KR940011766B1 - 자기 시일드재 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
도면은 본 발명의 실시예를 표시하는 것으로,
제1도는 자기 시일드재의 평면도.
제2도는 자기 시일드재의 확대단면도.
제3도는 누설자속 측정장치의 주요부를 표시하는 개략도.
제4도 및 제5도는 자기 시일드재의 단위 면적당의 중량과 1가우스의 자장에 있어서의 누설자속과의 관계를 표시하는 그래프.
제6도는 자장강도와 누설자속과의 관계를 표시하는 그래프.
제7도는 자기 시일드재의 단위 면적당의 중량과 2가우스의 자장에 있어서의 누설자속과의 관계를 표시하는 그래프.
제8도는 2종류의 비정질합금편으로 제작된 자기 시일드재의 자장강도와 누설자속과의 관계를 표시하는 그래프.
제9도는 비정질합금편의 평균 액스팩트비 별로 자기 시일드재의 단위 면적당의 중량과 누설자속과의 관계를 표시하는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 자기 시일드재 2 : 비정질합금편
3 : 아크릴수지판 4 : 전자강판제 코어
5 : 자화코일 6 : 자속
7 : 검출코일
본 발명은 자기 시일드재에 관한 것이다.
정밀계측기와 같은 정밀한 전기기기는 가전제품, 사무자동화기기등의 전기기기나 건물의 철골등에서의 누설자속에 노출되면, 측정치에 오차가 생기든지 오동작을 일으키는 일이 많다. 또, 지자기도 역시 정밀전기 기기에 악영향을 미칠때가 있다.
그래서, 정밀전기기기 또는 정밀전기기기를 수용하는 실(예컨대 계측실)을 자기 시일드재로 둘러싸서 상기와 같은 외부자계를 차단하는 시도가 이루어지고 있다.
이 자기시일드재로서는 규소강판이나 퍼어말로이가 사용되고 있으나, 이들은 자기시일드성이 충분하지 않기 때문에 자기시일드를 확실하게 하기 위해서는 상당히 두꺼운 판을 사용하지 않으면 안되므로 불편하고 비경제적이다.
비정질합금은 화학적, 기계적, 성질에 있어서 통상의 결정질합금에서 볼 수 없는 특이한 특성을 나타내기 때문에 각종 기능재료로서 주목되고 있다.
그 중에서도 철기, 코발트기등의 비정질합금은 결정이방성을 나타내지 않기 때문에 보자력이 대단이 작고 투자율이 높다고 하는 극히 양호한 연자기특성을 나타내므로 이 성질을 이용하는 실용화가 기대되고 있다.
그러나, 비정질합금은 통상 두께가 수십 ㎛, 폭이 100㎜정도인 리본형태로서 공급되고 있고, 소정의 치수의 판재로 하는데는 절단에 의한 파손이나 겹칠때의 접착에 문제가 있으며, 취급이 대단이 어렵다.
더욱이 소정의 두께로 하는데는 몇층으로 적층하지 않으면 안되고, 많은 공정을 요하기 때문에 생산성이라는 점에서 어려움이 있다.
본 발명은 정자장 내지 저주파자장도 포함된 외부자계에 대한 자기시일드성에 뛰어나고 또한 생산성이 높은 자기시일드재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
예의 연구의 결과로서 본 발명자는 자성비정질합금을 편상(片狀, flake)으로 하고, 이것을 적층함으로써 자성비정질합금의 상기의 뛰어난 특성을 그대로 가지고, 그위에 생산성에서도 뛰어난 자기시일드재가 얻어지는 것을 발견하였다.
본 발명은 상기의 식견에 의해 이루어진 것이다.
즉 본 발명은 두께가 5 내지 100㎛이고, 애스팩트비(aspect ratio)(단, 애스팩트비는 최대두께에 대한 최대길이의 비이다.)가 10 내지 15000인 연자성 비정질합금편이 적층된 구조를 가지는 자기시일드재에 관한 것이다.
