KR20140112882A - 연자성 코어 및 이를 구비한 모터 - Google Patents

연자성 코어 및 이를 구비한 모터 Download PDF

Info

Publication number
KR20140112882A
KR20140112882A KR20130027532A KR20130027532A KR20140112882A KR 20140112882 A KR20140112882 A KR 20140112882A KR 20130027532 A KR20130027532 A KR 20130027532A KR 20130027532 A KR20130027532 A KR 20130027532A KR 20140112882 A KR20140112882 A KR 20140112882A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soft magnetic
powder
magnetic powder
core
coating layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
KR20130027532A
Other languages
English (en)
Inventor
김학관
안성용
박노일
최동혁
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR20130027532A priority Critical patent/KR20140112882A/ko
Priority to US13/897,174 priority patent/US20140265716A1/en
Priority to CN201310217324.6A priority patent/CN104051117A/zh
Publication of KR20140112882A publication Critical patent/KR20140112882A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/04—Details of the magnetic circuit characterised by the material used for insulating the magnetic circuit or parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 표면에 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말; 및 상기 연자성 분말의 사이에 위치하는 금속 분말; 을 포함하는 연자성 코어에 관한 것이다.

Description

연자성 코어 및 이를 구비한 모터{Soft magnetic core and motor comprising the same}
본 발명은 연자성 코어 및 이를 구비한 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전성과 자속 밀도를 향상시킬 수 있는 연자성 코어 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다.
일반적으로 연자성 물질은 인덕터 내의 코어, 모터와 같은 전기장치의 고정자, 회전자, 엑츄에이터, 센서 및 변압기 코어와 같이 다양한 용도로 이용되고 있다.
기존에는 전기장치 내의 부품으로 사용되는 연자성 코어를 제조하는 방법으로 가공된 강판을 여러 층으로 적층한 후 고정하여 일체화 되도록 하는 방법을 사용하였다.
그러나 강판을 적층하여 제조하는 경우 3차원의 복잡한 형상의 제품 제작에 어려움이 많고, 스크랩의 손실이 다량 발생하는 문제점이 있었다.
이에 최근에는 연자성 분말을 고압성형하는 방법을 도임하고 있으며, 형상측면에서 보다 높은 자유도를 갖는 코어의 제조가 가능하다.
이때 사용되는 연자성 분말이라 함은, 전기를 인가하면 자성을 가지는 분말로, 통상 철계의 연자성 입자들을 기초로 하며, 이러한 연자성 분말들을 이용하여 연자성 코어를 제조하는 것은 통상적인 분말야금학적 과정을 통해 실시하게 된다.
철계의 연자성 물질을 분사법 또는 분쇄법 등을 통해 분말형태로 만든 후에, 해당 분말에 대한 기계적인 가공 및 열처리 등을 실시하여 코어 재료로써 적절하게 이용될 수 있는 연자성 분말을 제조할 수 있다.
이렇게 제조한 연자성 분말에 보통 혼합 세라믹 또는 에폭시 코팅을 하여 절연 코팅을 실시하게 된다.
상기한 바와 같이 연자성 분말에 절연 코팅을 함으로써, 연자성 분말들은 통상적인 연자성 복합물질(SMC; Soft Magnetic Composite)을 이루게 된다.
이렇게 준비된 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말들을 압축 성형기인 프레스기를 이용하여 가압 성형하게 되며, 이러한 공정을 거쳐서 원하는 형상을 가지 연자성 코어 성형체가 형성된다.
이러한 종래의 연자성 복합물질 코어의 경우, 단지 분말들이 가압에 따라서만 성형이 되고, 소결이 진행된 상태는 아니기 때문에, 외부 충격 등에 의해서 쉽게 깨질 수 있다.
특히, 모터용 코어에서는 권선 작업의 진행 시에 코어 일부분이 깨지는 문제가 발생할 가능성이 높다.
일반적인 저철손용 연자성 복합체 코어의 경우, 제작 시에 성형 밀도를 증가시키는 것에 제한이 따르며, 이로 인해 제품에 적용하기 위해 필요한 강도를 구현할 수 없는 문제가 있다.
