KR20190118952A - 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치 - Google Patents

어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치 Download PDF

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더쭝 쭈
방즈 시
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광동 종후아 터치 컨트롤 테크놀로지 씨오. 엘티디.
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Abstract

본 발명은, 감지 부재와 상기 감지 부재에 연결된 제어 회로를 포함하고, 상기 감지 부재는 수평 인코팅 에레이와 상기 수평 인코딩 어레이에 수직하는 수직 인코딩 어레이를 포함하고, 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이 양자는 자기 신호 감지 코일 유닛들로 이루어지며, 상기 수평 인코딩 어레이는 하나 이상의 수평 자기 신호 감지 코일 유닛으로 구성되고, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이는 하나 이상의 수평 자기 신호 감지 코일 유닛으로 구성되며; 상기 수평 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 수평 자기 감지 코일들에 의해 형성되고, 상기 수직 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 수직 자기 감지 코일들에 의해 형성되는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치를 제시한다.
본 발명은 종래 기술에서의 자기 감지 장치의 긴 검출 시간, 느린 반응 속도, 및 복잡한 장치의 문제점을 해결한다.

Description

어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치
본 발명은 자기 감지 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 어레이 인코딩 자기 신호 감지 장치에 관한 것이다.
전자 제품 및 다양한 수치 제어 공작기계의 개량과 개발에 수반하여, 2차원적인 표면의 거리와 위치를 감지하는 센서들에 대한 어플리캐이션과 요구들이 점점 더 광범위해 지고 있다.
특허 번호 CN201320756682.X의 "단일층 배선 시스템을 갖는 전자기 안테나"라는 제목의 중화인민공화국의 실용신안특허는 많은 독립적인 전자가 감지 채널 코일들이 2차원적인 표면상에 2개의 방향으로 배열되어 자기 신호 위치 센서를 구성하고 있으며, 상기 자기 신호 위치 감지 센서는 전자기 펜을 스캐닝(scanning), 검출 및 포지셔닝(positioning)함에 사용될 수 있어 핸드라이팅 입력 터치 장치(handwriting input touch device)를 구현할 수 있으며, 그리고 독립적인 전자기 감지 채널 코일들이 각각의 채널 위치에 이러한 자기 신호 감지 센서를 위해 배열되어 있다. 이러한 자기 신호 위치 센서를 지역적인 방법(regional manner)으로 스캔 및 검출함에는 긴 시간이 요구되며, 그 반응속도(reaction speed)도 느리며, 그리고 이러한 자기 신호 감지 센서들은 아주 복잡하며, 대 용량의 자기 신호 위치 센서의 디자인 및 어플리캐이션에 적용할 수 없다.
본 발명은 적어도 어느 정도 전술한 종래 기술에서의 문제점들 중 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여, 본 발명의 주된 목적은 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치를 제공하고, 종래 기술에서의 자기 감지 장치의 긴 검출 시간, 느린 반응 속도, 및 복잡한 장치에 대한 문제점을 해결함을 목적으로 한다.
상술한 목적 달성을 위한, 본 발명은, 감지 부재와 상기 감지 부재에 연결된 제어 회로를 포함하고, 상기 감지 부재는 수평 인코팅 어레이(horizontal encoding array)와 상기 수평 인코딩 어레이에 수직하는 수직 인코딩 어레이(vertical encoding array)를 포함하고, 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이 양자는 자기 신호 감지 코일 유닛(magnetic signal sensing coil unit)들로 이루어지며,
상기 수평 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며;
상기 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선(differeential line)을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 자기 감지 코일들에 의해 형성되며; 그리고
상기 자기 감지 코일은 1~10 써클(circle)의 연속적인 루프 와이어(loop wire)에 의해 구성되는, 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치를 제공한다.
상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역(magnetic sensing positioning valid region)의 내부, 또는 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치된다.
상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치된다.
상기 수평 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들과 상기 수직 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들은 서로 교차하며, 배열 조합 방식(combination manner)으로 배열된다.
상기 제어 회로는 복수의 어레이 스위치(multichotomus array switch), 전단계(pre-stage) 신호 증폭기, 게인(gain) 제어 증폭기, 밴드-패스(band-pass) 증폭기, ac/dc 컨버터, 적분회로, 직류 증폭기, 충전과 방전 스위치 및 프로세스를 포함하며;
상기 복수의 어레이 스위치의 적어도 일측은 상기 수평 자기 감지 코일과 상기 수직 자기 감지 코일에 각각 연결되고, 그 타측은 상기 전단계 신호 증폭기에 연결되며, 그리고 상기 전단계 신호 증폭기는 상기 게인 제어 증폭기에 연결되며;
상기 게인 제어 증폭기의 일단은 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 밴드-패스 증폭기에 이어지며, 그리고 상기 밴드-패스 증폭기는 상기 ac/dc 컨버터를 경유하여 상기 적분회로에 연결되고; 그리고
상기 적분회로의 일단은 상기 직류회로 증폭기를 경유하여 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 충전 및 방전 스위치에 이어지며, 그리고 상기 프로세스는 각각 상기 복수의 어레이 스위치와 상기 충전 및 방전 스위치에 이어진다.
상기 배열 조합(combination)은 다음과 같이 세트된다: 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이에서 어떠한 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 어떠한 자기 신호 감지 코일과, 다른 인접하는 전(front) 또는 후(rear) 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일과의 사이의 짝 배열 조합(combination in pairs)은 어떠한 다른 위치에서의 짝 배열 조합으로 반복되지 않으며; 그리고
같은 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일은 어떠한 위치에서 짝배열 조합으로 연속적으로 참여하지 않는다.
상기 수평 인코딩 어레이와 수직 인코딩 어레이에서 인접하는 위치를 갖는 어떠한 2개의 자기 감지 코일들의 짝 배열 조합은 유일하다(unique).
본 발명은 아래와 같은 유익한 효과들을 가진다.
상기 자기 신호 위치 센서의 자기 신호 코일 유닛은 시리즈로 연결된 다수의 자기 감지 채널 코일들로 구성되며, 시리즈로 연결된 각각의 자기 신호 감지 코일 유닛은 복수의 위치에서 동시에 교호하는(alternating) 자기 신호 소스(source)를 검출할 수 있으며, 이러한 방법으로, 자기 감지 센서 채널 코일의 인출선 배선이 간단해 지며, 교호하는 자기 신호 소스 상의 자기 신호 위치 센서에 의한 스캐닝 및 검출의 잠금 시간(locking time)이 짧고, 그 속도는 높다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술에 있어서 기술적 해결을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하, 상기 일시예 또는 종래 기술에 대한 설명에 사용됨에 필요한 첨부 도면들에 대한 간단한 안내가 주어질 것이다. 명백하게, 이하 기술된 도면들은 단순히 본 발명의 어떤 실시예들이며, 어떠한 창의적 노력 없이 이들 도면들에 제시된 구조들에 기초하여 다른 도면들이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 전체 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명에서 유효 영역 내부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 자기감지 유닛에 대한 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명에서 유효 영역의 외부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 자기 감지 유닛에 대한 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명에서 유효 영역 내부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 수평 어레이 인코딩 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명에서 유효 영역 내부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 수직 어레이 인코딩 구조를 도시적으로 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명에서 유효 영역 내부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 감지 부재를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명에서 유효 영역 외부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 수평 어레이 인코딩 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명에서 유효 영역 외부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 수직 어레이 인코딩 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.
도 9는 본 발명에서 유효 영역 외부에 배열되어 있는 차동 회선을 갖는 감지 부재를 도식적으로 나타낸 그림이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 있어서 기술적 해결에 대하여 명확하게 완전한 설명이 주어질 것이다. 명백하게, 이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 모든 실시예들이 아니라 단순히 일부이다.
본 발명의 실시예들에 기초하여, 어떠한 창의적 노력 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 얻어지는 모든 다른 실시예들도 본 발명의 보호 범위내에 속한다 할 것이다.
본 발명의 실시예들에 있어서 모든 빙향 표시(위, 아래, 좌, 우, 전, 후 등과 같은)들은 상대적인 위치 관계와 이동 조건등을 설명함에 단순히 사용되며, (도면들에 나타난 바와 같이) 어떠한 자세(posture)하에 있는 각각의 파트(part) 사이에서 이러한 자세가 변화하면 방향 표시도 대응하게 변화됨은 알아야 할 것이다.
