CN110871271A - 粉末填充装置、烧结磁体制造装置以及烧结磁体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够均匀且高密度地将粉末填充于填充对象容器的粉末填充装置。粉末填充装置具有：粉末收纳室，其在下端具有开口和连接部，该开口具有网格构件，该连接部用于在该开口处与填充对象容器气密地连接；多根气体供给管，它们与粉末收纳室的上部相连接；阀主体，其设为使分别与多根气体供给管相连接的多条主体内气体流路互相独立地贯通该阀主体的内部；圆筒状的杆嵌入孔和圆柱状的杆，所述杆嵌入孔设为在阀主体的内部与全部的多条主体内气体流路交叉，所述杆以能够旋转的方式嵌入该杆嵌入孔；杆内气体流路，其分别与多条主体内气体流路相对应地设于杆；以及多根供给源侧气体供给管，其使多条主体内气体流路分别与气体供给源相连接。

Description

粉末填充装置、烧结磁体制造装置以及烧结磁体制造方法

技术领域

本发明涉及用于将粉末填充于容器(以下称作“填充对象容器”)的粉末填充装置、使用了该粉末填充装置的烧结磁体制造装置以及烧结磁体制造方法。

背景技术

在制造烧结磁体时，以往使用如下这样的压缩成形法：将原料粉末在磁场中取向并进行压缩成形来制作成形体，然后进行烧结，但最近开发了如下这样的PLP(press-lessprocess)法：将原料粉末以预定的密度填充于填充对象容器，之后，在不进行压缩成形的情况下进行磁场中取向和烧结(专利文献1)。PLP法具有如下的优点：不进行压缩成形，从而原料粉末的粒子易于取向，并且不进行压缩成形，从而装置能够小型化，由此能够容易地设为无氧气氛，因此，能够在不使原料粉末氧化的情况下缩小粒径，因此能够提高保磁力。此外，PLP法还具有能够得到接近最终产品的形状的烧结磁体这样的优点。在此，对于将原料粉末填充于填充对象容器的密度，要求其比仅仅将原料粉末投入填充对象容器(自然填充)的密度高(且比压缩成形法中的成形体的密度低)。以下将以这样的密度将粉末填充于填充对象容器的操作称作“高密度填充”。

在专利文献2中公开了用于将粉末高密度填充于填充对象容器的粉末填充装置。在该粉末填充装置中，筒状引导构件以在其下部开口与填充对象容器相连通的方式能够装卸且能够密闭地安装于填充对象容器。在筒状引导构件的下部开口设有网格构件，该网格构件由以一定间隔张架多根钢丝而成的钢丝网、穿设有多个孔的板材等形成。此外，在筒状引导构件的上部开口以能够密闭的方式安装该盖。在该盖连接有从压缩气体源向筒状引导构件的内部供给气体的气体供给管和从筒状引导构件的内部排出气体的气体排出管。在气体供给管设有电磁阀。

在该粉末填充装置中，从上部开口向筒状引导构件内投入粉末，然后在上部开口安装盖，从而形成将下表面(下部开口)设为网格构件的粉末收纳室。并且，在下部开口安装填充对象容器，重复对设于气体供给管的电磁阀进行开闭，从而使粉末收纳室内的压力交替地上升和下降，使该粉末穿过网格构件并高密度地填充于填充对象容器。

现有技术文献

专利文献

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

发明要解决的问题

在专利文献2所述的粉末填充装置中，一根气体供给管与粉末收纳室相连接。但是，当气体供给管只有一根时，难以使筒状引导构件内的气体的压力均匀，因此，难以使向填充对象容器填充粉末的填充密度均匀。当粉末的填充密度不均匀时，在填充密度较高的部分，粉末难以在磁场中取向，磁特性下降。此外，在填充密度较低的部分，烧结后收缩率变大，产生凹陷、空洞等。此外，当气体供给管只有一根时，存在无法使筒状引导构件内的气体的压力升高、无法进行预定的高密度填充的情况。

根据这些理由，期望多根气体供给管与粉末收纳室相连接。但是，若在该多根气体供给管分别设置电磁阀，则难以使该多个电磁阀的开放和封闭的时刻完全一致。若多个电磁阀的开放和封闭的时刻错开，则与多根气体供给管的位置关系相关联地，压力在粉末收纳室内变得不均匀。此外，粉末收纳室内整体的气体的最高压力也下降。因此，无法均匀且高密度地填充粉末。