가압 성형시에 성형성이 우수한 절연 코팅된 순철 분말만을 사용하게 되면, 성형체의 성형 밀도는 7.6 g/cc 정도로 우수하고, 성형 강도 또한 100 MPa 이상으로 높지만, Fe-Si 도는 Fe-Si-B base 코어에 비해서 400 Hz 이상의 주파수 영역에서 철손(Core loss)이 증가하게 된다.
특히, kHz 영역에서 철손이 급격하게 상승하게 되는 단점이 있다.
나아가, 분말과 분말과의 마찰력, 분말과 성형에 이용되는 기구의 표면과의 마찰력 감소로 인해, 성형 밀도의 값을 충분히 확보하기 어렵다.
또한, 성형 밀도의 값을 확보하기 위해, 성형압을 높이는 경우, 절연 코팅층의 파괴, 금형벽과 성형 기구의 표면에 크랙 등이 발생하여 금형의 수명을 감소시키고, 성형체의 여러가지 특성을 저하시키는 문제가 있었다.
이러한 코어를 모터에 적용시, 모터의 특성 및 효율이 떨어지게 되므로, 가용 주파수 영역에 따른 사용에 제한이 많아지게 된다.
또한, Fe-Si 혹은 Fe-Si-B base 비정질 분말을 사용하여 코어를 제조하게 될 경우, 상기 비정질 분말 자체가 순철에 비해 깨지기 쉬우므로, 성형밀도와 포화 자속 밀도가 낮다는 문제점이 있으며, 강도 또한 높지 않으므로 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 소형 모터의 코어로 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 상기한 문제를 해결하기 위해서 외부 충격에 강한 연자성 코어가 요구되고 있다.
또한, 코어의 강도 및 전성을 높이는 것과 동시에 모터의 성능을 향상시키기 위해 자속 밀도를 높일 필요성이 있다.
하기의 선행기술 문헌에 기재된 특허문헌 1은 연자성 재료, 압분자심, 및 연자성 재료의 제조 방법에 관한 발명이다.
특허문헌 1의 경우, 금속 자성 입자와 금속 자성입자를 피복하는 절연 피막에 대해 개시하고 있지만, 코어의 강도 또는 전성을 높이는 방법에 관해서는 개시하고 있지 아니하다.
한국 공개특허공보 제2007-0030846호
본 발명은, 연자성 코어의 전성을 향상시켜, 강도를 확보할 수 있는 연자성 코어 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 연자성 코어의 강도를 높이는 것과 동시에 연자성 코어의 자속 밀도를 높일 수 있는 연자성 코어 및 이를 포함하는 모터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 연자성 코어는 표면에 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말; 및 상기 연자성 분말의 사이에 위치하는 금속 분말;을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 금속 분말은 순철 또는 철을 포함하는 합금일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 연자성 분말은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 퍼멀로이(Permalloy)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말의 평균 입경은 50 μm 내지 200 μm 일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 절연 코팅층의 두께는 50 nm 내지 1000 nm 일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 절연층은 세라믹 또는 절연 수지를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 세라믹은 페라이트, 이산화 규소, 규산 나트륨 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 절연 수지는 에폭시 수지일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 연자성 분말과 상기 금속분말의 질량비가 7:3일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 연자성 코어를 포함하는 모터는 표면에 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말 및 상기 연자성 분말의 사이에 위치하는 금속 분말을 포함하여 형성되는 연자성 코어; 상기 연자성 코어에 권취된 코일; 상기 코일과 상호 작용하여 전자기력을 발생시키도록 하는 자석; 및 상기 전자기력을 이용하여 샤프트를 회전시키는 로터;를 포함할 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 금속 분말은 순철 또는 철을 포함하는 합금일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 연자성 분말은 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 퍼멀로이(Permalloy)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말의 평균 입경은 50 μm 내지 200 μm 일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 절연 코팅층의 두께는 50 nm 내지 1000 nm 일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 절연층은 세라믹 또는 절연 수지를 포함할 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 세라믹은 페라이트, 이산화 규소, 규산 나트륨 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 절연 수지는 에폭시 수지일 수 있다.
