JP5759956B2 - 圧粉磁心の成型用金型 - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルなどに使用される圧粉磁心の成型用金型に関するものであって、特に、Ｕ字型或いはＥ字型のように一部が開口した中空部を有する圧粉磁心において、その中空部を形成するために金型内に挿入するコアロッドに改良を施した金型に係るものである。

従来から、図６に示すような円形或いは四角形のリング状をした圧粉磁心５０が知られている。この圧粉磁心５０は、その中心部に中空部５１が設けられている。そのため、この圧粉磁心５０を作成する場合は、ダイス６１の内側に、圧粉磁心５０の水平断面の形状に対応した下パンチ６２と、中空部５１の水平断面の形状に対応したコアロッド６３をセットする。その状態で、ダイス６１とコアロッド６３の間の空間に、磁心の材料である磁性粉末を充填し、その上方から上パンチ６４で加圧することで、金型内の磁性粉末を圧縮固化する。

圧粉磁心５０の成形後は、下パンチ６２によって圧粉磁心５０をコアロッド６３と共にダイス６１内から押し出し、その後、コアロッド６３を圧粉磁心５０から引き抜くことにより、金型内からの圧粉磁心５０の取出を行う。

この種の圧粉磁心成型用の金型としては、例えば、特許文献１から特許文献３に示すように、各種のものが知られている。

特開２００１−１３１６０６号公報 特開２００２−１２９２０１号公報 特開２００５−０７２１１２号公報

しかしながら、前記の各従来技術は、いずれも図６に示すような、リング状の圧粉磁心５０を対象としたものであって、Ｕ字型或いはＥ字型のように一部が開口した中空部を有する圧粉磁心７０の製造に使用することは不適当であった。すなわち、図７に示すように、Ｕ字型或いはＥ字型の圧粉磁心７０は、磁心の中心にある中空部７１の一部に開口部７２が形成されている。そのため、前記従来技術でこの種の圧粉磁心を製造すると、成型後の圧粉磁心７０をダイス６１から押し出した場合に、周囲から圧粉磁心７０を押さえていたダイス６１の拘束力が失われ、圧粉磁心７０の両端部７３，７３が外側に開くような力が働く。この場合、図６に示すような開口部がないリング状の圧粉磁心５０では、ダイス６１の拘束力が失われても圧粉磁心５０の一部のみが外側に開くことはないが、Ｕ字型或いはＥ字型の圧粉磁心７０ではその両端部７３，７３を押さえる部材が存在しないため、圧粉磁心７０の変形が生じることになる。

この変形は、単純に圧粉磁心７０の両端部７３，７３が外側に開くだけではなく、図７に示すように、中空部７１の内面、特にＵ字型或いはＥ字型の内側のコーナー部近傍を中空部７１の内側に向かって移動させる現象となって現れる。しかし、圧粉磁心７０をダイス６１から押し出した状態では、圧粉磁心７０の中空部７１内にコアロッド６３が挿入されているため、次工程で、中空部７１内からコアロッド６３を引き抜こうとすると、内側に移動しようとする中空部７１の内面とコアロッド６３との間に強い力が加わる。

その結果、従来技術では、コアロッド６３の引き抜き作業が困難になったり、強い力でコアロッド６３を引き抜いたことにより中空部７１の内面に、コアロッドの引き抜き方向に沿った傷が発生するおそれがあった。

本発明の目的は、Ｕ字型或いはＥ字型のように一部が開口した中空部を有する圧粉磁心の成型用金型において、コアロッドと成型後の圧粉磁心との摩擦を低減することにより、圧粉磁心の中空部内からコアロッドを円滑に引き抜くと共に、中空部内面における傷の発生を防止することにある。

本発明は、Ｕ字型、Ｅ字型又はＣ字型の、一部が開口した中空部を有する圧粉磁心を成型するための金型において、次のような構成を有することを特徴とする。
(1) 開口部を有し、前記開口部の内周面形状が、前記圧粉磁心の水平断面の外周面の前記中空部を除いた一部に対応した形状を有するダイス。
(2) 前記ダイスの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の水平断面の形状に対応した水平断面形状を有する下パンチ。
(3) 前記下パンチと対向して、ダイスの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の水平断面の形状に対応した水平断面形状を有する上パンチ。
(4) 前記上下のパンチの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の中空部内面とダイスの内面との両者に対して摺動接触するコアロッド。
(5) 前記コアロッドの、前記圧粉磁心の中空部内面の奥の部分に対向する部分に設けられたコーティング。

前記コーティングは、ＴｉＮ（窒化チタン）やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が望ましい。コアロッドに設けるコーティングの箇所は、圧粉磁心の中空部内面がその内側に向かって移動する箇所に対応した部分に設けることが不可欠であるが、コアロッドと圧粉磁心の摺動面全体に設けたり、コアロッドの全周囲に設けることも可能である。

Ｅ字型の圧粉磁心を成型する場合、２箇所の中空部に合わせて２本のコアロッドを使用しても良いし、２本のコアロッドが連結部によって一体化された形状のコアロッドを使用することができる。

