• 제목/요약/키워드: Rare Earth permanent magnet

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희토류 대체 영구자석의 연구동향: 교환 스프링자석 (A Study for Replacement of Rare-earth Perment Magnets: Exchange Spring Magnets)

  • 홍지상
    • 한국자기학회지
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    • 제22권5호
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    • pp.188-193
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    • 2012
  • 영구자석은 산업전반에 광범위 하게 쓰이고 있는 핵심 부품중의 하나이다. 이러한 영구자석을 만드는데 필수적으로 이용되고 있는 원소가 바로 희토류 계열의 원소들이다. 이미 널리 알려져 있는 것처럼 희토류 생산의 대부분은 중국이 차지하고 있고, 이러한 원인에 의해 전 세계적으로 희토류 원소의 생산 및 공급 불균형에 의해 발생하는 많은 문제점들을 인식하고 있다. 이를 해결하기 위해 희토류 기반 영구자석을 대체하기 위한 다양한 방안들이 논의 되고 있으나 현재까지 명확하게 희토류 대체 영구자석이 가능한 물질 혹은 구조에 대한 제시는 없다. 본 논문에서는 여러 가지 가능성 중에 교환스프링 자석구조에 대해서 논의하고자 한다.

회전자 위치정보 센서를 이용한 Switched Reluctance Motor (SRM)의 구동 및 제어 시스템 Modeling (Modeling of Switched Reluctance Motor (SRM) Drive and Control System using Rotor Position Information Sensor)

  • 정성인
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제21권3호
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    • pp.137-142
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    • 2021
  • 최근에는 회전자에 희토류 영구자석을 삽입하여 높은 효율과 출력밀도를 얻을 수 있는 매입형 영구자석 (IPM: Interior Permanent Magnet) 전동기 또는 표면부착형 영구자석 (SPM : Surface Permanent Magnet) 전동기처럼 영구자석이 사용된 전동기의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 영구자석을 사용하기 때문에 릴럭턴스 전동기나 유도전동기와 비교해 효율이 높고 출력밀도가 높은 장점이 있으나 회전자에 영구자석을 삽입함으로써 고속운전 및 영구자석의 감자로 인한 신뢰성 감소, 희토류 금속의 원가 상승 등이 문제시되고 있다. 본 논문에서는 희토류 영구자석 전동기를 대체할 수 있는 미래기술 개발과, 희토류 저감형 전동기와 탈 희토류 전동기의 기술 선점을 요구하는 시대적 이슈(Issue)에 맞춰 영구자석이 필요 없는 스위치드 릴럭턴스 전동기 (Switched Reluvtance Motor, SRM)를 구동시키기 위한 구동 제어에 연구하고자 한다. PSIM 시뮬레이션 프로그램에서 제공하는 3상 SRM library를 이용하여 회전자 위치 정보 센서를 이용한 SRM의 구동 및 제어 시스템 모델링 (Modeling)을 연구하고자 한다.

환원·확산법에 의한 2-17형 고성능 희토류영구자석 재료의 제조에 있어서 첨가원소의 영향 (Effect of Addition Elements on the Production of the 2-17 Type High Performance of the Rare Earth Permanent Magnet Materials by the Reduction and Diffusion Process)

  • 송창빈;조통래
    • 열처리공학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.333-339
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    • 1995
  • The reduction and diffusion process(R-D process) is an economical way to produce the functional materials which contain rare-earth elements and has been applied to the production of rare-earth magnet meterials($SmCo_5$, $Nd_{15}Fe_{77}B_8$), magneto-optical(MO) target materials and hydrogen storage alloy, etc. However, because of difficult to control of the final composition, the R-D process has not been applied to production of the 2-17 type rare earth permanent magnet materials which contain several elements. Therefore, this work was as a basic study for the production of the 2-17 type rare earth permanent materials with composition $Sm(Co_{0.72}Fe_{0.21}Cu_{0.05}Zr_{0.03})_{7.9}$ by the R-D process, the following were mainy examined ; the amount of metallic calcium as a reductant, homogenization condition of the alloy after the R-D reaction, masuring of magnetic properties of the sample after step aging. The sample prepared by the R-D process contained a little more oxygen than that prepared by the melting method, however, showed almost the same magnetic properties.

