(57)【要約】【課題】高い同軸度が得られ、また信頼性の高い磁石成形体を製造する。【解決手段】成形ダイ１２の一端側に、中空部１２ａに挿入される筒状パンチ１６が配置される。筒状パンチ１６の中心通孔１６ａにコアパンチ１８が挿通される。成形ダイ１２の他端側に、中空部１２ａに挿入される成形パンチ１４が配置される。コアパンチ１８の先端に突設した案内ピン２２が挿入可能な案内孔１４ａが、成形パンチ１４に穿設される。そして、磁石素形材２０の通孔２０ａに挿通した案内ピン２２を案内孔１４ａに挿入した状態で、成形パンチ１４で磁石素形材２０を圧下することで、該素形材２０はコアパンチ１８と成形ダイ１２の内壁との間の空隙Ｓに押出される。このとき、コアパンチ１８は磁石素形材２０を挟む両側で支持されて、径方向への変位は防止される。【選択図】図１
2006216859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形ダイ(12)の内部に収容した磁石素形材(20)を挟んで一方の側に配置されて外径がダイ内径と略同一に設定された第１パンチ(14)と、他方の側に配置されて外径がダイ内径より小径に設定された第２パンチ(18)とを相対的に近接移動させることで、前記成形ダイ(12)の内壁と第２パンチ(18)とにより形成される環状の空隙(S)に磁石素形材(20)を押出して磁石成形体(10)を製造する製造装置において、
前記第２パンチ(18)には、その先端に軸方向に延出する案内ピン(22)が突設され、
前記第１パンチ(14)には、前記磁石素形材(20)の押出しに際して前記案内ピン(22)が挿入されて第２パンチ(18)の径方向への変位を規制する案内孔(14a)が形成されている
ことを特徴とする磁石成形体の製造装置。
【請求項２】
前記案内ピン(22)の基部にはテーパ(24)が形成されている請求項１記載の磁石成形体の製造装置。
【請求項３】
製造される磁石成形体(10)の外径は、１０ｍｍ以下である請求項１または２記載の磁石成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、予備成形された磁石素形材から押出し加工により磁石成形体を製造する製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄肉で精密さが要求されるＯＡ機器やＡＶ機器等に組込まれる小型モータやセンサ用の磁石として、安価で優れた磁気特性を有するＮｄＦｅＢ系磁石が注目を集めている。このＮｄＦｅＢ系磁石からなるリング状磁石は、例えば、特許文献１に開示の方法により製造される。
【０００３】
すなわち、溶湯急冷法によって所定組成のＮｄＦｅＢ系合金の溶湯を超急冷し、その薄帯またはフレークを調製した後、これを粗粉砕する。次いで、得られた合金粉末を、下パンチが一方の端部に配置されている成形ダイの内部に充填し、その上に上パンチをセットし、真空または不活性雰囲気下において、６００〜９００℃の温度で両パンチを相対的に近接移動させて、０.５〜５ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でホットプレスすることで、磁気的等方性で中実の磁石素形材を予備成形する。なお、このときの磁石素形材の理論密度比は、９９％以上(真密度)になる。
【０００４】
次に、成形ダイに形成した軸方向に貫通する中空部の下端側に先端部を挿入するように配置した下パチンの上に、中空部に収容した前記磁石素形材をセットし、前記中空部内に、上端側から所要肉厚の筒状パンチを挿入配置すると共に、この筒状パンチの中心通孔に上パンチを挿通配置した後、筒状パンチに所定の圧力を印加しながら、上パンチを所定の圧力で圧下する。なお、磁石素形材は、成形ダイにセットする前、あるいはダイ自体を加熱することで、塑性温度まで予熱される。前記磁石素形材は上パンチの型面に押され、成形ダイの内壁と下パンチの型面(先端面)で拘束されながら、成形ダイの内壁と上パンチとで形成される環状の空隙に押出されるように塑性変形し、その結果、有底筒状の磁石成形体が得られる。
【０００５】
そして、得られた磁石成形体の有底部を切除し、半径方向に磁化処理を施すことで、半径方向に磁気異方性を備えたリング状磁石が得られる。
