JP4818963B2 - 圧粉成形体の密度測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧粉成形体の密度を測定する方法及び装置に係り、特に、圧粉磁心の密度を測定する方法及び装置に関する。

軟磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心は、例えば、特許文献１により知られている。圧粉成形体では、加圧成形する場合、密度の不均一が生じるため、密度を均一にするために種々の努力が成されている。しかし、微妙な条件の違いから密度が小さい部分が含まれることもある。

従来、成形体の密度分布は、ロットから抜き取られたサンプルを用い、例えば、各部分に切断してアルキメデス法を用いて測定している。

特開２００３−３１８０１４号公報

しかし、この抜き取り検査によって合格とされたロットにも、密度の分布が規定値よりも低いものが混入していることが予想される。この場合、金型から取り出す際に破損するか、破損せずに製品に組み込まれた後に、性能検査で不合格となる場合も想定される。

特に、圧粉磁心では、リングに突出部が付いているような構造であるため、粉体の性質から突出部の密度がリング部の密度よりも小さくなる場合が多い。しかも、アルキメデス法による検査は、破壊検査であるため、密度分布に異常がないものも、検査後は使用できなくなる。

本発明の目的は、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能な圧粉成形体の密度測定方法及び装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧粉成形体である圧粉磁心は、軟磁性粉末粒子間における渦電流を抑制し得る電気抵抗を有する軟磁性粉末にバインダー樹脂および潤滑剤を加えて加圧成形されたものであり、前記圧粉磁心は、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出した突出部とから構成され、前記圧粉成形体である前記圧粉磁心に磁場を印加し、前記円環状のリング部の中心位置から円周方向に０度から３６０度の範囲内における前記圧粉磁心の磁束密度を連続的に測定することにより、前記圧粉磁心の密度を測定するようにしたものである。
かかる方法により、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能となる。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、圧粉成形体である圧粉磁心は、軟磁性粉末粒子間における渦電流を抑制し得る電気抵抗を有する軟磁性粉末にバインダー樹脂および潤滑剤を加えて加圧成形されたものであり、前記圧粉磁心は、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出した突出部とから構成され、前記圧粉磁心の密度を測定する圧粉成形体の密度測定装置において、磁場を発生する磁場発生手段と、前記磁場発生手段により発生した磁場内に配置された前記圧粉成形体である前記圧粉磁心に対して、前記円環状のリング部の中心位置から円周方向に０度から３６０度の範囲内における前記圧粉磁心の磁束密度を連続的に測定する磁気検出部とを備え、前記磁気検出部により検出された磁束密度により、前記圧粉磁心の密度を測定するようにしたものである。
かかる構成により、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能となる。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記磁気検出部を取り付けるアームを備え、前記アームを、前記リング部の中心を中心として回転させるようにしたものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記磁場発生手段を保持するテーブルを備え、このテーブルを回転させるようにしたものである。

本発明によれば、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能となる。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって密度測定される圧粉磁心の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって密度測定される圧粉磁心の構成を示す平面図である。

圧粉磁心１０は、円環状のリング部１２と、リング部１２から内径方向に突出した突出部１４とから構成される。図示の例では、突出部１４は、１２個設けられており、リング部１２の円周方向に等間隔に設けられている。

圧粉磁心１０は、軟磁性粉末粒子間における渦電流を抑制し得る電気抵抗を有する軟磁性粉末に、バインダー樹脂および潤滑剤を加えて、加圧成形される。リング部１２と突出部１４は一体成形される。

圧粉磁心１０は、２つの爪磁極の爪部分が、交互に円周方向に組み合わせるクローポール形回転電機のステータコアとして用いられる。ステータコアとして用いられる圧粉磁心１０のリング部１２の外周には、円周方向に、界磁巻線が巻回される。ステータコアの内周側には、ロータコアが回転可能に保持される。突出部１４は、ロータコアの磁束がステータコアに至るための磁極部として作用する。

図１に示す構造を有する圧粉磁心１０では、リング部１２に突出部１４が付いているような構造であるため、粉体の性質から突出部１４の密度がリング部１２の密度よりも小さくなる場合が多い。

