JP2004244708A - Apparatus and method for charging magnetic powder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁石成形金型のキャビティー内に、磁性粉末を圧縮加圧して高密度に充填する磁性粉充填装置及び磁性粉充填方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
磁性粉末の一般的な充填方法として、金型のキャビティー内に磁性粉を投入し、表面を擦り切る方法がある。
【0003】
この際、キャビティー内に投入した磁性粉末間にはブリッジや空洞等があるために、充填密度に不均一が生じるという問題がある。
【0004】
この問題を解決するために、キャビティー内の磁性粉を加圧する方向と垂直な方向の回転磁界を、磁性粉に与えることによってブリッジや空洞等をなくし、その後、パンチによりキャビティー内の磁性粉に圧縮力を加えて高密度に充填する装置及び方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−78104号公報(第3頁−第4頁、図2、図3)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁性粉充填装置及び方法は、以上のように、キャビティー内の磁性粉を加圧する方向と垂直な方向の回転磁界を磁性粉に与えることによってブリッジや空洞等をなくしているので、ブリッジや空洞等による充填密度の不均一をなくすことができる。
【0007】
しかしながら、パンチの圧縮力が、パンチ側近傍の磁性粉には十分伝達されるが、パンチから加圧軸方向において遠い位置にある磁性粉には十分伝達されず、その結果、パンチ側の密度が大きくなり、パンチ側近傍とパンチから遠い位置とで充填密度差が生じてしまうという問題がある。
【0008】
この発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、加圧軸方向における磁性粉の充填密度差を少なくすることができる磁性粉末充填装置及び磁性粉末充填方法の提供を目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁性粉充填装置は、金型に形成されたキャビティーに磁性粉末を投入し、パンチによって上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉末を高密度充填する磁性粉充填装置において、
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における磁性粉充填装置の構成を示すブロック図(a)及び磁石成形金型の下型と可動パンチの構成を示す斜視図(b)である。
【0011】
図1に示したように、磁石成形金型は、上型1と下型2と可動パンチ3a,3bからなり、下型2には、その両端面2bに至る所望の断面形状を有する溝2aが形成されており、下型2に上型1を重ね合わせることにより貫通孔が形成される。
【0012】
可動パンチ3a,3bは、溝2a(貫通孔)と同一形状を有し、可動パンチ3a,3bを貫通孔の両端に嵌合・挿入することによって、キャビティーが形成される。磁石成形金型を上型1と下型2とで構成し、下型2に溝2aを形成することによって、キャビティー内に磁性粉を投入し易くすることができる。
【0013】
上型1の上方及び下型2の下方には、溝2aを挟むように磁界発生手段として永久磁石6a及び6bが配設され、永久磁石6a及び6bにより、溝2aを貫流する磁界が発生する。永久磁石6a及び6bの幅は、溝2aの幅以上とし、永久磁石6a及び6bが発生する磁界幅は溝2aの幅以上にすることにより、溝2aの幅方向における磁性粉10の分布を均一にすることができる。
【0014】
永久磁石6a及び6bは、磁界移動手段4によって可動パンチ3a,3bがなす双方向に移動し、可動パンチ3a,3bは、パンチ移動手段5によって、一方が固定され、他方が溝2aの中央側に向かって、永久磁石6a及び6bの移動方向と同じ方向へ移動するように構成されている。
【0015】
図2は、磁石成形金型のキャビティー内に磁性粉を投入した時の磁性粉の状態(a)と、永久磁石6a及び6bにより、磁界を発生させた時の磁性粉の状態(b)を模式的に示す断面図である。
【0016】
図2(a)に示したように、予め計量した磁性粉をキャビティー内に投入すると、投入した時の磁性粉10は、溝2aに沿った山形に分布し、内部に空洞11が存在する。この状態に対して永久磁石6a及び6bにより磁界を発生させた時には、図2(b)に示したように、磁性粉10は溝2aに沿ってほぼ均一に分布し、空洞11がなくなる。
