(57)【要約】【課題】加圧軸方向における磁性粉の充填密度差を少なくすることができる磁性粉末充填装置及び磁性粉末充填方法の提供を目的とする。【解決手段】上型１と下型２からなる磁石成形金型の下型２に、その両端面２ｂを貫通する所望の断面形状の溝２ａを形成し、下型２の両端から溝２ａに一対の可動パンチ３ａ，３ｂを嵌合させて磁性粉を投入するキャビティーを形成し、溝２ａを貫流する磁界を発生する永久磁石６ａ，６ｂと、永久磁石６ａ，６ｂを一対のパンチ３ａ，３ｂの方向へ双方向に移動させることによって磁界を磁石成形金型に対して移動させる磁界移動手段４と、一対のパンチ３ａ，３ｂのいずれか一方を固定し、他方を、永久磁石６ａ，６ｂの移動方向に合わせて溝２ａの中央側へ移動させるパンチ移動手段５とを備えたものとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に形成されたキャビティーに磁性粉末を投入し、パンチによって上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉末を高密度充填する磁性粉充填装置において、
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたことを特徴とする磁性粉充填装置。
【請求項２】
上記金型は、上型と下型とからなり、上記下型に溝が形成され、上記貫通孔は、上記下型に上記上型を重ね合わせることによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁性粉充填装置。
【請求項３】
上記磁界発生部は、上記貫通孔の上記幅以上の幅を有することを特徴とする請求項１記載の磁性粉充填装置。
【請求項４】
上記磁界発生部は、上記貫通孔を挟むように配設された一対の永久磁石または永久磁石と磁性体からなることを特徴とする請求項１記載の磁性粉充填装置。
【請求項５】
上記磁界発生部は、上記貫通孔上に配設された電磁コイルまたは電磁石からなることを特徴とする請求項１記載の磁性粉充填装置。
【請求項６】
上記磁界発生部は、複数個の電磁コイルまたは電磁石を上記貫通孔上で、上記一対のパンチがなす方向に沿って配設されてなり、上記複数個の電磁コイルまたは電磁石を順次作動させ、上記磁界を移動させることによって上記磁界移動手段を構成したことを特徴とする請求項１記載の磁性粉充填装置。
【請求項７】
金型に形成されたキャビティー内に磁性粉を投入し、パンチで上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉を高密度に充填する磁性粉充填方法において、
上記金型に、その両端面に至る所望の断面形状の貫通孔を形成し、
上記金型の両端面から上記貫通孔に一対のパンチを嵌合するによって上記キャビティーが形成されるように構成し、
上記キャビティーに磁性粉を投入し、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生させ、
上記磁界を上記金型に対して上記一対のパンチがなす方向の一方へ相対移動させ、上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界の相対移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させる動作を繰り返して上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉を高密度に充填することを特徴とする磁性粉充填方法。
【請求項８】
上記磁界を、上記一対のパンチがなす方向を長軸とする楕円形の軌跡に沿って移動させることを特徴とする請求項７記載の磁性粉充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁石成形金型のキャビティー内に、磁性粉末を圧縮加圧して高密度に充填する磁性粉充填装置及び磁性粉充填方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性粉末の一般的な充填方法として、金型のキャビティー内に磁性粉を投入し、表面を擦り切る方法がある。
【０００３】
この際、キャビティー内に投入した磁性粉末間にはブリッジや空洞等があるために、充填密度に不均一が生じるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、キャビティー内の磁性粉を加圧する方向と垂直な方向の回転磁界を、磁性粉に与えることによってブリッジや空洞等をなくし、その後、パンチによりキャビティー内の磁性粉に圧縮力を加えて高密度に充填する装置及び方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−７８１０４号公報（第３頁−第４頁、図２、図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁性粉充填装置及び方法は、以上のように、キャビティー内の磁性粉を加圧する方向と垂直な方向の回転磁界を磁性粉に与えることによってブリッジや空洞等をなくしているので、ブリッジや空洞等による充填密度の不均一をなくすことができる。
【０００７】
しかしながら、パンチの圧縮力が、パンチ側近傍の磁性粉には十分伝達されるが、パンチから加圧軸方向において遠い位置にある磁性粉には十分伝達されず、その結果、パンチ側の密度が大きくなり、パンチ側近傍とパンチから遠い位置とで充填密度差が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