일 실시 형태 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에서, 상기 연자성 분말과 상기 금속분말의 질량비가 7:3일 수 있다.
본 발명은, 절연 코팅된 연자성 분말 및 금속 분말을 이용하여 제작되는 연자성 코어를 제공함으로써, 연자성 코어의 전성을 향상시켜, 연자성 코어의 강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 연자성 코어의 전성을 향상시키기 위해 포함되는 금속 분말은 연자성 코어의 자속 밀도를 향상시킬 수 있으므로, 연자성 코어의 강도를 확보함과 동시에 자속 밀도가 향상된 연자성 코어를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어에 대한 개략적인 사시도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 형태와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 형태에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다.
또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지로의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
모터
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어를 포함하는 모터에 대한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 모터(10)는 디스크를 회전시키는 광 디스크 드라이브에 적용되는 스핀들 모터로서, 크게 로터(20)와 스테이터(40)로 이루어질 수 있다.
상기 로터(20)는 스테이터(40)의 코일(44)과 대응하는 환고리형의 자석(25)을 외주부에 구비하는 컵상의 로터 케이스(22)를 구비한다. 상기 자석(25)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석이다.
상기 로터 케이스(22)는 샤프트(50)에 압입되어 체결되는 로터 허브(26)와 환고리형의 자석(25)을 내주면에 배치하는 자석 결합부(28)로 이루어진다. 상기 로터 허브(26)는 상기 샤프트(50)와의 발거력 유지를 위해 축 방향 상측으로 절곡되어 형성될 수 있으며, 상기 로터 허브(26)의 외주면에는 디스크(D)를 재치할 수 있는 척킹기구(80)가 결합된다.
상기 스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 인쇄 회로 기판(62)이 설치되는 베이스 플레이트(60), 슬리브(52)를 압입하여 지지하는 슬리브 홀더(70) 및 상기 슬리브 홀더(70)에 고정되는 코어(42) 및 상기 코어를 감싸는 권선코일(44)을 포함한다.
상기 자석 결합부(28)의 내주면에 구비되는 상기 자석(25)은 상기 권선코일(44)과 대향하게 배치되며, 상기 자석(25)과 권선코일(44)의 전자기적 상호작용으로 상기 로터(20)가 회전하게 된다. 다시 말해, 로터 케이스(22)가 회전하면 로터 케이스(22)와 연동하는 샤프트(50)가 회전한다.
한편, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(50)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 외경 또는 내경 방향은 샤프트(50)를 기준으로 로터(20)의 외측단 방향 또는 로터(20)의 외측단을 기준으로 샤프트(50)의 중심 방향을 의미한다.
상기 샤프트(50)는 상기 슬리브(52)의 축 방향 하부로 노출되는 하단부(55)를 가질 수 있다. 여기서, 로터 케이스(22)의 고속 회전으로 샤프트(50)가 슬리브(52)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해, 상기 샤프트(50)의 상기 하단부(55)에는 상기 슬리브(52)의 저면에 배치되는 스토퍼 링(56)이 결합되는 스토퍼 링 체결홈(54)이 형성될 수 있다.
본 실시형태의 슬리브 홀더(70)은 상기 샤프트(50)를 지지하는 슬리브(52)가 내부에 압입되며, 상기 스테이터 코어(42)가 외부에 안착되도록 외경방향으로 연장되어 단차 형성되는 안착부(72)를 포함할 수 있다.
연자성 코어
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연자성 코어(42)는 회전축을 중심으로 방사상으로 연장되는 복수의 티스부(E)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상기 코어(42)의 티스부(E) 권선 코일(도 1의 44)이 감싸는 형태로 권취되는 영역으로 코어(42)와 권선 코일(44) 사이의 절연을 확보하여야 안정적인 모터의 구동이 가능하다.