【0017】
図3は、図2(b)の状態から磁性粉10を高密度に充填する工程を説明する断面図である。
【0018】
まず、図3(a)に示したように、永久磁石6a,6bを、固定した一方の可動パンチ3b側へ移動させるとともに、他方の可動パンチ3aを溝2aの中央側へ移動させる。この移動動作によって、磁性粉10が永久磁石6a,6bの磁界とともに一方の可動パンチ3b側に移動して可動パンチ3bに当接し、他方の可動パンチ3aの移動によってキャビティーの体積が減少する。
【0019】
次に、図3(b)に示したように、永久磁石6a,6bを、固定した一方の可動パンチ3a側へ移動させるとともに、他方の可動パンチ3bを溝2aの中央側へ移動させる。この移動動作によって、磁性粉10が一方の可動パンチ3a側に移動して可動パンチ3aに当接し、他方の可動パンチ3bの移動によって、さらに、キャビティーの体積が減少し、粗密度部7の体積が減少する。
【0020】
さらに、図3(c)に示したように、図3(a)と図3(b)に示した動作を繰り返し、可動パンチ3a,3bの移動量が設定した移動量になるとリミッターが作動して可動パンチ3a,3bは停止し、高密度充填が終了する。
【0021】
最終充填密度は1.4〜2.0g/cm3とするのが望ましい。すなわち、1.4g/cm3よりも小さいと粗密度部7が残り、均一な充填がされず、2.0g/cm3を越えると、この高密度充填の後工程における磁場成形において、配向率が低下し、磁気特性が低下する。
【0022】
可動パンチ3a,3bの移動量は、計量した磁性粉の量と最終充填密度から求め、設定される。
【0023】
キャビティー内の磁束密度は、溝2aの断面の形状及び面積によって変化するが、20mT〜100mT、好ましくは25mT〜40mTになるように、磁石成形金型と永久磁石6a,6bとの距離を調整する。
【0024】
以上のように、この実施の形態においては、永久磁石6a,6bによって溝(キャビティー)2aを貫流する磁界を発生させるとともに、永久磁石6a,6bを一対のパンチ3a,3bがなす双方向の一方へ移動させる動作と、一対のパンチ3a,3bのいずれか一方を固定し、他方を、永久磁石6a,6bの移動方向に合わせてキャビティー2aの中央側に移動させる動作とを繰り返すことによって磁性粉10の可動パンチ3a,3b方向における充填密度を均一にしつつ、高密度に充填することができる。
【0025】
この実施の形態は、例えば、合金粉砕、成形、焼結の工程を経るネオジ焼結磁石の製造の成形工程に適用され、充填密度の均一化が図られ、その結果、焼結歪が低減されることが確認されている。
【0026】
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2を示す断面図であり、図1及び図2と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【0027】
上記実施の形態1では、磁石成形金型の上下に、溝2aを挟むように永久磁石6a,6bからなる磁界発生部を配設したが、図4に示したように、永久磁石6bに代えて、永久磁石6aと磁性体8との組合せとしてもよい。
【0028】
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3を示す平面図であり、図1と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【0029】
上記実施の形態1では、磁石成形金型の上下に、溝2aを挟むように永久磁石6a,6bからなる磁界発生部を配設したが、図4に示したように、永久磁石6a,6bに代えて、電磁コイルまたは電磁石9を配設してもよい。電磁コイルまたは電磁石9が発生する磁界幅は溝2aの幅以上とすることによって、溝2aの幅方向における磁性粉の分布を均一にすることができる。
【0030】
実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4を示す平面図であり、図1と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【0031】
この実施の形態においては、図6に示したように、図5と同様の複数個の電磁コイルまたは電磁石9a,9b,9cを溝2aに沿って配設し、電磁コイルまたは電磁石9a,9b,9cに流す電流を順次切り換えることにより、磁界を移動させる磁界移動手段としている。
【0032】
実施の形態5.
