JP4103190B2 - 中空回転形磁性体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空回転形磁性体の製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チョークコイル、ノイズフィルター、トランス等における主要部品として用いられる中空回転形（円盤状や円筒状等）を有する磁性体は、一般に、金属粉末等の磁性粉末をホットプレス等により所要形状に圧縮成形することによって得ている。
今日、磁性粉末を含む非晶質合金のバルク成形体の製造方法として、その高効率化や連続操業の可能化、及び得られる金属粉末の高品質化を図った各種の方法が提案されている（例えば、特開平６−３２２４１７号公報、特開平８−２０９２０８号公報、特公平７−１０３４０７号公報等参照）。
【０００３】
そして、これらの提案技術に用いる磁性粉末は、その粒子形状が球形であると反磁界の影響が大きいことから、その粒子形状が球形から図４に示すような楕円扁平回転体（完全な回転体ではないが、以下では便宜上、このように呼ぶことにする）等の長形状（アスペクト比を有する粉末）をしたものになる傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなアスペクト比（縦横比）を有する楕円扁平回転体の磁性粉末を用いて中空回転形磁性体を製造する場合、磁性粉末の長軸を中空回転形磁性体の周方向に揃えると透磁率が良好となることが判ってきており、逆に、磁性粉末の方向性が上記以外のとき又は何ら考慮されていないときには反磁界の影響を強く受けることが判ってきている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、磁性体を製造するにあたり、磁性粉末の長軸を周方向に揃えた中空回転形に形成することができるようにして、磁気特性の中でアスペクト比と大きく関連する反磁界の影響を低減させることで透磁率を良好にできるようにした中空回転形磁性体の製造方法及び製造装置と、これらの方法や装置によって得られた中空回転形磁性体とを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明に係る中空回転形磁性体の製造方法では、金型６に中子型１０を内装してこの中子型１０のまわりに円筒形の成形凹部１１を形成し、この成形凹部１１に粒子形状が長形状の磁性粉末Ｐを含む成形原料１７を充填する工程と、前記成形原料１７の上から中蓋１５により、前記成形原料１７を１次押さえする工程と、前記中子型１０に対してその軸方向へ電流を流し、これによって中子型１０のまわりにこれを囲む磁力線を発生させることで前記磁性粉末Ｐの長軸方向を周方向に整列させる工程と、パンチ装置７を前記中蓋１５の方向に作動させ、前記中蓋１５により、前記成形原料１７に成形圧縮力を加える工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００６】
このようにすると、中子型のまわりには、フレミングの左手（右手）の法則によってこの中子型を中心として取り囲むような磁力線を持った磁場が生じることになり、この磁場中で、磁性粉末がその長軸を磁力線方向に沿わせるように整列されることになる。
そこで、この後、通電を解除して（又は通電させたままでもよい）、成形凹部内の成形原料に成形圧縮力を加えるようにすると、磁気特性の中でアスペクト比（縦横比）と大きく関連する反磁界の影響を低減させることで透磁率が大きく向上するのである。
【０００７】
なお、金型内へ磁性粉末を装填後、リング形の中蓋を装入して成形原料の上面を押えておき、それから中子型に通電するようにすると、磁性粉末の上層等において乱れ（暴れや踊り）が生じ難く、整列効果が一層良好となる。
本発明に係る中空回転形磁性体の製造装置は、中子型１０を内装してそのまわりに円筒形の成形凹部１１を形成させた金型６と、成形原料１７を１次押さえする中蓋１５と、中子型１０に対してその軸方向へ電流を流すことで中子型１０のまわりに磁力線を発生して磁性粉末Ｐの長軸方向を周方向にする整列手段８と、磁性粉末Ｐが整列された成形原料１７に対して成形圧縮力を付与するパンチ装置７と、を有している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図２に一例を示すように、本発明に係る中空回転形磁性体１は、図４（Ａ）（Ｂ）で示すように粒子形状が長軸Ｐ１と短軸Ｐ２を有する楕円扁平回転体とされた磁性粉末Ｐを主原料としてチョークコイル、ノイズフィルター、トランス等の主要部品として適用可能となる円盤状乃至円筒状等に圧縮成形されている。
