KR20220170497A - 자기정렬 영구자석의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
개시되는 발명은 자기정렬 영구자석의 제조방법에 관한 것으로서, 자기극성을 나타내는 자성체 재료를 성형틀에 넣은 후, 압력을 가하여 흩어지지 않도록 뭉치는 예비성형 단계;와, 예비성형된 자성체 재료를 소결틀에 수용하고, 열을 가하여 소결하는 단계;와, 상기 예비성형 단계와 소결 단계 중에서 적어도 소결 단계를 진행하는 중에, 상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배를 인가하는 단계; 및 상기 자성체 재료의 자기극성이 정렬된 상태를 유지하는 가운데 상기 소결 단계를 마무리하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 나노입자 자성체의 자기 방향이 일정하게 정렬됨으로써 자성체의 전체 자력의 세기가 종래 대비 크게 향상된 영구자석을 제조하는 방법에 관한 발명이다.
영구자석이나 전자석 등의 각종 자성체는 생활 곳곳에서 사용되는 아주 친숙한 물건이다. 일반 주거공간을 둘러보아도, 냉장고 도어나 모바일 무선 충전기 등에도 자성체가 들어가 있고, 눈에 안 보이는 각종 전자제품의 내부에도 자그마한 자석이 내장된 경우가 비일비재하다.
이런 정도의 약한 자력을 발생하는 자성체는 생활 곳곳에서 발견되지만, 일반인은 잘 알지 못하는 전문적인 기술분야에서는 상상을 초월할 정도의 강력한 자성체를 필요로 하는 경우가 있다. 예를 들어, MRI나 PET 등의 단층촬영에 관련된 영상의료진단, 자기부상 열차, 입자가속기, 핵융합 기술분야에서는 입자의 운동을 제어하기 위해 강력한 자기장이 필요하다. 핵융합의 경우, 중수소와 중수소를 융합시키고자 할 때, A라는 중수소와 B라는 중수소의 융합에서, A의 양성자와 B의 중성자, B의 중성자와 A의 양성자가 정렬되어 결합되는 것이 매우 중요하다. 통상, 이러한 정렬을 맞추기 위해서 고밀도, 고속(고에너지) 조건으로 확률을 높이고 있으나, 이를 위해서는 높은 에너지와 차폐막 등이 요구되는 경우가 많다. 그런데, 정렬된 자기장을 핵자에 인가할 수 있다면, 추가로 핵자의 간격에 맞춰서 정교하게 인가할 수 있다면, 원하는 핵자의 정렬을 구현할 수 있어서 상대적으로 적은 에너지로도 융합이 가능할 것이다. 이와 같은 핵자 정렬을 위한 자기장 정렬은 핵융합뿐만 아니라, 분자결합 등 다양한 분야에 응용될 수 있어서, 본 발명이 추구하는 자기위상의 정렬은 미래 주요 기술로 평가될 수 있겠다.
강자성을 가진 재료를 엄선하여 배합비를 맞춰 제조하거나 추가적인 상호작용(자기장)을 가한 상태에서 자성재료를 소성하는 등, 강한 자석을 만들기 위해서는 상당한 노력과 비용이 요구된다. 따라서, 동일한 재료를 동일한 양만큼 사용하더라도 제조방법을 개선하여 더욱 강력한 자성체를 만드는 것이 가능하다면, 해당 기술분야에서는 매우 고무적이며 궁극적으로는 기술발전에 기여하는 중요한 요소로 작용할 것이다.