【特許文献１】特開平３−１５５１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記磁石素形材を押出し加工するための上パンチは、成形ダイの外部に位置する端部が油圧装置に支持されて径方向への変位は規制されているが、前記中空部に挿入されて磁石素形材に押付けられる先端部はフリーとなっている。このため、磁石素形材の押出し加工中に加わる力によって成形ダイ内で上パンチが径方向に変位してしまい、得られた磁石成形体における穴の軸が成形体の外形に対応する軸とズレてしまい(同軸度が低い)、モータ等の製品に組込んだ際の磁気特性に影響が現われる。従って、機械加工等により修正を行なう必要を生じ、歩留りが低下する。
【０００７】
また上パンチの型面(先端面)がフラットになっているため、該型面で押圧された磁石素形材が前記空隙に押出される際に良好なメタルフローが得られず、製造されたリング状磁石における軸方向一端側と他端側とにおける磁気特性が異なる問題を招く。すなわち、モータに組込む際のリング状磁石の取付け向きによってモータ特性が変化してしまい、品質にバラツキを生じて高い信頼性が得られない難点が指摘される。なお、前述した各種問題は、高精度が求められる、外径が１０ｍｍ以下の小さなリング状磁石を用いる場合に顕著な問題となる。
【０００８】
すなわちこの発明は、従来の技術に係る前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、高い同軸度が得られ、また信頼性の高い磁石成形体を製造し得る製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る磁石成形体の製造装置は、
成形ダイの内部に収容した磁石素形材を挟んで一方の側に配置されて外径がダイ内径と略同一に設定された第１パンチと、他方の側に配置されて外径がダイ内径より小径に設定された第２パンチとを相対的に近接移動させることで、前記成形ダイの内壁と第２パンチとにより形成される環状の空隙に磁石素形材を押出して磁石成形体を製造する製造装置において、
前記第２パンチには、その先端に軸方向に延出する案内ピンが突設され、
前記第１パンチには、前記磁石素形材の押出しに際して前記案内ピンが挿入されて第２パンチの径方向への変位を規制する案内孔が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る磁石成形体の製造装置によれば、磁石素形材の押出しに際して第２パンチの案内ピンを第１パンチの案内孔に挿入することで第２パンチの径方向への変位を防ぐよう構成したから、高い同軸度の筒状の磁石成形体を製造し得る。従って、製造された磁石成形体を磁化して製作したリング状磁石をモータ等の製品に組込んだ際の磁気特性に与える影響は小さく、高い信頼性が得られる。また、磁石成形体を機械加工等により修正して同軸度を高める必要がないか、または僅かな修正で足り、歩留りは向上する。
【００１１】
また、案内ピンの基部にテーパを形成したから、塑性変形する磁石素形材の円滑なメタルフローが達成され、配向性が向上する。従って、製造された磁石成形体を磁化して得られるリング状磁石の磁気特性が向上すると共に、モータ等の製品に対して取付ける向きが変わっても、得られる磁気特性に大きな違いは生じず、信頼性が高まる。更に、外径が１０ｍｍ以下の小型のリング状磁石の場合に大きな問題となる、前記同軸度および配向性を改善できるから、特に小型の磁石成形体の製造に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る磁石成形体の製造装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、実施例に係る磁石成形体の製造装置を示すものであって、該製造装置は、製造する磁石成形体(以後、単に成形体と称す)１０の外径に一致する内径の中空部１２ａが貫通するよう形成された成形ダイ１２と、成形ダイ１２の上側(一方の端部側)から中空部１２ａに挿入される円柱状の成形パンチ(第１パンチ)１４と、成形ダイ１２の下側(他方の端部側)から中空部１２ａに挿入される円筒状の筒状パンチ１６と、該筒状パンチ１６の中心通孔１６ａに挿通された円柱状のコアパンチ(第２パンチ)１８とから基本的に構成される。前記成形パンチ１４および筒状パンチ１６の外径は、中空部１２ａの内径に略一致するよう寸法設定されている。また、成形パンチ１４および筒状パンチ１６は、何れも図示しない油圧装置により昇降動(両パンチ１４,１６が近接・離間移動)が可能に構成され、押出し加工に際しては夫々所定の圧力が印加されるようになっている。なお、押出し加工に際して筒状パンチ１６に印加される圧力は、成形パンチ１４に印加される圧力より小さく設定され、磁石素形材２０における後述する空隙Ｓに押出された先端部で筒状パンチ１６が中空部１２ａ内を押し下げられるよう設定される。