本发明要解决的课题在于提供能够均匀且高密度地将粉末填充于填充对象容器的粉末填充装置以及能够制造磁特性较高并且不会产生凹陷、空洞等的烧结磁体的、使用了该粉末填充装置的烧结磁体制造装置和烧结磁体制造方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题而做成的本发明的粉末填充装置的特征在于，其具有：

a)粉末收纳室，其在下端具有开口和连接部，所述开口具有网格构件，所述连接部用于在该开口处与填充对象容器气密地连接；

b)多根气体供给管，它们与所述粉末收纳室的上部相连接；

c)阀主体，其设为使分别与所述多根气体供给管连接的多条主体内气体流路互相独立地贯通该阀主体的内部；

d)圆筒状的杆嵌入孔和圆柱状的杆，所述杆嵌入孔设为在所述阀主体的内部与全部的所述多条主体内气体流路交叉，所述杆以能够旋转的方式嵌入该杆嵌入孔；

e)杆内气体流路，其分别与所述多条主体内气体流路相对应地设于所述杆；以及

f)多根供给源侧气体供给管，其使所述多条主体内气体流路分别与气体供给源相连接。

在本发明的粉末填充装置中，在向粉末收纳室内供给粉末之后，使填充对象容器与连接部气密地连接。然后，使杆进行旋转，并且分别从多根供给源侧气体供给管向与之相连接的主体内气体流路供给气体。由此，在通过杆的旋转而主体内气体流路与杆内气体流路连通起来的时刻，气体从主体内气体流路经由杆内气体流路以及与该杆内气体流路和粉末收纳室的上部(比开口靠上侧的位置)相连接的气体供给管向粉末收纳室内供给。这样，重复对粉末收纳室内的粉末施加压力，粉末通过网格构件填充于填充对象容器。主体内气体流路和杆内气体流路在杆每旋转半圈时连通，因此，以杆的1/2旋转周期为周期重复向粉末收纳室供给气体。

根据本发明的粉末填充装置，气体在杆旋转到预定的旋转位置时同时从任意气体供给管向粉末收纳室供给。因此，能够使粉末收纳室的压力接近均匀，由此能够将粉末均匀地填充于填充对象容器。此外，能够使从各气体供给管供给的气体的压力达到最大的时刻一致，能够提高粉末收纳室内整体的压力的平均值，因此能够将粉末以高密度填充于填充对象容器。

主体内气体流路和杆内气体流路的剖面并不限定于特定的形状，但理想的是，具有与杆的轴线平行的两个边的长方形(包括正方形)。由此，当杆旋转时，主体内气体流路和杆内气体流路的连通在杆的整个轴向上同时开始和结束，因此，能够进行接近脉冲状的压力的施加。特别是将主体内气体流路和杆内气体流路的剖面的形状设为以与杆的轴线平行的两个边为长边的长方形，从而能够缩短每次气体的供给时间，且能够增多每单位时间的气体的供给量，因此能够进行进一步接近脉冲状的压力的施加。或者从窄孔的制造比较容易这一点出发，也可以将主体内气体流路和杆内气体流路的剖面设为圆形。

在本发明的粉末填充装置中，理想的是，所述粉末收纳室具有盖和粉末收纳室主体，在该盖与该粉末收纳室主体的交界具有通过供给密封用气体(与向粉末收纳室的内部空间供给的气体不同)进行膨胀的密封件、向该密封件供给密封用气体的密封用气体供给路径以及使该盖和该粉末收纳室主体互相按压的按压机构。根据该结构，经由供给路径向密封件供给密封用气体来使密封件膨胀，并且利用按压机构使盖和粉末收纳室主体互相按压，从而能够提高盖与粉末收纳室主体之间的气密性，能够提高向填充对象容器填充粉末的填充密度。

本发明的烧结磁体制造装置具有：

本发明的粉末填充装置；

取向部，其在保持利用所述粉末填充装置填充于所述填充对象容器的、成为烧结磁体的原料的粉末填充于该填充对象容器的状态下，在不施加机械压力情况下，通过对该粉末施加磁场，使该粉末取向；以及

烧结部，其在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末进行加热来使粉末烧结。

本发明的烧结磁体制造方法的特征在于，

在烧结磁体制造方法中进行如下的工序：

粉末填充工序，在该工序中，利用本发明的粉末填充装置将成为烧结磁体的原料的粉末填充于填充对象容器；

取向工序，在该工序中，在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末施加磁场，使该粉末取向；以及

烧结工序，在该工序中，在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末进行加热来使粉末烧结。

发明的效果

根据本发明，能够接近均匀且高密度地将粉末填充于填充对象容器，由此，能够制造磁特性较高并且不会产生凹陷、空洞等的烧结磁体。

附图说明

图1的(a)是表示本发明的粉末填充装置的一个实施方式的整体结构的概略图，图1的(b)是表示供气口和排气口的配置的俯视图。

图2是本实施方式的粉末填充装置的主体的仰视图。

图3是表示本实施方式的粉末填充装置的杆内气体流路的平面形状的剖视图。

图4的(a)是表示使用本实施方式的粉末填充装置来填充粉末的填充对象容器的一例的俯视图，图4的(b)是其纵剖视图。

图5是表示使用本实施方式的粉末填充装置来填充粉末的动作的概略图。

图6是以与该杆的轴线垂直的剖面表示杆旋转的样态的图。

图7是表示利用刮板刮取从模腔的上端溢出的粉末的样态的图。

图8是表示作为粉末填充装置的变形例的、在盖的内侧设有膜等的例子的概略图。

图9是说明在将粉末填充到填充对象容器之后的高密度化处理的例子的概略图。

图10的(a)是表示针对本实施方式(变形例)的粉末填充装置测量了通过气体供给管的压缩气体的流量的时间变化的结果的图表，图10的(b)是表示针对比较例的粉末填充装置测量了通过气体供给管的压缩气体的流量的时间变化的结果的图表。

