및 유도성 부품 - Google Patents

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Abstract

유도성 부품(1)을 제조하는 방법에서, 자성 재료를 포함하는 기본 바디가 소결되고 이어서 분쇄된다. 분쇄는 적어도 하나의 혼합물을 형성하기 위해 결합제(B1, B2)와 혼합되는 소결 입자(P1, P2)를 생성하는 효과를 가진다. 적어도 하나의 혼합물과 적어도 하나의 코일(2)이 몰드 내에 배치되고 이어서 결합제(B1, B2)가 활성화되며, 그에 따라 소결 입자(P1, P2)가 결합제(B1, B2)와 함께 적어도 하나의 코일(2)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 자성 코어(3, 4)를 형성한다. 이 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품(1)의 쉽고 저렴한 제조를 가능하게 한다.

Description

유도성 부품을 제조하는 방법 및 유도성 부품{METHOD FOR PRODUCING AN INDUCTIVE COMPONENT AND INDUCTIVE COMPONENT}
독일 특허 출원 DE 10 2019 211 439.3의 내용이 참조로서 포함된다.
본 발명은 유도성 부품(inductive component)을 제조하는 방법 및 유도성 부품에 관한 것이다.
EP 2 211 360 A2는 유도성 부품을 제조하는 방법을 개시한다. 코일 및 다수의 자성 분말로부터 고체 바디가 연속적으로 형성된다. 이어서, 바디가 노(furnace) 내에 배치되고 약 900℃에서 소결되어 유도성 부품을 형성한다.
본 발명은 개선된 전자기적 특성을 갖는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 제조를 가능하게 하는 방법을 제공하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 유도성 부품을 제조하는 방법으로서, 자성 재료를 포함하는 기본 바디를 제공하는 단계, 기본 바디를 소결하는 단계, 소결된 기본 바디를 분쇄하여 소결 입자를 형성하는 단계, 소결 입자 및 결합제로부터 적어도 하나의 혼합물을 제조하는 단계, 몰드 내에 적어도 하나의 혼합물 및 적어도 하나의 코일을 배치하는 단계, 및 소결 입자가 결합제와 함께 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 자성 코어를 형성하도록, 적어도 하나의 혼합물 내의 결합제를 활성화시키는 단계를 포함한다. 먼저, 자성 재료를 포함하는 기본 바디가 제공된다. 자성 재료는 예를 들어 자성 폐기물을 재처리하거나 원료를 처리함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 자성 폐기물은 자성 재료를 형성하도록 분쇄, 여과 및/또는 혼합 및 활성화될 수 있다. 기본 바디는 특히 자성 재료로부터 형성된다. 소결은 적어도 하나의 코일 없이 수행되고 적어도 하나의 코일의 재료의 용융 온도가 고려될 필요가 없기 때문에, 기본 바디의 소결은 비교적 고온에서 쉽고 저렴한 방식으로 수행될 수 있다. 소결 후에, 소결된 기본 바디가 분쇄되어 소결 입자가 생성된다. 적어도 하나의 혼합물을 생성하기 위한 소결 입자의 분쇄 및/또는 선택은 유도성 부품의 전자기적 특성이 영향을 받을 수 있게 한다. 이어서, 소결 입자 및 결합제로부터 적어도 하나의 혼합물이 생성된다. 적어도 하나의 혼합물은 몰드에서 적어도 하나의 코일과 함께 배치되고, 결합제가 소결 입자를 결합시켜 적어도 하나의 자성 코어를 형성하도록 이어서 결합제가 활성화된다. 형성된 자성 코어는 원하는 방식으로 적어도 하나의 코일을 둘러싼다. 바람직하게는, 적어도 하나의 자성 코어는 단자 접촉부와는 별도로 적어도 하나의 코일을 완전히 둘러싼다. 소결은 적어도 하나의 코일 없이 수행되고 소결 입자는 자성 코어를 형성하도록 결합제에 의해 결합되기 때문에, 유도성 부품의 제조는 쉽고 저렴하다. 소결된 기본 바디의 분쇄 및 적어도 하나의 혼합물을 생성하기 위해 사용되는 소결 입자의 선택은 유도성 부품의 전자기적 특성이 특별히 영향을 받을 수 있게 한다.
자성 재료가 적어도 하나의 페라이트 재료를 포함하는 방법으로서, 개선된 전자기적 특성을 갖는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 적어도 하나의 페라이트 재료는 용이하고 저렴하게 이용 가능하다. 적어도 하나의 페라이트 재료는 높은 인덕턴스 및/또는 소프트 포화를 허용한다. 적어도 하나의 페라이트 재료는 높은 전위 테스트(AC HiPot 테스트)에서 비교적 더 낮은 AC 전압 손실(AC 손실) 및/또는 비교적 더 높은 전압을 허용한다. 적어도 하나의 페라이트 재료는 특히 망간(Mn), 아연(Zn) 및/또는 니켈(Ni), 예를 들어 NiZn 및/또는 MnZn을 포함한다.
