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소결 Nd-Fe-B는 현재까지 인류가 발견한 자속이 가장 강한 영구 자성 소재입니다. 중국은 풍부한 희토 자원을 보유하였는바 제조의 규모화 및 선진 생산공법과 기술 발전과 더불어 소결 Nd-Fe-B자성체의 성능대 가격비는 날로 높아지고 있고 현대 영구 자성소재의 우선 선택 소재로 되었습니다. 

1. 소결 Nd-Fe-B 영구 자성체를 선택하는 이유?

소결 Nd-Fe-B 영구 자성체는 아래의 흔치 않은 특점이 있습니다:
자기에너지 축적량이 높습니다. 단위 체적 자석체의 자기에너지 밀도가 높기에 전통 영구 자성체와 비교하면 영구자성 소자의 체적, 중량은 대폭 감소할 뿐만 아니라 많은 영구자성 소자가 체적, 중량 및 주위에 많은 부속품, 설비가 대폭 감소함으로 인해 전체 제조 원가를 크게 줄일수 있습니다. 그외 체적, 중량을 감소하고 전기 자석의 전기공급, 냉각 등 유지보호로 인한 불편을 줄일수 있습니다. 현재 일부 유럽, 미국의항공, 군사무기 설계 부문에서는 지어 향후 시스템에서 자기장을 사용하는 각종 소자에는 반드시 영구자성체로 만들어야 한다고 규정하고 있습니다. 냉각시스템의 원인으로 전기자석 사이즈를 센티미터 수량급으로 줄일 경우 그 정상 자기장 유지능력은 소결 Nd-Fe-B 영구자성체보다 못합니다. 바꾸어 말씀 드리면 소자의 사이즈는 몇센티미터급 이하로 제한할 경우 소결 Nd-Fe-B 영구자성체는 더 높은 자기장을 얻을수 있습니다.


보자력이 높습니다. 소결 Nd-Fe-B 영구자성체의 보자력은 쉽게 12 kOe이상에 이를수 있고 영구자석 소자중의 자석체 두께는 더 작게 설계할수 있는 외에 높은 소자의 환경에서도 사용할수 있어 부품소자를 더 가볍고 얇게 만들수 있습니다.

소자곡선각형비가 높습니다. 소결 Nd-Fe-B 자석체는 매우 넓은 방향의 소자장 범위내에서 자기 극화 강도가 거의 정상 상태를 유지하고 B-H 곡선의 전체 2사분면, 지어는 3사분면의 매우 넓은 범위에서 직선을 유지할수 있습니다. 이는 소결 Nd-Fe-B가 자기회로에서의 다양한 위치에서 그 자극화 정도가 언제나 정상임을 뜻하며 이는 자기회로 설계 업무를 크게 간소화하여 새로운 영구자기 소자의 개발주기를 크게 단축하는데 기여할수 있습니다.

자기 누설이 작습니다. 소결 Nd-Fe-B 영구자석체의 단축 마그네틱 이방성 장이 크기에 자력선은 자석체 2개 극면에 구속되어 자기 누설이 매우 작습니다. 그외 보자력이 매우 높기에 영구자석 소자중 자석체는 쉽게 자화되는 방향의 두께는 매우 작게 설계할수 있어 자기회로에서의 자석체 자기 누설 자속을 진일보 낮출수 있습니다. 이렇게 하면 FEM(유한 요소법)방법을 이용하여 매우 준확하게 전체 영구자석 회로의 자기장을 계산해 낼수 있고 영구자석 소자의 설계 개발을 위해 대량의 원가와 시간을 절약할수 있습니다. 아시다싶이 회토 영구자석체 발명 이전 영구자석 자기회로 계산상 다양한 경험 공식들은 모든 학과에서 제일 많게 사용하였을 것입니다. 이는 전통 영구자석체, 특히는 Alnico자석체는 그 마그네틱 이방성 장이 매우 작기에 자성체의 2개 극면에 도달할수 없고, 게다가 고유보자력이 작기에 자로중 자석체의 쉽게 자화되는 방향의 두께를 따라 충분히 크게 하여 자석체의 상당부분의 자속이 저석체 2개 극면 위에 도달할수 없게 하고, 자석체 측면을 따라 매우 많은 누락 자속이 존재하게 하여 전체 영구자석 자로 자기장의 계산 결과에 매우 큰 오차를 초래하게 됩니다.

에너지 효율이 높습니다. 소결 Nd-Fe-B 영구자석체의 소자 곡선의 각형비가 높기에 자석체 회복 투자율은 1.2이하로 내려갈수 있습니다. 회복 투자율 rec가 낮을수록 영구자석체 자기장은 다이내믹 작업 여건에서 원시 자기상태로 회복되는 능력이 더 강합니다. 전통 영구자석체, 특히는 자석체는 그 회복 투자율 rec가 매우 높은데 일반적으로 5~10이며, 다니내믹 작업 여건에서 외계 에너지의 매우 큰 부분은 영구자석 시스템을 피드백이 되어 돌아 올수 없게 되고 따라서 에너지 전환 효율이 낮습니다. 실천이 증명하는에 의하면 다이내믹 자업여건에서 같은 영구자석 자로, 소결 Nd-Fe-B 영구자석체의 에너지 전환 효율은 Alnico5 자석체보다 5~8배 높습니다. 