图11是表示针对变形例的粉末填充装置测量了粉末收纳室内的压力的时间变化的结果的图表。

图12是表示如下的结果的图表：针对变形例的粉末填充装置，通过实验求得由于压缩气体的压力的不同导致的、向填充对象容器填充的填充密度的平均值和每个模腔的供粉重量的偏差。

图13是表示如下的结果的图表：针对变形例的粉末填充装置，通过实验求得将向填充对象容器填充的填充密度的目标值设为3.3g/cm³时的实际的填充密度的平均值和每个模腔的供粉重量的偏差。

图14是表示如下的结果的图表：针对变形例的粉末填充装置，通过实验求得将向填充对象容器填充的填充密度的目标值设为3.5g/cm³时的实际的填充密度的平均值和每个模腔的供粉重量的偏差。

图15是表示针对主体内气体流路和杆内气体流路的剖面形状不同的两个例子测量了粉末收纳室内的压力的时间变化的结果的图表。

图16是表示针对主体内气体流路和杆内气体流路的剖面形状不同的两个例子测量了向填充对象容器填充的填充密度的结果的图表。

图17是表示本实施例的烧结磁体制造装置的整体结构的概略图。

附图标记说明

1、1A、粉末填充装置；10、10A、粉末收纳室；11、粉末收纳室的主体；111、开口；112、下部密封件(连接部)；113、上部密封件；114、密封用气体供给路径；12、12A、粉末收纳室的盖；121、供气口；122、排气口；123、气体供给管；124、气缸；126、膜；127、膜抑制构件；13、阀装置；131、阀主体；1311、主体内气体流路；1312、杆嵌入孔；132、杆；1321、杆内气体流路；14、供给源侧气体供给管；15、网格构件；20、填充对象容器；21、填充对象容器的主体；22、模腔；30、隔离件；31、隔离件的贯通孔；32、密封件；35、冲头；36、刮板；361、362、363、刮取部；40、烧结磁体制造装置；43、盖安装部；44、取向装置；441、线圈；442、容器升降装置；45、烧结炉；451、烧结室；452、输入口；453、烧结室的门；46、容器输送装置；47、外容器。

具体实施方式

使用图1～图17来说明本发明的粉末填充装置、烧结磁体制造装置以及烧结磁体制造方法的实施方式。

(1)本实施方式的粉末填充装置1的结构

图1的(a)是表示本实施方式的粉末填充装置1的整体的结构的概略图。粉末填充装置1具有粉末收纳室10，粉末收纳室10具有主体11和盖12。

主体11是长方体的箱状，主体11的顶部整体开放，在底部(下端)设有开口111。在本实施方式中，开口111在主体11的底部的长方形的长边方向上等间隔地设有6个，在短边方向上以与长边方向不同的间隔等间隔地设有3个，总计设有18个。开口111为长方形，并配置为开口111的长边与主体11的底部的短边平行。在本实施方式中，该开口111的形状规定为与利用PLP法制作烧结磁体时使用的模具即后述的填充对象容器20的模腔的形状相匹配。开口111的形状并不限定于该例，只要根据填充对象容器的形状适当规定即可。

在各开口111安装有网格构件15(图2)。网格构件15是通过分别在纵向和横向以一定间隔张架多根钢丝而形成的。在本实施方式中，将平均粒径为3μm的RFeB(R₂Fe₁₄B：R为Nd等稀土元素)系磁性合金的粉末作为向填充对象容器20填充的对象，将网格构件15的钢丝的间隔设为了3mm。这样，网格构件15的钢丝的间隔比粉末的平均粒径大3个数量级，但由于RFeB系磁性合金的粉末的粒子凝集，仅是将粉末载置在网格构件15之上的话，粉末不会穿过钢丝之间而落下。

盖12具有与主体11相同的横剖面，且是长方体的箱状，盖12安装于主体11的顶部。盖12的底部整体开放，并在顶部设有供气口121和排气口122。图1的(b)表示盖12的供气口121和排气口122的配置，并且以虚线表示在盖12安装于主体11时位于盖12的下方的开口111。排气口122在各开口111的正上方分别设置一个，总计设有18个。供气口121在顶部的长方形的长边方向上以排气口122和开口111的间隔的两倍的间隔设有3个，在短边方向上以与排气口122和开口111的间隔相同的间隔设有两个，总计设有6个。各供气口121配置于以4个排气口122为顶点形成的最小的长方形的重心。

