KR102394052B1 - 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 - Google Patents

연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR102394052B1
KR102394052B1 KR1020180001741A KR20180001741A KR102394052B1 KR 102394052 B1 KR102394052 B1 KR 102394052B1 KR 1020180001741 A KR1020180001741 A KR 1020180001741A KR 20180001741 A KR20180001741 A KR 20180001741A KR 102394052 B1 KR102394052 B1 KR 102394052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soft magnetic
magnetic alloy
based soft
alloy
magnetic core
Prior art date
Application number
KR1020180001741A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190083828A (ko
KR102394052B9 (ko
Inventor
나현민
배석
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020180001741A priority Critical patent/KR102394052B1/ko
Publication of KR20190083828A publication Critical patent/KR20190083828A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102394052B1 publication Critical patent/KR102394052B1/ko
Publication of KR102394052B9 publication Critical patent/KR102394052B9/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 Fe-Si-Ni계 연자성 합금은 Fe 및 Si을 포함하는 복수의 입자를 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금, 상기 복수의 입자 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고 상기 복수의 공극의 적어도 일부를 채우는 Fe-Ni계 연자성 합금을 포함하고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금 내에서 상기 Si는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Si은 1 내지 5wt%, 상기 Ni은 1 내지 5wt%, 상기 Fe는 나머지의 함량으로 포함된다..

