JPH10212502A

JPH10212502A - 予備成形用金型

Info

Publication number: JPH10212502A
Application number: JP10109497A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hiroshige Mitarai; 浩成御手洗; Hiroshi Matsuoka; 浩松岡
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】円筒状ラジアル異方性樹脂結合型磁石の製造
において、高生産性のために配向予備成形と本成形との
２段成形法とした際の、配向予備成形用の金型を提供す
ることを目的とする。【解決手段】ダイスと上下可動な上パンチ及び下パン
チとからなり、配向予備成形機への着脱可能なダイセッ
トにおいて、非磁性材料からなるダイス上下端面部１
１，１２と軟磁性材料からなるダイス成形部１２とで形
成されるダイス本体１０の内側に非磁性円筒体１４を挿
入固着したダイス１と、外周にＯリング２２を環装して
いる非磁性材料からなる上パンチ２１と、ダイス下端面
部１３から非磁性ピン２４を介して釣支されている非磁
性材料からなる下パンチ２３と、Ｏリング３２とＯリン
グ３２を環装させる凹溝を外周に有する軟磁性材料から
なるコア本体３１とで形成されるコア３と、からなるこ
とを特徴とするラジアル異方性樹脂結合型磁石の配向予
備成形用金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気特性の優れたラジ
アル異方性樹脂結合型磁石の配向予備成形に使用される
金型の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ラジアル異方性樹脂結合型磁石の
製造方法は，金属製ダイに充填したコンパウンドに磁場
を印加し，コンパウンド中の磁石粉末の磁化容易軸を磁
界方向に揃えつつパンチにより加圧成形する方法が行わ
れている（特開昭５７−１９２００４号公報、特開平７
−２１１５６７号公報）。また、金型としては図７に示
すように配向磁場を向上させる磁場中圧縮成形用金型が
開示されている（特開昭６０−２４０１１２号公報）。
しかし、これらの成形方法は、コンパウンドを配向磁場
下で配向成形し、次いでコンパウンド成形体を加熱する
ために次のような問題点があった。コンパウンド成形体
において、磁石粉末の配向と密度は成形圧力に関して背
反の事象を引き起こすため、両者をともに両立させ、高
い最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘを実現することが困
難であった。また、金型においては、コンパウンド成形
を高い圧力で成形をおこなうために炭素工具鋼、合金工
具鋼など高強度強磁性材料を使用せざるを得ない。した
がって、飽和磁化が低く、発生磁界が小さくて広い範囲
にわたって均一磁場が得られないという欠点があった。

【０００３】他方、本発明者は先に熱硬化性樹脂が液状
化する温度で磁界を印加しつつ加圧成形することにより
高い磁気特性を有する異方性樹脂結合型磁石を製造する
方法を開示した（特開平８−３１６７７号公報）。さら
に、生産性を向上すべく、磁場配向と圧縮成形の２つの
機能をそれぞれ別の装置で行うことを見いだした。すな
わち、配向工程と成形工程の分離である（以下、２段成
形法といい、特願平８−１７５２１７号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、円筒状ラジア
ル異方性樹脂結合型磁石は特に薄肉形状が要求されてい
る。従って、配向工程においては、加熱された金型の狭
いキャビティーに直接コンパウンドを給粉すると同時に
金型の熱により熱硬化性樹脂が溶融し始めて金型への給
粉を安定かつ均一に行うことが困難であった。さらに、
配向予備成形体の密度が不均一となるために、本成形工
程においてもそのまま密度の不均一が残り、高い磁気特
性が達成されなかったり、強度上の問題が残されてい
た。また、金型においては，磁石粉末を配向するための
磁気誘導磁路の機能を果たす必要から、比較的強度の低
い軟磁性材料を使用せざる得ない。従って、コンパウン
ドの不安定・不均一な給粉により発生する配向予備成形
時における偏荷重は、金型の焼付き，摩耗，時には破損
の原因となっていた。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するために、
磁気特性に優れたラジアル異方性樹脂結合型磁石の高生
産性を確保すべく２段成形法において、安定かつ均一に
コンパウンドを金型へ給粉することにより磁気特性，密
度のバラツキを低減したラジアル配向予備成形体を製造
し、併せて金型の焼付き、摩耗、破損を低減することが
できるラジアル配向予備成形用金型を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決しようとする手段】本発明者は、金型の狭
いリング状キャビティー内にコンパウンドを安定かつ均
一に給粉することができ、続いて加熱下における配向予
備成形を可能ならしめるために、配向予備成形に使用す
る金型を予備成形機から脱着可能なダイセット方式とす
ることを知見し、本発明を完成した。