본 발명에 있어서, "제1", 제2" 등을 포함하는 표시는 단순히 설명의 목적을 위한 것이며, 제시된 기술구성들에 대한 상대적인 중요성을 나타내거나 의미하거나, 또는 제시된 기술구성의 양을 암시적으로 나타내는 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 따라서 "제1"과 "제2"로 정의된 구성은 명백하게 또는 암시적으로 적어도 그러한 하나의 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 설명에 있어서, "복수의"는 달리 구체적으로 정의한 바가 없다면, 적어도 2개, 예들 들면, 2개, 3개 등을 의미한다,
본 발명에 있어서, 달리 명확하게 기술되고 정의한 바가 없다면, 용어, "연결", "연결된", "고정된" 등은 넓은 의미를 갖는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 상기 "연결"은 고정된 연결일 수도 있으며, 또한 분리가능한 연결 또는 일체화된 연결일 수도 있으며; 기계적인 연결일 수도 있으며, 또한 전기적인 연결일 수도 있으며; 그리고 상기 "연결된"은 중간 매체를 통하여 직접적으로 연결거나 또한 간접적으로 연결될 수 있으며, 그리고 또한 달리 명확하게 정의된 바가 없다면, 2개의 부재들 내측에 내부적인 소통관계이거나 또는 2개의 부재들 사이에 상호 작용 관계일 수 도 있다. 본 발명에서 상술한 용어들의 구체적인 의미는 구체적인 상황들에 비추어 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 수도 있다.
또한 본 발명에 있어서 각 실시예들 사이의 기술적 해결들은 상호 조합될 수 있으나, 그 기술적 해결이 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 현실화될 수 있는 것을 기초로 하므로, 그 기술적 해결의 조합이 모순되거나 실현될 수 없을 때, 기술적 해결의 조합은 존재하지 않으며 본 발명에 의해 청구된 보호범위 내에 속하지 않음을 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치는 감지 부재와 상기 감지 부재에 연결된 제어 회로를 포함한다. 상기 감지 부재는 수평 인코팅 에레이와 상기 수평 인코딩 어레이에 수직하는 수직 인코딩 어레이를 포함하고, 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이 양자는 자기 신호 감지 코일 유닛들로 이루어지며,
상기 수평 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며;
상기 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 자기 감지 코일들에 의해 형성되며; 그리고
상기 자기 감지 코일은 1~10 써클의 연속적인 루프 와이어(loop wire)에 의해 구성된다.
상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역의 내부, 또는 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치된다.
상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치된다.
상기 수평 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들과 상기 수직 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들은 서로 교차하며, 배열 조합 방식으로 배열된다.
상기 제어 회로는 복수의 어레이 스위치, 전단계 신호 증폭기, 게인(gain) 제어 증폭기, 밴드-패스(band-pass) 증폭기, ac/dc 컨버터, 적분회로, 직류 증폭기, 충전과 방전 스위치 및 프로세스를 포함하며;
상기 복수의 어레이 스위치의 적어도 일측은 상기 수평 자기 감지 코일과 상기 수직 자기 감지 코일에 각각 연결되고, 그 타측은 상기 전단계 신호 증폭기에 연결되며, 그리고 상기 전단계 신호 증폭기는 상기 게인 제어 증폭기에 연결되며;
상기 게인 제어 증폭기의 일단은 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 밴드-패스 증폭기에 이어지며, 그리고 상기 밴드-패스 증폭기는 상기 ac/dc 컨버터를 경유하여 상기 적분회로에 연결되고; 그리고
상기 적분회로의 일단은 상기 직류회로 증폭기를 경유하여 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 충전 및 방전 스위치에 이어지며, 그리고 상기 프로세스는 각각 상기 복수의 어레이 스위치와 상기 충전 및 방전 스위치에 이어진다.
상기 배열 조합(combination)은 다음과 같이 세트된다: 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이에 어떠한 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 어떠한 자기 신호 감지 코일과, 다른 인접하는 전(front) 또는 후(rear) 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일 사이과의 사이의 짝 배열 조합(combination in pairs)은 어떠한 다른 위치에서의 짝 배열 조합으로 반복되지 않으며; 그리고
같은 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일은 어떠한 위치에서 짝 배열 조합으로 연속적으로 참여하지 않는다.
상기 수평 인코딩 어레이와 수직 인코딩 어레이에서 인접하는 위치를 갖는 어떠한 2개의 자기 감지 코일들의 짝 배열 조합은 유일하다.
상기 자기 감지 코일의 재료는 합금 재료이며, 상기 합금 재료는 아래와 같은 질량비를 갖는 합금으로 부터 마련되며, 상기 합금의 제조방법은 아래와 같은 단계들을 포함한다: (FexCo1-x)a(Ni1-y-zAlyCez)bCucBdSieCrf, 여기에서, a=30-60, b=30-55, c=1-5, d=1-8, e=1-5, f=1-5, x=0.1-0.8, y=0.1-0.5, z=0.01-0.08.
단계 I, 나노 합금 분말의 제조
기초가 되는 분말로서, 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 채택하였다. 여기에서, 채택된 철 분말은 그 입도(granularity)가 60~100㎛이고 순도가 99% 이상; 니켈 분말은 그 입도가 3~6㎛이고 순도가 99% 초과; 크롬 분말은 그 입도가 80~120㎛이고 순도가 99.9% 이상; 그리고 구리 분말은 그 입도가 50~130㎛이고 순도가 99.9% 이상이다.
상기 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 질량비 20-40:15-30:1-6:1-5로 설정하여 혼합분말을 마련하고, 이에 무수 에탄올을 첨가하고 균일하게 교반하고, 상기 혼합된 분말을 밀폐된 포트(pot)에 적치하고, 그리고 통상의 온도에서 100~190시간 동안 플렛터너리 볼 밀(planetary ball mill)로 플렛터너리 볼 밀링을 수행함으로써 입자 크기 1~10nm의 Fe-Ni-Cr-Cu 나노 합금 분말을 얻었으며, 여기에서 기초 분말에 대한 무수 에탄올의 질량비는 1-2:0.5-3이다.
단계 II, 합금 분말 메트릭스의 제조
상기 합금의 질량비에 기초하여, 단계 I에서 얻어진 나노 합금 분말을 건조하고, Si, Al, Co, Ce 및 B 분말을 첨가하고, 상기 원료 재료를 진공 유도 전기로에 적치하고, 1000~1500℃에서 각 제련시간을 30~120분 동안으로 하여 2-4회 반복적으로 제련하고, 제련완료 후, 헬륨 보호하에 블랭크를 주조하고, 합금 잉곳을 얻기 위해 냉각하고, 냉각된 합금 잉곳을 밀폐된 포트 내에 적치하고, 통상의 온도에서 50~200 시간 동안 플렛터너리 볼 밀상에서 플렛터너리 볼 밀링함으로써 그 입도가 15nm 보다 작은 합금 분말 메트릭스를 얻는다. 여기에서, Si, Al, Co, Ce 및 B의 순도는 99.8%를 넘어 가며, Si 입자의 크기는 10-100㎛, Al 입자 크기는 10-80㎛, Co 입자 크기는 10-120㎛, Ce의 입자 크기는 10-90㎛, 그리고 B 입자 크기는 10-110㎛이다.
단계 III, 소결
아르곤-분위기의 소결로내에서 단계 II에서 얻어진 합금 분말 메트릭스에 소결 성형을 실시하며, 소결하는 동안, 먼저 400-500℃하에서 10-15℃/s의 가열속도로 1-3시간 동안 예비 소결하고, 이어, 30-40℃/min의 가열속도로 1250-1350℃하에서 5-8시간 동안 소결함으로써 기본 합금을 얻는다.
단계 IV, 켄칭(quenching)
단계 III에서 소결된 기본 합금을 켄칭을 위해 켄칭로에 적치하고, 먼저, 1100-1200℃ 에서 15-25분 동안 유지하고, 이어, 5-10분 이내에 50-80℃의 온도로 낮추어 30-40분 동안 유지한다.
단계 V, 소둔 처리
단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 450-455℃로 가열하고 그 온도에서 1-2시간 동안 유지하고, 이어, 525-535℃로 가열하고 그 온도에서 2-3 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3-4 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
단계 VI, 가공
단계 V에서 얻어진 합금에 대하여 절단 가공을 실시함으로써 요구되는 형상의 코일을 제조하였다.
본 실시예에서 합금의 바람직한 조성비는 아래와 같다.
(Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3
보다 바람직하게는, 상기 합금의 조직은 아래와 같다. 상기 합금은 α-Fe 상, Co 도프된(doped) α-Fe 상 및 비정질 상을 형성하며, 여기에서, α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상은 제 1상을 이루며, 제 1상내 α-Fe 상과 Co 도프된 α-Fe 상의 입자 크기는 1-15nm 범위에 있고, 바운드리 상(boungary phase)이 상기 제 1상과 상기 비정질상 사이에 형성되고, 여기에서, 제1상의 포화 자화(staturation magnetization)는 약 1.52T이며, 그 상 계면은 두께 1-1.5nm를 갖는 계면이며, 그리고 제 1상 내의 Ni 함량은 비정질 상내의 함량의 1.5배 이다.
단계 I에서, 바람직한 볼 밀링 시간이 152 시간이다.
