링 소결 NdFeB 마그넷은 네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B)를 핵심성분으로 하고 여기에 디스프로슘(Dy), 테르븀(Tb), 니오븀(Nb) 등 희토류 원소를 첨가해 성능을 최적화한 환형 영구자석으로 '분말야금 소결공정'을 거쳐 제조된다. 이들의 핵심 특성은 세 가지 측면에서 정의될 수 있습니다.
주요 구성 요소의 역할: 네오디뮴(25%-35%)은 에너지 제품의 상한선을 결정합니다. 네오디뮴 함량이 25% 미만이면 에너지 제품이 10%-15% 감소합니다. 철(60%-70%)은 자기 매트릭스를 형성합니다. 철 순도가 0.1% 감소할 때마다 투자율은 2%씩 감소합니다. 붕소(1%-2%)는 강한 자성을 생성하는 핵심 결정 구조인 Nd₂Fe₁₄B 화합물을 형성합니다. 붕소 함량이 부족하면(1% 미만) 결정 구조가 불완전해지고 자기 성능이 크게 감쇠됩니다.
보조 재료의 규제 기능: 디스프로슘(Dy) 함량이 1% 증가할 때마다 최대 작동 온도는 8~10°C씩 증가할 수 있지만 에너지 제품은 3%~5% 감소하므로 온도 저항과 자성 사이의 균형이 필요합니다. 니오븀(Nb) 함량은 0.5%-1%로 제어되어 입자 크기를 50μm에서 30μm 미만으로 미세화할 수 있으며 자석의 굴곡 강도를 20%-30% 증가시키고 가공 파손율을 줄일 수 있습니다.
정사각형, 원통형 및 기타 모양과 비교할 때 환형 구조의 핵심 장점은 다음과 같습니다.
균일한 자기장 분포: 환형 폐쇄형 구조는 자속 누설률을 15% 미만으로 제어할 수 있는 반면, 동일한 크기의 사각 자석의 자속 누설률은 약 25%-30%입니다. 방사상 자화 시 링 내부 구멍의 자기장 균일성 오차는 3% 이하이므로 모터 로터, 센서 코일 등 "주변 자기장"이 필요한 부품에 적합하며 장비 작동 중 자기장 변동 소음을 줄일 수 있습니다.
간편한 설치: 추가 브래킷 없이 중앙 관통 구멍을 볼트 또는 샤프트 슬리브로 직접 고정할 수 있습니다. UAV 모터(무게 요구 사항이 50g 이하)에서는 설치 공간을 30% 이상 절약할 수 있습니다. 동시에 환형 구조는 힘을 더 균일하게 견디며 고속 회전 시나리오(예: 10,000rpm 모터)에서 원통형 자석보다 원심력에 대한 저항이 40% 더 강합니다.
| 성과 지표 | 정의 | 일반적인 범위 | 영향을 받는 시나리오 | 편차 영향의 예 |
| 에너지 제품(BH)최대 | 자기장 강도 측정을 위한 핵심 지표 | 28-52 MGOe | 모터 토크, 센서 감도 | 45MGOe에서 40MGOe로 감소하면 모터 토크가 12% 감소합니다. |
| 보자력(HcB) | 자기소거에 저항하는 능력 | ≥800-2000kA/m | 고온 환경에서의 성능 안정성 | HcB가 1000kA/m 미만인 경우 감자율은 120°C에서 15%를 초과합니다. |
| 잔류성(Br) | 자화 후 잔류 자기 유도 | 1.15-1.45T | 장비 출력 전력, 자기장 적용 범위 | Br 0.1T 감소로 센서 감지 거리 20% 단축 |
| 최대 작동 온도 | 되돌릴 수 없는 자기소거 없는 최대 온도 | 80-200°C (N/M/H/SH/UH/EH 등급) | 환경 적응성, 장비 수명 | 온도를 10°C 초과하면 연간 감자율이 5%-8% 증가합니다. |
| 투자율(μ) | 자기장 전도 용량 표시기 | 1.05-1.15 μ₀ (진공 투과성) | 자기장 응답 속도 | μ가 0.05 감소하면 센서 응답 지연이 10ms 증가합니다. |
페라이트 및 사마륨-코발트와 같은 영구자석 재료 중에서 링 소결 NdFeB 자석은 대체할 수 없는 네 가지 장점 덕분에 시장 점유율의 30% 이상을 차지합니다.
신에너지 자동차 구동 모터(토크 ≥300N·m 필요)를 예로 들면 페라이트 자석은 요구 사항을 충족하기 위해 직경 300mm, 두께 50mm가 필요하며 무게는 약 3.5kg입니다. 이에 비해 직경 200mm, 두께 35mm의 N45등급(에너지제품 43-46MGOe) 링자석은 무게가 1.2kg에 불과해 기준을 충족할 수 있다. 이는 부피는 40%, 무게는 35% 감소해 모터 부하가 직접적으로 줄어들고 차량 주행거리가 15~20% 증가한다(100km당 소비전력 15kWh 기준으로 계산, 무게 10kg 감소할 때마다 주행거리 2~3km 증가).
희토류 원소의 비율을 조정함으로써 여러 시나리오의 온도 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 다양한 등급의 특정 매개변수 및 적응 세부사항은 다음과 같습니다.
표준 등급(N/M): N 등급의 최대 작동 온도는 80°C, M 등급은 100°C입니다. 무선 충전기(작동 온도 40~60°C) 및 소형 가전 제품(예: 팬 모터, 온도 70°C 이하)에 적합합니다. 이러한 시나리오에는 낮은 온도 저항 요구 사항이 있으며 표준 등급을 선택하면 비용을 20%-30% 줄일 수 있습니다.
고온 등급(H/SH/UH): H 등급의 최대 작동 온도는 120°C, SH 등급은 150°C, UH 등급은 180°C입니다. SH등급은 150°C에서 1000시간 연속 작동 시 감자율이 3% 이하로 자동차 모터룸(온도 120~140°C) 및 산업용 오븐 센서(온도 150~160°C)에 적합합니다. UH 등급은 광전지 인버터 모터(고온 환경 160-170°C)의 장기간 사용 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
초고온 등급(EH): 최대 작동 온도가 200°C이고 감자율이 200°C에서 5% 이하인 이 제품은 특수 항공우주 장비(예: 위성 자세 제어 모터)에 사용됩니다. 이 시나리오에는 성능 안정성에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. EH등급 자석의 가격은 SH등급보다 80%-100% 높지만 극한 환경에서 장비 고장을 방지할 수 있습니다.
응용 시나리오에 따라 다양한 자기장 요구 사항을 충족하도록 여러 자화 방향을 설계할 수 있습니다. 구체적인 적응 세부 사항은 다음과 같습니다.
축 자화: 자기장은 환형 축과 평행하며 축 자기장 강도는 표면 자기장의 80%에 도달할 수 있습니다. 이는 헤드폰 스피커(다이어프램을 구동하기 위해 축 자기장이 필요함) 및 소형 DC 모터(예: 전력이 10W 이하인 장난감 모터)에 적합합니다. 이 시나리오에서는 자기장 방향의 일관성에 대한 요구 사항이 높으며 축 방향 자화의 편차는 ±5° 이내로 제어되어야 합니다.
방사형 자화: 자기장은 링의 반경 방향을 따르며 링 내부 구멍의 자기장 균일성 오류는 ≤3%입니다. 이는 신에너지 차량 구동 모터(로터 회전을 구동하기 위해 방사형 자기장이 필요함) 및 풍력 터빈 로터(직경 1~2m, 균일한 방사형 자기장이 필요함)를 위한 핵심 선택입니다. 방사형 자화의 자기 에너지 이용률은 축형 자화의 에너지 이용률보다 15%-20% 더 높습니다.
다극 자화: 8-32개의 극이 표면에 형성됩니다. 극이 많을수록 자기장의 변동이 작아집니다. 24극 자화가 있는 링 자석의 자기장 변동 오류는 1% 이하입니다. 고정밀 서보 모터(예: 위치 정확도 ±0.001mm의 CNC 공작 기계 서보 모터)에 사용되어 모터 속도의 안정성을 향상시키고 속도 변동을 ±5rpm에서 ±1rpm으로 줄일 수 있습니다.
다음 표에서는 다양한 영구 자석 재료의 성능과 비용을 비교합니다.
| 영구자성재료의 종류 | 에너지 제품군(MGOe) | 최대 작동 온도 (°C) | 가격(위안/kg) | 적합한 시나리오 | 비용 우위(사마륨-코발트 대비) |
| 소결 NdFeB(N45) | 43-46 | 80 | 300-400 | 가전제품, 제너럴 모터스 | 70%-80% |
| 소결 NdFeB(SH45) | 40-43 | 150 | 500-600 | 자동차 모터, 산업 장비 | 60%-70% |
| 사마륨-코발트 자석(SmCo2:17) | 25-30 | 250 | 1500-1800 | 초고온 시나리오(예: 항공우주) | - |
| 페라이트 자석 | 3-5 | 120 | 20-30 | 저비용 시나리오(예: 냉장고 도어 씰) | 그러나 자기성능이 부족함 |
의료용 MRI의 경사 코일(38-42MGOe의 에너지 제품 및 120°C의 작동 온도 필요)을 예로 들면, N42H 등급 소결 NdFeB를 사용하는 데 드는 단일 장치 자석의 비용은 약 RMB 50,000입니다. 동일한 성능의 사마륨-코발트 자석을 사용하는 경우 비용은 RMB 120,000-150,000입니다. 소결된 NdFeB는 자기장 균일성 요구 사항(오차 ≤0.1%)을 충족하면서 장비 비용을 60%까지 줄일 수 있습니다.