연자성 비정질합금편(이하, 단지 비정질합금편이라 부름)의 두께를 5㎛미만으로 하면 비정질합금편의 제조가 곤란하고, 이것이 100㎛를 초과해서 두꺼워지면 비정질화가 어려워지기 때문에 이 두께는 5 내지 100㎛로 한다. 특히 바람직한 두께는 20 내지 60㎛이다.
비정질합금편의 애스팩트비가 10미만에서는 비정질합금편의 투자율이 저하하고, 비정질합금편의 자기특성이 변화하기 때문에 적층이 어려워지고, 자기시일드성이 열화되게 된다. 반면에 상기 애스팩트비가 15000을 초과하면 비정질합금편의 취급이 힘들게 되고 생산성이 저하된다. 애스팩트비의 특히 바람직한 범위는 50 내지 10000이다.
제1도는 본 발명에 의거한 자기시일드재의 평면도, 제2도는 같은 확대단면도이다.
이예는 자기시일드재를 강고한 판상으로 한 예이고, 유리, 아크릴수지, 염화비닐, 에폭시수지, 페놀수지 등의 2매의 판(3)의 사이에 비정질합금편(2)을 적층시켜 이들을 일체로하여 자기시일드재(1)가 구성되어 있다. 단, 제1도에서는 상기의 판(3)은 도시 생략하고 있다. 이 자기시일드재(1)를 제조하는데는 소망의 자기시일드 특성에 맞추어서 소정중량을 칭량한 비정질합금편(2)을 2매의 판(3)의 사이에 균일하게 분산시켜서 판(3)으로 고정하면 좋고, 제조가 극히 용이하고, 비정질합금편의 고정에는 접착제를 전혀 사용하지 않아도 된다. 또, 2매의 판의 한편 또는 쌍방에 바인더 수지를 배치하고, 이 바인더수지를 내측으로 해서 상기 2매의 판사이에 연자성 비정질합금편을 균일하게 분산시켜 가열하면서 가압해서 상기 바인더수지를 융해시켜서 상기 연자성 비정질합금편 사이에 침투시키고나서 상기 바인더수지를 고화시켜서 일체의 판상체로 한다. 소위 핫멜트법에 의하는 등의 방법이 적절히 선택될 수 있다.
그 위에 각 비정질합금편(2)은 방향이 랜덤하게 되어 균일하게 분산, 적층하기 때문에 자연히 무방향성으로 된다. 이에 대하여 비정질합금 리본이나 결정질합금 스트립(박대)을 적층하는데는 절단과 접착을 반복하고 무방향성으로 하기 위해 크로스방향 및 각도를 바꾼 접착을 하지 않으면 안되고, 그의 작업은 대단히 번거롭다.
또, 본 발명에 있어서 방향성이 요구되는 경우는 비정질합금편의 균일분산시에 소정의 방향에 따른 약간의 자장을 걸면, 비정질합금편을 길이방향으로 가지런히 하여 방향성을 부여할 수가 있다.
또 수지등의 판(3)을 대신하여 수지필름을 사용하면 자기시일드재에 가요성이 부여되므로 목적에 따라서는 사용상 편리하게 된다.
이 가요성 자기시일드재는 예컨대 2매의 수지필름사이에 비정질합금편을 균일하게 분산시킨뒤에 필름사이를 감압해서 밀착시키는 진공팩킹 기술에 의해 제조할 수가 있다.
또, 본 발명에 있어서, 2매의 판 또는 필름사이를 감압해서 그 사이에 끼워진 비정질합금편을 고정하는 방법을 채용하면 비정질합금편 사이의 간극을 한층 작게해서 압착할 수 있고, 자기시일드성을 한층 향상시키는데 유효하다.
비정질합금편의 조성은 연자성을 나타내는 조성이면 자기시일드성을 나타낸다.