또한, 재료에 구애 받지 않고, 자기극성을 부여하여 영구자석을 제조할 수 있다면, 희토류와 같은 채굴이 어렵고 가격이 비싼 재료를 사용함으로써 발생하는 여러 가지 비용의 문제와 환경오염의 문제를 해소할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 영구자석의 제조방법을 새로이 개발함으로써, 정렬된 자기위상을 영구자석에 구현함으로써, 사용용도에 맞춘 자기극성을 갖는 자성체를 제조할 수 있고, 자기정렬에 따라 동일한 재료를 동일한 양만큼 사용하더라도 더욱 강력한 자성체를 제조할 수 있는 방안과 기존에 자성체라고 알려진 재료를 사용하지 않더라도 자기극성을 부여하여 영구자석을 제조할 수 있는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 자기정렬 영구자석의 제조방법에 관한 것으로서, 자기극성을 나타내는 자성체 재료를 성형틀에 넣은 후, 압력을 가하여 흩어지지 않도록 뭉치는 예비성형 단계;와, 예비성형된 자성체 재료를 소결틀에 수용하고, 열을 가하여 소결하는 단계;와, 상기 예비성형 단계와 소결 단계 중에서 적어도 소결 단계를 진행하는 중에, 상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배를 인가하는 단계; 및 상기 자성체 재료의 자기극성이 정렬된 상태를 유지하는 가운데 상기 소결 단계를 마무리하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 성형틀과 소결틀은 하나의 틀로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 예비성형 단계에서, 상기 자성체 재료에 대해 기저재 또는 결합재 중 어느 하나 이상을 추가하여 혼합한 후 예비성형을 수행하고, 상기 기저재 또는 결합재는 상기 소결 단계 중에 소실될 수 있다.
여기서, 상기 기저재는 분말형의 열가소성을 가지는 고분자 물질일 수 있다.
그리고, 상기 결합재는 물, 알코올, 중수소를 포함하는 중수 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배는, 상기 자성체 재료에 이동을 유발하는 힘, 온도구배, 음파, 광파, 전자기파 중의 적어도 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배가 온도구배인 경우에는, 상기 온도구배에 의해 흐르는 열이 상기 자성체 재료를 소결하는 작용을 함께 수행할 수 있다.
그리고, 상기 자성체 재료는 0.1㎜ 미만의 직경 내지 입도를 가지는 자성체 분말일 수 있다.
예를 들어, 상기 자성체 재료는, 네오디뮴:철:붕소의 중량비가 2:17:4인 것일 수 있다.
또는, 상기 자성체 재료는, 네오디뮴:철:알루미늄의 중량비가 2:17:4인 것일 수 있다.
또는, 상기 자성체 재료는, 네오디뮴:철:티타늄의 중량비가 2:17:1인 것일 수 있다.
또는, 상기 자성체 재료는, 네오디뮴:철:알루미늄:티타늄의 중량비가 2:16:4:1인 것일 수 있다.
본 발명의 자기정렬 영구자석의 제조방법에 의하면, 수많은 나노입자 자성체의 스핀 방향이 상호작용의 인가에 의해 강제적으로 정확히 정렬되고 이 정렬상태가 영구적으로 고정됨으로써, 동일한 재료를 동일한 양만큼 사용하더라도 더욱 강력한 영구자석을 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자기정렬 영구자석의 제조방법의 일련의 순서를 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 자기정렬 영구자석의 제조방법을 도식적으로 나타낸 도면.
도 3은 나노입자 자성체에 발생하는 층간교환 결합현상을 설명하는 도면.
도 4는 상호작용의 인가 방향에 의해 나타나는 나노입자 자성체의 다양한 정렬 상태를 보여주는 도면.
도 5는 나노입자 자성체의 규칙적인 정렬상태를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 자기정렬 영구자석의 제조방법을 도식적으로 나타낸 도면.
도 3은 나노입자 자성체에 발생하는 층간교환 결합현상을 설명하는 도면.
도 4는 상호작용의 인가 방향에 의해 나타나는 나노입자 자성체의 다양한 정렬 상태를 보여주는 도면.
도 5는 나노입자 자성체의 규칙적인 정렬상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 자기극성을 나타내는 자성체 재료(10)의 자기 방향이 일정하게 정렬됨으로써 자성체의 전체 자력의 세기가 종래 대비 크게 향상된 영구자석을 제조하는 방법에 관한 발명이다. 통상적으로 영구자석은 수많은 자성입자의 집합체로서, 많은 수의 자성입자들은 그 자기방향이 서로에 대해 정확히 정렬되어 있지 않다. 즉, 자성체에서 스핀은 물질에 자성이 나타나게 하는 최소 단위인데, 각 자성입자의 스핀 방향이 정확하게 이상적으로 일치하지 않는 것이 보통의 영구자석이다.