링 소결 NdFeB 자석의 성능 차이 중 80%는 공정 제어에서 비롯됩니다. 전체 생산 공정은 10가지 주요 단계를 거치며 각 단계에는 엄격한 매개변수 표준이 적용되며 주요 매개변수의 편차는 최종 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
순도 요건: 네오디뮴 ≥99.5%(산소 함량이 0.05%를 초과하면 Nd²O₃ 불순물 상이 형성되어 에너지 생성물이 5%-8% 감소함), 철 ≥99.8%(탄소 함량이 0.03%를 초과하면 소결 후 기공이 나타나 기계적 강도가 10% 감소함), 붕소 ≥99.9%(수소 함량이 초과할 경우) 0.01%, 수소 취성이 발생하여 자석이 깨지기 쉽습니다.) 불순물(산소, 탄소, 수소)의 총량은 0.1% 이하여야 합니다.
배치 정밀도: 자동 계량 시스템(정확도 0.001g)이 사용되며 배치 오류는 0.01% 이하입니다. 예를 들어 N45 등급의 네오디뮴 비율은 31.5%±0.2%로 제어되어야 합니다. 네오디뮴 비율이 0.2% 낮아지면 에너지 생산량은 45MGOe에서 42MGOe로 감소합니다. 한편, 일괄 처리 후 균일한 구성을 보장하기 위해 혼합물을 아르곤 분위기에서 30~60분 동안 혼합해야 합니다. 블렌딩 시간이 부족하면 국부적인 구성 편차가 발생하고 성능 변동이 5%를 초과하게 됩니다.
장비 및 보호: 온도가 1000~1200°C인 중간 주파수 유도로가 사용됩니다. 용융 공정 중에 고순도 아르곤(순도 ≥99.999%, 이슬점 ≤-60°C)이 5-10L/min의 유속으로 도입됩니다. 유속이 너무 낮으면 합금이 산화되어 표면에 2-3μm 산화물 층이 형성되며, 이는 후속 분쇄 중에 제거하기 어렵습니다. 녹는 시간은 1~2시간입니다. 과도한 용융 시간은 희토류 원소의 휘발을 유발하여(네오디뮴 휘발률은 시간당 0.5%) 조성비에 영향을 미칩니다.
잉곳 가공: 용융 후 합금 잉곳은 24시간(온도가 200°C 미만으로 떨어질 때) 이내에 분쇄되어야 합니다. 48시간 이상 방치하면 잉곳 내부에 거친 입자(크기 100μm 초과)가 형성되고, 후속 소결 후 에너지 생성물이 10%-15% 감소합니다. 조 크러셔(Jaw Crusher)를 사용하여 잉곳을 5~10mm 크기의 입자로 분쇄합니다. 입자가 너무 크면(10mm 초과) 후속 미세 분쇄가 어려워지고, 입자가 너무 작으면(5mm 미만) 산화되기 쉽습니다.
분쇄 공정: 먼저 조 크러셔를 사용하여 5-10mm까지 거칠게 분쇄한 다음 공기 분류기 밀을 사용하여 3-5μm까지 미세 분쇄합니다(입자 크기 오차 ≤0.5μm). 입자 크기의 편차가 1μm마다 자석 밀도는 0.1g/cm3(표준 밀도 7.5-7.6g/cm3)씩 변경됩니다. 공기 분류기 밀의 작동 압력은 0.6-0.8MPa로 제어됩니다. 압력이 너무 낮으면 입자 크기가 고르지 않게 되고, 압력이 너무 높으면 지나치게 미세한 분말(2μm 미만)이 생성되어 소결 응집 위험이 높아집니다.
산화 방지: 전체 미세 분쇄 공정은 아르곤 분위기(산소 함량 ≤50ppm)에서 수행됩니다. 수집 후에는 분말을 즉시 밀봉하고 포장해야 합니다(진공도 ≤1×10⁻²Pa). 30분 이상 공기에 노출되면 분말의 산소 함량이 200ppm 이상으로 상승하고 소결 후 자석 내부에 산화성 기공이 나타나 보자력이 8%~10% 감소합니다.
장비 및 매개변수: 축 압력 200-300MPa(압력이 50MPa 증가할 때마다 녹색 밀도가 0.2g/cm3 증가) 및 방사형 자기장이 1.5-2.0T(자기장 강도가 0.2T 증가할 때마다 자구 방향 정도가 5% 증가)의 양방향 프레싱 기계가 사용되어 자성 분말의 자화 용이 방향이 일치하도록 합니다. 자기장의 방향. 방향 정도는 ≥90%여야 합니다. 그렇지 않으면 에너지 제품이 15%-20% 감소합니다.
금형 설계: 금형은 초경합금으로 만들어졌습니다(내마모성이 높고 서비스 수명이 100,000회 이상). 내벽의 위치 결정 구조는 환형 녹색 몸체의 진원도 오류가 0.1mm 이하이고 높이 오류가 0.05mm 이하임을 보장합니다. 금형 온도는 50~60°C로 조절됩니다. 온도가 너무 낮으면 성형체가 쉽게 균열될 수 있고, 온도가 너무 높으면 윤활제가 무효화되고 탈형에 영향을 미칠 수 있습니다.
소결 곡선: 3단계 가열 공정을 엄격하게 따라야 합니다. ① 저온 단계(200~400°C): 5°C/분의 가열 속도로 성형체의 윤활제(예: 스테아린산 아연)를 제거하기 위해 2시간 동안 유지합니다. 과도한 가열 속도로 인해 윤활유가 너무 빨리 휘발되어 성형체에 균열이 생길 수 있습니다. ② 고온 단계(1050~1120°C): 4~6시간 동안 유지하여 분말 입자를 조밀한 결정으로 소결합니다. 유지 시간이 1시간 감소할 때마다 자석 밀도는 0.1g/cm3씩 감소합니다. ③ 냉각 단계: 분당 5°C의 속도로 실온까지 냉각합니다. 과도한 냉각 속도는 내부 응력을 발생시키고 자석이 파손될 수 있습니다.
진공도 요구 사항: 소결로의 진공도는 ≥1×10⁻³Pa여야 합니다. 진공도가 충분하지 않으면(예: 1×10⁻²Pa) 자석 표면에 산화가 발생하여 후속 처리 중에 제거해야 하는 1~2μm 산화물 층이 형성되어 재료 낭비가 증가합니다. 한편, 불안정한 진공 수준은 다양한 자석 배치에서 5% 이상의 성능 변동을 일으킬 수 있습니다.
1차 숙성 : 900°C에서 2시간 동안 유지하여 Nd2Fe₁₄B 주상을 석출시킵니다. ±5°C의 온도 편차로 인해 주상 함량이 3%-5% 변경됩니다. 유지한 후 급격한 온도 변화로 인한 내부 응력을 피하기 위해 분당 10°C의 속도로 600°C까지 냉각합니다.
2차 숙성: 500~600°C에서 4시간 동안 유지하여 희토류가 풍부한 상(예: Nd₃Fe₁₄B)을 침전시켜 주상 주변에 분포시키고 보자력을 향상시킵니다. ±10°C의 온도 편차는 보자력의 100-200kA/m 변화를 유발합니다. 3시간 미만 유지 시 보자력 개선이 부족하며, 5시간 이상 유지 시 에너지 생산량이 2~3% 감소합니다.
거친 가공: 다이아몬드 연삭 휠(120-150 메쉬)을 사용하여 소결된 블랭크를 거의 완성된 치수(가공 여유 0.1-0.2mm)로 자릅니다. 절단 속도를 10-15mm/min으로 제어하십시오. 속도가 너무 높으면 절단 표면 온도가 100°C 이상으로 올라가서 국부적인 감자가 발생합니다. 절단 깊이 편차가 0.05mm이면 후속 마무리 작업에 대한 여유가 부족하여 치수 정확도에 영향을 미칩니다.
마무리 가공: 다이아몬드 연삭 휠(200-300 메쉬)을 사용하여 내부 구멍, 외부 원형 및 단면 연삭에 CNC 연삭기를 사용합니다. 치수 정확도를 보장하기 위해 패스당 연삭 이송 속도를 5-10μm로 제어합니다(직경 공차 ±0.02mm, 진원도 ≤0.005mm, 표면 거칠기 Ra ≤0.8μm). 분쇄 후 중성 수성 세척제(pH 7~8)를 사용하여 초음파(40kHz 주파수, 10~15분)로 세척하여 후속 표면 처리 시 기포가 발생할 수 있는 잔여 분쇄 잔해물을 제거합니다. 고정밀 서보 모터 자석(예: 직경 50mm 링 자석)의 경우 레이저 직경 게이지를 사용한 마감 후 검사를 통해 외경 편차 ≤0.003mm를 보장하여 작동 소음을 유발하는 모터 회전자와 고정자 사이의 고르지 않은 공극을 방지합니다.