在盖12，从粉末收纳室10的外侧与各供气口121分别连接有一根气体供给管123。

气体供给管123与阀装置13相连接。阀装置13具有阀主体131和杆132。在阀主体131中以互相独立地贯通其内部的方式设有与气体供给管123相同数量的6条主体内气体流路1311。在本实施方式中，6条主体内气体流路1311互相平行并等间隔地配置。在各主体内气体流路1311的一端分别连接有一根气体供给管123，在另一端分别连接有一根供给源侧气体供给管14。从气体供给源即储气瓶(未图示)向供给源侧气体供给管14供给压力比大气压高的气体(以下设为“高压气体”)。在本实施方式中，该高压气体使用不会与RFeB系磁性合金的粉末进行反应的氩气。也可以使用其他的稀有气体、氮气来替代氩气。

在阀主体131的内部以与全部6条主体内气体流路1311交叉的方式设有圆筒状的杆嵌入孔1312。在本实施方式中，6条杆嵌入孔1312互相平行且以与6条主体内气体流路1311的间隔相同的间隔配置。杆嵌入孔1312设为与6条主体内气体流路1311正交。杆132嵌入杆嵌入孔1312，并分别与6条主体内气体流路1311相对应地设有杆内气体流路1321。根据这些结构，杆132绕与杆嵌入孔1312延伸的方向相同的方向的轴线旋转，杆内气体流路1321与轴线正交。杆132连接有马达(未图示)，该马达是用于使该杆132绕轴线旋转的驱动源。

在本实施方式中，如图3所示，杆内气体流路1321的剖面的形状是具有与杆132的轴线平行的两个边的长方形。主体内气体流路1311的剖面的形状和大小与杆内气体流路1321的剖面的形状和大小相同。另一方面，气体供给管123和供给源侧气体供给管14的剖面在与主体内气体流路1311连接的连接部处均为与主体内气体流路1311的剖面相同的长方形，但在距该连接部一定的长度范围内，随着远离连接部而形状逐渐变化，在比该范围靠外侧的位置为圆形。

杆132的直径在本实施方式中设为了16mm。杆内气体流路1321的间隔设为了24mm。对于主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面的大小，在本实施例中将长边设为了6.5mm，将短边设为了3.8mm。另外，这些为一例，本发明并不限定于该例。对于主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面的长边的长度，在能够在相邻的主体内气体流路1311之间设置没有用于安装气体供给管123和供给源侧气体供给管14的孔的部分的范围内，较长的话，则能够增加一次向粉末收纳室10供给的高压气体的量，因此较为理想。另一方面，对于主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面的短边的长度，理想的是，考虑到杆132的直径来决定，使得在使杆132绕轴线旋转的期间，主体内气体流路1311与杆内气体流路1321连通的时间成为整体的5％～20％这样。

在主体11的壁的下端设有连接部，该连接部由用于与填充对象容器20气密地连接的下部密封件112构成。另一方面，在主体11的壁的上端设有用于与盖12气密地连接的上部密封件113。下部密封件112和上部密封件113都是通过供给高压气体而膨胀的气球状的构件。在主体11的壁内设有用于向下部密封件112和上部密封件113供给高压气体的密封用气体供给路径114，密封用气体供给路径114与用于供给密封用气体的密封用气体供给源(未图示)相连接。该密封用气体供给源与向供给源侧气体供给管14供给高压气体的气体供给源独立地设置，该密封用气体供给源供给的高压气体为空气。并且，在盖12的上表面连接有用于将盖12向下方按压的压紧气缸(按压机构)124。利用压紧气缸124将盖12向下方按压，并且向下部密封件112和上部密封件113供给密封用气体使它们膨胀，从而能够保持主体11与填充对象容器20之间以及盖12与主体11之间的气密。

(2)填充对象容器20的结构

填充对象容器20是如下这样的容器：具有与粉末填充装置1的主体11的开口111相同的平面形状的平板状的模腔22在长方形的平板状的主体21的上表面侧以与开口111相同的间隔沿长边方向设有6个，沿短边方向设有3个，总计设有18个(图1的(a)和图4的(a)、图4的(b))。在利用粉末填充装置1将粉末填充于填充对象容器20时，在如下的状态下使用：从下依次将填充对象容器20和主体11以使模腔22和开口111对位的方式重叠。

(3)本实施方式的粉末填充装置1的动作

利用图5～图7来说明本实施方式的粉末填充装置1的动作。首先，在主体11与盖12分离的状态下，将粉末P向主体11内供给(图5的(a))。这时，粉末P载置于设于开口111的网格构件15之上，根据前述的理由，粉末P不会穿过网格构件15的钢丝之间而落下。