수많은 자성입자의 스핀 방향이 정확히 정렬된다면, 이러한 자성입자의 집합체인 영구자석의 자력 세기(자속밀도)는 더욱 강해질 수 있으며, 본 발명을 통해 자기장의 극성을 정확히 부여하거나, 또는 자기극성이 모두 같도록 자석 내부의 자성입자를 정렬할 수 있게 된다. 따라서, 자성입자의 스핀 방향을 강제적으로 정렬하고 이 상태를 고정함으로써 영구자석의 자력을 더욱 강하게 만들거나, 경우에 따라 자석내부의 자성입자의 자기극성을 모두 한 방향으로 정렬하는 것이 본 발명의 목적이며, 이를 통해 동일 밀도의 영구자석으로도 더욱 강한 자기장을 형성함으로써 강력한 자기장을 필요로 하는 영상의료진단, 자기부상 기술, 입자가속기, 핵융합 기술, 고정렬 전자기파의 방출 등에 폭넓게 적용되고 이를 통해 해당 분야의 발전에 이바지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자기정렬 영구자석의 제조방법의 일련의 순서를 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자기정렬 영구자석의 제조방법을 도식적으로 나타낸 도면으로서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 자기정렬 영구자석의 제조방법은 다음과 같다.
우선 자기극성을 나타내는 자성체 재료(10)를 성형틀(30)에 넣은 후, 압력을 가하여 흩어지지 않도록 한데로 뭉치는 예비성형 단계를 수행한다. 자성체 재료(10)는 다양한 방법으로 준비될 수 있으며, 물리적 및/또는 화학적 방법(파쇄, 연마, 합성 등)으로 제조할 수 있다. 이론적으로는 물질에 자성이 나타나게 하는 최소 단위로 자성체 재료(10)를 준비하는 것도 가능하겠지만, 현실적으로는 0.1㎜ 미만의 직경 내지 입도로서 자성체 재료(10)를 준비하면 본 발명의 취지를 충분히 구현할 수 있다. 그리고, 가능한 자성체 재료(10)는 균질하게 준비되는 것이 최종 완성된 영구자석의 품질 향상을 위해 더욱 바람직할 것이다.
예비성형된 자성체 재료(10)는, 그 다음으로 소결틀(30')에 수용하고, 열을 가하여 소결하는 단계를 거치게 된다. 소결(燒結, Sintering)은 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정을 말한다. 가루나 가루를 압축한 덩어리를 녹는점 이하의 온도로 가열하였을 때, 가루가 녹으면서 서로 밀착하여 고결(固結)되는 현상으로 요업 제품이나 세라믹 또는 소형 플라스틱의 제조에 응용된다.
여기서, 본 발명의 자기정렬 영구자석의 제조방법은, 예비성형 단계와 소결 단계 중에서 적어도 소결 단계를 진행하는 중에, 자성체 재료(10)의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배(40)를 인가하는 단계를 수행하게 된다. 소결과정이 완전히 완성되기 이전이라면, 자성체 재료(10)는 이동, 회전, 진동(왕복이동, 왕복회전), 압력(어느 한 방향으로 지속되는 이동) 등의 운동이 지속적으로 또는 반복적으로, 어느 한 방향으로 또는 방향을 바꾸거나 반복하면서, 가해질 수 있는 상태에 놓여 있다. 소결 단계는 자성체 재료(10)의 정렬위상을 유지, 고정하는 단계이다.
소결 단계는 자성체 재료(10)의 자기극성이 정렬된 상태를 유지하는 가운데 마무리되며, 소결 단계가 완료된 이후에는 자성체 재료(10)의 정렬위상이 더 이상 변하지 않는 영구자석으로 완성된다.
