CN107088656B - 粉末填充装置、烧结磁体制造设备和烧结磁体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉末填充装置、烧结磁体制造设备和烧结磁体制造方法。粉末填充装置包含：a‑1)粉末收纳室，其包括能够收纳粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；a‑2)网格构件，其设置于下部开口；a‑3)三个或更多个排气口，其以具有二维形状的方式设置于盖；a‑4)给气口，其设置于盖、位于由三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及a‑5)气体供给单元，其以脉冲的方式通过给气口向内部空间反复供给压缩气体。

Description

粉末填充装置、烧结磁体制造设备和烧结磁体制造方法

技术领域

本发明涉及用于对容器(以下称作“填充对象容器”)填充粉末的粉末填充装置以及使用该粉末填充装置的烧结磁体制造设备。

背景技术

作为用于制造烧结磁体的一种方法，已知如下无压工艺(PLP(press-lessprocess))法：以预定密度对填充对象容器填充原料粉末，然后在磁场中进行材料取向和烧结而不进行压缩成型(专利文献1)。该方法的优点在于，能够在不降低剩余磁通密度的情况下增大矫顽力(coercive force)，并且获得具有接近最终产品的形状的烧结磁体。这里，要求填充对象容器被原料粉末填充的密度比填充对象容器被原料粉末简单填充的情况(自然填充)的密度高(比压缩成型体的情况的密度低)。以下将以该密度对填充对象容器填充粉末的方式称作“高密度填充”。

专利文献2公开了一种对粉末填充容器进行粉末的高密度填充的空气拍击装置。在该装置中，填充对象容器被以使得筒状引导构件的下部开口与填充对象容器连通的方式可拆卸且可封闭地安装。筒状引导构件的下部开口处设置有网格构件，该网格构件由例如被以恒定间隔拉伸的多根线、被以恒定间隔穿孔的板材等形成。筒状引导构件的上部开口处以可拆卸且可封闭的方式安装有盖。盖连接有用于从压缩气体源向筒状引导构件内供给气体的气体供给管和用于从筒状引导构件的内部排出气体的气体排出管。气体供给管中设置有电磁阀。另一方面，在气体排出管中，也可以设置电磁阀，并且可以不设置电磁阀而自然地排出气体。在空气拍击装置中，从上部开口向筒状引导构件内投入粉末，随后，将盖安装于上部开口，并且将填充对象容器安装于下部开口。然后，反复开闭设置在气体供给管中的电磁阀，以使筒状引导构件中的粉末的上部空间的压力交替地升降。因此，经由网格构件对填充对象容器进行粉末的高密度填充。

专利文献1：日本特开2006-019521号公报

专利文献2：日本特开2001-072001号公报

发明内容

然而，作为本发明人的调查结果，发现在通过使用该空气拍击方法对填充对象容器填充粉末的情况下，粉末的填充密度根据在填充对象容器中的位置的不同而不同，并且填充密度在整个填充对象容器中不一定均匀。在本发明人进行更详细地调查之后，确定填充对象容器中发生填充密度的稀疏和/或稠密的位置还根据所使用的空气拍击装置相对应地变化。

本发明要解决的问题是提供粉末填充装置和使用该粉末填充装置的烧结磁体制造设备，该粉末填充装置能够利用粉末对粉末填充对象容器进行高密度填充，以使填充对象容器的整个内部中的填充密度大致均匀。

为了解决以上问题，根据本发明的粉末填充装置包含：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体。

在根据本发明的粉末填充装置中，在盖中以具有二维形状的方式设置三个或更多个排气口。即，三个或更多个排气口被以不布置在一条直线上的配置设置。在由三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部设置给气口。这里，将“由三个排气口围绕的区域”定义为由使这三个排气口彼此连接的线段围绕的区域(三角形)。“区域的内部”还包括在线段上的情况。在设置有四个或更多个排气口的情况下，可以为这些排气口额外提供满足以上要求的另一给气口。

盖可以固定于粉末收纳室，或者可以是可拆卸的。

当使用根据本发明的粉末填充装置时，首先，将粉末收纳在内部空间中。在盖可拆卸的情况下，可以将盖拆下，然后可以向内部空间供给粉末。在盖固定于粉末收纳室的情况下，可以在粉末收纳室额外设置粉末供给口，从而可以通过该粉末供给口向内部空间供给粉末，或者可以从下部开口向内部空间供给粉末。在填充对象容器安装于下部开口以使下部开口与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间的状态下，以脉冲的方式通过给气口向内部空间反复供给压缩空气。因而，内部空间中的粉末的上部空间的压力交替地升降，从而经由网格构件对填充对象容器进行粉末的高密度填充。

