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문제 정의
- 금형 설계시 자기적 특성의 고려는 분말에 자장을 인가하여 내부에 자장을 인가하는 방법은 코일을 이용하여 전기적으로 자속을 인가하는 방법과 영구자석을 이용하여 자장을 인가하는 방법 2가지를 선택할 수 있는데 본 논문에서는 자석을 이용하여 자장을 인가하는 방법에 대하여 고찰하였다. 그림3 에서 보는 바와 같이 3가지 형태에 대해서 각각 외부 에서 자장을 인가 시 압분체 내부의 자속 벡터가 동일한 방향으로 유지 되며, 분말 상호의 결합력을 최대화 할 수 있도록 내부의 자장이 가장 높게 형성 될 수 있는 구조에 대해서 검토 하였다.
- 본 논문에서 제안된 외부자장인가법 (EIFM)은 상기의 압분 공정에 자장을 인가하여 무질서하게 배열되는 입자를 자기적으로 안정된 배열을 갖도록 고안되어졌다. 본 논문에서는 복잡한 모터 코어의 자기적 특성을 고찰하기 전에 사각형태의 시편 금 형을 만들어 자장인가 전후의 자기적 특성에 대해서 고찰하였다. 제안된 외부자장 인가법의 개념은 그림 2와 같다.
- 본 논문에서는 압분 공정에 외부자장을 인가하여 자장 분말의 자기적 으로 안정된 상태에서 압분될 수 있도록 하는 외부자장인가법을 제안하였다. 실험결과 SMC500KE의 경우 외부자장 인가 전후 자기적 특성은 거의 동등 하였으나 SMC550KE의 경우 투자율이 증대 됨을 알 수 있었다.
- 따라서 향후 증대 되는 고효율화의 요구와, 자 동차등과 같은 한정된 자원을 이용하는 부분에 이러한 연자성체를 이용 하기 위해서는 손실(철손)의 저감이 절실히 요구된다. 본 논문에서는 철 손을 저감 하기 위해서 연자성체를 성형(fabrication) 하는 공정에서 압 분 금형(compaction mold) 외부에 외부 자장(external flux)을 인가하는 기법 (external flux injection method, EFIM)을 제안 하였다. 외부자장 을 인가하여 줌으로써 자기저항(reluctance)이 최소화 되는 상태로 상호 분말이 정열 되어 압분 되게 된다.
- 본 논문에서는 Fe-P계열의 분말(Powder)만을 이용하여 수분사법(wet spread method) 로 제조된 분말을 이용하여 압분 코어를 제작 하였다. 본 연구에서는 자장을 인가하여 자기적으로 안정화 된 상태에서 즉 자 기저항이 상대적으로 낮게 분말끼리 성형될 수 있게 한 방법을 제안하여 자기적 특성(철손, 투자율(permeability, 최대자속밀도 max flux density )등에 대해서 고찰 하였다
- 따라서 기존 자장을 인가하지 않았을 때 대비 자장을 인가하여 자기 적으로 안정화를 만든 후 압분 시킨 연자성체 코어를 이용 하였을 때 훨씬 낮은 철손을 얻을 수 있었다. 이러한 특성을 고찰하기 위해서 본 논문에서는 외부에서 자장을 인가할 수 있는 구조의 압분 금형을 설계 하였고, 자장의 인가 성능을 극대화하기 위해서 FEM (finite element method)을 이용하여 최적 자로 구조(magnetic circuit)를 설계 하였다. 특히 압분 금형은 매우 높은 압력에서 성형(formation) 되기 때문에 금 형의 강도를 고려해야 했다.
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