여기서, 자성체 재료(10)를 정렬한다는 것은, 자기극성을 정렬한다는 의미이다. 자기극성의 정렬에 대해 살펴볼 수 있는 실험을 소개하면, 층간교환 결합현상에 의해 자성체 재료(10)가 거리에 따라서 같은 극끼리 배열되다가 반대 극끼리 배열되는 것을 번갈아 반복하도록 배열되는 현상이 있는데, 층간교환 결합현상은 자기극성에 대한 현상으로, 나노기술의 발전에 따라 발견된 자기현상이다. 그래핀과 같이, 원자 하나의 두께로 물질을 2차원적으로 결합시키는 것이 나노기술의 대표적 사례인데, 자성을 띤 물질층 사이에 비자성체 층을 두께를 달리하여 개입시키면 도 3과 같이 자성 물질층의 자기 극성이 거리에 따라서 같은 극끼리 배열되다가 반대 극끼리 배열되는 것을 번갈아 반복하는 현상이 관찰되었된 것이다. 도 3에서 교환결합의 세기가 (+) 방향과 (-) 방향을 가리키는 것은 두 자성물질층 사이의 척력과 인력을 각각 나타내고 있는 것이다.
그리고, 에너지 구배(40)를 인가한다는 것은, 자성체 재료(10)가 층간교환 결합현상을 일으키도록 유도하는 어떤 인자를 인위적으로 작용시키는 것을 말한다. 자성체 재료(10)를 정렬하는 에너지 구배(40)의 종류로는 여러가지가 있으며, 인가된 에너지 구배(40)에 의해 자성체 재료(10)는 적절한 유동성이 유지되는 가운데 층간교환 결합현상을 일으키게 되고, 이에 따라 자성체 재료(10)는 거리에 따라서 같은 극끼리 배열되다가 반대 극끼리 배열되는 것을 번갈아 반복하는 규칙적인 배열로서 정렬된다. 정렬된 일련의 자성체 재료(10)의 스핀 방향은 동일한 방향을 향하게 되므로, 이는 곧 자성체 재료(10)가 발생하는 자기의 세기가 극대화되었음을 의미한다.
자성체 재료(10)를 정렬하는 에너지 구배(40)로서는 자성체 재료(10)에 이동을 유발하는 힘(직선이동, 회전, 진동, 압력 등), 온도구배, 음파, 광파, 전자기파, 전류, 전자기장 등을 말할 수 있으며, 본 발명에서 이들의 에너지 구배(40)는 각기 또는 둘 이상이 복합적으로 이용될 수 있다. 그리고, 에너지 구배(40)의 빈도, 양, 방향, 구배(차이)는 다양하게 적용될 수 있겠다. 빈도는 주파수에 해당할 수 있다.
예를 들어, 이동의 경우, 직선이동방향과 회전방향을 복합적으로 구현함으로써, 단순한 직선이동이나 원심회전이 아닌 다양한 이동을 통해 자기정렬의 방향을 유도할 수 있다. 또한, 에너지 구배(40)를 인가하는 방식 내지 방향에 따라서 자성체 재료(10)의 정렬은 평행이나 비평행, 구심성이나 방사성 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소결틀(30')에 대해 평행하게 에너지 구배(40)를 인가하면 평행 정렬이 구현되고, 소결틀(30')의 중심에 대해 원주면을 따라 반경방향으로 에너지 구배(40)를 인가하면 구심 정렬이 구현된다. 이러한 다양한 정렬 방향은 도 4에 모식적으로 도시되어 있다.
자성체 재료(10)를 정렬하는 에너지 구배(40)에 대해 하나씩 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
자성체 재료(10)에 이동을 유발하는 힘으로는, 진동, 음파, 중력, 원심력(회전) 등을 적용할 수 있다. 자성체 재료(10)를 물리적으로 이동시키는 힘이 에너지 구배(40)로서 자성체 재료(10)를 정렬하는 것은 바넷 효과로 설명할 수 있다.
자기장을 걸면 물체가 회전하는 것이 아인슈타인-드 하스 효과인데, 이에 착안하여 이와는 반대로 물체를 회전시키면 자기장이 생길까 하는 의문에서 시작된 실험이 바넷 효과를 발견하게 된 계기라고 하며, 바넷 효과는 유체의 흐름 또는 물체의 회전에 의해 자기장이 생성되는 현상으로서 이는 물체의 회전이 스핀을 정렬시키고 이에 따라 자기장이 발생한다라고 추정되고 있다.
