CN110741455A - 带锥形的铁氧体磁芯及其制造方法及装置、以及使用其的电感元件 - Google Patents

带锥形的铁氧体磁芯及其制造方法及装置、以及使用其的电感元件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带锥形的铁氧体磁芯，该带锥形的铁氧体磁芯为圆柱状或圆筒状且具有长度比外径大的形状，在至少一个端部具有由磨削加工面形成的锥形部，锥形部具有沿着铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕，对于所述带锥形的铁氧体磁芯，可以通过使铁氧体磁芯自转，并且通过旋转的砂轮进行无心磨削来形成。

Description

带锥形的铁氧体磁芯及其制造方法及装置、以及使用其的电 感元件
技术领域
本发明涉及在端部具有锥形部的圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯、以及高精度且高效地制造该铁氧体磁芯的方法及装置、以及使用该铁氧体磁芯的电感元件。
背景技术
在智能手机、平板电脑这样的电子设备中，作为用户能够容易地输入其操作信息、文字信息的输入单元，设置有组合了用于指示位置的电子笔和用于检测所述位置的传感器基板的位置检测装置。例如在日本特开平08－050535号所公开的位置检测装置中，从电子笔的线圈对设置于传感器基板的X－Y方向的传感器线圈组施加脉冲信号，利用电磁感应的原理使线圈组产生电动势，由此得到X－Y坐标的位置信息。在电子设备中，传感器基板设置于显示面板的下部，通过各种软件使显示在显示器上的信息等与所述位置信息联动，从而使向电子设备的信息输入变得容易。
在这样的位置检测装置所使用的电子笔中，为了提高与传感器基板的线圈组的耦合，提高位置信息的准确性，在线圈的空芯部配置有圆筒状的磁芯。图13示出日本特开平08－050535号所记载的位置检测装置中使用的电子笔的内部结构。在该电子笔中，在框体501的内部收纳有卷绕了线圈509的圆筒状铁氧体磁芯506。圆筒状铁氧体磁芯506具有根据框体501的内部结构而缩径的前端锥形部507、以及前端被帽状的盖503覆盖的开关棒502能够滑动的中空部504。铁氧体磁芯506的后端侧固定于框体501内的支承部508。另外，开关棒502的后端部与固定于电路基板511的动作开关505连结。
对于日本特开平08－050535号所记载的电子笔中使用的小型的铁氧体磁芯，为了收纳于细长的筺体，例如具有外径为5mm以下、厚度为1mm以下、且长度为10mm以上的细长的圆筒形状。在这样的小型的圆筒状铁氧体磁芯中，考虑利用圆筒磨削盘夹持，对端部进行磨削而形成锥形部，但需要以规定的精度对固定于磨削盘的主轴(旋转轴)的铁氧体磁芯进行定心的繁杂的作业，不利于加工大量的铁氧体磁芯。另外，铁氧体磁芯容易发生脆性破坏，因此还有在夹持时容易产生裂纹、缺口这样的问题。
另外，即使是细长的小型的圆筒状铁氧体磁芯也不能进行干式成形，但难以将铁氧体颗粒紧密地填充到模具中，特别是在形成锥形部的端部，成形密度容易变得不充分。在成形密度低的部分，在烧结工序中产生变形、空孔等缺陷。这样，难以通过干式成形法高精度、近净成形地且高效地形成细长的小型的圆筒状铁氧体磁芯。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的目的在于，提供在端部高精度形成锥形部的圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯、及通过无心磨削抑制裂纹、缺口的产生而高效地制造上述带锥形的铁氧体磁芯的方法、以及使用了带锥形的铁氧体磁芯的电感元件。
用于解决课题的方案
即，本发明的带锥形的铁氧体磁芯的特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯为圆柱状或圆筒状且具有长度比外径大的形状，
在至少一个端部具有由磨削加工面形成的锥形部，
所述锥形部具有沿着铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕。
优选的是，本发明的带锥形的铁氧体磁芯实质上不具有由颗粒边界产生的缺陷。
优选的是，本发明的带锥形的铁氧体磁芯除了所述锥形部以外的表面部分实质上保持烧结面的状态。
优选的是，所述锥形部由锥度比不同的多个加工面构成。
也可以是，本发明的带锥形的铁氧体磁芯在两端具有锥形部。
制造上述带锥形的铁氧体磁芯的本发明的方法的特征在于，使所述铁氧体磁芯以中心轴线为旋转轴进行自转，并且通过旋转的砂轮对圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
