DE10144937A1 - Pulvereintragungsapparat, diesen verwendender Pressapparat, Methode zur Eintragung von Pulver und Methode zur Herstellung von gesinterten Magneten - Google Patents
Pulvereintragungsapparat, diesen verwendender Pressapparat, Methode zur Eintragung von Pulver und Methode zur Herstellung von gesinterten MagnetenInfo
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Abstract
Ein Pulverpressapparat umfasst einen Pulverzuführapparat. Der Pulverzuführapparat beinhaltet einen Behälter mit einem Bodenteil, der mit einem Teil für das Halten des Pulvers ausgestattet ist, der mit Öffnungen gebildet ist, und einen Impaktor. Der Impaktor wird gegen den Behälter geschlagen, um eine stoßartige Kraft zu geben, wodurch das in dem Behälter enthaltene Pulver in den Hohlraum, der durch die Öffnungen in der Düse gebildet ist. Das in den Hohlraum geführte Pulver wird gepresst und der erhaltene Presskörper wird in einen gesinterten Magneten gesintert. Der Pulverzuführapparat kann eine Zuführkammer, die das Pulver enthält, enthalten, und die Zuführkammer kann darin mit einem Zylinderteil ausgestattet sein, und eine Öffnung der Zuführkammer kann mit einem linearen Teil ausgestattet sein. In diesem Fall wird das Pulver in den Hohlraum geführt, während der Zylinderteil in horizontaler Richtung in die Zuführkammer geführt wird, wenn die Zuführkammer oberhalb des Hohlraumes ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pulvereintragungsapparat, einen diesen verwendenden
Pressapparat, eine Methode zur Eintragung von Pulver und eine Methode zur Herstellung von
gesinterten Magneten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Apparat für die
Eintragung von Pulver in einen Hohlraum, der in einer Düse gebildet ist, einen Pressapparat, der
diesen verwendet, eine Methode für die Zufuhr des Pulvers und eine Methode zur Herstellung
eines gesinterten Magneten.
Gegenwärtig werden als gesinterte Magneten aus gesinterten Legierungen von Seltenen Erden
zwei Arten, d. h., ein Samarium-Cobalt-Magnet und ein Seltene Erde-Eisen-Bor-Magnet, auf
vielen Gebieten extensiv benutzt. Von den beiden wird der Seltene Erde-Eisen-Bor-Magnet für
die Verwendung in einer Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen und Apparaten geschätzt.
(Im folgenden, wird der Seltene Erde-Eisen-Bor-Magnet "R-T-(M)-B-Magnet" genannt, worin R
für ein Element der Seltenen Erden einschließlich Yttrium steht, T für Eisen oder Eisen, das
teilweise durch ein Übergangsmetallelement ersetzt ist, steht, M für ein dotiertes Element steht,
und B für Bor steht). Ein Grund hierfür ist, dass der R-T-(M)-B-Magnet unter vielen Arten von
Magneten der hinsichtlich des magnetischen Energieproduktes am meisten überlegene ist und in
Hinblick auf den Preis relativ billig ist. Das als T enthaltene Übergangsmetall kann
beispielsweise Kobalt sein. Bor kann teilweise durch Kohlenstoff ersetzt sein.
Bei der Herstellung eines solchen Seltene Erde-Magneten wird zunächst ein magnetisches
Legierungspulver, das durch Mahlen einer Legierung aus Seltenen Erden hergestellt wurde,
mittels eines Pressapparates in einen Presskörper (Grüner Presskörper) gepresst. Bei der
Herstellung des Presskörpers wird das Pulver der magnetischen Legierung in einen Hohlraum
geführt, der durch ein Düsenloch gebildet ist (through hole), das in einer Düse vorgesehen ist,
und einen niederen Stempel, der in die Düse eingeführt ist. Das in den Hohlraum eingeführte
Pulver der magnetischen Legierung wird durch einen oberen Stempel gepresst. Der auf diese
Weise erhaltene Presskörper wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C bis 1100°C
gesintert und dann als gesinterter Seltenerdmetall-Magnet fertiggestellt.
Üblicherweise wird eine Vielzahl von Methoden für die Zufuhr des Pulvers der magnetischen
Legierung in den Hohlraum im Pressapparat vorgeschlagen.
Beispielsweise offenbaren die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung (geprüfte
Anmeldung für den Einspruch) Nr. 59-32568 und die japanische offengelegte Patentanmeldung
Nr. 61-147,802 jeweils eine Technik für das Vibrieren eines Behälters, der das Pulver hält und
dadurch das Pulver in siebender Aktion durch ein Metallnetz in den Hohlraum liefert.
Gemäß der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 61-147,802 wird ein Apparat
beschrieben, der einen Eintragungsbecher (den Pulverbehälter) umfasst, der ein mit einem
Metallnetz ausgestattetes unteres Teil hat. Der Eintragungsbecher wird unter Verwendung einer
Magnetspule relativ stark vibriert, wodurch das granulierte magnetische Pulver innerhalb kurzer
Zeit durch das Metallnetz in den Hohlraum eingeführt wird.
Jedoch wird gemäß dem konventionellen Apparat, wie er in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 61-147802 beschrieben ist, die Vibration mittels einer anziehenden Kraft
zwischen der Magnetspule und einem Eisenkern erzeugt, und durch Wiederherstellung der von
einer Feder gelieferten Kraft, und die Vibration wird an den Eintragungsbecher selbst gegeben,
der das Pulver hält. Der Eisenkern (bewegliches Teil) ist mittels einer verbindenden Hardware an
dem Eintragungsbecher befestigt. Bei dieser Anordnung ist die vibrierende Kraft, die auf das
Pulver im Zufuhrbehälter übertragen wird, nur eine abwechselnd wirkende Kraft, und die
übertragene Kraft reicht immer noch nicht aus, um einen Klumpen Pulver auseinander zu
brechen. Um in einem solchen Apparat das granuläre Pulver unter Vermeidung von
Brückenbildung in den Hohlraum zu liefern, ist eine Möglichkeit die Verwendung eines
Metallnetzes mit einem feinen Gitter (Maschen). Jedoch bereitet die Verwendung eines solchen
feinmaschigen Metallnetzes ein anderes Problem, dass das Pulver nicht rasch gesiebt wird und es
eine signifikante Erhöhung der Zeit für die Zufuhr des Pulvers gibt.
Ein anderes Problem mit dem obigen konventionellen Apparat ist, dass es schwierig ist, den
Schlag (Amplitude) der dem Eintragungsbecher gegebenen Vibration zu erhöhen. Wenn der
Eintragungsbecher nur in einem kurzem Schlag bewegt wird, ist es schwierig, das Pulver,
einheitlich in den Hohlraum zu überführen.
Es gibt noch ein weiteres Problem. Es ist besonders schwierig, Ecken- und/oder Kantenbereiche
des Hohlraums mit dem Pulver zu füllen, verglichen mit einem zentralen Bereich des
Hohlraumes. Nach dem herkömmlichen Apparat neigt das Pulver dazu, wenn das Pulver der
Legierung aus Seltenen Erden durch das Metallnetz geliefert wird, welches an einer gegenüber
der Düsenoberfläche hohen Position vorgesehen ist, einen hohen Anteil in dem zentralen Bereich
zu bilden. Wenn das Pulver in einer solchen nicht einheitlichen Dichte in den Hohlraum geführt
wird, hat der durch die Pressoperation gebildete Presskörper nicht akzeptable hohe Unterschiede
in seiner Druckdichte, zwischen den Ecken- und/oder Kantenbereichen und dem zentralen
Bereich. Dieser Dichteunterschied kann im Presskörper einen Riss bewirken.
Dieses Problem wird auch für den Apparat, der in der japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung (einer für Einspruchszwecke geprüften Anmeldung)
Nr. 59-32,568 offenbart ist, vermutet.
Andere Techniken für die Zufuhr von Pulver in den Hohlraum werden in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101 und der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 200-248,301 vorgeschlagen.
Gemäß der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101 offenbarten
Technik wird eine Füllung mittels "pneumatic tapping" und durch einen versorgenden Trichter
("supplying hopper") eingetragen. Eine Anordnung ist geschaffen, so dass die Füllung nach dem
"pneumatic tapping" sowohl im zuführenden Trichter wie auch im Behälter vorhanden ist. Dann
wird von der Masse der Füllung, die sowohl im zuführenden Trichter und im Behälter vorhanden
ist, ein Teil mit einheitlicher Dichte, der im Behälter gebildet wurde, von der in dem
zuführenden Trichter verbleibenden Füllung abgetrennt.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbart einen versorgenden
Apparat, in welchem eine Zufuhrkammer, die im Boden eine Öffnung hat, oberhalb eines
Hohlraumes geführt wird, der in einem Düsenwerkzeug gebildet ist. Hierdurch wird es
ermöglicht, dass ausgehend von der Öffnung ein Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden
in den Hohlraum geliefert werden kann. Der versorgende Apparat umfasst stäbchenförmige
Teile, welche im Bodenbereich innerhalb der Zufuhrkammer horizontal bewegt werden. Die
Zylinder werden hin- und herbewegt, wenn das in der Zufuhrkammer befindliche Pulver der
Legierung aus Seltenen Erden in den Hohlraum eingeführt wird.
Jedoch wird gemäß der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-49,101
offenbarten Technik, die Zufuhrdichte der Befüllung in den Behälter höher als bei einem Fall
aufgrund natürlicher Gravitation, weil die Zufuhr in den Behälter durch "pneumatic tapping"
bewirkt wird. Beispielsweise hat ein Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden, das durch
natürlichen, durch die Schwerkraft bedingten Fall zugeführt wurde, eine Zufuhrdichte von
ungefähr 1.8 g/cm3, verglichen mit einer Zufuhrdichte von 3.4 g/cm3 mittels "pneumatic
tapping". Die auf eine solche hohe Dichte gepackte Füllung erlaubt es den Partikeln des Pulvers
nicht, sich leicht zu bewegen, und erfordert ein stärkeres magnetisches Feld, um das Pulver zu
orientieren, was zu erhöhten Herstellungskosten führt.
Andererseits wird gemäß der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301
offenbarten Technik, wie es in Fig. 21A gezeigt wird, eine Zufuhrkammer 2 auf einen
Hohlraum 1 zu bewegt. Dann wird, wie es in Fig. 21B gezeigt ist, wenn die Zufuhrkammer 2
oberhalb des Hohlraumes 1 angeordnet ist, das Pulver 3 aufgrund des Gewichtes von Pulver 3
selbst in den Hohlraum 1 eingeführt. Die auf diese Weise bewirkte Zufuhr ist nicht einheitlich,
und daher wird das Pulver 3 nicht gleichmäßig verteilt. Danach wird, wie es in den Fig. 21C und
Fig. 21D gezeigt ist, ein Schüttelapparat 4 aktiviert, um den Hohlraum 1 mit dem Pulver 3 zu
füllen. Das Schüttelgerät 4 zwingt das Pulver 3 zu einer Dichte von ungefähr 2.3 g/cm3 hinein,
wodurch die Füllungsdichte vereinheitlicht wird. Im Ergebnis ist ein stärkeres magnetisches Feld
notwendig, um einen gewünschten Grad der Orientierung zu erhalten. Fig. 22 zeigt
Zustandsänderungen in der Füllungsoperation, die von diesem konventionellen Apparat
durchgeführt wird.
Weiterhin wird die Inkonsistenz in der Füllungsdichte in den Hohlraum nicht leicht durch die
Pressoperation korrigiert, wenn der Hohlraum in einer Richtung der Pressoperation, wie sie von
den Stempeln geliefert wird, eine geringe Tiefe hat, was zu gelegentlicher Entwicklung von
Rissen im Presskörper führt.
Es ist daher das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Apparat für die Zufuhr von
Pulver bereitzustellen, einen diesen benutzenden Pressapparat und eine Methode für die
Herstellung eines gesinterten Magneten, welche in der Lage sind, das Pulver gleichförmig und in
einem kurzem Zeitraum in den Hohlraum der Pressapparates zu führen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Apparates für die
Zufuhr von Pulver, eines diesen verwendenden Pressapparates, einer Methode für die Zufuhr von
Pulver und eine Methode zur Herstellung eines gesinterten Magneten, die bei geringen Kosten in
der Lage sind, eine gewünschte Orientierung und eine hohe magnetische Charakteristik
bereitzustellen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pulvereintragungsapparat für die
Eintragung von Pulver in einen in einer Düse gebildeten Hohlraum bereitgestellt, der umfasst:
einen Behälter, der ein Bodenteil beinhaltet, der mit einem das Pulver zurückhaltenden Teil
ausgestattet ist, der mit einer Vielzahl von Öffnungen geformt ist, die in der Lage sind, das
Pulver hindurchzulassen; und einen Impaktor, der gegen den Behälter schlagen kann, wobei der
Impaktor gegen den Behälter geschlagen wird, um dem Behälter eine impulsive Kraft zu geben,
wodurch das in dem Behälter enthalten Pulver durch die Öffnungen in den Hohlraum eingeführt
wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann aufgrund des Impaktors, der gegen den Behälter
schlägt, ein Klumpen aus Pulver, der in dem Behälter enthalten ist, aufgebrochen werden; und
das Pulver in dem gebrochenen Zustand kann in den Hohlraum geführt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pressapparat bereitgestellt,
der umfasst: den oben beschriebenen Pulvereintragungsapparat; und Mittel zum Pressen, welche
das durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingeführte Pulver pressen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Methode für die
Herstellung eines gesinterten Magneten zur Verfügung gestellt, die umfasst: einen ersten Schritt
der Anwendung einer impulsiven Kraft auf einen Behälter, der einen unteren Teil beinhaltet, der
mit einer Vielzahl von Öffnungen geformt ist, die in der Lage sind, Pulver hindurch zu lassen,
wodurch das in dem Behälter enthaltene Pulver durch die Öffnungen in den in einer Düse
gebildeten Hohlraum geführt wird; einem zweiten Schritt der Bildung eines Presskörpers durch
Pressen des in den Hohlraum eingeführten Pulvers; und einem dritten Schritt der Herstellung
eines gesinterten Magneten durch die Sinterung des Presskörpers.
Durch das Pressen des Pulvers, das gleichförmig in den Hohlraum geführt wird, kann ein
Presskörper, der eine gleichförmige Dichte und eine kleine Inkonsistenz in Größe und Gewicht
hat, hergestellt werden.