이동 또한 상호작용을 일으키는 에너지 구배(40)의 한 형태로 본다면, 이동에 의해 자기극성이 정렬되겠는데, 다른 상호작용과 달리, 이동은 단방향성 상호작용이므로, 적어도 제조 과정에서 어느 한 방향으로 이동이 가해지는 동안은 자기극성 또한 단방향으로 정렬될 것이다. 이에 따라, 전자기파 등 핵자에서 방출되는 다른 방출파 처럼 (+) 전하와 (-) 전하가 번갈아 방출되는 층간결합 효과와 같이 자기정렬이 때론 극성이 같았다가 때로는 번갈아 배치되는 배열특성이 자석 내부에 구현되는 것과 달리, 이동을 인가하면 영구자석 내의 모든 자기극성을 어느 한 방향으로 구현하는 것이 가능하다. 따라서, 자성체 재료(10)를 이동하는 힘을 에너지 구배(40)로서 인가하면 자성체 재료(10)의 스핀이 일정하게 정렬되는 결과로 이어진다.
그리고, 온도 구배에 의해 자성체 재료(10)를 정렬하는 것은 스핀제백 효과로 설명된다. 스핀제백 효과는 한 쪽으로는 열진동(열의 이동도 파동의 이동으로 간주할 수 있음)이 유입되고 있고 그 반대쪽은 열진동이 빠져나가는 흐름이 있을 때, 열의 흐름방향에 따라 자성체 재료(10)의 스핀 방향이 위 또는 아래를 향하는 현상에 관한 것이다. 즉, 열진동의 흐름을 일으키는 온도 구배가 소결틀(30')에 작용하면, 그 흐름방향에 의해 자성체 재료(10)의 스핀 방향이 정렬되는 것이다.
그리고, 광파는 방향성을 가진 빛을 조사하는 것으로 에너지 구배(40)를 인가하는 경우이고, 전자기파는 소결틀(30')에 전기장, 전압차, 전류, 자기장, RF파 등을 인가하는 경우에 해당한다. 전자기파가 자성체 재료(10)와 상호작용을 일으킨다는 것은 주지의 사실이며, 광파나 전자기파는 본질적으로 동일하기에 달리 볼 필요는 없다.
또한, 상호작용의 방향성 인가는 기존에 자성체라고 알려진 재료를 사용하지 않더라도 재료가 자기극성을 갖도록 하는 효과가 있는데, 자기극성 자체가 상호작용의 방향에 따른 핵자의 정렬에 의해 나타나는 현상이기 때문이다.
이와 같이, 예비성형 또는 소결 과정 중의 자성체 재료(10)에 대해 각종 에너지 구배(40)를 인가하면 아직 완전히 고화되지 않은 자성체 재료(10)의 스핀 방향은 정해진 방향(에너지 구배의 인가 방식에 의해 결정)으로 정렬되며, 정렬된 일련의 자성체 재료(10)의 스핀 방향은 동일한 방향을 향하게 됨으로써 방출되는 자기장의 강도는 극대화된다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 성형틀(30)과 소결틀(30')은 하나의 틀로 구성될 수 있다. 즉, 도 1에는 성형틀(30)과 소결틀(30')이 구별되는 별개의 구성으로 도시되어 있지만, 성형틀(30)과 소결틀(30')의 기능을 모두 가진 하나의 틀로서 예비성형과 소결을 연이어 진행하는 것도 가능하다. 성형틀(30)과 소결틀(30')을 하나의 틀로 구성하면, 전체 공정을 연속적으로 일괄 수행할 수 있어 제조 효율이 향상된다.
참고로, 성형틀(30)과 소결틀(30')의 형태는 별다른 제한이 없으며, 다만 완성된 영구자석이 적용되는 어플리케이션에서 요구하는 형태를 이루는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 그리고, 소결틀(30') 안에서 소결 과정이 마무리된 자성체 재료(10)는 하나의 완전한 덩어리인 영구자석으로 완성되며, 완성된 영구자석은 소결틀(30')에서 분리되어 사용된다.