다양한 표면 처리 공정의 매개변수와 적용 시나리오는 다음과 같은 구체적인 세부 사항과 함께 정확하게 일치해야 합니다.
아연 도금(Zn): 코팅 두께 5~10μm(국소 두께 편차 ≤1μm)의 산성 아연 도금을 채택합니다. 도금 후 부동태화는 내식성을 강화하기 위해 크롬산염 용액(pH 2~3)을 사용합니다. 중성 염수 분무 테스트(5% NaCl 용액, 35°C)는 붉은 녹 없이 48시간 이상 지속되어야 합니다. 저렴한 비용(개당 약 RMB 0.5)으로 건조한 환경(예: 실내 모터, 사무 장비 센서)에 적합하지만 서비스 수명은 습도가 ≥80%인 환경에서 1~2년에 불과합니다.
니켈-구리-니켈 도금(Ni-Cu-Ni): 3층 전기 도금 프로세스를 채택합니다. 접착력 향상을 위한 하단 니켈(3-5μm), 내식성 향상을 위한 중간 구리(8-10μm), 표면 경도 증가(경도 ≥HV300)를 위한 상단 니켈(4-5μm), 총 두께는 15-20μm입니다. 염수 분무 테스트는 120시간 이상 지속되며, 습한 환경(예: 워터 펌프 모터, 실외 소형 장비)에 적합하며 서비스 수명은 3~5년입니다. 전기도금 중 전류 밀도를 제어합니다(하부 니켈의 경우 1-2A/dm², 중간 구리의 경우 2-3A/dm², 상단 니켈의 경우 1-1.5A/dm²). 과도한 전류 밀도는 코팅을 거칠게 만들어 외관과 내식성에 영향을 미칩니다.
에폭시 코팅: 코팅 두께가 20-30μm(균일 편차 ≤2μm)인 정전 스프레이를 채택하고 120-150°C에서 30-60분 동안 경화합니다. 경화된 코팅은 접착력 ≥5MPa(교차 테스트) 및 우수한 산-알칼리 저항성(5% H2SO₄ 또는 5% NaOH 용액에 24시간 침지한 후에도 벗겨짐이나 변색 없음)을 갖습니다. 의료 장비(예: MRI 경사 코일) 및 해양 환경 장비(예: 해양 모터)에 적합하며 염수 분무 테스트는 200시간 이상 지속되고 서비스 수명은 5-8년입니다. 그러나 코팅에는 고온 한계(최대 작동 온도 ≤150°C)가 있으며, 그 이상에서는 연화 및 벗겨짐이 발생합니다.
장비 선택: 자화 방향에 따라 특수 장비 선택: 축 자화를 위한 단극 헤드 자화기(자기장 강도 ≥2.5T), 방사형 자화를 위한 다극 환형 자화 고정 장치(자기장 강도 ≥3.0T), 극 수에 따라 회전이 조정된 맞춤형 다극 자화 코일(8-32극)(예: 16극 코일은 회전 수의 두 배) 8극 코일).
자화 매개변수: 자화 전류는 자석 보자력의 3~5배여야 합니다. 예를 들어, HcB=1200kA/m인 SH 등급 자석은 포화 자화를 보장하기 위해 3600-6000kA/m의 자화 전류가 필요합니다(불포화는 에너지 생성물을 10%-15% 감소시킵니다). 자화 시간을 0.1-0.5초(펄스 자화)로 제어합니다. 과도한 시간은 코일 가열을 유발하여 장비 수명에 영향을 미칩니다. 한편, 자석을 자화 고정 장치의 중앙에 정확하게 위치시키십시오. 0.5mm를 초과하는 위치 편차는 자기장 방향 오프셋을 유발하여 애플리케이션 성능에 영향을 미칩니다(예: 모터 회전자의 자화 편차로 인해 속도 변동이 발생함).
자화 후 검사: 자화 후 가우스미터를 사용하여 자석의 균일하게 분포된 5개 지점(외부 원의 상단, 하단, 왼쪽, 오른쪽 및 끝면 중앙)에서 표면 자기장의 강도를 측정합니다. 편차는 ≤5%여야 합니다. 그렇지 않으면 자화 매개변수나 위치를 다시 조정하여 균일한 자기장을 보장합니다.
자기 성능 테스트: 영구 자석 재료 테스터(예: 모델 NIM-2000, 정확도 ±0.5%)를 사용하여 감자 곡선 방법을 사용하여 BHmax, HcB, Br 및 기타 매개변수를 테스트합니다. 배치당 3~5개를 무작위로 샘플링합니다. 한 조각이 실패하면 샘플 크기를 두 배로 늘립니다. 실패가 지속되면 전체 배치가 거부됩니다. 테스트하기 전에 자석을 25°C±2°C에서 2시간 동안 유지합니다(온도 편차는 결과에 영향을 미칩니다: Br은 1°C 증가마다 0.1%씩 감소합니다).
치수 및 외관 검사: 외경, 내경, 두께, 진원도 및 동축도(내부 구멍과 외부 원 사이의 동축도 ≤0.01mm)를 포함하여 샘플링 비율 ≥10%의 치수 검사를 위해 좌표 측정기(정확도 ±0.001mm)를 사용합니다. 불량제품은 별도로 표시하여 후공정 반입을 금지합니다. 외관 검사를 위해 비전 검사 시스템(해상도 ≥200만 픽셀)을 사용하여 표면 긁힘(깊이 ≤0.1mm 및 길이 ≤2mm인 경우 적합), 코팅 벗겨짐(면적 ≤0.5mm²인 경우 적합) 및 균열(눈에 보이는 균열은 거부됨)을 식별합니다. 외관 불량률은 0.3% 이하로 관리되어야 합니다.
신뢰성 테스트: 고온 안정성 테스트(1000시간 동안 최대 작동 온도에서 유지, 인증을 위한 자기 성능 감쇠 5% 이하), 저온 안정성 테스트(100시간 동안 -40°C에서 유지, 인증을 위한 성능 감쇠 2% 이하) 및 진동 테스트(균열 및 성능 없이 10g 가속도에서 10~2000Hz 스위프 진동)를 포함한 분기별 신뢰성 샘플링을 수행합니다. 감쇠 ≤3% 인증)을 통해 장기적인 신뢰성을 보장합니다.
링 소결 NdFeB 자석의 적용은 여러 분야에 걸쳐 있습니다. 다음은 각 산업별 적응 솔루션의 세부 매개변수 및 효과입니다.
| 응용 시나리오 | 핵심 성능 매개변수 요구 사항 | 표면 처리 방법 | 주요 효과 |
| 새로운 에너지 차량 구동 모터 | 에너지 제품 45-48MGOe(N45-N48), 150°C(SH 등급), 방사형 자화(8-16극), 외경 180-250mm | 니켈-구리-니켈 도금(15-20μm) | 모터 출력 200kW, 속도 18000rpm, 에너지 변환 효율 97% |
| 산업용 서보 모터 | 에너지 제품 48-50MGOe(N48-N50), 180°C(UH 등급), 다극 자화(24-32극), 진원도 ≤0.003mm | 에폭시 코팅(20-30μm) | 위치 정확도 ±0.001mm, CNC 기계 정밀 가공에 적합 |
| 무선 충전기 | 에너지 제품 33-36MGOe (N35), 100°C (M 등급), 축 자화, 외경 20-30mm | 아연 도금(5-10μm) | 충전 효율 15W, 정렬 편차 ≤2mm |
| 의료용 MRI 그라데이션 코일 | 에너지 제품 38-42MGOe(N42), 120°C(H 등급), 축 자화, 균일성 오류 ≤0.05% | 산-알칼리 저항성 에폭시 코팅 | 이미징 해상도 0.5mm로 작은 뇌 병변을 명확하게 보여줍니다. |
| 풍력 터빈 로터 | 에너지 제품 38-40MGOe (N40), 150°C (SH 등급), 방사형 자화, 외경 1000-1500mm | 니켈-구리-니켈 에폭시 복합 코팅 | 연간 발전량 10% 증가, 고장률 ≤0.5회/년 |
| 인버터 에어컨 압축기 | 에너지 제품 38-42MGOe (N42), 100°C (M 등급), 방사형 자화, 내경 30-40mm | 아연 도금(8-12μm) | 에너지 소비 30% 감소, 소음 40dB 이하, 냉각 속도 20% 증가 |
부적절한 선택은 성능 낭비나 장비 고장으로 이어질 수 있습니다. 다음은 과학적 선택 과정입니다.
자기 매개변수 결정: 장비 전력 및 성능 요구 사항을 기반으로 필요한 에너지 제품을 계산합니다. 예를 들어:
소형 DC 모터(전력 100W 이하, 토크 1N·m 이하): 에너지 제품 28-36MGOe(N30-N35)로 저렴한 비용으로 기본 전력 요구 사항을 충족합니다.
중형 구동 모터(전력 100W-10kW, 토크 1-10N·m): 에너지 제품 38-48MGOe(N40-N48)로 성능과 비용의 균형을 유지하며 산업 자동화 장비에 적합합니다.