Description

연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품{SOFT MAGNETIC ALLOY, SOFT MAGNETIC CORE AND COIL COMPONENT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 연자성 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연자성 합금 및 이를 포함하는 연자성 코어에 관한 것이다.
자동차 관련 기술의 발전에 따라, 차량용 전장부품 기술에 관한 관심이 높아지고 있다. 차량용 전장부품 기술은, 크게 차량용 반도체, 텔레매틱스, 차량용 디스플레이, 배터리, 모터, 카메라 모듈 등으로 구분될 수 있다. 최근, 차량용 전장부품 기술 분야의 주된 이슈는 경량화이다. 이에 따라, 전장부품의 사이즈를 줄이거나, 부속 부품의 개수를 줄이고자 하는 시도가 활발히 진행 중이다.
특히, 전장부품 중 세트부품의 경량화를 위하여, 쵸크 코일, 변압기, 모터, DCDC 컨버터용 인덕터 등에 포함되는 연자성 코어의 사이즈를 줄이기 위한 시도가 있다. 이때, 사이즈가 줄어들더라도, 자기적 특성은 유지하고, 성형성 및 가공성이 우수한 연자성 코어가 필요하다.
일반적인 연자성 합금의 예로는, Fe-Ni-Mo계 연자성 합금인 MPP(Molybdenum Permalloy Powder), Fe-Ni계 연자성 합금인 HF(High Flux), Fe-Si-Al계 연자성 합금인 센더스트(sendust), Fe-Si계 합금인 MF(Mega Flux) 등이 있다. 이 중에서 연자성 코어에 주로 이용되는 연자성 합금은 Fe-Si계 합금이다. Fe-Si계 합금에서 Si 함량을 증가시킬 경우, 비저항이 증가함에 따라 연자성 코어의 와전류 손실이 감소하며, 투자율이 높아지게 된다. 그러나, Si 함량이 증가할수록 취성이 증가하므로, 연자성 코어의 성형 시 가공성이 나빠지는 문제가 있다.
도 1은 Si가 4wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 성형 결과이고, 도 2는 Si가 9wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 성형 결과이며, 도 3은 Si가 4wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 단면도이고, 도 4는 Si가 9wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, Si의 함량이 높아질수록 연자성 코어의 성형성이 나빠짐을 알 수 있다. 또한, 도 3 내지 4를 참조하면, Si의 함량이 높아질수록 공극(30)이 많아지며, 이에 따라 연자성 코어 내 연자성 합금 분말의 밀도가 낮아짐을 알 수 있다. 이는 Si의 높은 미세 경도로 인하여, 연자성 코어의 성형 시 연자성 합금 분말의 압축이 잘 일어나지 않기 때문이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 경량이면서도 자기적 특성이 우수하고, 성형성이 뛰어난 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 Fe-Si-Ni계 연자성 합금은 Fe 및 Si을 포함하는 복수의 입자를 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금, 상기 복수의 입자 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고 상기 복수의 공극의 적어도 일부를 채우는 Fe-Ni계 연자성 합금을 포함하고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금 내에서 상기 Si는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Si은 1 내지 5wt%, 상기 Ni은 1 내지 5wt%, 상기 Fe는 나머지의 함량으로 포함된다.
상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Ni이 1 내지 3wt%로 포함되고, 상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 1 내지 6wt%로 포함될 수 있다.
상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Ni이 1 내지 2wt%로 포함되고, 상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 1 내지 4wt%로 포함될 수 있다.
상기 복수의 입자 중 적어도 일부는 원형 또는 타원형의 단면 형상을 가지며,
상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 적어도 일부는 상기 원형 또는 타원형의 단면 형상의 입계에 분포될 수 있다.
상기 복수의 공극은 상기 Fe-Si-Ni계 연자성 합금 내에서 1 내지 7vol%를 차지할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품은 연자성 코어, 그리고 상기 연자성 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 연자성 코어는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금을 포함하고, 상기 Fe-Si-Ni계 연자성 합금은 Fe 및 Si을 포함하는 복수의 입자를 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금, 상기 복수의 입자 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고 상기 복수의 공극의 적어도 일부를 채우는 Fe-Ni계 연자성 합금을 포함하고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금 내에서 상기 Si는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고, 상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Si은 1 내지 5wt%, 상기 Ni은 1 내지 5wt%, 상기 Fe는 나머지의 함량으로 포함된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연자성 합금 및 이를 포함하는 연자성 코어를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연자성 코어는 경량이면서도 투자율 및 코어 손실 등의 자기적 특성이 우수하고, 성형성 및 가공성이 우수할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연자성 코어는 쵸크 코일, 변압기, 모터, 차량용 DCDC 컨버터용 인덕터 등에 다양한 형상으로 적용될 수 있으므로, 차량용 전장부품의 경량화에 관한 니즈를 만족시킬 수 있다.
도 1은 Si가 4wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 성형 결과이다.
도 2는 Si가 9wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 성형 결과이다.
도 3은 Si가 4wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 단면도이다.