在根据本发明的粉末填充装置中，从给气口供给到内部空间的压缩气体在沿横向扩散的同时向下指向，进而从给气口朝向下部开口侧地对粉末加压。然后，压缩气体因来自粉末层的反作用而向上指向，并且在沿横向进一步扩散的同时到达排气口，然后向外排出。此时，由于给气口布置在由三个排气口围绕的区域的内部，所以已经沿横向扩散的气体会均匀地从排气口排出。因此，能够抑制内部空间中的压力的局部上升或下降，进而能够从开口经由网格构件向填充对象容器以具有大致均匀的密度的方式供给粉末。

期望给气口布置在距所述三个排气口的距离大致相等的位置处。该构造能够使内部空间中的压力分布进一步大致均匀，并且能够以具有进一步大致均匀的密度的方式向填充对象容器供给粉末。这里，距三个排气口的距离相等的位置可以从距离精确相等的位置略微移位。具体地，允许距三个排气口的距离相等的位置移位该距离的至多10％。

期望的是，排气口布置在由正方形格子、长方形格子或三角形格子形成的格子的格子点处。期望的是，给气口布置在格子中的单位格子的重心处。正方形格子和长方形格子中的单位格子的重心位于由连接设置在单位格子中的四个格子点之中的三个格子点(因此，还剩下一个点)的线段围绕的区域中(如上所述，包括在线段上的情况)。另外，正方形格子和长方形格子中的单位格子的重心位于距三个排气口的距离相等的位置处。因而，利用上述原因，能够使内部空间中的压力分布大致均匀。顺便地，排气口的位置可以从精确的重心(exact centroid)略微移位，并且允许排气口的位置移位距格点的距离的至多10％。

根据本发明的烧结磁体制造设备包含：

a)粉末填充装置，其包括：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳作为烧结磁体的原料的粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体；

b)取向单元，所述取向单元在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末施加磁场而不施加机械压力，以使所述粉末取向；以及

c)烧结单元，所述烧结单元在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末进行加热而不施加机械压力，以进行烧结。

根据本发明的烧结磁体制造方法使用如下的粉末填充装置，所述粉末填充装置包括：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳作为烧结磁体的原料的粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体，并且；

所述方法包括：

A)粉末填充步骤，将所述粉末填充在所述粉末填充装置的内部空间中，并以脉冲的方式向所述内部空间反复供给压缩气体，以对所述填充对象容器填充所述粉末；

B)取向步骤，在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末施加磁场而不施加机械压力，以使所述粉末取向；以及

C)烧结步骤，在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末进行加热而不施加机械压力，以进行烧结。

根据本发明，能够对粉末填充容器进行粉末的高密度填充，以使填充密度大致均匀。

附图说明

图1A是示出根据本发明的粉末填充装置的整体构造的示意图；图1B是示出给气口和排气口的配置的俯视图。

图2是示出位于实施方式的粉末填充装置中的主体外侧的底面的图。

图3A是示出待通过使用实施方式的粉末填充装置填充粉末的填充对象容器的示例的俯视图；图3B是示出该示例的纵截面图。

图4是示出实施方式的粉末填充装置的动作的示意图。

图5是示出填充对象容器填充粉末之后的高密度化处理的示例的示意图。

图6是示出在盖的内侧设置有膜等的粉末填充装置的变型例的示意图。

图7A至图7D是示出给气口和排气口的配置的四个变型例的俯视图。

图8包含图(a-1)和图(b-1)以及图(a-2)和图(b-2)，其中图(a-1)和图(b-1)分别示出了通过计算在空气拍击(air tapping)期间施加到主体中的粉末的压力的空间分布而获得的实施例1和实施例2的结果，图(a-2)和图(b-2)分别示出了通过对腔中的填充密度的分布进行实验而获得的实施例1和实施例2的结果。

图9是示出实施例和比较例中的填充密度的平均值和变化的大小的曲线图。

图10A和图10B是分别示出了包括外周部排气口的示例(实施例3和实施例4)的俯视图。

图11包含图(a-1)和图(b-1)以及图(a-2)和图(b-2)，其中图(a-1)和图(b-1)分别示出了通过计算在空气拍击期间施加到主体中的粉末的压力的空间分布而获得的实施例3和实施例4的结果，图(a-2)和图(b-2)分别示出了通过对腔中的填充密度的分布进行实验而获得的实施例3和实施例4的结果。