자기왜곡(magnetostriction)이 (-10 내지 +10)×10-6이고 투자율이 1000이상인 코발트기 비정질합금편은 자속밀도가 약간 낮기 때문에 강한 자성에 대해서는 자기시일드재의 두께를 약간 두껍게 할 필요가 있으나, 약한 자장에 대해서는 극히 양호한 자기시일드성을 나타낸다. 강한 자장에 대해서는 포화 자속밀도가 12000가우스 이상인 철기 비정질합금편은 자기시일드재의 두께를 얇게 설계하여도 양호한 자기시일드성을 나타낸다. 또, 강한 자장으로부터 지자기이하의 대단히 약한 자장에까지 걸쳐서 자기시일드를 행하는 경우는 자기왜곡이(-10 내지 +10)×10-6이고, 투자율이 1000이상인 코발트기 비정질합금편과 포화자속밀도가 12000가우스 이상의 철기 비정질합금편을 층상으로 배치하든가 또는 혼재시키든가 함으로써, 자기시일드를 효과적으로 할 수가 있다.
비정질합금편은 리본으로부터의 절단 또는 공지의 멜트 엑스트랙션(melt extraction)법에 의해 만들 수가 있으나, 생산성의 관점 및 비정질합금편의 에지(주연)를 얇게해서 비늘모양으로 할 수 있기 때문에 본 출원인의 한사람이 먼저 일본국 특개소 58-6907호 공보에 제시한 캐비테이션법(용융금속에 대해서 젖음성이 작은 표면층을 갖고 있고, 고속으로 회전하고 있는 로울표면에 용융금속을 공급하고, 이 용융금속을 미세한 용융금속적(droplet)으로 분단(分斷)한 후, 이어서 이 용융금속을 고속으로 회전하는 금속회전체에 충돌시켜서 급속응고시키는 방법)을 응용하는 것이 바람직하다. 이하에 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.
[실시예 1]
상기 캐비테이션법에 의해 Co68.8Fe4.2Si16B11(원소기호에 부착한 숫자는 해당원소성분의 원자%를 표시한다. 이하같음)의 비정질금속편을 제작하였다. 이 비정질합금의 자기왜곡은 영, 포화자속밀도는 7000가우스, 투자율은 10000이다. 또 이 비정질합금편의 평균두께는 40㎛, 애스팩트비는 200 내지 500이다.
이 비정질합금편을 사용하여, 상술한 바와 같이 해서 상압하에서 제1도 및 제2도에 표시한 바와 같은 판상자기시일드재(1)로 제조하였다.
또 2매의 판(3)에는 아크릴수지판을 사용하고, 판(3)은 접착제(도시생략)로 서로 접착시켰다.
이 판상자기시일드재에 대해서 제3도의 장치에 의해 자기시일드성을 조사하였다. 즉, 전자강판(규소강판) 제 코어(4)에 자화코일(5)을 감은 것을 자장원으로 하고, 자화코일(5)에 여자전류를 공급해서 자속(6)을 발생시켜 판상자기시일드재(1)를 통과하는 누설자속의 강도를 코어(4)의 단부로부터 100㎜ 떨어진(도면중에 ℓ1으로 표시)위치에 배치된 검출코일(6)로 측정하고, 이 측정결과에 의거하여 자기시일드성을 평가한다.
판상자기시일드재(1)는 코어(4)와 검출코일(7)과의 사이에 검출코일(7)로부터 15㎜의 위치(도면중에 ℓ2로 표시)에 위치되어 있다. 또, 자화코일(5)에 공급하는 여자전류를 변화시킴으로써 자속(6)에 의해 형성되는 자장의 강도를 변화시키도록 되어 있다.
제3도의 장치를 사용하여 자화코일(5)로의 공급전력은 직류 또는 400㎐의 교류로 하고, 판상자기시일드재(1)의 단위 면적당 비정질합금편의 중량을 변화시켜 판상자기시일드재(1)를 통과하는 누설자속을 측정하였다. 이 예에서는 인가자장을 1가우스로 하고 있다. 그 결과는 제4도에 도시한 대로이다.
