[논문]Si 함량에 따른 Fe-Si 압분코어의 자기적 특성

장평우; 이봉한; 최광보

doi:10.4283/jkms.2010.20.1.013

Si 함량에 따른 Fe-Si 압분코어의 자기적 특성
Variation of Magnetic Properties of Fe-Si Compressed Cores with Si Content 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.20 no.1, 2010년, pp.13 - 17

장평우 (청주대학교 이공대학 IT학부) , 이봉한 ((주)창성 중앙연구소) , 최광보 ((주)창성 중앙연구소)

초록
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연자기 특성이 우수한 것으로 잘 알려진 Fe-6.5 % Si 합금을 분말로 제작하여 성형한 Fe-6.5 % Si 압분코어에서도 좋은 특성을 얻을 수 있는 지를 확인하기 위해 Fe-3, 4.2 그리고 6.8 % Si 압분코어를 각각 제작하여 교류와 직류 자기특성, 미소경도 등을 분석하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 와전류손실은 감소하나 이력손실은 증가하여 Fe-6.8 % Si에서 최소손실을 얻을 수 없었다. 또한 실리콘함량이 증가할수록 코어의 전기비저항과 분말입자의 미소경도는 지속적으로 증가하였으며 이 때문에 충진율은 감소하였다. B2와 $DO_3$상이 Fe-6.8 % Si 분말에서만 생성된 것을 확인할 수 있었으며, 6.8 % Si보다 낮은 실리콘 함량에서 코어손실이 더 낮은 것을 절연체와 분말입자의 비저항 비율, 미소경도변화에 따른 충진율 저하와 반자장 효과 등으로 설명할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fe-3, 4.2 and 6.8% Si compressed cores were fabricated, and then electrical resistivity, AC and DC magnetic properties, microhardness, and other properties were analyzed in order to know whether best soft magnetic properties could be also obtained in an Fe-Si compressed core with the well-known composition of Fe-6.5% Si. With increasing the silicon content, eddy current loss and hysteresis loss decreased and increased, respectively, so that a minimum total loss was not obtained in the well-known Fe-6.8 % Si cores, but obtained in the Fe-4.2 % Si cores. Also electrical resistivity of the cores and hardness of the particles increased monotonously with silicon content so that compaction ratio of the cores decreased. B2 and $DO_3$ ordered phase could be observed only in Fe-6.8% Si powder. A minimum loss and highest permeability of the Fe-4.2 % Si cores can be explained by the ratio of specific electrical resistivity of insulator to that of magnetic particles, micro-hardness, compaction ratio and demagnetization coefficient of the Fe-Si powder particles with silicon content.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Fe-Si 압분코어에서도 Si 함량이 6.5 % 근처일 때 특성이 가장 좋을 수 있는지를 확인하고 Fe-Si 압분코어의 최적 조성을 추정하고자 하였다.

제안 방법

Fe-3, 4.2, 6.8 % Si 분말을 가스분무법으로 제조하여 직경 106 μm 이하로 채질하였다.
5 % Si 압분코어의 앞선 연구에서 분말과 코어를 각각 1000 ℃와 800 ℃에서 열처리하였을 경우 코어손실이 가장 낮았으며 이것은 낮은 이력손실에 기인하였다[7, 8]. 본 연구에서는 앞선 연구의 열처리조건을 모든 Fe-Si 분말과 코어에 적용하였다. Fig.
분말의 미소경도는 Mitutoyo HM indenter에서 490.3 mN의 하중으로 측정하였다. 결정구조는 Philips X'Pert x-선 회절분석기에서 측정하였으며 회절강도를 높이기 위해 직경 25 μm 이하의 분말을 사용하였다.
계속해서 진공열처리된 분말을 900 ℃, 고순도(5 N) 질소분위기에서 2시간 열처리한 후 급냉시켰다. 열처리 된 분말을 0.5 %의 고체절연체(알루미나와 활석으로 구성)와 혼합하여 1176 MPa의 압력으로 내경 7.6 mm, 외경 12.7 mm의 토로이드 코어로 성형한 후 800 ℃에서 1시간 동안 고순도 질소분위기에서 열처리하였다. 이상의 실험과정에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위해 동일한 조성의 코어를 5개 제작하였다.
7 mm의 토로이드 코어로 성형한 후 800 ℃에서 1시간 동안 고순도 질소분위기에서 열처리하였다. 이상의 실험과정에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위해 동일한 조성의 코어를 5개 제작하였다.
1 T, 50 kHz의 조건으로 Iwatsu SY-8232 교류 이력곡선 측정기로 측정하였으며, 와전류손실(P_e)은 코어손실에서 이력손실(P_h)을 차감해서 얻었다. 초기투자율과 직류중첩투자율은 100 kHz의 조건에서 각각 Agilent 4294A와 4284 임피던스분석기를 이용하여 측정하였다. 코어의 비저항은 코어 상, 하단부를 은페이스트로 도포한 후 열처리하여 측정하였다.
결정구조는 Philips X'Pert x-선 회절분석기에서 측정하였으며 회절강도를 높이기 위해 직경 25 μm 이하의 분말을 사용하였다. 충진율(d_core/d_bulk)은 코어의 밀도(d_core)를 Fe-Si 벌크 재료의 밀도(d_bulk)로 나눠서 구했다.
코어손실(P_total)은 0.1 T, 50 kHz의 조건으로 Iwatsu SY-8232 교류 이력곡선 측정기로 측정하였으며, 와전류손실(P_e)은 코어손실에서 이력손실(P_h)을 차감해서 얻었다. 초기투자율과 직류중첩투자율은 100 kHz의 조건에서 각각 Agilent 4294A와 4284 임피던스분석기를 이용하여 측정하였다.
초기투자율과 직류중첩투자율은 100 kHz의 조건에서 각각 Agilent 4294A와 4284 임피던스분석기를 이용하여 측정하였다. 코어의 비저항은 코어 상, 하단부를 은페이스트로 도포한 후 열처리하여 측정하였다.