【０００７】本発明の予備成形用金型は、ダイスと往復
動可能な複数のパンチとコアとからなり、予備成形機へ
の着脱可能なダイセットにおいて、配向予備成形は磁場
配向のみを目的として次の本成形のための低い圧力で予
備成形体を作製すればよいことから均一な磁場配向を行
うべく飽和磁化の高い軟磁性材料からなるダイスと、強
度を必要としない非磁性材料からなる複数のパンチと、
ダイスと同じように飽和磁化の高い軟磁性材料からなる
コア、からなることを特徴とする。

【０００８】すなわち、ダイスと往復動可能な複数のパ
ンチとコアとからなり、成形装置への着脱可能なダイセ
ットにおいて、非磁性材料からなり相対向する端面部と
軟磁性材料からなるダイス成形部とで形成されるダイス
本体内に非磁性材料からなる円筒体を装着したダイス
と、非磁性材料からなり互いの対向間距離を可変とした
複数のパンチと、軟磁性材料からなるコア本体で形成さ
れるコアと、前記円筒体と複数のパンチとコアで区画さ
れ成形体を成形するキャビティと、からなり前記コアに
よりキャビティ内の成形体に対して磁力線による放射状
のラジアル配向磁場を付与して遊動し複数のパンチによ
り予備的圧力を付与することを特徴とする予備成形用金
型である。さらに、ダイス成形部は、外周側から内周側
に向けて厚くなっており、コア本体は、周囲に耐熱性Ｏ
リングを装着することができる予備成形用金型である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る予備成
形用金型は、予備成形機への着脱可能なダイセットであ
って、ダイスと上下動可能な上パンチ及び下パンチとコ
アとからなっている。ダイスは、飽和磁化の高い軟磁性
材料を用いることができ、例えば純鉄、パーメンジュー
ルなどがよい。そして、配向予備成形の際にコンパウン
ドと接触するダイスの内周面はコンパウンドとの摩擦に
よる浸食を減少させるためには表面窒化等の耐摩耗処理
が好ましい。あるいは、ダイスの内周側に非磁性の円筒
体を挿入固着してもよい。これによって、低強度の配向
予備成形体を金型から取り出す際にダイスの残留磁化の
残存により配向予備成形体の割れ発生を防止できる。非
磁性材料としては、例えば析出硬化型ステンレス鋼、非
磁性超硬がよい。

【００１０】また、ダイスの上下端面部は漏洩磁場を防
ぐために非磁性材料を用い、例えばオーステナイト系ス
テンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼などがよい。ま
た、非磁性材料のダイス上端面部、軟磁性材料のダイス
成形部および非磁性材料のダイス下端面部で形成される
ダイス本体の３層構造は、軟磁性材料のダイス成形部の
厚さはダイス成形部の外周側から内周側に均一な厚さか
らなる３層構造でよい。さらには、磁力線がコンパウン
ド中の磁石粉末を配向させたのち、ダイス成形部の内径
側から外径側に向けて開放させるためにダイス成形部の
形状は外周側に薄く、内周側に厚くなっている３層構造
でもよい。

