JPH09168898A - 粉末磁場成形用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性粒子の配向性のよい磁気特性の優れた磁
石の製造が可能な粉末磁場成形用金型装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明の粉末磁場成形用金型装置は、キ
ャビティ４ｂの形成された非磁性体から成るダイ４と強
磁性体から成る上下一対のパンチ５，７とを備えた金型
を有し、そのキャビティ４ｂ内に給粉された磁性粉体を
コイルによって着磁しながらパンチ５，７によって高い
圧力を加えて直接固めるものであり、磁性粉体の給粉さ
れたキャビティ４ｂ内にエアを供給するエア供給手段２
１，２２，２３，２４，２５，２６を設けたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータ等に
使用される粉末磁場成形用金型装置に関し、特に、磁性
粒子の配向性のよい磁気性能の優れた磁石を成形する粉
末磁場成形用金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワンボックスカーのカーテン、住宅窓用
カーテン等を自動的に開閉する装置には、リニアモータ
が使用されている。このリニアモータは、フレキシブル
配線と磁石とで構成されるレール内を小型可動コイルが
自走するシステムであり、シンプルな構造で取付等が容
易で便利であるため、広く使用されるようになってい
る。具体的には、図１５の断面図で示すようにレールカ
バー４２の左内面に電源を供給するためのフレキシブル
配線４１、集電ブラシ４５を介して電流が供給される可
動コイル４３、そして所定の着磁ピッチで配列されたフ
ェライト磁石４４が固設されている。そして、このよう
なリニアモータで使用されるフェライト磁石４４は、そ
の一例として、厚さ４．２ｍｍ、横１２ｍｍ×縦２５ｍ
ｍの直方体状に成形されたものが直列に密接して接着さ
れて形成される。

【０００３】ところで、このようなフェライト磁石４４
の製造には、従来から湿式成形法と乾式成形法による成
形方法が採用されている。湿式成形法は、フェライト粒
子粉体を水と混練したグリーン状態でキャビティ内に注
入し、そこで励磁した後に加圧脱水を行って成形するも
のである。これに対して乾式成形法は、フェライト粒子
粉体に高い圧力を加えて直接固める方法であり、フェラ
イト粒子粉体と水を混練するものではない。そのため、
湿式成形法における混練グリーンの濃度管理、脱水成
形、成形品の乾燥、そして焼成後の脱水穴の研磨工程等
が省け、フェライト磁石を低コストで製造することが可
能である。

【０００４】ここで、乾式成形法によってフェライト磁
石を成形する従来の粉末磁場成形用金型装置について簡
単に説明する。キャビティの形成されたダイは非磁性体
から成り、上下一対のパンチは強磁性体から成ってい
る。そして、金型の周囲には、フェライト粒子粉体を固
める際にパンチの移動方向に粒子が整列し配向性のよい
磁石が得られるよう、パンチの移動方向に強磁界が発生
するようにコイルが設置されている。そして、パンチで
フェライト粒子を固めてフェライト磁石を成形するが、
そうした場合、成形品がパンチを上下方向に移動させた
ときに強磁性体である上下一対のパンチのいずれかに吸
着されてしまい、フェライト磁石を金型から取り外すの
が困難となる。そこで、それを解決するために、成形後
にフェライト磁石に成形時とは逆向きの磁界をかけて脱
磁することが行われている。

【０００５】このような従来の粉末磁場成形用金型装置
を利用した乾式成形法では、湿式成形法によって成形す
る際に必要となる脱水成形や乾燥等の手段を必要とせず
簡易な構成の装置とすることができ、また上記したよう
にフェライト磁石を低コストで提供することができる利
点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、湿式成形法で
は、水と磁性粉末材料を混練しているため磁性材料の粒
子間に水が入って励磁すると磁性材料の粒子が一方向に
配向し易いのに対し、乾式成形法では、フェライト粒子
粉体を固めるときに強い磁界をかけてフェライト粒子の
配向性を高めてはいるものの、磁性材料の粒子同志が直
接接触しているため配向しにくいという欠点があった。
従って、従来の粉末磁場成形用金型装置を利用した乾式
成形法によって成形された磁石は、磁気特性が十分とは
いえなかった。