图12是示出根据实施方式的烧结磁体制造设备的整体构造的示意图。

具体实施方式

将基于图1至图12说明根据本发明的粉末填充装置和烧结磁体制造设备的实施方式。

图1A是示出根据实施方式的粉末填充装置10的整体构造的示意图。粉末填充装置10包括主体11、盖12和气体供给源13。

主体11是箱状长方形平行六面体。主体11的顶部整体是开放的，并且底部设置有将稍后说明的下部开口111。盖12是具有与主体11相同的横截面的箱状长方形平行六面体。盖12的底部整体是开放的，并且顶部设置有将稍后说明的给气口121和排气口122。作为主体11和盖12，可以使用由不锈钢、铝等形成的构件。

在盖12的侧壁的下端遍及整周地设置有密封材料123。盖12的上表面设置有连接构件125，连接构件125连接到对盖12向下加压的加压缸124的可动部。当盖12载置在主体11上并通过加压缸124朝向主体11侧加压时，确保主体11与盖12之间的边界处的气密性，由此形成具有内部空间102的粉末收纳室101，其中除了下部开口111、给气口121和排气口122以外的部分均是密封的。密封材料123可以设置在主体11的侧壁的上端。

在主体11的底部，设置有总数为18个的长方形下部开口111，即，在该长方形的底部的长边方向上等间隔设置有六个长方形下部开口111，在短边方向上采用比长边方向上的间隔长的间隔而等间隔设置有三个长方形的下部开口111。在位于主体11的外侧的底面，以围绕所有18个下部开口111的方式设置有密封材料113(参见图2)。

各下部开口111均附接有网格构件15。网格构件15通过在纵向和横向上(vertically and horizontally)以恒定间隔设置多根拉伸线而形成。在本实施方式中，将具有3μm的平均粒径的粉末设定为用于对填充对象容器进行填充的对象，并且将网格构件15的线的间隔设定为3mm。以这种方式，网格构件15中的线的间隔比粉末的平均粒径大三个数量级。然而，由于粉末的颗粒是聚集的，所以仅通过将粉末载置在网格构件15上，粉末不会穿过线之间的空间而落下。

在位于主体11侧的底面，通过间隔件30安装有填充对象容器20。在填充对象容器20中，在长方形的平板状主体21的上表面侧设置有18个平板状的腔22。腔22以与粉末填充装置10的主体11中的下部开口111相同的间隔设置，即，在长边方向上设置有六个腔，在短边方向上设置有三个腔(参见图3)。腔22的上表面具有与下部开口111相同的形状。间隔件30由具有通孔31的板状介质形成，通孔31被以具有与下部开口111相同的形状和相同的配置的方式设置为18个，并且间隔件30还包含以围绕所有18个通孔31的方式设置于下表面的密封材料32。当从下方依次堆叠填充对象容器20、间隔件30和主体11以使腔22、通孔31和下部开口111的位置匹配，并且通过加压缸124经由盖12向填充对象容器20侧对主体11加压时，通过密封材料113和32确保了主体11与间隔件30之间的边界处以及间隔件30与填充对象容器20之间的边界处的气密性，并且通过填充对象容器20密封了主体11的下部开口111。在使用根据本实施方式的粉末填充装置10时，不必在主体11与填充对象容器20之间夹设间隔件30，主体11的底面可以直接附接于填充对象容器20。将在说明粉末填充装置10的使用方法时说明使用间隔件30的目的。