Weiterhin kann durch Sintern des Presskörpers ein Magnet erhalten werden, der eine kleine
Inkonsistenz in Größe und Gewicht hat.
Vorzugsweise umfasst der Apparat weiterhin einen vibrierenden Mechanismus, der mit einem
oberen Teil des Behälters verbunden ist. Der Impaktor wird so bereitgestellt, dass er gegen den
unteren Teil des Behälters schlägt, und der vibrierende Mechanismus vibriert einen oberen Teil
des Behälters, wodurch es dem Impaktor ermöglicht wird, gegen den unteren Teil des Behälters
zu schlagen. Auf diese Weise wird es durch die Verbindung des Vibrationsmechanismus mit
dem Behälter und durch die Trennung des Impaktors vom Vibrationsmechanismus möglich, das
Aufwirbeln des Pulvers zu verringern, wodurch das Binden des Pulvers im vibrierenden
Mechanismus verringert wird. Weiterhin kann die Einwirkung direkter auf die Öffnung des
Behälters übertragen werden, indem der Impaktor den unteren Teil des Behälters schlägt,
wodurch es möglich wird, die Einwirkung auf die gesamte bei der Öffnung vorhandene Masse an
Pulver zu übertragen, wodurch das Pulver gleichförmig den Hohlraum befüllt.
Weiterhin ist vorzugsweise der Teil für das Zurückhalten des Pulvers aus einem Netz mit einer
Maschenweite von 2 bis 14 gebildet. Bevorzugter ist der Teil für das Zurückhalten des Pulvers
aus einem Netz mit einer Maschenweite von 2 bis 8 gebildet. Indem ein relativ grobes Netz wie
das obige verwendet wird, kann das Pulver gleichförmig in den Hohlraum eingeführt werden,
wobei die für die Zufuhr des Pulvers notwendige Zeit merklich reduziert werden kann.
Vorzugsweise ist der Teil für das Zurückhalten des Pulvers in einer Höhe bereitgestellt, die
niedriger als 2.0 mm von der Oberfläche der Düse ist. Noch mehr bevorzugt ist der Teil für das
Zurückhalten des Pulvers in einer Höhe vorgesehen, die kleiner als 1.0 mm von der Oberfläche
der Düse entfernt ist. Diese Anordnung ermöglicht es, dass nur eine kleine Menge des Pulvers
aus dem Hohlraum über die Oberfläche der Düse geschleudert werden kann. Daher ist die Menge
an zusätzlichem Pulver, die weggewischt werden muss, klein und ein Klumpen, der in der
Wischoperation durch den Behälter gebildet wird, wird nicht unerwünscht beim nächsten
Durchgang der Pulverzufuhr in den Hohlraum geführt.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Behälter sich bewegen kann, wenn auf den Behälter durch
das Schlagen des Impaktors gegen den Behälter eine impulsive Kraft ausgeübt wird. Mit dieser
Anordnung wird es möglich, dass der bewegliche Behälter von einem Impaktor getroffen wird
und einen reversen Impakt auf den Behälter zu geben, und dadurch den Hohlraum
gleichförmiger mit dem Pulver zu füllen.
Vorzugsweise umfasst der Apparat eine Vielzahl von Impaktoren, welche sich außerhalb des
Behälters in einer entgegengesetzten Beziehung befinden, mit dem Behälter dazwischen. Mit
dieser Anordnung kann die impulsive Kraft kontinuierlich an den Behälter gegeben werden.
Weiterhin umfasst der Apparat vorzugsweise eine Teilungsplatte, die innerhalb des Behälters
vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann die impulsive Kraft dispersiv auf das Pulver in dem
geteilten Behälter übertragen werden, wenn der Impaktor eine Seitenwand des Behälters trifft,
wodurch es möglich wird, das Pulver effizienter einzutragen. Diese Anordnung kann die
Eintragungszeit des Pulvers in den Hohlraum merklich verringern.
Weiterhin ist vorzugsweise die Größe der in den Pulver haltenden Bereichen vorgesehenen
Öffnungen in Übereinstimmung mit einem Ort der Öffnung. Durch die Änderung der Grobheit
entsprechend dem Ort der Öffnung auf diese Weise kann die Menge des in die Hohlräume
einzutragenden Pulver entsprechend dem Bereich kontrolliert werden.
Wenn das Pulver ein Pulver aus Seltenen Erden ist, sind die Pulverpartikel kantig und mit der
Hinzufügung eines Gleitmittels nimmt die Fließfähigkeit des Pulvers ab und bildet einen
Klumpen hin zu einem Zustand, in dem es nicht leicht von der Öffnung des Pulver haltenden
Bereiches fällt. Jedoch kann das Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung gleichförmig und
effizient in kurzer Zeit in den Hohlraum eingetragen werden, selbst wenn das Pulver ein Pulver
aus einer Legierung von Seltenen Erden ist, das mit einem Gleitmittel gemischt ist und
hinsichtlich der Fließfähigkeit schlecht ist.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pulvereintragungsapparat für
die Eintragung eines Pulvers in den in einer Düse gebildeten Hohlraum bereitgestellt, der
umfasst: eine Eintragungsbox, die zu einem Punkt oberhalb des Hohlraums bewegbar ist, die
einen Bodenbereich einschließt, der mit einer Öffnung gebildet ist, und das Pulver enthält; ein
Stabelement, welches innerhalb der Eintragungsbox bereitgestellt ist und das Pulver nach unten
drückt; ein lineares Teil, welches bei der Öffnung der Eintragungsbox vorgesehen ist; und
orientierende Mittel, welche das von der Eintragungsbox in den Hohlraum eingetragene Pulver
ausrichten.
Nach einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Methode für die
Eintragung von Pulver bereitgestellt, um ein Pulver in den in einer Düse gebildeten Hohlraum
einzutragen, wobei die Methode umfasst: einen Schritt der Bewegung einer Eintragungsbox zu
einer Stelle oberhalb des Hohlraums der Düse, wobei die Eintragungsbox das Pulver enthält, das
im Inneren davon mit einem in horizontaler Richtung beweglichen Stabelement ausgestattet ist
und das eine Öffnung hat, die mit einem linearen Element ausgestattet ist; ein Schritt der
Eintragung des Pulvers in den Hohlraum, während das Stabelement innerhalb der
Eintragungsbox in horizontaler Richtung bewegt wird, wenn die Eintragungsbox sich oberhalb
des Hohlraums befindet; und ein Schritt der Orientierung des Pulvers durch Anwendung eines
magnetischen Feldes auf das Pulver im Hohlraum.
Gemäß dieser Erfindung, indem das lineare Element bei der Öffnung der Eintragungskammer
bereitgestellt wird, fällt das Pulver nicht in den Hohlraum, selbst wenn die Eintragungskammer
sich bis oberhalb des Hohlraums bewegt hat. Das Pulver kann anschließend in den Hohlraum
eingetragen werden, in dem das Stabelement in der Eintragungsbox aktiviert wird. Bei dieser
Eintragung kann das Pulver gleichmäßig mit einer natürlichen Eintragungsdichte (z. B. 1.7 g/cm3
bis 2.0 g/cm3) in den Hohlraum eingetragen werden. Da das Pulver nicht mit einer hohen Dichte
eingetragen wird, können sich die Pulverpartikel leicht bewegen, und eine erwünschte
Orientierung kann durch ein orientierendes magnetisches Feld von relativ niedriger Stärke
erreicht werden. Dies ermöglicht es, die Erhöhung der Herstellungskosten zu vermeiden.
Weiterhin kann, da die Dichteverteilung bei der Eintragung gleichförmig gemacht werden kann,
ein Produkt mit einer hervorragenden magnetischen Charakteristik erhalten werden, indem das
Pulver im Hohlraum orientiert wird.
Vorzugsweise befindet sich das Stabelement vom linearen Element in einem Abstand, der nicht
kleiner als 0.5 mm und nicht größer als 10 mm ist. Mit dieser Anordnung wird der Fluss des
Pulvers in der Nähe des linearen Elementes unterstützt, wodurch es möglich wird, das Pulver
glatt bei einer für die Orientierung geeigneten Dichte in den Hohlraum einzutragen.
Nach einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pressapparat bereitgestellt,
der umfasst: den oben beschriebenen Pulvereintragungsapparat; und Pressmittel, welche das
durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver pressen.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Presskörper mit großer Einheitlichkeit der Dichte erhalten,
indem das durch den obigen Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver
gepresst wird; und dadurch kann die Entwicklung von Rissen und Brüchen aufgrund
inkonsistenter Dichte vermieden werden.
Wenn das Pulver unter Verwendung eines Prozesses mit raschem Abschrecken hergestellt wird
und ein Partikelverteilungsmuster des Pulvers eng gemacht wird, hat das Pulver eine extrem
schlechte Fließfähigkeit. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Fließfähigkeit
des Pulvers durch die Eintragung bei natürlicher Gravitation verbessert werden kann, die
Dichtekonsistenz des Pulvers im Hohlraum verbessert werden, selbst wenn das Pulver unter
Verwendung des Verfahrens mit rascher Abschreckung hergestellt wurde und das
Partikelverteilungsmuster des Pulvers scharf gestaltet wurde. Weiterhin kann jedes
Pulverpartikel leicht bewegt werden und daher wird es möglich, einen Magneten zu bilden, der
z. B. eine hohe magnetische Anisotropie hat.
Vorzugsweise ist das Intervall zwischen den linearen Elementen nicht kleiner als 2 mm und nicht
größer als 12 mm.
Nach einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Methode für die
Herstellung eines gesinterten Magneten bereitgestellt, die umfasst: einen Schritt des Erhaltens
eines Presskörpers durch Pressen eines Pulvers in einem Hohlraum, wobei das Pulver durch die
oben beschriebene Pulvereintragungsmethode eingeführt wurde; und einen Schritt der
Herstellung eines gesinterten Magneten durch Sintern des Presskörpers.
Nach dieser Erfindung kann ein Presskörper mit hoher Gleichförmigkeit hinsichtlich der Dichte
erhalten werden, indem das mittels der oben beschriebenen Methode in den Hohlraum
eingetragene Pulver gepresst wird; und dadurch kann die Entwicklung von Rissen und Brüchen
im Presskörper verringert werden. Im Ergebnis hat der durch Sintern des Presskörpers erhaltene
gesinterte Magnet eine reduzierte Rate an Defekten aufgrund von Rissbildung und/oder
Bruchbildung, und eine reduzierte Rate von Deformation. Daher wird es möglich, die Ausbeute
im Herstellungsverfahren zu verbessern, die Produktivität des gesinterten Magneten zu
verbessern, und einen gesinterten Magneten mit einer vorteilhaften magnetischen Charakteristik
herzustellen.
Die obigen Ziele, andere Ziele, Charakteristik, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden klarer aufgrund der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen, welche unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen präsentiert werden sollen.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
einen Hauptbereich eines Pressapparates zeigt;
Fig. 2A und Fig. 2B sind Ansichten, die einen Hauptteil des in der Ausführungsform von Fig. 1
benutzten Pulvereintragungsapparates zeigen; Fig. 2A ist eine Draufsicht, bei der ein Deckel
entfernt ist, wohingegen Fig. 2B eine Schnittansicht mit anwesendem Pulver ist;
Fig. 3A und Fig. 3B sind Schnittansichten, die einen Fall des Pulvers von einem Netzelement
zeigen, der durch eine einwirkende Kraft hervorgerufen wurde; Fig. 3A illustriert einen Zustand
vor der Anwendung der einwirkenden Kraft, wohingegen Fig. 3B einen Zustand unmittelbar
nach der Anwendung der einwirkenden Kraft illustriert;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles eines Pulverbehälters zur Illustration eines
Spaltes zwischen einer Düsenoberfläche und dem Netzelement;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Spalt zwischen der
Düsenoberfläche und dem Netzelement und einer Inkonsistenz in der Dicke zeigt;
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, welches den Pressapparat in Fig. 1 und einen
umgebenden Aufbau zeigt;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines Pulverbehälters in einem Pulvereintragungsapparat gemäß
einer anderen Ausführungsform;
Fig. 8A und Fig. 8B sind Draufsichten, welche jeweils eine Variation des Netzelementes zeigen;
Fig. 9A und Fig. 9B sind Ansichten, die jeweils einen Hauptbereich eines in einer weiteren
Ausführungsform benutzten Pulvereintragungsapparates zeigen; Fig. 9A ist eine Draufsicht bei
entferntem Deckel, wohingegen Fig. 9B eine Schnittansicht bei anwesendem Pulver zeigt;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Hauptbereich des Pressapparates gemäß
einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht, die einen Bereich eines Hauptteiles der Ausführungsform von Fig.
10 zeigt;
Fig. 12 ist eine Endansicht, welche in der Linie C-C (gezeigt in Fig. 11) genommen wurde,
welche einen Hauptteil der Ausführungsform von Fig. 10 zeigt;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht, die einen Hauptteil eines Pulvereintragungsapparates zeigt, der in
der Ausführungsform von Fig. 10 benutzt wird;
Fig. 14 ist eine perspektivische Sicht, die eine Eintragungsbox zeigt, die mit einer
Schütteleinrichtung und linearen Elementen ausgestattet ist;
Fig. 15A bis Fig. 15D sind Ansichten, die eine Pulvereintragungsoperation gemäß der
Ausführungsform von Fig. 10 illustrieren;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Zustandsänderungen bei der Pulvereintragung gemäß der
Ausführungsform von Fig. 10 illustriert;
Fig. 17A ist eine Ansicht, die einen in einem Experiment gebildeten Presskörper zeigt,
wohingegen Fig. 17B eine Tabelle ist, die ein Ergebnis des Experimentes zeigt;
Fig. 18 ist ein schematisches Diagramm, welches eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
Fig. 19 ist ein schematisches Diagramm, welches weiterhin eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 20A und Fig. 20B sind graphische Darstellungen, die das Ergebnis eines weiteren
Experimentes zeigen;
Fig. 21A bis Fig. 21D sind Diagramme, welche eine mittels eines konventionellen Apparates
durchgeführte Eintragungsoperation illustrieren; und
Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Zustandsänderungen bei der Pulvereintragung gemäß dem
konventionellen Apparat illustriert.