대형 고출력 장비(전력 ≥10kW, 토크 ≥10N·m): 에너지 제품 50-52MGOe(N50-N52)는 높은 토크 출력을 보장하며 신에너지 차량, 풍력 터빈 및 기타 시나리오에 적합합니다.
치수 매개변수 확인: 링 자석의 외경(D), 내경(d), 두께(H) 및 공차 요구 사항을 제공합니다. "부피 = π×(D²-d²)×H/4" 공식을 사용하여 무게를 계산하고 장비 무게 제한에 따라 치수를 조정합니다(예: UAV 모터 자석에는 무게 ≤50g이 필요함). 한편, 조립 및 적용에 영향을 주지 않도록 진원도(고정밀의 경우 0.005mm 이하, 표준 정밀도의 경우 0.01mm 이하) 및 동축도(0.01mm 이하)와 같은 기하학적 공차를 지정하세요.
자화 방향 선택: 장비 자기장 요구 사항에 따라 결정합니다. 모터 회전자의 방사형 자화(주변 자기장이 필요함), 스피커 및 센서의 축 자화(단방향 자기장이 필요함), 고정밀 서보 모터의 다극 자화(다극 자기장이 필요함), 속도 요구 사항에 따라 극 수가 조정됩니다(속도가 빨라질수록 더 많은 극이 필요함(예: 16-24)). 10,000rpm 모터용 극).
온도 환경: 장비 작동 환경의 최대 온도 및 온도 변동 범위를 측정하여 해당 등급을 선택합니다.
저온 환경(-40~0°C, 예: 콜드 체인 장비): 표준 N/M 등급이면 충분하며(최대 작동 온도 80~100°C, 저온에서 안정적인 성능) 비용 절감을 위해 고온 등급이 필요하지 않습니다.
정상 온도 환경(0~80°C, 예: 실내 모터, 가전제품): N/M 등급이 적합합니다. 단기적인 온도 변동이 있는 시나리오(예: 여름철 열 방출 불량)의 경우 H 등급(120°C)을 선택하여 안전 여유를 확보하세요.
고온 환경(80-150°C, 예: 자동차 엔진실, 산업용 오븐): SH 등급(150°C)이 기본 선택입니다. 150°C 근처에서 장기간 작동하려면 열 자기소거를 방지하기 위해 UH 등급(180°C)을 선택하십시오.
초고온 환경(150~200°C, 예: 항공우주 장비): EH 등급(200°C)은 극한의 온도에서 안정적인 성능을 보장하는 유일한 옵션입니다.
부식 및 습도 환경: 환경 부식성에 따라 표면 처리를 선택하십시오.
건조하고 깨끗한 환경(실내 사무기기, 가전제품): 아연 도금이면 충분하며, 저렴한 비용과 기본적인 보호 기능을 갖추고 있습니다.
습한 환경(워터 펌프, 에어컨, 실외 장비): 니켈-구리-니켈 도금으로 내식성이 더 강하며 습도가 90% 이하인 환경에 적합합니다.
산-알칼리 부식성 환경(의료 장비, 화학 장비, 해양 환경): 산-알칼리 및 염수 분무 저항성을 위한 에폭시 코팅으로 복잡한 부식 환경에 적합합니다.
진동 및 충격 환경: 고진동 시나리오(건설 기계, 자동차 섀시 모터, 진동 가속도 5-10g)에는 니오브 첨가 자석(굴곡 강도 ≥200MPa, 충격 강도 ≥5kJ/m²)과 같이 기계적 강도가 더 높은 자석이 필요합니다. 한편, 진동으로 인한 자석 손상을 줄이기 위해 설치 중에 탄성 완충 패드(1-3mm 두께의 실리콘 패드)를 추가하십시오. 저진동 시나리오(실내 모터, 센서, 진동 가속도 5g 이하)에서는 표준 기계적 강도를 지닌 자석을 사용할 수 있습니다.
과잉 선택 방지: 맹목적으로 높은 등급을 추구하지 않고 실제 필요에 따라 적절한 등급을 선택합니다. 예를 들어, 가정용 팬 모터(전력 50W, 토크 0.5N·m)에는 N35 등급(에너지 제품 33-36MGOe)만 필요합니다. N52 등급(에너지제품 50-52MGOe)을 선택하면 비용은 200% 증가하지만 성능(모터속도, 풍력)은 5% 미만 향상되어 비용낭비가 발생합니다. 마찬가지로 일반 센서(감지 거리 5mm)는 N30 등급(에너지 제품 28-30MGOe)의 표준을 충족하므로 더 높은 등급이 필요하지 않습니다.
대량 조달 비용 최적화: 조달 수량 ≥1000개인 경우 성능 요구 사항을 충족하면서 비용을 절감하기 위해 공급업체와 맞춤형 구성 요소 매개 변수를 협상합니다. 예를 들어, 조립 라인 모터용 링 자석(에너지 제품 40-42MGOe 필요, 최대 작동 온도 120°C 필요)을 구매하는 산업 장비 공장에서는 디스프로슘 함량을 2%에서 1.5%로 줄여 HcB ≥1000kA/m를 보장하는 동시에 조달 비용을 킬로그램당 15% 낮추고 연간 조달 비용을 약 RMB 80,000 절약했습니다. 한편, 대량 조달은 재고 부족으로 인한 생산 지연을 피하기 위해 더 짧은 배송 주기(표준 15일에서 7~10일)를 협상할 수 있습니다.
치수 최적화를 통한 비용 조정: 자석 치수를 최적화하여 장비 조립에 영향을 주지 않고 비용을 절감합니다. 예를 들어, 링 자석의 두께를 5mm에서 4.8mm로 줄이면(0.2mm 조립 간격 요구 사항 충족) 조각당 무게가 4% 감소합니다. 연간 100,000개 조달로 원자재 소비량은 약 200kg, 연간 비용은 약 RMB 60,000 절감됩니다. 또한 표준 크기 자석(예: 50mm, 60mm 외경)은 비표준 크기(예: 외경 52.3mm)보다 생산 비용이 10%-15% 더 저렴합니다. 비표준 크기에는 맞춤형 금형이 필요하므로 금형 비용이 증가하고 생산 효율성이 떨어지기 때문입니다.
시스템 인증 검증: 명확한 품질 관리 프로세스(예: 원자재 검사, 공정 중 검사, 최종 제품 100% 검사)를 보장하기 위해 ISO 9001 품질 관리 시스템 인증을 받은 공급업체에 우선순위를 둡니다. 자동차 애플리케이션(예: 구동 모터, 조향 시스템 센서)의 경우 공급업체가 제품 일관성 및 추적성에 대한 보다 엄격한 요구 사항을 부과하는 IATF 16949 자동차 품질 관리 시스템 인증을 받았는지 확인합니다(예: 각 배치에 대한 원자재 조달 기록, 생산 매개변수 기록 및 검사 보고서를 최소 3년 동안 유지). 의료 장비(예: 진단 기기, 치료 장치)에 사용되는 자석의 경우 공급업체는 의료 산업 위생 및 안전 표준을 준수하기 위해 ISO 13485 의료 기기 품질 관리 시스템 인증을 보유해야 합니다.
테스트 능력 평가: 공급업체에게 테스트 장비 목록과 연간 교정 보고서를 제공하도록 요구합니다. 핵심 테스트 장비(예: 영구 자석 재료 테스터, 3차원 측정 기계)는 국가에서 인정하는 계측 기관에서 교정해야 하며 교정 보고서는 1년 이하 동안 유효합니다. 또한 공급업체는 자기 특성(측정된 BHmax, HcB, Br 값), 치수 편차, 표면 처리 두께 및 염수 분무 테스트 결과와 같은 주요 데이터를 포함하여 각 배치에 대해 "공장 검사 보고서"를 발행해야 합니다. 수요가 높은 시나리오(예: 항공우주 장비)의 경우 테스트 결과의 객관성을 보장하기 위해 제3자 검사 보고서(CNAS 인증을 받은 실험실에서 발행)를 요청하세요.
생산 경험 및 용량 검증: 5년 이상의 경험과 연간 생산 능력 500톤 이상의 공급업체를 우선적으로 선정합니다. 이러한 기업은 일반적으로 성숙한 공정 제어 기능(예: 분말 입자 크기의 정밀한 제어, 소결 온도의 안정성)을 갖추고 있어 생산 변동으로 인한 제품 성능 편차(예: 배치 전반에 걸쳐 에너지 제품 편차 3% 이하)의 위험을 줄입니다. 동시에 공급업체의 고객 기반을 이해하십시오. 귀하와 유사한 업계의 고객에게 서비스를 제공한 경우(예: 신에너지 자동차 모터 제조업체 또는 의료 장비 공장에 제품 제공) 업계 요구 사항을 이해하고 통신 비용을 절감할 가능성이 더 높습니다. 또한 공급업체의 긴급 생산 능력(예: 긴급 주문에 대한 월간 생산 확장 능력)을 확인하여 용량 부족으로 인한 배송 지연을 방지하세요.
링 소결 NdFeB 자석은 성능 저하, 안전 사고 또는 장비 고장을 방지하기 위해 운송, 설치, 사용, 유지 관리 및 폐기 중에 표준화된 작동이 필요합니다. 구체적인 요구사항은 다음과 같습니다.