如图1B的俯视图所示，盖12的顶部设置有六个给气口121和18个排气口122。图1B通过虚线示出当主体11、盖12、间隔件30和填充对象容器20彼此重叠时填充对象容器20的腔22所布置的位置。排气口122被以如下方式配置成具有二维形状：在长方形的顶部的长边方向上以等间隔配置六个排气口122，在短边方向上采用比长边方向上的间隔长的间隔而等间隔配置三个排气口122。即，排气口122布置在长方形格子中的格子点(lattice point)处。当盖12安装于主体11时，各排气口122均位于对应的下部开口111的长方形的重心的正上方。给气口121被以如下方式配置成具有二维形状：在长边方向上以排气口122的间隔两倍长的间隔配置三个给气口121，在短边方向上以与排气口122的间隔相同的间隔配置两个给气口121。这里，将注意力放在由连接图1B所示的四个排气口122₁、122₂、122₃和122₄中的任意三个排气口的线段限定的三角形所形成的区域。例如，将重点放在由使三个排气口122₁、122₂和122₃彼此连接的线段限定的三角形所形成的区域122A，给气口121布置在线段上，即，给气口121布置在如以上定义的区域122A中。这同样适用于诸如排气口122₁、122₂和122₄等的排气口的其它组合。此外，排气口122₁和122₃以及排气口122₂和122₄相对于给气口121对称。因而，由使四个排气口122₁、122₂、122₃和122₄中的任意三个排气口彼此连接的线段限定的三角形所形成的区域包括相对于给气口121对称的两个排气口。给气口121还与布置有排气口122的长方形格子的单位格子122U的重心的位置一致。如上所述，四个排气口122₁、122₂、122₃和122₄中的任一排气口均具有距给气口121的距离相等的位置。

如将稍后说明的，粉末填充装置10具有用于盖12的移动机构(未示出)，该移动机构用于在向主体11内供给粉末时使盖12从主体11的正上方位置横向移动。

气体供给源13包括压缩气体源131、压缩气体配管132和电磁阀133。压缩气体配管132从压缩气体源131分支为6根(图1中仅示出三根)，并且这六根压缩气体配管132连接到对应的给气口121。六根压缩气体配管132中均设置有电磁阀133。在处理诸如烧结磁体的原料合金化粉末等的容易氧化的粉末的情况下，可以使用诸如氮气等非活性气体或稀有气体作为压缩气体。在处理不存在氧化问题的粉末的情况下，就成本而言可以使用空气。压缩气体配管132的一部分具有柔性，使得盖12能够在主体11的正上方的位置与其它位置之间移动，或者在将盖12压向主体11时使得盖12能够上下移动。本实施方式中使用的电磁阀133是能够以每秒大约数十次的高速反复开闭的阀。可以仅在配管分支为六根压缩气体配管132所在的点的前方(压缩气体源131侧)的位置处设置一个电磁阀133。

在本实施方式中，排气口122就这样向盖12的外侧开放。然而，排气口122可以连接到设置在盖12的外侧的排气管，电磁阀可以设置在排气管中。在使用这种电磁阀的情况下，开闭时刻被设定为与压缩气体配管132中的电磁阀133的开闭时刻相反。

在处理易于氧化的粉末的情况下，粉末填充装置10中的至少主体11和盖12与填充对象容器20和间隔件30一起收纳在充满非活性气体(在无氧环境下)的外容器(未示出)中。

将参照图4说明本实施方式中的粉末填充装置10的动作。首先，在主体11与盖12彼此分离的状态下，向主体11内供给粉末P(图4的(a))。此时，粉末P被载置在设置于下部开口111的网格构件15上，但是粉末P不穿过网格构件15中的线之间的空间，并且归因于上述原因，粉末P不会落下。

然后，将在上表面安装有间隔件30的填充对象容器20以如下方式布置在主体11的正下方：使主体11中的下部开口111的位置与填充对象容器20中的腔22的位置匹配。另外，将盖12载置在主体11上。通过加压缸124对盖12向下加压(图4的(b))。因而，通过密封材料123、113和32分别确保了盖12与主体11之间、主体11与间隔件30之间以及间隔件30与填充对象容器20之间的气密性。

在该状态下，使电磁阀133以每秒数十次的周期反复进行开闭，由此通过压缩气体配管132和给气口121以脉冲的方式从压缩气体源131向粉末收纳室101的内部空间102反复供给压缩气体(图4的(c))。归因于排气口122的排气阻力，所供给的压缩气体略微延迟于气体供给的时刻地从排气口122排出。因而，压力在粉末收纳室101的内部空间102中以上述周期反复升降。粉末P被压力(空气拍击)以相同的周期向下反复加压，并且粉末P被从网格构件15中的线之间的空间向下推以落下到填充对象容器20的腔22。压缩气体的压力以及周期与一个周期中的用于供给压缩气体的时间的比(占空比)可以由本领域技术人员通过对待处理的每种粉末进行预先实验来适当地限定。

当进行了预定时间的操作时，腔22充满粉末P，并且粉末P占据腔22上方的直至间隔件30中的通孔31的特定位置。然后，解除通过加压缸124的加压，使处于彼此一体化的状态下的填充对象容器20和间隔件30与主体11分离(图4的(d))。因此，完成了腔22和通孔31填充粉末P的操作。