図7は、この発明の実施の形態5を示す平面図であり、図1と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【0033】
上記実施の形態1ないし4のように、磁界発生幅を溝の幅以上とした場合は、溝に沿って永久磁石等の磁界発生部を移動させればよいが、永久磁石等の磁界発生部の大きさを大きくできない場合には、図7に示したように、永久磁石6等の磁界発生部を、可動パンチ3a,3bの方向を長軸とした楕円形の軌跡で移動させることにより、磁性粉を均一に充填できる。
【0034】
なお、上記実施の形態1ないし5では、磁石成形金型を構成する上型1及び下型2を固定し、永久磁石6a,6b、電磁コイルまたは電磁石9,9a,9b,9c等の磁界発生部を可動パンチ3a,3bのなす方向に移動するようにしたが、磁界発生部を固定し、磁石成形金型を移動させ、磁石成形金型に対して相対的に磁界が移動するようにし、可動パンチ3a,3bの一方を固定し、他方を、磁石成形金型に対する磁界の相対移動方向に、かつ、磁石成形金型の溝2a中央側へ移動するようにしてもよい。
【0035】
また、磁石成形金型を上型1と下型2で構成し、下型2に溝2aを形成したが、上型1に下型2の溝2aと連通する溝を形成してもよい。さらには、磁石成形金型を一体形のものとしてもよく、この場合、磁石成形金型は、両端面に至る所望の断面形状の貫通孔を設け、この貫通孔の両端から貫通孔の断面形状と同一の断面形状を有する一対の可動パンチを嵌合し移動させることができるようにすればよい。
【0036】
【発明の効果】
この発明に係る磁性粉充填装置によれば、金型に形成されたキャビティーに磁性粉末を投入し、パンチによって上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉末を高密度充填する磁性粉充填装置において、
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたものであるので、磁性粉の可動パンチ方向における充填密度を均一にしつつ、高密度に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1における磁性粉充填装置の構成を示すブロック図(a)及び磁石成形金型の下型と可動パンチの構成を示す斜視図(b)である。
【図2】磁石成形金型のキャビティー内に磁性粉を投入した時の磁性粉の状態(a)と、永久磁石により、磁界を発生させた時の磁性粉の状態(b)を模式的に示す断面図である。
【図3】磁性粉を高密度に充填する工程を説明する断面図である。
【図4】この発明の実施の形態2を示す断面図である。
【図5】この発明の実施の形態3を示す平面図である。
【図6】この発明の実施の形態4を示す平面図である。
【図7】この発明の実施の形態5を示す平面図である。
【符号の説明】
1 円筒状成形体、2 リング状予備成形体、2a 凹部、2b 凸部、
3 金型、3a 強磁性体、3b 上下コア、3c 上下パンチ、
4 空洞(キャビティー)、5 電磁コイル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
As a general method of filling the magnetic powder, there is a method of pouring the magnetic powder into a cavity of a mold and scraping the surface.
[0003]
At this time, there is a problem that the packing density becomes non-uniform due to bridges and cavities between the magnetic powders charged into the cavities.
[0004]
To solve this problem, a rotating magnetic field in a direction perpendicular to the direction in which the magnetic powder in the cavity is pressed is applied to the magnetic powder to eliminate bridges and cavities, and then the punch is used to punch the magnetic powder in the cavity. A device and a method for applying a compressive force to a material to fill the material at a high density are disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-78104 (pages 3-4, FIGS. 2 and 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional magnetic powder filling apparatus and method eliminates bridges and cavities by applying a rotating magnetic field to the magnetic powder in a direction perpendicular to the direction in which the magnetic powder in the cavity is pressed. Non-uniformity of the packing density due to cavities and cavities can be eliminated.