本発明によれば、コアロッドの表面にコーティングを施すことにより、圧粉磁心の中空部内面とコアロッドとの摩擦が低減するので、たとえＵ字型或いはＥ字型の圧粉磁心において、中空部の両端が広がるような現象が生じても、圧粉磁心の中空部内からコアロッドを円滑に引き抜くことが可能となり、中空部内面における傷の発生を防止することができる。

本発明の第１実施形態を示す分解斜視図。 本発明におけるコアロッドのコーティング例を示す水平断面図。 本発明をＥ字型の圧粉磁心成型用の金型に適用した実施形態を示す斜視図。 Ｅ字型の圧粉磁心成型用の金型におけるコアロッドの変形例を示す斜視図。 本発明のコアロッドの他の形状を示す斜視図で、（ａ）はＵ字型コア、（ｂ）（ｃ）はＥ字形コアを示す。 無端状の圧粉磁心とこれを成型するための従来の金型を示す斜視図。 従来の金型で成型したＵ字型の圧粉磁心に傷ができる原因を説明した水平断面図。 従来の金型を使用した場合、金型寿命が短くなる問題点を説明した水平断面図。

１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図１及び図２に従って具体的に説明する。本実施形態の金型は、ダイス１、下パンチ２、上パンチ３及びコアロッド４から構成されている。なお、金型を構成する各部材の支持部材や、圧粉磁心７０の成型時に各部材を上下動させるためのプレス機構については図示を省略している。

ダイス１は、圧粉磁心７０の水平断面の外形に対応した水平断面形状、すなわち隣接する２つの角部が小さな曲率で面取りされた直角で、他の２つの角部がより大きな曲率で丸く面取りされた略四角形の開口部１１を有する。

下パンチ２は、ダイス１の内側にその軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置されている。この下パンチ２は、Ｕ字型をした圧粉磁心７０の水平断面の形状に対応したＵ字型の水平断面形状を有する。上パンチ３は、下パンチ２と対向して、ダイス１の内側にその軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置されている。この上パンチ３は、Ｕ字型をした圧粉磁心７０の水平断面の形状に対応したＵ字型の水平断面形状を有する。

コアロッド４は、下パンチ２と上パンチ３のパンチの内側に、ダイス１の軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置されている。このコアロッド４は、圧粉磁心７０の中空部７１の水平断面の形状に対応した水平断面形状、すなわち四角形の断面を備えている。このコアロッド４は、ダイス１の軸方向に移動する際に、圧粉磁心７０の中空部７１の内面とダイス１の内面との両者に対して摺動接触する。

コアロッド４の基部には、コアロッド４をプレス装置などに接続するための取付部４１が設けられている。同様に、下パンチ２及び上パンチ３の基部にも、これらをプレス装置などに接続するための取付部２１及び３１が設けられている。

コアロッド４における圧粉磁心７０の中空部７１内面と対向する部分には、コーティング４２が設けられている。このコーティング４２は、図２（ａ）に示すように、コアロッド４の圧粉磁心７０との摺動面の中で特に中空部７１の奥の部分、すなわち、圧粉磁心７０に対するダイス１による拘束力の解放後において、中空部７１の内側に向かって押圧力が加わる箇所に対向する部分に設けられている。

コーティング４２としては、ＴｉＮ（窒化チタン）やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が望ましいが、その他ＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）、ＣｒＮ（窒化クロム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などが使用できる。

コアロッド４は、ダイス１に比較して硬度の高い材料から構成することが好ましい。例えば、コアロッド４としてはＨＲＡ硬度８５．５程度、ダイス１としてはＨＲＡ硬度８４．５程度のものを使用することができる。なお、下パンチ２と上パンチ３としては、ＨＲＣ硬度６８〜７０程度の材料を使用する。これらの材料から金型を構成することにより、圧粉磁心７０の成型圧力としては、９ＭＰａ以上で実施することが可能である。

このような構成の本実施形態の成型用金型を使用して圧粉磁心７０を成型する場合には、従来と同様に、ダイス１の開口部１１の底を塞ぐように下パンチ２をダイス１内に挿入し、更に、下パンチ２の内側にコアロッド４を挿入する。この状態で、ダイス１とコアロッド４に囲まれたＵ字型の空間内に磁性粉末を充填し、上パンチ３を用いて上方から加圧することで、圧粉磁心７０を成型する。

圧粉磁心７０の成型後は、下パンチ２と上パンチ３によって圧粉磁心７０を挟持した状態で、ダイス１内から圧粉磁心７０を押し出し、その後、圧粉磁心７０の中空部７１内からコアロッド４を下方に引き抜く。この場合、ダイス１内から圧粉磁心７０を押し出すと、圧粉磁心７０に周囲から加えられているダイス１の拘束力が解け、Ｕ字型をした圧粉磁心７０の中空部７１内面の奥の部分を内側に向かって移動させる方向に力が働く。