소결이 TS ≥ 1000℃, 특히 TS ≥ 1100℃, 특히 TS ≥ 1200℃인 온도 TS에서 수행되는 방법은 개선된 전자기적 특성을 kw는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 소결이 적어도 하나의 코일 없이 수행되기 때문에, 소결은 비교적 높은 온도 TS에서 가능하다. 소결 동작에 소요되는 시간은 온도 TS가 높을수록 짧다. 따라서 소결 동작에 소요되는 시간이 단축될 수 있다. 소결은 소결 입자의 전자기적 특성에 영향을 미친다. 소결에 소요되는 온도 TS 및 시간이 쉽고 유연하게 선택 또는 설정될 수 있기 때문에, 전자기적 특성은 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있다.
소결 입자가 각각의 종횡비를 가지며, 적어도 하나의 혼합물을 제조하기 전에 종횡비가 적어도 부분적으로 감소되는 방법은, 개선된 전자기적 특성을 갖는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 종횡비는 각각의 소결 입자의 최대 치수 Amax에 대한 최소 치수 Amin의 비를 특징으로 한다. 따라서, 종횡비 A에 대해서: A = Amin/Amax가 적용된다. 적어도 하나의 혼합물을 제조하기 위해, 소결 입자는 자신의 형태가 구형 및/또는 입방형과 닮은 방식으로 가공된다. 소결 입자의 종횡비는 가공에 의해 적어도 부분적으로 감소된다. 소결 입자는 그 형태가 구형 또는 입방형에 근접하기 때문에, 적어도 하나의 자성 코어는 실질적으로 균일한 밀도를 가지며, 결과적으로 실질적으로 균일한 전자기적 특성을 갖는다. 또한, 소결 입자가 결합제에 의해서 균일하게 습윤되기 때문에, 적어도 하나의 자성 코어는 큰 기계적 안정성을 갖는다.
적어도 하나의 혼합물을 제조하기 전에, 소결 입자가 볼 밀(ball mill)에 의해서 가공되는 방법은 개선된 전자기적 특성을 갖는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 소결 입자는 볼 밀에 의해서 가공되기 때문에, 이들의 형태는 구형 및/또는 입방형 형태에 근접한다. 이 가공은 바람직하게는 소결 입자의 종횡비가 적어도 부분적으로 감소되는 효과를 갖는다. 볼 밀은 공, 예를 들어 금속 공이 위치되는 회전 드럼을 포함한다. 소결 입자는 분쇄된 재료로서 볼 밀에 공급되고 기술된 방식으로 드럼 내의 공에 의해서 가공된다.
적어도 하나의 혼합물을 제조하기 전에, 소결 입자가 입자 형태 및/또는 입자 크기에 기초해 분리되는 방법은 개선된 전자기적 특성을 갖는 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 소결 입자는 입자 형태 및/또는 입자 크기에 기초하여 분리되기 때문에, 적어도 하나의 혼합물에 사용되는 소결 입자는 원하는 방식으로 선택될 수 있다. 입자 형태에 기초한 분리 또는 선택은 예를 들어 적어도 0.5, 특히 적어도 0.6, 특히 적어도 0.7, 특히 적어도 0.8, 그리고 특히 적어도 0.9인 A의 종횡비를 갖는 소결 입자가 적어도 하나의 혼합물을 제조하는데 사용되는 방식으로 수행된다. 또한, 소결 입자는 예를 들어 소결 입자의 제 1 거친 분획 및 제 2 미세 분획이 생성되는 방식으로 입자 크기에 기초하여 분리된다. 또한, 소결 입자는 예를 들어 입자 크기가 원하는 범위 내에 있는 방식으로 입자 크기에 기초하여 분리된다. 입자 형태 및/또는 입자 크기에 기초한 소결 입자의 선택은 적어도 하나의 코어의 전자기적 특성이 특별하게 영향을 받을 수 있게 한다.
적어도 하나의 혼합물을 제조하기 위해 사용된 소결 입자의 적어도 70%가 0.5≤A≤1, 특히 0.6≤A≤1, 특히 0.7≤A≤1, 특히 0.8≤A≤1, 그리고 특히 0.9≤A≤1가 적용되는 각각의 종횡비 A를 갖는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 혼합물을 제조하는데 사용되는 소결 입자의 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 그리고 특히 적어도 95%가 각각의 종횡비 A를 갖는다. 종횡비 A는 소결 입자가 가능한 한 구형 또는 입방형에 가까워짐을 보장한다. 종횡비 A는 각각의 소결 입자의 최대 치수 Amax에 대한 최소 치수 Amin의 비를 특징으로 한다. 종횡비 A에 대해서: A = Amin/Amax이 적용된다. 바람직하게는, 종횡비 A에 대해서: 0.5≤A≤1, 특히 0.6≤A≤0.9, 특히 0.7≤A≤0.8가 적용된다. 종횡비 A는 원하는 자속의 분포에 따라서 선택될 수 있다. 유리한 특성은 유리한 특성은 A
Figure 112021100004822-pat00001
0.75의 종횡비로 얻어진다.