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 umfasst ein Pulverpressapparat als Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Pressteil 12 und einen Pulvereintragungsapparat 14.
Der Pressteil 12 beinhaltet ein Düsenset 16 und ein Düsenwerkzeug 18. Das Düsenwerkzeug 11
beinhaltet eine Düse 10, niedere Stempel 22 und obere Stempel 24 (vgl. Fig. 6). Die Düse 20 hat
einen Sättigungsmechanismus, der z. B. nicht kleiner als 0.05 T und nicht größer als 1.2 T ist. Die
Düse 20 ist in das Düsenset 16 eingepasst. Jeder der niederen Stempel 22 ist so angeordnet, um
von unten in ein Düsenloch 26 eingeführt zu werden. Das Düsenloch 26 ist ein Durchgangsloch,
das vertikal durch die Düse 20 verläuft. Eine obere Endoberfläche des niederen Stempels 22 und
eine innere Umfangsoberfläche des Düsenlochs 26 bilden einen Hohlraum 28 (vgl. Fig. 2B) von
variablem Volumen. Mit dieser Anordnung wird der obere Stempel 24 in den Hohlraum 28
eingeführt, um das Pulver m (welches später beschrieben wird), das in den Hohlraum 28
eingetragen wurde, zu einem Presskörper zu pressen. Weiterhin ist in der Nähe von Düse 28 eine
ein Magnetfeld erzeugende Spule 29 bereitgestellt. Durch die Verwendung von Spule 29 für die
Erzeugung eines magnetischen Feldes wird ein orientierendes magnetisches Feld mit einer
Stärke von z. B. 1.2 T parallel zur Pressrichtung auf das Pulver m angewandt.
Der Pulvereintragungsapparat 14 beinhaltet eine Grundplatte 30, die angrenzend an das Düsenset
16 angeordnet ist. Auf der Grundplatte 30 ist ein Eintragungsbox 32 angeordnet. Der
Eintragungsbehälter wird durch einen Zylinderstab 36 eines Zylinders 34 bewegt, der z. B.
hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird (oder durch einen elektrischen Servomotor), in
einem hin- und herbewegenden Muster zwischen einer vorbestimmten Position auf der Düse 20
und einer Stand-by-Stellung. In der Nähe der Stand-by-Stellung der Eintragungsbox 32 ist ein
Nachfüllapparat 38 für das Nachfüllen der Eintragungsbox 32 mit dem Pulver m bereitgestellt.
Der Nachfüllapparat 38 beinhaltet eine Waage 40, einen darauf befindlichen Eintragungsbecher
42, und einen vibrierenden Trog 44, der das Pulver m in kleiner Menge in den Eintragungsbecher
42 fallen lässt. Die Einwaageoperation wird durchgeführt während die Eintragungsbox 32 auf die
Düse 20 bewegt wird. Wenn das Gewicht des Pulvers m im Eintragungsbecher 42 ein
vorbestimmtes Level erreicht, greift ein Roboter 46 den Eintragungsbecher 42, und wenn die
Eintragungsbox 32 zur Stand-by-Stellung zurückgeht, füllt der Roboter 46 die Eintragungsbox
32 mit dem Pulver m im Eintragungsbecher 42. Die Menge des Pulvers m in dem
Eintragungsbecher 42 füllt eine Menge des Pulvers in der Eintragungsbox 32 nach, die in einem
Zyklus der Pressoperation benutzt wird. Daher hält die Eintragungsbox 32 eine konstante Menge
des Pulvers m. Aufgrund der Konstanz der Menge an Pulver m, die in der Eintragungsbox 32
gehalten wird, ist der Druck beim Fall des Pulvers m in den Hohlraum 28 aufgrund der
Gravitation konstant, und eine Menge des in den Hohlraum 28 eingetragenen Pulvers m ist
konstant. Das Pulver m kann z. B. ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden sein.
Bezug wird nun genommen auf Fig. 2A und Fig. 2B und eine Beschreibung wird vorgenommen
für einen Hauptteil des Pulvereintragungsapparates 14.
Die Eintragungsbox 32 des Pulvereintragungsapparates 14 beinhaltet ein einschließendes Teil 48
und einen Deckel 50, welcher auf einer oberen Fläche des einschließenden Teiles 48 angeordnet
ist und geöffnet und geschlossen werden kann. Innerhalb des einschließenden Teiles 48 ist ein
Pulverbehälter 52 vorhanden. Der Pulverbehälter 52 befindet sich zwischen einem Paar von
entgegengesetzten Impaktoren 54. Die Eintragungsbox 32 mit dem Pulverbehälter 52, der das
Pulver m enthält, wird zu einer Stelle oberhalb des in der Düse 20 des Pressapparates 10
gebildeten Hohlraumes 28 bewegt, wodurch das Pulver m in den Hohlraum 28 befördert werden
kann.
Der auf der oberen Oberfläche der einschließenden Einheit 48 befindliche Deckel 50 kann das
Innere der einschließenden Einheit 48 versiegeln. Vorzugsweise wird innerhalb der
einschließenden Einheit 48 ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoffgas bereitgestellt, um die
Oxidation des im Pulverbehälter 52 befindlichen Pulvers M durch die Atmosphäre zu
verhindern. Der Deckel 50 kann beispielsweise durch einen Luftzylinder automatisch geöffnet
und geschlossen werden.
Der Pulverbehälter 52 hat einen Bodenteil, der mit einem Netzelement 56 ausgerüstet ist,
welches das Pulver m halten kann und den Durchtritt des Pulvers m nach Einwirkung durch den
Impaktor 54 ermöglichen kann. Vorzugsweise ist das Netzelement 56 aus einem rostfreien Stahl
wie SUS 304 hergestellt, und hat eine Maschenweite von 2 bis 14 (Sieböffnung nicht kleiner als
1.8 mm und nicht größer als 12.7 mm). Besonders bevorzugt beträgt die Maschenweite 2 bis 8
(Sieböffnung nicht kleiner als 3.2 mm und nicht größer als 12.7 mm). Beispielsweise kann das
Netzelement mit einer Maschenweite von 8 aus einem Metalldraht mit einem Durchmesser von
0.6 mm, der in ein Netz mit einem Gitter von 3.0 mm gewoben ist, hergestellt werden. Das
Netzelement 56 ist vorzugsweise beispielsweise mit Nickel plattiert. Dies verringert die Rauheit
der Oberfläche des Netzelementes 56, wodurch es möglich ist, bei der Eintragung die
Fließfähigkeit des Pulvers aus einer Legierung von Seltenen Erden zu verbessern.
Jeder der Impaktoren 54 wird unabhängig vom anderen mit einem Luftzylinder 58 ausgestattet
und angetrieben. Der Impaktor 54 kann mittels des Luftzylinders 58 rasch zum Pulverbehälter 52
bewegt werden, um auf eine Seitenwand des Pulverbehälters 52 zu schlagen und dadurch eine
impulsartige Kraft anzuwenden (eine aufprallende Kraft). Durch diesen Aufprall wird das im
Pulverbehälter 52 enthaltene Pulver m durch das Netzelement 56 in den Hohlraum 28 befördert.
Vorzugsweise werden die Impaktoren 54 durch die Luftzylinder 58 angetrieben, um den
Pulverbehälter 52 mit einer Rate von 50 bis 120 pro Minute zu schlagen. Jeder der Impaktoren
54 hat eine hin- und hergehende Hublänge von z. B. 10 mm-20 mm.
Vorzugsweise kann sich der Pulverbehälter 52 nach Einwirkung durch einen der Impaktoren 54
vorwärts zum anderen Kompaktor 54 bewegen. Um dies zu ermöglichen, ist die einschließende
Einheit 48 mit einem Paar von Führungselementen 60 ausgestattet, die sich parallel zueinander
in der Richtung erstrecken, in welche die Impaktoren bewegt werden. Der Pulverbehälter 52
kann sich linear in der einschließenden Einheit 48 entlang den Führungselementen 60 bewegen.
Bei dieser Anordnung kann der andere Impaktor 54 gegen den sich nähernden Pulverbehälter 52
geschlagen werden, und es wird möglich, dem Pulverbehälter 52 eine Einwirkung in
umgekehrter Richtung zur Richtung der Bewegung des Behälters zu geben. Dies ermöglicht es,
das Pulver m gleichförmig in den Hohlraum 28 zu befördern.
Der Pulverbehälter 52 hat eine Bodenkante, die mit einem gleitenden Element 62 (Dicke: z. B.
ungefähr 5 mm) ausgestattet ist, das aus einem solchen Material wie einer dünnen Platte aus
Fluorharz oder Filz gemacht ist. Das gleitende Element 62 verringert die Möglichkeit für das
Pulver m, zwischen dem Pulverbehälter 52 und der Düse 20 gefangen zu werden, wodurch es
dem Pulverbehälter 52 möglich wird, glatt auf die Düse 20 zu gleiten. Ein ähnliches gleitendes
Element 64 ist am Bodenrand des einschließenden Elementes 48 vorgesehen. Das gleitende
Element 64 verringert die Möglichkeit für das Pulver m, zwischen dem einschließenden Element
48 und der Düse 20 gefangen zu werden, wodurch es dem einschließenden Element 48
ermöglicht wird, glatt auf die Düse 20 zu gleiten. Mit diesen Anordnungen kann die
Eintragungsbox 32 glatt auf die Düse 20 des Pressapparates 10 gleiten.
Als nächstes wird Bezug genommen auf die Fig. 3A und 3B. Fig. 3A zeigt einen Zustand vor der
Einwirkung durch den Impaktor 54. Wenn das Pulver m ein Pulver aus einer Legierung von
Seltenen Erden ist, das unter Verwendung eines "strip cast" Verfahrens hergestellt wurde, ist
jedes Pulverpartikel kantig. Weiterhin nimmt die Fließfähigkeit des Pulvers m ab und das Pulver
bildet einen Klumpen, wenn zum Pulver m ein Gleitmittel hinzugefügt wird. In diesem Fall ist
das Puder m, d. h. das Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden, in einem Zustand, dass es
nicht leicht von der Öffnung 56a (Gitter) des Netzelementes 56 fällt. Aus diesem Grund hat das
Netzelement ein relativ grobes Gitter mit einer Maschenweite von ungefähr 2 bis 14, wobei die
Öffnung 56a eine relativ große Weite (Spalt) d1 aufweist, welcher wenige Millimeter bis 10 und
einige mehr Millimeter beträgt.
Danach wird, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, durch den Impaktor 54 ein Schlag verliehen, um den
Klumpen aufzubrechen, wodurch es dem Pulver m oder Partikeln, die kleiner als die
Maschenweite sind, erlaubt ist, durch die Öffnung 56a des Netzelementes 56 zu fallen. Hier
sollte eine Bemerkung eingefügt werden, dass in Fig. 3A und Fig. 3B die illustrierten Partikel
des Pulvers m relativ zu groß gezeichnet sind. In Wirklichkeit hat jedoch ein Partikel des Pulvers
m, das durch ein Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden bereitgestellt wird,
typischerweise einen Durchmesser von nicht größer als 10 µm, welcher bei weitem kleiner ist als
die Weite d1 (wenige Millimeter bis zu zehn und einigen Millimetern) von Öffnung 56a.
Wie es beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ungleich des
Standes der Technik, nach welchem der Behälter selbst vibriert wird, die Impaktoren 54 gegen
den Pulverbehäter 52 geschlagen, wie es in Fig. 2A und Fig. 2B gezeigt ist. Dies ermöglicht es,
das Pulver m aufzubrechen, das hinsichtlich der Fließfähigkeit schlecht ist und im Pulverbehälter
52 der Bildung von Klumpen ausgesetzt ist, und den Hohlraum 28 mit dem Pulver m im
gebrochenen Zustand zu beliefern. Die Verwendung der Impaktoren 54 ermöglicht die
Anwendung des Pulverbehälters 52 mit einer sehr großen Kraft, die in einer signifikant kurzen
Zeit wirkt (sofortige Kraft), welche das Pulver m überträgt und den Klumpen von Pulver m
effektiv in einen feineren Zustand bricht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es unter
Verwendung eines relativ groben Netzes mit einer Maschenweite von ungefähr 2 bis 14
möglich, das Pulver m gleichförmig in einer merklich reduzierten Zeit in den Hohlraum 28
einzufüllen.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 4. Gemäß dem Pulvereintragungsapparat 14 wischt
eine Bodenkante des Pulverbehälters 52 einen Spitzenteil des eingetragenen Pulvers nachdem
das Pulver m in den Hohlraum 28 befördert wurde und wenn sich die Eintragungsbox 32 von
oberhalb des Hohlraumes 28 wegbewegt. Dies ermöglicht es, in den Hohlraum 28 auf exakte
Weise eine vorbestimmte Menge an Pulver m einzutragen, die in einen Presskörper gepresst
werden soll. Um ordnungsgemäß die Menge des Pulvers durch die Wischoperation zu
adjustieren, ist das Netzelement 56 eng mit der Oberfläche der Düse 20 verbunden, im
Bodenbereich des Pulverbehälters 52. Das Netzelement 56 ist von der Oberfläche der Düse 20
durch einen Abstand d2 getrennt, welcher vorzugsweise kleiner als 2 mm, und noch mehr
bevorzugt kleiner als 1 mm ist.
Wenn der Spalt d2 zwischen dem Netzelement 56 und der Oberfläche der Düse 20 wie
beschrieben klein ist, kann nur eine kleine Menge des Pulvers m aus dem Hohlraum 28 über die
obere Oberfläche der Düse 20 geschleudert werden. Daher ist die abzuwischende zusätzliche
Menge an Pulver klein und ein Klumpen von Pulver, der aus der Wischoperation durch den
Pulverbehälter 52 resultiert, wird im nächsten Zyklus der Pulvereintragung nicht in den
Hohlraum 28 eingetragen. Weiterhin wird es möglich, die Menge des Pulvers m zu verringern,
die zwischen der Oberfläche der Düse 20 und dem Netzelement 56 in einen anderen Bereich als
den Hohlraum 28 fällt, wodurch es vermieden werden kann, das diese zusätzliche Menge an
Pulver m zum Zeitpunkt des Wischens in den Hohlraum 28 eingetragen (gedrückt) wird.