这里，已经说明了使用间隔件30的实施方式。间隔件30用于通过接下来将说明的后处理进一步提高粉末的填充密度。因此，只要无需将填充密度提高为比通过空气拍击获得的填充密度高，就不必使用间隔件30。然而，在通过PLP法制造RFeB(R₂Fe₁₄B：R表示诸如Nd等的稀土类元素)烧结磁体的情况下，仅通过空气拍击难以实现所要求的填充密度。因此，期望通过使用间隔件30进行如下高密度化处理。

将参照图5说明高密度化处理。

首先，通过刮具36刮除从间隔件30的上表面略微突出的粉末P，并且使粉末P的上表面与间隔件30的上表面处于同一平面(图5的(a))。本实施方式中的刮具36包含第一刮除单元361至第三刮除单元363。第一刮除单元361至第三刮除单元至363的与粉末P接触的顶端的高度从第一刮除单元361朝向第三刮除单元363减小。当刮具36整体以第一刮除单元361、第二刮除单元362和第三刮除单元363的顺序移动以与粉末P接触时，能够逐渐地刮除粉末P。然后，将具有与间隔件30的通孔31相同形状的冲头35从上侧插入通孔31，因而将通孔31中的粉末P推入填充对象容器20的腔22(图5的(b))。因而，以比通过粉末填充装置10填充的情况的密度高的密度对腔22填充粉末P。

这里，为了抑制因重复使用而发生磨耗，使用具有优异耐磨耗性的材料用于各刮除单元361至363和间隔件30。本实施方式的各刮除单元361至363均由(日本工业标准(JIS)的G4404中规定的)SKD11制成，SKD11是具有如下表1所示的成分的冷切割钢材。尽管依赖于制造条件，但是SKD11具有硬度为60以上的高值的洛氏硬度(HRC)。对于本实施方式的间隔件30，对不锈钢(SUS304)进行硬镀铬，以将表面的HRC控制为63以上。如果间隔件30被磨耗，则由各刮除单元361至363刮除的粉末P的量会改变，因而填充腔22的粉末P的填充量会改变。因此，期望间隔件30的表面的HRC比各刮除单元361至363的HRC高。

表1

SKD11的成分(单位：质量％)

图6示出了本实施方式的变型例中的粉末填充装置10A。粉末填充装置10A包含具有主体11和盖12A的粉末收纳室101A。主体11具有与上述实施例相同的构造，但是盖12A具有如下构造。盖12A具有膜126和膜抑制构件127。膜126由硅橡胶制成且被沿横向拉伸，膜抑制构件127是金属网且设置在膜126的正下方。除了以上说明以外，粉末填充装置10A的构造与粉末填充装置10的构造相同。

粉末填充装置10A的操作与粉末填充装置10的操作相同。当从给气口121向粉末收纳室101A的内部空间102A导入压缩气体时，压缩气体本身不穿过膜126，而是对膜126向下加压(图6中的点划线)，进而使膜126的下侧的气体对粉末P加压。因此，与粉末填充装置10同样，能够将粉末P从网格构件15中的线之间的空间压下，并且能够将粉末供给到填充对象容器20的腔22。在使用膜126的情况下，当从给气口121向粉末收纳室101A的内部空间102A导入压缩气体的情况下，能够防止如下情形的发生：主体11中的粉末P飞散到内部空间102A中的膜126的上侧，即，飞散到给气口121和排气口122侧的区域1021A中，进而使给气口121或排气口122被粉末P堵塞。

如果不设置膜抑制构件127，则膜126可能会被过度地降下而与主体11中的粉末P接触。如果膜126与粉末P接触，则压缩力会直接作用于粉末P，因而产生密度分布。因而，在盖12A的内侧、膜126的下方设置膜抑制构件127，如此防止膜126与粉末P接触。

膜126的材料不限于硅橡胶，只要其具有柔性即可。例如，可以使用聚氨酯等。膜抑制构件127不限于金属网，只要其能够抑制膜126下降成比膜抑制构件127低且能够使气体穿过膜抑制构件127即可。例如，可以使用板材中设置有多个孔的构件或棒材被横向配置的构件。