적어도 하나의 혼합물을 제조하기 위해 사용된 소결 입자의 적어도 70%이 10㎛≤Amin≤1000㎛가 적용되는 각각의 최소 치수 Amin을 갖는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 바람직하게는, 사용된 소결 입자의 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 특히 적어도 95%가 각각의 최소 치수 Amin을 갖는다. 바람직하게는, 사용된 소결 입자는 그들의 입자 크기에 기초하여 제 1 소결 입자를 갖는 제 1 분획 및 제 2 소결 입자를 갖는 제 2 분획으로 분리된다. 바람직하게는 제 1 소결 입자의 최소 치수 A1min에 대해서: 500㎛≤A1min≤1000㎛, 특히 600㎛≤A1min≤900㎛, 그리고 특히 700㎛≤A1min≤800㎛가 적용된다. 바람직하게는 제 2 소결 입자의 최소 치수 A2min에 대해서: 10㎛≤A2min≤500㎛, 특히 100㎛≤A2min≤400㎛, 그리고 특히 200㎛≤A2min≤300㎛가 적용된다. 바람직하게는, 사용된 소결 입자의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 그리고 특히 적어도 95%가 최소 치수 A1min 또는 A2min을 갖는다.
적어도 하나의 혼합물을 제조하기 전에, 소결 입자가 제 1 소결 입자를 갖는 제 1 분획 및 제 1 소결 입자와는 상이한 제 2 소결 입자를 갖는 제 2 분획으로 분리되는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 바람직하게는, 제 1 소결 입자 및 제 2 소결 입자는 입자 형태 및/또는 입자 크기가 상이하다. 바람직하게는, 소결 입자는 그들의 종횡비 및/또는 그들의 입자 크기, 특히 그들의 최소 치수 및/또는 최대 치수에 기초하여 분리된다. 사용된 소결 입자의 선택은 유도성 부품의 전자기적 특성이 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 한다.
바람직하게는, 소결 입자는 제 1 소결 입자를 갖는 제 1 거친 분획 및 제 1 소결 입자와 비교하여 더 작은 제 2 소결 입자를 갖는 제 2 미세 분획으로 분리된다. 소결 입자는 제 1 거친 분획 및 제 2 미세 분획으로 분리되기 때문에, 제 1 자성 코어를 형성하기 위한 제 1 혼합물 및 제 2 자성 코어를 형성하기 위한 제 2 혼합물이 제조될 수 있다. 제 1 혼합물을 제조하기 위해 제 1 소결 입자는 결합제와 혼합된다. 상응하게, 제 2 혼합물을 제조하기 위해 제 2 소결 입자가 결합제와 혼합된다. 적어도 하나의 코일 및 제 1 혼합물은 몰드 내에 배치되고, 이어서 제 1 혼합물의 결합제가 활성화되어 제 1 소결 입자가 결합제와 함께 제 1 자성 코어를 형성한다. 적어도 하나의 코일 및 제 1 자성 코어와 함께 획득된 성분은 제 2 몰드에서 제 2 혼합물과 함께 배치된다. 이어서, 제 2 혼합물 내의 결합제가 활성화되어 제 2 소결 입자가 결합제와 함께 제 2 자성 코어를 형성한다. 제 2 자성 코어는 제 1 자성 코어 및 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
바람직하게는 제 1 소결 입자의 최소 치수 A1min에 대해서: 500㎛≤A1min≤1000㎛, 특히 600㎛≤A1min≤900㎛, 그리고 특히 700㎛≤A1min≤800㎛가 적용된다. 바람직하게는 제 2 소결 입자의 최소 치수 A2min에 대해서: 10㎛≤A2min≤500㎛, 특히 100㎛≤A2min≤400㎛, 그리고 특히 200㎛≤A2min≤300㎛가 적용된다. 바람직하게는, 사용된 소결 입자의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 특히 적어도 95%가 최소 치수 A1min 또는 A2min을 갖는다.
2-단계 제조 방법은 유도성 부품의 전자기적 및 기계적인 특성이 최적화되게 한다. 다수의 분획으로의 소결 입자의 분할 및 소결 입자의 선택과 분할은 전자기적 특성이 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 한다.
바람직하게는, 제 1 자성 코어는 단자 접촉부를 제외하고, 적어도 하나의 코일을 완전히 둘러싼다. 바람직하게는, 제 2 자성 코어는 단자 접촉부와 별도로 제 1 자성 코어 및 적어도 하나의 코일을 완전히 둘러싼다. 상이한 소결 입자를 갖는 다수의 자성 코어를 제조하는 것은 성분의 전자기적 및/또는 기계적 특성이 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 한다. 비교적 더 작은 제 2 소결 입자가 외부 제 2 자성 코어를 형성하기 때문에, 성분은 특히 매끄러운 표면을 갖는다.
제 1 소결 입자로 제 1 자성 코어를 제조하고, 제 1 소결 입자와 상이한 제 2 소결 입자로 제 2 자성 코어를 제조하는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 소결 입자는 바람직하게는 그들의 입자 형태 및/또는 그들의 입자 크기에 기초하여 제 1 소결 입자 및 제 2 소결 입자로 분리된다. 바람직하게는, 소결 입자는 그들의 입자 크기, 특히 그들의 최소 치수 및/또는 최대 치수에 기초하여 제 1 소결 입자를 갖는 제 1 거친 분획 및 제 1 소결 입자와 비교하여 더 작은 제 2 소결 입자를 갖는 제 2 미세 분획으로 분리된다. 제 1 혼합물은 제 1 소결 입자 및 결합제로부터 생성된다. 상응하게, 제 2 혼합물은 제 2 소결 입자 및 결합제로부터 생성된다. 적어도 하나의 코일 및 제 1 혼합물은 제 1 몰드에 배치되고, 이어서 제 1 혼합물의 결합제가 활성화되어, 제 1 소결 입자가 결합제와 함께 제 1 자성 코어를 형성한다. 제 1 자성 코어는 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 적어도 하나의 코일 및 제 1 자성 코어를 가지고 생성된 성분 및 제 2 혼합물은 제 2 몰드 내에 배치되고, 이어서 제 2 혼합물 내의 결합제가 활성화되어 제 2 소결 입자가 결합제와 함께 제 2 자성 코어를 형성한다. 제 2 자성 코어는 제 1 자성 코어 및 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 바람직하게는, 제 1 자성 코어는 단자 접촉부를 제외하고 적어도 하나의 코일을 완전히 둘러싼다. 바람직하게는, 제 2 자성 코어는 단자 접촉부와 별도로 제 1 자성 코어 및 적어도 하나의 코일을 완전히 둘러싼다. 상이한 소결 입자를 갖는 다수의 자성 코어를 제조하는 것은 성분의 전자기적 및/또는 기계적 특성이 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 한다.