단계 V에서, 보다 바람직하게는, 단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 455℃로 가열하고 그 온도에서 1.5시간 동안 유지하고, 이어, 530℃로 가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
실시예 1
도 1, 도 2 및 도 4-6에 나타난 바와 같이, 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치는 감지 부재(100)와 검출 제어 회로(10)을 포함하며, 여기에서 상기 감지 부재(100)는 컨넥터를 통하여 상기 검출 제어 회로내로 삽입되거나 열 압착 용접(thermal compression welding)를 통하여 상기 검출 제어 회로 상으로 직접 용접되며, 상기 자기 부재(100)는 수평 인코팅 어레이(1010)와 상기 수평 인코딩 어레이(1010)에 수직하는 수직 인코딩 어레이(1011)를 포함하고, 상기 수평 인코딩 어레이(1010)와 상기 수직 인코딩 어레이(1011) 양자는 자기 신호 감지 코일 유닛들로 이루어지며,
상기 수평 인코딩 어레이(1010)는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이(1011)는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며;
상기 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선(102)을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 자기 감지 코일들(101)에 의해 형성되며; 그리고
상기 자기 감지 코일은 1~10 써클의 연속적인 루프 와이어(loop wire)에 의해 구성되는, 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치를 제공한다.
상기 차동 회선(102)은 자기 신호 위치 유효 영역 내에 배열되고, 상기 자기 감지 코일은 투명한 전도성 재료이거나 불투명한 전도성 재료이며, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이(1011)와 상기 수평 인코딩 어레이(1010)는 같은 장치에 배열된다.
바람직하게는, 상기 상기 수평 인코딩 어레이(1010)에 배열된 자기 신호 감지 코일들(101)과 상기 수직 인코딩 어레이(1011)에 배열된 자기 신호 감지 코일들(101)은 서로 교차하며, 배열 조합 방식으로 배열되는 것이다.
바람직하게는, 상기 검출 제어 회로(10)는 복수의 어레이 스위치(103), 전단계 신호 증폭기(104), 게인 제어 증폭기(105), 밴드-패스 증폭기(106), ac/dc 컨버터(107), 적분회로(108), 직류 증폭기(109), 충전과 방전 스위치(112) 및 프로세스(110)를 포함하며;
상기 다중 어레이 스위치(103)의 적어도 일측은 상기 수평 인코딩 어레이(1010)와 상기 수직 인코딩 어레이(1011)의 자기 감지 코일(101)에 각각 연결되고, 그 타측은 상기 전단계 신호 증폭기(104)에 연결되며, 그리고 상기 전단계 신호 증폭기(104)는 상기 게인 제어 증폭기(105)에 연결되며;
상기 게인 제어 증폭기(105)의 일단은 상기 프로세스(110)에 이어지고, 그 타단은 상기 밴드-패스 증폭기(106)에 이어지며, 그리고 상기 밴드-패스 증폭기(106)는 상기 ac/dc 컨버터(107)를 경유하여 상기 적분회로(108)에 연결되고; 그리고
상기 적분회로(108)의 일단은 상기 직류회로 증폭기(109)를 경유하여 상기 프로세스(110)에 이어지고, 그 타단은 상기 충전 및 방전 스위치(112)에 이어지며, 그리고 상기 프로세스(110)는 스캐닝 버스(scanning bus:114)를 경유하여 상기 복수의 어레이 스위치(103)에 이어지며, 그리고 상기 프로세스(110)의 타단은 상기 충전 및 방전 스위치(112)에 이어진다.
바람직하게는, 상기 배열 조합(combination)은 다음과 같이 세트된다: 상기 수평 인코딩 어레이(1010)와 상기 수직 인코딩 어레이(1011)에서의 어떠한 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 어떠한 자기 신호 감지 코일(101)과 다른 인접하는 전(front) 또는 후(rear) 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일(101) 사이의 짝 배열 조합(combination in pairs)은 어떠한 다른 위치에서의 짝 배열 조합 으로 반복되지 않으며; 그리고
같은 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일(101)은 어떠한 위치에서 짝 배열 조합으로 연속적으로 참여하지 않는다.
바람직하게는, 상기 수평 인코딩 어레이(1010)와 수직 인코딩 어레이(1011)에서 인접하는 위치를 갖는 어떠한 2개의 자기 감지 코일들(101)의 배열 조합은 유일하며;
상기 차동 회선(102)는 자기 신호 위치 유효 영역(118) 내부에 배열된다.
상기 자기 감지 코일의 재료는 합금 재료이며, 상기 합금 재료는 아래와 같은 질량비를 갖는 합금으로 부터 마련된다. (FexCo1-x)a(Ni1-y-zAlyCez)bCucBdSieCrf, 여기에서, a=30-60, b=30-55, c=1-5, d=1-8, e=1-5, f=1-5, x=0.1-0.8, y=0.1-0.5, z=0.01-0.08.
상기 합금의 제조 방법은 아래의 단계들을 포함한다.
단계 I, 나노 합금 분말의 제조
기초가 되는 분말로서, 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 채택하였다. 여기에서, 채택된 철 분말은 그 입도(granularity)가 60~100㎛이고 순도가 99% 이상; 니켈 분말은 그 입도가 3~6㎛이고 순도가 99% 초과; 크롬 분말은 그 입도가 80~120㎛이고 순도가 99.9% 이상; 그리고 구리 분말은 그 입도가 50~130㎛이고 순도가 99.9% 이상이다.
상기 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 질량비 20-40:15-30:1-6:1-5로 설정하여 혼합분말을 마련하고, 이에 무수 에탄올을 첨가하고 균일하게 교반하고, 상기 혼합된 분말을 밀폐된 포트(pot)에 적치하고, 그리고 통상의 온도에서 100~190시간 동안 플렛터너리 볼 밀(planetary ball mill)로 플렛터너리 볼 밀링을 수행함으로써 입경 1~10nm를 갖는 Fe-Ni-Cu-Cr 나노 합금 분말을 얻었으며, 여기에서 기초 분말에 대한 무수 에탄올의 질량비는 1-2:0.5-3이다.
단계 II, 합금 분말 메트릭스의 제조
상기 합금의 질량비에 기초하여, 단계 I에서 얻어진 나노 합금 분말을 건조하고, Si, Al, Co, Ce 및 B 분말을 첨가하고, 상기 원료 재료를 진공 유도 전기로에 적치하고, 1000~1500℃에서 각 제련시간을 30~120분 동안으로 하여 2-4회 반복적으로 제련하고, 제련완료 후, 헬륨 보호하에 블랭크를 주조하고, 합금 잉곳을 얻기 위해 냉각하고, 냉각된 합금 잉곳을 밀폐된 포트 내에 적치하고, 통상의 온도에서 50~200 시간 동안 플렛터너리 볼 밀상에서 플렛터너리 볼 밀링함으로써 그 입도가 15nm 보다 작은 합금 분말 메트릭스를 얻는다. 여기에서, Si, Al, Co, Ce 및 B의 순도는 99.8%를 넘어 가며, Si 입자의 크기는 10-100㎛, Al 입자 크기는 10-80㎛, Co 입자 크기는 10-120㎛, Ce의 입자 크기는 10-90㎛, 그리고 B 입자 크기는 10-110㎛이다.
단계 III, 소결
아르곤-분위기의 소결로내에서 단계 II에서 얻어진 합금 분말 메트릭스에 소결 성형을 실시하며, 소결하는 동안, 먼저 400-500℃하에서 10-15℃/s의 가열속도로 예비 소결하고, 이어, 30-40℃/min의 가열속도로 1250-1350℃하에서 5-8시간 동안 소결함으로써 기본 합금을 얻는다.
단계 IV, 켄칭(quenching)
단계 III에서 소결된 기본 합금을 켄칭을 위해 켄칭로에 적치하고, 먼저, 1100-1200℃ 에서 15-25분 동안 유지하고, 이어, 5-10분 이내에 50-80℃의 온도로 낮추어 30-40분 동안 유지한다.
단계 V, 소둔 처리
단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 450-455℃로 가열하고 그 온도에서 1-2시간 동안 유지하고, 이어, 525-535℃로 가열하고 그 온도에서 2-3 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3-4 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
단계 VI, 가공
단계 V에서 얻어진 합금에 대하여 절단 가공을 실시함으로써 요구되는 형상의 코일을 제조하였다.
본 실시예에서 합금의 바람직한 조성비는 아래와 같다.
(Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3
보다 바람직하게는, 상기 합금의 조직은 아래와 같다. 상기 합금은 α-Fe 상, Co 도프된(doped) α-Fe 상 및 비정질 상을 형성하며, 여기에서, α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상은 제 1상을 이루며, 제 1상내 α-Fe 상과 Co 도프된 α-Fe 상의 입자 크기는 1-15nm 범위에 있고, 바운드리 상(boungary phase)이 상기 제 1상과 상기 비정질상 사이에 형성되고, 여기에서, 제1상의 포화 자화(staturation magnetization)는 약 1.52T이며, 그 상 계면은 두께 1-1.5nm를 갖는 계면이며, 그리고 제 1상 내의 Ni 함량은 비정질 상내의 함량의 1.5배 이다.
단계 I에서, 바람직한 볼 밀링 시간이 152 시간이다.
단계 V에서, 보다 바람직하게는, 단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 455℃로 가열하고 그 온도에서 1.5시간 동안 유지하고, 이어, 530℃로 가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
[성능 테스트]
(I)단계 I에서 얻어진 나노 합금 분말
일본 Riken Denshi Company의 진동시료 측정기(vibrating sample magettometer:VSM) 모델 IBHV-525가 샘플들의 자기 성능을 측정하기 위해 채택되었다.
1.볼 밀링 후, XRD 스펙트럼선 (spectral line)에 대한 연구들을 통하여, 볼 밀링이 일정 시간 진행된 후에, Ni, Cr 및 Cu의 회절 피크가 기본적으로 사라지며, 이는 볼 밀링 시간의 중가와 함께, Fe가 과포화된 고용체를 형성하고, 결정의 완전성이 파괴되며, 이로써 회절에 참여하는 결정입들이 감소되고, 이어, 피크 높이가 점차적으로 낮아지고, 그리고 Ni, Cr 및 Cu의 회절 피크들은 이들이 기본적으로 사라질때까지 낮아지는데, 이는 Ni, Cr 및 Cu가 고체 상태로 Fe에 용해되어 과포화된 Fe 고용체를 형성하기 때문임을 밝혀내었다. 연구를 통하여, 이러한 현상 때문에, Cr의 함량은 볼 밀링 시간에 반비례함을 또한 밝혀 내었으며; 그러나 보다 늦은 볼 밀링 시간에서는 그 입자들이 경화되고, 그 내부 응력이 증가하고, 탄성 한계에 도달할때, 그 입자들은 조각나기 시작하며, 그 분말이 일정하게 미세화 될때, 그 분말은 또한 응집한다. 이는 볼 밀링 공정에서 분말의 표면에너지와 흡수에너지가 나노스케일 증가에 도달하는 분말 크기를 가지는, 다수의 나노 스케일 분말이 형성되기 때문이며, 이에 의해 응집으로 이어지고, 따라서 이러한 비율에서, 최적의 볼 밀링시간은 152 시간이다.
2.표 1에 나타난 바와 같이, Cr 함량의 증가와 함께, Fe-Ni-Cu-Cr의 포화 자화는 먼저 증가하고 이어 감소하는데, 상기 포화 자화는 Cr함량이 3-6%일때 그 최대값에 도달하고 Cr 함량이 5%일때 그 최대값 172(σs/A·m2·kg-1)에 도달하며; 이는 Cr 함량의 증가가 합금 내에 장범위 규칙도(long-range order)의 강자성 상의 증가로 이어질 수 있으나, Cr 성분은 자기 모멘트가 없으므로 특정한 포화 자화에 먼저 도달하고 이어 Cr 함량의 증가와 함께 감소하기 때문이며, 상기 합금의 투자율(permeability) 변화는 먼저 증가하고 이어 감소하는 경향을 구현하며, 이어, Cr 함량이 5% 일때 포화 자화에 대한 투자율의 최적의 비가 얻어진다.
Cr 함량 포화 자화(σs/A·m2·kg-1) 투자율 증가
0% 124 0%
1% 147 1%
3% 151 2%
5% 172 3%
7% 150 1.5%
9% 131 -1%
(II)
(1)제조공정에서 Ce이 첨가되고, Ce 성분은 Ni이 도프된 합금으로 함유되어 있다. 연구를 통하여, 상기 합금은 Cr, Ni 및 동시에 다른 큰 원자를 포함하고 있기 때문에, 합금을 형성하기 위해 큰 원자들이 작은 원자들과 결합될때, 금속간 화합물의 라베스 상(laves phase)이 형성될 수 있으며, 다른 크기를 갖는 원자들이 가장 조밀한(compacet manner)으로 단위 셀(unit cell)내에 적층되고, 그 경도는 높으며 뛰어난 강화 효과를 가짐을 밝혀내었다. Ce 성분의 증가와 함께, 합금내에 경질 상이 증가하여 합금내에 고용체 조직들이 균일하게 미세하게 할 수 있으며, 그리고 외부 힘 하에서도 상기 합금이 잘 갈라지고(break off) 분리되지(peel off) 않게 한다. 연구를 통하여, 연마 후, Ce 함유하는 합금의 표면은 매끄럽고 편평해 지며 이는 경질상에 대한 연마 메트릭스의 지지 및 보호 효과가 보다 커지게 되면, 경질상은 쉽게 갈라지거나 분리되지 않으며, 이에 의해 마모 저항을 개선될 수 있으며, 연마 손실이 감소하고, Ce 첨가되지 않은 합금에 비하여 약 20-30% 정도 연마 저항이 개선되며, 더욱이, Ce 함량의 증가는 합금내 오스테나이트의 함량의 감소를 가져와 합금 표면의 미세조직을 효과적으로 개선할 수 있으며 나아가 합금의 부식 저항을 개선할 수 있음을 밝혀내었다. 그러나, 또한 Ce 함량이 어느 정도 증가할때, 합금의 연마 저항과 부식 저항은 개선되나, 자기 전도도가 감소하는 경향을 가지는데, 이는 Ce 함량이 어는 정도 증가한 이후, 합금의 결정입 크기를 미세화 하는 효과가 병목(bottleneck) 현상을 맞게 되며, 따라서 Ce 함량의 증가와 함께 연마 저항의 증가 속도는, 표 2에 나타난 바와 같이, 느리게 낮아지며, Ce 함량이 1.75% 일때, 그 함량비가 (Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3인 것이 최적의 비임을 밝혀내었다.
연마 테스트: 본 시험은 RRT2III형 왕복하는 마찰 및 마모 기구(reciprocating friction and wear machine)상에서 수행되었으며, 연마 테스트에서 샘플들의 짝을 이루는 플레이트(plate)는 70mm×1317mm×10mm의 사양, 200 mesh의 입도를 갖는 화이트 알런덤 샌드 시트(white alundum sand sheet)이며, 샘플의 표면 거칠기는 018-014㎛ 범위에 있다. 본 시험은 150r/s의 속도와 28MPa의 압력에서 10분 동안 실시되었다. 각 샘플은 70m의 테스트 스트록(test stroke)으로 1600-1800회 동안 측정되었으며, 상온 온도 20-25℃, 그리고 습도는 23-26%이었다. 본 시험은 윤활제 없이 실시되었고, 건식 마모 테스트이며, 그리고 연마 손실이 유니버셜 전자 분석 저울(universal electrinic analytical balance)로 측정되었다. Ce 첨가 없는 합금의 연마 손실은 0.019/mg이다.
부식 테스트: 부식 매체가 H2SO4(5%), HCl(5%) 및 NaOH (5%) 으로부터 선택되었으며, 모든 샘프들은 마이크로-보일링(micro-boiling) 상태로 24 시간 동안 부식시켰으며, 중량 손실 법이 부식 측정을 위해 채택되었으며, 상기 샘플들은 먼저 광택과 윤을 내고, 부식 전 후, 샘플들을 아세톤에 담그고, 알코올로 세척하며, 건조기로 건조하였으며, 이어, 만분의 일 저울이 부식속도를 얻기 위하여 부식 전 후 중량을 측정하기 위해 사용되었다.