图7A至图7D示出了给气口121和排气口122的配置的变型例。图7A是如下情况：给气口121分别配置在配置有排气口122的长方形格子中的所有单位格子的重心(换句话说，给气口121配置在通过将排气口122的长方形格子沿纵向和横向移位半个周期而获得的长方形格子的所有格子点上)。图7B是与填充对象容器20中的腔22的位置没有关系的如下情况：排气口122布置在正方形格子的格子点上，给气口121布置在正方形格子中的单位格子的重心处。图7C是如下情况：排气口122布置在三角形格子的格子点上，给气口121布置在三角形格子的单位格子的重心处。图7D是如下情况：排气口122布置在长方形格子的格子点(该格子点的周期和位置与图1B的示例中的长方形格子的格子点的周期和位置不同)，给气口121被布置成从该长方形格子中的单位格子的重心移位距四个相邻排气口122的距离的10％(布置在不像上述实施方式那样与单位格子的重心的位置等同的位置处)。这些情况均满足本发明中的对给气口121和排气口122的位置的要求。

接下来，将说明基于本实施方式中的粉末填充装置的构造的计算结果和使用本实施方式中的粉末填充装置的实验结果。使用膜126等的粉末填充装置10A用于下述实验中，但是即使当使用粉末填充装置10时，除了粉末P会在粉末收纳室101的内部空间102中飞散的问题以外，也会获得同样的实验结果。在忽略膜126和膜抑制构件127的情况下进行计算。关于给气口121和排气口122的位置，提供图1B所示的情况(实施例1)和图7D所示的情况(实施例2)这两种情况。

图8包括通过计算在空气拍击期间施加到主体11中的粉末P的压力的空间分布而获得的结果。图8的(a-1)示出了实施例1中获得的结果，图8的(b-1)示出了实施例2中获得的结果。图8还包括通过对填充对象容器的粉末P的填充密度的分布进行实验而获得的结果。图8的(a-2)示出了实施例1中获得的结果，图8的(b-2)示出了实施例2中的获得的结果。在填充密度分布的实验中，代替图3所示的填充对象容器20，使用如下填充对象容器：该填充对象容器在填充对象容器20的设置有18个腔22的整个区域中具有一个腔。图8的(b-1)和(b-2)以重叠的方式假想地示出了填充对象容器20中的18个腔22。图8中的浓淡表示压力或填充密度的差异。即，阴影表示颜色越黑(接近黑色)，压力越低或填充密度越小。从图8可知，压力的空间分布的计算结果和腔22的填充密度的分布的实验结果两者表明，实施例1比实施例2接近均匀。

图9以曲线图示出了在对图3所示的填充对象容器20中的18个腔22填充粉末的情况下通过对填充密度的平均值和各腔的粉末的质量变化量进行实验而得到的结果。曲线图的横轴表示粉末供给时间，该粉末供给时间是在通过空气拍击反复供给压缩气体以供给粉末的时间。各腔的粉末的质量变化是指18个腔中最大质量与最小质量之间的差值。腔的容量是2.06cm³。填充密度的变化是用图9所示的粉末的质量变化的值除以该容量的值而获得的。发现与实施例2相比，实施例1分别呈现出填充密度的略微高的平均值和各腔的粉末质量(填充密度)显著小的变化。然而，实施例2仍处于可行的水平。

对于根据本发明的粉末填充装置，可以进行如下变型。在根据本发明的粉末填充装置中，在盖中以具有二维形状的方式设置至少三个排气口，在由该至少三个排气口中的任意三个排气口围绕而成的区域的内部设置给气口，并且还可以在盖中以围绕设置上述排气口和上述给气口的区域的方式布置多个排气口(外周部排气口)。在粉末收纳室中，由于从给气口供给的气体的移动被限制在粉末收纳室的外周部(侧壁附近)，所以外周部处的压力容易比中央附近的压力高。结果，在填充对象容器中可能发生不均匀性，即外周部侧的粉末的填充密度比中央附近的粉末的填充密度高。因而，当设置有上述外周部排气口时，能够高效率地从粉末体收纳室中的外周部附近排出气体，从而能够使粉末收纳室的压力进一步大致均匀。因此，使填充对象容器中的粉末的填充密度进一步大致均匀。

图10A和图10B分别示出了具有外周部排气口的粉末填充装置中的给气口121、排气口122和外周部排气口1220的配置的实施例3和实施例4。由于除了给气口121、排气口122和外周部排气口1220以外，实施例3和实施例4中的粉末填充装置具有与其它实施例相同的构造，所以将省略详细说明。以下将说明给气口121、排气口122和外周部排气口1220的构造。