온도를 증가시킴으로써 및/또는 압력을 증가시킴으로써 결합제가 활성화되는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 결합제는 적어도 하나의 혼합물의 온도를 증가시키고/시키거나 적어도 하나의 혼합물의 압력을 증가시킴으로써 용이한 방식으로 활성화된다. 결합제의 활성화는 소결 입자가 서로 결합되어 적어도 하나의 코어를 형성하는 효과를 갖는다. 중합체 재료 및/또는 수지가 예를 들어 결합제로서 사용된다.
적어도 하나의 혼합물이 결합제에 대한 소결 입자의 질량비 m에 대해서: 75/25≤m≤99/1, 특히 80/20≤m≤98/2, 그리고 특히 85/15≤m≤95/5가 적용되는 방식으로 제조되는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 질량비 m은 유도성 부품의 밀도 및/또는 에어 갭을 원하는 방식으로 설정하는데 사용된다. 질량비 m은 결합제의 질량 mB에 대한 소결 입자의 질량 mP의 비율을 기술한다. 질량비 m에 대해서: m = mP/mB가 적용된다. 결합제에 대한 소결 입자의 질량의 비율이 높을수록, 유도성 부품의 밀도가 증가 및/또는 에어 갭이 감소하고, 그 반대도 마찬가지이다. 밀도 및/또는 에어 갭은 유도성 부품의 포화 양상에 영향을 미친다.
자성 물질을 가압함으로써 기본 바디가 제공되는 방법은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 기본 바디는 자성 재료를 가압함으로써 용이한 방식으로 제조될 수 있다. 자성 재료는 바람직하게는 과립 및/또는 분말 형태를 취한다. 자성 재료는 적어도 하나의 페라이트 재료를 포함한다. 바람직하게는, 자성 재료는 적어도 하나의 원료 및/또는 적어도 하나의 폐기물이 처리 및/또는 활성화되는 방식으로 제공된다. 바람직하게는, 다수의 원료 및/또는 다수의 폐기물이 혼합 및/또는 가공된다. 바람직하게는, 자성 폐기물은 재처리된다.
본 발명은 또한 쉽게, 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 개선된 전자기적 특성을 가진 유도성 부품을 제공하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 적어도 하나의 코일, 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 자성 코어를 포함하는 유도성 부품에 의해 달성되며, 여기서 적어도 하나의 코어는 소결 입자 및 결합제에 의해 형성된다. 유도성 부품의 장점은 전술된 방법의 장점에 상응한다. 유도성 부품은 특히 또한 유도성 부품을 제조하기 위한 본 발명의 방법의 특징으로 개발될 수 있다. 소결 입자는 적어도 하나의 코어를 형성하기 위해서 활성화된 결합제와 결합된다. 소결 입자는 자성 재료, 특히 적어도 하나의 페라이트 재료를 포함한다. 소결 입자는 본 발명의 방법과 관련하여 이미 기술된 바와 같이, 각각의 입자 형태, 특히 각각의 종횡비 및/또는 각각의 입자 크기를 갖는다. 상응하는 특징이 참조된다.
제 1 소결 입자를 갖는 제 1 자성 코어가 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 제 1 소결 입자와 상이한 제 2 소결 입자를 갖는 제 2 자성 코어가 제 1 자기 코어 및 적어도 하나의 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸는 유도성 부품은 전자기적 특성이 개선된 유도성 부품의 쉽고 저렴한 생산을 보장한다. 다수의 자성 코어의 형성 및 이를 위해 사용되는 소결 입자의 선택은 전자기적 특성이 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 한다.
본 발명의 다른 특징, 장점 및 세부사항은 예시적인 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 나온다.