Weiterhin, selbst wenn der Hohlraum 28 Ecken- und/oder Kantenbereiche hat, welche verglichen
mit dem zentralen Bereich des Hohlraums schwierig mit dem Pulver m zu versorgen sind, so ist
es möglich, zu verhindern, dass das Pulver m in den zentralen Bereich geschleudert wird (d. h. zu
verhindern, das eine zusätzliche Menge an Pulver eingetragen wird), und das Pulver m
gleichmäßig in die Ecken- und/oder Kantenbereiche des Hohlraums 28 bis zu der Oberfläche der
Düse 20 einzutragen.
Wie es beschrieben wurde, wird es durch die Befestigung des Netzelementes 56 nahe bei der
Oberfläche der Düse 20 möglich, das Pulver m gleichmäßig in den Hohlraum 28 einzutragen. Es
sollte hier bemerkt werden, dass es bevorzugt ist, falls das Netzelement 56 nahe bei der
Oberfläche der Düse 20 vorgesehen ist, wie es oben beschrieben ist, um zu vermeiden, dass das
Netzelement 56 die Oberfläche der Düse 20 kontaktiert, dass das Netzelement 56 nicht leicht
durchhängt. Aus diesem Grund ist das Netzelement 56 vorzugsweise aus einem gerollten Sieb
hergestellt, das nicht leicht verzerrt wird.
Fig. 5 ist eine Auftragung, die eine Beziehung zwischen dem Abstand (Spalte) d2 zwischen dem
Netzelement 56 und der Oberfläche der Düse 20 mit der Inkonsistenz der Dichte des gesinterten
Presskörpers (gesinterter Körper) zeigt. Die Inkonsistenz der Dicke wurde wie folgt gemessen:
Zunächst wurden blockähnliche Presskörper, die jeweils eine Größe mit einer Weite von 55 mm,
einer Länge von 45 mm und einer Höhe von 16 mm haben, durch den Pressapparat 10
hergestellt. Die Presskörper wurden dann gesintert, und dann wurden Messungen der Dicke an
insgesamt fünf Stellen durchgeführt, d. h. vier Stellen in der Nähe jeweiliger Ecken wie auch
einer zentralen Stelle, auf einer oberen Oberfläche des gesinterten Körpers. Die Inkonsistenz der
Dicke (Prozent) wurde berechnet, indem die Differenz zwischen einer maximalen Messung und
einer minimalen Messung der fünf Messungen durch den Durchschnitt aus den fünf Messungen
geteilt wurde. Für jede Einstellung des Spaltes d2 wurde die Inkonsistenz der Dicke für dreißig
gesinterte Körper erhalten, deren Durchschnitt dann auf dem Graphen als die Inkonsistenz der
Dicke (Prozent) bei jedem besonderen Spalt d2 aufgetragen wurde.
Wie es ausgehend von dem Graphen verstanden werden kann, könnte die Inkonsistenz der Dicke
auf nicht größer als 4% verringert werden, wenn der Spalt d2 kleiner als 2 mm ist, und
Presskörper mit einer gewünschten Form, die eine relativ einheitliche Dicke haben, könnten
hergestellt werden. Außerdem wurde aus der Auftragung gelernt, dass zur verlässlichen
Herstellung eines Presskörpers, der eine kleine Inkonsistenz der Dicke aufweist, der Spalt d2 auf
nicht größer als 0.5 mm eingestellt werden soll. Es wird möglich, einen sehr genau gesinterten
Körper mit einer merklich verringerten Inkonsistenz der Dicke herzustellen.
Wie es beschrieben wurde, liefern die Impaktoren 54 in dem Pulvereintragungsapparat 14 gemäß
der vorliegenden Ausführungsform eine impulsartige Kraft, um den Klumpen von Pulver m im
Pulverbehälter 52 aufzubrechen, und es dem Pulver m zu ermöglichen, durch den Hohlraum 28
durch das relativ grobe Netzelement 56, das nahe zur Oberfläche der Düse 20 bereitgestellt wird,
eingeführt zu werden; wodurch es möglich wurde, das Pulver m gleichförmig einzutragen,
unabhängig von der Tiefe oder dem Bereich im Hohlraum 28. Weiterhin wurde es möglich, die
für die Pulverversorgung notwendige Zeit merklich zu verringern. Der Pulvereintragungsapparat
14 gemäß der vorliegenden Erfindung wurde für die Eintragungsoperation eines Pulvers aus
einer Legierung von Seltenen Erden angewandt, das aufgrund der Zugabe eines Gleitmittels, das
aus einem später zu beschreibenden Rohmaterial gemacht wurde, eine schlechte Fließfähigkeit
hatte. Es wurde ermittelt, das es einen signifikanten Effekt hat. Weiterhin war der Effekt
besonders bemerkenswert, wenn die Tiefe des Hohlraumes 28, in den das Pulver eingetragen
wurde, nicht größer als 30 mm war.
Nun wird die Beschreibung eine Operation des Pressapparates 10 betreffen.
Ein inertes Gas wie Stickstoffgas wird in den Pulverbehälter 52 in der Eintragungsbox 31
geleitet. Unter diesem Zustand ist der Deckel 50 der Eintragungsbox 32 geöffnet, und der
Roboter 46 beliefert den Pulverbehälter 52 mit einer vorbestimmten Menge an Pulver m, der in
dem Eintragungsbecher 42 gemessen wurde. Nach der Belieferung mit Pulver m wird der Deckel
50 geschlossen, um den Zustand aufrecht zu erhalten, dass das Innere des Pulverbehälters 52 mit
dem inerten Gas gefüllt ist. Die Zuführung des inerten Gases in den Pulverbehälter 52 ist
kontinuierlich, nicht nur, wenn sich die Eintragungsbox 32 oberhalb des Hohlraumes 28 bewegt,
um zu vermeiden, dass das Pulver Feuer fängt. Das inerte Gas kann alternativ Argon- oder
Heliumgas sein.
Unter den obigen Bedingungen wird die Eintragungsbox 32, die das Pulver m enthält, zu einer
Stelle oberhalb des Hohlraumes 28 bewegt, und dann wird die Versorgung mit Pulver
durchgeführt. Wie es in den Fig. 2A und Fig. 2B gezeigt ist, wird die Versorgung mit Pulver
durchgeführt, indem die Luftzylinder 58, die mit den Impaktoren 54 verbunden sind, angetrieben
werden, wodurch eine impulsartige Kraft auf den Pulverbehälter 52 ausgeübt wird. Durch
Verwendung der Impaktoren 54 und dadurch der kontinuierlichen mehrfachen Anwendung der
Einwirkung wird das in dem Pulverbehälter 52 enthaltene Pulver m durch das Netzelement 56 in
den Hohlraum 28 eingeführt.
Ein Schlagmuster für die Impaktoren kann auf viele Arten variiert werden. Beispielsweise kann
das Muster so sein, dass der linke Impaktor 54 den Pulverbehälter 52 schlägt, woraufhin der
rechte Impaktor 54 den Pulverbehälter 52 verlässt, und dann trifft (schlägt) der rechte Impaktor
54 den Pulverbehälter 52, woraufhin der linke Impaktor 54 den Pulverbehälter 52 verlässt.
Zusammen mit der schlagenden Aktion ist es bevorzugt, dass der Pulverbehälter 52 sich auf der
Düse 20 hin- und herbewegen kann, so dass der Pulverbehälter 52 selbst auf feine Weise vibriert
wird. Indem die Impaktoren 54 so bereit gestellt werden, dass sie sich einander gegenüber
befinden, auf der linken und rechten Seite, wird es möglich, das Pulver m mit einem
angemessenen Schlagmuster in den Hohlraum 28 zu befördern, was es dem Pulver m ermöglicht,
auf leichte Weise gleichmäßig in den Hohlraum 28 einzutreten.
Bezug genommen wird auf Fig. 6. Da nun das Pulver m eingetragen wurde, beginnen sich die
oberen Stempel 24 zu erniedrigen, und die Spule 29 erzeugt für die Orientierung ein Magnetfeld,
welches auf das Pulver m in den Hohlräumen 28 angewandt wird. Die oberen Stempel 24 und
die unteren Stempel 22 pressen das Pulver m in den Hohlräumen 28, wodurch in den
Hohlräumen 28 Presskörper 66 gebildet werden. Danach werden die oberen Stempel 24
angehoben und die niederen Stempel 22 werden angehoben, um die Presskörper 66 aus der Düse
20 zu drücken (zu nehmen). Fig. 6 zeigt den Zustand, in welchem die niederen Stempel 22 die
Presskörper 66 vollständig oberhalb der Düse 20 gehalten haben.
Nachdem die Pressoperation vervollständigt ist, werden die Presskörper 66, welche durch die
niederen Stempel 22 angehoben wurden, mit einem nicht dargestellten Transportroboter auf eine
Sinterplatte 68 (Dicke: 0.5 mm bis 3 mm) platziert. Die Platte 68 ist z. B. aus Molybdän-Material
hergestellt. Die Presskörper 66 werden zusammen mit der Platte 68 auf der Fördereinrichtung 70
in einen Sinterbehälter 72 transportiert, welcher in einem Raum platziert ist, der mit einer
Atmosphäre aus inertem Gas wie z. B. einer Atmosphäre aus Stickstoff gefüllt ist. Der
Sinterbehälter 72 ist vorzugsweise aus einer Molybdänplatte hergestellt (Dicke: ungefähr 1 mm
bis 3 mm).
Der Sinterbehälter 72 ist mit einer Vielzahl von Molybdänstäben (unterstützenden Stäben) 74
ausgestattet, die sich horizontal erstrecken. Die Stäbe 74 stützen die Platte 68, auf der die
Presskörper 66 platziert sind, im allgemeinen horizontal im Sinterbehälter 72.
Die Verwendung des Sinterbehälters 72, wie sie oben beschrieben ist, ermöglicht es, dass eine
Vielzahl von Presskörpern 66 effizient im Sinterofen gesintert werden, wobei vermieden wird,
dass die Presskörper 66 innerhalb des Ofens während des Sinters exponiert werden, wodurch es
möglich wird, solche Probleme wie die Oxidation der Presskörper 66 zu verhindern.
Im folgenden wird die Beschreibung eine Methode zur Herstellung eines R-T-(M)-B-Seltene
Erden-Magneten unter Verwendung des Pulvereintragungsapparats 14 betreffen.
Um einen R-T-(M)-B-Magneten herzustellen, wird zuerst unter Benutzung eines "strip cast"-
Verfahrens eine R-Fe-B-Legierung hergestellt, welche eine bekannte Methode für die
Herstellung einer Legierung mittels eines raschen Abschreckungsprozesses ist
(Abschreckgeschwindigkeit: nicht langsamer als 102°C/s und nicht schneller als 104°C/s). Das
"strip cast" Verfahren ist beispielsweise im U.S.-Patent Nr. 5,383,978 beschrieben. Insbesondere
wird eine Legierung, die eine Zusammensetzung hat, die 26 Gewichtsprozent Nd, 5.0
Gewichtsprozent Dy, 1.0 Gewichtsprozent B, 0.2 Gewichtsprozent Al, 0.9 Gewichtsprozent Co,
0.2 Gewichtsprozent Cu, mit Fe als dem Rest an Zutaten und nicht vermeidbaren
Verunreinigungen umfasst, durch ein Hochfrequenzschmelzverfahren mit hoher Frequenz in eine
Schmelze überführt. Die Schmelze wird bei 1,350°C gehalten und dann auf eine einzelne Rolle
abgeschreckt, wobei es eine schuppige Legierung mit einer Dicke von 0.3 mm ergibt. Die
Kühlbedingungen zu dieser Zeit beinhalten eine periphere Rollengeschwindigkeit von ungefähr
1 m/s, eine Kühlrate von 500°C/s und eine Unterkühlung von z. B. 200°C.
Die erhaltenen Legierungsschuppen werden durch Wasserstoffokklusionsmahlen ("hydrogen
occlusion milling") grob pulverisiert und dann weiter in einer Stickstoffatmosphäre mittels einer
Jet-Mühle zu einem feinen Legierungspulver gemahlen, das einen durchschnittlichen
Partikeldurchmesser von ungefähr 3.5 µm aufweist. Es ist bevorzugt, dass die Menge an
Sauerstoff in der Stickstoffatmosphäre auf einem niedrigen Level gehalten wird, beispielsweise
bei ungefähr 10000 ppm. Eine solche Jet-Mühle, wie die obige, ist in der japanischen
Patentveröffentlichung (einer für Einspruchszwecke geprüften Anmeldung) Nr. 6-6728
offenbart. Vorzugsweise sollte die Konzentration an oxidierendem Gas (wie z. B. Sauerstoff und
Feuchtigkeit), die in der Atmosphäre während des feinen Mahlens enthalten ist, kontrolliert
werden, wobei der Gehalt an Sauerstoff (Gewicht) in dem fein gemahlenen Legierungspulver so
kontrolliert ist, dass er nicht größer als 6000 ppm ist. Wenn der Gehalt an Sauerstoff in dem
Pulver aus einer Legierung aus Seltenen Erden exzessiv ist, mehr als 6000 ppm, enthält der
Magnet nichtmagnetisches Oxid mit einer hohen Rate, welche die magnetische Charakteristik
des resultierenden gesinterten Magneten beeinträchtigt.
Als nächstes wird ein Gleitmittel hinzugefügt und mit dem Pulver aus einer Legierung aus
Seltenen Erden mit einer Rate von 0.3 Gewichtsprozent gemischt, z. B. in einem Schüttelmixer,
so dass die Partikeloberflächen des Legierungspulvers mit dem Gleitmittel beschichtet werden.
Vorzugsweise ist das Gleitmittel ein Fettsäureester, der mit einem Benzinlösungsmittel verdünnt
ist. Nach der vorliegenden Ausführungsform können in geeigneter Weise
Capronsäuremethylester als Fettsäureester verwendet werden und Isoparaffin kann als
Benzinlösungsmittel verwendet werden. Das Gewichtsverhältnis von Capronsäuremethylester zu
Isoparaffin beträgt z. B. 1 : 9.
Die Art des Gleitmittels ist nicht auf die oben erwähnten beschränkt. Beispielsweise sind neben
Capronsäuremethylester verwendbare Fettsäureester Caprinsäuremethylester,
Laurylsäuremethylester und Laurinsäuremethylester. Als Lösungsmittel ist stellvertretend
Isoparaffin genannt, aber viele andere können aus den Benzinlösungsmitteln ausgewählt werden,
wie auch Naphthen und andere Lösungsmittel. Das Lösungsmittel kann zu einem beliebigen
Zeitpunkt hinzugefügt werden, d. h. vor, während oder nach dem feinen Mahlen. Weiterhin kann
ein festes (trockenes) Gleitmittel wie z. B. Zinkstearat zusammen mit dem flüssigen Gleitmittel
verwendet werden.