이를 위해 상기 코어(42)의 표면, 특히 티스부의 표면은 에폭시와 같은 절연성 수지 재료를 이용하여 절연막(미도시)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 연자성 코어(42)의 기본 재료가 되는 연자성 분말(110)은 상기 연자성 분말(110)의 입자 표면에 절연 코팅층(120)이 형성될 수 있다.
상기 연자성 분말(110)은 순철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 퍼멀로이(Permalloy)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
엄밀한 의미의 순철은 불순물은 전혀 함유하지 않은 순도 100%의 철을 지칭하지만, 선철에 포함된 탄소, 질소, 규소, 인, 황 등의 불순물을 완전히 제거하는 것은 어렵기 때문에 일반적으로 순철이라 하면 다른 철에 비해 순도가 높은 철을 일컬으며, 본 발명에서는 일반적인 의미로 '순철'이라는 용어를 사용한다.
연자성(Soft magnetism)이란 히스테리시스 곡선에서 보자력 및 잔류 자화가 작고, 투자율이 큰 자성을 의미하며, 외부 자기장을 인가하였을 때에만 자화되고, 외부 자기장을 제거하면 자화는 거의 소실하는 성질을 가지고 있다.
상기 연자성 분말(110)의 입자 표면에 형성되는 절연 코팅층(120)은 세라믹 또는 절연 수지로 이루어질 수 있다.
절연 코팅층(120)은 개개의 연자성 분말(110)의 입자를 전기적으로 분리시켜 와전류 손실을 줄이기 위한 것이다.
상기 절연 코팅층(120)은 이에 제한되는 것은 아니나, 세라믹 또는 절연 수지를 포함할 수 있다.
상기 세라믹은 이에 제한되는 것은 아니나, 이산화 규소, 규산 나트륨, 산화 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 이 외에도 저항이 큰 산화물을 사용할 수 있다.
나아가, 우수한 자성 특성을 위하여 상기 절연 코팅층(120)은 페라이트로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 페라이트는 산화철을 포함한 자성체 세라믹을 총칭하는 의미로 사용된다.
상기 페라이트는 자성 및 절연성을 동시에 가지므로 자성을 가지지 않는 세라믹을 절연층으로 사용한 경우에 비하여 제조된 코어의 자속밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 절연 수지는 에폭시 수지를 포함할 수 있으며 상기 에폭시 수지는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 변성 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐형 에폭시 수지 등의 페놀계 글리시딜에테르형 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지; 나프탈렌 골격을 갖는 나프탈렌형 에폭시 수지; 디하이드록시벤조피란형 에폭시 수지; 디아미노페닐메탄 등의 폴리아민을 원료로 한 글리시딜아민형 에폭시 수지; 트리페놀메탄형 에폭시 수지; 테트라페닐에탄형 에폭시 수지; 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 연자성 분말(110)의 평균 입경은 50μm 내지 200μm일 수 있다.
상기 연자성 분말(110)의 평균 입경이 50μm 미만인 경우 제조된 코어의 자속밀도가 감소하는 단점이 있고, 200μm를 초과하는 경우 자속밀도는 증가하지만 철손(core loss)이 증가하며, 특히 고주파에서 문제가 되는 맴돌이손실(eddy current loss)이 급격하게 증가하게 된다.
따라서 50μm 내지 200 μm의 평균 입경을 가지는 연자성 분말(110)을 마련하는 것이 바람직하다.
나아가 상기 절연 코팅층(120)은 50nm 내지 1000nm의 두께를 가질 수 있다.
절연 코팅층(120)의 두께가 1000nm를 초과하는 경우 코어의 자속 밀도가 감소하게 되며, 절연층의 두께가 50nm 미만인 경우 가압성형시 절연층에 균열이 발생하여 터널링 효과가 발생할 수 있고, 이로 인하여 절연 효과가 감소하게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어는 상기 절연 코팅층(120)이 형성된 연자성 분말(110)의 사이에 금속 분말(130)을 포함할 수 있다.
상기 금속 분말(130)은 전성이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연자성 코어는 절연 코팅층(120)이 형성된 연자성 분말(110)의 입자의 외표면부 또는 내부에 전성이 우수한 금속 분말(130)이 포함될 수 있다.
상기 금속 분말(130)이 포함된 연자성 코어의 경우, 종래에 사용되던 코어와 대비하여, 상대적으로 100 MPa 이상의 높은 항절 강도를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이 높은 항절 강도를 가짐으로써, 외부 충격 등에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 생산 수율을 향상시키고, 제품의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