도 1은 유도성 부품의 단면도를 도시하고,
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 유도성 부품을 제조하기 위한 단계를 도시한 흐름도를 도시하고,
도 3은 시간 t 및 주파수 f의 함수로서의 품질 계수(Q)의 다이어그램으로서, 위의 다이어그램은 종래 기술에 따른 철 합금을 포함하는 유도성 부품을 도시하고, 중간 다이어그램은 망간 및 아연을 포함하는 페라이트 재료를 갖는 본 발명에 따른 유도성 부품을 도시하며, 아래의 다이어그램은 니켈 및 아연을 포함하는 페라이트 재료를 갖는 본 발명에 따른 유도성 부품을 도시하고;
도 4는 시간 t 및 주파수 f의 함수로서의 AC 전압 전력 손실(PAC)의 다이어그램으로서, 위의 다이어그램은 종래 기술에 따른 철 합금을 포함하는 유도성 부품을 도시하고, 중간 다이어그램은 망간 및 아연을 포함하는 페라이트 재료를 갖는 본 발명에 따른 유도성 부품을 도시하며, 아래의 다이어그램은 니켈 및 아연을 포함하는 페라이트 재료를 갖는 본 발명에 따른 유도성 부품을 도시하고,
도 5는 종래 기술에 따른 철 합금을 포함하는 유도성 부품에 대한 주파수 f와 시간 t의 함수로서의 품질 계수(Q)의 다이어그램을 도시하며,
도 6은 망간 및 아연을 포함하는 페라이트 재료를 갖는 본 발명에 따른 유도성 부품에 대한 주파수 f와 시간 t의 함수로서의 품질 계수(Q)의 다이어그램을 도시한다.
유도성 부품(1)은 코일(2), 제 1 자성 코어(3) 및 제 2 자성 코어(4)를 포함한다. 코일(2)은 예를 들어 원통형 코일로서 형성된다. 코일(2)은 전기 전도성 재료로 구성된다. 코일(2)은 단자 접촉부(5, 6)을 갖는다.
제 1 자성 코어(3)는 코일(2)을 둘러싼다. 제 1 자성 코어(3)는 제 1 결합제(B1)에 의해 서로 결합된 제 1 소결 입자(P1)를 포함한다. 제 2 자성 코어(4)는 제 1 자성 코어(3) 및 코일(2)을 둘러싼다. 제 2 자성 코어(4)는 제 2 결합제(B2)에 의해서 서로 결합된 제 2 소결 입자(P2)를 포함한다. 단자 접촉부(5, 6)은 제 1 자성 코어(3) 및 제 2 자성 코어(4)를 통해 외부로 이어진다.
제 1 소결 입자(P1)는 각각의 경우에 최소 치수(A1min) 및 최대 치수(A1max)를 갖는다. 제 1 소결 입자(P1)는 각각의 제 1 종횡비(A1)를 가지며, 여기서: A1 = A1min/A1max이다. 제 1 소결 입자(P1)의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 특히 적어도 95%가 각각의 최소 치수(A1min)를 가지며, 여기서: 500㎛≤A1min≤1000㎛, 특히 600㎛≤A1min≤900㎛, 그리고 특히 700㎛≤A1min≤800㎛이다. 제 1 소결 입자(P1)의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 그리고 특히 적어도 95%가 각각의 종횡비(A1)을 가지며, 여기서: 0.5≤A1≤1, 특히 0.6≤A1≤1, 특히 0.7≤A1≤1, 특히 0.8≤A1≤1, 그리고 특히 0.9≤A1≤1이다. 바람직하게는, 종횡비(A1)에 대해: 0.5≤A1≤1, 특히 0.6≤A1≤0.9, 그리고 특히 0.7≤A1≤0.8이 적용된다. 종횡비(A1)는 원하는 자속 분포에 따라 선택될 수 있다. 유리한 특성은 A1
Figure 112020079732778-pat00002
0.75의 종횡비로 얻어진다.
제 2 소결 입자(P2)는 각각의 경우에 최소 치수(A2min) 및 최대 치수(A2max)를 갖는다. 제 2 소결 입자(P2)는 각각의 제 2 종횡비(A2)를 가지며, 여기서: A2 = A2min/A2max이다. 제 1 소결 입자(P2)의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 특히 적어도 95%가 각각의 최소 치수(A2min)를 가지며, 여기서: 10㎛≤A2min≤500㎛, 특히 100㎛≤A2min≤400㎛, 그리고 특히 200㎛≤A2min≤300㎛이다. 제 2 소결 입자(P2)의 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 특히 적어도 90%, 그리고 특히 적어도 95%가 각각의 종횡비(A2)을 가지며, 여기서: 0.5≤A2≤1, 특히 0.6≤A2≤1, 특히 0.7≤A2≤1, 특히 0.8≤A2≤1, 그리고 특히 0.9≤A2≤1이다. 바람직하게는, 종횡비(A2)에 대해: 0.5≤A2≤1, 특히 0.6≤A2≤0.9, 그리고 특히 0.7≤A1≤0.8이 적용된다. 종횡비(A2)는 원하는 자속 분포에 따라 선택될 수 있다. 유리한 특성은 A2
Figure 112020079732778-pat00003
0.75의 종횡비로 얻어진다.
제 1 소결 입자(P1) 및 제 2 소결 입자(P2)는 이들의 입자 형태 또는 이들의 종횡비(A1 또는 A2) 및/또는 이들의 입자 크기 또는 이들의 최소 치수(A1min 또는 A2min)가 상이하다.
유도성 부품(1)을 제조하기 위한 방법은 이제 도 2에 기초하여 기술된다.
단계(S1)에서, 먼저 시작 재료(R1 내지 Rn)가 서로 혼합되어 시작 재료 혼합물(RM)을 형성한다. 시작 재료(R1 내지 Rn)는 예를 들어 재활용 또는 재처리될 원료 및/또는 폐기물이다. 시작 재료(R1 내지 Rn)는 예를 들어 산화아연(ZnO), 산화망간(MnO) 및/또는 산화철을 포함한다.