포장 보호: "거품 완충 상자 목재 팔레트"의 다층 포장 구조를 채택합니다. 각 자석은 운송 진동으로 인한 자석과 폼 사이의 마찰을 방지하기 위해 폼 상자 내부에 1mm 이하의 간격을 두고 독립적인 폼 상자(두께 ≥5mm)로 포장되어 있습니다. 여러 개의 자석을 포장하는 경우 강한 자기 인력으로 인한 충돌을 방지하기 위해 인접한 자석 사이에 자력 절연판(예: 0.5mm 두께의 철판)을 배치합니다. (외경 200mm의 단일 N45 등급 자석은 인력이 500kg을 초과하며 충돌로 인해 가장자리가 부서지기 쉽습니다.) 목재 팔레트는 운송 중 빗물 침투로 인한 자석 녹을 방지하기 위해 방습 처리(방수 페인트 코팅)되어야 합니다.
운송 환경 제어: 운송 차량에는 온도 및 습도 기록 장치가 장착되어 운송 온도가 40°C 이하, 습도가 60% 이하인지 확인해야 합니다. 고온 노출(여름철 차량 내부 온도 60°C 이상)이나 폭우 등 극한 상황에서는 운송을 피하세요. 한편, 강한 자기장 지역(예: 대형 변전소 또는 전자 크레인 근처)을 통과하는 경로를 피하십시오. 이러한 영역을 통과해야 하는 경우, 포장 외부에 자기 차폐(예: 두께 ≥1mm의 퍼멀로이 플레이트)를 추가하여 외부 자기장이 자석에 미치는 영향을 줄이십시오(외부 자기장의 강도가 0.5T를 초과하면 자석의 부분적인 감자가 발생할 수 있음).
적재 및 하역 규범: 적재 및 하역 시 지게차 또는 크레인을 사용합니다(패키지 중량을 기준으로 선택됨, 무게가 50kg 이하인 단일 상자의 경우 수동 취급이 허용됨). 패키지를 직접 드래그하지 마십시오. 개별 자석을 다룰 때는 특수 고정 장치(예: 고무 미끄럼 방지 층이 있는 황동 고정 장치)를 사용하십시오. 자석을 손으로 직접 만지지 마십시오(특히 큰 자석은 인력이 강하고 쉽게 손이 끼일 수 있습니다). 끌어당김으로 인한 충돌을 방지하려면 적재 및 하역 중에 자석과 기타 금속 구성품(예: 지게차 타인) 사이에 ≥10cm의 거리를 유지하십시오.
도구 선택 및 사용: 설치 도구는 황동 렌치(볼트 사양에 따라 선택), 플라스틱 드라이버 및 세라믹 고정 장치와 같은 비자성 재료로 만들어야 합니다. 탄소강 도구(예: 일반 렌치, 펜치)는 자석에 강하게 끌리므로 사용하지 마십시오. 갑작스런 인력으로 인해 공구가 자석과 충돌하여(표면 긁힘 또는 균열 발생) 공구 표면의 철가루가 자석에 달라붙어 "국소 자기 단락"이 형성됩니다(불균일한 자기장 분포로 이어짐(예: 모터 토크 변동이 10% 증가)). 설치 중에 자석을 임시로 고정해야 하는 경우 비자성 테이프(예: 폴리이미드 테이프)를 사용하십시오. 투명 테이프를 사용하지 마십시오(접착제 잔여물이 쉽게 남아 후속 코팅 품질에 영향을 미침).
설치 간격 및 동축도 제어: 장비 설계 요구 사항에 따라 설치 간격을 확보합니다. 예를 들어, 모터 회전자와 고정자 사이의 공극은 일반적으로 0.2-0.5mm입니다. 설치 중 간극을 확인하려면 필러 게이지(정확도 0.01mm)를 사용하여 원주 주위에 균일한 간극(편차 ≤0.05mm)이 있는지 확인하십시오. 지나치게 작은 간격은 모터 작동 중에 "마찰"(회전자와 고정자 사이의 마찰)을 유발하여 자석 표면 코팅이 마모되고 자석 분말이 떨어지게 됩니다. 간격이 너무 크면 자속 누설률이 증가하여(간극이 0.1mm 증가하면 누설률이 5% 증가) 모터 출력 전력이 감소합니다. 한편, 자석과 장착 샤프트 사이의 동축성이 0.01mm 이하인지 확인하십시오. 이는 다이얼 표시기를 사용하여 감지할 수 있습니다(정확도 0.001mm). 동축 편차가 너무 크면 자석이 고속으로 회전할 때 원심력의 불균형이 발생하여 장비 진동이 발생합니다(진동 가속도가 5g을 초과하면 자석이 풀릴 수 있음).
다중 자석 조립 순서 및 보호: 여러 개의 링 자석을 동축으로 조립해야 하는 경우(예: 6개의 자석으로 구성된 모터 회전자) "이종극 인력" 원리에 따라 조립 순서를 결정합니다. 먼저 위치 지정 핀을 사용하여 첫 번째 자석을 장착 베이스에 고정한 다음 자기 절연이 있는 특수 고정 장치(예: 플라스틱 푸시 블록)를 사용하여 두 번째 자석을 축 방향으로 밀어 넣습니다. 두 자석 사이에 손가락이 끼이는 것을 방지하려면 직접적인 손 접촉을 피하십시오. 각 자석을 설치한 후 가우스미터를 사용하여 표면 자기장의 강도를 감지하여 올바른 자기장의 방향을 확인하십시오. (역방향으로 설치하면 전체 자기 회로가 상호 상쇄되어 장비가 정상적으로 작동하지 못하게 됩니다.) 모든 조립을 완료한 후 장비 작동 중 자석의 축 방향 이동을 방지하기 위해 자석 양쪽 끝에 고정 링(예: 두께 ≥3mm의 스테인레스 스틸 링)을 설치합니다.
실시간 온도 모니터링: 자석 근처에 온도 센서(예: 정확도 ±0.1°C의 PT100 백금 저항 센서)를 설치하여 작동 온도를 실시간으로 모니터링합니다. 온도 데이터는 장비 제어 시스템에 연결되어야 합니다. 온도가 최대 작동 온도의 90%에 도달하면(예: 최대 작동 온도가 150°C인 SH 등급 자석의 경우 경보 온도를 135°C로 설정) 알람을 발생시키고 장비 부하를 줄여(예: 모터 속도를 18,000rpm에서 15,000rpm으로 감소) 지속적인 온도 상승으로 인한 돌이킬 수 없는 자기 소실을 방지합니다. 센서를 설치할 수 없는 소형 장비(예: 마이크로 센서)의 경우 적외선 온도계(정확도 ±1°C)를 사용하여 자석 표면 온도를 정기적으로 감지합니다. 감지 빈도는 사용 강도에 따라 결정됩니다(예: 연속 작동 장비는 2시간마다 감지해야 함).
부하 제어 및 이상 처리: 자석의 정격 성능 매개변수를 기반으로 장비 부하의 상한을 설정합니다. 과부하 운전을 허용하지 마십시오. 예를 들어 산업용 모터(정격 토크 10N·m)를 지원하는 N45 등급 링 자석의 경우 장비 부하는 9N·m 이하로 제어되어야 합니다(10% 안전 여유 확보). 11N·m의 장기간 과부하 작동은 모터의 구리 손실과 철 손실을 증가시켜 자석 온도를 더욱 증가시킵니다(10% 과부하마다 8-10°C 증가). 동시에 자석은 더 큰 전자기력을 견디게 되어 내부에 미세한 균열이 발생할 수 있습니다(균열이 전파되면 에너지 생성물이 10%-15% 감소합니다). 장비 이상이 발생하는 경우(예: 급격한 속도 저하, 소음 증가) 즉시 기계를 정지하여 자석의 자성이 없어지거나 느슨해지거나 손상되었는지 확인하여 결함이 확대되지 않도록 하십시오.
자기 간섭 방지: 강한 자기장으로 인해 자석이 역자화될 수 있으므로(예: 전자기 용접 기계, 대형 전자석) 자석을 강한 자기장 근처에 두지 마십시오(자기 제거율 30% 초과). 장비를 전자기 간섭이 있는 환경(예: 여러 주파수 변환기가 있는 공장 작업장)에서 사용해야 하는 경우 자석이 있는 구성 요소에 자기 차폐를 수행하십시오(예: 두께 ≥2mm의 퍼멀로이로 만든 차폐 설치). 외부 전자기 간섭을 효과적으로 흡수하고 자기장 변동이 장비 정확도에 영향을 미치는 것을 방지하려면(예: 센서 감지 오류가 ±0.1mm에서 ±0.5mm로 증가) 실드의 접지 저항이 4Ω 이하여야 합니다.