【００１１】上パンチは、非磁性材料を用い、例えば、
非磁性超硬がよい。さらに、コンパウンドを金型キャビ
ティー内に給粉した後、配向予備成形の開始時に磁石粉
末が磁場配向により遊動して高配向化できるように金型
キャビティー内に空間を形成するために、上パンチを所
定高さに係止する手段を設けてもよい。例えば、上パン
チの外周に耐熱性を有するゴム製Ｏリングを環装させた
り、耐熱性金属バネを装着してもよい。

【００１２】下パンチは、非磁性材料を用い、例えば、
非磁性超硬がよい。下パンチは、コンパウンドを給粉し
た後の予備成形用金型の搬送の際にダイスから離脱を防
ぐために、ダイスとの間に非磁性部材からなる連結手段
を用いる。例えば、ダイス下端面から非磁性懸架ピンに
よる釣支、釣支用バネ等がある。

【００１３】コアは、外周に凹溝を有する軟磁性材料か
らなるコア本体と、コア本体がダイスから離脱すること
を防ぐために該凹溝に環装させる耐熱性Ｏリングとから
形成される。軟磁性材料としては、例えば純鉄、パーメ
ンジュールが用いられる。また、コアの円周側の表面は
窒化等の表面処理により対摩耗性の付与が好ましい。耐
熱性Ｏリングは耐熱性を有するゴム製がよい。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例に係る予備成形用金型の縦断
面説明図を図１に、横断面図を図２に示し、当該金型を
使用した製造フローを図３に示す。当該金型を予備成形
機に挿着して配向予備成形を図４に示し、その際の当該
金型の拡大図を図５および６に示す。はじめに、予備成
形用金型の実施例を図１に縦断面説明図面で、図２に横
断面図でもって示す。図１におけるダイセット方式の
金型は、中央に貫通孔からなるキャビティ（成形孔）５
０を区画する筒状のダイス１と、このキャビティ５０の
上側開口より軸芯に挿入される円柱状のコア３、キャビ
ティ５０の内周面とコア３の外周面との間の筒状の成形
空間の上側開口から挿入される筒状の上パンチ２１およ
びキャビティ５０の内周面とコア３の外周面との間の筒
状の成形空間の下側開口から挿入される筒状の下パンチ
２３とからなる。

【００１５】筒状のダイス１は、外周側から内周側に厚
くなるテーパを有する円盤状のダイス上端面部１１とダ
イス上端面部１１と対称に外周側から内周側に厚くなる
テーパを有する円盤状のダイス下端面部１３とダイス上
端面部１１及びダイス下端面部１３との間に積層されて
いる円盤状のダイス成形部１２の三層を９０度間隔でボ
ルト１５により螺着した三層構造からなる筒状のダイス
本体１０の内周側に挿入固着されている筒状の円筒体１
４とから形成される。

【００１６】上パンチ２１はキャビティ５０の所定高さ
の成形空間を確保するために筒状外周にＯリング２２が
環装され、当該Ｏリング２２を介してダイス本体１０の
上端部より懸吊されている。下パンチ２３は対称的に配
置されている２組のピン２４及びナツト２５を介してダ
イス下端面部１３から釣支されている。

【００１７】コア３は下パンチ２３の内周面と当接して
いるコア本体３１の外周面との中央部位にＯリング３２
を環装できる凹溝３３を設け、当該凹溝３３に環装させ
たＯリング３２を介して下パンチ２３の内周面から担持
されている。

【００１８】ここで、ダイス成形部１２およびコア３の
軟磁性材料としては、パーメンジュール、ダイス上端面
部１１およびダイス下端面部１３の非磁性材料としては
析出型ステンレス鋼（日立金属製ＨＰＭ７５）、円筒体
１４の非磁性材料として非磁性超硬、ボルト１５の強磁
性材料はＳＣＭ４５、上パンチ２１および下パンチ２３
の非磁性材料として非磁性超硬、ピン２４およびナット
２５の非磁性材料としてＳＵＳ３０４をそれぞれ配向磁
場の高揚（飽和磁化を高める均一磁場の形成）のために
用いた。コア３は、軟磁性コア本体３１の外周には窒化
処理層３４を施して配向予備成形時の摩耗を防止してい
る。