시작 재료 혼합물(RM)은 단계(S2)에서 활성화 및/또는 하소(calcined)된다. 하소에서, 칼슘 및 탄산 마그네슘을 함유하는 시작 재료 혼합물(RM)이 가열되어 탈수 및/또는 분해를 획득한다.
활성화된 원료 혼합물(RM)은 자성 재료(M)를 형성한다. 자성 재료(M)는 예를 들어 분말 형태 및/또는 과립 형태이다. 자성 재료(M)는 적어도 하나의 페라이트 재료, 예를 들어 MnZn 페라이트 재료 및/또는 NiZn 페라이트 재료를 포함한다.
단계(S3)에서 기본 바디(G)를 형성하도록 자성 재료(M)가 가압된다. 기본 바디(G)는 그린 바디로도 지칭된다.
후속 단계(S4)에서, 기본 바디(G)가 소결된다. 소결은 TS ≥ 1000℃, 특히 TS ≥ 1100℃, 특히 TS ≥ 1200℃인 TS에서 수행된다. 소결된 기본 바디는 GS로 표시된다.
단계(S5)에서, 소결된 기본 바디(GS)가 분쇄된다. 분쇄는 예를 들어 파쇄기 또는 분쇄기(크러셔)에 의해서 수행된다. 분쇄는 일반적으로 P로 표시되는 소결 입자를 생성한다. 소결 입자(P)는 각각의 경우에 각각의 종횡비(A)를 정의하는 최소 치수(Amin) 및 최대 치수(Amax)를 갖는다. 각각의 종횡비(A)에 대해서: A = Amin/Amax이 적용된다. 소결된 기본 바디(GS)의 분쇄 후에, 소결 입자(P)의 종횡비(A)는 광범위하게 달라진다. 특히, 분쇄 시에 각각 작은 종횡비(A)를 갖는 긴 형태의 소결 입자(P)도 또한 생성된다. 소결 입자(P)의 추가적인 처리를 위해서, 실질적으로 구형 및/또는 입방형에 상응하는 형태가 바람직하다.
단계(S6)에서, 소결 입자(P)의 종횡비(A)가 감소된다. 이것은 각각의 소결 입자(P)의 최대 치수(Amax)가 최소 치수(Amin)에 가까워짐을 의미한다. 이를 위해, 소결 입자(P)는 예를 들어 볼 밀에 의해 가공된다. 볼 밀은 드럼 및 그 안에 배치된 금속 공을 포함한다. 소결 입자(P)는 드럼 내로 도입되고, 소결 입자(P)의 종횡비(A)가 적어도 부분적으로 감소하도록 드럼의 회전에 기초하여 금속 공에 의한 추가적인 분쇄 및/또는 마찰에 의해 가공된다.
단계(S7)에서, 소결 입자(P)는 입자 형태에 기초하여 및/또는 입자 크기에 기초하여 분리된다. 소결 입자(P)는 제 1 소결 입자(P1)를 갖는 제 1 분획 및 제 2 소결 입자(P2)를 갖는 제 2 분획으로 분리된다. 제 1 소결 입자(P1)는 최소 치수(A1min)와 최대 치수(A1max) 및 종횡비(A1)를 갖는 반면, 제 2 소결 입자(P2)는 최소 치수(A2min), 최대 치수(A2max) 및 종횡비(A2)를 갖는다. 제 1 분획은 제 2 분획과 비교하여 더 거친 입자를 포함한다. 따라서, 소결 입자(P1, P2)의 적어도 70%에 대해서: A1min > A2min 및/또는 A1max > A2min 및/또는 A1min > A2max이 적용된다.
단계(S7)에서 분리되고, 제 1 분획에도 또는 제 2 분획에도 속하지 않은 소결 입자(P)는 단계(S5)에서 추가로 반환 및/또는 분쇄될 수 있고/있거나 단계(S6)에서 추가로 가공될 수 있다. 이것은 점선에 의해서 도 2에 도시되었다.
후속 단계(S81)에서, 제 1 혼합물(X1)은 제 1 소결 입자(P1) 및 제 1 결합제(B1)로부터 제조된다. 상응하게, 단계(S82)에서, 제 2 혼합물(X2)이 제 2 소결 입자(P2) 및 제 2 결합제(B2)로부터 제조된다. 결합제(B1 및 B2)는 동일하거나 상이 할 수 있다. 결합제(B1, B2)는 예를 들어 중합체 플라스틱 및/또는 수지이다.
제 1 혼합물(X1)은 제 1 결합제(B1)의 질량(mB1)에 대한 제 1 소결 입자(P1)의 질량(mP1)의 질량비(m1)을 갖는다. 결과적으로, 질량비(m1)에 대해서: m1 = mP1/mB1이 적용된다. 바람직하게는, 질량비(m1)에 대해서: 75/25≤m1≤99/1, 특히 80/20≤m1≤98/2, 그리고 특히 85/15≤m1≤95/5가 적용된다. 제 2 혼합물(X2)는 제 2 결합제(B2)의 질량(mB2)에 대한 제 2 소결 입자(P2)의 질량(mP2)의 질량비(m2)를 갖는다. 결과적으로, 질량비(m2)에 대해서: m2 = mP2/mB2가 적용된다. 바람직하게는, 질량비(m2)에 대해서: 75/25≤m2≤99/1, 특히 80/20≤m2≤98/2, 그리고 특히 85/15≤m2≤95/5가 적용된다. 질량비는 일반적으로 m으로 표시된다.