Als nächstes wird der Pressapparat 10 verwendet, um aus dem oben beschriebenen
Legierungspulver Presskörper zu bilden.
Als erstes wird das Pulver aus der Legierung aus Seltenen Erden in die Eintragungsbox 32 des
Pulvereintragungsapparats 14 eingetragen und dann wird das Legierungspulver von der
Eintragungsbox 32 in die in der Düse 20 des Pressapparates gebildeten Hohlräume 28 geliefert.
Indem der Pulvereintragungsapparat 14 verwendet wird, kann das Pulver gleichmäßig, ohne das
eine Brücke gebildet wird, in die Hohlräume 28 eingetragen werden. Als nächsten wird das
Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden in den Hohlräumen 28 innerhalb eines
magnetischen Feldes in Presskörper mit einer vorbestimmten Form gepresst (Pressbildung). Die
Presskörper sind so gemacht, dass sie eine Dichte von z. B. 4.3 g/cm3 haben. Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform trägt der Pulvereintragungsapparat 14 eine vorbestimmte Menge
des Pulvers aus einer Legierung von Seltenen Erden gleichmäßig in jeden der Hohlräume 28.
Daher werden durch Pressen des auf diese Weise eingetragenen Pulvers aus einer Legierung aus
Seltenen Erden Presskörper gebildet, welche eine einheitliche Dichte aufweisen. Weiterhin kann
die Rissbildung in dem Presskörper während der Pressoperation vermieden werden, weil der
Pulvereintragungsapparat 14 einheitlich gleichzeitig eine Vielzahl von Hohlräumen füllen kann.
Dadurch können die Ausbeuten verbessert werden.
Insbesondere kann das inkonsistente Eintragen des Pulvers aus einer Legierung aus Seltenen
Erden in den Hohlraum die Bildung von Brücken durch das Pulver aus einer Legierung aus
Seltenen Erden ermöglichen, wenn die Tiefe des Hohlraumes nicht größer als 30 mm ist, und die
Inkonsistenz der Dichte im resultierenden Presskörper erhöhen. Der Pulvereintragungsapparat 14
kann das Pulver gleichmäßig eintragen, selbst wenn die Hohlräume nicht von solch geringer
Tiefe sind.
Danach werden, wie es in Fig. 6 gezeigt wird, die auf der Sinterplatte 68 plazierten Presskörper
in einen Sinterbehälter 72 eingeschlossen, zu einem Sinterapparat transportiert und dann in einer
Preparationskammer am Eingang des Sinterapparates platziert. Die Preparationskammer wird
dann versiegelt und die Atmosphäre innerhalb der Preparationskammer wird teilweise bis auf
ungefähr 2 Pa evakuiert, um Oxidation zu verhindern. Als nächstes wird der Sinterbehälter 72 in
eine Entwachsungskammer transportiert, wo ein Entwachsungsprozess durchgeführt wird
(Temperatur: 250°C-600°C, atmosphärischer Druck: 2 Pa, Zeit: 3 Stunden bis 6 Stunden).
Das Entwachsungsverfahren erlaubt es dem Gleitmittel (Wachs), das die Partikeloberflächen des
magnetischen Pulvers beschichtet, vor dem Sinterprozess zu verdampfen. Um die Orientierung
des magnetischen Pulvers zum Zeitpunkt der Pressoperation zu verbessern, wird das Gleitmittel
vor der Pressoperation mit dem magnetischen Pulver gemischt und liegt zwischen den Partikeln
des magnetischen Pulvers vor. Während des Entwachsungsprozesses werden verschiedene Gase
wie z. B. organische Gase, Dampf und so weiter von den Presskörpern abgegeben. Daher ist es
bevorzugt, dass ein Getter, welcher diese Gase absorbieren kann, im voraus in den Sinterbehälter
72 platziert wird.
Nach der Vervollständigung des Entwachsungsprozesses wird der Sinterbehälter 72 in die
Sinterkammer transportiert, wo die Presskörper in einer Atmosphäre aus Argon bei einer
Temperatur von 1000°C bis 1100°C während ungefähr 2 Stunden bis 5 Stunden einen
Sinterprozess durchmachen. Während dieses Prozesses werden die Presskörper unter
Schrumpfung zu gesinterten Körpern gesintert.
Während des obigen Prozesses ist die Inkonsistenz der Schrumpfung der Presskörper in
magnetisch anisotropen Richtungen vorteilhaft klein, weil die Presskörper gemäß der
vorliegenden Ausführungsform eine gleichförmige Dichte haben. Daher können die gesinterten
Körper in einer verringerten Arbeitszeit in eine vorbestimmte Größe fertig gestellt werden,
wodurch es möglich ist, die Produktivität zu erhöhen.
Danach wird der Sinterbehälter 72 in eine Kühlkammer transportiert und auf eine
Raumtemperatur gekühlt. Die auf diese Weise gekühlten gesinterten Körper werden dann in
einen Alterungsofen platziert, um sich einem bekannten Alterungsprozess zu unterziehen. Der
Alterungsprozess wird unter solchen Bedingungen durchgeführt wie innerhalb einer
Argonatmosphäre von ungefähr 2 Pa bei einer Temperatur von 400°C bis 600°C für 3 Stunden
bis 7 Stunden. Die gesinterten Körper können vor dem Alterungsprozess aus dem Sinterbehälter
72 genommen und auf einen rostfreien Stahlmaschenbehälter getan werden.
Die gesinterten Körper des Seltenen Erden Magneten, der auf diese Weise hergestellt wurde, um
eine gewünschte magnetische Charakteristik zu haben, werden dann in die gewünschte Form
geschnitten und poliert. Da die gesinterten Körper eine vorteilhafte Inkonsistenz von kleiner
Größe haben, kann die Arbeitszeit für die Gestaltungsoperation verringert werden. Danach
untergehen die gestalteten Magneten eine Oberflächenbehandlung, um die
Witterungsbeständigkeit wie notwendig zu verbessern, einschließlich der Bildung einer
schützenden Beschichtung mit einem solchen Material wie Ni und Sn, um als Endprodukte
Magneten aus Seltenen Erden zu sein.
Es sollte angemerkt werden, dass der Magnet aus Seltenen Erden, der durch die Methode gemäß
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, nicht auf den Magneten mit der oben
beschriebenen Zusammensetzung beschränkt ist. Beispielsweise kann das Seltenerdelement R
durch ein Rohmaterial bereitgestellt werden, dass mindestens eines der folgenden Elemente
umfasst: Y, La, Ca, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Lu. Jedoch ist es bevorzugt, um
ein befriedigendes Level der Magnetisierung zu erreichen, dass zumindest 50 Atomprozent des
Seltenerdelementes R von Pr oder Nd bereitgestellt wird, oder einer Kombination von beiden.
Das Übergangsmetallelement T, das Fe und Co beinhalten kann, kann nur Fe beinhalten. Jedoch
erhöht die Zugabe von Co die Curie-Temperatur und verbessert die Hitzebeständigkeit.
Vorzugsweise sollten mindesten 50 Atomprozent des Übergangsmetallelementes T von Fe
bereitgestellt werden, da eine Rate an Fe von weniger als 50 Atomprozent die
Sättigungsmagnetisierung von Verbundwerkstoffen vom Nd2Fe14B-Typ herabsetzt.
Die Zugabe von B ist unverzichtbar, um eine stabile Kristallisation der tetragonalen
Verbundstoffe aus Nd2Fe14B-Typ zu erlauben. Eine Menge von B kleiner als 4 Atomprozent
erlaubt die Kristallisation der R2T17-Phase, welche die Koerzitivkraft verringert, was in einer
exzessiven Deformation eines erwünschten rechteckigen Musters in der
Entmagnetisierungskurve resultiert. Aus diesem Grund ist es erwünscht, dass B mit einer Rate
von nicht kleiner als 4 Atomprozent zugegeben werden sollte.
Andere Elemente können dotiert werden, um die magnetische Anisotropie des Pulvers weiter zu
erhöhen. Zumindest eines aus der folgenden Gruppe von Elementen, Al, Ti, Cu, V, Cr, Ni, Ga,
Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf, Ta, W kann vorzugsweise als das Dopingelement verwendet werden. Das
Dopingelement M ist für den Erhalt eines magnetisch isotropen Pulvers nicht notwendig, aber
die Zugabe von Al, Cu, Ga und so weiter kann die intrinsische Koerzitivkraft erhöhen.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 7, und die Beschreibung wird den Pulverbehälter
76 betreffen, der gemäß einer anderen Ausführungsform in einem Pulvereintragungsapparat 14a
verwendet wird. Eine Vielzahl von Teilungsplatten 78 ist innerhalb des Pulverbehälters 76
vorgesehen. Mit einer solchen Einrichtung wie den Teilungsplatten 78 kann, wenn der Impaktor
54 eine Seitenwand des Pulverbehälters 76 schlägt, die impulsive Kraft dispersiv auf das Pulver
m, dass durch die Teilungsplatten 78 im Pulverbehälter 76 geteilt wird, übertragen werden,
wodurch es möglich ist, das Pulver m effizienter einzutragen. Mit einer solchen Anordnung kann
die für die Eintragung des Pulvers in den Hohlraum 28 notwendige Zeit merklich verringert
werden. Vertikale Positionen (entlang der Höhe des Pulverbehälters 76) der Teilungsplatten 78
sind einstellbar. Durch Einstellung der Position der Teilungsplatten 78 in Übereinstimmung mit
dem Volumen m des Pulvers, das in dem Pulverbehälter 76 gehalten wird, kann die Kraft
angemessen auf die gesamte Masse des Pulvers verteilt werden.
Das Netzelement, das im Bodenbereich des Pulverbehälters bereitgestellt ist, kann variiert
werden. Fig. 8A und Fig. 8B zeigen solche Variationen als ein Netzelement 80 und ein
Netzelement 82. Wie es in Fig. 8A gezeigt ist, beinhaltet das Netzelement 80 zwei Arten von
Netzelementen 80a und 80b, welche voneinander unterschiedliche Grobheiten der Gitter
aufweisen. Auf ähnliche Weise, wie es in Fig. 8B gezeigt ist, beinhaltet das Netzelement 82 zwei
Arten von Netzanordnungen 82a und 82b, die jeweils voneinander unterschiedliche Grobheiten
im Gitter haben. Durch die Änderung der Grobheit des Gitters wie oben, in Übereinstimmung
mit den Positionen in dem Netzelement, wird es möglich, je nach Bereich die in die Hohlräume
28 zu füllende Menge an Pulver m zu kontrollieren.
Wie es weiter oben beschrieben wurde, können manchmal Ecken- und/oder Kantenbereiche des
Hohlraums 28 kleinere Mengen an Versorgung mit Pulver erhalten als ein zentraler Bereich des
Hohlraums 28. In einem solchen Fall ist ein vorteilhaft, um den vollständigen Hohlraum 28
gleichförmig mit dem Pulver zu versorgen, eine Anordnung zu wählen, um eine größere Menge
des Pulvers m in die Ecken- und/oder Kantenbereiche des Hohlraums 28 zu liefern.
Aus diesem Grund sind gemäß den Netzelementen 80 und 82 in den Fig. 8A und 8B Teile
entsprechend den Kantenregionen des Hohlraumes 28 jeweils mit gröberen Netzanordnungen
80b und 82b vorgesehen, wohingegen die Teile entsprechend dem zentralen Bereich mit feineren
Netzanordnungen 80a und 82a ausgestattet sind. Mit einer solchen Anordnung wird es möglich,
die Kantenbereiche des Hohlraums 28 mit einer größeren Menge an Pulver m zu befüllen als den
zentralen Bereich.
Weiterhin ist gemäß dem in der Fig. 8B gezeigten Netzelement 82 die feinere Netzanordnung
82a in einem, bezogen auf die Bewegungsrichtung, hinteren Teil (angezeigt durch einen Pfeil A
in der Figur) des Netzelementes 82 während der Wischoperation, welche nach der Eintragung
des Pulvers vorgesehen ist, bereitgestellt. Der Bereich unterhalb der feineren Netzanordnung 82a
erhält weniger Versorgung mit dem Pulver m. Dies liegt daran, dass das auf der Düse 20
zerstreute Pulver m während der Wischoperation in den Kantenbereich des Hohlraums 28 (der
Bereich, welcher der feineren Netzanordnung entspricht) gewischt werden kann, so dass die
Menge der Versorgung für den Bereich im voraus reduziert ist. Eine solche Anordnung erlaubt
es, das der gesamte Hohlraum 28 eine gleichförmige Eintragung mit einer angemessenen Menge
an Pulver m nach der Vervollständigung des Wischens hat.
Die Tabelle 1 zeigt ein Resultat eines Experiments, das mit den Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung und einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wurde.
In der Ausführungsform 1 wurde der in Fig. 2 gezeigte Pulvereintragungsapparat 14 verwendet,
um in die Hohlräume 28 das Pulver mit einer Legierung aus Seltenen Erden einzutragen, und
dann wurde eine Pressoperation durchgeführt, um Presskörper zu bilden. In der
Ausführungsform 2 wurde der in Fig. 7 gezeigte Pulvereintragungsapparat 14a verwendet, um
Presskörper zu bilden. Im Vergleich 1 wurden unter Verwendung eines
Pulvereintragungsapparates vom Schüttelgerät-Typ, der in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 2000-248301 offenbart ist, Presskörper gebildet.
Jeder der wie oben gebildeten Presskörper wurde gesintert und Messungen wurden gemacht, um
Inkonsistenzen in der Dicke und Inkonsistenzen im Gewicht des gesinterten Körpers zu sehen.