优选的是，通过烧结不存在颗粒边界的圆柱状或圆筒状的铁氧体成形体来制作所述圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯。
优选的是，本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法使用包括具有圆环状外周面的旋转自如的工件进给轮、以及与所述工件进给轮的圆环状外周面相对的工件按压构件的无心磨削装置，
在旋转的所述工件进给轮与所述工件按压构件之间将所述铁氧体磁芯支承为旋转自如，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使所述铁氧体磁芯自转。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，
所述砂轮的外周面呈轴线方向中央部凹入的圆弧状，
所述砂轮的旋转轴与所述工件进给轮的旋转轴实质上正交，
使自转的各铁氧体磁芯沿着所述工件进给轮的圆环状外周面移动，
通过使自转的各铁氧体磁芯与所述砂轮的凹圆弧状外周面滑动接触而进行无心磨削，从而形成所述锥形部。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，
将具有多个轴线方向狭缝的圆环状的载体引导件配置于所述工件进给轮的外周，
在由所述载体引导件的各狭缝和所述工件进给轮的外周面构成的各槽部配置各铁氧体磁芯。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，
所述工件进给轮在外周面具有多个轴线方向槽部，
在各槽部配置各铁氧体磁芯。
优选的是，所述工件按压构件是(a)具有与所述工件进给轮的圆环状外周面同心的圆环状内周面的固定构件、或者是(b)围绕所述工件进给轮的外周的圆环状带。
优选的是，所述固定构件在与所述铁氧体磁芯相接的内周侧具有耐磨损层。
优选的是，所述耐磨损层由硬质合金构成。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，
在所述槽部的轴线方向后端部设置限制所述铁氧体磁芯的轴线方向移动的工件止动件，
将所述工件止动件作为无心磨削的轴线方向基准面。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，在无心磨削中，使所述砂轮向将所述铁氧体磁芯推向所述工件止动件侧的方向旋转。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，使所述槽部相对于所述工件进给轮的旋转轴向以规定的角度倾斜，从而将所述槽部内的所述铁氧体磁芯按压于所述工件止动件。
优选的是，在本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法的基础上，通过挤出成形形成不存在颗粒边界的圆柱状或圆筒状的铁氧体成形体。
制造上述带锥形的铁氧体磁芯的本发明的第一装置的特征在于，具备：
旋转自如的工件进给轮，其具有圆环状外周面；
工件按压构件，其与所述工件进给轮的圆环状外周面相对；
旋转自如的圆筒形载体引导件，其在所述工件进给轮的旋转轴的方向具有多个狭缝，且配置于所述工件进给轮的外周；以及
砂轮，其具有圆环状外周面，并沿着所述狭缝的大致长度方向旋转，
在由所述工件进给轮的圆环状外周面和所述圆筒形载体引导件的各狭缝形成的各槽部配置圆柱状或圆筒状的各铁氧体磁芯，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使各铁氧体磁芯自转，并且通过所述圆筒形载体引导件的旋转使各铁氧体磁芯沿着所述工件进给轮公转，从而使各铁氧体磁芯移动至与所述砂轮滑动接触的位置，
通过所述砂轮对自转的各铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
在上述第一装置的基础上，优选的是，所述工件按压构件使在与所述铁氧体磁芯相接的内周侧具有耐磨损层的固定构件。
制造上述带锥形的铁氧体磁芯的本发明的第二装置的特征在于，具备：
旋转自如的工件进给轮，其在圆环状外周面具有多个轴线方向槽部；
工件按压构件，其与所述工件进给轮的圆环状外周面相对；以及
砂轮，其具有圆环状外周面，并沿着所述工件进给轮的槽部的大致长度方向旋转，
在所述工件进给轮的各槽部配置圆柱状或圆筒状的各铁氧体磁芯，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使各铁氧体磁芯自转，并且通过所述工件进给轮的旋转使各铁氧体磁芯公转，从而使各铁氧体磁芯移动至与所述砂轮滑动接触的位置，