Ce 함량
 부식 속도(mg*cm-2) 연마 손실/mg
전도도 증가
H2SO4(5%) HCl(5%) NaOH(5%)
0% 0.040 0.19 0.0029 0.0190 0%
1.0% 0.030 0.10 0.0020 0.0145 1.0%
1.5% 0.028 0.091 0.0015 0.0135 1.5%
1.75% 0.025 0.089 0.0012 0.0125 1.5%
2.0% 0.024 0.088 0.0011 0.0125 1.0%
2.5% 0.022 0.088 0.0011 0.0124 1.0%
(III)
단계 III에서, 소결이 재가열 처리를 통하여 수행되었으며, 먼저 형식적인 소결을 위한 온도를 올리기 위해 예열을 실시하였다. 연구를 통하여, 재가열 처리 후 초기 투자율이 하나의 예열처리 이후의 투자율 보다 좋으며, 투자율이 하나의 가열 후의 합금의 투자율 보다 5-10% 높음을 밝혀 내었다. 온도의 증가에 함께, 합금은 구조적인 이완(structural relaxation)에 놓여질 것이며, 안정한 낮은 내부 에너지 상태로 변하게 된다. 더욱이, 재가열 공정의 가열 속도는 1차적인 예열 공정의 가열 속도 보다 휠씬 크다: "400-500℃하에서 10-15℃/min의 가열 속도로 1-3 시간 동안 1차적으로 예열하고, 이어, 1250-1350℃하에서 30-40℃/min의 가열 속도로 5-8시간 동안 소결"하며, 바람직하게는, "400-500℃하에서 12℃/min의 가열 속도로 2 시간 동안 1차적으로 예열하고, 이어, 1250-1350℃하에서 35℃/min의 가열 속도로 7시간 동안 소결하는 것"으로, 재가열 속도는 1차적인 가열(first heating)의 가열 속도의 거의 3배이다. 연구를 통하여, 이전의 예열처리는 합금으로 하여금 어떠한 적응할 수 있는 용량을 가지도록 해주며, 빠른 가열을 통하여, 재료의 합금화가 신속하고 결정화가 보다 충분하며, 그리고 결정입 사이의 결합 효과도 강해지며, 따라서 그 재료가 보다 낮은 효과적인 이방성 계수와 보다 높은 초기 투자율을 가지는 것을 밝혀내었다. 재가열을 통하여 소결된 합금의 초기 투자율이 하나의 가열 처리를 통하여 소결된 합금의 초기 투자율 보다 3-7% 보다 높으며, 통상적인 재가열 처리를 통하여 소결된 합금의 초기 투자율에 비교하여, 1차적인 가열의 가열 속도의 3배인 가열 속도를 갖는 재가열 처리를 채택함으로써 얻어지는 합금의 초기 투자율이 4-8% 개선됨을 실험을 통하여 알게 되었다.
(IV)본 발명에서 켄칭 단계인 두번째 단계는 빠른 켄칭 단계를 채택하며, 연구를 통하여, 채택된 빠른 켄칭 단계가 합금으로 하여금 보다 유익한 성능을 가지도록 해주고, 그 합금의 충격 인성과 경도수를 개선하며, 그리고 자기 성능에는 어떠한 영향도 미치지 않으며, 합금의 켄칭 공정에 있어서, 재료의 내부 조직이 상변태 강인화(toughening) 처리되며, Ce 성분이 부분적으로 고용되어, 결합상에서 Ce는 켄칭하는 동안 석출할 충분한 시간이 없으며, 이에 의해 고용강화 역할을 하며, 합금의 충격인성과 경도수를 현저하게 개선할 수 있음을 밝혀내었다. 그 충격 인성은 0.72-0.89MJ/m2에 도달할 수 있으며, 여기에서, 광범위한 고려 이후, 충격 인성과 다른 성능이 아래와 같은 합금 재료의 조성비에서 최적이다: 합금의 조성비는 (Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3 이고, 이때, Ce 함량이 1.75% 일때, 충격 인성이 0.85MJ/m2이며, Rockwell 경도수가 38HRC이다.
(V) 소둔(annealing) 단계 이후, 상기 합금은 α-Fe 상, Co 도프된(doped) α-Fe 상 및 비정질 상을 형성하며, 여기에서, α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상은 제 1상을 이루며, 제 1상내 α-Fe 상과 Co 도프된 α-Fe 상의 입자 크기는 1-15nm 범위에 있고, 바운드리 상(boungary phase)이 상기 제 1상과 상기 비정질상 사이에 형성되고, 여기에서, 제1상의 포화 자화(staturation magnetization)는 약 1.52T이며, 그 상 계면은 두께 1-1.5nm를 갖는 계면이며, 그리고 제 1상 내의 Ni 함량은 비정질 상내의 함량의 1.5배 이다.
본 발명에 있어서, 먼저 나노 합금 분말이 독특하게 제조되고, 이어, 금속이 제련을 위해 첨가되고, 이렇게 하여, Ni이 α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상으로 이루어진 제 1상으로 들어갈 수 있다. 연구를 통하여, 제 1상 내에 Ni의 함량이 비정질상내의 함량의 1.5 배 일때 합금의 포화 자화는 최대값이 되고, 그 합금의 포화 자화는 1.57T임을 밝혀내었다.
(1)단계 V에서 소둔 온도는 합금의 결정입의 직경과 어떠한 영향을 가진다. 합금의 가열 공정에서, 다른 금속 성분들의 존재 때문에, 제1상 내의 성분들은 455℃로 1차적으로 가열하고 그 온도에서 1.5 시간 동안 유지함으로써 바람직하게 핵응집하고(nucleate), 이어, 비정질 상은 530℃로 재가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지함으로써 균일하고 작은 나노 구조물들을 얻을 수 있음을 연구를 통하여 밝혀내었다. 재개열 이후, 온도가 750℃로 상승될 때, 결정입의 크기가 급격하게 증가하고, 이는 자기 이방성의 증가로 이어지며, 큰 결정입은 도메인 바운드리 변위(displacement)와 자기 모멘트의 회전을 억제하는 역할을 한다. 따라서 본 발명에서 채택되는 최적의 소둔 온도는 아래와 같다: "제1 상 내의 성분들을 455℃로 1차적으로 가열하고 그 온도에서 1.5 식간 동안 유지하고, 이어, 530℃로 재가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지함으로써 바람직하게 핵응집한다.
(2)열절연공정(thermal insulation process)이 소둔 공정에서 필요하나, 열절연 시간은 본 발명에서 자기 성능과 밀접한 관계가 있으며, 열절연 시간의 연장과 함께, 자기 성능이 떨어짐이 연구를 통하여 밝혀졌다. 큰 내부 응력이 합금 내부에 존재하고 용체화 촉진모드가 다른 부분에서는 다르게 되므로, 이어, 국부적인 응력장이 형성되며, 720℃에서 3-4 시간 동안(바람직한 열절연 시간은 3.5 시간) 유지한 후, 합금의 내부 응력은 충분하게 해소될 수 있으며, 자기결정 이방성(magnetcrystalline anisptropy)이 낮아지며, 그리고 합금 내부에 준안정 조직이 안정해지며, 이어, 합금은 우수한 연자성 특성을 나타낸다. 그러나 720℃ 온도에서 4시간 이상 유지한 후에는, 자기 성능에 나쁜 영향을 주는 석출상의 존재 때문에, 합금의 자기 성능은 감소된다.
실시예 2
도 1, 도 3 및 도 7-9를 참조하면, 상기 실시예 1과 달리, 상기 차동 회선(102)이 자기 신호 위치 유효 영역(118)의 외부에 배열되고, 상기 자기 감지 코일(101)은 불투명한 전도성 재료이며, 상기 수직 인코딩 어레이(1011)와 상기 수평 인코딩 어레이(1010)는 같은 장치내에 배열되며, 그리고 상기 자기 감지 코일의 재료는 실시예 1과 동일하다.
작업 기준은 아래와 같다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 교호하는 자기 신호 소스(117)가 상기 수평 인코딩 어레이(1010) 가까이 있으며, 상기 수평 인코딩 어레이(1010)에서 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 가까운 (도 3) 약간의 인접하는 수평 자기 감지 코일 유닛들이, 예를 들면, x1, x5 및 X7, 상기 교호하는 자기 신호 소스(11)에 의해 상호 유도(mutual inductance) 처리되어 자기 상호 유도 신호를 발생한다.
이러한 자기 상호 유도 신호를 발생하는 x1, x5 및 x7과 같은 약간의 인접하는 수평 자기 감지 코일(101)의 배열 조합 코드들은 x5x1, x5x7, x7x5, x1x5x7 or x7x5x1이며, 상기 배열 조합 코드들은 상기 수평 인코딩 어레이(1010)의 자기 신호 위치 유효 영역(114)에서 현재 교호하는 자기 신호 소스(117) 수평 좌표 코드들이며, 보다 강한 자기 상호 유도 신호를 발생시키는 자기 신호 코일(101)은 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 보다 가까운 것으로 결정된다.
유사하게, 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)는 상기 수직 인코딩 어레이(1011)에 가까이 있으며, 상기 수직 인코딩 어레이(1011)에서 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 가까운 y6, y2 및 y4와 같은 약간의 인접하는 자기 감지 코일 유닛(도 3)들이 자기 상호 유도 신호를 발생시키기 위하여 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 의해 상호 유도 처리된다.
이러한 자기 상호 유도 신호를 발생시키는 y6, v2 및 v4와 같은 약간의 인접하는 자기 감지 코일(101)의 배열 조합 코들들이 y6y2, y2y6, y2y4, y4y2, y6y2y4 또는 y4y2y6이며, 상기 배열 조합 코드들은 상기 수직 인코딩 어레이(1011)와 상기 자기 신호 위치 유효 영역(118)에서 현재 교호하는 자기 신호 소스(117)의 수직하는 좌표 코드들이며, 보다 강한 자기 상호 유도 신호를 발생시키는 자기 감지 코일(101)은 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 보다 가까운 것으로 결정된다.