Die Inkonsistenz der Dicke wurde wie folgt berechnet: Zuerst wurde für jeden der gesinterten
Körper an neun Stellen die Dicke gemessen. Dann wurde ein Unterschied zwischen einer
maximalen Messung und einer minimalen Messung von neun Messungen erhalten und die
Differenz wurde durch den Durchschnitt der neun Dickenmessungen geteilt, um die Inkonsistenz
der Dicke zu erhalten. Es sei angemerkt, dass der in der Tabelle 1 angegebene Wert für die
Inkonsistenz der Dicke ein Durchschnitt für die Werte der Inkonsistenz der Dicke ist (Prozent),
der für 200 gesinterte Körper erhalten wurde. Die Inkonsistenz des Gewichts wurde berechnet,
indem zuerst ein Unterschied zwischen einem maximalen Gewicht und einem minimalen
Gewicht der 200 gesinterten Körper erhalten wurde, und dann die Differenz durch ein
durchschnittliches Gewicht der 200 gesinterten Körper geteilt wurde. Die Eintragungszeit ist die
Dauer der Zeit, die für die Eintragung einer bestimmten Menge des Pulvers in die Hohlräume
benötigt wird.
Aus der obigen Tabelle 1 geht deutlich hervor, dass die Pulvereintragungsapparate 14 und 14a
(Ausführungsformen 1 und 2), die in den Fig. 2 und Fig. 7 gezeigt sind, jeweils schneller
eintragen können und die dimensionale Inkonsistenz wie auch die Inkonsistenz des Gewichts des
gesinterten Körpers verringern können.
Als nächstes wird Bezug genommen auf die Fig. 9A und Fig. 9B, die einen wesentlichen Teil des
Pulvereintragungsgerätes 14b gemäß einer anderen Ausführungsform zeigen. Der
Pulvereintragungsapparat 14b umfasst einen Vibrationsmechanismus 84, der mit einem oberen
Teil des Pulverbehälters 52 verbunden ist. Der Vibrationsmechanismus 84 ist mit einem Zylinder
86 wie z. B. einem Luftzylinder verbunden. Weiterhin ist ein Paar von Impaktoren 88 an dem
einschließendem Element 48 befestigt, um einen niederen Teil des Pulverbehälters 52 zu
schlagen. Jeder der Impaktoren 88 hat eine Spitze 90, die beispielsweise aus einem harten Harz
gemacht ist, so dass das Schlagen mit dem Pulverbehälter 52 keinen Funken erzeugt. Andere
Anordnungen, einschließlich der Maschengröße des Netzelementes 56, dem Abstand zwischen
der Oberfläche der Düse 20 und dem Netzelement 56, sind die gleichen wie in dem
Pulvereintragungsapparat 14, der in den Fig. 2A und Fig. 2B gezeigt ist.
Gemäß dem Pulvereintragungsapparat 14b treibt der Zylinder 86 den Vibrationsmechanismus 84
an, und der Vibrationsmechanismus 84 vibriert den oberen Teil des Pulverbehälters 52, wodurch
die Impaktoren 88 gegen den unteren Teil des Pulverbehälters 52 geschlagen werden. Der
Pulverbehälter 52 wird beispielsweise mit einer Hublänge von 1 mm bis 15 mm bewegt.
Gemäß dem Pulvereintragungsapparat 14b ist der Vibrationsmechanismus 84 an einer oberen
Position angeordnet, wohingegen die Impaktoren 88 an einer niedrigeren Stelle 88 angeordnet
sind. Durch eine solche Trennung können die Impaktoren 88 näher zur Oberfläche der Düse 20
angeordnet werden, wodurch es möglich wird, die einwirkende Kraft gleichmäßiger auf die
Öffnung 56a des Pulverbehälters 52, der das Pulver m enthält, anzuwenden. Daher kann das
Pulver m gleichmäßiger und stabil in den Hohlraum 28 eingetragen werden.
Weiterhin wird es möglich, wenn das Pulver m durch ein sehr feines Pulver bereitgestellt wird,
beispielsweise mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr als 10 µm, das
Wirbeln des Pulvers in einer Eintragungsbox 32b aus dem Pulverbehälter 52 zu verringern,
wodurch es möglich wird, zu verhindern, dass das Pulver m durch gleitende Teile beispielsweise
zwischen der einschließenden Einheit 48 und dem Luftzylinder 86 gefangen wird.
Weiterhin kann dass durch die Verwendung des Pulvereintragungsapparates 14b in den
Hohlraum 28 eingetragene Pulver m auf dieselbe Weise gepresst werden wie in der
Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, und dann zu einem gesinterten Magneten gesintert
werden. Auf diese Weise kann ein gesinterter Magnet erhalten werden, der eine kleine
Inkonsistenz in der Größe und im Gewicht hat.
Der Pulvereintragungsapparat 14b zeigt im allgemeinen die gleichen Effekte wie sie von der
Ausführungsform 2, die in der oberen Tabelle 1 gezeigt ist, geboten wird.
Als nächstes wird Bezug genommen auf die Fig. 10 bis Fig. 14, und die Beschreibung wird einen
Pressapparat 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betreffen.
Der Pulverpressapparat 100 umfasst einen pressenden Teil 112 und einen Pulver eintragenden
Teil 114.
Der pressende Teil 112 beinhaltet ein Düsenset 116 und ein Düsenwerkzeug 118. Das
Düsenwerkzeug 118 beinhaltet eine Düse 120, einen niederen Stempel 122 und einen oberen
Stempel 124. Die Düse 120 hat einen Sättigungsmagnetismus von beispielsweise nicht weniger
als 0.05 T und nicht mehr als 1.2 T. Die Düse 120 ist in das Düsenset 116 eingepasst. Der
niedere Stempel 122 ist so angeordnet, dass er von unten in das Düsenloch 126 eingeführt wird.
Das Düsenloch 126 ist ein Durchgangsloch, dass vertikal durch die Düse 120 läuft. Ein oberes
Ende der Oberfläche des niederen Stempels 122 und eine innere umfängliche Oberfläche des
Düsenloches 126 bilden einen Hohlraum 128 von variablem Volumen. Mit dieser Anordnung ist
der obere Stempel 124 in den Hohlraum 128 eingeführt, um das in den Hohlraum 128
eingeführte Pulver m zu einem Presskörper zu pressen.
Der Pulvereintragungsapparat 114 beinhaltet eine Basisplatte 130, die auf angrenzende Weise
auf dem Düsenset 116 angeordnet ist. Auf der Basisplatte 130 wird eine Eintragungsbox 132
angeordnet. Die Eintragungsbox 132 wird durch einen zylindrischen Stab 136 eines Zylinders
134 bewegt, der beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch (oder durch einen elektrischen
Servomotor) in einem durch Hin- und Herbewegung gekennzeichneten Muster zwischen einer
vorbestimmten Position auf der Düse 120 und einer Stand-by-Stellung betrieben wird. In der
Nähe der Stand-by-Stellung der Eintragungsbox 132 ist ein wiederauffüllender Apparat 138 für
die Wiederauffüllung der Eintragungsbox 132 mit dem Pulver m bereitgestellt. Der wieder
auffüllende Apparat 138 beinhaltet eine Waage 140, einen Eintragungsbecher 142, einen
vibrierenden Trog 144 und einen Roboter 146. Die Operation des wieder auffüllenden Apparates
138 ist die gleiche wie die des wieder auffüllenden Apparates 38, der früher beschrieben wurde,
und daher wird die Beschreibung nicht wiederholt.
Wie es in der Fig. 11 und der Fig. 12 gezeigt ist, ist innerhalb der Eintragungsbox 132 ein
Schüttelgerät 148 (das auch Agitator genannt werden kann) vorgesehen. Das Schüttelgerät 148
beinhaltet eine Vielzahl von Stabelementen 150, die parallel zu einer oberen Oberfläche der
Düse 120 und zu einer oberen Oberfläche der Basisplatte 130 angeordnet sind, und eine Vielzahl
von im allgemeinen U-förmigen unterstützenden Einheiten 152. Jedes der Stabelemente 150 ist
beispielsweise aus einem Stabmaterial hergestellt, dass einen kreisförmigen Ausschnitt von
einem Durchmesser hat, der nicht kleiner als 3 mm und nicht größer als 10 mm ist. Das
Stabmaterial kann ein quadratischer Stab sein. Die Stabelemente 150 und die unterstützenden
Elemente 152 sind beispielsweise jeweils aus rostfreiem Stahl (SUS 304) hergestellt. Gemäß der
vorliegenden Erfindung werden drei Stabelemente 150 und drei unterstützende Elemente 152
verwendet. Die beiden Endpositionen jedes der Stabelemente 150 sind mit einem der
Trägereinheiten 152 verbunden, so dass drei Sets von im allgemeinen rechtwinkligen
rahmenartigen Strukturen bereitgestellt werden. Zwei unterstützende Stäbe 158 erstrecken sich
parallel zueinander, durchdringen zwei Seitenwände 154, 156, welche die Wände quer zu den
Bewegungsrichtungen der Eintragungsbox 132 sind. Das obere Teil von jeder der
unterstützenden Einheiten 152 ist mit den zwei unterstützenden Stäben 158 verbunden, wobei
die unterstützenden Einheiten 152 und die Stabelemente 150 befestigt werden. Jeder
unterstützende Stab 158 hat zwei Enden, die durch Schrauben mit den verbindenden Elementen
160, 162, die beispielsweise durch streifenartige Stücke bereitgestellt sind, verbunden sind, und
ist miteinander verbunden. Die Seitenwand 156 hat eine äußere Oberfläche, die mit einer
befestigenden Hardware 164 ausgestattet ist, an der ein Luftzylinder 166 befestigt ist. Der
Luftzylinder 166 hat einen zylindrischen Schaft 168, der mit dem verbindenden Element 162
verbunden ist. Mit dieser Struktur hat der Luftzylinder 166 zwei Enden, die durch ein
Luftversorgungsrohr 170 jeweils mit Luft versorgt werden. Dies bewirkt, dass sich der
zylindrische Schaft 168 hin- und herbewegt, wodurch das Schüttelgerät 148 hin- und herbewegt
wird. Die Rate der Hin- und Herbewegung wird in Übereinstimmung mit dem einzutragenden
Volumen des Pulvers bestimmt.
Weiterhin ist in einem zentralen oberen Bereich der Seitenwand 156 der Eintragungsbox 132 für
die Zufuhr von inertem Gas wie zum Beispiel Stickstoffgas in die Eintragungsbox 132 ein
Gasversorgungsrohr 172 bereitgestellt. Das inerte Gas wie z. B. Stickstoffgas wird bei einem
höheren Druck als dem normalen atmosphärischen Druck in die Eintragungsbox 132 geführt, um
das Innere der Eintragungsbox 132 mit dem inerten Gas gefüllt zu lassen. Aufgrund dieser
Anordnung entsteht kein Feuer, selbst wenn zwischen der Eintragungskammer 132 und dem
Pulver durch die Hin- und Herbewegung des Schüttelgerätes 148 Reibung erzeugt wird. Auf
gleiche Weise wird die Eintragungsbox 132 bewegt, wobei das Pulver gefangen ist zwischen der
Bodenoberfläche der Eintragungskammer 132 und der Basisplatte 130, aber die Reibung bei
dieser Bewegung führt ebenfalls nicht zur Entzündung.
Weiterhin wird der ein Pulver enthaltende Teil 174 der Eintragungsbox 132 durch den Deckel
176 luftdicht gehalten. Wenn das Pulver m nachgefüllt wird, muss der Deckel 176 zum Zylinder 166
hinbewegt werden (in einer nach rechts gerichteten Richtung wie in Fig. 13), um eine obere
Oberfläche des das Pulver enthaltenden Bereiches 174 zu öffnen. Zu diesem Zweck ist auf einer
Seitenwand 180 ein Luftzylinder 178 vorgesehen, der den Deckel 176 öffnet. Der Deckel 176
und der Luftzylinder 178 sind miteinander mit einer Hardware 182 verbunden und durch
Schrauben miteinander verbunden. Um dafür zu sorgen, dass das Innere der Eintragungsbox 132
mit inertem Gas gefüllt ist, ist der Deckel 176 angeordnet, um den das Pulver enthaltenden
Bereich 174 der Eintragungsbox 132 zu normalen Zeiten zu bedecken, und wird zum Zylinder
166 hin nur dann bewegt, wenn das Pulver ergänzt wird. Der Seitenwand 180 der
Eintragungsbox 132 steht eine Seitenwand 184 gegenüber, welche mit Führungselementen
ausgestattet ist (nicht dargestellt), so dass der Deckel 176 sich glatt während der Öffnungs-
Schließungsoperation durch den Luftzylinder 178 bewegen kann. Bei dieser Anordnung werden
die beiden Enden des Luftzylinders 178 jeweils durch ein Luftversorgungsrohr 186 mit Luft
versorgt. Die Luft treibt den Schaft des Zylinders (nicht dargestellt) an, wodurch der Deckel 176
geöffnet und geschlossen wird.
Die Eintragungsbox 132 hat eine Bodenoberfläche, die mit einem Plattenelement 188
ausgestattet ist. Das Plattenelement 188, das beispielsweise aus einem Fluorharz hergestellt ist,
hat eine Dicke von 5 mm und wird durch Schrauben befestigt. Die Eintragungsbox 132 gleitet
über das Plattenelement 188 auf die Basisplatte 130, wodurch das Pulver m davon abgehalten
wird, zwischen der Eintragungsbox 132 und der Basisplatte 130 gefangen zu werden.
Zusätzlich werden, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, eine Vielzahl von linearen Elementen 192 bei
einer Öffnung 190 der Eintragungsbox 132 angeordnet, parallel mit einer Richtung der
Bewegung der Eintragungsbox 132. Die Öffnung 190 ist größer als eine obere Öffnung des
Hohlraums 128. Die linearen Elemente 192 sind aus einem nichtmagnetischen Metalldraht
hergestellt, der einen Durchmesser von ungefähr 0.15 mm hat. Die linearen Elemente 192 sind in
einem Abstand von nicht weniger als 2 mm und nicht mehr als 4 mm angeordnet. Die
Stabelemente 150 sind von den linearen Elementen 192 durch einen Abstand von nicht kleiner
als 0.5 mm und nicht größer als 10 mm getrennt. Der Durchmesser der linearen Elemente 192
und der Abstand zwischen den Stabelementen 150 und den linearen Elementen 192 sind in
Übereinstimmung mit der Größe des Hohlraumes 128 eingestellt.