【０００７】そこで、本発明は、このような欠点を克服
すべく、磁性粒子の配向性のよい磁気特性の優れた磁石
の成形が可能な粉末磁場成形用金型装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の粉末磁場成形用
金型装置は、キャビティの形成された非磁性体から成る
ダイと強磁性体から成る上下一対のパンチとを備えた金
型と、該金型に磁場を形成するコイルとを有し、前記キ
ャビティ内に給粉された磁性粉体に対して前記パンチに
よって高い圧力を加えて直接固めるものであって、磁性
粉体の給粉された前記キャビティ内にエアを供給するエ
ア供給手段を設けたことを特徴とする。また、本発明の
粉末磁場成形用金型装置は、前記エア供給手段が、前記
上パンチ、下パンチまたは上下両パンチ内に形成された
エア供給孔であって、エア供給源に連通する太孔と、そ
の太孔から前記パンチ上端側面部に分離開孔した細孔と
から構成されたものであることが望ましい。

【０００９】また、本発明の粉末磁場成形用金型装置
は、前記キャビティ内に給粉された磁性粉体を前記パン
チが圧縮する途中の過程で当該パンチを一時停止した時
点から、前記コイルへの印加電流が所定の最大値に到達
する時点まで前記エア供給手段から当該キャビティ内に
エアが供給されるものであることが望ましい。更に、本
発明の粉末磁場成形用金型装置は、前記エア供給手段に
よってキャビティ内に供給されるエア圧力が１．０〜
２．０ｋｇ／ｃｍ² であることが望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明を具体化した一実施
の形態である粉末磁場成形用金型装置を図面を用いて詳
細に説明する。図１に粉末磁場成形用金型装置１及びそ
の周辺装置の全体構成を概念図で示す。強磁性体からな
る下パンチプレート２が、金型装置の本体フレーム３に
固設されている。そして、非磁性体金属からなるダイで
あるダイプレート４が、下パンチプレート２、及びその
下パンチプレート２に複数個林立された下パンチ５，５
…に対して、上下方向に摺動可能に保持されている。ダ
イプレート４の中心部には、フェライト磁石Ｇを成形す
るための製品よりも焼結時の収縮代を見込んで若千大き
目めのキャビティ４ｂ，４ｂ…が、下パンチ５，５…に
対応して複数個穿設されている。

【００１１】ダイプレート４は、移動シリンダ６により
上下に摺動され、そのダイプレート４の上部には上下方
向に移動可能な上パンチ７が付設されている。上パンチ
７は、下パンチ５に対応した数だけ上パンチプレート８
に林立されている。上パンチ７の上部には、その上パン
チ７を上下方向に移動させるための上部シリンダ９が上
パンチプレート８に付設されている。そして、ダイプレ
ート４及び上パンチプレート８の周囲には、成形するフ
ェライト粒子粉体に磁界を与えて配向性を高め、成形後
に脱磁を行うためのコイル１０が配設されている。ダイ
プレート４の隣りには、成形されたフェライト磁石Ｇを
取り出すための取り出し装置１１が配設されている。こ
の取り出し装置１１は、ベルトコンベア１２、フェライ
ト磁石Ｇを吸引する真空パッド１３、真空パッド１３を
ダイプレート４の上部まで移動させるための取り出しシ
リンダ１４、真空パッド１３に真空を与える真空ポンプ
１５により構成されている。