정기 유지 관리 계획: 분기별 및 연간 유지 관리 계획을 개발합니다. 분기별 유지 관리에는 자석 표면 청소(알코올에 담근 보푸라기가 없는 천으로 닦아 먼지와 기름을 제거하고 불순물이 자기장 분포에 영향을 미치는 것을 방지), 표면 코팅 검사(박리 및 녹 확인, 작은 면적의 녹이 발견되면 고운 사포(800메시 이상)로 부드럽게 닦고 방청 페인트 도포), 설치 패스너 검사(예: 볼트 및 녹이 없는지 확인)가 포함됩니다. 고정 링이 느슨합니다. M8 볼트의 경우 25N·m와 같이 설계된 토크 요구 사항에 따라 적시에 조이십시오. 연간 유지 관리에는 자기 특성 샘플링 및 테스트(배치당 장비의 5% 샘플링, 자석의 BHmax 및 Br 매개변수 분해 및 테스트, 감쇠가 5%를 초과하는 경우 일괄 검사 수행) 및 노후된 구성 요소 교체(예: 자기 차폐 및 완충 패드는 3년 사용 후 교체해야 함)가 포함됩니다.
폐기 사양: 폐기물 링 소결 NdFeB 자석은 희토류를 함유한 유해 폐기물이므로 "유해 폐기물 운영 허가"를 받은 기업에서 처리해야 합니다. 무작위로 폐기하거나 생활 쓰레기와 혼합하지 마십시오. 폐기하기 전, 폐자석의 강한 인력에 의한 안전사고(재활용 시 금속부품의 흡착에 의한 충돌 등)를 방지하기 위해 전문 감자장치(역자장을 가하여 자기특성을 원래 값의 1% 미만으로 감소)를 이용하여 자석을 탈자하시기 바랍니다. 재활용 가치가 있는 자석(예: 균열이나 녹 없음, 자기 성능 감쇠율 10% 이하)은 전문 재활용 기업에 넘겨 희토류 원소(예: 네오디뮴, 디스프로슘)를 추출할 수 있으며, 회수된 희토류는 새로운 자석 생산에 재사용하여 자원 재활용을 달성할 수 있습니다. 재활용 가치가 없는 자석은 무해한 처리(예: 고온 산화, 800~1000°C 환경에서 철 및 희토류 원소를 안정적인 산화물로 변환)를 거쳐야 합니다. 처리 데이터는 환경 보호 부서의 검사를 위해 기록 및 보관되어야 합니다(보존 기간 ≥5년).
링 소결 NdFeB 자석을 선택, 사용 및 유지 관리하는 동안 업계 실무자는 종종 다양한 실제 질문에 직면합니다. 다음은 자주 묻는 8가지 질문과 전문적인 답변입니다.
이는 초기에 "온도 회복 방법"을 사용하여 결정할 수 있습니다. 자석을 25°C±2°C의 상온 환경에 24시간 동안 놓은 다음 가우스미터를 사용하여 표면 자기장의 강도를 측정합니다. 냉각 전과 비교하여 강도가 50% 이상 회복되고 재자화 후 원래 성능의 90% 이상으로 회복할 수 있는 경우 가역적 탈자화(주로 단기적인 과열 또는 약한 외부 자기장 간섭에 의해 발생)입니다. 실온에 방치한 후에도 강도가 크게 회복되지 않거나 재자화 후에도 성능이 여전히 원래 값의 80%보다 낮은 경우에는 비가역적 감자입니다(주로 장기간의 과열, 강한 역자기장, 내부 균열 또는 녹에 의해 발생함). 예를 들어, 모터에 사용되는 SH등급 자석(최대 작동 온도 150°C)은 160°C에서 2시간 동안 작동한 후 자기장 강도가 20% 감소합니다. 상온 방치 후 강도는 12% 회복되며, 재자화 후에는 원래 값의 95%로 회복되는데, 이것이 가역적 탈자화이다. 180°C에서 10시간 작동시키면 자기장 세기가 40% 감소하고 상온 방치 후에도 회복되지 않으며, 재자화(irreversible demagnetization) 후에는 원래 값의 60%만 회복된다.
"나침반 위치 지정 방법" 또는 "철분 분포 방법"을 사용할 수 있습니다. ① 나침반 위치 지정 방법: 나침반을 자석 외부 표면에 가까이 가져간 다음 자석을 천천히 회전시킵니다. 나침반 바늘이 항상 자석의 반경 방향(자석의 N 또는 S 극을 가리킴)과 일치하면 반경 방향으로 자화됩니다. 바늘이 항상 자석의 축 방향(자석의 끝면을 가리킴)과 일치하면 축 방향으로 자화됩니다. 바늘이 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향을 가리키는 경우(예: 바늘은 45° 회전마다 90° 편향됨) 다중 극 자화되고 극 수가 바늘 편향 수와 일치합니다(예: 전체 회전당 8회 편향은 8극 자화를 나타냄). ② 철분말 분포방법 : 미세한 철분말(입자크기 100~200메쉬)을 자석 표면에 고르게 뿌리고 자석을 가볍게 두드려 줍니다. 철분말이 반경 방향(내부 구멍에서 외부 원으로 방사형 선을 형성)을 따라 배열되면 방사형으로 자화됩니다. 축방향(상단면에서 하단면까지 평행선을 형성)으로 배열하면 축방향으로 자화됩니다. 다극 자화의 경우 철 분말은 서로 다른 극성 영역에 조밀하고 작은 선을 형성하며 선의 방향은 극성에 따라 변경됩니다.
이는 손상 정도와 위치에 따라 판단해야 합니다. ① 긁힘 깊이가 코팅 두께의 1/3 이하(예: 아연 코팅 두께 8μm, 긁힘 깊이 ≤2.5μm)이고 비작업 영역(예: 자기장 출력에 참여하지 않는 자석 단면)에 있는 경우 고운 사포(≥800 메쉬)로 간단히 연마하여 버를 제거하고 청소하면 됩니다. 술과 함께; 성능은 영향을 받지 않습니다. 스크래치가 작업 영역(예: 모터 고정자의 반대쪽 외부 표면)에 있는 경우 깊이가 얕아도 고르지 않은 자기장 분포가 발생할 수 있습니다(국소 자기장 강도가 5%-8% 감소). 교체 여부는 장비의 자기장 균일성 요구 사항에 따라 다릅니다(예: 고정밀 서보 모터는 교체가 필요하지만 일반 팬 모터는 계속 사용할 수 있습니다). ② 기판을 관통하지 않은 표면(면적 1mm² 이하)에 점상 녹이 있는 경우(칼날로 긁어도 녹 가루가 떨어지지 않음) 먼저 고운 사포로 녹을 닦아낸 후 방청 도료(예: 두께 5~10μm의 에폭시 방청 도료)를 한 겹 도포합니다. 건조 후에도 계속 사용할 수 있습니다. 녹 영역이 5%를 초과하거나 벗겨지는 녹 층이 나타나는 경우(스크래핑 후 기판 손상이 눈에 띌 때) 국부 보자력이 감소하고(녹슨 영역의 HcB가 100-200kA/m 감소할 수 있음) 장기간 사용하면 전체 자기소거가 발생할 수 있습니다. 자석을 교체해야 합니다.
자가 절단은 권장되지 않습니다. 전문 공급업체의 맞춤형 처리가 필요합니다. 자가 절단에는 세 가지 주요 문제점이 있습니다. ① 자구 구조 파괴: 소결된 NdFeB의 자구가 정해진 방식으로 배열됩니다. 일반 도구(예: 앵글 그라인더, 쇠톱)를 사용하여 절단하면 심한 진동과 고온(국소 온도 200°C 초과)이 발생하여 자구가 불규칙해집니다. 절단 후 에너지 생성물은 20%-30% 감소할 수 있으며 재자화에 의해 복원될 수 없습니다. ② 균열위험 증가 : 자석은 상대적으로 부서지기 쉬우며(굴곡강도 약 150~200MPa), 자가절단 시 불균일한 힘으로 인해 쉽게 관통균열이 발생할 수 있습니다(균열률 50% 초과). 깨진 자석은 사용 중에 파손되어 장비 고장을 일으킬 수 있습니다. ③ 심한 표면산화 : 자석모재(철함량 60~70%)는 절단시 공기에 노출되어 급격한 산화(2시간 이내에 절단면에 붉은 녹이 나타남)되기 쉬우며, 후속 표면처리로는 완전히 보수가 불가능합니다. 전문 공급업체는 자화 전에 자석을 필요한 크기로 절단하기 위해 다이아몬드 와이어 절단기(절단 온도 ≤50°C, 진동 진폭 ≤5μm)를 사용하는 "사전 자화 절단" 공정을 사용합니다. 절단 후에는 자기 성능에 영향을 주지 않도록 표면 처리 및 자화가 수행되며 절단 정확도는 최대 ±0.01mm입니다.