와류 손실이 적습니다. 소결 Nd-Fe-B 영구자석체의 저항율은 보통 금속재료에 비해 크게 높은바 Sm-Co자석체보다도 높습니다. 이렇기에 모터 등 교환 자기장의 사용 장소에서 자석체의 와류 손실이 낮으면 소자의 발열량이 적고 온도 상승도 상대적으로 낮습니다.

2. 소결 Nd-Fe-B 영구자석체 선택방법은?

소결 Nd-Fe-B 영구자석체의 우세를 최대한 발휘하기 위해 자석의특성, 사이즈 및 표면 보호층 선택시 아래 몇가지에 주의해야 합니다.영구자석체 자로중 작업 부하포인트는 그 최고 사용 온도에서의 B-H곡선 니포인트(Knee point Bk, Hk)보다 높아야 합니다.최고 사용 온도에서 자석체에 대한 최대 역방향 자기장(자동 소자 자기장 포함) Hr은 B-H곡선의 니포인트에 대응하는 자기장 값보다 낮아야 합니다:


 

또는, 최고 사용 온도, 최대 역방향 자기장에서 자석체 내부 표현 자속 밀도 Bd는 B-H곡선의 니포인트에 대응되는 자속 밀도 보다 커야 합니다.


 

그림과 같이 SANMAG- N46H 자석체는 80C와 100C에서의 Bk는 각각 0.2T와 0.4T입니다. 따라서 자석체는 80C와 100C에서의 내부 표현 자속 밀도 Bd는 0.2T와 0.4T보다 커야 합니다. 다시말하면, 100C에서 N46H 자석체를 사용할 경우 자석체는 자로중의 작업 조작선(Operating line)과 B-H곡선의 교차점은 니포인트에 대응하는 자속 밀도 0.4 T보다 높아야 합니다. 아닐 경우 사용 과정에서 영구자석체는 고온이 발생하여 역방향 소자를 발생할수 없습니다.

따라서 소결 Nd-Fe-B 영구자석체 특성선택시 우선 영구자석체 자기회로중의 최고 사용 온도를 확정해야 합니다.

위의 그래프에서 우리는 온도가 높아 감에 따라 영구자석체의 잔류자석과 보자력 모두 하강하고 B-H곡선의 니포인트가 높아짐을 알수 있습니다. 영구자석체가 자기회로중의작업 조작선과 자삭체 사이즈 및 자석체가 소재한 자기회로중의구조와 관계되기에 일단 영구자석 자로 구조가 확정되면 영구자석체의 자로에서의 작업 조작선은 확정되게 됩니다. 때문에 소결 Nd-Fe-B 영구자석체 특성을 선택하는 문제에 있어서 실제상 영구자석체의 가장 낮은 보자력에 귀결되는 문제로 볼수 있습니다.

본 회사는 각종 특성의 소결 Nd-Fe-B 영구자석체에 B-H곡선의 상세한 데이터를 제공해 드립니다. 영구자석체의 자기회로중의작업 조작선에 대해 요해가 필요하면 본회사 엔지니어와 연락을 취하기 바랍니다.

소결 Nd-Fe-B 영구자석체 사이즈 선택
소결 Nd-Fe-B 영구자석체는 일종 취약성 소재이고 뚜렷한 표면 효응이 있기에 본 회사는 일반적으로 자석체 사이즈를 1.0 mm이하로 설정하는 것을 권장하지 않습니다. 만약 귀사에서 필요로 하는 영구자석체 사이즈가 1.0 mm 이하이면 본 회사의 경험이 풍부한 엔지니어에 문의하면 귀사를 위한 특별 처리 방안을 제공해 드릴것입니다.
소결 Nd-Fe-B 영구자석체는 매우 취약하기에 자석체에서 보통 일정한 잔여 내응력이 존재합니다. 때문에 통상적인 자석체는 적당한 모따기를 설계하여 사용과정에서 변두리가 부딪히는 위험을 줄입니다.

소결 Nd-Fe-B 영구자석체 보호층 선택
소결 Nd-Fe-B 영구자석체는 환경에 매우 민감하기에 일반적으로 전문 표면처리를 해야 합니다. 온도 요소 이외에 환경의 자석체에 대한 부식은 자석체 효과를 다운시키는 주요 원인입니다. 본회사는 각종 금속과 비금속 표면보호층을 제공합니다. 서로 다른 표면 보호층은 자석체 외관, 내부식특성, 자기성 및 접착성에 부동한 정도의 영향을 끼칩니다. 이 방면의 문제를 요해하려면 본회사의 경험이 풍부한 엔지니어에 문의하기 바랍니다.

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