단계(S9)에서, 제 1 혼합물(X1) 및 코일(2)은 제 1 몰드(F1) 내에 배치된다. 이어서, 제 1 결합제(B1)는 제 1 결합제(B1)가 제 1 소결 입자(P1)와 결합하여 제 1 자성 코어(3)를 형성하도록 활성화된다. 제 1 결합제(B1)를 활성화하기 위해서, 제 1 혼합물(X1) 상의 압력(p1) 및/또는 제 1 혼합물(X1)의 온도(T1)가 증가된다. 제 1 결합제(B1)의 경화 후, 코일(2)을 갖는 제 1 자성 코어(3)가 탈형된다.
후속 단계(S10)에서, 제 1 자성 코어(3)는 제 2 몰드(F2)에서 코일(2) 및 제 2 혼합물(X2)과 함께 배치된다. 이어서, 제 2 결합제(B2)는 제 2 결합제(B2)가 제 2 소결 입자(P2)와 결합하여 제 2 자성 코어(4)를 형성하도록 활성화된다. 제 2 결합제(B2)는 제 2 혼합물(X2) 상의 압력(p2) 및/또는 제 2 혼합물(X2)의 온도(T2)를 증가시킴으로써 활성화된다. 제 2 결합제(B2)의 경화 후에, 제 1 자성 코어(3) 및 코일(2)을 갖는 제 2 코어(4)가 탈형된다.
단계(S11)에서, 유도성 부품(1)이 탈형에 의해 제공된다.
도 3은 시간 t에 걸쳐 100kHz, 500kHz 및 1MHz의 주파수 f에 대한 품질 계수(Q)(Q 값)에 대한 측정 곡선을 도시한다. 본 발명에 따른 유도성 부품(1)의 품질 계수(Q)(중간 및 아래의 다이어그램 참조)는 종래기술에 따른 유도성 부품(위의 다이어그램 참조)과 비교하여 시간 t에 걸쳐 더욱 일정하다. 측정 곡선에 더하여, 가능한 품질 계수(Q)의 일관성에 대해 더 쉽게 비교할 수 있도록 하는 평활화된 측정 곡선이 도 3에 도시되었다.
상응하는 방식으로, 도 4는 시간 t에 걸쳐 400kHz 및 1.2MHz의 주파수 f에 대한 AC 전압 전력 손실(PAC)에 대한 측정 곡선을 도시한다. 본 발명에 따른 유도성 부품(1)의 AC 전압 전력 손실(PAC)(중간 및 아래의 다이어그램 참조)는 종래기술에 따른 유도성 부품(위의 다이어그램 참조)과 비교하여 시간 t에 걸쳐 더욱 일정하다. 측정 곡선에 더하여, 가능한 AC 전압 전력 손실(PAC)의 일관성에 대해 더 쉽게 비교할 수 있도록 하는 평활화된 측정 곡선이 도 4에 도시되었다.
본 발명에 따른 성분(1)은 열적으로 거의 노화되지 않으며, 따라서 본 발명에 따른 유도성 부품(1)을 갖는 전기 회로의 양태가 예를 들어 품질 계수(Q) 또는 AC 전압 전력 손실(PAC)과 같이 시간 t에 따라 변하는 파라미터의 결과와 같이 변화하지 않음을 보장하며, 그들의 기능이 손상되지 않는다. 도 5의 측정 곡선과 도 6의 측정 곡선을 비교하면, 본 발명에 따른 유도성 부품(1)의 품질 계수(Q)는 시간 t에 따라 거의 변하지 않으며 본 발명에 따른 성분(1)은 열적으로 노화되지 않음을 나타낸다.
일반적으로 다음이 적용된다:
유도성 부품(1)은 적어도 하나의 코일(2)을 갖는다. 바람직하게는, 유도성 부품(1)은 정확히 하나의 코일 또는 정확히 두 개의 코일을 갖는다.
소결된 기본 바디(GS)를 분쇄함으로써 생성된 소결 입자(P)는 임의의 원하는 방식으로 가공, 분리 및/또는 선택될 수 있다. 언급된 단계들의 순서는 여기서 원하는대로 수행될 수 있다. 공지된 필터 및/또는 스크린 및/또는 분리기가 분리 및/또는 선택에 사용될 수 있다. 소결 입자(P)의 가공, 분리 및/또는 선택은 유도성 부품(1)의 전자기적 특성이 원하는 방식으로 설정될 수 있게 한다. 특히 인덕턴스, 포화 양상 및/또는 에어 갭이 설정될 수 있다.
결합제(B)의 활성화는 저온 압축 또는 고온 압축에 의해서 수행될 수 있다.