상기 교호하는 자기 신호 소스(117)에 가까운 약간의 인접하는 자기 감지 코일들(101)의 x1, x5, x7 또는 y6, y2, y4 의 배열 조합 코드들, x1x5, x5x1, x5x7, x7x5, x1x5x7 또는 x7x5x1과, y6y2, y2y6, y2y4, y4y2, y6y2y4 또는 y4y2y6,은 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)의 감지 부재(100)의 상기 검출된 자기 신호 위치 유효 영역(118)의 수평 방향 및 수직 방향 상에 대략적이고 절대적인 좌표 위치를 나타낸다.
상기 교호하는 자기 신호 소스(117)는, 예를 들면, x1x5x7의 x5 및 y6y2y4의 y2의 위치와 같은, 대략적이고 절대적인 좌표 위치에서 가장 강한 자기 상호 유도 신호를 갖는 자기 감지 코일(101)의 위치를 결정하며, 이어, 가장 강한 자기 감지 코일을 갖는 2개의 측부에서 상기 자기 감지 코일에 대한 자기 상호 유도 신호 강도를 감지하는 비율에 근거하여, 가장 강한 자기 감지 코일의 x1x5x7의 x5 채널과 y6y2y4의 y2 채널이 위치된 영역내에서 2개의 측부에서 상기 자기 감지 코일에 대응하는 상기 교호하는 자기 신호 소스(117)의 상대적이고 세밀한 위치가 결정된다.
상기 가장 강한 자기 감지 코일 x5와 y2의 2개의 측부에서 자기 감지 코일 x1, x7와 y6, y4의 자기 상호 유도 신호 강도의 비가 1:1일때, 상기 자기 신호 소스(117)는 가장 강한 자기 감지 코일의 x5와 y2의 중심 위치에 놓여짐을 나타내고, 상기 비가 1:1 보다 클 때, 상기 교호하는 자기 감지 신호 소스(117)는 상기 가장 강한 자기 감지 코일의 x5 채널과 y2 채널이 위치하는 영역내에 위치되고, 그 일측에서 보다 덜 강한 자기 감지 코일에 대하여 벗어나며, 그리고 그 벗어나는 거리가 상기 비에 정 비례함을 나타내며, 만일 상기 비가 1:1 보다 작으면, 상기 교호하는 자기 감지 신호 소스(117)는 상기 가장 강한 자기 감지 코일의 x5 채널과 y2 채널이 위치하는 영역내에 위치되고, 그리고 그 타측에서 보다 덜 강한 자기 감지 코일 유닛에 대하여 벗어나며, 그리고 그 벗어나는 거리가 상기 비에 반 비례함을 나타낸다.
자기 감지 코일 재료는 합금 재료이며, 그 합금 재료는 아래와 같은 질량비를 갖는 합금으로 부터 제조된다: (FexCo1-x)a(Ni1-y-zAlyCez)bCucBdSieCrf, 여기에서, a=30-60, b=30-55, c=1-5, d=1-8, e=1-5, f=1-5, x=0.1-0.8, y=0.1-0.5, z=0.01-0.08. 그리고 상기 합금의 제조 방법은 아래의 단계들을 포함한다.
단계 I, 나노 합금 분말의 제조
기초가 되는 분말로서, 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 채택하였다. 여기에서, 채택된 철 분말은 그 입도(granularity)가 60~100㎛이고 순도가 99% 이상; 니켈 분말은 그 입도가 3~6㎛이고 순도가 99% 초과; 크롬 분말은 그 입도가 80~120㎛이고 순도가 99.9% 이상; 그리고 구리 분말은 그 입도가 50~130㎛이고 순도가 99.9% 이상이다.
상기 철 분말, 니켈 분말, 크롬 분말 및 구리 분말을 질량비 20-40:15-30:1-6:1-5로 설정하여 혼합분말을 마련하고, 이에 무수 에탄올을 첨가하고 균일하게 교반하고, 상기 혼합된 분말을 밀폐된 포트(pot)에 적치하고, 그리고 통상의 온도에서 100~190시간 동안 플렛터너리 볼 밀(planetary ball mill)로 플렛터너리 볼 밀링을 수행함으로써 입경 1~10nm를 갖는 Fe-Ni-Cu-Cr 나노 합금 분말을 얻었으며, 여기에서 기초 분말에 대한 무수 에탄올의 질량비는 1-2:0.5-3이다.
단계 II, 합금 분말 메트릭스의 제조
상기 합금의 질량비에 기초하여, 단계 I에서 얻어진 나노 합금 분말을 건조하고, Si, Al, Co, Ce 및 B 분말을 첨가하고, 상기 원료 재료를 진공 유도 전기로에 적치하고, 1000~1500℃에서 각 제련시간을 30~120분 동안으로 하여 2-4회 반복하여 제련하고, 제련완료 후, 헬륨 보호하에 블랭크를 주조하고, 합금 잉곳을 얻기 위해 냉각하고, 냉각된 합금 잉곳을 밀폐된 포트 내에 적치하고, 통상의 온도에서 50~200 시간 동안 플렛터너리 볼 밀상에서 플렛터너리 볼 밀링함으로써 그 입도가 15nm 보다 작은 합금 분말 메트릭스를 얻는다. 여기에서, Si, Al, Co, Ce 및 B의 순도는 99.8%를 넘어 가며, Si 입자의 크기는 10-100㎛, Al 입자 크기는 10-80㎛, Co 입자 크기는 10-120㎛, Ce의 입자 크기는 10-90㎛, 그리고 B 입자 크기는 10-110㎛이다.
단계 III, 소결
아르곤-분위기의 소결로내에서 단계 II에서 얻어진 합금 분말 메트릭스에 소결 성형을 실시하며, 소결하는 동안, 먼저 400-500℃하에서 10-15℃/s의 가열속도로 예비 소결하고, 이어, 30-40℃/min의 가열속도로 1250-1350℃하에서 5-8시간 동안 소결함으로써 기본 합금을 얻는다.
단계 IV, 켄칭(quenching)
단계 III에서 소결된 기본 합금을 켄칭을 위해 켄칭로에 적치하고, 먼저, 1100-1200℃에서 15-25분 동안 유지하고, 이어, 5-10분 이내에 50-80℃의 온도로 낮추어 30-40분 동안 유지한다.
단계 V, 소둔 처리
단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 450-455℃로 가열하고 그 온도에서 1-2시간 동안 유지하고, 이어, 525-535℃로 가열하고 그 온도에서 2-3 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3-4 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
단계 VI, 가공
단계 V에서 얻어진 합금에 대하여 절단 가공을 실시함으로써 요구되는 형상의 코일을 제조하였다.
본 실시예에서 합금의 바람직한 조성비는 아래와 같다.
(Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3
보다 바람직하게는, 상기 합금의 조직은 아래와 같다. 상기 합금은 α-Fe 상, Co 도프된(doped) α-Fe 상 및 비정질 상을 형성하며, 여기에서, α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상은 제 1상을 이루며, 제 1상내 α-Fe 상과 Co 도프된 α-Fe 상의 입자 크기는 1-15nm 범위에 있고, 바운드리 상(boungary phase)이 상기 제 1상과 상기 비정질상 사이에 형성되고, 여기에서, 제1상의 포화 자화(staturation magnetization)는 약 1.52T이며, 그 상 계면은 두께 1-1.5nm를 갖는 계면이며, 그리고 제 1상 내의 Ni 함량은 비정질 상내의 함량의 1.5배 이다.
단계 I에서, 바람직한 볼 밀링 시간이 152 시간이다.
단계 V에서, 보다 바람직하게는, 단계 IV에서 켄칭에 의해 얻어진 기본 합금을 아르곤 분위기의 소둔로에 적치하고, 먼저, 455℃로 가열하고 그 온도에서 1.5시간 동안 유지하고, 이어, 530℃로 가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지하고, 가열을 멈추고, 그 온도를 30-40 분 이내에 150-170℃로 낮추고, 이어, 상온으로 자연 냉각함으로써 합금을 얻는다.
[성능 테스트]
(I)단계 I에서 얻어진 나노 합금 분말
일본 Riken Denshi Company의 진동시료 측정기(vibrating sample magettometer:VSM) 모델 IBHV-525가 샘플들의 자기 성능을 측정하기 위해 채택되었다.