동 도면에는 비교를 위해 시판의 0.5㎜두께의 무방향 규소강판에 대해서 같은 측정을 한 결과가 병기되어 있다. 본 실시예에서는 직류, 교류(정자장, 교번자장) 모두에서 거의 같은 결과가 얻어졌다. 비교 대상인 무방향 규소강판은 단위 면적상의 중량은 4㎏/㎡이고, 본 실시예에서는 1㎏/㎡이고 비교대상의 무방향 규소강판과 같은 정도의 수치를 표시하고 있고, 비교재에 대해서 약 1/4의 중량으로 동등한 자기시일드성을 표시하는 것을 알 수 있다. 단위 면적당의 중량을 더욱 증가시키면 자기시일드성이 한층 향상되는 것은 당연하다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 비정질합금편을 사용하여, 이것을 균일분산시킬 때에 1Torr의 감압분위기하에서 판상자기시일드재로 제조하였다. 기타는 상기 실시예 1과 같다.
이 판상자기시일드재에 대해서 상기 실시예 1과 같은 측정을 행한 결과는 제5도에 도시한 대로이다. 동 도면에는 제4도에 있어서와 같은 두께가 0.5㎜인 무방향 규소강판(비교예)에 대한 측정결과가 병기되어 있다.
본 실시예에서는 정자장에서 단위 면적당의 중량 0.4㎏/㎡로 비교대상의 무방향 규소강판과 같은 정도의 자기시일드성을 나타내고, 비교예에 대해서 1/10의 중량으로 동등한 자기시일드성이 얻어져서 자기시일드재를 대폭으로 경량화할 수가 있다.
교반자장에 대해서도 상기와 대략 같은 정도의 자기시일드성을 나타내고 있다. 단위 면적당의 중량이 1.8㎏/㎡인 본 실시예와 비교대상의 무방향 규소강판(4㎏/㎡)에 대해서 정자장의 인가자장을 변화시켜서 상기의 측정을 행한 결과는 제6도에 도시한 대로이다.
동 도면에서 본 실시예에서는 비교예에 대해서 1/2이하의 중량이면서 각 자장강도에 대해서 각별히 뛰어난 자기시일드성을 나타내고 있고, 지자기에 대한 시일드성도 완벽하다는 것을 알 수 있다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 같이해서 Fe72Co8Si5B15의 조성을 갖는 비정질합금편을 제작하였다. 이 비정질합금의 자기왜곡은 +40×10-6이고, 포화자속밀도는 16500가우스이다. 또 이 비정질합금편의 평균 두께는 40㎛이고, 애스팩트비는 200 내지 500이다.
이 비정질합금편을 사용해서 상기 실시예 2에 있어서와 동일하게 1Torr의 감압분위기하에서 판상 자기시일드재를 제작하였다.
이 판상자기시일드재와, 상기 실시예 2의 Co68.8Fe4.2Si16B11의 비정질합금편을 사용해서 이루어진 판상자기시일드재에 대해서, 상기 실시예 1, 2와 동일한 측정을 행하였다. 단, 인가자장은 2가우스의 정자장이다. 측정결과는 제7도에 도시한 대로이다.
Co68.8Fe4.2Si16B11의 비정질합금편을 사용해서 이루어진 판상자기시일드재는 상기 실시예 1에서 설명한 것과 같이, 인가자장이 1가우스 정도의 약한 자장에서는 양호한 자기시일드성을 나타내지만 인가자장이 2가우스라는 강한 자장에 대해서는 포화자석 밀도가 낮기(700가우스)때문에 Fe72Co8Si5B15의 비정질합금편을 사용해서 제조된 판상자기시일드재에 비해서 자기시일드성이 약간 뒤떨어진다. 이에 대하여 Fe72Co8Si5B15의 비정질합금편을 사용해서 제조된 판상자기시일드재는 Co68.8Fe4.2Si16B15의 비정질합금편을 사용해서 제조된 판상자기시일드재에 비해서 포화자속밀도가 높기 때문에 2가우스의 자장에 대해서도 단위 면적당의 중량이 작아도 양호한 자기시일드성을 나타내고 있다. 단위 멱적당의 중량이 약 1㎏이하에서는 Fe72Co8Si5B15의 비정질합금편을 사용한 판상자기시일드재가 보다 뛰어난 자기시일드성을 표시하고 있다.