【００１９】次に、図３に予備成形用金型（以下、金型
という。）を使用した製造フローから、金型のキャビテ
ィにコンパウンドを給粉したのちに予熱を行って、ラジ
アル配向予備成形を行う予備成形機まで搬送し、挿着す
る。同予備成形機で配向予備成形したのちに、金型から
予備成形体を取り出して高い圧力で成形を行う本成形機
に搬送し、高密度化するための最終的に高荷重本成形を
おこなってラジアル異方性樹脂結合型磁石が得られる。

【００２０】ラジアル配向予備成形機に金型を挿着して
配向予備成形を行う実施例を、図４から図６にて説明す
る。金型をラジアル配向予備成形機１２０の１２０℃に
加熱保持されているダイブレート１２１に挿着し、コア
３の下端面と下コア１３６の上端面とを当接する。上シ
リンダー１４１を作動させ、上磁心コイル１３１、上磁
心１３２および上コア１３３を下げる。この磁場配向開
始前の金型の拡大した図４から、ダイス成形部１２の中
央部位に充填粉末５１とキャビテイ空間５２との初期成
形空間部を設けるように上パンチ２１が耐熱性ゴム製Ｏ
リング２２を介してダイス本体１０に懸吊している。

【００２１】ここで、上磁心コイル１３１と下磁心コイ
ル１３４に通電し、お互いに反発する磁場を発生し、初
期成形空間部（５１＋５２）に磁力線１００による放射
状のラジアル配向磁場をさせると図５に示すようにコン
パウンドが初期成形空間部にて遊動しながらラジアル磁
気異方性を付与され、さらに樹脂が液状化して溶融状態
にても付与しながら前記上シリンダー１４１を作動させ
て上成形パンチ１４２と下シリンダー１４３を作動させ
て、下成形パンチ１４４とにより２ｔ／ｃｍ²の成形圧
力で配向予備成形を行う。この状態で上磁心コイル１３
１と、下磁心コイル１３４に先ほどと逆方向に所定の電
流を流し、配向時と逆方向の磁力線を発生させ、上記の
配向予備成形した磁石を減磁する。

【００２２】次に、上シリンダー１４１により、上成形
パンチ１４２、上磁心コイル１３１、上磁心１３２およ
び上コア１３３を上げる。さらに下シリンダー１４３を
作動させ、配向予備成形された配向予備成形体を下成形
パンチ１４４により、ダイス１から押し出し、搬送して
高荷重本成形機の１５０℃に加熱保持されている金型に
挿入して８ｔ／ｃｍ²の高い成形圧力で本成形を行う。

【００２３】他方、金型は引き続いてダイプレート１２
１から突出させ、ラジアル配向予備成形機１２０から取
り出し冷却し、次の給粉工程に移行させる。こうして、
配向予備成形工程は終了する。

【００２４】以下は、金型を使用した図２のフローによ
って所定のコンパウンドを成形しラジアル異方性樹脂結
合型磁石を製造した実施例を示す。磁気異方性磁石粉末
は、市販の粒度１８０μｍ以下のＮｄ_12.7Ｆｅ_balＢ
_6.0Ｃｏ_17.1Ｇａ_0.3Ｚｒ_0.1（米国ＭＱＩ社製ＭＱＡ
−Ｔ磁石粉末）を８０体積％と、樹脂はエピコート１０
０４および硬化剤ＤＤＭ（油化シェル製）とシラン系カ
ップリング材と併せて２０体積％とからなる成形用粉末
（コンパウンド）を調整した。