【００１４】
前記コアパンチ１８の外径は、中空部１２ａの内径(ダイ内径)より小径で、製造する成形体１０の内径に一致するよう寸法設定され、前記中空部１２ａに挿入されたコアパンチ１８と成形ダイ１２の内壁との間に形成される環状の空隙Ｓに、段落番号〔０００３〕で述べたように予備成形された磁石素形材２０が押出されて流動することで、円筒状の成形体１０が得られるようになっている。但し、実施例では、磁石素形材２０として、その中心に通孔２０ａを形成した円筒状のものが用いられる(図１(ｂ)参照)。またコアパンチ１８は、その先端部が所定長さ中空部１２ａに挿入された状態で固定的に配置され、その成形ダイ１２の外部に臨む部分が図示しない支持手段により支持されて径方向への変位が規制されるよう構成している。
【００１５】
前記コアパンチ１８の先端(磁石素形材２０と対向する端)に、小径の案内ピン２２が同軸で軸方向に所定長さで延在するよう突設されると共に、該案内ピン２２が挿入可能な案内孔１４ａが、前記成形パンチ１４に穿設されている。案内ピン２２は、前記磁石素形材２０に形成されている通孔２０ａに挿通可能な外径寸法に設定されると共に、その延出寸法は、磁石素形材２０の軸方向(通孔２０ａの延在方向)の長さ寸法より長く設定され、成形パンチ１４による押出し加工に際し、磁石素形材２０の通孔２０ａから延出する案内ピン２２が成形パンチ１４の案内孔１４ａに挿入されて径方向への変位が規制されるよう構成される。
【００１６】
前記案内ピン２２の基部には、成形パンチ１４から離間するにつれて直径が次第に大きくなってコアパンチ１８の外形に至るテーパ２４が形成され、成形パンチ１４により押されて塑性変形する磁石素形材２０は、テーパ２４を介して前記空隙Ｓに向けて流動するよう構成されている。テーパ２４の角度(コアパンチ１８の中心軸線に対する角度)は、１５°〜４５°の範囲であればよく、４５°が好ましい。すなわち、テーパ角度が１５°より小さいと、製造後に切除する量が多くなって実用上の歩留りが低下し、また４５°より大きいと良好な配向性が得られなくなる。
【００１７】
(実施例の作用)
次に、実施例に係る磁石成形体の製造装置の作用につき説明する。図１(ａ)に示す如く、成形ダイ１２の下端側から筒状パンチ１６とコアパンチ１８とを中空部１２ａに挿入すると共に、成形パンチ１４を成形ダイ１２から離間したもとで、予備成形された円筒状の磁石素形材２０を、その通孔２０ａにコアパンチ１８の案内ピン２２が挿通された状態で中空部１２ａ内にセットする。このとき、コアパンチ１８における成形ダイ１２から外方に延出する適宜部分は、支持手段により支持されて径方向への変位は規制され、また筒状パンチ１６の中心通孔１６ａ内に臨む部分は、該筒状パンチ１６および成形ダイ１２により支持されて径方向への変位は規制されている。なお、磁石素形材２０は、成形ダイ１２にセットする前、あるいはダイ自体を加熱することで、塑性温度まで予熱する。また中空部１２ａ内に磁石素形材２０をセットした状態で、中空部１２ａの中心軸とコアパンチ１８の中心軸とは一致している。
【００１８】
前記成形パンチ１４を成形ダイ１２の中空部１２ａに上端側から挿入すると共に、磁石素形材２０の通孔２０ａから延出している前記案内ピン２２を案内孔１４ａに挿入する(図１(ａ)に示す状態)。この状態で、成形パンチ１４をコアパンチ１８に近接するように所定圧で圧下することで、磁石素形材２０は、コアパンチ１８と成形ダイ１２の内壁との間に形成された環状の空隙Ｓに、前記テーパ２４を介して押出されて流動する(図２(ａ)参照)。このとき、前記筒状パンチ１６にも所定の圧力が印加されるが、その圧力は成形パンチ１４に印加される圧力よりも小さく設定されているから、該筒状パンチ１６は磁石素形材２０の空隙Ｓに押出される先端部を拘束しつつ押し下げられ、筒状の成形体１０(図２(ｂ)参照)が成形される。
【００１９】