接着，将填充对象容器20以使主体11的开口111与填充对象容器20的模腔22对位的方式配置于主体11的正下方。并且，在主体11之上载置盖12。然后，从密封用气体供给源经由密封用气体供给路径114向下部密封件112和上部密封件113供给高压气体，并且利用压紧气缸124将盖12向下方按压(图5的(b))。由此，主体11与填充对象容器20之间以及盖12与主体11之间的气密性分别由下部密封件112和上部密封件113来确保。

在该状态下，从气体供给源即储气瓶向各供给源侧气体供给管14供给高压气体，并且利用驱动源即马达使杆132绕轴线等速地旋转。

在图6中以与杆132的轴线垂直的剖面表示杆132旋转的样态。这些图所示的主体内气体流路1311在图的上方与供给源侧气体供给管14相连接，在图的下方与气体供给管123相连接。在这些图中，由粗线表示的箭头表示杆132的旋转方向，由细线表示的箭头表示高压气体的流动。如图6的(a)所示，在主体内气体流路1311与杆内气体流路1321未连通时，从储气瓶经由供给源侧气体供给管14向主体内气体流路1311供给的高压气体被杆132阻挡，该高压气体未被供给到气体供给管123和其之后的粉末收纳室10。然后，当杆132旋转从而杆内气体流路1321的一部分与主体内气体流路1311连通时(图6的(b))，高压气体从供给源侧气体供给管14通过杆内气体流路1321，并通过主体内气体流路1311的剩余的部分和气体供给管123向粉末收纳室10供给。从主体内气体流路1311与杆内气体流路1321开始连通起，每单位时间的高压气体的供给量随着旋转角度前进而增加，在主体内气体流路1311与杆内气体流路1321的角度一致时，供给量变为最大(图6的(c))，然后减少。当旋转角度进一步前进时，主体内气体流路1311与杆内气体流路1321不再连通(图6的(d))，不再向气体供给管123和粉末收纳室10供给高压气体。到此为止的动作在杆132每旋转半圈时重复，以杆132的1/2旋转周期为周期重复向粉末收纳室10供给高压气体。此外，在图6中仅示出了1组主体内气体流路1311和杆内气体流路1321，6条主体内气体流路1311以及杆内气体流路1321平行地配置，且杆内气体流路1321与杆132旋转的轴线正交，因此，全部的杆内气体流路1321与主体内气体流路1311的连通在相同的时刻开始以及结束。

这样，向粉末收纳室10供给的高压气体在排气口122的排气阻力下自供气的时刻稍迟地从排气口122排出。由此，在粉末收纳室10内，压力以所述周期重复上升和下降。粉末P在该压力下以相同周期重复被向下方按压(气体轻敲(日文：エアタッピング))，从网格构件15的钢丝之间被向下方挤出，并向填充对象容器20的模腔22落下(图5的(c))。另外，高压气体的压力根据每种处理的粉末的不同由本领域技术人员进行预备实验来适当决定即可。此外，一个周期内的供给压缩气体的时间之比(占空比)在本实施方式的粉末填充装置1中是由主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面的短边的长度即旋转方向上的长度决定的，该长度例如通过在使用电磁阀的以往的粉末填充装置中进行预备实验来求得恰当的占空比的基础上进行设计即可。

将该操作进行预定时间，用粉末P填满到模腔22的上端附近。然后，将由压紧气缸124进行的按压解放，使填充对象容器20从主体11离开(图5的(d))。以上完成将粉末P填充到模腔22内的操作。

另外，实际上在将填充对象容器20配置于主体11的正下方时，在填充对象容器20的模腔22的上端与主体11的网格构件15之间存在微小的隙间，因此，粉末P以从模腔22的上端稍微溢出的方式被供给到模腔22。因此，如图7所示，利用刮板36刮取从模腔22的上端稍微溢出的粉末P，使粉末P的上端变得平整，以使该粉末P的上端与填充对象容器20的上表面成为同一平面。刮板36具有第1刮取部361～第3刮取部363，与粉末P接触的顶端的高度从第1刮取部361朝向第3刮取部363变低。通过使刮板36整体以按照第1刮取部361、第2刮取部362、第3刮取部363的顺序与粉末P接触的方式进行移动，能够逐渐刮取粉末P。

根据本实施方式的粉末填充装置1，在杆132旋转期间，全部的杆内气体流路1321与主体内气体流路1311的连通在相同时刻开始和结束，因此，在粉末收纳室10中，从全部供气口121的压缩空气的供给在相同时刻开始和结束。因此，能够使各时刻的粉末收纳室10内的气体的压力接近均匀，由此能够将粉末P均匀地填充于填充对象容器20。此外，能够使从各供气口121供给的压缩气体的压力达到最大的时刻一致。因此，能够提高粉末收纳室10内整体的压力的平均值，由此能够以高密度将粉末P填充于填充对象容器20。

(4)本实施方式的粉末填充装置的变形例

图8表示本实施方式的粉末填充装置的变形例。该变形例的粉末填充装置1A在粉末收纳室10A的盖12A的内部设有沿横向张架的硅橡胶制的膜126和设于膜126的正下方的由金属制的网构成的膜抑制构件127。除此之外的结构与上述的粉末填充装置1相同。