この中空回転形磁性体１は、圧縮成形前における原料の配列状況を、図３に示すように各磁性粉末Ｐがその長軸を中空回転形の周方向に揃えたものとなっている。
【０００９】
そのため、この中空回転形磁性体１をチョークコイル、ノイズフィルター、トランス等として用いた場合には、磁気特性の中でアスペクト比と大きく関連する反磁界の影響を低減させることで透磁率に優れ、それぞれにおいて高性能を発揮するものとなる。
図１は、上記中空回転形磁性体１を製造するために用いる本発明に係る製造装置５を示している。
この製造装置５は、雌型である金型６と雄型であるパンチ装置７とを有して構成されるホットプレス装置に対して、金型６に内装した中子型１０のみに軸方向の電流を流すことでフレミングの法則による磁場を形成する磁性粉末Ｐの整列手段８が接続されたものである。
【００１０】
金型６は、縦方向に設けられた円形孔６ａの底部寄り中心部に、円柱形をした中子型１０を立設状態で内装させたものであって、この中子型１０のまわりに円筒形状をした成形凹部１１を形成させており、中子型１０とその底盤１０Ａとは電気絶縁されていて中子型１０のみにその軸方向に通電可能とされている。
パンチ装置７は、この金型６の成形凹部１１へ向けてポンチ１２を流体圧又は電動機構等によって圧入可能にしたものである。
なお、ポンチ１２は、金型６の成形凹部１１に対応した円筒形状のものとして一体形成することも可能ではあるが、本実施形態では、成形凹部１１内へ嵌合可能なドーナツ盤状（リング形）をした（即ち、中子型１０が嵌まる中央孔１４を有している）中蓋１５と、この成形凹部１１より上方の円形孔６ａ内に留まる状態で嵌合可能なドーナツ盤状（リング形）をした押え盤１６とを、それぞれ別部材として具備する構成にした。
【００１１】
従って、金型６の成形凹部１１内へアスペクト比を有する磁性粉末Ｐを主原料とする成形原料１７を装填し、そのうえでパンチ装置７を作動させた場合、成形原料１７には、最大の場合で中蓋１５の厚さ分に相当する成形圧縮力が付加されることになる。
このような中蓋１５を具備する構造にすると、コンテナ６の成形凹部１１内に装填された成形原料１７に、整列手段８による整列作用（詳細は後述する）を生じさせる場合にあって、中蓋１５を一次押えとして利用することができ、これによって成形原料１７の上層等において乱れ（暴れや踊り）を防止できるという利点に繋がる。
【００１２】
また、中蓋１５をその肉厚の異なるものに交換するだけで、圧縮比率を変更できる利点もあるし、更に、中子型１０をその外径の異なるものに交換すると共に、中蓋１５をその中央孔１４の内径が異なるものに交換することにより、得られる中空回転形磁性体１としての内径のサイズ変更が可能になる利点もある。
整列手段８は、金型６の中子型１０に対し、その軸方向に沿って電流（白抜き矢符Ａ参照）を流すことができるようにしたものである。本実施形態では、図１で示すように、バッテリーで例示する電源８Ａに、中子型１０に対して図示のように直列に結線（配線）８Ｂしており、中子型１０の周囲１０Ｂは必要に応じて電気絶縁材を備えて１０アンペアの電流を通電させるものとした。
【００１３】
このように、中子型１０のみに矢符Ａの電流を流すことにより、フレミングの左手又は右手の法則によって図３で矢符Ｂで示すような円周方向の磁場が形成され、磁性粉末Ｐの長軸Ｐ１が円周方向に整列されるのである。
なお、成形原料１７には、磁性粉末Ｐに対して低軟化点ガラス粉末等より成るバインダー材の適量を、ボールミル等の適宜混合手段により、混合させたものを用いるものとした。
次に、上記製造装置５の作動状況に基づいて、本発明に係る中空回転形磁性体１の製造方法を説明する。
【００１４】
まず、金型６の成形凹部１１内へ成形原料１７を装填すると共に、この上方の円形孔６ａ内へ中蓋１５を嵌め入れ、この中蓋１５によって成形原料１７の一次押えをする。
次に、中子型１０に対してその軸方向に沿わせて所定時間、通電する（白抜き矢符Ａ参照）。この通電により、中子型１０を中心としてそのまわりを取り囲むような磁力線Ｂを持った磁場が生じることになる。
そのため、この磁場中において成形原料１７中の磁性粉末Ｐは、図３に示したようにそれらの長軸を磁力線方向に沿わせるように（即ち、中子型１０まわりの周方向に揃えられるように）整列されることになる。
【００１５】