먼저, 공급업체와 협력하여 차이의 원인을 분석하십시오. 일반적인 해결 방법은 다음과 같습니다. ① 매개변수 일관성 확인: 각 배치의 공장 검사 보고서를 확인하여 BHmax, HcB 및 Br과 같은 핵심 매개변수가 합의된 허용 오차 범위(예: N45 등급의 합의된 에너지 제품 편차 ≤3%) 내에 있는지 확인합니다. 허용 한도를 초과하는 경우 공급 업체에 제품 반품 또는 교체를 요청하십시오. 공차 범위 내에 있지만 장비의 성능 일관성에 대한 요구 사항이 매우 높은 경우(예: 다중 자석 동기 작동을 사용하는 모터에는 배치 에너지 제품 편차 ≤2%가 필요함) 공급업체와 협상하여 생산 공차를 좁힙니다(예: 분말 입자 크기 제어 및 소결 온도 안정성을 최적화하여). 필요한 경우 샘플링 비율(10%에서 20%)을 늘리고 더 유사한 성능을 가진 제품을 그룹으로 선별합니다(예: 에너지 제품 44-45MGOe 및 45-46MGOe가 있는 자석을 별도로 그룹화). 이를 통해 성능이 다른 자석이 혼합되어 장비 작동이 불안정해지는 것을 방지할 수 있습니다. ② 생산 공정 추적: 공급업체에 다양한 배치(예: 원료 비율, 소결 온도 곡선, 시효 처리 매개변수)의 생산 기록을 요청하여 원료 배치 변경(예: 희토류 원소 순도 변동) 또는 공정 매개변수 조정(예: 소결 온도 편차 5°C 초과)으로 인해 성능 차이가 발생하는지 확인합니다. 문제가 공정에서 발생한 경우 공급업체에 공정을 조정(예: 원자재 배치 교체, 소결로 온도 센서 보정)하고 후속 배치에 대한 공정 검증 보고서를 제공하도록 촉구합니다. ③ 재고 분류 관리 확립 : 배치 차이를 완전히 해소할 수 없는 경우 입고 시 각 자석 배치를 별도로 표시하고 핵심 성능 매개변수를 기록하며 배치 간 혼합을 방지하기 위해 "동일 배치 우선" 원칙에 따라 사용합니다. 한편, 유사한 성능을 가진 서로 다른 배치의 제품에 대해서는 자기 성능 테스트(예: HcB 편차 ≤50kA/m인 자석 그룹화)를 통해 "일치 그룹화"를 수행하여 각 그룹 내 성능 차이를 최소화하고 장비에 대한 영향을 줄입니다.
저온 환경에서는 특별한 처리가 필요하지 않지만 다음 두 가지 사항에 유의해야 합니다. ① 성능 변화 특성: -40°C~상온의 온도 범위 내에서 소결 NdFeB 자석의 자기 성능은 약간 향상됩니다(예: N35 등급 자석의 경우 -40°C에서 Br은 25°C에서보다 2%-3% 더 높고 HcB는 5%-8% 더 높음). 감자 문제는 없습니다. 따라서 이 제품은 저온 유통 장비(예: 냉장 트럭 모터) 및 실외 저온 센서에 적합합니다. 그러나 저온이 자석의 기계적 특성에 미치는 영향에 주의를 기울여야 합니다. 취성은 저온에서 약간 증가합니다(굽힘 강도는 5%-10% 감소). 설치 시 심한 충격(예: 두드리거나 떨어뜨리는 등)을 피해야 하며, 저온 충격으로 인한 균열 위험을 줄이기 위해 자석과 마운팅 베이스 사이에 유연한 완충 패드(예: 1~2mm 두께의 실리콘 패드)를 추가할 수 있습니다. ② 열팽창 적응: 자석이 다른 금속 구성요소(예: 대부분 45# 강철로 만들어진 모터 샤프트)와 조립되는 경우 열팽창 계수의 차이를 고려해야 합니다(소결된 NdFeB의 열팽창 계수는 약 8×10⁻⁶/°C인 반면, 45# 강철은 약 11×10⁻⁶/°C입니다). 저온 환경에서는 두 재료가 서로 다르게 수축하여 조립 간격이 커질 수 있습니다(예: 직경 200mm의 자석 샤프트 맞춤의 경우 25°C에서 -40°C로 냉각하면 간격이 0.05mm 증가할 수 있음). 장비에 엄격한 간격 요구 사항이 있는 경우(예: 간격 ≤0.1mm를 요구하는 정밀 서보 모터) 설계 단계에서 간격 보상량을 확보하거나(예: 실온 조립 간격을 0.1mm에서 0.05mm로 줄임) 열팽창 계수가 더 유사한 재료(예: 열팽창 계수가 약 1인 티타늄 합금 샤프트)를 일치시킬 수 있습니다. 9×10⁻⁶/°C)를 선택할 수 있습니다.
이는 "자기 성능 테스트 방법" 또는 "장비 작동 효과 방법"을 사용하여 확인할 수 있습니다. ① 자기 성능 테스트 방법: 영구 자석 재료 테스터를 사용하여 자석의 감자 곡선을 감지합니다. 감자 곡선의 "변곡점"(즉, HcB에 해당하는 지점)이 명확하고 BHmax가 등급의 표준 값(예: N45 등급의 경우 BHmax ≥43MGOe)에 도달하면 자석은 포화된 것으로 간주됩니다. 감자 곡선에 뚜렷한 변곡점이 없거나 BHmax가 표준 값보다 10% 이상 낮은 경우(예: N45 등급의 BHmax는 38MGOe에 불과함) 불포화 상태입니다. 또한 잔류 Br을 측정할 수 있습니다. Br이 등급 표준 값의 95% 이상에 도달하는 경우(예: N45 등급의 표준 Br ≥1.35T, 측정된 Br ≥1.28T) 포화된 것으로 판단할 수도 있습니다. ② 장비 작동 효과 방법: 장비에 자석을 설치하고 정격 성능과 실제 작동 성능을 비교합니다. 실제 출력(예: 모터 토크, 센서 감지 거리)이 정격 값의 95% 이상에 도달하고 안정적으로 작동하면(토크 변동이나 과도한 감지 오류가 없음) 자화가 포화됩니다. 실제 출력이 정격 값보다 10% 이상 낮고(예: 모터 정격 토크는 10N·m이지만 실제 토크는 8.5N·m에 불과함) 기타 장비 구성 요소 고장(예: 코일 손상, 기계적 걸림)이 배제된 경우 자석은 불포화일 가능성이 높으며 다시 자화되어야 합니다(예: 4000kA/m에서 4000kA/m로 증가하는 등 더 높은 자화 전류를 적용). 5000kA/m).
"자기 노화"는 환경 요인(온도, 습도, 진동)으로 인해 장기간 사용하는 동안 자석의 자기 성능이 점진적으로 감쇠되는 것을 말하며, BHmax 및 Br의 연간 감소와 HcB의 약간의 변동으로 나타납니다. 일반적으로 연간 감쇠율은 1%-3%(정상 사용 조건에서)입니다. 자기 노화를 늦추기 위한 조치는 다음과 같습니다. ① 작동 온도 제어: 최대 작동 온도에 가까운 환경에서 장기간 사용을 피하십시오(예: 최대 작동 온도가 150°C인 SH 등급 자석의 경우 130°C 미만으로 온도 제어를 권장합니다). 온도가 10°C 감소할 때마다 자기 노화 속도는 20%-30% 감소할 수 있습니다. 고온 시나리오의 경우 장비 열 방출을 최적화(예: 냉각 팬 추가, 열 전도성 실리콘 그리스 사용)하여 자석 작동 온도를 낮춥니다. ② 부식 방지 강화 : 자석 표면 코팅을 정기적으로 검사하십시오. 코팅 손상(스크래치, 벗겨짐 등)이 발견된 경우 기판 산화를 방지하기 위해 에폭시 페인트(두께 5~10μm)로 즉시 수리하십시오. 습기가 많은 환경에서는 자석 주변에 방습 커버(예: 건조제가 포함된 아크릴 커버)를 설치하여 환경 습도를 60% 미만으로 제어하세요. ③ 진동 및 충격 감소: 건설기계 모터 등 진동이 심한 장비의 경우 자석과 장착 베이스 사이에 완충 패드를 추가하는 것 외에도 설치 패스너(볼트 토크 등)를 정기적으로 검사하여 자석 풀림 및 추가 진동을 방지합니다. 한편, 빈번한 장비 시작-정지 주기(잦은 시작-정지는 반복적인 자기장 변화를 유발하고 자구 장애를 가속화함)를 피하고 단일 작동 시간을 연장합니다(예: 일일 시작-정지 횟수를 10회 이하로 제어).