前記成形パンチ１４による押出し加工に際し、コアパンチ１８は、その先端に突設された案内ピン２２が前記案内孔１４ａに挿入されて径方向への変位は規制される。すなわち、コアパンチ１８は、磁石素形材２０が塑性変形する部位を挟む軸方向の両側において、成形パンチ１４、筒状パンチ１６および支持手段により径方向への変位は確実に規制されるから、前記空隙Ｓに押出されて成形される成形体１０の同軸度は高くなる。従って、製造された成形体１０からテーパ２４に対応する部分のみを切除して製作した筒状の磁石、あるいは所定厚みでスライスすることで製作したリング状磁石を、モータやセンサ等に用いた場合の磁気特性に与える影響は小さく、高い信頼性が得られる。また、製造された成形体１０を機械加工等により修正して同軸度を高める作業を不要、あるいは僅かな修正量とすることができ、作業工数を低減し得ると共に歩留りを向上し得る。
【００２０】
ここで、製造された成形体１０を磁化した場合の磁気特性(ＢＨｍａｘ)は、磁石素形材２０に対する減面率が大きい程向上する。従って、実施例のように、磁石素形材２０として円筒状のものを使用する場合は、中実なものを使用する場合に比べて減面率が小さくなるから、磁気特性も低下する。しかるに実施例では、磁石素形材２０の押出し加工に際し、該素形材２０を、案内ピン２２の基部に設けたテーパ２４を介して空隙Ｓに向けて押出すよう構成したから、メタルフローが良好となり、配向性を向上させることができる。そして、製造された成形体１０の配向性が向上することで、減面率が小さくても、磁石とした場合に高い磁気特性が得られるようになる。
【００２１】
また成形体１０の配向性が向上することで、該成形体１０の軸方向における磁気特性の変化は小さく抑えられる。すなわち、成形体１０をスライスして所定厚みのリング状磁石を製作した場合、これをモータに組付ける際の取付け向きによってモータ特性が大きく変化することはなく、品質の均一化が図られて高い信頼性が得られる。
【００２２】
更に、外径が１０ｍｍ以下の成形体１０から製作した筒状の磁石やリング状磁石をモータやセンサ等に用いる場合、磁石が小型であるために同軸度や磁気特性の変化が大きな問題となる。しかるに、実施例の製造装置では、外径が１０ｍｍ以下の小型の成形体１０を製造する場合においても、同軸度が高く、かつ良好な配向性を有するものを製造することができるから、小型の磁石の精度や性能を向上し得る。
【００２３】
なお、実施例では磁石素形材として円筒状のものを挙げたが、中実なものであってもよく、この場合は押出し加工の初期において案内ピンが磁石素形材を貫通し、その先端が成形パンチの案内孔に挿入されることで径方向への変位を規制するよう構成される。また案内ピンの配設位置や配設数は、実施例に限定されるものでなく、製造する成形体の寸法等に応じて適宜に設定すればよく、その配設位置や配設数に合わせて成形パンチに対応して案内孔を形成し、コアパンチが径方向へ変位するのを規制し得るようになっていればよい。
【００２４】
実施例では、コアパンチの先端部を成形ダイの中空部内に位置固定したもとで、成形パンチを近接移動して磁石素形材を押出し加工するよう構成したが、成形パンチを位置固定したもとで、コアパンチを近接移動することで押出し加工するものであってもよい。あるいは成形パンチとコアパンチの両者を相互に近接移動する構成を採用し得る。更には、筒状パンチおよびコアパンチと、成形パンチとの配置を上下逆としてもよく、また装置自体が水平姿勢となっているものでもよい。更にまた、実施例では筒状パンチを用いるようにしたが、該筒状パンチを省略した構成を採用し得る。
【００２５】
〔実験例１〕
外径９.４４ｍｍで高さ(軸方向の長さ)２１ｍｍの中実の磁石素形材から、内径６.７９ｍｍ、外径９.５６ｍｍで高さ３５ｍｍの磁石成形体を押出し成形した従来例(図３(ａ))と、内径３.００ｍｍ、外径９.４４ｍｍで高さ(軸方向の長さ)２１ｍｍの筒状の磁石素形材から、内径６.７９ｍｍ、外径９.５６ｍｍで高さ３５ｍｍの磁石成形体を押出し成形した発明例(図３(ｂ))とにつき、磁石成形体自体の中心軸と穴の中心軸とのズレ量(ｍｍ)を表わす偏芯度を、磁石成形体における軸方向に異なる開口部、中央部および底蓋部で測定した結果を図４に示すと共に、得られた磁石成形体を磁化した磁石の磁気特性(最大エネルギー積：ＢＨｍａｘ，残留磁束密度：Ｂｒ，４πＩ−Ｈ曲線での保磁力：Ｈｃｉ，ＢＨ曲線での保磁力：Ｈｃｂ)を測定した結果を表１に示す。
【００２６】
〔表１〕
┏━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━┓