[0007]
However, the compression force of the punch is sufficiently transmitted to the magnetic powder near the punch side, but not sufficiently transmitted to the magnetic powder farther from the punch in the pressing axis direction. As a result, the density on the punch side is reduced. However, there is a problem that a difference in packing density occurs between the vicinity of the punch side and a position far from the punch.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic powder filling apparatus and a magnetic powder filling method capable of reducing a difference in packing density of magnetic powder in a pressing axial direction. Things.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the magnetic powder filling apparatus according to the present invention, the magnetic powder is put into a cavity formed in a mold, and the magnetic powder is compressed and pressed by a punch, so that the magnetic powder is densely packed in the cavity of the mold. In the magnetic powder filling device to be filled,
The mold has a through hole having a desired width, height and cross-sectional shape, penetrating through both end faces thereof,
The punch comprises a pair of punches whose width, height and cross-sectional shape are substantially the same as the cross-sectional shape of the through-hole, and the pair of punches is fitted into the through-hole from both ends of the mold to form the cavity. Tee is formed,
A magnetic field generator that generates a magnetic field that vertically flows through the through-hole,
A magnetic field moving unit that relatively moves the magnetic field with respect to the mold by moving one of the magnetic field generating unit and the mold bidirectionally in a direction formed by the pair of punches;
One of the pair of punches is fixed, and the other is a punch moving unit that moves the center to the through hole in accordance with the moving direction of the magnetic field that moves relative to the mold by the magnetic field moving unit. ,
It is provided with.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram (a) showing a configuration of a magnetic powder filling apparatus according to
[0011]
As shown in FIG. 1, the magnet forming die includes an
[0012]
The
[0013]
Above the
[0014]
The
[0015]
FIG. 2 shows the state of the magnetic powder when the magnetic powder is introduced into the cavity of the magnet molding die (a), and the state of the magnetic powder when a magnetic field is generated by the
[0016]
As shown in FIG. 2 (a), when the pre-measured magnetic powder is charged into the cavity, the
[0017]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step of filling the
[0018]
First, as shown in FIG. 3A, the
[0019]
Next, as shown in FIG. 3B, the
[0020]
Further, as shown in FIG. 3 (c), the operation shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) is repeated, and when the moving amount of the
[0021]
Final fill density is desirably set to 1.4 to 2.0 g / cm 3. That is, the remainder is small, the
[0022]
The amount of movement of the
[0023]
The magnetic flux density in the cavity varies depending on the cross-sectional shape and area of the
[0024]
As described above, in this embodiment, the
[0025]
This embodiment is applied to, for example, a molding step of manufacturing a neodymium sintered magnet through steps of alloy pulverization, molding, and sintering, whereby the packing density is made uniform, and as a result, sintering strain is reduced. Has been confirmed.
[0026]
FIG. 4 is a sectional
[0027]
In the first embodiment, the magnetic field generating portions including the
[0028]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a plan view showing Embodiment 3 of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0029]
In the first embodiment, the magnetic field generating portions including the
[0030]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a plan view showing Embodiment 4 of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.
[0031]
In this embodiment, as shown in FIG. 6, a plurality of electromagnetic coils or
[0032]
FIG. 7 is a plan
[0033]
When the magnetic field generation width is equal to or larger than the width of the groove as in the first to fourth embodiments, the magnetic field generation unit such as a permanent magnet may be moved along the groove. When the size of the magnetic punch cannot be increased, as shown in FIG. 7, the magnetic field generating unit such as the
[0034]
In the first to fifth embodiments, the
[0035]
Further, although the magnet forming mold is composed of the
[0036]
【The invention's effect】
According to the magnetic powder filling apparatus according to the present invention, the magnetic powder is put into the cavity of the mold by charging the magnetic powder into the cavity formed in the mold and compressing and pressing the magnetic powder with a punch. In magnetic powder filling equipment for high density filling,
The mold has a through hole having a desired width, height and cross-sectional shape, penetrating through both end faces thereof,
The punch comprises a pair of punches whose width, height and cross-sectional shape are substantially the same as the cross-sectional shape of the through-hole, and the pair of punches is fitted into the through-hole from both ends of the mold to form the cavity. Tee is formed,
A magnetic field generator that generates a magnetic field that vertically flows through the through-hole,
A magnetic field moving unit that relatively moves the magnetic field with respect to the mold by moving one of the magnetic field generating unit and the mold bidirectionally in a direction formed by the pair of punches;
One of the pair of punches is fixed, and the other is a punch moving means for moving the other to the center of the through hole in accordance with the moving direction of the magnetic field relatively moving with respect to the mold by the magnetic field moving means. ,
Therefore, the magnetic powder can be filled at a high density while the filling density of the magnetic powder in the movable punch direction is made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a magnetic powder filling apparatus according to
FIG. 2 schematically shows a state of a magnetic powder when magnetic powder is introduced into a cavity of a magnet molding die (a) and a state of a magnetic powder when a magnetic field is generated by a permanent magnet (b). It is sectional drawing shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step of filling magnetic powder at a high density.