通过所述砂轮对自转的各铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
在上述第二装置的基础上，优选的是，所述工件按压构件使围绕所述工件进给轮的外周的圆环状带。
本发明的电感元件的特征在于，所述电感元件使在上述带锥形的铁氧体磁芯上卷绕导线而成的。
发明效果
根据本发明，通过旋转的砂轮对圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，因此能够抑制裂纹、缺口的产生且高效地制造在至少一个端部具有锥形部的铁氧体磁芯，该锥形部具有长度方向的条纹状磨削痕。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的电感元件的制造工序的流程图。
图2是表示铁氧体磁芯的制造方法的一例的流程图。
图3是表示本发明的带锥形的铁氧体磁芯的制造中使用的无心磨削装置的一例的概要图。
图4是表示图3的无心磨削装置的主要部分的放大剖视图。
图5是表示图3的无心磨削装置中的工件进给轮及载体引导件的立体图。
图6是图4的B－B剖视图。
图7是表示在本发明的一个实施方式的铁氧体磁芯的无心磨削方法中沿着砂轮的凹圆弧状外周面移动的铁氧体磁芯的概要图。
图8是表示图3的无心磨削装置中的槽部的倾斜的局部仰视图。
图9是表示本发明的其他实施方式的铁氧体磁芯的无心磨削方法的剖视图。
图10(a)是表示本发明的一个实施方式的带锥形的铁氧体磁芯的立体图。
图10(b)是表示本发明的一个实施方式的带锥形的铁氧体磁芯的长度方向剖视图。
图11是表示图10的带锥形的铁氧体磁芯的锥形部的局部放大立体图。
图12是表示本发明的其他实施方式的带锥形的铁氧体磁芯的侧视图。
图13是表示使用了带锥形的铁氧体磁芯的电子笔的一例的剖视图。
图14是表示铁氧体成形体中的颗粒边界的概要图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明并不限定于此，能够在本发明的技术思想的范围内进行适当变更。为了容易理解本发明，附图记载了主要部分，适当地省略了细节部分。
[1]铁氧体磁芯的制造方法
图1是表示制造本发明的带锥形的铁氧体磁芯的方法的一例的流程图。该方法包括：由软磁铁氧体粉末形成不存在颗粒边界的铁氧体成形体的成形工序S1；在规定的温度及条件下对铁氧体成形体进行烧结，制作表面实质上为烧结面的圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯的烧制工序S2；以及将铁氧体磁芯的端部无心磨削成锥形状的工序S3。通过对形成有锥形部的铁氧体磁芯实施绕组，能够形成电感元件(线圈绕组工序S4)。
不存在颗粒边界的铁氧体成形体是指未使软磁铁氧体粉末颗粒化而成形的铁氧体成形体。作为得到不存在颗粒边界的铁氧体成形体的方法，有：(1)在软磁铁氧体粉末中添加甲基纤维素等水溶性粘结剂，利用班伯里混合机、混合辊等高剪切混炼机进行混炼而制成粘土状的坯土，将其挤出成形的方法；以及(2)将热塑性树脂、蜡作为粘结剂与软磁铁氧体粉末混合，加热而以浆料状进行注射成形的方法等。特别是为了得到长条的圆柱状、圆筒状且不存在颗粒边界的铁氧体成形体，从生产率的观点出发，优选挤出成形。
在对不存在颗粒边界的铁氧体成形体的形成方法进行说明之前，对使用铁氧体颗粒的干式成形法进行说明。干式成形为如下方法，即，将铁氧体粉末造粒成适合成形的大小的凝聚颗粒(颗粒)，将铁氧体颗粒填充到模具的规定形状的空腔内，通过进行加压、压缩而得到规定形状的铁氧体成形体。将通过干式成形得到的铁氧体成形体的表面形态示意性地示于图14。铁氧体成形体由较大的颗粒400构成，因此在颗粒400的边界(颗粒边界)401容易残留大的空隙402。在烧制这样的成形体而得到的铁氧体磁芯中，颗粒边界中的空隙402有可能作为缺陷(由颗粒边界产生的缺陷)而残留。
与此相对，由于在挤出成形、注射成形中不使用颗粒，因此得到的铁氧体成形体不具有颗粒边界。因此，通过烧制而得到的铁氧体磁芯不具有由颗粒边界产生的缺陷，具有高的机械强度。作为成形工序S1的一例，以下对图2所示的挤出成形法进行详细说明。
(1)成形原料的制备
