고특성 영구자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터와 풍력발전에 적용되면서 크게 주목을 받고 있다. Nd-Fe-B 영구자석은 가장 높은 최대자기에너지적을 가지고 있지만 고온(${\sim}200^{\circ}C$)의 구동환경에서는 보자력이 급격히 감소하기 때문에 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 그러므로 큰 보자력을 가지는 Nd-Fe-B 영구자석에 대한 개발이 요구되고 있다. Nd-Fe-B 소결자석에서 보자력을 증가시키기 위해서는 Nd를 Dy 또는 Tb으로 치환하면 쉽게 증가시킬 수 있다. 그러나 이들 원소는 Fe와 반강자성 결합을 하여 잔류자속밀도를 낮추고, 적은 매장량과 한정된 지역에 편재되어 있어 수요급증에 따른 자원수급 및 가격 급등의 문제를 가지고 있다. 따라서, Dy 및 Tb과 같은 중희토류를 사용하지 않거나 최소한의 양을 사용하여 보자력을 증가시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 중희토류 원소의 저감 및 대체에 대한 연구들을 소개하고자 한다.
고특성 영구자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터와 풍력발전에 적용되면서 크게 주목을 받고 있다. Nd-Fe-B 영구자석은 가장 높은 최대자기에너지적을 가지고 있지만 고온(${\sim}200^{\circ}C$)의 구동환경에서는 보자력이 급격히 감소하기 때문에 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 그러므로 큰 보자력을 가지는 Nd-Fe-B 영구자석에 대한 개발이 요구되고 있다. Nd-Fe-B 소결자석에서 보자력을 증가시키기 위해서는 Nd를 Dy 또는 Tb으로 치환하면 쉽게 증가시킬 수 있다. 그러나 이들 원소는 Fe와 반강자성 결합을 하여 잔류자속밀도를 낮추고, 적은 매장량과 한정된 지역에 편재되어 있어 수요급증에 따른 자원수급 및 가격 급등의 문제를 가지고 있다. 따라서, Dy 및 Tb과 같은 중희토류를 사용하지 않거나 최소한의 양을 사용하여 보자력을 증가시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 중희토류 원소의 저감 및 대체에 대한 연구들을 소개하고자 한다.
High performance permanent magnets have become the subject of considerable attention because of the potential applications in the traction motors of hybrid and electric vehicles and wind generators. Nd-Fe-B magnets have attracted considerable interest due to a large maximum energy product. However, ...
High performance permanent magnets have become the subject of considerable attention because of the potential applications in the traction motors of hybrid and electric vehicles and wind generators. Nd-Fe-B magnets have attracted considerable interest due to a large maximum energy product. However, Nd-Fe-B magnet cannot be used in high temperature (${\sim}200^{\circ}C$) applications due to the thermal degradation of coercivity. Therefore, the development of high coercivity Nd-Fe-B permanent magnet is a challenging issue. In case of high coercivity Nd-Fe-B permanent magnet, an increment in the intrinsic coercivity can be easily achieved by substituting Nd atoms with Dy or Tb atoms. However, these heavy rare-earth elements are known to cause a decrease in remanence due to the antiferromagnetic coupling between Dy and Fe atoms. In addition, Dy is relatively expensive and being limited in quantity. Hence, a new technology that can increase the coercivity of Nd-Fe-B sintered magnet using only a small amount, or even, no amount of heavy rare-earth elements is being investigated. This article describes the research trend in reducing the heavy rare-earth elements in Nd-Fe-B magnets.
High performance permanent magnets have become the subject of considerable attention because of the potential applications in the traction motors of hybrid and electric vehicles and wind generators. Nd-Fe-B magnets have attracted considerable interest due to a large maximum energy product. However, Nd-Fe-B magnet cannot be used in high temperature (${\sim}200^{\circ}C$) applications due to the thermal degradation of coercivity. Therefore, the development of high coercivity Nd-Fe-B permanent magnet is a challenging issue. In case of high coercivity Nd-Fe-B permanent magnet, an increment in the intrinsic coercivity can be easily achieved by substituting Nd atoms with Dy or Tb atoms. However, these heavy rare-earth elements are known to cause a decrease in remanence due to the antiferromagnetic coupling between Dy and Fe atoms. In addition, Dy is relatively expensive and being limited in quantity. Hence, a new technology that can increase the coercivity of Nd-Fe-B sintered magnet using only a small amount, or even, no amount of heavy rare-earth elements is being investigated. This article describes the research trend in reducing the heavy rare-earth elements in Nd-Fe-B magnets.