给气口121和排气口122在实施例3中以与图1B所示的示例相同的配置设置在盖12中，在实施例4中以与图7A所示的示例相同的配置设置在盖12中。外周部排气口1220在实施例3和实施例4中具有共同的构造。外周部排气口1220设置在粉末收纳室101的外周部侧(侧壁附近)，该外周部侧比配置有给气口121和排气口122的区域122X靠外。在区域122X的(图10A和图10B中的)右侧和左侧设置在纵向上一列、三个外周部排气口1220，在区域122X的(图10A和图10B中的)上侧和下侧设置在横向上一行、八个外周部排气口1220。相邻的外周部排气口1220之间的间隔与排气口122的间隔基本相同。粉末收纳室101的横截面中的四个角为圆形(未示出)。因此，为了将所有外周部排气口1220配置在粉末收纳室101内，横向上的行的两端处的外周部排气口1220配置在比等间隔配置的情况靠内侧。所有外周部排气口1220的直径可以彼此相等。然而，在本实施方式中，配置在横向上的外周部排气口1220与排气口122之间的距离比配置在纵向上的外周部排气口1220与排气口122之间的距离短。因而，使配置在横向上的外周部排气口1220的直径比配置在纵向上的外周部排气口1220的直径小。

对于实施例3和实施例4，图11包括通过计算在空气拍击期间施加到主体11中的粉末P的压力的空间分布而获得的结果((a-1)和(a-2))和通过对填充对象容器的粉末P的填充密度的分布进行实验而获得的结果((b-1)和(b-2))。当比较实施例3和除了外周部排气口1220以外具有与实施例3相同的构造的实施例1(图8的(a-1)和(a-2))时，在实施例3中，进一步抑制了填充对象容器的边缘部附近的填充密度的增大，从而使填充密度进一步大致均匀。当比较实施例3和实施例4时，在给气口121较密集配置的实施例4中，进一步增大了填充对象容器的中央附近的填充密度。因而，在实施例4中，减小了边缘部附近的填充密度的差异，从而使填充对象容器整体的填充密度的均匀性更好。

接下来，将参照图12说明根据本发明的烧结磁体制造设备的实施方式。本实施方式的烧结磁体制造设备40包含粉末填充装置10(或10A)、粉末高密度化装置42、盖附接单元43、取向装置(取向单元)44和烧结炉(烧结单元)45。烧结磁体制造设备40还包含以粉末填充装置10、粉末高密度化装置42、盖附接单元43、取向装置44和烧结炉45的顺序输送填充对象容器20的输送装置(带输送器)46。在这些装置中除了烧结炉45以外的装置均收纳在内部具有非活性气体环境的共用外容器47中。由于还向烧结炉45内单独供非活性气体，因而烧结炉45也具有非活性气体环境。用于使外容器47和烧结炉45内获得非活性气体环境的部件构成无氧环境收纳单元。粉末填充装置10中的压缩气体源131整体和压缩气体配管132中的一些压缩气体配管布置在外容器47之外。

粉末填充装置10是对填充对象容器20填充作为烧结磁体的原料的粉末的装置，并且粉末填充装置10具有上述构造。粉末高密度化装置42包含上述冲头35和刮具36。盖附接单元43是用于将填充对象容器20的盖(与粉末填充装置10的盖12不同)附接到已经填充有粉末的填充对象容器20的装置。该盖用于防止合金粉末因取向装置44中的磁场、烧结炉45中的气体的对流等而从填充对象容器20飞散。

取向装置44包含线圈441和容器升降装置442。线圈441具有大致在竖直方向(上下方向)上的轴线，并且布置在容器升降装置442的上方。容器升降装置442是使填充对象容器20在填充对象容器20被容器输送装置46输送所在处的位置与线圈441的内部空间之间上下移动的装置。

烧结炉45包含：烧结室451，其能够收纳多个填充对象容器20；搬入口452，其与外容器47连通；和门453，其设置在搬入口452中且具有隔热性。

以下将说明烧结磁体制造设备40的动作。首先，容器输送装置46将填充对象容器20输送到粉末填充装置10。如上所述，对填充对象容器20的腔22填充合金粉末。然后，容器输送装置46将填充对象容器20输送到粉末高密度化装置42。如上所述，在通过使用冲头35对粉末进行高密度化之后，通过刮具36除去上部的超量粉末。容器输送装置46将填充对象容器20输送到盖附接单元43，并且使盖附接到填充对象容器20。然后，通过输送装置46将填充对象容器20输送到取向装置44，并且通过取向装置44中的容器升降装置442将填充对象容器20布置在线圈441中。由线圈441产生的磁场使填充对象容器20中的粉末取向。在取向处理之后，通过容器升降装置442将填充对象容器20从线圈441向下移动，并且通过输送装置46将填充对象容器20输送到烧结炉45。在烧结室451中以预定温度(通常为800℃至1100℃)对填充对象容器20加热，如此对填充对象容器20中的粉末进行烧结。