FIG. 4 is a sectional
FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 cylindrical molded body, 2 ring-shaped preformed body, 2a concave portion, 2b convex portion,
3 mold, 3a ferromagnetic material, 3b upper and lower core, 3c upper and lower punch,
4 cavities, 5 electromagnetic coils.
Claims (8)
上記金型が、その両端面を貫通し、所望の幅、高さ及び断面形状の貫通孔を有し、
上記パンチは、幅、高さ及び断面形状が上記貫通孔の断面形状と略同一の一対のパンチからなり、上記金型の両端から上記一対のパンチを上記貫通孔に嵌合することによって上記キャビティーが形成され、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生する磁界発生部と、
上記磁界発生部または上記金型のいずれか一方を、上記一対のパンチがなす方向へ双方向に移動させることにより、上記磁界を上記金型に対して相対移動させる磁界移動手段と、
上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界移動手段によって上記金型に対して相対移動する上記磁界の移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させるパンチ移動手段と、
を備えたことを特徴とする磁性粉充填装置。In a magnetic powder filling apparatus for charging magnetic powder into a cavity formed in a mold, and densely filling the magnetic powder in the cavity of the mold by compressing and pressing the magnetic powder with a punch,
The mold has a through hole having a desired width, height and cross-sectional shape, penetrating through both end faces thereof,
The punch comprises a pair of punches whose width, height and cross-sectional shape are substantially the same as the cross-sectional shape of the through-hole, and the pair of punches is fitted into the through-hole from both ends of the mold to form the cavity. Tee is formed,
A magnetic field generator that generates a magnetic field that vertically flows through the through-hole,
A magnetic field moving unit that relatively moves the magnetic field with respect to the mold by moving one of the magnetic field generating unit and the mold bidirectionally in a direction formed by the pair of punches;
One of the pair of punches is fixed, and the other is a punch moving unit that moves the center to the through hole in accordance with the moving direction of the magnetic field that moves relative to the mold by the magnetic field moving unit. ,
A magnetic powder filling device comprising:
上記金型に、その両端面に至る所望の断面形状の貫通孔を形成し、
上記金型の両端面から上記貫通孔に一対のパンチを嵌合するによって上記キャビティーが形成されるように構成し、
上記キャビティーに磁性粉を投入し、
上記貫通孔を垂直に貫流する磁界を発生させ、
上記磁界を上記金型に対して上記一対のパンチがなす方向の一方へ相対移動させ、上記一対のパンチのいずれか一方を固定し、他方を、上記磁界の相対移動方向に合わせて上記貫通孔の中央側へ移動させる動作を繰り返して上記磁性粉を圧縮加圧することにより上記金型のキャビティー内に上記磁性粉を高密度に充填することを特徴とする磁性粉充填方法。In a magnetic powder filling method of charging magnetic powder into a cavity formed in a mold, and filling the magnetic powder with high density in the cavity of the mold by compressing and pressing the magnetic powder with a punch,
In the mold, a through-hole having a desired cross-sectional shape reaching both end surfaces thereof is formed,
The cavity is formed by fitting a pair of punches into the through hole from both end surfaces of the mold,
Put the magnetic powder into the cavity,
Generating a magnetic field vertically flowing through the through hole,
The magnetic field is moved relative to the mold in one of the directions formed by the pair of punches, one of the pair of punches is fixed, and the other is aligned with the relative movement direction of the magnetic field. A method of filling the magnetic powder at a high density in the cavity of the mold by repeatedly compressing and pressing the magnetic powder by moving the magnetic powder toward the center of the mold.
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