在挤出成形中，使用在软磁铁氧体粉末中以规定的比例加入粘结剂的粘土状的坯土。考虑与铁氧体磁芯的使用目的相应的磁特性，软磁铁氧体粉末从通常的Mn系铁氧体、Ni系铁氧体等选定即可。软磁铁氧体粉末可以通过如下操作而得到，即，将例如Fe、Zn、Cu、Ni等氧化物以规定比例进行湿式混合，然后干燥，并在750～1000℃下煅烧而制成实质上整体尖晶石化的煅烧体，将其利用粉碎机粉碎，进而将煅烧体与离子交换水一起投入球磨机等中，粉碎至规定的粒径，将得到的含有软磁铁氧体粉末的浆料进行干燥。需要说明的是，当在浆料中加入聚乙烯醇(PVA)等的粘结剂后利用喷雾干燥器进行干燥的情况下，能够得到颗粒状的软磁铁氧体粉末，但通过后述的混炼会解离软磁铁氧体粉末彼此的凝聚，由此得到不存在颗粒边界的铁氧体成形体。在该情况下，优选在混炼前预先进行脱粘结剂处理。
软磁铁氧体粉末的粒径越小，软磁铁氧体粉末彼此的反应活性越高，因此由低的烧制温度促进了基于烧结的致密化，即使在1000℃以下的烧制温度下，也能够得到晶体粒径小、均匀且致密的铁氧体磁芯。通过设为低温烧结，从而能够使烧制工序为短时间，另外也能够减少能量消耗。另一方面，当软磁铁氧体粉末的粒径变小时，比表面积变大，因此成形所需的粘结剂的量变多。鉴于以上内容，软磁铁氧体粉末的基于空气透过法的平均粉碎粒径优选为0.8～5μm，更优选为1～3μm。
作为粘结剂，优选甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等纤维素系树脂、水溶性丙烯酸类树脂等水系粘结剂。在向纯水添加粘结剂及根据需要的分散剂、润滑剂等而得到粘结剂水溶液中混合软磁铁氧体粉末，混炼而制成挤出成形用的原料(坯土)。当粘结剂的量少时，在混炼中无法得到均匀的坯土、或者对挤出施加过大的负载、或者无法得到所期望的成形体强度。另外，当粘结剂的量增加时，成形体密度降低，烧制收缩增加，其结果是，铁氧体磁芯容易产生变形。粘结剂的添加量相对于软磁铁氧体粉末100质量份，优选为3～10质量份。另外，纯水的添加量也取决于粘结剂的种类及配混量、坯土的所期望的硬度，但相对于软磁铁氧体粉末100质量份，优选为10～20质量份。
在混炼中，可以使用班伯里混合机、超级混合机、亨舍尔混合机、三辊研磨机、加压式捏合机等混炼装置。对于混炼，为了抑制水分的蒸发，优选在冷却状态下进行。在纤维素系粘结剂的情况下，由于在40～50℃左右下开始凝胶化，因此为了防止混炼中的凝胶化，优选将坯土的混炼设为小于40℃，更优选设为10℃以下。另一方面，当混炼温度过低时，因结露产生的水分被加入坯土中而使坯土中的水分量存在偏差、或者坯土变硬而难以进行混炼。为了防止上述情况，优选将坯土的混炼温度设为5℃以上。为了调节坯土的温度，优选使经过温度调节的冷却水在设置于混炼装置本身或覆盖该混炼装置的水套的水路中循环。
(2)挤出成形
将经过混炼的坯土通过具备冷却机构的挤出成形机成形为圆筒状或圆柱状。冷却与混炼时同样地为了抑制坯土的散热而进行。挤出方式可以是柱塞式，但优选使用螺旋式对坯土进一步施加混炼。从挤出成形机的模具挤出的铁氧体成形体中不存在颗粒边界。利用搬运输送机连续且迅速地将铁氧体成形体输送至干燥工序。
(3)干燥
利用带式干燥机等在成形体中的粘结剂的凝胶化温度以上且小于热解温度的温度下对铁氧体成形体进行连续干燥。干燥温度优选为50～200℃，干燥时间也取决于成形体的尺寸，但若外形为5mm以下，则优选设为2～10分钟。
(4)预切断
将通过干燥固化使机械强度提高的圆筒状或圆柱状的铁氧体成形体预切断成所期望的长度。切断优选通过旋转砂轮进行，但也可以是基于刀具的切断。干燥的铁氧体成形体与干燥前相比耐变形性高，因此能够抑制由切断引起的压溃、延伸这样的变形。
(5)烧制
将切断的铁氧体成形体脱脂并去除粘结剂，并通过烧制制成烧结体。排列铁氧体成形体的陶瓷制的烧制夹具(定位器)优选具备防止铁氧体成形体的滚动的凹部。在烧制工序中，可以使用辊道窑等连续烧制炉、间歇式的烧制炉。虽然也取决于软磁铁氧体粉末的组成及粒径，但烧制优选在900～1300℃下进行4～24小时。
(6)正式切断
利用切断机切断得到的烧结体的两端，从而制成规定的长度的圆筒状或圆柱状的铁氧体磁芯。优选在切断中使用旋转砂轮，将端部相对于铁氧体磁芯的中心轴垂直地切掉。得到的铁氧体磁芯不存在由颗粒边界产生的空隙等，且变形较少，尺寸精度优异。
(7)无心磨削
通过对圆筒状或圆柱状的铁氧体磁芯的端部进行无心磨削，从而制成具有高精度的锥形部的铁氧体磁芯。
图3示出本发明的铁氧体磁芯的制造中使用的无心磨削装置的一例，
图4示出其主要部分。如图3所示，无心磨削装置200作为主要结构部具备在基台250上配置的工件进给部210和工件磨削部220。工件进给部210具备：圆筒形载体引导件104；圆盘状的工件进给轮101，其具有配置于载体引导件104的内侧的圆环状外周面；以及工件按压构件102，其与工件进给轮101相对并支承工件(铁氧体磁芯)10。工件进给轮101在图3中配置为将X方向设为旋转轴C1，与包含伺服电动机等的驱动单元260连结。工件磨削部220在图3中配置为将Z方向设为旋转轴C2，包含与伺服电动机等驱动单元(未图示)连结的磨削用砂轮100。