또한, 금속 분말(130) 자체가 고포화 자화밀도를 가지는 금속일 수 있다.
따라서, 금속 분말(130)로 인한 투자율이나 자속 밀도의 감소가 없으며, 오히려 증가할 수 있기 때문에 BEMF(Back Electro Motive Force)의 값을 종래의 코어에 비해 증가시킬 수 있다.
하기 표 1은 본 발명의 금속 분말(130)을 순철을 이용하여 형성된 연자성 코어(실시예 1, 2)와 알루미늄을 이용하여 형성된 연자성 코어(비교예 1, 2)의 성형 밀도, 10kA/m에서의 자속밀도, 및 철손(Core loss)를 나타낸 것이다.
실시예의 경우, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어(42)의 금속 분말(130)은 순철을 이용하여 제조되었다.
이에 비해 비교예의 연자성 코어의 경우, 알루미늄(Al)을 이용하여 제조하였다.
자속 밀도는 10 kA/m의 자기장 하에서 측정되었으며, 철손은 1T, 400kHz의 조건에서 측정되었다.
시편은 도넛 형태로 외부 지름은 25 mm, 내부 지름은 15 mm 로 각각 제작하였다.
금속 분말 성형 밀도(g/㎤) 자속밀도(T) 철손(W/kg)
실시예 1 순철 7.5 1.57 43
실시예 2 순철 7.6 1.65 38
비교예 1 알루미늄 7.5 1.40 72
비교예 2 알루미늄 7.6 1.50 54
표 1에 나타난 바와 같이, 금속 분말(130)을 순철을 이용하여 형성되는 실시예의 경우, 비교예의 알루미늄을 이용하여 형성되는 경우에 비해, 자속 밀도는 높아지게 된다.
또한, 금속 분말(130)을 순철을 이용하여 형성되는 실시예의 경우, 비교예의 알루미늄을 이용하여 형성되는 되는 경우에 비해, 철손은 감소하게 된다.
모터에 적용되기 위해서는 10kA/m의 자기장 하에서 자속 밀도가 1.5 T 이상이며, 1T 및 400 kHz 조건에서 철손은 50 W/kg 이하가 되어야 한다.
알루미늄을 이용한 비교예 1 및 2는 철손이 50 W/kg 이상이므로, 순철에 비해 모터에 적용되기 부적합하다.
즉, 금속 분말(130)을 순철을 이용하는 경우, 알루미늄을 이용하는 것에 비해, 성형 밀도는 감소하지 않으면서, 자속 밀도를 증가시키고, 철손을 감소시킬 수 있다.
하기 표 2은 본 발명의 연자성 코어(실시예 1)와 Fe-Si 결정질 분말 또는 Fe-Cr-Si-B base 비정질 금속 분말을 이용한 연자성 코어(비교예 1, 2, 3)의 성형 도, 10kA/m에서의 자속밀도, 및 철손(Core loss)를 나타낸 것이다.
실시예 1의 경우, 연자성 분말(110)과 금속 분말(130)을 순철을 이용하여 형성 시켰다.
시편의 형성 및 크기, 성형밀도, 자속밀도, 철손은 표 1과 동일한 조건하에서 측정되었다.
연자성 코어 성형 밀도(g/㎤) 자속밀도(T) 철손(W/kg)
실시예 1 순철 7.6 1.65 38
비교예 1 Fe-3.5%Si 7.1 1.48 33
비교예 2 Fe-6.5%Si 6.8 1.4 20
비교예 3 Fe-Cr-Si-B 5.4 1.3 15
표 2를 참조하면, 연자성 코어를 순철로 형성한 실시예 1의 경우 성형 밀도가 가장 높은 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 1 내지 3에 비해, 높은 자속 밀도를 갖는 것도 알 수 있다.
즉, 고포화 자화밀도를 가지는 순철을 이용하는 경우, 투자율이나 자속 밀도의 감소가 없으며, 오히려 증가할 수 있다.
실시예 1 내지 3의 경우, 성형성이 좋지 않은 Fe-Si 결정질 분말, Fe-Cr-Si-B base 비정질 금속분말은 바인더를 2.5% 정도 첨가해야 코어 성형이 가능하기 때문에, 기본적으로 표 2와 같이 자속 밀도가 많이 떨어지게 되는 것이다.
하기 표 3은 본 발명의 연자성 분말(110)과 금속 분말(130)의 질량비에 따른성형 밀도, 10kA/m에서의 자속밀도, 및 철손(Core loss)를 나타낸 것이다.
시편의 형성 및 크기, 성형밀도, 자속밀도, 철손은 실시예 1과 동일한 조건하에서 측정되었다.
연자성 분말:금속 분말
(질량비)		 성형 밀도
(g/㎤)		 자속밀도
(T)		 철손
(W/kg)
실시예 1 9:1 7.57 1.7 49
실시예 2 8:2 7.6 1.7 43
실시예 3 7:3 7.65 1.65 38
실시예 4 6:4 7.66 1.7 46
표 3을 참조하면, 성형밀도 및 자속밀도 측면에서는 순철의 함량이 증가할수록 좋으나, 모터의 효율을 결정짓는 철손의 측면에서 보면 임계 비율인 30%를 넘어갈 경우 철손이 다시 증가하는 경향을 보인다.
즉, 실시예 2 및 4의 경우, 실시예 3에 비해 철손이 다시 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 3 보다 금속 분말의 질량비가 더 높은 실시예 4의 경우에, 성형밀도도 크게 향상되지 않는 것을 알 수 있다.
따라서 성형 밀도와 철손를 감안하였을 때, 연자성 분말과 금속 분말의 질량비가 7:3 정도의 비율을 갖는 것이 가장 좋은 특성을 보이게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 모터
20: 로터
25: 마그넷
40: 스테이터
42: 코어
44: 권선코일
50: 샤프트
52: 슬리브
70: 슬리브 하우징
80: 척킹기구
110: 연자성 분말
120: 절연 코팅층
130: 금속 분말