しかし、本実施形態においては、コアロッド４の表面にＴｉＮ（窒化チタン）やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などのコーティング４２が設けられているため、成型後の圧粉磁心７０の中空部７１からコアロッド４を引き抜く場合に、両者の摺動面の摩擦が低減される。その結果、成型後にダイス１の拘束力が失われ、圧粉磁心７０の両端部７３，７３が外側に広がるような力が働きコアロッド４と圧粉磁心７０との摺動面に力が加わっても、中空部７１からコアロッド４を円滑に引き抜くことができる。これにより、コアロッド４の引き抜き作業が円滑に行えると同時に、コアロッド４によって圧粉磁心７０の中空部７１の内面に傷が付くおそれも解消される。

特に、本実施形態では、コアロッド４の摺動面全体ではなく、圧粉磁心７０とコアロッド４の力が加わる部分にのみコーティング４２を設けたので、コアロッド４の全域に高価なコーティング処理を施す必要がなく、コアロッド４の製造も簡単である。

更に、本実施形態においては、ダイス１とコアロッド４が別体に設けられているので、ダイス１の破損も少ない利点がある。すなわち、Ｕ字型やＥ字型のような開口部を有する中空部を形成した圧粉磁心７０においては、図８に示すように、ダイス６１とコアロッド６３が一体になった形状の金型を長期間にわたって使用すると、成型圧力によってダイス６１における圧粉磁心７０の角の部分に応力が集中し、クラックＣが発生するおそれがある。これに対して、本実施形態のように、予めダイス１とコアロッド４が別体になっていると、このようなクラックＣの発生がなく、金型の寿命が長くなる利点がある。

２．他の実施形態
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。

（１）図２（ａ）に示す実施形態のように、中空部の内側に向かって力が加わる部分にコーティングを形成する以外に、図２（ｂ）に示すように、コアロッド４の圧粉磁心７０との摺動面にコーティング４２を設けたり、図２（ｃ）に示すように、コアロッド４の全周囲にコーティング４２を設ける。この場合でも、コアロッド４の引き抜き時に圧粉磁心７０の中空部内面が傷つくことを防止できる。

（２）Ｅ字型の圧粉磁心を成型する場合、２箇所の中空部に合わせて２本のコアロッド４を使用しても良いし、図３や図４に示すように、２本のコアロッド４，４が連結部４３によって一体化された形状のコアロッド４を使用することができる。この場合、図３のように、コアロッド４の先端のみを中空部の形状に合わせた四角柱状としても良いし、図４のようにコアロッド４全体を連結部４３部分まで四角柱状とすることもできる。

（３）一部が開口した中空部を有する圧粉磁心としては、左右の脚部が平行なＵ字型或いはＥ字型の圧粉磁心以外に、全体が円形をしたＣ字型の圧粉磁心も本発明に包含する。

（４）図１の実施形態では、圧粉磁心７０を金型内から取り出す場合に、ダイス１とコアロッド４とを別々に移動させたが、下パンチ２と上パンチ３で圧粉磁心７０を挟持したまま、ダイス１とコアロッド４を同時に移動させて、ダイス１内から圧粉磁心７０を取り出すこともできる。この場合にも、圧粉磁心７０の一部がダイス１内から押し出されるにつれて、圧粉磁心７０の中空部内面に力が作用するので、コーティング４２による摩擦低減によって圧粉磁心７０の傷付きを防止できる。

（５）コアロッド４としては、図５（ａ）に示すように、コアロッド４がＵ字型の圧粉磁心５０の中空部５１以外に脚部の端面５２を覆う張出部４４を有するものを使用することができる。また、Ｅ字型の圧粉磁心５０の場合には、図５（ｂ）に示すように、２つの中空部５１，５１を連結部４５で一体化したものや、図５（ｃ）に示すように、連結部４５と脚部の端面５２を覆う張出部４４の両方を持つものを使用することもできる。

１…ダイス
２…下パンチ
２１…取付部
３…上パンチ
３１…取付部
４…コアロッド
４１…取付部
４２…コーティング
４３，４５…連結部
５０，７０…圧粉磁心
７１…中空部
７２…開口部
７３…端部

Claims (3)

1. Ｕ字型、Ｅ字型又はＣ字型の、一部が開口した中空部を有する圧粉磁心を成型するための金型であって、
   開口部を有し、前記開口部の内周面形状が、前記圧粉磁心の水平断面の外周面の前記中空部を除いた一部に対応した形状を有するダイスと、
   前記ダイスの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の水平断面の形状に対応した水平断面形状を有する下パンチと、
   前記下パンチと対向して、ダイスの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の水平断面の形状に対応した水平断面形状を有する上パンチと、
   前記上下のパンチの内側にダイスの軸方向に沿って挿入・引き抜き自在に配置され、前記圧粉磁心の中空部内面とダイスの内面との両者に対して摺動接触するコアロッドと、
   前記コアロッドの、前記圧粉磁心の中空部内面の奥の部分に対向する部分に設けられたコーティングと、
   を備えることを特徴とする圧粉磁心の成型用金型。
2. 前記コーティングが、前記コアロッドの水平断面の全周囲または前記圧粉磁心の中空部内面との摺動面全体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心の成型用金型。
3. 前記コーティングが、ＴｉＮやＤＬＣであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の圧粉磁心の成型用金型。

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