工件进给部210经由由多个滑动构件构成的可动底座230安装于基台250，以能够调整与砂轮100的位置关系的方式在图3的X－Z面滑动自如。
砂轮100的旋转轴C2相对于使铁氧体磁芯10自转的圆盘状的工件进给轮101位于比其旋转轴C1靠下方的位置。砂轮100例如优选利用金属结合剂等结合材料来固定金刚石磨粒、CBN(立方氮化硼)磨粒等。在图示的例子中，砂轮100的旋转轴C2与工件进给轮101的旋转轴C1正交。在此，“正交”是指不限于几何学上严格的正交，也包括具有2～3°左右的倾斜的情况。
在工件进给轮101的周围配置有圆筒形载体引导件104，该圆筒形载体引导件104具有以规定的间距朝向砂轮100开口的梳齿状的轴线方向狭缝109。图5示出载体引导件104与工件进给轮101的组合。各狭缝109及工件进给轮101的圆环状外周面形成收容各铁氧体磁芯10的各槽部16。在图示(图6)的例中，载体引导件104沿与工件进给轮101的旋转方向R1相同的方向R2旋转。
在工件进给轮101的下侧设置有与其圆环状外周面相对的工件按压构件102。在图示的例子中，工件按压构件102被固定，具有与工件进给轮101的圆环状外周面同心的圆弧状内周面，工件进给轮101与工件按压构件102的间隔被设定为与在工件进给部210的槽部16配置的铁氧体磁芯10的外径大致相等。
工件按压构件102优选在与铁氧体磁芯的一侧具有由刚性及耐磨损性优异的硬质合金等构成的耐磨损层108。与铁氧体磁芯10接触的工件进给轮101的圆环状外周部优选由具有适当的弹性及摩擦电阻的聚氨酯橡胶等弹性体形成。
砂轮100以其外周面沿着形成于铁氧体磁芯10的端部的锥形部13a移动的方式，沿着铁氧体磁芯10的大致长度方向旋转。砂轮100沿着图4所示的箭头方向R5(朝向铁氧体磁芯10的后端的方向)旋转，因此铁氧体磁芯10通过砂轮100的磨削力被推向工件进给轮101的后方(狭缝109的开口端的相反侧)。因此，在狭缝109的轴线方向后端部设置有铁氧体磁芯10的后端面(没有进行无心磨削的端面)抵接的工件止动件103。无心磨削加工中铁氧体磁芯10始终被工件止动件103按压，因此无心磨削加工中铁氧体磁芯10在轴线方向上被准确地定位。
如图6所示，从供给装置(未图示)逐个供给到槽部16的铁氧体磁芯10以夹持在相对的工件进给轮101的圆环状外周面与工件按压构件102的圆环状内周面之间的状态通过。铁氧体磁芯10被工件进给轮101按压于工件按压构件102，因此工件进给轮101的旋转被传递到铁氧体磁芯10。其结果是，铁氧体磁芯10向与工件进给轮101的旋转方向R1相反的方向R3自转。
通常，铁氧体磁芯10的自转速度由工件进给轮101与工件按压构件102的转速差决定。因此，为了使铁氧体磁芯10以所期望的速度自转，适当地设定工件进给轮101的转速V1及工件按压构件102的转速V2。在图示的例子中，工件按压构件102的转速V2为0，因此工件进给轮101的转速V1本身为“转速差”。但是，如后述那样，在工件按压构件102旋转的情况下，“转速差”在工件进给轮101及工件按压构件102向相同方向旋转时是两者的转速V1、V2的差，在向相反的方向旋转时是两者的转速V1、V2的和。
通过工件进给轮101被按压于工件按压构件102而自转的铁氧体磁芯10以与自转速度对应的速度在工件进给轮101的圆环状外周面与工件按压构件102之间移动(以下称为“公转”)。但是，若要获得充分的自转速度V4，则公转速度V5变得过大，铁氧体磁芯10与砂轮100滑动接触的时间变得过短。为了充分确保铁氧体磁芯10与砂轮100滑动接触的时间，优选使载体引导件104的转速V3比工件进给轮101的转速V1足够慢。载体引导件104的转速V3/工件进给轮101的转速V1优选为0.4～0.7。
对于前端部从槽部16的开口端突出、后端面与工件止动件103抵接的状态下收容于槽部16的铁氧体磁芯10，以由工件进给轮101的转速V1决定的速度V4在槽部16内自转，并且以与载体引导件104的转速V3相同的速度V5在工件进给轮101与工件按压构件102之间的圆环状空间公转，如图4所示，其前端部以充分的时间与砂轮100的外周面滑动接触。
如图7所示，砂轮100的外周面优选为与工件进给轮101呈同心圆状且轴线方向中央凹陷的圆弧状。在铁氧体磁芯10一边在工件进给轮101的周围公转一边被磨削的期间，从槽部16突出的铁氧体磁芯10的前端部以与砂轮100实质上相同的滑动接触状态被磨削，形成锥形部13。