┃      ┃ ＢＨｍａｘ(MGOe) ┃ Ｂｒ(kG) ┃ Ｈｃｉ(kOe)  ┃ Ｈｃｂ(kOe)  ┃
┣━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃従来例┃      ３３.３     ┃   １２   ┃   １６.６    ┃   １０.８    ┃
┣━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃発明例┃      ３４.８     ┃   １２   ┃   １６.０    ┃   １１.５    ┃
┗━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛
【００２７】
実験例１から、同軸度を判定する偏芯度に関しては、従来例に対して発明例は大きく向上することが確認された。
【００２８】
また磁気特性に関しては、磁石素形材として円筒状のものを用いる発明例は、中実な磁石素形材を用いる従来例に比べ減面率は小さくなり、一般的には磁気特性で不利となる。しかるに、磁気特性の測定結果が示すように、従来例に比べて発明例の方が高い磁気特性が得られることが確認された。これは、案内ピンの基部に設けたテーパにより磁石素形材が塑性変形される際のメタルフローが良好となり、配向性が向上したことによるものと考えられる。
【００２９】
〔実験例２〕
前記実験例１で製造した従来例および発明例の磁石成形体を磁化し、これを厚さ０.８ｍｍにスライスして複数のサンプル２６を製作した。そして、図５に示すように、ハウジング２８に軸３０を介して回転自在に枢支したハブ３２にサンプル２６を配設固定すると共に、ハウジング２８におけるサンプル２６の外周側にステータ３４を同心円状に配置するようにしたモータにおいて、各サンプル２６について、ハブ３２に対して軸方向の一方の面を対向するようにして配設した第１状態と、他方の面を対向するようにして配設した第２状態に関し、ハブ３２を回転することで発生する逆起電力(ＢＥＭＦ)を測定した結果を、図６(ａ),(ｂ)に示す。
【００３０】
実験例２の結果、従来例(図６(ａ))の場合は、各サンプル２６に関して、ハブ３２に対向する取付け面を入れ替えることで、得られる逆起電力は異なり、磁気特性が大きく変化する。これに対し、発明例(図６(ｂ))の場合は、各サンプル２６に関し、ハブ３２に対向する取付け面を入れ替えても、得られる逆起電力の変化は小さく、磁気特性の変化は小さいことが確認された。すなわち、各サンプル２６をモータに組込んだ際に、組付けの際の組付け向きによってモータ特性が変化するのは防止され、高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】(ａ)は実施例に係る製造装置を、成形ダイ内に磁石素形材をセットした状態で示す概略構成図であり、(ｂ)は磁石素形材を示す断面図である。
【図２】(ａ)は実施例に係る製造装置を、磁石素形材を押出し加工して筒状の磁石成形体を成形した状態で示す概略構成図であり、(ｂ)は得られた磁石成形体を示す断面図である。
【図３】実験例１で用いる磁石素形材と得られた磁石成形体を示すものであって、(ａ)は従来例を示し、(ｂ)は発明例を示す。
【図４】実験例１における従来例および発明例の偏芯度を測定した結果を示すグラフ図である。
【図５】実験例２で用いられるモータの概略構成図である。
【図６】実験例２における各サンプルのＢＥＭＦ値を示すものであって、(ａ)は従来例を示し、(ｂ)は発明例を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 磁石成形体，１２ 成形ダイ，１４ 成形パンチ(第１パンチ)，１４ａ 案内孔
１８ コアパンチ(第２パンチ)，２０ 磁石素形材，２２ 案内ピン，２４ テーパ
Ｓ 空隙
【図１】
2006216859.tif 000003
【図２】
2006216859.tif 000004
【図３】
2006216859.tif 000005
【図４】
2006216859.tif 000006
【図５】
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【図６】
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