도 4는 Si가 9wt%로 포함된 Fe-Si계 연자성 코어의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품의 한 예이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 코어의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 코어의 제작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8은 실시예에 따라 제작된 연자성 코어의 단면 SEM 및 개략도이다.
도 9는 비교예 1에 따라 제작된 연자성 코어의 단면 SEM 및 개략도이다.
도 10은 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 투자율을 측정한 그래프이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 손실을 측정한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 코일 부품의 한 예이다.
도 5를 참조하면, 코일 부품(100)은 연자성 코어(110) 및 연자성 코어(110) 상에 권선된 코일(120)을 포함한다. 여기서, 연자성 코어(110)가 토로이달(toroidal) 형상이며, 코일(120)은 연자성 코어(110) 상에 권선된 제1 코일(122) 및 제1 코일(122)에 대칭하도록 권선된 제2 코일(124)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로, 연자성 코어(110)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 연자성 코어(110)는 원기둥의 가운데 부분이 비어 있는 토로이달 형상뿐만 아니라, EER, ER, EE, EQ, PQ 등 다양한 형상의 코어일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 부품은, 예를 들어 인덕터, 쵸크 코일, 변압기, 모터, DCDC 컨버터용 트랜스포머, EMI차폐 등에 다양하게 적용될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 코어의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 코어(110)는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금으로 이루어지며, Fe-Si-Ni계 연자성 합금은 Fe 및 Si를 포함하는 복수의 입자(112)를 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금, 복수의 입자 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고 복수의 입자(particles, 112) 사이의 공극의 적어도 일부를 채우는 Fe-Ni계 연자성 합금(114)을 포함한다. 여기서, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112)는 다양한 크기 및 형상의 결정립(grains)일 수 있으며, 공극은 결정립의 경계(grain boundaries)에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112)의 적어도 일부는 원형 또는 타원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112)는 Fe, Si 및 소정의 불순물을 포함할 수 있다. 그리고, Fe-Ni계 연자성 합금(114)은 복수의 입자(112)의 경계에 분포될 수 있다.
이와 같이, Fe-Ni계 연자성 합금(114)이 Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 사이의 공극의 적어도 일부를 채우면, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112)로만 형성되는 연자성 코어에 비하여 밀도가 높으므로, 투자율이 향상되며, 코어 손실율이 감소하여 우수한 자기 특성을 얻을 수 있다. 또한, Fe-Ni계 연자성 합금(114)은 연질이므로, Fe-Ni계 연자성 합금(114)이 Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 사이의 공극의 적어도 일부를 채울 경우 다양한 형상으로 연자성 코어를 성형 및 가공하는 것이 가능하다.
이를 위하여, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112)의 입도(D50)는 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 입도(D50)보다 클 수 있다. 이에 따라, Fe-Ni계 연자성 합금(114)은 Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 사이의 공극을 채우는 것이 가능하다.
이때, 복수의 입자(112) 내에서 Si는 복수의 입자(112)의 1 내지 10wt%로 포함되며, Fe는 나머지 함량으로 포함되고, Fe-Ni계 연자성 합금(114) 내에서 Ni는 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되며, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 및 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 전체 총 함량 중에서 Si가 1 내지 5wt%로 포함되고, Ni이 1 내지 5wt%로 포함되며, 및 Fe이 나머지의 함량으로 포함되는 조성을 가질 수 있다.
바람직하게는, Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 및 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 전체 총 함량 중에서 Si가 1 내지 5wt%로 포함되고, Ni이 1 내지 3wt%로 포함되며, Fe이 나머지의 함량으로 포함되고, 복수의 입자(112) 내에서 Si는 복수의 입자(112)의 1 내지 10wt%로 포함되며, Fe는 나머지 함량으로 포함되고, Fe-Ni계 연자성 합금(114) 내에서 Ni는 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 1 내지 6wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되는 조성을 가질 수 있다.
더욱 바람직하게는 Fe-Si계 연자성 합금을 포함하는 복수의 입자(112) 및 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 전체 총 함량 중에서 Si가 1 내지 5wt%로 포함되고, Ni이 1 내지 2wt%로 포함되며, Fe이 나머지의 함량으로 포함되고, 복수의 입자(112) 내에서 Si는 복수의 입자(112)의 1 내지 10wt%로 포함되며, Fe는 나머지 함량으로 포함되고, Fe-Ni계 연자성 합금(114) 내에서 Ni는 Fe-Ni계 연자성 합금(114)의 1 내지 4wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되는 조성을 가질 수 있다.