粉末填充装置1A的使用方法与上述粉末填充装置1相同。当从供气口121将压缩气体向粉末收纳室10A导入时，该压缩气体自身不会通过膜126，而是将膜126向下方按压(图8中的单点划线)，因此，位于膜126的下侧的气体按压粉末P，与上述粉末填充装置1同样地，能够将粉末P从网格构件15的钢丝之间向下方挤出并向填充对象容器20的模腔22供给。并且，通过使用膜126，在从供气口121将压缩气体导入粉末收纳室10A时，能够防止主体11内的粉末P向比膜126靠上侧的位置即供气口121和排气口122侧的区域飞散而导致堵塞供气口121、排气口122。

另外，当没有膜抑制构件127时，有可能膜126过度下降并与主体11内的粉末P相接触。当膜126与粉末P相接触时，压缩力直接作用于粉末P，产生密度分布。因此，在盖12A内，在膜126之下设置膜抑制构件127，从而防止膜126与粉末P相接触。

膜126的材料只要是具有挠性的材料，则不限定于硅橡胶，例如也能够使用聚氨酯等。此外，膜抑制构件127只要是能够防止膜126下降到比膜抑制构件127靠下侧的位置且能够使气体通过的构件，则不限定于网，也可以是例如在板材上开了许多孔的构件、将棒材横向排列的构件等。

在图8中表示了在主体11与填充对象容器20之间配置隔离件30来替代在主体11之下直接配置填充对象容器20的状态。另外，该隔离件30不仅在变形例的粉末填充装置1A中使用，也可以在前述的粉末填充装置1中使用。隔离件30是如下这样的构件：在板材上以与开口111相同的形状且相同的配置设有18个贯通孔31，并以包围该18个贯通孔31整体的方式在下表面设置密封件32。在将粉末填充于填充对象容器20时，从下依次将填充对象容器20、隔离件30以及主体11以使模腔22、贯通孔31以及开口111对位的方式进行重叠。当从密封用气体供给源向下部密封件112和上部密封件113供给高压气体并且利用压紧气缸124将盖12向下方按压时，盖12与主体11、主体11与隔离件30以及隔离件30与填充对象容器20之间的气密性分别由上部密封件113、下部密封件112以及密封件32来确保。

通过这样使用隔离件30，如以下所述那样，能够以更高的密度将粉末P填充于模腔22。当使用隔离件30并通过粉末填充装置1或粉末填充装置1A在向模腔22内填充粉末P时，粉末P填充到填充对象容器20的模腔22，并且填充到与模腔22对位后的贯通孔31内。然后，利用刮板36除去从贯通孔31的上端溢出的粉末P(图9的(a))，然后，通过将与隔离件30的贯通孔31相同形状的冲头35从上侧插入该贯通孔31，将贯通孔31内的粉末P压入填充对象容器20的模腔22(图9的(b))。由此，与利用粉末填充装置1或粉末填充装置1A进行填充时相比，以较高的密度将粉末P填充于模腔22。

(5)实验结果

首先，在变形例的粉末填充装置1A中，分别在各气体供给管123设置一个流量计，进行了测量在粉末填充装置1A的动作过程中流经各气体供给管123的压缩气体的流量的时间变化的实验。另外，在该实验中，压缩气体使用了压力为0.4MPa的氮。压缩气体的供给周期设为了80msec。并且，作为比较例，对于如下这样的装置、即分别在各气体供给管123设置一个电磁阀来替代本实施方式的粉末填充装置1A中的阀装置13并在比电磁阀靠粉末收纳室10A侧的气体供给管123设置了流量计的装置，使用压力为0.4MPa的氮并以50msec的周期使电磁阀进行开闭(开状态为20sec、闭状态为30msec)，进行了测量流经各气体供给管123的压缩气体的流量的时间变化的实验。另外，在本实施方式中，在阀装置13处于全开状态时，通过1根气体供给管123的压缩气体的每单位时间的流量大约为80L/分钟，与此相对，比较例的电磁阀在压缩气体通过时成为阻力，因此在处于全开状态时通过1根气体供给管123的压缩气体的每单位时间的流量大约为50L/分钟，比本实施方式少。因此，在比较例中，为了补偿每单位时间的流量减少的量，像上述那样将压缩气体的供给周期设为比本实施方式短的50msec。