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반응표면분석법을 이용한 영구자석의 형상 및 특성에 따른 매입형 영구자석 동기기의 최적 설계 (Optimal Design of Interior Permanent Magnet Synchronous Machines Consideration of Magnet BH Characteristic with Different Rotor Type using Response Surface Methodology)

  • 임영훈;장석명
    • 전기학회논문지
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    • 제62권8호
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    • pp.1080-1089
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    • 2013
  • Interior Permanent Magnet Synchronous Machines (IPMSMs) with rare earth magnet are widely used in electric vehicles and hybrid electric vehicles. IPMSMs having high efficiency, high torque, and a wide speed range are employed in propulsion system. And the rotor in an IPMSM is generally made of a rare earth magnet to achieve a large energy product and high torque. This paper discusses issues regarding design and performance of IPMSMs using different factors of BH magnetic characteristic. It is necessary to choose factors of magnetic material according to permanent magnet shape in rotor for high performance. Response Surface Methodology (RSM) is selected to obtain factors of magnetic material according to variety of rotor shapes. The RSM is a collection of mathematical and statistical techniques useful for the analysis of problems in which a response of interest in influenced by several variables and the objective is to optimize response. Therefore, it is necessary to analyze the torque characteristics of an IPMSM having magnet BH hysteresis curve with different rotor shape. Factors of residual flux density (Br) factor and intrinsic coercive force (Hc) are important parameters in RSM for rotor shape. The rotor shapes for IPMSMs having magnet BH characteristic were investigated using the RSM, and three shapes were analyzed in detail using FEA. The results lead to design consequence of IPMSMs in the various rare earth magnet materials.

희토류 영구자석의 현황 및 개발 동향 (Current Status and Research Trend of Rare-earth Permanent Magnet)

  • 남궁석;조상근;김진배
    • 한국자기학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.221-227
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    • 2012
  • 고특성 영구자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터와 풍력발전에 적용되면서 크게 주목을 받고 있다. Nd-Fe-B 영구자석은 가장 높은 최대자기에너지적을 가지고 있지만 고온(${\sim}200^{\circ}C$)의 구동환경에서는 보자력이 급격히 감소하기 때문에 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 그러므로 큰 보자력을 가지는 Nd-Fe-B 영구자석에 대한 개발이 요구되고 있다. Nd-Fe-B 소결자석에서 보자력을 증가시키기 위해서는 Nd를 Dy 또는 Tb으로 치환하면 쉽게 증가시킬 수 있다. 그러나 이들 원소는 Fe와 반강자성 결합을 하여 잔류자속밀도를 낮추고, 적은 매장량과 한정된 지역에 편재되어 있어 수요급증에 따른 자원수급 및 가격 급등의 문제를 가지고 있다. 따라서, Dy 및 Tb과 같은 중희토류를 사용하지 않거나 최소한의 양을 사용하여 보자력을 증가시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 중희토류 원소의 저감 및 대체에 대한 연구들을 소개하고자 한다.

비희토류 전동기의 효율 향상을 위한 Fan-shape type PMSM 설계 및 성능 분석 (Design of Fan-shape Type PMSM for Improving Efficiency of Non-rare Earth Motor)

  • 조수영;안한웅;함상환;진창성;이성구;이주
    • 전기학회논문지
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    • 제65권2호
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    • pp.360-364
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    • 2016
  • The rare earth output is concentrated in limited number of countries including China. Also the necessity for development of non-rare earth motor is getting signified due to the rapid increase of rare earth price and resource weaponizing policies. Non-rare earth motor is generally designed as spoke type PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) in order to maximize the power density. Such spoke type PMSM has advantage in concentrating the flux but demonstrates lower efficiency compared to permanent magnet using Nd (Neodymium) permanent magnet. Therefore, applications with strong necessity for efficiency need rotor structure having improved efficiency compared to spoke type PMSM. Hence, this study suggested fan-shape type PMSM with somewhat lower power density but maximized efficiency. Fan-shape type PMSM is a rotor shape demonstrating outstanding reduction of iron loss compared to existing spoke type. Thus, this study analyzed the improvement of efficiency and reduction of loss arising from the suggested shape through parameter calculation.

전동식 조향장치용 스위치드 릴럭턴스 모터 드라이브 개발 (Development of Switched Reluctance Motor Drive for Electric Power Steering System)

  • 정민창;주민기;김재혁
    • 전기학회논문지
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    • 제63권11호
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    • pp.1511-1518
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    • 2014
  • Demand for high fuel efficiency and smart features of the vehicles, research has been intensified. Hence, research and development on electric power steering (EPS) system to replace the existing hydraulic steering system has been actively conducted. Permanent magnet motors are widely used in automotive applications due to their high power density and high efficiency. However, increasing price and limited production of rare-earth permanent magnets has recently prompted the auto parts makers to substitute permanent magnet motors by non- or less rare earth magnet motors. Switched reluctance motors SRMs), known as typical non-rare earth motors have simple structure, low manufacturing cost, and high reliability. This paper discusses design, modeling, simulation, and experimental verification of a prototype SRM drive for electric power steering system.

