▒ (주) 대림자석공업 ▒

※ 기술해설-자성재료의 해설

자성재료라 하면 먼저 각종 전력기기용에 사용되는 규소강판(Soft Ferrite)와 Alnico,Ferrite, Nd-Fe-B,
Samarium Cobalt 자석 등을 연상 할 수 있다.

전자는 magnetically soft materials의 대표적인 것이고, 후자는 magnetically hard mate-rials의
대표적인 것들이다.

연자성재료는 약한 자장으로 크게 자화되는 고투자율을 갖는 재료를 말하며, 고보자력, 즉 자석의 자속
(磁束)을 감소시키려는 감자계에 대하여 대하여 자속밀도(磁束密度)를 보지하려는 저항이 큰 자성재료를
말한다.

자성 재료를 분류하는 데는 일반적으로 재료가 갖는 자기특성(磁氣特性)과 이용분류에 따라 여러가지
분류법이 있다.

예를들어 자기특성이 낮은 투자율을 갖는 재료와, 높은 투자율을 갖는 재료, 높은 보자력과
잔류자속밀도를 갖는 강자성재료, 일정한 투자율을 갖는 특수자성 재료등으로 나누어 질것이며,
이용분야에 착안하여 분류하면 강전기용 자성재료, 약전기용자성재료, 정보처리의 자기기억장치용
자성재료등으로 나누어 질 수 있다. 그러나, 편의상 연자성 재료(Soft mate-rials)와 강자성 재료(Hard materials)의 2가지로 나눈다면, 연자성재료로는 규소강판, Ferrite core재료와 강자성재료의 주조자석,
각종 미립자 자석(fine particle mag-net) 등이 있다.

영구자석의 자기적 상태는 자계의 강도(H)와 자속밀도(B)를 B-H곡선으로 표시한다. 또한 보자력(Hc)은
자석의 자속을 소멸시키는 감자계에 대항하여 자속밀도를 유지하려는 반발력이고, 영구자적이라함은
보자력이 큰 재료로 만들어진 자성체를 말한다.

국내에서 생산되는 자성재료는 제한되어 있으며, 자성재료의 대부분이 가공이 까다롭고 금형이
필요하거나 특수 cutting 및 연마로 제조되어진다. 그러므로 자석이나 그외의 특수한 자성재료의
소량공급이 사실상 불안전한 상태이므로 제품의 설계시에는 국내, 외에 자재의 유무를 참고하여야 한다.

※ 기술해설-영구자석의 기본적인 성질

		1. 자기이력곡선(B-H Curve)

		자석을 착자할 떄 전류의 증감에 따라 자석내부에도 자속밀도의 변화가 일어난다. 자석이 포화상태에 도달한 후 전류를 감하고 강도를 감소시키면, 자속밀도는 a로 부터 0에 달하고, 자석은 a에서 b로 약간 감소한다. 전류가 0이라도 자속의 밀도는 b의 강도를 잔존시킨다. 이것을 잔류자속밀도(Br)라고 한다. 그리고 이번에는 전류의 방향을 역 자계로 계속 가하면 자석의 자속 밀도가 0에 달하고, 이때의 자계의 강도를 보자력 또는 항자력(BHc)이라고 한다. 이같이 자장의 변화에 따라 a-b-c-d-e-f 의 일정한 싸이클로 변하게 되며, 이 싸이클 을 자기 B-H곡선(Hysteresis loop)또는 자기이력곡선이라고 한다.

2. 감자계의 영향(자기감자 작용)

자화된 영구자석은 그림과 같이 외부로 N극 에서 S극으로 자계를 형성하고, 그 내부에는 방향으로 Hd의 자계를 갖게
된다.

이 내부의 자계를 감자계라 하고, 영구자석을 사용할 때에는 그림에 의한 자기특성의 감자곡선인 b-c 을 참고하여야 한다.

이 감자곡선은 자석의 재질에 따라 다르고, 이 감자계의 영향은 실용에서는 감자계와 자속밀도의 비 Bd/Hd로 나타 내고 P=Bd/Hd를 퍼미안스 계수(permeance Coefficient) 라
한다.

3. 외부자계의 영향

		착자된 마그네트는 철편이나 외부자계에 의해 마그네트의 동작점이 이동하게 되며 자력이 변화하게 된다. 이 조건에 따라 자석의 퍼미안스계수도 바뀌게 된다.

※ 기술해설-영구자석의 안정성

※ 영구자석의 자속의 변화는 일반적으로 다음과 같다.

1. 자석 재료의 조직의 안정성

.....1) 불가역변화

퍼미안스 계수가 다른 Alnico5를 실은 상태에서
착자한 후 350도까지 가열후 -65도로 냉각되었던
재료의 자속의 불가역 변화율을 나타내었다.

.....2) 가역 변화

일반자석의 자속 밀도B는 실온에서 다음과 같이
변화한다.
B(T)=B'(20)(1+K(T-20))
B : 자석밀도
T : 온도
20 : 실온(실내온도)
K : 가역온도계수

2. 외부 자계의 영향

3. 강 자성체와의 잡착 영향

영구자석은 철판등에 접착 할경우 자속의
변화가 있다.
a) 자석의 단면과 철판에 직각접착
b) 자석의 단면을 철판상에 이동
c) 자석의 임의의 측면을 직각운동
d) 자석의 임의측면을 철판상의 진동
e) 자석의 임의측면을 철판에 집착

4. 기계적 충격의 영향

기계적 충격이나 진동에 대한 감자는 충격의 횟수에
따라 감자한다.

5. 경시 변화(경년 변화)

기계적 충격이나 진동에 대한 감자는 충격의 횟수에
따라 감자한다.

6. 경시 변화의 방지법

자석의 자속을 경시 변화 되는것을 방지하려면
장시간(약1년)후에 도달할 자속으로 강제 감자시켜야
한다.(온도 변화법과 교류 변화법이 있다.)

※ 영구자석 재료의 조직변화 및 가열온도

종류	작동온도 (Working Temp)
Samarium Cobalt Magnet	≤ 250℃/350℃
Alnico Magnet	≤500
Ferrite Magnet	≤300
Nd-Fe-B Magnet	≤100

※ 용어의 뜻

.....영구자석의 특성 및 성질에서 뜻은 다음과 같다.

	1) 잔류 자속 밀도
	포화 자속 밀도의 상태에서 자화력을 완전히 제거했을 때의 자속밀도를 잔류 자속 밀도라 하고, 잔류 자속 밀도의 기호는 Br, 단위는 Wb/㎡테슬라(T)또는 가우스(G)로 표시한다.
	2) 보자력
	포화 자속 밀도의 상태에서 자화력을 제거하고, 다시 반대방향으로 자화해 갈 때 자속밀도가 0이 되는 자화력이고, 보자력의 기호는 Hc, 단위는 매 미터당 암페어(A/m)또는 엘스테드(Oe)로 표시한다.
	3) 최대 에너지적
	감자 곡선상의 자속밀도와 자화력의 적을 에너지적이라 하며, 그 최대치를 말한다. 최대 에너지적의 양기호(BH)MAX단위는 매 입당 미터당 쥬율(J/㎥)또는 가우스, 엘르 스테드(G·Oe)로 표시한다.
	4) 감자 곡선
	자화력과 자속 밀도와의 관계 중, 최대 히스테리시스 루우프의 제2 또는 제4상한 부분을 말한다.