자기 성능 테스트는 링 소결 NdFeB 자석의 품질을 제어하는 핵심 링크입니다. 테스트 시나리오(실험실, 현장)에 따라 적절한 장비를 선택하고 운영 절차를 표준화해야 합니다. 구체적인 요구사항은 다음과 같습니다.
| 장비 유형 | 테스트 매개변수 | 정확도 범위 | 적응 시나리오 | 작동 포인트 | 유지 보수 요구 사항 |
| 영구 자석 재료 시험기(예: 모델 NIM-2000) | BHmax, HcB, Br, 감자 곡선 | ±0.5% | 실험실 배치 종합 테스트 | ① 샘플을 25°C±2°C에서 2시간 동안 컨디셔닝합니다. ② 곡선 왜곡을 방지하기 위해 클램핑 중에 샘플을 중앙에 놓습니다. ③ 시험 전 장비를 교정한다. (표준시료로 확인, 오차 0.3% 이하) | ① 매월 테스트 코일을 청소하여 먼지를 제거합니다. ② 매년 도량형 교정을 위해 보내고 교정 보고서를 보관합니다. ③ 강한 자기장이 있는 환경(전자석 근처 등)에서의 사용을 피하세요. |
| 휴대용 가우스미터(예: 모델 HT201) | 표면 자기장 강도(B) | ±1% | 현장 설치 및 유지보수 테스트 | ① 프로브와 자석 표면 사이에 1mm 거리를 유지합니다(거리가 0.1mm 변경될 때마다 오류가 2% 증가합니다). ② 동일한 테스트 지점에서 3회 측정하고 평균을 취합니다. ③ 프로브가 자석과 충돌하지 않도록 하세요. (센서 손상 방지를 위해) | ① 매번 사용하기 전에 배터리 전원을 확인하십시오(전력이 부족하면 정확도가 저하됩니다). ② 6개월마다 프로브를 교정합니다. ③ 건조한 환경(습도 60% 이하)에 보관하세요. |
| 자속계(예: 모델 WT10A) | 자속(Φ) | ±0.3% | 소형 자석의 전체 자기 성능 테스트 | ① 샘플을 테스트 코일의 중앙에 완전히 놓습니다(편차로 인해 >5% 오류가 발생함). ② 테스트하기 전에 장비를 제로화합니다(환경 자기장 간섭을 제거하기 위해). ③ 코일의 단선 여부를 정기적으로 점검하십시오. (단선으로 인해 판독이 불가능함) | ① 코일이 휘어지지 않도록 하십시오(권선 손상을 방지하기 위해). ② 매년 테스트 정확도를 교정합니다(표준 자속 샘플로 확인). ③ 장기간 사용하지 않을 경우 매달 전원을 켜주세요. (코일 습기 방지를 위해) |
| 3D 자기장 측정기 | 3D 공간 자기장 분포, 균일성 | ±0.8% | 고정밀 장비(예: MRI 그래디언트 코일)의 자기장 테스트 | ① 자석 작업 영역을 덮도록 테스트 그리드(예: 5mm×5mm)를 설정합니다. ② 외부 자기장 간섭을 피하기 위해 자기 차폐실에서 테스트를 수행합니다. ③ 전문 소프트웨어로 데이터 분석(균일성 오류 계산) | ① 테스트 플랫폼이 수평인지 확인합니다(기울어지면 공간적 위치 오류가 발생함). ② 3개월마다 센서를 교정합니다. ③ 매년 소프트웨어 버전 업데이트(데이터 처리 알고리즘 최적화) |
실험실 종합 테스트 절차: ① 샘플 준비: 각 배치에서 무작위로 3개의 샘플을 선택하고 표면 불순물(예: 기름, 철분)을 제거한 후 캘리퍼로 치수를 측정합니다(테스트 샘플 요구 사항 준수 확인, 예: 직경 50-100mm). ② 환경조건화 : 시료와 장비를 온도 25°C±2°C, 습도 60% 이하의 환경에 2시간 동안 놓아둔다. ③ 장비 교정: 해당 등급의 표준 샘플(예: BHmax=45±0.5MGOe인 N45 표준 샘플)로 교정하여 장비 오류가 0.5% 이하인지 확인합니다. ④ 샘플 테스트: 샘플을 테스트 플랫폼에 고정하고 장비를 가동하여 BHmax, HcB 및 Br을 테스트하고 전체 감자 곡선을 기록합니다. ⑤ 데이터 결정: 테스트 데이터를 제품 표준(예: N45 등급에는 BHmax≥43MGOe, HcB≥1100kA/m, Br≥1.35T가 필요함)과 비교합니다. 3개의 샘플이 모두 적격성 평가를 받은 경우 해당 배치는 적격성 여부를 결정합니다. 1개의 샘플이 적합하지 않은 경우 테스트를 위해 샘플 크기를 두 배로 늘립니다. 실패가 지속되면 전체 배치가 거부됩니다.
현장 신속 테스트 절차: ① 도구 준비: 휴대용 가우스미터, 캘리퍼 및 보푸라기가 없는 천을 휴대합니다. 테스트하기 전에 가우스미터를 교정합니다(표준 자기장 소스(예: 100mT 표준 자기장, 오류 ≤1%)로 확인). ② 샘플 선정 : 설치 현장에 설치되었거나 설치 예정인 자석 3개 이상을 무작위로 선택합니다. ③ 표면 청소: 보푸라기가 없는 천으로 자석 표면을 닦아 먼지와 기름을 제거합니다. ④ 자기장 측정: 가우스미터 프로브를 자석 외부 표면에 수직으로 부착하고 원주(0°, 90°, 180°, 270°) 주위에 균등하게 분포된 4개의 테스트 지점을 선택하고 각 지점의 자기장 강도를 기록합니다. ⑤ 데이터 분석: 4개 지점의 평균값과 편차를 계산합니다(편차 ≤5%가 적합함). 편차가 심한 경우 자석의 자화가 불균일하거나 잘못 설치되었는지 확인하십시오.
데이터 처리 및 보관 요구 사항: ① 데이터 기록: 테스트 데이터에는 테스트 날짜, 장비 번호, 샘플 번호, 환경 온도 및 습도, 전체 매개변수 값(예: BHmax=44.8MGOe, HcB=1150kA/m, Br=1.38T)이 포함되어야 하며 변경은 허용되지 않습니다. ② 보고서 생성: 실험실 테스트를 위해서는 공식 테스트 보고서(테스트 결과, 결정 결론 및 교정 인증서 번호 포함)가 발행되어야 하며, 현장 테스트에서는 테스트 기록(확인을 위해 테스터의 서명)을 작성해야 합니다. ③ 보관 기간: 테스트 보고서 및 기록은 후속 추적성(예: 고객 불만, 품질 문제 분석)을 용이하게 하기 위해 최소 3년(자동차 및 의료 산업의 경우 5년) 동안 보관되어야 합니다.
장비 오류: 테스트 데이터와 표준 값의 편차가 1%를 초과하는 경우 교정되지 않은 장비 또는 노후된 부품으로 인해 발생할 수 있습니다. 문제 해결 방법: ① 표준 샘플로 다시 교정합니다. 교정 후에도 오류가 여전히 1%를 초과하는 경우 테스트 코일이 손상되었는지(예: 권선 단락) 확인하고 필요한 경우 코일을 교체하십시오. ② 5년 이상 사용한 장비의 경우, 종합적인 유지보수(예: 센서 교체, 마더보드 업그레이드)를 위해 제조사에 문의하세요.
환경 오류: 외부 자기장, 온도 및 습도 변동이 테스트 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 문제 해결 방법: ① 테스트 전에 자기장 감지기로 환경 자기장을 측정합니다(0.01T 이하이어야 함). 표준을 초과하는 경우 장비 주변에 자기 차폐(예: 퍼멀로이 플레이트)를 추가하십시오. ② 온도 및 습도 변동이 한계를 초과하는 경우(예: 온도 변화 >5°C/h) 테스트를 일시 중지하고 환경이 안정화된 후 재개합니다. ③ 자기장 간섭을 방지하기 위해 장비 근처에 금속 물체(예: 공구, 휴대폰)를 두지 마십시오.
작동 오류: 샘플 클램핑 편차와 부적절한 프로브 위치 지정으로 인해 데이터 왜곡이 발생할 수 있습니다. 문제 해결 방법: ① 위치 고정 장치를 사용하여 클램핑 중에 샘플을 중앙에 배치하고(편차 0.5mm 이하) 테스트 중에 샘플을 만지지 마십시오. ② 가우스미터 프로브가 자석 표면과 수직인지 확인하고(기울기 각도 ≤5°) 측정 중에 프로브를 안정적으로 유지합니다(흔들리지 않음). ③ 신규 작업자를 양성하고(자격을 갖춘 작업자만 독립적으로 작업 가능) 작업 절차를 표준화한다.
산업 분야의 핵심 자성 부품인 링 소결 NdFeB 자석의 성능, 제조 공정, 선택 및 용도 관리는 장비의 작동 효율성과 서비스 수명을 직접적으로 결정합니다. 이 기사에서는 실무자에게 "실용적이고 운영 가능한" 지식을 제공한다는 핵심 목표를 가지고 정의 분석부터 테스트 구현까지 전체 라이프사이클에 걸친 주요 링크를 다루고 있습니다. 즉, 매개변수 테이블을 통해 애플리케이션 시나리오를 빠르게 일치시키거나, FAQ를 통해 실제 문제를 해결하거나, 테스트 표준을 통해 품질을 제어하는 등 궁극적인 목표는 사용자가 위험을 방지하고, 비용을 최적화하고, 장비 성능을 향상하도록 돕는 것입니다.
실제 적용에서는 산업 특성에 따라 솔루션을 유연하게 조정해야 합니다(예: 자동차 산업은 고온 안정성과 배치 일관성에 중점을 두는 반면, 의료 산업은 내식성과 자기장 균일성을 강조합니다). 동시에 공급업체와의 기술 커뮤니케이션을 강화하여 '수동적 조달'에서 '적극적 협력'으로 전환하여 제품 매개변수와 프로세스를 공동으로 최적화합니다. 이러한 방식으로만 링 소결 NdFeB 자석의 성능 이점을 완전히 활용하여 장비 혁신 및 산업 업그레이드를 지원할 수 있습니다.