次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成を示す平面図である。図３は、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の断面構成を示すシステムブロック図である。図４は、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置に用いる磁場発生手段の原理説明図である。

図２及び図３に示すように、圧粉磁心１０は、磁場発生手段２０の内周側に設置される。磁場発生手段２０は、リング状非磁性体２２と、リング状非磁性体２２の外周に巻回されたコイル２４とから構成されている。

ここで、図４に示すように、磁場発生手段２０のリング状非磁性体２２の外周に巻かれたコイル２４に電流Ｉを流すことによって、リング状非磁性体２２の外周に、矢印で示す方向に磁力線ＭＦが発生する。この磁力線ＭＦによって形成される磁場は、電流Ｉの大きさとコイル２４の巻き数の積に比例する。

図３において、コイル２２には、電源３０から通電され、電流Ｉが流れる。

図２において、磁気検出部４０は、アーム４２の先端に支持されており、矢印Ｒ１方向に回転する。磁気検出部４０は、例えば、ホール素子などが用いられ、磁気検出部４０の位置における磁束密度を検出する。磁気検出部４０は、圧粉鉄心１０の突出部１４の上に位置付けられている。また、磁気検出部４０は、半径方向，すなわち、矢印Ｒ２方向に位置を移動可能である。

図３に示すように、アーム４２は、シャフト４４に固定され、シャフト４４は、モータ４６によって回転される。モータ４６は、回転角で３６０度以上回転可能である。モータ４６は、シャフト４４の回転角度θの信号を出力する。

信号検出部５０は、磁気検出部４０が検出した磁束密度の信号を取り込み、モータ４６の回転角度θの信号と関連づけて、判定部６０に出力する。判定部６０は、検出された磁束密度に応じて、その値が所定範囲内であれば、突出部１４の密度が所定範囲内に収まっていると判定する。

ここで、図５を用いて、本実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって検出された磁束密度について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって検出された磁束密度の説明図である。図５において、横軸は回転角度θを示し、基準位置の角度θを０度としている。縦軸は磁気検出部４０によって検出された磁束密度を示している。

磁束密度は、０度，３０度，６０度，９０度の位置付近で大きく、その間の１５度，４５度，７５度付近で小さくなる。これは、０度，３０度，６０度，９０度の付近は、図１に示した突出部１４の位置であり、その間の１５度，４５度，７５度付近は、隣接する突出部１４の間の空隙部である。空隙部に存在するのは空気であり、突出部１４には電気抵抗を有する軟磁性粉末の加圧成形したものが存在する。空気の透磁率は、軟磁性粉末の透磁率よりも小さいため、図４に示した磁場発生手段２０によって発生した磁場は、突出部１４の付近に集中し、突出部１４付近の磁束密度が大きくなり、また、空隙部の磁束密度が小さくなる。さらに、突出部１４における圧粉の密度が異なると、その密度に応じて、磁束密度も変化する。すなわち、圧粉の密度が大きくなるほど、磁束密度も大きくなる。

したがって、図５に示すように、０度，３０度，６０度，９０度の位置付近における磁束密度は、空隙部における磁束密度に比べて大きいとともに、突出部１４の密度に応じて変化する。

ここで、判定部６０は、検出された磁束密度が、ＭＩ−１〜ＭＩ−２の範囲を許容範囲としている。従って、図５に示す例では、角度０度，３０度，６０度，９０度，１５０度，１８０度，２１０度，２４０度，２７０度，３００度，３３０度における１１個の突出部の磁束密度は許容範囲内であるが、角度１２０度における突出部の磁束密度が許容範囲よりも小さいと判定できる。１２個の突出部の内、１カ所でも磁束密度が許容範囲よりも小さい、すなわち、その突出部の密度が許容範囲よりも小さいと判定されると、判定部６０は判定対象の圧粉磁心は密度不足の不合格品と判定する。判定結果は、表示手段７０に表示される。

以上説明したように、本実施形態によれば、磁気検出部によって圧粉鉄心の磁束密度を連続的に測定することによって、圧粉磁心の密度分布、特に密度が低くなると予想される突出部の密度を、非破壊で測定できる。したがって、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能となる。