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문제 정의
하이브리드 및 전기 자동차에서의 구동모터는 고온(~200℃) 환경에서도 안정적으로 동작하면서 효율을 극대화 하는 방향으로 연구가 진행되고 있으며, 이러한 분야에 적용하기 위해서 고온 내열성을 가진 Nd계 영구자석에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 희토류계 영구자석의 대표적인 소재인 Nd-Fe-B 소결자석의 연구개발 동향에 대해서 기술하고자 한다.
제안 방법
또한, 에너지 저감 및 환경친화형 녹색성장사업에서 화두가 되고 있는 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터에서도 Nd-Fe-B 소결자석 등과 같은 고특성의 영구자석 소재가 본격적으로 사용되고 있다. Nd-Fe-B 소결자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동 중에 발생하는 열에 의해 열화되지 않기 위하여 고보자력의 영구자석이 필요하게 되었으며, 이에 대한 해결방안으로 이방성 자장이 큰 중희토류 원소를 첨가하고 있다. 하지만 중희토류 원소는 적은 매장량과 광산개발에 따른 환경오염 및 자원편중에 의한 불안정한 수급의 문제로 인해서 중희토류 원소의 사용을 줄이거나 전혀 포함하지 않는 희토류 영구자석의 개발이 진행되고 있다.
이는 Nd2Fe14B 분말의 크기를 줄이는 방법으로 미세분말들의 강한 산화반응을 억제할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 두번째 방법으로는 Nd2Fe14B과 Nd-rich 상의 입계 미세구조를 제어함으로써 Nd2Fe14B 결정립 표면에서의 결함으로부터 생기는 역자구의 생성과 성장으로 인한 자화반전의 발생을 최대한 억제하는 방법이다. 일반적인 자성소재에서 결정립 내부에 결함이 존재하지 않고 자구와 자구벽 만이 존재할 경우, 외부자장을 걸어주면 자구벽이 쉽게 움직이면서 외부자장과 같은 방향으로 자구가 정렬하게 되어 낮은 자장에서 포화가 이루어진다.
성능/효과
5는 H-HAL 공정을 이용하여 제조된 소결자석의 mapping 이미지로 Dy가 입계 부분에 균일하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다[17]. H-HAL 공정을 통해서 8 % 이하의 Dy를 첨가한 소결자석에서 보자력 2.4 MA/m 이상의 값을 나타내었고, 이는 20 %의 Dy 저감 효과를 보여주는 결과이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고특성 영구자석은 어디에 적용되면서 크게 주목을 받고 있는가?
고특성 영구자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터와 풍력발전에 적용되면서 크게 주목을 받고 있다. Nd-Fe-B 영구자석은 가장 높은 최대자기에너지적을 가지고 있지만 고온(${\sim}200^{\circ}C$)의 구동환경에서는 보자력이 급격히 감소하기 때문에 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다.
희토류 영구자석은 어떤 특성으로 인해 다양한 부품으로 이용되는가?
희토류 영구자석은 높은 자속밀도로 인해 넓은 응용분야에서 다양한 부품으로 이용되고 있다. 또한 제품의 소형화와 경량화에 필수적인 산업 소재로 놀라운 발전을 거듭하고 있다[1].
희토류 영구자석은 어떤 부분에 필수적인 산업 소재로 발전을 거듭하고 있는가?
희토류 영구자석은 높은 자속밀도로 인해 넓은 응용분야에서 다양한 부품으로 이용되고 있다. 또한 제품의 소형화와 경량화에 필수적인 산업 소재로 놀라운 발전을 거듭하고 있다[1]. 최근에는 미래형 자동차, 전동기, 발전기, 그린 에너지 등 차세대 성장동력산업에서도 자성소재와 그 응용부품이 더욱 중요한 위치를 차지하고 있다.
참고문헌 (31)
O. Gutfleisch, M. A. Willard, E. Bruck, C. H. Chen, S. G. Sankar, and J. P. Liu, Adv. Mater. 23, 821 (2011).
C. Mishima, K. Noguchi, M. Yamazaki, H. Mitarai, and Y. Honkura, Proc. 21st Int. Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications, 253 (2010).
H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, T. Nishiuchi, S. Hirosawa, and K. Hono, Scripta Mater. 63, 1124 (2010).
C. Mishima, K. Noguchi, M. Yamazaki, and Y. Honkura, Proc. 21st Int. Workshop on Rare Earth Permanent Magnet and Their Applications, 253 (2010).
K. Suresh, T. Ohkubo, Y. K. Takahashi, K. Oh-ishi, R. Gopalan, K. Hono, T. Nishiuchi, N. Nozawa, and S. Hirosawa, J. Magn. Magn. Mater. 321, 3681 (2009).
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