そこで、この通電を解除した後、金型６の円形孔６ａ内へ押え盤１６を嵌め入れ、続いてパンチ装置７を作動させて、金型６内の成形原料１７に成形圧縮力を加え、且つ同時に加熱する。
このようにして、所望する中空回転形磁性体１を得ることができる。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、中子型１０に対して整列手段８による通電を行っている最中に、金型６に際して適度な振動を与えるようにして、整列作用を促進させるようにしてもよい。
【００１６】
整列手段８による通電は、連続的なものとしても間欠的なもの（パルス的なものを含む）としてもよい。また、この整列手段８において使用する電流値は、例えば１０アンペアであるが磁性粉末Ｐの粒径や装填量（圧縮率）、或いは得ようとする中空回転形磁性体１の大きさ等によって変更可能である。
圧縮成形は、加圧・加熱を同時に行うホットプレスに限らず、加圧のみを冷間で行うものや、ゴム型を用いるもの、高圧下で行うもの等の他の圧縮方法を採用したものであってもよい。
【００１７】
中空回転形磁性体１は、圧縮成形時に磁性粉末Ｐに混合するバインダー材によって硬化させるだけでなく、その後に焼結させるようにしてもよい。
中空回転形磁性体１の大きさ（特に、軸方向長さ等）は何ら限定されるものではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る中空回転形磁性体の製造方法及び製造装置では、金型内へ長形状の粒子形状を有した磁性粉末を装填した後、金型に内装された中子型へその軸方向に電流を流してから圧縮成形を行っているので、得られた中空回転形磁性体は、磁性粉末がその長軸を周方向に整列させた状態となっている。
このようにして得られた本発明に係る中空回転形磁性体は、透磁率が良好となり、チョークコイル、ノイズフィルター、トランス等として用いた場合の高性能化が図れるものである。
【００１９】
なお、金型内へ磁性粉末を含む成形原料を装填後、その原料の上面をリング形中蓋で押えた状態で中子型に通電するようにすると、磁性粉末の上層等において乱れ（暴れや踊り）が生じ難く、整列効果が一層良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る中空回転形磁性体の製造装置を示した正面断面図である。
【図２】 本発明に係る中空回転形磁性体を示す斜視図である。
【図３】 本発明に係る中空回転形磁性体における圧縮成形直前の原料配列を示した説明図である。
【図４】 （Ａ）は粒子形状が楕円扁平回転体とされた磁性粉末の平面図であり、（Ｂ）は同側面図である。
【符号の説明】
１ 中空回転形磁性体
５ 製造装置
６ 金型
７ パンチ装置
８ 整列手段
１０ 中子型
１１ 成形凹部
１５ 中蓋
１７ 成形原料
Ｐ 磁性粉末

Claims (4)

1. 金型（６）に中子型（１０）を内装してこの中子型（１０）のまわりに円筒形の成形凹部（１１）を形成し、この成形凹部（１１）に粒子形状が長形状の磁性粉末（Ｐ）を含む成形原料（１７）を充填する工程と、
   前記成形原料（１７）の上から中蓋（１５）により、前記成形原料（１７）を１次押さえする工程と、
   前記中子型（１０）に対してその軸方向へ電流を流し、これによって中子型（１０）のまわりにこれを囲む磁力線を発生させることで前記磁性粉末（Ｐ）の長軸方向を周方向に整列させる工程と、
   パンチ装置（７）を前記中蓋（１５）の方向に作動させ、前記中蓋（１５）により、前記成形原料（１７）に成形圧縮力を加える工程と、
   を有することを特徴とする中空回転形磁性体の製造方法。
2. 前記成形凹部（１１）内に成形原料（１７）を充填後、リング形の中蓋（１５）を装入して成形原料（１７）の上面を押えた状態で、中子型（１０）のみにその軸方向へ電流を流すことを特徴とする請求項１記載の中空回転形磁性体の製造方法。
3. 中子型（１０）を内装してそのまわりに円筒形の成形凹部（１１）を形成させた金型（６）と、
   成形原料（１７）を１次押さえする中蓋（１５）と、
   中子型（１０）に対してその軸方向へ電流を流すことで中子型（１０）のまわりに磁力線を発生して磁性粉末（Ｐ）の長軸方向を周方向にする整列手段（８）と、
   磁性粉末（Ｐ）が整列された成形原料（１７）に対して成形圧縮力を付与するパンチ装置（７）と、を有していることを特徴とする中空回転形磁性体の製造装置。
4. 前記中蓋（１５）はリング形であることを特徴とする請求項３に記載の中空回転形磁性体の製造装置。

Images