【００１２】次に、本発明の主要部である金型部分を説
明する。図２は、本発明の主要部である金型部分を示す
拡大断面図であり、図３は、その金型部分を構成する下
パンチを示した斜視図である。上述したように本実施の
形態の粉末磁場成形用金型装置１の金型部分は、下パン
チ５に対してダイプレート４に形成されたキャビティ４
ｂが嵌合され、その上部にはキャビティ４ｂに対して嵌
挿可能に上パンチ７が配設されている。下パンチ５の上
面（上パンチ７の下面も同様）には、図３に示すような
凹型が形成されている。そして下パンチ５及び上パンチ
７は、共に強磁性体金属を材料とし、本実施の形態では
ダイス鋼を用いて形成されている。

【００１３】そして、この下パンチ５及び上パンチ７に
はエア供給手段としてのエア供給孔が形成されている。
具体的には、先ず、下パンチ５及び上パンチ７が固定さ
れた下パンチプレート２又は上パンチプレート８に、不
図示のエア供給源に連通した５ｍｍ径のエア孔２１，２
２が形成されている。そして、そのエア孔２１，２２に
連通する同じく５ｍｍ径の未貫通のエア孔２３，２４
が、それぞれ下パンチ５及び上パンチ７に形成され、さ
らにそのエア孔２３，２４から上端又は下端近傍側面部
に開孔する１ｍｍ径の複数のエア孔２５，２５…，２
６，２６…が形成されている。エア孔２５，２５…（エ
ア孔２６，２６…も同様）は、図３に示すように縦側面
に３個づつ、横側面には１個づつの計８個の開孔部２５
ａ，２５ａ…（開孔部２６ａ，２６ａ…）が設けられて
いる。またエア孔２５，２５…，２６，２６…は、エア
孔２３，２４から開孔部２５ａ，２５ａ…，２６ａ，２
６ａ…に向けて傾斜して形成されているが、これはフェ
ライト粒子粉体Ｆが開孔部２５ａ，２５ａ…，２６ａ，
２６ａ…へ入り込まないように側面に設ける必要があ
り、供給されるエアが下パンチ５上方或は上パンチ７下
方へ吹き出す角度をとる必要があるためである。

【００１４】次に、上記構成を有する粉末磁場成形用金
型装置１を用いてフェライト磁石Ｇを製造する方法につ
いて図４から図１２により説明する。また、図１３は、
この粉末磁場成形用金型装置１を用いてフェライト磁石
Ｇを製造する際の上パンチ７の昇降、ダイプレート４の
昇降、エアブロー、着磁そして脱磁の成形サイクル線図
を示したものである。なお、上パンチ７昇降及びダイプ
レート４は、上パンチ７下端、ダイプレート４上端の位
置関係を示し、エアブロー、着磁そして脱磁は、そのタ
イミングを示している。

【００１５】図４に示すように、下パンチ５に対してダ
イプレート４が上昇し、下パンチ５とダイプレート４の
キャビティ４ｂとで凹部が形成されている。その凹部に
は、図５に示すように図示しない粉体供給装置よりフェ
ライト粒子粉体Ｆが給粉され、そこへ上パンチ７の下降
が開始される。

【００１６】次に、図６に示すように、上部シリンダ９
が駆動して上パンチ７先端がダイプレート４に進入した
時点で、図１３に示すように上パンチ７の下降が一時停
止する（ａ時点）。この上パンチ７が一時停止するタイ
ミングは、フェライト粒子粉体Ｆの圧縮過程で理論密度
が２０〜３０パーセントになった時点である。なお、本
実施の形態の粉末磁場成形用金型装置１によれば、フェ
ライト粒子粉体Ｆが圧縮され最終的に成形されるフェラ
イト磁石Ｇの理論密度は２．８である。そして、上パン
チ７が停止した後、不図示のエア供給源から供給された
エアがエア孔２１，２２、エア孔２３，２４を介してエ
ア孔２５，２５…，２６，２６…からキャビティ４ｂ内
にエアが上方及び下方から吹き込まれ、エアブローが開
始される（ｂ時点）。