砂轮100的直径比铁氧体磁芯10的外径足够大，因此锥形部13的倾斜角α(在图11中锥形部13的加工面与铁氧体磁芯10的中心轴线C3所成的角度)与从砂轮100的中心轴线C2上的中心点向Y方向垂直地延伸的线段、和连接铁氧体磁芯10与砂轮100的外周面接触的点和所述中心点的线段所成的角度θ实质上相等。
如图8所示，工件进给部210的槽部16优选相对于工件进给轮101的旋转轴C1倾斜规定的角度β的量。工件进给轮101和载体引导件104以规定的转速差(V1－V3)向同一方向(图8中为右方向)旋转。砂轮100在图8中位于近前侧。例如若使槽部16相对于砂轮100侧向旋转方向的延迟侧倾斜，则通过工件进给轮101与载体引导件104的转速差(V1－V3)，铁氧体磁芯10的外周面与载体引导件104的狭缝109的侧面(图8中为左侧)接触。若在该状态下利用砂轮100对铁氧体磁芯10的前端部进行无心磨削，则铁氧体磁芯10的后端面由于来自狭缝109的侧面的反作用力而容易被图8中的下侧的工件止动件103按压。其结果是，铁氧体磁芯10通过工件止动件103被准确地定位在轴线方向上。需要说明的是，为了防止与工件止动件103抵接的铁氧体磁芯10的端部外周缘的裂纹及缺口，期望将槽部16的倾斜角β设定为3°以下，减小朝向工件止动件103的分力。
图9示出本发明中使用的其他无心磨削装置。该无心磨削装置代替图3～图5所示的具有平坦的圆环状外周面的旋转自如的工件进给轮而具备在圆环状外周面具有多个轴线方向槽部116的旋转自如的工件进给轮101，并且代替图3及图4所示的固定的工件按压构件而具备沿着工件进给轮101的外周向反方向R6移动的带105。具有圆环状外周面的砂轮100以其外周面沿着形成于铁氧体磁芯10的端部的锥形部13移动的方式，沿着工件进给轮101的槽部116的大致长度方向旋转。
铁氧体磁芯10配置于在工件进给轮101的外周设置的槽部116，通过工件进给轮101与带105的反方向旋转而自转。即使是该无心磨削装置，也使铁氧体磁芯10的端部与砂轮100接触而形成锥形部13，因此能够获得具有高精度的锥形部的铁氧体磁芯。需要说明的是，为了使铁氧体磁芯10公转，也可以使用与图3及图4所示的无心磨削装置相同的载体引导件及工件进给轮。
[2]带锥形的铁氧体磁芯
图10(a)示出对端部进行了无心磨削的圆筒状铁氧体磁芯的外观，图10(b)示出其长度方向剖面，图11示出铁氧体磁芯的锥形部附近。铁氧体磁芯10具有外周部11、内周部12、相对于中心轴线C3被切断加工成直角的两端面14a、14b、形成于一个端面14a侧的锥形部13、以及内周部12的开口部15。锥形部13以外的外周部11及内周部12处于保持烧制的状态(“烧结面”的状态)。图示的铁氧体磁芯10是长度相对于外周部11的外径约为6倍的长条的铁氧体磁芯。
在通过无心磨削而形成的锥形部13的加工面上残留有条纹状磨削痕(工具标记、轮标记)。砂轮100的转速比自转的铁氧体磁芯10的转速足够大，因此刻于锥形部13的加工面的条纹状磨削痕大致沿圆筒形铁氧体磁芯10的长度方向呈直线状延伸。这样，通过形成从铁氧体磁芯10的中心轴线C3呈放射状延伸的各向同性的条纹状磨削痕，能够弥补铁氧体磁芯10的锥形部13的机械强度降低，确保耐缺口性、耐裂纹性、耐冲击性等。
图12示出带锥形的铁氧体磁芯的另一例。该带锥形的铁氧体磁芯10在前端的锥形部13及后端面14b分别形成有倒角部13b、13c。倒角部13b、13c也能够与锥形部13同样地，通过使用本发明的装置的无心磨削来形成。当然，在倒角部13b、13c的情况下，能够适当变更铁氧体磁芯10相对于砂轮100的外周面的倾斜角θ。
若不存在由颗粒边界产生的空隙，对真圆度、同心度、圆筒度及真直度优异的铁氧体磁芯进行无心磨削，则不仅能够高精度地形成锥形部13，即使是外径为3mm以下的小径的铁氧体磁芯、厚度为0.5mm以下的薄壁的铁氧体磁芯，也难以产生裂纹、缺口。另外，通过无心磨削形成锥形部13，因此无需对铁氧体磁芯10进行夹持、或者使铁氧体磁芯10进行居中固定，生产率高。
[3]电感元件
在线圈绕组工序S4中，对铁氧体磁芯实施绕组而制成电感元件。用于绕组的导线没有特别限定，例如也可以使用在铜线上包覆聚酰胺酰亚胺的漆包线、绞合线等捻合线等，来提高电感元件的高频下的Q值。导线的匝数基于所需的电感适当设定，另外可以根据通电的电流适当选择线径。也可以对铁氧体磁芯直接实施绕组，但在比电阻例如低于103Ω·m较低电阻的铁氧体磁芯的情况下，优选使用由聚苯硫醚、液晶聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的树脂构成的线轴。使用了本发明的铁氧体磁芯的电感元件可以用于电子笔、LF(长波)天线、扼流线圈等。