연자성 코어(110) 내 Fe, Si 및 Ni의 함량, 복수의 입자(112) 내 Fe 및 Si의 함량, 그리고 Fe-Ni계 연자성 합금(114) 내 Fe 및 Ni의 함량이 이러한 범위를 만족시킬 경우, 전 주파수 대역 내에서 투자율이 높고, 코어 손실율이 낮으며, 성형성과 가공성이 우수한 연자성 코어를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 연자성 코어의 제작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7을 참조하면, Fe-Si계 합금 분말을 마련하며(S300), 이와 별도로 Fe-Ni계 합금 분말을 마련한다(S302). 여기서, Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말은 각각 5 내지 15㎛의 입도(D50)를 가질 수 있으며, 워터 아토마이제이션(water atomization), 가스 아토마이제이션(gas atomization), 기계적 밀링(mechanical milling) 등을 이용하여 마련될 수 있다. Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말이 각각 이러한 입도(D50)를 가지는 경우, 고주파에서의 손실 특성 개선 효과가 더욱 향상될 수 있다. 그리고, Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말 중 적어도 하나는 각각 고분자 수지, 인산염 및 세라믹 중 적어도 하나를 이용하여 코팅될 수도 있다. 이에 따르면, Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말 중 적어도 하나의 표면에 절연 피막이 형성될 수 있으며, 입자 간 전기 도전을 막아 와전류 손실을 방지할 수 있고, 고주파에서 손실 특성을 개선할 수 있다.
다음으로, 별도로 마련된 Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말을 혼합한다(S304). 이와 같이, Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말을 별도로 마련한 후 혼합하면, Fe-Si계 합금 분말의 입계 사이에 Fe-Ni계 합금 분말이 고르게 분포할 수 있으며, 이에 따라 자기 특성, 성형성 및 가공성이 개선될 수 있다.
다음으로, 혼합한 Fe-Si계 합금 분말 및 Fe-Ni계 합금 분말을 소정의 형상으로 성형하고(S306), 열처리를 한다(S308). 이를 위하여, 열간 프레스 가공 또는 냉간 프레스 가공이 수행될 수 있으며, 열처리 과정에서 Fe-Si계 합금 분말은 결정립 상태가 될 수 있으며, Fe-Si계 합금 분말의 결정립계에 Fe-Ni계 합금 분말이 스며들도록 배치될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다.
<실시예>
Si가 8.4wt%로 포함되고 Fe가 나머지 함량으로 포함된 Fe-Si계 합금 분말 및 Ni가 3.2wt%로 포함되고 Fe가 나머지 함량으로 포함된 Fe-Ni계 합금 분말을 별도로 마련하여 동일한 중량비로 혼합한 후, 소정의 형상으로 성형하고, 열처리를 수행하여 연자성 코어를 제작하였다. 실시예에 따라 제작된 연자성 코어 내 Si의 함량은 4.2wt%이고, Ni의 함량은 1.6wt%이고, Fe는 나머지 함량을 차지하는 것으로 측정되었다.
<비교예 1>
Si가 4.2wt%로 포함되고 Fe가 나머지 함량으로 포함된 Fe-Si계 합금 분말을 소정의 형상으로 성형하고, 열처리를 수행하여 연자성 코어를 제작하였다.
<비교예 2>
Si가 4.2wt%로 포함되고, Mo가 1.6wt%으로 포함되며, Fe가 나머지 함량으로 포함된 Fe-Si-Mo계 합금 분말을 소정의 형상으로 성형하고, 열처리를 수행하여 연자성 코어를 제작하였다.
<비교예 3>
Si가 4.2wt%로 포함되고, Al가 1.6wt%으로 포함되며, Fe가 나머지 함량으로 포함된 Fe-Si-Al계 합금 분말을 소정의 형상으로 성형하고, 열처리를 수행하여 연자성 코어를 제작하였다.
도 8은 실시예에 따라 제작된 연자성 코어의 단면 SEM 및 개략도이고, 도 9는 비교예 1에 따라 제작된 연자성 코어의 단면 SEM 및 개략도이다.
도 8 내지 9를 참조하면, 비교예 1에 따라 제작된 연자성 코어의 경우 Fe-Si계 연자성 합금의 입자 사이에 다수의 공극(30)이 존재하지만, 실시예에 따라 제작된 연자성 코어의 경우 Fe-Si계 연자성 합금의 입자 사이에 Fe-Ni계 연자성 합금이 채워져 있음을 알 수 있다.
비교예 1에 따라 제작된 연자성 코어의 공극률은 10 내지 16vol%이나, 실시예에 따라 제작된 연자성 코어의 공극률은 1 내지 7vol%이다.즉, 비교예 1에 따라 제작된 Fe-Ni-Si계 합금으로 이루어진 연자성 코어 내에서 공극(30)은 10 내지 16vol%를 포함하나, 실시예에 따라 제작된 Fe-Ni-Si계 합금으로 이루어진 연자성 코어 내에서 Fe-Ni계 연자성 합금으로 채워지지 않고 남아 있는 공극(40)은 1 내지 7vol%를 차지한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 유사한 수준의 자기 특성을 가지도록 구현될 경우 체적을 현저하게 줄일 수 있으며, 유사한 수준의 체적을 가지도록 구현될 경우 자기 특성을 현저하게 개선하는 것이 가능하다.
표 1은 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 투자율을 측정한 표이고, 도 10은 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 투자율을 측정한 그래프이다.
주파수(kHz) 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1 54.30 52.25 46.65 49.46
10 54.22 52.19 46.57 49.35
20 54.20 52.15 46.54 49.31
40 54.17 52.12 46.51 49.27
80 54.11 52.07 46.46 49.22
100 54.08 52.05 46.45 49.21
200 53.99 51.96 46.45 49.17
400 53.99 51.94 46.40 49.23
600 53.67 51.62 46.22 48.99
800 53.60 51.54 46.20 48.99
1000 53.44 51.36 46.20 48.83
표 1 및 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 연자성 코어는 전 주파수 대역에서 비교예 1 내지 3에 따른 연자성 코어에 비하여 높은 투자율을 가짐을 알 수 있다.
표 2는 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 손실을 측정한 표이고, 도 11은 실시예 및 비교예에 따라 제작된 연자성 코어의 손실을 측정한 그래프이다.
측정 조건 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3
주파수 Gauss
50kHz 100 4 4 6 6
200 19 20 32 31
400 91 98 188 146
600 229 246 500 345
800 438 470 963 641
1000 718 770 1644 996
표 2 및 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 연자성 코어는 전 주파수 대역에서 비교예 1 내지 3에 따른 연자성 코어에 비하여 낮은 코어 손실율을 가짐을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.