在图10的(a)中示出针对本实施方式的粉末填充装置1A的实验的结果，在图10的(b)中示出针对使用了比较例的电磁阀的粉末填充装置的实验的结果。在图10的(a)中表示5根气体供给管123中的测量结果，在图10的(b)中表示6根气体供给管中的测量结果。根据该测量结果可知，在本实施方式中，5根气体供给管123的数据大致完全重叠，在大致相同的时间变化下，从该5根气体供给管123分别向粉末收纳室10A供给大致相同的流量的压缩气体。此外，流量成为峰值时的流量的值在任意峰值中都大致相同。与此相对，在比较例中，流量变为峰值时的流量的值在每根气体供给管123中都不同，并且，即使在相同的气体供给管123中，每个峰值时的流量的值都不同。此外，在比较例中，流量成为峰值的时刻(在图10中，以从流量测量开始起的时间来规定)在每根气体供给管123中也稍微不同。认为是，这些比较例的数据是由于在各电磁阀中难以以相同的开度、时刻进行开闭导致的。与此相对，在本实施方式的粉末填充装置1A中，阀装置13的各主体内气体流路1311以相同的开度且在相同的时刻开放，因此不会产生与电磁阀相同的问题。

图11表示如下的结果：在本实施方式的粉末填充装置1A中，在与上述相同的条件下将压缩气体向粉末收纳室10A内周期性地供给，并测量了粉末收纳室10A内的压力。分别在比膜126靠上侧(气体供给管123侧)的位置和比该膜126靠下侧(开口111侧)的位置对粉末收纳室10A的压力进行了测量。可知在比膜126靠上侧的位置和比膜126靠下侧的位置，压力都与阀装置13的压缩气体的供给周期相匹配地上升和下降。

图12表示如下的结果：在本实施方式的粉末填充装置1A中使用将供气口121的数量增加到14个的(排气口122的数量与上述的例子相同)装置，在压缩气体的压力不同的多个条件下分别进行了将平均粒径约为3μm的RFeB系磁体的合金粉末填充于填充对象容器20的实验，并进行了求得在填充对象容器20所具有的18个模腔处的粉末的填充密度的平均值与供粉重量的偏差的实验。根据该实验结果可知，随着使压缩气体的压力升高，粉末的填充密度也变高，且在压缩气体的压力为0.4MPa以上的情况下，能够将每个模腔的供粉重量的偏差控制为小于0.3g(将填充密度的偏差控制为小于0.145g/cm³)。

因此，针对填充密度的目标值为3.3g/cm³(压缩气体的压力为0.53MPa)和3.5g/cm³(压缩气体的压力为0.63MPa)的情况分别进行了5次实验，求得了各次中的填充密度的平均值和供粉重量的偏差。将在目标值为3.3g/cm³的情况下的该结果表示在图13中，将在目标值为3.5g/cm³的情况下的该结果表示在图14中。在任意情况下，再现性在5次实验中都良好，几乎没有从目标的填充密度偏离地获得了平均值，并且每个模腔的供粉重量的偏差控制为小于0.3g。

接着示出了针对主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面形状不同的两个例子进行了实验的结果。在此，以将主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面形状设为与杆132的轴线平行的长边为5.5mm、与长边垂直的短边为4.5mm的长方形状的例A、将主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面形状设为长边为比例A长的6.5mm、短边为比例A短的3.8mm的例B为实验对象。在例A和例B中，主体内气体流路1311和杆内气体流路1321的剖面积在例A中为24.8mm²，在例B中为24.7mm²。压缩气体的压力(0.4MPa)、阀的开闭的周期(80msec)在例A和例B中设为相同。供气口121的数量设为10个，排气口122的数量设为与上述的例子相同。在图15中示出如下的结果：针对该例A和例B，在比一个周期稍长的100msec的时间内测量了比膜126靠下侧的粉末收纳室10A内的压力的时间变化。可知与例A相比，在例B中，粉末收纳室10A内的压力的上升较快，施加压力的时间缩短。该结果表示，在长边较长的例B中，压力的施加和开放的张弛明显。

图16表示针对该例A和例B在阀的开闭的周期不同的多个情况下测量了向填充对象容器20填充粉末的填充密度的结果。在阀的开闭的周期最长(100msec)的情况下，例A与例B的填充密度大致相同，在周期比其短的情况下，例B的填充密度都比例A高。认为是，这是由于在例B中，压力的施加和开放的张弛明显。

(6)烧结磁体制造装置和烧结磁体制造方法的一个实施方式

接着，利用图17说明本发明的烧结磁体制造装置和烧结磁体制造方法的一个实施方式。本实施方式的烧结磁体制造装置40具有粉末填充装置1(或1A。以下，附图标记仅表示“1”)、粉末高密度化装置42、盖安装部43、取向装置(取向部)44以及烧结炉(烧结部)45。此外，烧结磁体制造装置40具有依次向粉末填充装置1、刮板36、盖安装部43、取向装置44、烧结炉45输送填充对象容器20的输送装置(输送机)46。在该各装置中，除烧结炉45之外的各装置收纳于内部为非活性气体气氛的共通的外容器47中，烧结炉45内也通过另外被供给非活性气体，成为非活性气体气氛。通过将该外容器47和烧结炉45的内部设为非活性气体气氛的结构要素，能够将从粉末填充装置1到烧结炉45的整体设为无氧气氛。另外，在粉末填充装置1中，供给源侧气体供给管14的一部分和气体供给源(未图示)配置于外容器47外。由于阀装置13配置在外容器47中，因此能够缩短阀装置13与供气口121的距离，粉末收纳室10的压力的施加和开放的张弛变好。