그리고, 예비성형 단계에서, 자성체 재료(10)에 대해 기저재 또는 결합재(20) 중 어느 하나 이상을 추가하여 혼합한 후 예비성형을 수행할 수 있다. 기저재 또는 결합재(20)는 자성체 재료(10)가 서로 잘 뭉치게 함으로써 예비성형 과정을 촉진하는 보조적인 첨가물질을 의미한다. 예를 들어, 기저재는 분말형의 열가소성을 가지는 고분자 물질일 수 있으며, 결합재는 물, 알코올, 중수소를 포함하는 중수 중 어느 하나일 수 있다. 기저재와 결합재(20)는 예비성형에서 필요한 첨가물로서, 최종적으로는 소결 단계 중에 고온에 의해 증발함으로써 자성체 재료(10)에서 소실된다.
또한, 소결 단계에서는 많은 열에너지가 소비되는데, 만일 자성체 재료(10)의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배(40)가 온도구배인 경우에는, 온도구배에 의해 흐르는 열이 자성체 재료(10)를 소결하는 작용을 함께 수행하도록 함으로써, 전체 에너지 소모를 절감하는 것도 가능하다.
그리고, 자성체 재료(10)는 0.1㎜ 미만의 직경 내지 입도를 가지는 자성체 분말을 사용할 수 있는데, 본 발명의 실시형태에 따라 자성체 재료(10)는 다양한 성분으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 자성체 재료(10)는, 네오디뮴:철:붕소의 중량비가 2:17:4이거나, 또는 네오디뮴:철:알루미늄의 중량비가 2:17:4이거나, 또는 네오디뮴:철:티타늄의 중량비가 2:17:1이거나, 또는 네오디뮴:철:알루미늄:티타늄의 중량비가 2:16:4:1인 것일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 자성체 재료
20: 기저재(결합재)
30: 성형틀
30': 소결틀
40: 에너지 구배
20: 기저재(결합재)
30: 성형틀
30': 소결틀
40: 에너지 구배
Claims (12)
- 자기극성을 나타내는 자성체 재료를 성형틀에 넣은 후, 압력을 가하여 흩어지지 않도록 뭉치는 예비성형 단계;
예비성형된 자성체 재료를 소결틀에 수용하고, 열을 가하여 소결하는 단계;
상기 예비성형 단계와 소결 단계 중에서 적어도 소결 단계를 진행하는 중에, 상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배를 인가하는 단계; 및
상기 자성체 재료의 자기극성이 정렬된 상태를 유지하는 가운데 상기 소결 단계를 마무리하는 단계;
를 포함하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 성형틀과 소결틀은 하나의 틀로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 예비성형 단계에서,
상기 자성체 재료에 대해 기저재 또는 결합재 중 어느 하나 이상을 추가하여 혼합한 후 예비성형을 수행하고,
상기 기저재 또는 결합재는 상기 소결 단계 중에 소실되는 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 기저재는 분말형의 열가소성을 가지는 고분자 물질인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 결합재는 물, 알코올, 중수소를 포함하는 중수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배는,
상기 자성체 재료에 이동을 유발하는 힘, 온도구배, 음파, 광파, 전자기파 중의 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 자성체 재료의 자기극성을 정렬하는 에너지 구배가 온도구배인 경우,
상기 온도구배에 의해 흐르는 열이 상기 자성체 재료를 소결하는 작용을 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 자성체 재료는 0.1㎜ 미만의 직경 내지 입도를 가지는 자성체 분말인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 자성체 재료는,
네오디뮴:철:붕소의 중량비가 2:17:4인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 자성체 재료는,
네오디뮴:철:알루미늄의 중량비가 2:17:4인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 자성체 재료는,
네오디뮴:철:티타늄의 중량비가 2:17:1인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 자성체 재료는,
네오디뮴:철:알루미늄:티타늄의 중량비가 2:16:4:1인 것을 특징으로 하는 자기정렬 영구자석의 제조방법.
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