在本发明中，由于通过无心磨削形成圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯的端部侧的锥形部，因此能够抑制裂纹、缺口的产生，不需要特别熟练，不存在认为错误的风险，效率高。
附图标记说明：
10 铁氧体磁芯
11 铁氧体磁芯的外周部
12 铁氧体磁芯的内周部
13a 铁氧体磁芯的锥形部
13b、13c 铁氧体磁芯的倒角部
14a、14b 铁氧体磁芯的端面
15 内周部的开口部
16、116 槽部
101 工件进给轮
102 工件按压构件
103 工件止动件
104 载体引导件
105 带
108 耐磨损层
109 狭缝
200 无心磨削装置
210 工件进给部
220 工件磨削部
230 可动底座
250 基台
260 驱动单元
S 条纹状磨削痕
C1 工件进给轮的旋转轴
C2 砂轮的旋转轴
R1 工件进给轮的旋转方向
R2 载体引导件的旋转方向
R3 铁氧体磁芯的自转方向
R4 铁氧体磁芯的公转方向
V1 工件进给轮的转速
V2 工件按压构件的转速
V3 载体引导件的转速
V4 铁氧体磁芯的自转速度
V5 铁氧体磁芯的公转速度。

Claims (23)

1.一种带锥形的铁氧体磁芯，其特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯为圆柱状或圆筒状且具有长度比外径大的形状，
在至少一个端部具有由磨削加工面形成的锥形部，
所述锥形部具有沿着铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕。
2.根据权利要求1所述的带锥形的铁氧体磁芯，其特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯实质上不具有由颗粒边界产生的缺陷。
3.根据权利要求1或2所述的带锥形的铁氧体磁芯，其特征在于，
除了所述锥形部以外的表面部分实质上保持烧结面的状态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯，其特征在于，
所述锥形部由锥度比不同的多个加工面构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯，其特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯在两端具有锥形部。
6.一种带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其是制造权利要求1至5中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的方法，其特征在于，
使所述铁氧体磁芯以中心轴线为旋转轴进行自转，并且通过旋转的砂轮对圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
7.根据权利要求6所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
通过烧结不存在颗粒边界的圆柱状或圆筒状的铁氧体成形体来制作圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯。
8.根据权利要求6或7所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
使用包括具有圆环状外周面的旋转自如的工件进给轮、以及与所述工件进给轮的圆环状外周面相对的工件按压构件的无心磨削装置，
在旋转的所述工件进给轮与所述工件按压构件之间将所述铁氧体磁芯支承为旋转自如，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使所述铁氧体磁芯自转。
9.根据权利要求8所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
所述砂轮的外周面呈轴线方向中央部凹入的圆弧状，
所述砂轮的旋转轴与所述工件进给轮的旋转轴实质上正交，
使自转的各铁氧体磁芯沿着所述工件进给轮的圆环状外周面移动，
通过使自转的各铁氧体磁芯与所述砂轮的凹圆弧状外周面滑动接触而进行无心磨削，从而形成所述锥形部。
10.根据权利要求8或9所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
将具有多个轴线方向狭缝的圆环状的载体引导件配置于所述工件进给轮的外周，
在由所述载体引导件的各狭缝和所述工件进给轮的外周面构成的槽部配置所述铁氧体磁芯。