【００１７】次に、上パンチ７の下降が停止してエアブ
ローの継続中にコイル１０に電流が流され、図７に示す
ようにフェライト粒子粉体Ｆに下方向に強い磁界Ｍが与
えられ着磁が開始される（ｃ時点）。このときキャビテ
ィ４ｂ内に吹き込まれたエアがフェライト粒子間の緩衝
を和らげるため、フェライト粒子が一定の方向に配向す
る際の抵抗が軽減され、フェライト磁石Ｇを構成する粒
子の配向性が高くなる。なお、エアブロー開始時（ｂ）
と着磁開始時（ｃ）とのタイミングをずらして、エアが
フェライト粒子間に入り込んで効果的に配向が行えるよ
うにしてある。また、フェライト粒子粉体Ｆが配向した
状態で安定するようにするためコイル１０への電流が最
大になったところでエアブローは停止するが（ｄ時
点）、このエアブローされた状態で着磁されるｃ−ｄ間
は、０．５秒程度である。そして、エアブローを停止し
たところで、図８に示すように上パンチ７を再び下降さ
せてフェライト粒子粉体Ｆの加圧を行なう。

【００１８】次に、図９に示すように、ダイプレート４
を上パンチ７と共に下方向に移動させて、フェライト粒
子粉体Ｆをさらに加圧する。ここで、ダイプレート４を
上パンチ７と共に移動させているのは、ダイプレート４
を移動させることにより、フェライト粒子粉体Ｆの密度
が均一化できるからである。そして、上パンチ７が最下
位置（ｅ時点）まで達した後、コイル１０への通電が切
られて着磁が終了する（ｆ時点）。そして、上パンチ７
及びダイプレート４を移動してフェライト磁石Ｇが取り
出される前に、図１０に示すように、コイル１０に成形
時とは逆方向の電流が流され（ｇ時点）、フェライト磁
石Ｇに逆方向の磁界Ｎが与えられることによって脱磁
（ｇ−ｈ間）が行われる。

【００１９】次に、図１１に示すように、ダイプレート
４を下方向にフェライト磁石Ｇの下面まで移動させる
（ｉ時点）。そして、図１２に示すように、上パンチ７
を上方向に移動させる（ｊ時点）。このとき、複数ある
キャビティ４ｂのうち金型の中心部では磁束密度が高
く、周辺部では磁束密度が低いため場所によりフェライ
ト磁石Ｇの脱磁状態が異なってしまう。しかし、これ
は、上パンチ７の凹部表面に非磁性体であるハードクロ
ムメッキ層を形成しておくことにより、フェライト磁石
Ｇが磁力を有している場合でも当該ハードクロムメッキ
層のない下パンチ５に強く吸着されるため、上パンチ７
を移動させてもフェライト磁石Ｇを常に下パンチ５の凹
部に密着した状態で存在させることによって解決でき
る。

【００２０】以上のようにしてフェライト磁石Ｇが成形
された後、成形されたフェライト磁石Ｇは常に下パンチ
５の所定の位置に存在するので、真空パッド１３により
容易にコンベア１２上に搬送される。フェライト磁石Ｇ
は、その後焼結炉で焼結されて、上記したリニアモータ
等に使用されるフェライト磁石とされる。すなわち、焼
結された状態で所定の外形寸法が正確に出来上がってい
るので、そのままリニアモータ用のフェライト磁石４４
として、直列に密接して接着されて形成される。

【００２１】以上説明した本実施の形態の粉末磁場成形
用金型装置１によれば、キャビティ４ｂ内にエアを吹き
込む一連のエア孔を構成し、上パンチ７の下降を停止し
た状態でエアブローを行い、そして着磁を行なったの
で、フェライト粒子間の抵抗が軽減されたことによって
配向性が高まり、その結果磁気特性の優れたフェライト
磁石Ｇの提供が可能となった。ところで、上記実施の形
態で成形後の収縮を見込んで横１４ｍｍ、縦２７ｍｍの
断面のキャビティ４ｂ内に６ｇｒのフェライト粒子粉体
Ｆが入っているものとすると、エア圧を変化させて成形
を行なった結果、図１４で示したように１ｋｇ／ｃｍ²
程度から効果が現れ２．０ｋｇ／ｃｍ² 程度で最大の効
果を示した。