次に、図６を用いて、本発明の他の実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成を示す平面図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。

圧粉磁心１０は、磁場発生手段２０の内周側に設置される。磁場発生手段２０は、リング状非磁性体２２と、リング状非磁性体２２の外周に巻回されたコイル２４とから構成されている。圧粉磁心１０及び磁場発生手段２０は、回転テーブル８０の上に設置される。

磁気検出部４０は、アーム４２Ａの先端に支持されている。磁気検出部４０は、例えば、ホール素子などが用いられ、磁気検出部４０の位置における磁束密度を検出する。磁気検出部４０は、圧粉鉄心１０の突出部１４の上に位置付けられている。また、アーム４２Ａは、シャフト４４Ａによって支持されているとともに、矢印Ｒ４方向に円弧運動可能である。

テーブル８０は、図示しないモータによって回転される。テーブル８０の回転によって、圧粉鉄心１０も回転し、その突出部は、順次磁気検出部４０の下を通過することで、磁束密度が検出される。検出した磁束密度の信号は、図３に示した信号検出部５０に取り込まれ、モータの回転角度θの信号と関連づけて、判定部６０に出力する。判定部６０は、検出された磁束密度に応じて、その値が所定範囲内であれば、突出部１４の密度が所定範囲内に収まっていると判定する。

以上説明したように、本実施形態によっても、磁気検出部によって圧粉鉄心の磁束密度を連続的に測定することによって、圧粉磁心の密度分布、特に密度が低くなると予想される突出部の密度を、非破壊で測定できる。したがって、圧粉磁心を非破壊で、全数検査可能となる。

本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって密度測定される圧粉磁心の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の断面構成を示すシステムブロック図である。 本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置に用いる磁場発生手段の原理説明図である。 本発明の一実施形態による圧粉成形体の密度測定装置によって検出された磁束密度の説明図である。 本発明の他の実施形態による圧粉成形体の密度測定装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１０…圧粉磁心
１２…リング部
１４…突出部
２０…磁場発生手段
２２…リング状非磁性体
２４…コイル
４０…磁気検出部
４６…モータ
４２…アーム
５０…信号検出部
６０…判定部
７０…表示部

Claims (4)

1. 圧粉成形体である圧粉磁心は、軟磁性粉末粒子間における渦電流を抑制し得る電気抵抗を有する軟磁性粉末にバインダー樹脂および潤滑剤を加えて加圧成形されたものであり、
   前記圧粉磁心は、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出した突出部とから構成され、
   前記圧粉成形体である前記圧粉磁心に磁場を印加し、
   前記円環状のリング部の中心位置から円周方向に０度から３６０度の範囲内における前記圧粉磁心の磁束密度を連続的に測定することにより、
   前記圧粉磁心の密度を測定することを特徴とする圧粉成形体の密度測定方法。
2. 圧粉成形体である圧粉磁心は、軟磁性粉末粒子間における渦電流を抑制し得る電気抵抗を有する軟磁性粉末にバインダー樹脂および潤滑剤を加えて加圧成形されたものであり、
   前記圧粉磁心は、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出した突出部とから構成され、
   前記圧粉磁心の密度を測定する圧粉成形体の密度測定装置において、
   磁場を発生する磁場発生手段と、
   前記磁場発生手段により発生した磁場内に配置された前記圧粉成形体である前記圧粉磁心に対して、前記円環状のリング部の中心位置から円周方向に０度から３６０度の範囲内における前記圧粉磁心の磁束密度を連続的に測定する磁気検出部とを備え、
   前記磁気検出部により検出された磁束密度により、前記圧粉磁心の密度を測定することを特徴とする圧粉成形体の密度測定装置。
3. 請求項２記載の圧粉成形体の密度測定装置において、
   前記磁気検出部を取り付けるアームを備え、
   前記アームを、前記リング部の中心を中心として回転させることを特徴とする圧粉成形体の密度測定装置。
4. 請求項２記載の圧粉成形体の密度測定装置において、
   前記磁場発生手段を保持するテーブルを備え、
   このテーブルを回転させることを特徴とする圧粉成形体の密度測定装置。

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