11.根据权利要求8或9所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
所述工件进给轮在外周面具有多个轴线方向槽部，
在各槽部配置各铁氧体磁芯。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
所述工件按压构件是(a)具有与所述工件进给轮的圆环状外周面同心的圆环状内周面的固定构件、或者是(b)围绕所述工件进给轮的外周的圆环状带。
13.根据权利要求12所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
所述固定构件在与所述铁氧体磁芯相接的内周侧具有耐磨损层。
14.根据权利要求13所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
所述耐磨损层由硬质合金构成。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
在所述槽部的轴线方向后端部设置限制所述铁氧体磁芯的轴线方向移动的工件止动件，
将所述工件止动件作为无心磨削的轴线方向基准面。
16.根据权利要求15所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
在无心磨削中，使所述砂轮向将所述铁氧体磁芯推向所述工件止动件侧的方向旋转。
17.根据权利要求15或16所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
使所述槽部相对于所述工件进给轮的旋转轴向以规定的角度倾斜，从而将所述槽部内的所述铁氧体磁芯按压于所述工件止动件。
18.根据权利要求6至17中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造方法，其特征在于，
通过挤出成形来形成不存在颗粒边界的圆柱状或圆筒状的铁氧体成形体。
19.一种带锥形的铁氧体磁芯的制造装置，其是制造权利要求1至5中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的装置，其特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯的制造装置具备：
旋转自如的工件进给轮，其具有圆环状外周面；
工件按压构件，其与所述工件进给轮的圆环状外周面相对；
旋转自如的圆筒形载体引导件，其在所述工件进给轮的旋转轴的方向具有多个狭缝，且配置于所述工件进给轮的外周；以及
砂轮，其具有圆环状外周面，并沿着所述狭缝的大致长度方向旋转，
在由所述工件进给轮的圆环状外周面和所述圆筒形载体引导件的各狭缝形成的槽部配置圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使所述铁氧体磁芯自转，并且通过所述圆筒形载体引导件的旋转使所述铁氧体磁芯沿着所述工件进给轮公转，从而使所述铁氧体磁芯移动至与所述砂轮滑动接触的位置，
通过所述砂轮对自转的所述铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
20.根据权利要求19所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造装置，其特征在于，
所述工件按压构件是在与所述铁氧体磁芯相接的内周侧具有耐磨损层的固定构件。
21.一种带锥形的铁氧体磁芯的制造装置，其是制造权利要求1至5中任一项所述的带锥形的铁氧体磁芯的装置，其特征在于，
所述带锥形的铁氧体磁芯的制造装置具备：
旋转自如的工件进给轮，其在圆环状外周面具有多个轴线方向槽部；
工件按压构件，其与所述工件进给轮的圆环状外周面相对；以及
砂轮，其具有圆环状外周面，并沿着所述工件进给轮的槽部的大致长度方向旋转，
在所述工件进给轮的各槽部配置圆柱状或圆筒状的铁氧体磁芯，
通过所述工件进给轮与所述工件按压构件的转速差使所述铁氧体磁芯自转，并且通过所述工件进给轮的旋转使所述铁氧体磁芯公转，从而使所述铁氧体磁芯移动至与所述砂轮滑动接触的位置，
通过所述砂轮对自转的所述铁氧体磁芯的至少一个端部进行无心磨削，形成具有沿着所述铁氧体磁芯的长度方向的条纹状磨削痕的锥形部。
22.根据权利要求21所述的带锥形的铁氧体磁芯的制造装置，其特征在于，
所述工件按压构件是围绕所述工件进给轮的外周的圆环状带。
23.一种电感元件，其特征在于，
所述电感元件是在权利要求1至5所述的带锥形的铁氧体磁芯上卷绕导线而成的。
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