Claims (18)

  1. 표면에 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말; 및
    상기 연자성 분말의 사이에 위치하는 금속 분말;
    을 포함하는 연자성 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 분말은 순철 또는 철을 포함하는 합금인 연자성 코어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연자성 분말은 순철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 퍼멀로이(Permalloy)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 연자성 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말의 평균 입경은 50 μm 내지 200 μm 인 연자성 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 코팅층의 두께는 50 nm 내지 1000 nm 인 연자성 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹 또는 절연 수지를 포함하는 연자성 코어.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세라믹은 페라이트, 이산화 규소, 규산 나트륨 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 연자성 코어.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절연 수지는 에폭시 수지인 연자성 코어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연자성 분말과 상기 금속분말의 질량비가 7:3인 연자성 코어.
  10. 표면에 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말 및 상기 연자성 분말의 사이에 위치하는 금속 분말을 포함하여 형성되는 연자성 코어;
    상기 연자성 코어에 권취된 코일;
    상기 코일과 상호 작용하여 전자기력을 발생시키도록 하는 마그넷; 및
    상기 전자기력을 이용하여 샤프트를 회전시키는 로터;를 포함하는 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속 분말은 순철 또는 철을 포함하는 합금인 모터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 연자성 분말은 순철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 퍼멀로이(Permalloy)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 모터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 절연 코팅층이 형성된 연자성 분말의 평균 입경은 50 μm 내지 200 μm 인 모터.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 절연 코팅층의 두께는 50 nm 내지 1000 nm 인 모터.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹 또는 절연 수지를 포함하는 모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 세라믹은 페라이트, 이산화 규소, 규산 나트륨 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 모터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 절연 수지는 에폭시 수지인 모터.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 연자성 분말과 상기 금속분말의 질량비가 7:3인 모터.