자성 재료(M) 및 결과적으로 적어도 하나의 자성 코어(3, 4)는 적어도 하나의 페라이트 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 페라이트 재료는 저렴하고 쉽게 입수할 수 있다. 페라이트 재료의 사용은 유도성 부품(1)의 비교적 우수한 전자기적 특성이 획득됨을 의미한다. 특히, 유도성 부품(1)은 높은 인덕턴스, 원하는 포화 양상, 낮은 손실을 가지고/가지거나 높은 전압에서 동작될 수 있다. 이러한 유도성 부품(1)은 예를 들어 3kVAC(3mA, 3초)의 전압에서 고 전위 테스트(AC HiPot 테스트)를 견딜 수 있다.
여기서 소결 입자는 일반적으로 P로 표시된다. 종횡비는 일반적으로 A로 표시된다. 최소 치수는 일반적으로 Amin으로 표시된다. 최대 치수는 일반적으로 Amax로 표시된다.

Claims (15)

  1. 유도성 부품(inductive component)을 제조하는 방법으로서,
    - 자성 재료(M)를 포함하는 기본 바디(G)를 제공하는 단계,
    - 상기 기본 바디(G)를 소결하는 단계 - 소결이 TS ≥ 1000℃인 온도 TS에서 수행됨 -,
    - 소결된 기본 바디(GS)를 분쇄하여 소결 입자(P, P1, P2)를 형성하는 단계,
    - 제 1 소결 입자(P1) 및 결합제(B1)로부터 제 1 혼합물(X1)을 제조하는 단계,
    - 제 1 몰드(F1) 내에 제 1 혼합물(X1) 및 적어도 하나의 코일(2)을 배치하는 단계,
    - 제 1 소결 입자(P1)가 결합제(B1)와 함께 적어도 하나의 코일(2)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제 1 자성 코어(3)를 형성하도록, 제 1 혼합물(X1) 내의 결합제(B1)를 활성화시키는 단계,
    - 제 2 소결 입자(P2) 및 결합제(B2)로부터 제 2 혼합물(X2)을 제조하는 단계 - 제 2 소결 입자(P2)는 제 1 소결 입자(P1)보다 작음 -,
    - 제 2 몰드(F2) 내에 제 1 자성 코어(3)와 함께 제 2 혼합물(X2) 및 적어도 하나의 코일(2)을 배치하는 단계, 및
    - 제 2 소결 입자(P2)가 결합제(B2)와 함께 단자 접촉부(5, 6)을 제외하고 적어도 하나의 코일(2) 및 제 1 자성 코어(3)를 완전히 둘러싸는 제 2 자성 코어(4)를 형성하도록, 제 2 혼합물(X2) 내의 결합제(B2)를 활성화시키는 단계를 포함하는, 유도성 부품 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 재료(M)는 적어도 하나의 페라이트 재료를 포함하는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 TS는, TS ≥1100℃인 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결 입자(P, P1, P2)는 각각의 종횡비(A)를 가지며, 상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 전에 종횡비(A)는 적어도 부분적으로 감소되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 전에, 상기 소결 입자(P, P1, P2)는 볼 밀(ball mill)에 의해서 가공되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 전에, 상기 소결 입자(P, P1, P2)는 입자 형태 및 입자 크기를 포함하는 그룹 중 적어도 하나에 기초하여 분리되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 위해 사용된 제 1 소결 입자(P1) 및 제 2 소결 입자(P2)의 적어도 70%가 각각의 종횡비(A)를 가지며, 이에 대해: 0.5≤A≤1이 적용되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 위해 사용된 제 1 소결 입자(P1) 및 제 2 소결 입자(P2)의 적어도 70%가 각각의 최소 치수(A1min A2min)를 가지며, 이에 대해: 500㎛≤A1min≤1000㎛ 및 10㎛≤A2min≤500㎛이 적용되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)을 제조하기 전에, 상기 소결 입자(P, P1, P2)는 제 1 소결 입자(P1)를 갖는 제 1 분획 및 상기 제 1 소결 입자(P1)와 상이한 제 2 소결 입자(P2)를 갖는 제 2 분획으로 분리되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제(B1, B2)는 온도(T1, T2)를 증가시키고 압력(p1, p2)을 증가시킴으로써 활성화되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물(X1, X2)은, 결합제(B1, B2)에 대한 소결 입자(P1, P2)의 질량비 m에 대해: 75/25≤m≤99/1이 적용되는 방식으로 제조되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 바디(G)는 상기 자성 재료(M)를 가압함으로써 제공되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  13. 유도성 부품으로서,
    - 단자 접촉부(5, 6)를 갖는 적어도 하나의 코일(2),
    - 상기 적어도 하나의 코일(2)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 자성 코어(3, 4)를 포함하는 유도성 부품에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코어(3, 4)는 소결 입자(P1, P2) 및 결합제(B1, B2)에 의해서 형성되고,
    제 1 소결 입자(P1)를 갖는 제 1 자성 코어(3) 및 결합제(B1)는 상기 적어도 하나의 코일(2)을 적어도 부분적으로 둘러싸고,
    상기 제 1 소결 입자(P1)보다 작은 제 2 소결 입자(P2)를 갖는 제 2 자성 코어(4) 및 결합제(B2)는, 단자 접촉부(5, 6)을 제외하고 적어도 하나의 코일(2) 및 제 1 자성 코어(3)를 완전히 둘러싸는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제(B1, B2)는 온도(T1, T2)를 증가시키거나 압력(p1, p2)을 증가시키킴으로써 활성화되는 것으로 특징지어지는, 유도성 부품 제조 방법.
  15. 삭제
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