EFFECT OF Mg RATIO ON THE EXTRACTION OF Dy FROM (Nd,Dy)-Fe-B PERMANENT MAGNET USING LIQUID Mg

  • SANGMIN PARK;SUN-WOO NAM;JU-YOUNG CHO;SANG-HOON LEE;SEUNG-KEUN HYUN;TAEK-SOO KIM
    • Archives of Metallurgy and Materials
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    • 제65권4호
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    • pp.1281-1285
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    • 2020
  • Recently, since the demand of rare earth permanent magnet for high temperature applications such as an electric motor has increased, dysprosium (Dy), a heavy rare earth element, is becoming important due to severe bias in its production. To fulfill the increasing need of Dy, recycling offers as a promising alternative. In recycling of rare earths, Hydro-metallurgical extraction method is mainly used however it has adverse environmental effects. Liquid metal extraction on the other hand, is an eco-friendly and simple method as far as the reduction of rare earth metal oxide is concerned. Therefore, liquid metal extraction was studied in this research as an alternative to the hydro-metallurgical recycling method. Magnesium (Mg) is selected as solvent metal because it doesn't form intermetallic compounds with Fe, B and has a low melting and low boiling point. Extraction behavior of Dy in (Nd,Dy)-Fe-B magnet is observed and effect of Mg ratio on extraction of Dy is confirmed.

회주철에서의 폐 영구자석 스크랩을 활용한 희토류 원소 첨가 영향 연구 (A Study on Addition of Rare Earth Element in the Spent Permanent Magnet Scrap to Gray Cast Iron)

  • 박승연;노정현;김효중;임경묵
    • 자원리싸이클링
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    • 제27권3호
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    • pp.48-57
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    • 2018
  • 본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩에 함유된 희토류원소(Rare Earth Element, R.E.)를 첨가하여 고강도 회주철의 제조 방법을 검토하였다. 폐 영구자석 스크랩에 함유되어있는 희토류원소가 회주철의 응고 시 복합유화물 및 A형 흑연 형성을 촉진하여 조직 및 기계적 특성 향상에 효과적으로 작용한 것으로 나타났다. 폐 영구자석 스크랩을 접종제로 활용하여 주조 시 인장강도는 306 MPa의 우수한 특성으로 나타났으며, 고가의 희토류원소를 사용하여 접종한 실험의 인장강도와 비슷한 수준의 특성이다. 연구결과를 토대로 고특성의 회주철 제조에 있어서 폐 영구자석 스크랩을 활용한 R.E. 첨가가 효과적인 접종방안임을 확인하였다.

준안정상 기반의 질화철계 영구자석소재 제조연구동향 (Research trend in Fabrication of Metastable-phase Iron Nitrides for Hard Magnetic Applications)

  • 김경민;이정구;김경태;백연경
    • 한국분말재료학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.146-155
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    • 2019
  • Rare earth magnets are the strongest type of permanent magnets and are integral to the high tech industry, particularly in clean energies, such as electric vehicle motors and wind turbine generators. However, the cost of rare earth materials and the imbalance in supply and demand still remain big problems to solve for permanent magnet related industries. Thus, a magnet with abundant elements and moderate magnetic performance is required to replace rare-earth magnets. Recently, $a^{{\prime}{\prime}}-Fe_{16}N_2$ has attracted considerable attention as a promising candidate for next-generation non-rare-earth permanent magnets due to its gigantic magnetization (3.23 T). Also, metastable $a^{{\prime}{\prime}}-Fe_{16}N_2$ exhibits high tetragonality (c/a = 1.1) by interstitial introduction of N atoms, leading to a high magnetocrystalline anisotropy constant ($K_1=1.0MJ/m^3$). In addition, Fe has a large amount of reserves on the Earth compared to other magnetic materials, leading to low cost of raw materials and manufacturing for industrial production. In this paper, we review the synthetic methods of metastable $a^{{\prime}{\prime}}-Fe_{16}N_2$ with film, powder and bulk form and discuss the approaches to enhance magnetocrystalline anisotropy of $a^{{\prime}{\prime}}-Fe_{16}N_2$. Future research prospects are also offered with patent trends observed thus far.