【００２５】給粉工程においては、給粉台に上パンチ２
１を外し、所定の成形用粉末量を金型キャビティ５０内
に充填できるように下パンチ２３を上昇させたダイス１
を載置する。成形用粉末を入れたシューターを給粉台の
ダイス１上を往復動して刷りきり方式によりキャビティ
５０内に成形用粉末を落下させて給粉を行う。給粉後に
下パンチ２３を所定位置まで下降させたのち上パンチ２
１を挿入し、１２０℃に加熱保持されている予備成形機
１２０のダイプレート１２１に挿着する。その後、上磁
場コイル１３１と下磁場コイル１３４に通電し互いに反
発する磁場を発生し、充填コンパウンド５１とキャビテ
ィ空間５２に放射状のラジアル配向磁場を発生させしな
がら２ｔ／ｃｍ²の成形圧力で配向予備成形を行った。

【００２６】この配向予備成形体を１５０℃に加熱され
た本成形用金型中に挿入し、８ｔ／ｃｍ²の高い成形圧
力でφ２１×φ１９×高さ４ｍｍの樹脂結合型磁石を作
製した。こうして得られたラジアル磁気異方性樹脂結合
型磁石１個から弦長２ｍｍの瓦状に９０°間隔で４個切
りだし、４５ｋＯｅで着磁後，ＶＳＭにより磁気測定を
行った。その結果を密度，寸法とともに表１の試料Ｎ
ｏ．１〜４に示す。

【００２７】次に比較例１として、給粉〜予熱工程を省
略して、予備成形機１２０に挿入済であって１２０℃に
加熱保持されている金型のキャビティ内に直接上記のコ
ンパウンドを給粉した。配向磁場および予備成形圧力は
上記実施例と同一条件で行った。さらに、本成形の条件
および試験片の調整も上記実施例と同一条件で行い、密
度、寸法及び磁気特性を調査し、その結果を表１の試料
Ｎｏ．５〜８に示す。

【００２８】次に比較例２としては、本発明に係る予備
成形用金型を使用しないで、磁場配向と高密度化のため
の高荷重成形を１回で同時に行った。なお、金型はＳ４
５Ｃからなるダイスとコア、および非磁性超硬からなる
上下パンチのダイセットを用いた。すなわち、ラジアル
配向成形機の金型のキャビティに直接コンパウンドを給
粉後、上コイルと下コイルに通電し互いに反発する磁場
を発生し、コンパウンドが保持される部分に放射状のラ
ジアル配向磁場を発生させ８ｔ／ｃｍ²の成形圧力で成
形した。このラジアル配向成形体を１５０℃に加熱して
キュア処理を施しφ２１×φ１９×高さ４ｍｍの樹脂結
合型磁石を作製した。得られたラジアル磁気異方性樹脂
結合型磁石１個からを弦長２ｍｍの瓦状に９０°間隔で
４個切りだし、４５ｋＯｅの空芯コイルで着磁後、ＶＳ
Ｍで磁気測定を行った。その結果を密度、寸法とともに
表１のＮｏ．９〜１２に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示すように、本発明により作製した
樹脂結合型磁石（Ｎｏ．１〜４）の密度はすべて６．２
ｇ／ｃｍ³と均一で、中間の予備成形体の寸法も４．３
０〜４．３２ｍｍの高さで揃っているので最大エネルギ
ー積（ＢＨ）ｍａｘは部位により均一でしかも１６ＭＧ
Ｏｅを越える高い特性を有している。他方、比較例１で
は、給粉むらによる部位の密度に差を生じ、寸法も４．
２１〜４．４５ｍｍの高さにバラツキをともなって最大
エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘも１４．６〜１６．０ＭＧ
Ｏｅとばらつくとともに低い特性である。また、比較例
２では、磁場配向が不十分なために磁気特性は低い値で
ある。

【００３１】さらに、本発明による予備成形用金型を使
用して、成形タクトを１５秒で１０００個の試作を行っ
た結果、金型の焼付や摩耗は認められなかった。他方、
比較例２の方法による成形では、成形タクト３０秒で行
った結果、約８００個成形したころから成形体の成形方
向と平行なきずが生じて、８５０個程度にて成形体の抜
き出しが困難となり、９００個を越えたころからダイス
表面に顕著なかききずが認められ、成形体は抜き出し後
に割れるようになった。