Claims (6)

  1. Fe 및 Si을 포함하는 복수의 결정립을 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금,
    상기 복수의 결정립 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고
    상기 복수의 공극의 적어도 일부를 채우며, 상기 복수의 결정립의 경계에 분포되는 Fe-Ni계 연자성 합금
    을 포함하고,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금 내에서 상기 Si는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고,
    상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Si은 1 내지 5wt%, 상기 Ni은 1 내지 5wt%, 상기 Fe는 나머지의 함량으로 포함되며,
    상기 결정립의 입도(D50)는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 입도(D50)보다 큰 Fe-Si-Ni계 연자성 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Ni이 1 내지 3wt%로 포함되고,
    상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 1 내지 6wt%로 포함되는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Ni이 1 내지 2wt%로 포함되고,
    상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 1 내지 4wt%로 포함되는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 결정립 중 적어도 일부는 원형 또는 타원형의 단면 형상을 가지는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    공극률이 1 내지 7vol%인 Fe-Si-Ni계 연자성 합금.
  6. 연자성 코어, 그리고
    상기 연자성 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
    상기 연자성 코어는 Fe-Si-Ni계 연자성 합금을 포함하고,
    상기 Fe-Si-Ni계 연자성 합금은
    Fe 및 Si을 포함하는 복수의 결정립을 포함하는 Fe-Si계 연자성 합금,
    상기 복수의 결정립 사이에 형성된 복수의 공극, 그리고
    상기 복수의 공극의 적어도 일부를 채우며, 상기 복수의 결정립의 경계에 분포되는 Fe-Ni계 연자성 합금을 포함하고,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금 내에서 상기 Si는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고,
    상기 Fe-Ni계 연자성 합금 내에서 상기 Ni는 1 내지 10wt%로 포함되고, 상기 Fe는 나머지 함량으로 포함되고,
    상기 Fe-Si계 연자성 합금과 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 전체 총 함량 중에서 상기 Si은 1 내지 5wt%, 상기 Ni은 1 내지 5wt%, 상기 Fe는 나머지의 함량으로 포함되며,
    상기 결정립의 입도(D50)는 상기 Fe-Ni계 연자성 합금의 입도(D50)보다 큰 코일 부품.
KR1020180001741A 2018-01-05 2018-01-05 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 KR102394052B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001741A KR102394052B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001741A KR102394052B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20190083828A KR20190083828A (ko) 2019-07-15
KR102394052B1 true KR102394052B1 (ko) 2022-05-04
KR102394052B9 KR102394052B9 (ko) 2023-09-19

Family

ID=67257870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180001741A KR102394052B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102394052B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347113A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合磁性材料及びその製造方法
JP2016076559A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 アルプス・グリーンデバイス株式会社 インダクタンス素子および電子機器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170053480A (ko) * 2015-11-06 2017-05-16 엘지이노텍 주식회사 연자성 합금

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347113A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合磁性材料及びその製造方法
JP2016076559A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 アルプス・グリーンデバイス株式会社 インダクタンス素子および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190083828A (ko) 2019-07-15
KR102394052B9 (ko) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5288405B2 (ja) インダクタおよびインダクタの製造方法
KR101470513B1 (ko) 대전류 직류중첩특성 및 코어손실 특성이 우수한 연자성 코어 및 그의 제조방법
US9245676B2 (en) Soft magnetic alloy powder, compact, powder magnetic core, and magnetic element
US10121586B2 (en) Method for manufacturing Fe-based amorphous metal powder and method for manufacturing amorphous soft magnetic cores using same
JPWO2009128425A1 (ja) 複合磁性材料およびその製造方法
JP2008135674A (ja) 軟磁性合金粉末、圧粉体及びインダクタンス素子
JP3964213B2 (ja) 圧粉磁芯及び高周波リアクトルの製造方法
JP4336810B2 (ja) 圧粉磁心
JP2010272604A (ja) 軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯、インダクタ並びにその製造方法
TW201712132A (zh) 壓粉芯、該壓粉芯之製造方法、具備該壓粉芯之電感器、及安裝有該電感器之電子電氣機器
TW201738908A (zh) 壓粉芯、該壓粉芯之製造方法、具該壓粉芯之電感器、及安裝有該電感器之電子・電氣機器
US20140251085A1 (en) Soft magnetic metal powder and powder core
KR102394052B1 (ko) 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
WO2003060930A1 (fr) Noyau magnetique de poudre et reacteur haute frequence utilisant ce noyau
JP2003068550A (ja) 軟磁性ポットコア、その製造方法、およびこれを用いるリアクトル
KR20150049672A (ko) 강자성 나노 금속분말
JP2007254814A (ja) Ｆｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末、圧粉体、コイル封入圧粉磁芯
KR102419883B1 (ko) 페라이트 코어 및 이를 포함하는 코일 부품
KR101661067B1 (ko) 금속 고분자 복합체 시트의 제조방법
KR102538065B1 (ko) 복합 소재를 이용한 자성 코어
JP7222664B2 (ja) 圧粉磁心
KR102311667B1 (ko) Fe-Si 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법
JPH06204021A (ja) 複合磁性材料およびその製造方法
WO2004043633A1 (en) Fe-Si ALLOY POWDER CORES AND FABRICATION PROCESS THEREOF
US11682510B2 (en) Composite magnetic material, magnetic core, and electronic component

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]