1.볼 밀링 후, XRD 스펙트럼선 (spectral line)에 대한 연구들을 통하여, 볼 밀링이 일정 시간 진행된 후에, Ni, Cr 및 Cu의 회절 피크가 기본적으로 사라지며, 이는 볼 밀링 시간의 증가와 함께, Fe가 과포화된 고용체를 형성하고, 결정의 완전성이 파괴되며, 이로써 회절에 참여하는 결정입들이 감소되고, 이어, 피크 높이가 점차적으로 낮아지고, 그리고 Ni, Cr 및 Cu의 회절 피크들은 이들이 기본적으로 사라질때까지 낮아지는데, 이는 Ni, Cr 및 Cu가 고체 상태로 Fe에 용해되어 과포화된 Fe 고용체를 형성하기 때문임을 밝혀내었다. 연구를 통하여, 이러한 현상 때문에, Cr의 함량은 볼 밀링 시간에 반비례하고; 그러나 보다 늦은 볼 밀링 시간에서는 그 입자들이 경화되고, 그 내부 응력이 증가하고, 탄성 한계에 도달할때, 그 입자들은 조각나기 시작하며, 그 분말이 일정하게 미세화 될때, 그 분말은 또한 응집함을 함을 또한 밝혀 내었다. 이는 볼 밀링 공정에서 분말의 표면에너지와 흡수에너지가 나노스케일 증가에 도달하는 분말 크기를 가지는, 다수의 나노 스케일 분말이 형성되기 때문이며, 이에 의해 응집으로 이어지고, 따라서 이러한 비율에서, 최적의 볼 밀링시간은 152 시간이다.
2.표 3에 나타난 바와 같이, Cr 함량의 증가와 함께, Fe-Ni-Cu-Cr의 포화 자화는 먼저 증가하고 이어 감소하는데, 상기 포화 자화는 Cr함량이 3-6%일때 그 최대값에 도달하고 Cr 함량이 5%일때 그 최대값 172(σs/A·m2·kg-1)에 도달하며; 이는 Cr 함량의 증가가 합금 내에 장범위 규칙도(long-range order)의 강자성 상의 증가로 이어질 수 있으나, Cr 성분은 자기 모멘트가 없으므로 특정한 포화 자화에 먼저 도달하고 이어 Cr 함량의 증가와 함께 감소하기 때문이며, 합금의 투자율(permeability) 변화는 먼저 증가하고 이어 감소하는 경향을 구현하며, 이어, Cr 함량이 5% 일때 포화 자화에 대한 투자율의 최적의 비가 얻어진다.
Cr 함량 포화 자화(σs/A·m2·kg-1) 투자율 증가
0% 124 0%
1% 147 1%
3% 151 2%
5% 172 3%
7% 150 1.5%
9% 131 -1%
(II)
(1)제조공정에서 Ce이 첨가되고, Ce 성분은 Ni이 도프된 합금으로 함유되어 있다. 연구를 통하여, 상기 합금은 Cr, Ni 및 동시에 다른 큰 원자를 포함하고 있기 때문에, 합금을 형성하기 위해 큰 원자들이 작은 원자들과 결합될때, 금속간 화합물의 라베스 상(laves phase)이 형성될 수 있으며, 다른 크기를 갖는 원자들이 가장 조밀한 방법(compact manner)으로 단위 셀(unit cell)내에 적층되고, 그 경도는 높으며 뛰어난 강화 효과를 가짐을 밝혀내었다. Ce 성분의 증가와 함께, 합금내에 경질 상이 증가하여 합금내에 고용체 조직들을 균일하게 미세하게 할 수 있으며, 그리고 외부 힘 하에서도 상기 합금이 잘 갈라지고(break off) 분리되지(peel off) 않게 한다. 연구를 통하여, 연마 후, Ce 함유하는 합금의 표면은 매끄럽고 편평해 지며 이는 경질상에 대한 연마 메트릭스의 지지 및 보호 효과가 보다 커지게 되면, 경질상은 쉽게 갈라지거나 분리되지 않으며, 이에 의해 마모 저항을 개선될 수 있으며, 연마 손실이 감소하고, Ce 첨가되지 않은 합금에 비하여 약 20-30% 정도 연마 저항이 개선되며, 더욱이, Ce 함량의 증가는 합금내 오스테나이트의 함량의 감소를 가져와 합금 표면의 미세조직을 효과적으로 개선할 수 있으며 나아가 합금의 부식 저항을 개선할 수 있음을 밝혀내었다. 그러나, 또한 Ce 함량이 어느 정도 증가할때, 합금의 연마 저항과 부식 저항은 개선되나, 자기 전도도가 감소하는 경향을 가지는데, 이는 Ce 함량이 어느 정도 증가한 이후, 합금의 결정입 크기를 미세화 하는 효과가 병목(bottleneck) 현상을 맞게 되며, 따라서 Ce 함량의 증가와 함께 연마 저항의 증가 속도는, 표 4에 나타난 바와 같이, 느리게 낮아지며, Ce 함량이 1.75% 일때, 그 함량비가 (Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3인 것이 최적의 비임을 밝혀내었다.
연마 테스트: 본 시험은 RRT2III형 왕복하는 마찰 및 마모 기계(reciprocating friction and wear machine)상에서 수행되었으며, 연마 테스트에서 샘플들의 짝을 이루는 플레이트(plate)는 70mm×1317mm×10mm의 사양, 200 mesh의 입도를 갖는 화이트 알런덤 샌드 시트(white alundum sand sheet)이며, 샘플의 표면 거칠기는 018-014㎛ 범위에 있다. 본 시험은 150r/s의 속도와 28MPa의 압력에서 10분 동안 실시되었다. 각 샘플은 70m의 테스트 스트록(test stroke)으로 1600-1800회 동안 측정되었으며, 상온 온도 20-25℃, 그리고 습도는 23-26%이었다. 본 시험은 윤활제 없이 실시되었고, 건식 마모 테스트이며, 그리고 연마 손실이 유니버셜 전자 분석 저울(universal electrinic analytical balance)로 측정되었다. Ce 첨가 없는 합금의 연마 손실은 0.019/mg이다.
부식 테스트: 부식 매체가 H2SO4(5%), HCl(5%) 및 NaOH (5%) 으로부터 선택되었으며, 모든 샘플들은 마이크로-보일링(micro-boiling) 상태로 24 시간 동안 부식시켰으며, 중량 손실 법이 부식 측정을 위해 채택되었으며, 상기 샘플들은 먼저 광택과 윤을 내고, 부식 전 후, 샘플들을 아세톤에 담그고, 알코올로 세척하며, 건조기로 건조하였으며, 이어, 만분의 일 저울이 부식속도를 얻기 위하여 부식 전 후 중량을 측정하기 위해 사용되었다.
Ce 함량
 부식 속도(mg*cm-2) 연마 손실/mg
전도도 증가
H2SO4(5%) HCl(5%) NaOH(5%)
0% 0.040 0.19 0.0029 0.0190 0%
1.0% 0.030 0.10 0.0020 0.0145 1.0%
1.5% 0.028 0.091 0.0015 0.0135 1.5%
1.75% 0.025 0.089 0.0012 0.0125 1.5%
2.0% 0.024 0.088 0.0011 0.0125 1.0%
2.5% 0.022 0.088 0.0011 0.0124 1.0%
(III)
단계 III에서, 소결이 재가열 처리를 통하여 수행되었으며, 먼저 형식적인 소결을 위한 온도를 올리기 위해 예열을 실시하였다. 연구를 통하여, 재가열 처리 후 초기 투자율이 하나의 예열처리 이후의 투자율 보다 좋으며, 투자율이 하나의 가열 후의 합금의 투자율 보다 5-10% 높음을 밝혀 내었다. 온도의 증가에 함께, 합금은 구조적인 이완(structural relaxation)에 놓여질 것이며, 안정한 낮은 내부 에너지 상태로 변하게 된다. 더욱이, 재가열 공정의 가열 속도는 1차적인 예열 공정의 가열 속도 보다 휠씬 크다: "400-500℃하에서 10-15℃/min의 가열 속도로 1-3 시간 동안 1차적으로 예비 소결하고, 이어, 1250-1350℃하에서 30-40℃/min의 가열 속도로 5-8시간 동안 소결"하며, 바람직하게는, "400-500℃하에서 12℃/min의 가열 속도로 2 시간 동안 1차적으로 예비 소결하고, 이어, 1250-1350℃하에서 35℃/min의 가열 속도로 7시간 동안 소결하는 것"으로, 재가열 속도는 1차적인 가열(first heating)의 가열 속도의 거의 3배이다. 연구를 통하여, 이전의 예열처리는 합금으로 하여금 어떠한 적응할 수 있는 용량을 가지도록 해주며, 빠른 가열을 통하여, 재료의 합금화가 신속하고 결정화가 보다 충분하며, 그리고 결정입 사이의 결합 효과도 강해지며, 따라서 그 재료가 보다 낮은 효과적 이방성 계수와 보다 높은 초기 투자율을 가지는 것을 밝혀내었다. 재가열을 통하여 소결된 합금의 초기 투자율이 하나의 가열 처리를 통하여 소결된 합금의 초기 투자율 보다 3-7% 보다 높으며, 통상적인 재가열 처리를 통하여 소결된 합금의 초기 투자율에 비교하여, 1차적인 가열의 가열 속도의 3배인 가열 속도를 갖는 재가열 처리를 채택함으로써 얻어지는 합금의 초기 투자율이 4-8% 개선됨을 실험을 통하여 알게 되었다.