【００３２】

【発明の効果】高い生産性を確保する２段成形法におい
て、均一にコンパウンドを金型へ給粉し、磁気特性，密
度，寸法のバラツキを低減したラジアル異方性樹脂結合
型磁石を製造することができる。同時にラジアル配向予
備成形時の金型の焼付き、摩耗、破損を低減する。ま
た、本発明において予備成形金型を給粉、予熱、予備成
形工程、高荷重本成形にそれぞれ使用するシステムを採
用することにより生産性は倍増する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の予備成形用金型の縦断面説明図であ
る。

【図２】本発明の予備成形用金型の図１に示すＡ−
Ａ’の横断面説明図である。

【図３】本発明の予備成形用金型を使用して、ラジア
ル異方性樹脂結合型磁石を製造するフローを示す図であ
る。

【図４】製造フローにおいて、ラジアル配向予備成形
工程に用いるラジアル配向予備成形機に予備成形用金型
を挿着し、磁場配向を開始した概念図である。

【図５】図４における予備成形用金型に給粉し、上パ
ンチを挿入した状態の拡大した断面説明図である。

【図６】図４における磁場配向中の拡大した断面説明
図である。

【図７】先行技術におけるラジアル配向磁場を示す図
である。

【符号の説明】

１・・・ダイス１０・・・ダイス本体１１・・・非磁性ダイス上端面部１２・・・軟磁性ダイス成形部１３・・・非磁性ダイス下端面部１４・・・非磁性円筒体１５・・・強磁性ボルト２・・・パンチ２１・・・非磁性上パンチ２２・・・耐熱性ゴム製Ｏリング２３・・・非磁性下パンチ２４・・・非磁性ピン２５・・・非磁性ナット３・・・コア３１・・・軟磁性コア本体３２・・・耐熱性ゴム製Ｏリング５０・・・キャビティ５１・・・充填コンパウンド５２・・・キャビティ空間１００・・・磁力線１２０・・・ラジアル配向予備成形機１２１・・・ダイプレート１３１・・・上磁心コイル１３２・・・上磁心１３３・・・上コア１３４・・・下磁心コイル１３５・・・下磁心１３６・・・下コア１４１・・・上シリンダー１４２・・・上成形パンチ１４３・・・下シリンダー１４４・・・下成形パンチ２１１・・・上コア２１２・・・下コア２１３・・・ダイス２１４・・・上コイル２１５・・・下コイル２１６・・・上パンチ２１７・・・下パンチ２１８・・・磁石粉末２１９・・・磁力線２２０・・・上止ネジ２２１・・・下止ネジ２２２・・・上非磁性板材２２３・・・下非磁性板材２２４・・・上磁気回路２２５・・・下磁気回路２２６・・・上シリンダー２２７・・・下シリンダー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイスと往復動可能な複数のパンチとコア
とからなり、成形装置への着脱可能なダイセットにおい
て、非磁性材料からなり相対向する端面部と軟磁性材料から
なるダイス成形部とで形成されるダイス本体内に非磁性
材料からなる円筒体を装着したダイスと、非磁性材料からなり互いの対向間距離を可変とした複数
のパンチと、軟磁性材料からなるコア本体で形成されるコアと、前記円筒体と複数のパンチとコアで区画され成形体を成
形するキャビティと、からなり前記コアによりキャビティ内の成形体に対して
磁力線による放射状のラジアル配向磁場を付与して遊動
し複数のパンチにより予備的圧力を付与することを特徴
とする予備成形用金型。
【請求項２】ダイス成形部は、外周側から内周側に向け
て厚くなっていることを特徴とする請求項１に記載の予
備成形用金型。
【請求項３】コア本体は、周囲に耐熱性Ｏリングを装着
することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の予
備成形用金型。