【００２２】ここで、図１４は、エア圧を除々に上げて
いった場合に各エア圧で成形したフェライト磁石Ｇ
（ｎ：測定個数）の磁束量について示したものである。
図示した細線は、成形されたフェライト磁石Ｇ一個から
得られた磁束量の分布領域を示したものであり、短冊形
状の棒グラフはその平均値を示したものである。図が示
すように、エア圧を高めるに従って成形されるフェライ
ト磁石Ｇの磁束量の下限値が上昇し、それに伴って平均
値も上昇して２．０ｋｇ／ｃｍ² で最高値を得た。これ
は、キャビティ４ｂ内に給粉された状態のままではフェ
ライト粒子粉体Ｆの密度に偏りが生じてしまうのを、吹
き込むエア圧を高めれば偏った粒子はそれだけ分散して
平均化することによって配向性が高められる一方、エア
圧が高すぎる場合にはキャビティ４ｂから粒子が吹き出
してしまいフェライト磁石Ｇの密度が低下してしまうた
めである。

【００２３】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な
変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、エア
孔を下パンチ及び上パンチの両方に形成したが、上パン
チのみに形成したものであっても構わない。また、本実
施の形態では、ダイプレート４がフローティングするタ
イプの成形装置について説明したが、ダイプレート４が
固定タイプであっても同様である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、乾式成形法によって磁性粉体
から磁石を成形するのに、磁性粉体の給粉された前記キ
ャビティ内にエアを供給するエア供給手段を設けたの
で、磁性粒子の配向性のよい磁気特性の優れた磁石の製
造が可能な粉末磁場成形用金型装置を提供することが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粉末磁場成形用金型装置の一実施
の形態及びその周辺装置の構成を示す概念図である。

【図２】粉末磁場成形用金型装置の金型部分を示した断
面図である。

【図３】粉末磁場成形用金型装置の下パンチを示した斜
視図である。

【図４乃至図１２】粉末磁場成形用金型装置による成形
工程を示した金型部分の図面である。

【図１３】粉末磁場成形用金型装置による成形工程の成
形サイクル線図を示したものである。

【図１４】エア圧による磁気性能を示した図である。

【図１５】リニアモータで使用される直方体磁石を示す
断面図である。

【符号の説明】

４ ダイプレート ５ 下パンチ ７ 上パンチ ２１，２２，２３，２４，２５，２６ エア孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティの形成された非磁性体から成
   るダイと強磁性体から成る上下一対のパンチとを備えた
   金型と、該金型に磁場を形成するコイルとを有し、前記
   キャビティ内に給粉された磁性粉体に対して前記パンチ
   によって高い圧力を加えて直接固める粉末磁場成形用金
   型装置において、 磁性粉体の給粉された前記キャビティ内にエアを供給す
   るエア供給手段を設けたことを特徴とする粉末磁場成形
   用金型装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する粉末磁場成形用金型
   装置において、 前記エア供給手段が、前記上パンチ、下パンチまたは上
   下両パンチ内に形成されたエア供給孔であって、 エア供給源に連通する太孔と、その太孔から前記パンチ
   上端側面部に分離開孔した細孔とから構成されたことを
   特徴とする粉末磁場成形用金型装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載する粉末
   磁場成形用金型装置において、 前記キャビティ内に給粉された磁性粉体を前記パンチが
   圧縮する途中の過程で当該パンチを一時停止した時点か
   ら、 前記コイルへの印加電流が所定の最大値に到達する時点
   まで前記エア供給手段から当該キャビティ内にエアが供
   給されることを特徴とする粉末磁場成形用金型装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の粉末磁場成形用金型装置において、 前記エア供給手段によってキャビティ内に供給されるエ
   ア圧力が１．０〜２．０ｋｇ／ｃｍ² であることを特徴
   とする粉末磁場成形用金型装置。