(IV)본 발명에서 켄칭 단계인 두번째 단계는 빠른 켄칭 단계를 채택하며, 연구를 통하여, 채택된 빠른 켄칭 단계가 합금으로 하여금 보다 유익한 성능을 가지도록 해주고, 그 합금의 충격 인성과 경도수를 개선하며, 그리고 자기 성능에는 어떠한 영향도 미치지 않으며, 합금의 켄칭 공정에 있어서, 재료의 내부 조직이 상변태 강인화(toughening) 처리되며, Ce 성분이 부분적으로 고용되어, 결합상에서 Ce는 켄칭하는 동안 석출할 충분한 시간이 없으며, 이에 의해 고용강화 역할을 하며, 합금의 충격인성과 경도수를 현저하게 개선할 수 있음을 밝혀내었다. 그 충격 인성은 0.72-0.89MJ/m2에 도달할 수 있으며, 여기에서, 광범위한 고려 이후, 충격 인성과 다른 성능이 아래와 같은 합금 재료의 조성비에서 최적이다: 합금의 조성비는 (Fe0.6Co0.4)50(Ni0.65Al0.3Ce0.05)35Cu3B6Si3Cr3 이고, 이때, Ce 함량이 1.75% 일때, 충격 인성이 0.85MJ/m2이며, Rockwell 경도수가 38HRC이다.
(V) 소둔(annealing) 단계 이후, 상기 합금은 α-Fe 상, Co 도프된(doped) α-Fe 상 및 비정질 상을 형성하며, 여기에서, α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상은 제 1상을 이루며, 제 1상내 α-Fe 상과 Co 도프된 α-Fe 상의 입자 크기는 1-15nm 범위에 있고, 바운드리 상(boungary phase)이 상기 제 1상과 상기 비정질상 사이에 형성되고, 여기에서, 제1상의 포화 자화(staturation magnetization)는 약 1.52T이며, 그 상 계면은 두께 1-1.5nm를 갖는 계면이며, 그리고 제 1상 내의 Ni 함량은 비정질 상내의 함량의 1.5배 이다.
본 발명에 있어서, 먼저 나노 합금 분말이 독특하게 제조되고, 이어, 금속이 제련을 위해 첨가되고, 이렇게 하여, Ni이 α-Fe 상과 Co 도프된(doped) α-Fe 상으로 이루어진 제 1상으로 들어갈 수 있다. 연구를 통하여, 제 1상 내에 Ni의 함량이 비정질상내의 함량의 1.5 배 일때 합금의 포화 자화는 최대값이 되고, 그 합금의 포화 자화는 1.57T임을 밝혀내었다.
(1)단계 V에서 소둔 온도는 합금의 결정입의 직경과 어떠한 영향을 가진다. 합금의 가열 공정에서, 다른 금속 성분들의 존재 때문에, 제1상 내의 성분들은 455℃로 1차적으로 가열하고 그 온도에서 1.5 시간 동안 유지함으로써 바람직하게 핵응집하고(nucleate), 이어, 비정질 상은 530℃로 재가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고, 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지함으로써 균일하고 작은 나노 구조물들을 얻을 수 있음을 연구를 통하여 밝혀내었다. 재개열 이후, 온도가 750℃로 상승될 때, 결정입의 크기가 급격하게 증가하고, 이는 자기 이방성의 증가로 이어지며, 큰 결정입은 도메인 바운드리 변위(displacement)와 자기 모멘트의 회전을 억제하는 역할을 한다. 따라서 본 발명에서 채택되는 최적의 소둔 온도는 아래와 같다: "455℃로 1차적으로 가열하고 그 온도에서 1.5 시간 동안 유지하고, 이어, 530℃로 재가열하고 그 온도에서 2.5 시간 동안 유지하고 이어, 720℃로 가열하고 그 온도에서 3.5 시간 동안 유지함으로써 제1 상 내의 성분들이 바람직하게 핵응집한다".
(2)열절연공정(thermal insulation process)이 소둔 공정에서 필요하나, 열절연 시간은 본 발명에서 자기 성능과 밀접한 관계가 있으며, 열절연 시간의 연장과 함께, 자기 성능이 떨어짐이 연구를 통하여 밝혀졌다. 큰 내부 응력이 합금 내부에 존재하고 용체화 촉진모드가 다른 부분에서는 다르게 되므로, 이어, 국부적인 응력장이 형성되며, 720℃에서 3-4 시간 동안(바람직한 열절연 시간은 3.5 시간) 유지한 후, 합금의 내부 응력은 충분하게 해소될 수 있으며, 자기결정 이방성(magnetcrystalline anisptropy)이 낮아지며, 그리고 합금 내부에 준안정 조직이 안정해지며, 이어, 합금은 우수한 연자성 특성을 나타낸다. 그러나 720℃ 온도에서 4시간 이상 유지한 후에는, 자기 성능에 나쁜 영향을 주는 석출상의 존재 때문에, 합금의 자기 성능은 감소된다.
상술한 것은 본 발명의 단순한 바람직한 일실시예에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면들을 이용함으로써 본 발명의 발명 사상 내에서 만들어진 어떠한 균등의 구조적인 변화, 또는 다른 관련 기술분야에서 어떠한 직접적이거나 간접적인 적용들은 모두 본 발명의 보호범위에 속한 다 할 것이다.

Claims (7)

  1. 감지 부재와 상기 감지 부재에 연결된 제어 회로를 포함하고,
    상기 감지 부재는 수평 인코팅 어레이와 상기 수평 인코딩 어레이에 수직하는 수직 인코딩 어레이를 포함하고, 상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이 양자는 자기 신호 감지 코일 유닛들로 이루어지며,
    상기 수평 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며, 그리고 상기 수직 인코딩 어레이는 하나 이상의 자기 신호 감지 코일 유닛로 구성되며;
    상기 자기 신호 감지 코일 유닛은 차동 회선을 경유하여 시리즈로 연결된 적어도 2개의 자기 감지 코일들에 의해 형성되며; 그리고
    상기 자기 감지 코일은 1~10 써클의 연속적인 루프 와이어(loop wire)에 의해 구성되는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역의 내부, 또는 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 자기 감지 코일들을 상기 자기 신호 감지 코일 유닛에 시리즈로 연결하는 차동 회선은 자기 감지 위치 유효 영역의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수평 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들과 상기 수직 인코딩 어레이에 배열된 자기 신호 감지 코일들은 서로 교차하며, 배열 조합 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어 회로는 복수의 어레이 스위치, 전단계 신호 증폭기, 게인 제어 증폭기, 밴드-패스 증폭기, ac/dc 컨버터, 적분회로, 직류 증폭기, 충전과 방전 스위치 및 프로세스를 포함하며;
    상기 복수의 어레이 스위치의 적어도 일측은 상기 수평 자기 감지 코일과 상기 수직 자기 감지 코일에 각각 연결되고, 그 타측은 상기 전단계 신호 증폭기에 연결되며, 그리고 상기 전단계 신호 증폭기는 상기 게인 제어 증폭기에 연결되며;
    상기 게인 제어 증폭기의 일단은 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 밴드-패스 증폭기에 이어지며, 그리고 상기 밴드-패스 증폭기는 상기 ac/dc 컨버터를 경유하여 상기 적분회로에 연결되고; 그리고
    상기 적분회로의 일단은 상기 직류회로 증폭기를 경유하여 상기 프로세스에 이어지고, 그 타단은 상기 충전 및 방전 스위치에 이어지며, 그리고 상기 프로세스는 각각 상기 복수의 어레이 스위치와 상기 충전 및 방전 스위치에 이어지는 것을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 배열 조합(combination)은,
    상기 수평 인코딩 어레이와 상기 수직 인코딩 어레이에서 어떠한 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 어떠한 자기 신호 감지 코일과, 다른 인접하는 전(front) 또는 후(rear) 자기 신호 감지 코일 유닛 상의 자기 감지 코일과의 사이의 짝 배열 조합 (combination in pairs)은 어떠한 다른 위치에서의 짝 배열 조합으로 반복되지 않으며; 그리고 같은 자기 신호 감지 코일 유닛 상에서 동시에 따르는 자기 감지 코일은 어떠한 위치에서 짝 배열 조합으로 연속적으로 참여하지 않는 것으로 세트됨을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 수평 인코딩 어레이와 수직 인코딩 어레이에서 인접하는 위치를 갖는 어떠한 2개의 자기 감지 코일들의 짝 배열 조합은 유일함을 특징으로 하는 어레이 인코딩 자기 신호 위치 감지 장치.
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