Weiterhin wird als Orientierungsmittel ein Paar von ein magnetisches Feld erzeugenden Spulen
194 bereitgestellt, um das Düsenset 116 sandwich-artig zu umgeben. Im Zentrum jeder Spule
194 ist ein Kern 195 bereitgestellt, der beispielsweise aus Permendur hergestellt ist. Durch die
Energiebeladung der das magnetische Feld erzeugenden Spulen 194 wird ein orientierendes
magnetisches Feld mit einer Stärke von beispielsweise 1.2 T auf das Pulver m im Hohlraum 128
angewandt, in einer durch den Pfeil B angegebenen Richtung, und das Pulver m wird orientiert.
Die Beschreibung wird nun einen Betrieb des Pressapparates 100 betreffen.
Ein inertes Gas wie z. B. Stickstoff wird durch das Gaszuführungsrohr 172 in das Innere des das
Pulver enthaltenden Bereiches 174 der Eintragungsbox 132 geführt. In diesem Zustand wird der
Deckel 176 der Eintragungsbox 132 geöffnet und der Roboter 146 beliefert den das Pulver
enthaltenden Bereich (portion) 174 mit einer vorbestimmten Menge an Pulver m von dem
Eintragungsbecher 142. Nach der Bereitstellung des Pulvers m wird der Deckel 176 geschlossen,
um sicherzustellen, dass die innere Atmosphäre des das Pulver enthaltenden Bereiches 174 mit
dem inerten Gas gefüllt ist. Die Versorgung mit dem inerten Gas in den das Pulver enthaltenden
Bereich 174 ist kontinuierlich, nicht nur, wenn die Eintragungsbox 132 sich oberhalb des
Hohlraums 128 bewegt, um eine spontane Entzündung des Pulvers zu verhindern. Das inerte Gas
kann alternativ Argon- oder Heliumgas sein.
Unter der obigen Bedingung ist der Luftzylinder 134 aktiviert, um die Eintragungskammer 132
zu einer Stelle oberhalb des Hohlraums 128 der Düse 120 zu bewegen. Dann werden die
Stabelemente 150 in der Eintragungskammer 132 z. B. 5 Male bis 15 Male in horizontaler
Richtungen bewegt, um es dem Pulver in der Eintragungskammer 132 zu ermöglichen, in der
Atmosphäre des inerten Gases durch einen Sieb aus linearen Elementen 192 in den Hohlraum
128 zu fallen. Der obige Prozess erlaubt die Versorgung des Pulvers in den Hohlraum 128 mit
einer bemerkenswert einheitlichen Eintragungsdichte, ohne jegliches Risiko der Entzündung.
Während des Prozesses fällt das Pulver in der Eintragungskammer 132 nicht natürlich, wenn die
Eintragungsbox 132 über den Hohlraum 128 gelangt. Wenn das Schüttelgerät 148 seine
drückende Bewegung beginnt, beginnt das Pulver durch den Schirm der linearen Elemente 192
zu gehen, die in dem Hohlraum 128 mit einer für die Orientierung geeigneten Dichte platziert
sind.
Nachdem das Pulver m in den Hohlraum 128 gefüllt ist, wird die Eintragungsbox 132
zurückgezogen und der obere Stempel 124 wird herabgesetzt. In diesem Zustand, während die
das Magnetfeld erzeugenden Spulen 194 das orientierende magnetische Feld erzeugen, wird das
Pulver m in dem Hohlraum 128 gepresst. Während dieses Prozesses wird die Eintragungsbox
132, die zurückgezogen worden war, wieder mit Pulver m gefüllt. Durch die Wiederholung des
oben beschriebenen Zyklus wird die Pressoperation des Pulvers m kontinuierlich durchgeführt.
Gemäß dem Pressapparat 100 fällt das Pulver m nicht in den Hohlraum 128, selbst wenn die
Eintragungsbox 132, wie es in Fig. 15A gezeigt ist, auf den Hohlraum 128 zu bewegt wird, und
selbst nachdem die Eintragungsbox 132 sich über den Hohlraum 128 bewegt hat, wie es in Fig.
15B gezeigt ist, da das Pulver m im Zustand der Brückenbildung ist, aufgrund der linearen
Elemente 192, die bei der Öffnung 190 der Eintragungsbox 132 bereitgestellt sind. Danach
erlaubt jeder hin- und herbewegende Schlag des Schüttelgerätes 148 in der Eintragungsbox 132,
wie es in Fig. 14C und Fig. 1 SD gezeigt ist, dass eine konstante Menge an Pulver m im
allgemeinen gleichförmig in den Hohlraum 128 platziert wird. Insbesondere wird das Pulver m
in den Hohlraum 128, wie es in der Fig. 16 illustriert wird, eingetragen und das Pulver m kann
gleichförmig mit einer natürlichen Eintragungsdichte (1.7 g/cm3 bis 2.0 g/cm3 zum Beispiel) in
den Hohlraum 128 eingetragen werden. Da das Pulver m nicht mit hoher Dichte eingetragen
wird, können sich, wie beschrieben, die Pulverpartikel leicht bewegen, was eine gewünschte
Orientierung durch ein orientierendes magnetisches Feld von relativ geringer Stärke ermöglicht.
Dies ermöglicht es, eine Erhöhung der Herstellungskosten zu vermeiden. Weiterhin kann, weil
die Eintragung im allgemeinen gleichförmig vorgenommen werden kann, ein Produkt mit einer
hervorragenden magnetischen Charakteristik erhalten werden, indem das Pulver m im Hohlraum
128 orientiert wird.
Es sollte hier angemerkt werden, dass die Hin- und Herbewegung des Schüttelgerätes 148 es
zumindest einem Stabelement 150 erlauben sollte, sich von einer Seite oberhalb des Hohlraumes
128 zu einer anderen Seite davon zu bewegen. Diese Einstellung erlaubt eine einheitlichere
Eintragung des Pulvers m in den Hohlraum 128.
Indem der Abstand zwischen den Stabelementen 150 und den linearen Elementen 192 auf nicht
kleiner als 0.5 mm und nicht größer als 10 mm eingestellt wird, wird der Fluss von Pulver m in
der Nähe der linearen Elemente 192 unterstützt, wodurch es möglich wird, das Pulver m glatt in
den Hohlraum 128 zu führen bei einer Dichte, die für die Orientierung geeignet ist. Wenn der
Abstand zwischen den Stabelementen 150 und den linearen Elementen 192 kleiner ist als 0.5 mm,
entwickelt das Pulver m zwischen den Stabelementen 150 und den linearen Elementen 192
eine intensive Reibung mit den Stabelementen 150 und den linearen Elementen 192, und die
Reibung kann die feinen linearen Elemente 192 schneiden (durchtrennen). Auf der anderen Seite
wird es unmöglich, wenn der Abstand zwischen den zwei Elementen 10 mm übertrifft, das
Pulver durch die drückende Aktion der Stabelemente 150 durch den Sieb der linearen Elemente
192 hindurchtreten zu lassen; und daher kann eine für die Orientierung geeignete Eintragung
nicht erzielt werden.
Weiterhin kann die Eintragung mittels eines natürlichen Falls aufgrund natürlicher Gravitation,
die durch den Pressapparat 100 durchgeführt wird, die Fließfähigkeit des Pulvers m zum
Zeitpunkt der magnetischen Orientierung verbessern. Daher können, selbst wenn das Pulver m
durch einen raschen Prozess der Abschreckung hergestellt wird, die Partikel des Pulvers m leicht
in den Hohlraum 128 wandern. Dies ermöglicht es, das Pulver m leicht in einer gegebenen
magnetischen Richtung zu orientieren und einen Magneten zu bilden, der z. B. eine hohe
magnetische Anisotropie hat.
Weiterhin sollte das Intervall zwischen den linearen Elementen 192 vorzugsweise 2 mm bis 12 mm
betragen. Wenn das Intervall kleiner als 2 mm ist, wird es unmöglich, das Pulver m durch
die bewegende Wirkung der Stabelemente 150 zu drücken. Wenn das Intervall größer als 12 mm
ist, wird die Eintragungsdichte höher als die natürliche Eintragungsdichte, weil die verbrückende
Kraft oberhalb des Hohlraums 128 schwach ist.
Weiterhin kann durch das Pressen des Pulvers m, welches gleichförmig in den Hohlraum 128
eingetragen wird, ein Presskörper mit einer hohen gleichförmigen Dichte erhalten werden. Auch
kann die Entwicklung von Rissen und Brüchen und die Deformierung aufgrund der
inkonsistenten Dichte vermieden werden.
Der Presskörper wird dann zu einem Sinterofen transportiert und in einer Atmosphäre aus Argon
bei einer Temperatur von 1050°C während zwei Stunden gesintert, um den gesinterten
Magneten zu bilden. In diesem Stadium des gesinterten Magneten ist wiederum die Rate von
defektiven Produkten aufgrund von Rissen und/oder Brüchen verringert, und die Rate der
Deformierung nach dem Sintern nimmt ebenfalls ab. Daher kann die Marge für die Bearbeitung,
die für die Korrektur der Dimension vorbehalten ist, verringert werden, was es ermöglicht, beim
Herstellungsprozess die Ausbeute zu erhöhen, die Produktivität des gesinterten Magneten zu
verbessern und einen gesinterten Magneten herzustellen, der eine vorteilhafte magnetische
Charakteristik hat.
Weiterhin wird in dem Hohlraum 128 eine gleichförmige Verteilung der magnetischen
Flussdichte bewirkt, indem die Pressoperation unter Verwendung der Düse 120 durchgeführt
wird, die eine Sättigungsmagnetisierung von nicht kleiner als 0.05 T und nicht größer als 1.2 T
hat; und es wird möglich, einen gesinterten Magneten ohne Deformierung herzustellen.
Als nächstes wird die Beschreibung ein Experiment betreffen. Das Experiment wurde unter
Verwendung des Pressapparates 100 und des in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. 2000-248,301 offenbarten Pressapparates durchgeführt, und die Ergebnisse wurden
verglichen.
Das Experiment wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
In diesem Experiment wurde ein Presskörper, wie er in Fig. 17A gezeigt wird, hergestellt, der
beispielsweise bei der Herstellung eines Schwingspulmotors verwendet werden kann. Die Größe
des Presskörpers betrug 80 mm × 52.2 mm × 20 mm. Ein Presskörper wurde pro Zyklus der
Pressoperation hergestellt. Das Pressen wurde in einem magnetischen Feld durchgeführt, und das
Pressen wurde durchgeführt, während ein zur magnetischen Feldrichtung senkrechtes Feld
angewandt wurde (in Fig. 17A durch den Pfeil S angegeben). Die Eintragungsbox war vom Typ
einer Einzelhohlraum-Eintragung ("single-cavity feeding type"). Das Schüttelgerät wurde zehn
Male in horizontalen Richtungen hin- und herbewegt. Das Pulver war ein Pulver aus einer
Legierung von Seltenen Erden (Nd-Fe-B-Legierungspulver). Ein "strip cast" Verfahren wurde
verwendet, um das Legierungspulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 2 µm
und nicht größer als 5 µm einzutragen. Ein Gleitmittel (Capronsäuremethyl) wurde zu dem
Legierungspulver hinzugefügt. Der in Fig. 17A gezeigte Presskörper wurde dann gesintert,
gealtert und dann in gesinterte Magneten geschnitten. Von diesen gesinterten Magneten wurde
die magnetische Charakteristik für nur einen gesinterten Magneten gemessen, der aus dem
zentralen Bereich (entsprechend dem schattierten Stück P in der Fig. 17A) erhalten wurde. Die
Messung wurde auf einer Hauptfläche des gesinterten Magneten durchgeführt.
Es wurde gefunden, das der konventionelle Apparat den Hohlraum mit einer Eintragungsdichte
von ungefähr 2.3 g/cm3 füllte. Auf der anderen Seite hat ein Pressapparat 100 gemäß der
vorliegenden Erfindung mit einer Eintragungsdichte von ungefähr 1.8 g/cm3 eingetragen. Daher,
wie es anhand der Fig. 17B verstanden wird, hat der gesinterte Magnet, der von dem Presskörper
erhalten wurde, der durch den Pressapparat 100 hergestellt wurde, eine verbesserte restliche
magnetische Flussdichte Br und ein verbessertes maximales Energieprodukt (BH) max
verglichen mit dem gesinterten Magneten, der von einem durch einen konventionellen Apparat
hergestellten Presskörper erhalten wurde.
Es sollte angemerkt werden, dass der Pressapparat 100 die in Fig. 1 gezeigte Düse 20 verwenden
kann, die mit einer Vielzahl von Hohlräumen 28 gebildet ist.
In diesem Fall, wie es in Fig. 18 gezeigt ist, kann eine Anordnung derart gestaltet werden, dass
jeder der Hohlräume 28 durch eines der Stabelemente 150a mit dem Pulver m befüllt wird. In
einer solchen Anordnung, sollte vorzugsweise ein gegenseitig aneinandergrenzendes Paar von
Stabelementen 150a voneinander räumlich getrennt werden durch einen Abstand, der im
allgemeinen gleich ist einem Abstand von Zentrum zu Zentrum zwischen den entsprechenden
Gittern der Hohlräume 28. In der oberen Anordnung, damit sich jedes Stabelement 150a von
einer Seite zur anderen Seite über der entsprechenden Anordnung von Hohlräumen 28 bewegt,
sollte das Stabelement 150a sich nur in einem Hubweg L bewegen, der im allgemeinen so weit
wie der Hohlraum ist. Weiterhin, in der Schüttelaktion der Stabelemente 150a, hält keiner der
Stabelemente 150a über einer beziehungslosen Reihe von Hohlräumen 28, wodurch es möglich
wird, eine nicht-einheitliche Eintragung zu verhindern. Ferner kann die Inkonsistenz in der
Eintragung des Pulvers herabgesetzt werden, wenn ein Abstand zwischen jedem Stabelement
150a und der Düse 20 gleich gesetzt wird.
Weiter kann, wie es in der Fig. 19 gezeigt ist, jeder der Hohlräume 28 durch alle Stabelemente
150b mit dem Pulver m gefüllt werden (drei Stabelemente gemäß dieser Ausführungsform: die
Zahl der Stabelemente kann eins oder mehr sein). In diesem Fall wird eine Hublänge L2 der
Stabelemente 150b so eingestellt, um allen Stabelementen 150b zu ermöglichen, sich von einer
Seite zu der anderen Seite über alle Reihen von Hohlräumen zu bewegen. In diesem Fall kann
wiederum die Inkonsistenz des Gewichtes bei der Eintragung des Pulvers erniedrigt werden,
wenn der Abstand zwischen jedem Stabelement 150b und der Düse 20 gleich gesetzt wird.