KR20130027532A 2013-03-14 2013-03-14 연자성 코어 및 이를 구비한 모터 Withdrawn KR20140112882A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130027532A KR20140112882A (ko) 2013-03-14 2013-03-14 연자성 코어 및 이를 구비한 모터
US13/897,174 US20140265716A1 (en) 2013-03-14 2013-05-17 Soft magnetic core and motor including the same
CN201310217324.6A CN104051117A (zh) 2013-03-14 2013-06-03 软磁芯和包括该软磁芯的马达

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130027532A KR20140112882A (ko) 2013-03-14 2013-03-14 연자성 코어 및 이를 구비한 모터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140112882A true KR20140112882A (ko) 2014-09-24

Family

ID=51503827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130027532A Withdrawn KR20140112882A (ko) 2013-03-14 2013-03-14 연자성 코어 및 이를 구비한 모터

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140265716A1 (ko)
KR (1) KR20140112882A (ko)
CN (1) CN104051117A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113450987A (zh) * 2020-03-24 2021-09-28 Tdk株式会社 流动性赋予颗粒和磁芯
KR102831763B1 (ko) 2024-06-05 2025-07-09 한국재료연구원 절연 코팅된 연자성 재료, 이의 제조방법, 연자성 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 연자성 복합체

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015003386T5 (de) * 2014-07-22 2017-03-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetisches Verbundmaterial, Spulenkomponente, die dasselbe verwendet und Herstellungsverfahren für das magnetische Verbundmaterial
CN104332263B (zh) * 2014-10-28 2016-09-14 浙江大学 一种可降低涡流损耗的烧结型稀土永磁体及其制备方法
CN106997801B (zh) * 2016-01-25 2020-10-20 美蓓亚株式会社 稀土类粘结磁体
WO2018138864A1 (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、および冷凍空調装置
CN113839474B (zh) * 2020-06-24 2022-12-23 河北国创石油设备有限公司 一种潜油直线电机的定子结构
US20230335321A1 (en) * 2020-09-30 2023-10-19 Ntn Corporation Magnetic core material and magnetic core
CN113380487B (zh) * 2021-05-25 2022-05-20 合泰盟方电子（深圳）股份有限公司 一种一体成型电感用磁芯粉末及其制备方法
JP2025125416A (ja) * 2024-02-15 2025-08-27 株式会社デンソー 回転電機のコア、電機子及び回転電機

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW428183B (en) * 1997-04-18 2001-04-01 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Magnetic core and method of manufacturing the same
US20040086708A1 (en) * 2002-11-04 2004-05-06 General Electric Company High permeability soft magnetic composites
JP4491225B2 (ja) * 2003-12-17 2010-06-30 住友電気工業株式会社 圧粉磁心およびステータコア
JPWO2010084812A1 (ja) * 2009-01-22 2012-07-19 住友電気工業株式会社 冶金用粉末の製造方法、圧粉磁心の製造方法、圧粉磁心およびコイル部品

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113450987A (zh) * 2020-03-24 2021-09-28 Tdk株式会社 流动性赋予颗粒和磁芯
KR102831763B1 (ko) 2024-06-05 2025-07-09 한국재료연구원 절연 코팅된 연자성 재료, 이의 제조방법, 연자성 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 연자성 복합체
WO2025254472A1 (ko) * 2024-06-05 2025-12-11 한국재료연구원 절연 코팅된 연자성 재료, 이의 제조방법, 연자성 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 연자성 복합체

Also Published As

Publication number Publication date
US20140265716A1 (en) 2014-09-18
CN104051117A (zh) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140112882A (ko) 연자성 코어 및 이를 구비한 모터
CN101689424B (zh) R-tm-b系径向各向异性环状磁铁、该磁铁的制造方法、及用于制造该磁铁的模具、以及无刷电动机用转子
US8039998B2 (en) Rotor for motor and method for producing the same
US9646751B2 (en) Arcuate magnet having polar-anisotropic orientation, and method and molding die for producing it
JP2009033051A (ja) リアクトル用コア
WO2009116540A1 (ja) モータ用永久磁石及びモータ用永久磁石の製造方法
JP2008218724A (ja) 線輪部品
US8479378B1 (en) Methods of manufacturing a stator core for a brushless motor
JP2020156130A (ja) 回転電機
JP6384543B2 (ja) 極異方性リング磁石、及びそれを用いた回転子
JP2010252417A (ja) アウターロータ型ｉｐｍモータとそのロータ
US20140159841A1 (en) Soft magnetic core and method of manufacturing the same
US7443071B2 (en) Motor stator
US20140175702A1 (en) Double-layer composite metal powder particle, manufacturing method thereof, and method of manufacturing soft magnetic core
JP2008042051A (ja) リアクトル
JP6341115B2 (ja) 極異方性リング磁石、及びそれを用いた回転子
JP5658485B2 (ja) 磁性素子
JP2002325401A (ja) 磁性材の製造方法およびその磁性材を用いたモータ
JP2013211335A (ja) 複合磁心、リアクトルおよび電源装置
KR101406360B1 (ko) 모터코어
JP2007035786A (ja) ラジアル配向磁場成形装置
JP2007028725A (ja) 異方性ボンド磁石組立体及びその製造方法並びにこの磁石組立体を用いた永久磁石モータ
JPH06260328A (ja) 円筒状異方性磁石およびその製造方法
KR102131528B1 (ko) 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어
JPH09131006A (ja) 回転電機子用磁石回転子

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130314

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid