CN103846431B - 电磁传动压实装置及磁石制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁传动压实装置及磁石制造方法，电磁传动压实装置包括：一压实模具，包括一模穴，该模穴用以填入一磁粉；一磁场产生单元，包括一线圈，其中当一脉冲电性信号流经该线圈时，在该模穴内会产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；一导磁块，设置在该线圈的外侧，其中当该脉冲电性信号流经该线圈时，该线圈和该导磁块之间产生一互斥力，而对该导磁块产生一横向作用力；以及一传动机构，包括一压实滑块，其中该传动机构用以将该导磁块的该横向作用力转变为该压实滑块的一纵向作用力，且该压实滑块的该纵向作用力对该磁粉加压成形。

Description

电磁传动压实装置及磁石制造方法

技术领域

本发明涉及一种压实装置及方法，特别涉及一种利用电磁传动的压实装置及方法。

背景技术

目前，一般永久磁石的制造步骤为将磁石原料粉碎、配向、加压、热处理，最后进行烧结以完成磁石。磁石原料粉碎的动作为，利用捣碎机或粉碎机将磁石原料粗粉碎成200μm左右之大小，接着，将已粗粉碎的磁石粉末利用喷射磨机进行微粉碎，设为具有特定尺寸以下(例如，0.1μm~5.0μm)的平均粒径的微粉末。

配向及加压的过程是将已微粉碎的磁石粉末放入模具，一方面自外部对磁石粉末施加磁场，另一方面须对磁石粉末挤压成形为所需的形状。

热处理的动作为，于氢气环境下以200℃~900℃将利用压粉成形所成形的成形体保持数小时(例如5小时)，藉此进行氢中预烧处理。于该氢中预烧处理中，进行使有机金属化合物热分解而减少预烧体中的碳量的所谓脱碳。又，氢中预烧处理是于使预烧体中的碳量未达0.2wt%、更佳为未达0.1wt%的条件下进行。藉此，利用随后的烧结处理而可致密地烧结永久磁石整体，不会降低残留磁通密度或保磁力。

最后烧结的动作为，将氢中预烧处理的成形体进行烧结处理。再者，作为成形体的烧结方法，除一般的真空烧结以外，也可利用将成形体加压的状态下进行烧结的加压烧结等。

美国专利公开号US20100310408揭示一种永久磁石的配向及加压装置，在将原料粉末填充在填充室内之后，在磁场中进行磁场配向。此时，对于填充室内的原料粉末，例如从与对于填充式的原料粉末的填充方向相同的方向来将推压手段以特定的压力而作推压附着。于此，此推压手段的与原料粉末间的接触面(推压面)的面积，由于是被设定为较填充室的横剖面积为更小，因此，若是对于原料粉末而将推压手段作推压附着，则在推压手段与填充室内侧之间的空间中原料粉末是被推压后退。而后，在磁场配向方向上的结晶破裂面的组合中，具有更相等的结晶方位关系的结晶破裂面被作组合的机会变多，而若是具有相等的结晶方位关系的结晶破裂面一旦结合，则会形成强固的结合链，利用此，在磁场配向方向上，结晶破裂面无空隙地被接合并一致。而后，利用将在磁场配向方向上而结晶破裂面为无空隙地被接合并一致作压缩成形，而成为不具有配向的错乱的高密度的永久磁石，并能够得到高性能磁石。

美国专利公开号US20100034688揭示在将合金原料粉末进行磁场配向时，因为一边施加磁场、同时在填充室内搅拌合金原料粉末，所以在填充室内的合金原料粉末的粒子相互间的位置关系，是从已填充于填充室内的状态进行变化，具有更相等的结晶方位关系的合金原料粉末的结晶破裂面被组合的机会变多。

但是，专利US20100310408和专利US20100034688所揭示的永久磁石的配向方向和加压方向互为垂直，因此磁石的形状上将有所限制。前述中的永久磁石的配向及加压装置皆须另外利用复杂的机械结构的磁粉加压装置(例如液压驱动设备的复杂机械结构)以进行磁粉加压的步骤。再者，前述中的永久磁石的配向及加压装置皆须分别提供能源给线圈和磁粉加压装置，无法以单一能源进行磁粉配向和磁粉加压的步骤。

中国台湾专利公开号TW201201226中的永久磁石的配向及加压装置。将一对磁场产生线圈配置于模腔的上下位置，对填充至模腔的磁石粉末施加磁力线。将需施加的磁场设为例如1MA/m。继而，于进行压粉成形时，首先将已干燥的磁石粉末填充至模腔。其后，驱动下冲头及上冲头，对填充至模腔的磁石粉末沿箭头方向施加压力而使其成形。又，于加压的同时，对填充至模腔的磁石粉末，利用磁场产生线圈沿与加压方向平行的箭头方向施加脉冲磁场。可是这种设计方式所产生的磁力线容易是一抛物线，且磁石的每一位置上所距离线圈的不同，造成同一平面上磁力的不平均。

前述中的永久磁石的配向及加压装置皆须另外利用复杂的机械结构的磁粉加压装置(例如液压驱动设备的复杂机械结构)以进行磁粉加压的步骤。再者，前述中的永久磁石的配向及加压装置皆须分别提供能源给线圈和磁粉加压装置，无法以单一能源进行磁粉配向和磁粉加压的步骤。

因此，便有需要提供一种制造磁石的装置及制造磁石的方法，以解决前述的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能快速的压制磁石的装置及方法。

为达成上述目的，本发明提出一种电磁传动压实装置，包括：一压实模具，包括一模穴，该模穴用以填入一磁粉；一磁场产生单元，包括一线圈，其中当一脉冲电性信号流经该线圈时，在该模穴内会产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；一导磁块，设置在该线圈的外侧，其中当该脉冲电性信号流经该线圈时，该线圈和该导磁块之间产生一互斥力，而对该导磁块产生一横向作用力；以及一传动机构，包括一压实滑块，其中该传动机构用以将该导磁块的该横向作用力转变为该压实滑块的一纵向作用力，且该压实滑块的该纵向作用力对该磁粉加压成形。

为达成上述目的，一种磁石制造方法，包括下列步骤：将一磁粉倒入一模穴内；利用该脉冲电性信号流经一线圈，使在该模穴内产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；以及产生该强力磁场的同时，使得该线圈和一导磁块之间产生一互斥力，而对该导磁块产生一横向作用力，并使该导磁块的该横向作用力转变成一压实滑块的一作用力，以对磁粉加压成形。

本发明的电磁传动压实装置及方法只须提供单一能源给线圈上的脉冲电性信号，则可同时进行磁粉配向和磁粉加压的步骤，因此可快速压制磁石，节省能源，并降低工艺成本。再者，本发明的电磁传动压实装置的具有简单的机械结构，不须另外利用复杂的机械结构的磁粉加压装置进行磁粉加压的步骤。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电磁传动压实装置的剖视示意图。

图2为本发明第一实施例的电磁传动压实装置作动后的剖视示意图。

图3为本发明第二实施例的电磁传动压实装置的剖视示意图。

图4为本发明第二实施例的电磁传动压实装置作动后的剖视示意图。

图5为本发明第三实施例的电磁传动压实装置的剖视示意图。

图6为本发明第三实施例的电磁传动压实装置作动后的剖视示意图。

图7为本发明第四实施例的电磁传动压实装置的剖视示意图。

图8为本发明第四实施例的电磁传动压实装置作动后的剖视示意图。

图9为本发明的磁石制造方法的流程图。

其中，附图标记

100 电磁传动压实装置 110 压实模具

111 模穴 120 磁场产生单元

121 线圈 130 导磁块

140 传动机构 141 第一滑块

142 第二滑块 143 压实滑块

150 磁粉 200 电磁传动压实装置

211 模穴 230 导磁块

240 传动机构 241 滑块

242 杠杆 242’ 右力臂

242” 左力臂 243 压实滑块

250 磁粉 300 电磁传动压实装置

311 模穴 321 线圈

330 导磁块 340 压实滑块

350 磁粉 400 电磁传动压实装置

411 模穴 421 线圈

431 第一导磁块 432 第二导磁块

441 第一压实滑块 442 第二压实滑块

450 磁粉

S100~S200 步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

如图1及图2所示，本发明第一实施例的电磁传动压实装置100包括：一压实模具110、一磁场产生单元120、一导磁块130及一传动机构140。在本实施例中：

压实模具110包括一模穴111，用以被填入磁粉150，模穴111的容置空间的形状为压制磁粉150后的形状。

磁场产生单元120包括一线圈121，以顺时针或逆时针方向在模穴111的四周围绕，当一脉冲电性信号(如脉冲电流)流经线圈121时，在模穴111内会产生强力磁场，并对模穴111内的磁粉150产生配向排列。

导磁块130设置在线圈121的外侧，当上述脉冲电性信号流经线圈121时，因为电磁感应原理，导磁块130会同时产生一涡电流，因为涡电流的电流方向和线圈121上的电流方向相反，使得线圈121和导磁块130之间产生一互斥力，而对该导磁块130产生一横向作用力。

传动机构140包括一第一滑块141、一第二滑块142及一压实滑块143。第一滑块141设置在导磁块130的右侧，用以将导磁块130的横向作用力转变为该第一滑块141的纵向作用力，在压制磁粉时，第一滑块141的运动方向为向上动作，并推动第二滑块142。第二滑块142设置在第一滑块141的移动方向处，当受到第一滑块141的推动后，将第一滑块141的纵向作用力变为第二滑块142的横向作用力。举例，在压制磁粉时，第二滑块142的运动方向可为向左动作，并推动压实滑块143(也可称为冲头)。压实滑块143设置在模穴111内，当受到第二滑块142的推动后，将第二滑块142的横向作用力转变为该压实滑块143的纵向作用力，且该压实滑块143的该纵向作用力对该磁粉150加压。举例，在压制磁粉150时压实滑块143的运动方向可为向下动作，并对磁粉150加压，如图2所示。

如图3及图4所示，显示本发明第二实施例的电磁传动压实装置200。第二实施例的电磁传动压实装置200大体上类似于第一实施例的电磁传动压实装置100，类似的元件标示类似的标号。第二实施例的电磁传动压实装置200与第一实施例的电磁传动压实装置100不同的地方在于该电磁传动压实装置200的传动机构240。

该传动机构240包括杠杆242、滑块241及压实滑块243，可将导磁块230的横向作用力转变成压实滑块243的纵向作用力。滑块241设置在导磁块230的外侧(本发明第二实施例为右侧)，用以将导磁块230的横向作用力转变为该滑块241的纵向作用力。

举例，在压制磁粉250时，滑块241的运动方向可为向上动作，并推动杠杆242的右力臂242’。杠杆242设置在滑块241及压实滑块243的上方，且该杠杆242的右力臂242’设置在滑块241的移动方向处。当杠杆242的右力臂242’受到滑块241的纵向作用力推动后，杠杆242的左力臂242”利用中间的支点向下转动，并推动压实滑块243。压实滑块243受到杠杆242的左力臂242”的推动后，压实滑块243向下动作，并对磁粉250加压，如图4所示。

如图5及图6所示，显示本发明第三实施例的电磁传动压实装置300。第三实施例的电磁传动压实装置300大体上类似于第一实施例的电磁传动压实装置100，类似的元件标示类似的标号。第三实施例的电磁传动压实装置300与第一实施例的电磁传动压实装置100不同的地方在于电磁传动压实装置300只利用导磁块推动压实滑块而对该磁粉加压成形。

该导磁块330设置在线圈321内，当该脉冲电性信号流经该线圈321时，该线圈321和该导磁块330之间产生一互斥力，而对该导磁块330产生一横向作用力以移动该导磁块330对该磁粉350加压成形。但是用以对磁粉350加压的材料，通常是高硬度的材料，因此会再使用一压实滑块340对该磁粉350加压。上述中的压实滑块340并不限定本发明的实施方式。

该压实滑块340，设置在该导磁块330的内侧，使该导磁块330介在该压实滑块340与该线圈321之间。该导磁块330的该横向作用力可用以推动该压实滑块340，使该压实滑块340对模穴311内的磁粉350加压成形。举例，在压制磁粉350时，该导磁块330的运动方向可为向左移动，并推动压实滑块340。压实滑块340受到导磁块330的推动后压实滑块340同样向左移动，并对磁粉350加压，如图6所示。

如图7及图8所示，显示本发明第四实施例的电磁传动压实装置400。第四实施例的电磁传动压实装置400大体上类似于第三实施例的电磁传动压实装置300，类似的元件标示类似的标号。第四实施例的电磁传动压实装置400与第三实施例的电磁传动压实装置400不同的地方在于电磁传动压实装置400利用两组导磁块和两组压实滑块对磁粉加压。

第一导磁块431设置在该线圈421内，第二导磁块432也同样设置在该线圈421内，并相对该第一导磁块431。当该脉冲电性信号流经该线圈421时，该线圈421和该第一导磁块431之间会产生互斥力，而对该第一导磁块431产生一横向作用力。且该线圈421也和该第二导磁块432之间产生互斥力，而对该第二导磁块432产生一横向作用力。

该第一压实滑块441设置在该第一导磁块441的内侧，使该第一导磁块431介在该第一压实滑块441与该线圈421之间。该第二压实滑块442设置在该第二导磁块432的内侧，使该第二导磁块432介在该第二压实滑块442与该线圈421之间。

该第一导磁块431的该横向作用力用以推动该第一压实滑块441，使该第一压实滑块441向该第二压实滑块442的方向移动。同样地，该第二导磁块432的该横向作用力用以推动该第二压实滑块442，也使该第二压实滑块442向该第一压实滑块441的方向移动。利用第一压实滑块441及第二压实滑块442的移动，可对该磁粉450加压成形。举例：在压制磁粉450时，该第一导磁块431的运动方向可为向左移动，并推动第一压实滑块441，该第二导磁块432的运动方向可为向右移动，并推动第二压实滑块442。第一压实滑块441及第二压实滑块442受到推动后，同时向模穴411中心移动，并对磁粉450加压，如图8所示。

如图9所示，本发明的利用电磁传动压实装置的磁石制造方法，包括提供脉冲电性信号，一磁粉配向步骤及一磁粉加压步骤，如下所述：

如图1所示，在本实施例中：使用电磁传动压实装置100前，先将磁石原料粉碎形成磁粉150，再将磁粉150倒入模穴111内。

步骤S100：提供脉冲电性信号。将一脉冲电性信号(如脉冲电流)流经线圈121，使模穴111内产生强力磁场。

步骤S200：磁粉配向步骤。在模穴111内产生强力磁场的同时，对模穴111内的磁粉150产生配向排列。

步骤S300：磁粉加压步骤。产生强力磁场的同时，该线圈121会使导磁块130产生一涡电流，使得线圈121和导磁块130之间产生一互斥力，而对该导磁块130产生一横向作用力。导磁块130的横向作用力推动第一滑块141，使第一滑块141有一向上的作用力，并推动第二滑块142，第二滑块142为横向移动的物件，第二滑块142被第一滑块141推动后，第二滑块142就会推动压实滑块143，压实滑块143为一种纵向移动的物件，压实滑块143被第二滑块142推动后，利用压实滑块143的纵向作用力将模穴111内的磁粉150加压成形，如图2所示。

另一实施方式为，如图3及图4所示，与上述不同的地方在于磁粉加压步骤(步骤S300)：传动机构240同时利用滑块241和杠杆242，将导磁块230横向作用力变成压实滑块243的纵向作用力。导磁块230对一传动机构240产生一横向的作用力，导磁块230横向的作用力推动滑块241，使滑块241有一向上的作用力，并对杠杆242的右力臂242’向上施力，利用中间的支点，杠杆242的左力臂242”向下，并对压实滑块243加压，使压实滑块243对模穴内的磁粉加压成形，如图4所示。

再一实施方式为，如图5及图6所示，与上述不同的地方在于磁粉加压步骤(步骤S300)：产生该强力磁场的同时，使得该线圈321和一导磁块330之间产生一互斥力，而对该导磁块330产生一横向作用力(如向左作用力)，并该导磁块330的该横向作用力转变成压实滑块340的作用力，使该压实滑块340向左移动并对该磁粉350加压成形。因此，磁粉350配向排列的方向与该压实滑块340的移动方向垂直，如图6所示。

又一实施方式为，如图7及图8所示，与上述不同的地方在于磁粉加压步骤(步骤S300)：第一导磁块431的运动方向可为向左动作，并推动第一压实滑块441，该第二导磁块432的运动方向可为向右动作，并推动第二压实滑块442。第一压实滑块441及第二压实滑块442受到推动后，同时向模穴411中心移动，并对磁粉450加压，如图8所示。

本发明的磁石制造方法，是将磁粉配向和磁粉压实为同一时间所完成，因此可以快速的压制磁石。

当一脉冲电性信号流经线圈时在模穴内会产生强力磁场，并对模穴内的磁粉产生配向排列，同时在线圈外侧的导磁块，因为电磁感应原理，导磁块会同时产生一涡电流，因为涡电流的电流方向和线圈上的电流方向相反，使得线圈和导磁块之间产生一互斥力，也即该压实模具对该导磁块产生一横向作用力，再利用传动机构，将导磁块的横向作用力变成压实滑块的一作用力，再利用压实滑块的作用力将模穴内的磁粉加压成形，因此本发明只需脉冲电性信号流经线圈时的能量，就可完成磁粉的配向和压实的动作。

传动机构是利用滑块或杠杆的方式，改变力的传递方向，因此机械的组成结构上相对简单。

第一实施例及第二实施例中，磁粉压实的方向和磁粉配向的方向为平行，第三实施例及第四实施例中，磁粉配向排列的方向垂直该压实滑块的移动方向，因此在磁石的制作形状，可以有较多的变化。

相较于现有技术，本发明的电磁传动压实装置及方法只须提供单一能源给线圈上的脉冲电性信号，则可同时进行磁粉配向和磁粉加压的步骤，因此可快速压制磁石，节省能源，并降低工艺成本。再者，本发明的电磁传动压实装置的具有简单的机械结构，不须另外利用复杂的机械结构的磁粉加压装置进行磁粉加压的步骤。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁传动压实装置，其特征在于，包括：

一压实模具，包括一模穴，该模穴用以填入一磁粉；

一磁场产生单元，包括一线圈，该线圈围绕在该模穴的四周，其中当一脉冲电性信号流经该线圈时，在该模穴内会产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；

一导磁块，设置在该线圈的外侧，其中当该脉冲电性信号流经该线圈时，该线圈和该导磁块之间产生一互斥力，而对该导磁块产生一横向作用力；以及

一传动机构，包括一压实滑块，其中该传动机构用以将该导磁块的该横向作用力转变为该压实滑块的一纵向作用力，且该压实滑块的该纵向作用力对该磁粉加压成形，藉此产生该强力磁场的同时，既对该磁粉产生配向排列，且产生该互斥力对该磁粉加压成形。

2.根据权利要求1所述的电磁传动压实装置，其特征在于，该传动机构还包括：

一第一滑块，设置在该导磁块的外侧，用以将该导磁块的该横向作用力转变为该第一滑块的一纵向作用力；以及

一第二滑块，设置在该第一滑块的移动方向处，用以将该第一滑块的该纵向的作用力变为该第二滑块的一横向作用力，其中该第二滑块的该横向作用力推动该压实滑块。

3.根据权利要求1所述的电磁传动压实装置，其特征在于，该传动机构还包括：

一滑块，设置在该导磁块的外侧，用以将该导磁块的该横向作用力转变为该滑块的一纵向作用力；以及

一杠杆，包括一左力臂及一右力臂，其中当该右力臂受到该滑块的该纵向作用力推动后，该左力臂推动该压实滑块。

4.一种电磁传动压实装置，其特征在于，包括：

一压实模具，包括一模穴，该模穴用以填入一磁粉；

一磁场产生单元，包括一线圈，该线圈围绕在该模穴的四周，其中当一脉冲电性信号流经该线圈时，在该模穴内会产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；以及

一第一导磁块，设置在该线圈内，其中当该脉冲电性信号流经该线圈时，该线圈和该第一导磁块之间产生互斥力，而对该第一导磁块产生一横向作用力以移动该第一导磁块对该磁粉加压成形，使该磁粉配向排列的方向垂直该第一导磁块的移动方向，藉此产生该强力磁场的同时，既对该磁粉产生配向排列，且产生该互斥力对该磁粉加压成形。

5.根据权利要求4所述的电磁传动压实装置，其特征在于，还包括：

一第一压实滑块，设置在该第一导磁块的内侧，使该第一导磁块介在该第一压实滑块与该线圈之间；

其中该第一导磁块的该横向作用力用以移动该第一压实滑块，使该第一压实滑块对该磁粉加压成形。

6.根据权利要求5所述的电磁传动压实装置，其特征在于，还包括：

一第二导磁块，设置在该线圈内，并相对该第一导磁块，其中当该脉冲电性信号流经该线圈时，该线圈和该第二导磁块之间产生互斥力，而对该第二导磁块产生一横向作用力以推动该第二导磁块对该磁粉加压成形。

7.根据权利要求6所述的电磁传动压实装置，其特征在于，还包括：

一第二压实滑块，设置在该第二导磁块的内侧，使该第二导磁块介在该第二压实滑块与该线圈之间；

其中该第二导磁块的该横向作用力用以推动该第二压实滑块，使该第二压实滑块向该第一压实滑块的方向移动，并对该磁粉加压成形。

8.一种磁石制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

将一磁粉倒入一模穴内；

利用脉冲电性信号流经一线圈，使在该模穴内产生一强力磁场，并对该模穴内的该磁粉产生配向排列；以及

产生该强力磁场的同时，使得该线圈和一导磁块之间产生一互斥力，而对该导磁块产生一横向作用力，并使该导磁块的该横向作用力转变成一压实滑块的一作用力，以对磁粉加压成形，使该磁粉配向排列的方向垂直该压实滑块的移动方向，藉此产生该强力磁场的同时，既对该磁粉产生配向排列，且产生该互斥力对该磁粉加压成形。