대상 데이터

결정구조는 Philips X'Pert x-선 회절분석기에서 측정하였으며 회절강도를 높이기 위해 직경 25 μm 이하의 분말을 사용하였다.

성능/효과

또한 실리콘 함량이 증가할수록 코어의 전기비저항과 분말입자의 미소경도는 지속적으로 증가하였으며 이 때문에 충진율은 감소하였다. B2와 DO₃상이 Fe-6.8 % Si 분말에서만 생성된 것을 확인할 수 있었으며, 6.8 % Si보다 낮은 실리콘 함량에서 코어손실이 더 작은 것은 절연체와 분말입자의 비저항 비율, 미소경도변화에 따른 충진율 저하와 반자장효과 등으로 설명할 수 있었다.
8 % Si 코어에서 얻을 수 없었다. 또한 실리콘 함량이 증가할수록 코어의 전기비저항과 분말입자의 미소경도는 지속적으로 증가하였으며 이 때문에 충진율은 감소하였다. B2와 DO₃상이 Fe-6.
배 이상이면 와전류는 절연층을 건너 이웃 입자로 건너가지 않고 분말입자 내부에서 소용돌이 형태로 국한되었다[12]. 본 연구의 모든 Fe-Si 분말입자의 가공성이 동일하여 분말간의 접촉양상이 같다면 실리콘 함량이 증가할수록 와전류 손실은 감소하고 투자율은 계속 증가했을 것이다. 그러나 실제 실리콘 함량이 증가함에 따라 Fe-Si 분말입자의 가공성이 악화되므로 분말입자간 접촉면적이 감소한다.
4에 나타내었다. 실리콘함량이 증가할수록 Fe-Si 분말입자의 미소경도는 증가하고 충진율은 감소하였다. 그리고 Fe-6.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Fe-6.5 wt% Si의 특성은?	Fe-Si 합금에서 연자기특성이 가장 우수한 조성은 Fe-6.5 wt% Si인데, 이것은 자기변형이 거의 없고 결정이방성이 낮으며 비저항이 높은 특성에 기인한다[1]. 특히 실리콘 함량이 3 %에서 6.
	적층 실리콘강판은 어디에 사용되는가?	실리콘을 3 wt% 이하로 함유하는 적층 실리콘강판은 변압기, 발전기 그리고 모터의 철심재료로 지금까지 널리 사용되고 있다. Fe-Si 합금에서 연자기특성이 가장 우수한 조성은 Fe-6.
	Fe-3, 4.2, 6.8 % Si 압분코어를 제작하여 각 코어의 특성을 조사한 결론은?	8 % Si 압분코어를 제작하여 각 코어의 특성을 조사하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 와전류손실은 감소하였으나 이력손실은 증가하여 최소 코어손실은 Fe-6.8 % Si 코어에서 얻을 수 없었다. 또한 실리콘 함량이 증가할수록 코어의 전기비저항과 분말입자의 미소경도는 지속적으로 증가하였으며 이 때문에 충진율은 감소하였다. B2와 DO3상이 Fe-6.8 % Si 분말에서만 생성된 것을 확인할 수 있었으며, 6.8 % Si보다 낮은 실리콘 함량에서 코어손실이 더 작은 것은 절연체와 분말입자의 비저항 비율, 미소경도변화에 따른 충진율 저하와 반자장효과 등으로 설명할 수 있었다.

참고문헌 (12)

M.F. Littmann, IEEE Trans. Magn., 7(1), 48 (1971).

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K. I. Arai and K. Ishiyama, J. Magn. Magn. Mater., 133, 233 (1994).

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Richard M. Bozorth, Ferromagnetism, D. Van Nostrand Company, Inc. Princeton, New Jersey (1959) p. 77.
Y. Sato, T. Sato, and Y. OkazakiI, Mater. Sci. Eng., 99, 73 (1988).

상세보기
J. S. Shin, J. S. Bae, H. J. Kim, H. M. Lee, T. D. Lee, E. J. Lavernia, and Z. H. Lee, Mater. Sci. Eng., A, 407, 282 (2005).

상세보기
T. K. Lee, G. H. Kim, G. B. Choi, I. B. Jeong, K. Y. Kim, and P. W. Jang, Materials Science Forum, 534-536, 1321 (2007).
P. Jang, B. Lee, and G. Choi, J. Appl. Phys., 103, 07E743 (2008).

상세보기
P. Jang, B. Lee, and G. Choi, Phys., Stat. Sol.(a), 204, 4108 (2007).

상세보기
X. F. Bi, Y. Tanaka, K. Sato, K. I. Arai, K. Ishiyama, and Y. Yamashiro, IEEE Trans. Magn., 32(5), 4818 (1996).

상세보기
K. Narita and M. Enokizono, IEEE Trans. Magn., 15(1), 911 (1979).

상세보기
S. Takemoto and T. Saito, Abstracts of Autumn Meeting of Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, 210 (2007).
P. Jang and B. Lee, IEEE Trans. Magn., 45(6), 2781 (2009).

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