[실시예 4]
상기 실시예 1의 Co68.8Fe4.2Si16B11의 비정질합금편과, 상기 실시예 3의 Fe72Co8Si5B15의 비정질합금편을 혼합비 1:1로 브렌드하고, 1Torr의 감압분위기하에서 상기 실시예 2, 3과 동일하게 하여 단위 면적당 중량이 1㎏/㎡인 판상자기시일드재를 제작하였다. 이 판상자기시일드재와 비교대상의 무방향 규소강판(0.5㎜두께, 4㎏/㎡)에 대해서 인가자장 강도를 변화시켜 상기 각 실시예에 있어서와 같이 측정을 행하였다. 단, 인가자장은 정자장이다.
측정결과는 제8도에 도시한 바와 같다. 동도면에서 본 실시예는 비교예에 비해서 1/4의 중량임에도 불구하고, 각 자장강도에서의 자기시일드성이 각별히 뛰어난 것을 알 수 있다.
[실시예 5]
상기 캐비테이션법에 의해 조성이 Co68.8Fe4.2Si16B11이고, 평균두께가 40㎛이고, 애스팩트비가 3 내지 10인 비정질합금편(비교예)과, 같은 조성이고 평균두께가 40㎛이고 애스팩트비가 50 내지 100인 비정질합금편(실시예)를 준비하였다. 애스팩트비는 회전로울의 주속을 변화시킴으로써 변화시켰다.
이들의 각 비정질합금편을 상기 실시예 1의 경우와 동일하게 해서 2매의 판사이에 소정량을 분산 고정해서 자기시일드재를 제조하고, 각 자기시일드재의 자기시일드 특성을 측정하였다.
측정결과를 제9도에 도시한다.
제9도에서 명백한 것과 같이 애스팩트비 3 내지 10의 비정질합금편을 사용한 비교대상의 자기시일드재는 애스팩트비가 50 내지 100인 비정질합금편을 사용한 자기시일드재(실시예)에 비해서 낮은 자기시일드 특성을 표시하고 있다.
또, 두께 5㎛, 미만의 비정질합금편은 제조할 수가 없으며, 또 두께 100㎛를 초과한 합금편에는 결정질의 부분이 함유되어 있었다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의거한 자기시일드재를 사용할 때는 다음과 같은 효과가 나타났다.
(1) 연자성 비정질합금편이 적층한 구조로 되어 있기 때문에 보자력이 작고 투자율이 높다. 그 결과 자기시일드가 극히 양호하고 외부자계가 유효하게 차단된다.
(2) 상기 비정질합금편은 두께 5 내지 100㎛, 애스팩트비 10 내지 15000으로 되어 있기 때문에 자기시일드재중에서 각 비정질합금편 사이의 간극을 작게할 수 있고 자기시일드가 효과적으로 이루어진다.
(3) 상기 비정질합금편은 상기와 같은 치수로 되어 있기 때문에 그 적층이 용이하고 자기시일드재의 생산성이 높다.
상기의 실시예는 코발트기 및 철기 비정질합금편을 사용하고 있으나, 비정질합금편은 이들외에 니켈기 또는 코발트, 철 니켈의 2종이상을 주요성분으로 하는 것이라도 좋다는 것은 당연하다.
또, 본 발명은 상기 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 의거해서 여러가지의 변경이 가능하다.
Claims (8)
- 두께가 5 내지 100㎛이고, 애스팩트비(단, 애스팩트비는 최대 두께에 대한 최대길이의 비이다)가 10 내지 15000인 연자성 비정질합금편이 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편의 두께가 20 내지 60㎛이고, 애스팩트비가 50 내지 10000인 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 연자성 비정질합금편이 복수의 비금속판에 끼워진 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자기시일드.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편은, 자기왜곡이 (-10 내지 +10)×10-6이고, 투자율이 1000이상인 코발트기 비정질합금편인 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편이 자속밀도가 12000가우스 이상인 철기 비정질합금편인 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편이 자기왜곡이 (-10 내지 +10)×10-6이고 투자율이 1000이상인 코발트기 비정질합금편과, 자속밀도가 12000가우스 이상인 철기 비정질합금편으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편이 방향을 랜덤으로 해서 균일하게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
- 제1항에 있어서, 연자성 비정질합금편이 비늘모양 또는 플레이크모양을 나타내는 것을 특징으로 하는 자기시일드재.
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