Als nächstes wird ein anderes Element beschrieben.
In diesem Experiment wurde eine Düse benutzt, die mit zwei Hohlräumen in einer Reihe in einer
Richtung der Bewegung der Eintragungsbox gebildet wurde, um pro Presszyklus zwei
Presskörper (gesinterte Körper) zu bilden. Der gesinterte Körper war für die Herstellung eines
VCM (voice coil motor, Schwingspulmotors) bestimmt. Während der Pressoperation war eine
Pressrichtung des Pulver senkrecht zu einer orientierenden Richtung des Pulvers. Die gesinterten
Körper wurden jeweils unter Verwendung des Pulvereintragungsapparats 114, der in Fig. 10
gezeigt ist, hergestellt und des konventionellen Pulvereintragungsapparates, der in der
japanischen offengelegten Patentanmeldungsschrift Nr. 2000-248,301 offenbart ist, und der
Vergleich wurde hinsichtlich der Verteilung des Gewichts durchgeführt. Die experimentellen
Bedingungen waren wie folgt: Die Größe und das Gewicht des gesinterten Körpers, der
hergestellt werden sollte, wurden eingestellt zu 58.63 mm × 36.9 mm × 18.13 mm, und 217.7 g.
Die verwendeten linearen Elemente wurden durch einen Draht mit einem Durchmesser von 0.6 mm
bereitgestellt, der zu einem Metallnetz verarbeitet wurde, das eine Sieböffnung von 6
Maschen hat. Eine Gesamtzahl von 300 Blöcken von Presskörpern (gesinterten Körpern) wurden
in 150 wiederholten Schlagzyklen des Eintragens und Pressens hergestellt.
Ein Ergebnis des Experimentes ist in den Fig. 20A und Fig. 20B gezeigt. Die Inkonsistenz des
Gewichts wurde um ungefähr 30% verbessert, von 9.22 g, wie es durch den konventionellen
Apparat erzielt wurde, hin zu 6.04 g, was die Verbesserung in der Genauigkeit der Eintragung
beweist. Wie es beispielhaft belegt ist, kann die Verwendung des Schüttelgerätes 148 und der
linearen Elemente 192 in dem mit einer Vielzahl von Hohlräumen gebildeten Pressapparat im
Vergleich zum konventionellen Apparat ebenfalls die Inkonsistenz im Gewicht bei der
Eintragung in die Hohlräume verbessern.
Es sollte angemerkt werden, dass die Düse 120 vorzugsweise eine niedermagnetische Metalldüse
sein sollte, die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-248,301 offenbart ist,
oder eine Metalldüse einschließlich einer nichtmagnetischen Düse und hochmagnetischen
Ablenkspulen, die auf seitlichen Oberflächen des Düsenloches angeordnet sind, die senkrecht zu
einer Richtung des angewandten magnetischen Feldes sind. Indem eine solche Metalldüse
verwendet wird, wird es möglich, die Dichte des magnetischen Flusses in den Hohlraum 128 zu
vereinheitlichen, und dadurch die Verformung des erhaltenen Presskörpers nach dem Sintern zu
vermeiden.
Die linearen Elemente 192 können senkrecht zur Richtung der Bewegung der Eintragungsbox
132 bereitgestellt werden oder können wie ein Netz gemacht werden, an der Öffnung 190 der
Eintragungsbox 132.
Es ist offensichtlich, dass diese Beschreibung und Zeichnungen der insoweit im Detail
beschriebenen und illustrierten Erfindung nur ein Beispiel der vorliegenden Erfindung
repräsentieren und nicht als die Erfindung begrenzend interpretiert werden sollten. Der Geist und
der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die in den begleitenden Ansprüchen
verwendeten Wörter begrenzt.
Claims (25)
1. Ein Pulvereintragungsapparat für die Eintragung von Pulver in einen in einer Düse
gebildeten Hohlraum, umfassend:
einen Behälter, enthaltend einen Bodenbereich, der mit einem das Pulver haltenden Bereich versehen ist, der mit einer Vielzahl von Öffnungen gebildet ist, die dem Pulver das Hindurchtreten erlauben; und
einem Impaktor, der gegen den Behälter schlagen kann;
worin der Impaktor gegen den Behälter geschlagen wird, um auf den Behälter eine impulsartige Kraft auszuüben, wodurch das in dem Behälter vorhandene Pulver durch die Öffnungen in den Hohlraum eingetragen wird.
einen Behälter, enthaltend einen Bodenbereich, der mit einem das Pulver haltenden Bereich versehen ist, der mit einer Vielzahl von Öffnungen gebildet ist, die dem Pulver das Hindurchtreten erlauben; und
einem Impaktor, der gegen den Behälter schlagen kann;
worin der Impaktor gegen den Behälter geschlagen wird, um auf den Behälter eine impulsartige Kraft auszuüben, wodurch das in dem Behälter vorhandene Pulver durch die Öffnungen in den Hohlraum eingetragen wird.
2. Der Apparat gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen vibrierenden Mechanismus umfasst,
der mit einem oberen Bereich des Behälters verbunden ist, worin der Impaktor so
bereitgestellt ist, dass er gegen einen unteren Teil des Behälters schlägt, und der
vibrierende Mechanismus einen oberen Teil des Behälters vibriert, wodurch es dem
Impaktor ermöglicht wird, gegen den unteren Teil des Behälters zu schlagen.
3. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin der das Pulver haltende Bereich aus einem Netz
gebildet ist, dass eine Maschengröße von 2 bis 14 hat.
4. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin der das Pulver haltende Bereich aus einem Netz
gebildet ist, dass eine Maschengröße von 2 bis 8 hat.
5. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin der das Pulver haltende Bereich in einer Höhe von
weniger als 2.0 mm von der Oberfläche der Düse bereitgestellt ist.
6. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin der das Pulver haltende Bereich in einer Höhe von
weniger als 1.0 mm von der Oberfläche der Düse bereitgestellt ist.
7. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin der Behälter sich bewegen kann, wenn auf den
Behälter durch das Schlagen eines Impaktors gegen den Behälter eine impulsartige Kraft
ausgeübt wird.
8. Der Apparat gemäß Anspruch 1, umfassend eine Vielzahl von Impaktoren, die außerhalb
des Behälters in einer entgegengesetzten Beziehung angeordnet sind, mit dem Behälter
dazwischen.
9. Der Apparat gemäß Anspruch 1, umfassend weiterhin eine innerhalb des Behälters
angeordnete Teilungsplatte.
10. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin eine Größe der in dem das Pulver haltenden
Bereich bereitgestellten Öffnungen in Übereinstimmung mit dem Ort der Öffnung ist.
11. Der Apparat gemäß Anspruch 1, worin das Pulver durch ein Pulver einer Legierung aus
Seltenen Erden bereitgestellt wird.
12. Der Apparat gemäß Anspruch 11, worin ein Gleitmittel zu dem Pulver gefügt ist.
13. Eine Methode zur Herstellung eines gesinterten Magneten, umfassend:
einen ersten Schritt der Anwendung einer impulsiven Kraft auf einen Behälter, der einen Bodenbereich beinhaltet, der mit einem das Pulver haltenden Bereich ausgestattet ist, der mit einer Vielzahl von Öffnungen geformt ist, die das Hindurchtreten des Pulvers erlauben, wodurch das in dem Behälter enthaltene Pulver durch die Öffnungen in den in einer Düse gebildeten Hohlraum eingetragen wird;
einem zweiten Schritt der Bildung eines Presskörpers durch Pressen des in den Hohlraum eingetragenen Pulvers; und
einem dritten Schritt der Herstellung eines gesinterten Magneten durch das Sintern des Presskörpers.
einen ersten Schritt der Anwendung einer impulsiven Kraft auf einen Behälter, der einen Bodenbereich beinhaltet, der mit einem das Pulver haltenden Bereich ausgestattet ist, der mit einer Vielzahl von Öffnungen geformt ist, die das Hindurchtreten des Pulvers erlauben, wodurch das in dem Behälter enthaltene Pulver durch die Öffnungen in den in einer Düse gebildeten Hohlraum eingetragen wird;
einem zweiten Schritt der Bildung eines Presskörpers durch Pressen des in den Hohlraum eingetragenen Pulvers; und
einem dritten Schritt der Herstellung eines gesinterten Magneten durch das Sintern des Presskörpers.
14. Die Methode gemäß Anspruch 13, worin in dem ersten Schritt ein oberer Bereich des
Behälters in Schwingungen versetzt wird, wodurch eine impulsive Kraft auf einen
unteren Teil des Behälters ausgeübt wird.
15. Die Methode gemäß Anspruch 13, worin das Pulver ein Pulver aus einer Legierung von
Seltenen Erden ist, und die Methode weiterhin vor dem ersten Schritt einen Schritt der
Hinzufügung eines Gleitmittels zu dem Pulver aus einer Legierung von Seltenen Erden
umfasst.
16. Ein Pulvereintragungsapparat für die Eintragung eines Pulvers in einen in einer Düse
gebildeten Hohlraum, umfassend
einen Behälter für das Beinhalten des Pulvers, einschließlich eines mit einem Netz
ausgestatteten Bodenbereiches, worin das Netz in einer Höhe bereitgestellt ist, die
weniger als 2.0 mm von der Oberfläche der Düse beträgt.
17. Ein Pulvereintragungsapparat für die Eintragung von Pulver in einen in einer Düse
gebildeten Hohlraum, umfassend
einen Behälter, einschließlich eines mit einem Netz ausgestatteten Bodenbereichs, worin
eine Größe einer Öffnung des Netzes in Übereinstimmung mit einem Ort der Öffnung ist.
18. Ein Pressapparat, umfassend
den Pulvereintragungsapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, 16 und 17; und
Mittel zum Pressen, welche das durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver pressen.
den Pulvereintragungsapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, 16 und 17; und
Mittel zum Pressen, welche das durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver pressen.
19. Ein Pulvereintragungsapparat für die Eintragung von Pulver in einen in einer Düse
gebildeten Hohlraum, umfassend:
eine bis zu einer Stelle oberhalb des Hohlraums bewegbare Eintragungsbox, einschließlich eines Bodenbereiches, der mit einer Öffnung gebildet ist, und das Pulver enthält;
ein Stabelement, das innerhalb der Eintragungsbox bereitgestellt ist und das Pulver nach unten drückt;
einem linearen Element, das bei der Öffnung der Eintragungsbox bereitgestellt ist; und
orientierende Mittel, welche das von der Eintragungsbox in den Hohlraum eingetragene Pulver orientieren.
eine bis zu einer Stelle oberhalb des Hohlraums bewegbare Eintragungsbox, einschließlich eines Bodenbereiches, der mit einer Öffnung gebildet ist, und das Pulver enthält;
ein Stabelement, das innerhalb der Eintragungsbox bereitgestellt ist und das Pulver nach unten drückt;
einem linearen Element, das bei der Öffnung der Eintragungsbox bereitgestellt ist; und
orientierende Mittel, welche das von der Eintragungsbox in den Hohlraum eingetragene Pulver orientieren.
20. Der Apparat gemäß Anspruch 19, worin das Stabelement von dem linearen Element
durch einen Abstand von nicht weniger als 0.5 mm und nicht größer als 10 mm getrennt
ist.
21. Ein Pressapparat umfassend:
den Pulvereintragungsapparat gemäß Anspruch 19, und Mittel zum Pressen, welche das durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver pressen.
den Pulvereintragungsapparat gemäß Anspruch 19, und Mittel zum Pressen, welche das durch den Pulvereintragungsapparat in den Hohlraum eingetragene Pulver pressen.
22. Eine Pulvereintragungsmethode für die Eintragung eines Pulvers in einen in einer Düse
gebildeten Hohlraum, wobei die Methode umfasst:
einen Schritt der Bewegung einer Eintragungsbox zu einer Stelle oberhalb des Hohlraumes der Düse, wobei die Eintragungsbox das Pulver enthält, das darin zur Verfügung gestellt ist mit einem in einer horizontalen Richtung beweglichen Stabelement, und eine mit einem linearen Element ausgestattete Öffnung hat;
einen Schritt der Eintragung von Pulver in den Hohlraum, während das Stabelement innerhalb der Eintragungsbox in horizontaler Richtung bewegt wird, wenn die Eintragungsbox oberhalb des Hohlraumes ist; und
einen Schritt des Orientierung des Pulvers durch Anwendung eines orientierenden magnetischen Feldes auf das Pulver im Hohlraum.
einen Schritt der Bewegung einer Eintragungsbox zu einer Stelle oberhalb des Hohlraumes der Düse, wobei die Eintragungsbox das Pulver enthält, das darin zur Verfügung gestellt ist mit einem in einer horizontalen Richtung beweglichen Stabelement, und eine mit einem linearen Element ausgestattete Öffnung hat;
einen Schritt der Eintragung von Pulver in den Hohlraum, während das Stabelement innerhalb der Eintragungsbox in horizontaler Richtung bewegt wird, wenn die Eintragungsbox oberhalb des Hohlraumes ist; und
einen Schritt des Orientierung des Pulvers durch Anwendung eines orientierenden magnetischen Feldes auf das Pulver im Hohlraum.
23. Die Methode gemäß Anspruch 22, worin das Pulver durch einen raschen Prozess der
Abschreckung hergestellt wird.
24. Die Methode gemäß Anspruch 22, worin das Intervall zwischen den linearen Elementen
nicht kleiner als 2 mm und nicht größer als 12 mm ist.
25. Eine Methode zur Herstellung eines gesinterten Magneten, umfassend:
einen Schritt des Erhaltens eines Presskörpers durch Pressen eines Pulvers in einem Hohlraum, wobei das Pulver mittels der Methode gemäß Anspruch 22 oder 23 eingetragen wurde;
und einen Schritt der Herstellung des gesinterten Magneten durch Sintern des Presskörpers.
einen Schritt des Erhaltens eines Presskörpers durch Pressen eines Pulvers in einem Hohlraum, wobei das Pulver mittels der Methode gemäß Anspruch 22 oder 23 eingetragen wurde;
und einen Schritt der Herstellung des gesinterten Magneten durch Sintern des Presskörpers.
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