如上所述，在烧结磁体制造设备40中，能够在不进行压缩成型的情况下通过使用进行磁场取向和烧结的PLP法来制造烧结磁体。

虽然以上已经详细说明了本发明的实施方式，但是本发明不应被理解为以任何方式限于以上实施方式，并且显而易见地，能够在不超出本发明的主旨和范围的情况下进行各种改变和变型。

本申请基于2016年2月18日递交的日本专利申请No.2016-029303和2016年8月25日递交的日本专利申请No.2016-165067，并且通过引用将这两件日本专利申请的内容并入本文。

附图标记说明

10、10A 粉末填充装置

101、101A 粉末收纳室

102、102A 粉末收纳室的内部空间

1021A 粉末收纳室的内部空间中的比膜靠给气口和排气口侧的区域

11 粉末填充装置的主体

111 粉末填充装置的下部开口

113、123、32 密封材料

12、12A 粉末填充装置的盖

121 给气口

122、122₁、122₂、122₃、122₄ 排气口

122A 由三个排气口围绕而成的区域

122U 单位格子

122X 布置有给气口和排气口的区域

1220 外周部排气口

124 加压缸

125 连接构件

126 膜

127 膜抑制构件

13 气体供给源

131 压缩气体源

132 压缩气体配管

133 电磁阀

15 网格构件

20 填充对象容器

21 填充对象容器的主体

22 腔

30 间隔件

31 通孔

35 冲头

36 刮具

361、362、363 刮除单元

40 烧结磁体制造设备

42 粉末高密度化装置

43 盖安装单元

44 取向装置

441 线圈

442 容器升降装置

45 烧结炉

451 烧结室

452 搬入口

453 门

46 容器传输装置

47 外容器

Claims (6)

1.一种粉末填充装置，其包括：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体。

2.根据权利要求1所述的粉末填充装置，其特征在于，所述给气口布置在距所述三个排气口的距离大致相等的位置处。

3.根据权利要求1所述的粉末填充装置，其特征在于，所述排气口布置在由正方形格子、长方形格子或三角形格子形成的格子的格子点处，所述给气口布置在所述格子中的单位格子的重心处。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的粉末填充装置，其特征在于，所述粉末填充装置还包括位于所述盖的外周部排气口，其中，所述外周部排气口以围绕设置所述排气口和所述给气口的区域的方式布置。

5.一种烧结磁体制造设备，其包括：

a)粉末填充装置，其包括：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳作为烧结磁体的原料的粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体；

b)取向单元，所述取向单元在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末施加磁场而不施加机械压力，以使所述粉末取向；以及

c)烧结单元，所述烧结单元在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末进行加热而不施加机械压力，以进行烧结。

6.一种烧结磁体制造方法，该烧结磁体制造方法利用粉末填充装置，其中，

所述粉末填充装置包括：

a-1)粉末收纳室，所述粉末收纳室包括能够收纳作为烧结磁体的原料的粉末的内部空间、位于上部的盖和位于下部的下部开口，其中所述下部开口能够与填充对象容器的粉末填充单元形成密闭空间；

a-2)网格构件，所述网格构件设置于所述下部开口；

a-3)三个或更多个排气口，所述三个或更多个排气口以具有二维形状的方式设置于所述盖；

a-4)给气口，所述给气口设置于所述盖、位于由所述三个或更多个排气口中的任意三个排气口围绕的区域的内部；以及

a-5)气体供给单元，所述气体供给单元以脉冲的方式通过所述给气口向所述内部空间反复供给压缩气体，并且

所述方法包括：

A)粉末填充步骤，将所述粉末填充在所述粉末填充装置的内部空间中，并以脉冲的方式向所述内部空间反复供给压缩气体，以对所述填充对象容器填充所述粉末；

B)取向步骤，在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末施加磁场而不施加机械压力，以使所述粉末取向；以及

C)烧结步骤，在所述填充对象容器填充有所述粉末的状态下对所述粉末进行加热而不施加机械压力，以进行烧结。