粉末填充装置1是用于将作为烧结磁体的原料的粉末填充于填充对象容器20的装置，并具有上述那样的结构。刮板36的结构也如上述那样。盖安装部43是在填充有粉末的填充对象容器20安装该填充对象容器20的盖(与粉末填充装置1的盖12不同)的装置。该盖用于防止因取向装置44中的磁场、烧结炉45中气体的对流等导致合金粉末从填充对象容器20飞散。

取向装置44具有线圈441和容器升降装置442。线圈441具有大致铅垂方向(上下方向)的轴线，并配置于容器升降装置442的上方。容器升降装置442是用于使由容器输送装置46输送来的填充对象容器20在与线圈441内之间进行升降的装置。

烧结炉45具有收纳有多个填充对象容器20的烧结室451、与外容器47相连通的输入口452以及设于输入口452的具有隔热性的门453。

说明烧结磁体制造装置40的动作和本发明的烧结磁体制造方法的一个实施方式。首先，利用容器输送装置46将填充对象容器20向粉末填充装置1输送，像上述那样，在填充对象容器20的模腔22内填充合金粉末。接着，利用刮板36将上部的多余的粉末除去。接着，利用容器输送装置46将填充对象容器20向盖安装部43输送，在填充对象容器20安装盖。然后，填充对象容器20被容器输送装置46向取向装置44输送，在取向装置44中利用容器升降装置442配置在线圈441内，在由线圈441生成的磁场的作用下，填充对象容器20内的粉末取向。在该取向处理之后，填充对象容器20利用容器升降装置442从线圈441内下降，被容器输送装置46向烧结炉45输送，在烧结室451内加热到预定的温度(通常为800℃～1100℃)，从而将填充对象容器20内的粉末烧结。像以上那样，根据本实施方式的烧结磁体制造装置40和烧结磁体制造方法，利用在不进行压缩成形的情况下进行磁场中取向和烧结的PLP法来制造烧结磁体。

以上说明了本发明的粉末填充装置、烧结磁体制造装置以及烧结磁体制造方法的实施方式，但不言而喻的是，本发明并不限定于上述各实施方式，在本发明的主旨的范围内能够进行多种变形。

Claims (6)

1.一种粉末填充装置，其特征在于，

该粉末填充装置具有：

粉末收纳室，其在下端具有开口和连接部，所述开口具有网格构件，所述连接部用于在该开口处与填充对象容器气密地连接；

多根气体供给管，它们与所述粉末收纳室的上部相连接；

阀主体，其设为使分别与所述多根气体供给管连接的多条主体内气体流路互相独立地贯通该阀主体的内部；

圆筒状的杆嵌入孔和圆柱状的杆，所述杆嵌入孔设为在所述阀主体的内部与全部的所述多条主体内气体流路交叉，所述杆以能够旋转的方式嵌入该杆嵌入孔；

杆内气体流路，其分别与所述多条主体内气体流路相对应地设于所述杆；以及

多根供给源侧气体供给管，其使所述多条主体内气体流路分别与气体供给源相连接。

2.根据权利要求1所述的粉末填充装置，其特征在于，

所述主体内气体流路和所述杆内气体流路的剖面的形状为具有与所述杆的轴线平行的两个边的长方形。

3.根据权利要求2所述的粉末填充装置，其特征在于，

所述两个边为所述长方形的长边。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的粉末填充装置，其特征在于，

所述粉末收纳室具有盖和粉末收纳室主体，在该盖与该粉末收纳室主体的交界具有通过供给密封用气体进行膨胀的密封件、向该密封件供给密封用气体的密封用气体供给路径以及使该盖和该粉末收纳室主体互相按压的按压机构。

5.一种烧结磁体制造装置，其特征在于，

该烧结磁体制造装置具有：

权利要求1～4中任一项所述的粉末填充装置；

取向部，其在保持利用所述粉末填充装置填充于所述填充对象容器的、成为烧结磁体的原料的粉末填充于该填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末施加磁场，使该粉末取向；以及

烧结部，其在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末进行加热来使粉末烧结。

6.一种烧结磁体制造方法，其特征在于，

在烧结磁体制造方法中进行如下的工序：

粉末填充工序，在该工序中，利用权利要求1～4中任一项所述的粉末填充装置将成为烧结磁体的原料的粉末填充于填充对象容器；

取向工序，在该工序中，在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末施加磁场，使该粉末取向；以及

烧结工序，在该工序中，在保持所述粉末填充于所述填充对象容器的状态下，在不施加机械压力的情况下，通过对该粉末进行加热来使粉末烧结。

Images