この発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、加圧軸方向における磁性粉の充填密度差を少なくすることができる磁性粉末充填装置及び磁性粉末充填方法の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁性粉充填装置は、金型に形成されたキャビティーに磁性粉末を投入し、パンチによって上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉末を高密度充填する磁性粉充填装置において、
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における磁性粉充填装置の構成を示すブロック図（ａ）及び磁石成形金型の下型と可動パンチの構成を示す斜視図（ｂ）である。
【００１１】
図１に示したように、磁石成形金型は、上型１と下型２と可動パンチ３ａ，３ｂからなり、下型２には、その両端面２ｂに至る所望の断面形状を有する溝２ａが形成されており、下型２に上型１を重ね合わせることにより貫通孔が形成される。
【００１２】
可動パンチ３ａ，３ｂは、溝２ａ（貫通孔）と同一形状を有し、可動パンチ３ａ，３ｂを貫通孔の両端に嵌合・挿入することによって、キャビティーが形成される。磁石成形金型を上型１と下型２とで構成し、下型２に溝２ａを形成することによって、キャビティー内に磁性粉を投入し易くすることができる。
【００１３】
上型１の上方及び下型２の下方には、溝２ａを挟むように磁界発生手段として永久磁石６ａ及び６ｂが配設され、永久磁石６ａ及び６ｂにより、溝２ａを貫流する磁界が発生する。永久磁石６ａ及び６ｂの幅は、溝２ａの幅以上とし、永久磁石６ａ及び６ｂが発生する磁界幅は溝２ａの幅以上にすることにより、溝２ａの幅方向における磁性粉１０の分布を均一にすることができる。
【００１４】
永久磁石６ａ及び６ｂは、磁界移動手段４によって可動パンチ３ａ，３ｂがなす双方向に移動し、可動パンチ３ａ，３ｂは、パンチ移動手段５によって、一方が固定され、他方が溝２ａの中央側に向かって、永久磁石６ａ及び６ｂの移動方向と同じ方向へ移動するように構成されている。
【００１５】
図２は、磁石成形金型のキャビティー内に磁性粉を投入した時の磁性粉の状態（ａ）と、永久磁石６ａ及び６ｂにより、磁界を発生させた時の磁性粉の状態（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【００１６】
図２（ａ）に示したように、予め計量した磁性粉をキャビティー内に投入すると、投入した時の磁性粉１０は、溝２ａに沿った山形に分布し、内部に空洞１１が存在する。この状態に対して永久磁石６ａ及び６ｂにより磁界を発生させた時には、図２（ｂ）に示したように、磁性粉１０は溝２ａに沿ってほぼ均一に分布し、空洞１１がなくなる。
【００１７】
図３は、図２（ｂ）の状態から磁性粉１０を高密度に充填する工程を説明する断面図である。
【００１８】
まず、図３（ａ）に示したように、永久磁石６ａ，６ｂを、固定した一方の可動パンチ３ｂ側へ移動させるとともに、他方の可動パンチ３ａを溝２ａの中央側へ移動させる。この移動動作によって、磁性粉１０が永久磁石６ａ，６ｂの磁界とともに一方の可動パンチ３ｂ側に移動して可動パンチ３ｂに当接し、他方の可動パンチ３ａの移動によってキャビティーの体積が減少する。
【００１９】
次に、図３（ｂ）に示したように、永久磁石６ａ，６ｂを、固定した一方の可動パンチ３ａ側へ移動させるとともに、他方の可動パンチ３ｂを溝２ａの中央側へ移動させる。この移動動作によって、磁性粉１０が一方の可動パンチ３ａ側に移動して可動パンチ３ａに当接し、他方の可動パンチ３ｂの移動によって、さらに、キャビティーの体積が減少し、粗密度部７の体積が減少する。
【００２０】
さらに、図３（ｃ）に示したように、図３（ａ）と図３（ｂ）に示した動作を繰り返し、可動パンチ３ａ，３ｂの移動量が設定した移動量になるとリミッターが作動して可動パンチ３ａ，３ｂは停止し、高密度充填が終了する。
【００２１】
最終充填密度は１．４〜２．０ｇ／ｃｍ３とするのが望ましい。すなわち、１．４ｇ／ｃｍ３よりも小さいと粗密度部７が残り、均一な充填がされず、２．０ｇ／ｃｍ３を越えると、この高密度充填の後工程における磁場成形において、配向率が低下し、磁気特性が低下する。
【００２２】
可動パンチ３ａ，３ｂの移動量は、計量した磁性粉の量と最終充填密度から求め、設定される。
【００２３】
キャビティー内の磁束密度は、溝２ａの断面の形状及び面積によって変化するが、２０ｍＴ〜１００ｍＴ、好ましくは２５ｍＴ〜４０ｍＴになるように、磁石成形金型と永久磁石６ａ，６ｂとの距離を調整する。
【００２４】
以上のように、この実施の形態においては、永久磁石６ａ，６ｂによって溝（キャビティー）２ａを貫流する磁界を発生させるとともに、永久磁石６ａ，６ｂを一対のパンチ３ａ，３ｂがなす双方向の一方へ移動させる動作と、一対のパンチ３ａ，３ｂのいずれか一方を固定し、他方を、永久磁石６ａ，６ｂの移動方向に合わせてキャビティー２ａの中央側に移動させる動作とを繰り返すことによって磁性粉１０の可動パンチ３ａ，３ｂ方向における充填密度を均一にしつつ、高密度に充填することができる。
【００２５】
この実施の形態は、例えば、合金粉砕、成形、焼結の工程を経るネオジ焼結磁石の製造の成形工程に適用され、充填密度の均一化が図られ、その結果、焼結歪が低減されることが確認されている。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２を示す断面図であり、図１及び図２と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【００２７】
上記実施の形態１では、磁石成形金型の上下に、溝２ａを挟むように永久磁石６ａ，６ｂからなる磁界発生部を配設したが、図４に示したように、永久磁石６ｂに代えて、永久磁石６ａと磁性体８との組合せとしてもよい。
【００２８】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３を示す平面図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【００２９】
上記実施の形態１では、磁石成形金型の上下に、溝２ａを挟むように永久磁石６ａ，６ｂからなる磁界発生部を配設したが、図４に示したように、永久磁石６ａ，６ｂに代えて、電磁コイルまたは電磁石９を配設してもよい。電磁コイルまたは電磁石９が発生する磁界幅は溝２ａの幅以上とすることによって、溝２ａの幅方向における磁性粉の分布を均一にすることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４を示す平面図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【００３１】
この実施の形態においては、図６に示したように、図５と同様の複数個の電磁コイルまたは電磁石９ａ，９ｂ，９ｃを溝２ａに沿って配設し、電磁コイルまたは電磁石９ａ，９ｂ，９ｃに流す電流を順次切り換えることにより、磁界を移動させる磁界移動手段としている。
【００３２】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５を示す平面図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【００３３】
上記実施の形態１ないし４のように、磁界発生幅を溝の幅以上とした場合は、溝に沿って永久磁石等の磁界発生部を移動させればよいが、永久磁石等の磁界発生部の大きさを大きくできない場合には、図７に示したように、永久磁石６等の磁界発生部を、可動パンチ３ａ，３ｂの方向を長軸とした楕円形の軌跡で移動させることにより、磁性粉を均一に充填できる。
【００３４】
なお、上記実施の形態１ないし５では、磁石成形金型を構成する上型１及び下型２を固定し、永久磁石６ａ，６ｂ、電磁コイルまたは電磁石９，９ａ，９ｂ，９ｃ等の磁界発生部を可動パンチ３ａ，３ｂのなす方向に移動するようにしたが、磁界発生部を固定し、磁石成形金型を移動させ、磁石成形金型に対して相対的に磁界が移動するようにし、可動パンチ３ａ，３ｂの一方を固定し、他方を、磁石成形金型に対する磁界の相対移動方向に、かつ、磁石成形金型の溝２ａ中央側へ移動するようにしてもよい。
【００３５】
また、磁石成形金型を上型１と下型２で構成し、下型２に溝２ａを形成したが、上型１に下型２の溝２ａと連通する溝を形成してもよい。さらには、磁石成形金型を一体形のものとしてもよく、この場合、磁石成形金型は、両端面に至る所望の断面形状の貫通孔を設け、この貫通孔の両端から貫通孔の断面形状と同一の断面形状を有する一対の可動パンチを嵌合し移動させることができるようにすればよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係る磁性粉充填装置によれば、金型に形成されたキャビティーに磁性粉末を投入し、パンチによって上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉末を高密度充填する磁性粉充填装置において、
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたものであるので、磁性粉の可動パンチ方向における充填密度を均一にしつつ、高密度に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における磁性粉充填装置の構成を示すブロック図（ａ）及び磁石成形金型の下型と可動パンチの構成を示す斜視図（ｂ）である。
【図２】磁石成形金型のキャビティー内に磁性粉を投入した時の磁性粉の状態（ａ）と、永久磁石により、磁界を発生させた時の磁性粉の状態（ｂ）を模式的に示す断面図である。
【図３】磁性粉を高密度に充填する工程を説明する断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態４を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態５を示す平面図である。
【符号の説明】
１  円筒状成形体、２  リング状予備成形体、２ａ  凹部、２ｂ  凸部、
３  金型、３ａ  強磁性体、３ｂ  上下コア、３ｃ  上下パンチ、
４  空洞（キャビティー）、５  電磁コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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