JPH0646972Y2 - 磁場プレス装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、磁気異方性の大きい粉末から永久磁石を製
造する場合に用いられる磁場プレス装置に係り、特に、
原料が粉末状の希土類磁性材料の場合に用いられる横磁
場型の磁場プレス装置に関する。

［従来の技術］ 永久磁石の原料として近年盛んに用いられるようになっ
たフェライトや希土類コバルト合金は、共に六方格子結
晶を呈する磁性材料であり、六方格子結晶の中心軸方
向、すなわちｃ軸方向と一致する磁化容易方向と、その
他の方向との間の磁気エネルギー差が大きい、いわゆる
磁気異方性の大きな磁性材料として知られている。

これらフェライトや希土類コバルト合金のように磁気異
方性の大きい磁性粉末を原料とする永久磁石、すなわち
フェライト磁石や希土類コバルト磁石は、磁石全体の磁
気異方性が大きくなるように、各結晶の磁化容易方向を
一致させて製造されており、この結果着磁された磁力が
抜けにくい高保磁力の磁石となっているのが特徴であ
る。

ところで、このような高保磁力を呈する永久磁石の製造
は、一般に磁性材料を破砕して得られた原料粉末を高圧
力で圧縮して圧粉体となし、この圧粉体を焼結した後、
磁化処理を行うというように行われており、上述のよう
に各結晶の磁化容易方向を一致させるために圧縮成形を
磁界中で行って、圧縮と同時に各結晶の磁化容易方向の
向きを揃えるようになっている。

上述した磁界中の圧縮成形は、従来より、磁場プレス装
置と呼ばれる装置で行われている。この磁場プレス装置
は、押型中に充填された磁性材料からなる原料粉末を、
押型に磁場がかけられた状態で、パンチにより圧縮成形
するというもので、押型にかけられる磁場の方向により
縦磁場型と、横磁場型の二つの種類に大別されている。
このように縦磁場型と横磁場型の２種類が併存するのは
磁性材料の結晶構造と関係があるが、その理由を説明す
るに先立って、第３図ないし第４図を参照して両磁場プ
レス装置を簡略に説明する。

第３図において符号１は縦磁場型の磁場プレス装置であ
る。この磁場プレス装置１は、円筒状の原料充填孔2aを
有する押型２と、該押型２の原料充填孔2aの上方に配置
された上パンチ３と、前記原料充填孔2aに下方から挿入
された下パンチ４と、これら上下パンチ３、４の基端部
3a、4aの外周に巻き付けられて前記押型２に図中矢印H1
方向ないしは逆方向の縦磁場をかける縦磁場発生コイル
５、６を備えてなるもので、前記縦磁場発生コイル６に
よって下パンチ４を磁化させて原料粉末７を押型２の原
料充填孔2aに充填させるか、又は自然落下により充填さ
せた後、上パンチ３をも縦磁場発生コイル５で磁化させ
ると共に上下パンチ３、４を互いに近接させることによ
って原料粉末を円盤状に圧縮成形させるようになってお
り、押型２にかけられた縦磁場により原料粉末７の各結
晶の磁化容易方向が縦方向に揃えられるのが特徴であ
る。

一方、第４図において符号８は横磁場型の磁場プレス装
置である。この磁場プレス装置８は、前述の縦磁場型の
磁場プレス装置１の磁場発生コイル５、６（第３図参
照）に代えて押型２の両側に鉄心９、10及び横磁場発生
コイル11、12を設けたものであり、原料粉末７を押型２
の原料充填孔2aに充填する際には横磁場発生コイル11、
12は駆動されず、上下パンチ３、４によって原料粉末７
を圧縮成形する場合にのみ横磁場発生コイル11、12によ
り鉄心９、10を磁化させて押型２に図中矢印H2方向ない
しは逆方向の横磁場をかけており、原料粉末７の各結晶
の磁化容易方向が横方向に揃えられるのが特徴である。

このように、磁場プレス装置１、８として縦磁場型と横
磁場型とが併存するのは、次のような理由による。

すなわち、上述のようにフェライト及び希土類コバルト
合金は共にｃ軸方向に磁化容易方向を有する六方格子結
晶ではあるが、フェライトはｃ軸方向に短い偏平な結晶
で、希土類コバルト合金はｃ軸方向に長い縦長の結晶と
いう相違があるため、上下パンチ３、４による原料粉末
の圧縮方向によってフェライトはｃ軸が縦方向を向き易
く、希土類コバルト合金は結晶が倒れてｃ軸が横方向を
向き易いという差異が生じるのである。

このように圧縮によって結晶の向きに方向性が生じるの
で、円盤状のフェライト磁石を製造する場合には縦磁場
型の磁場プレス装置１が用いられ、円盤状の希土類コバ
ルト磁石を製造する場合には横磁場型の磁場プレス装置
８が用いられるのである。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上述した横磁場型の磁場プレス装置８は、縦
磁場型の磁場プレス装置１と比した場合に以下に述べる
欠点が存在することが指摘されていた。

すなわち、従来の横磁場型の磁場プレス装置８にあって
は、縦磁場型の磁場プレス装置１のように原料粉末充填
時に原料粉末７を引き寄せる磁場が押型２に与えられな
いため、原料粉末７の充填密度が劣り、縦磁場型の磁場
プレス装置１と同じ量の原料粉末７を充填するに要する
原料充填孔2aの深さがより深くなる。このため、横磁場
型の磁場プレス装置８は、押型２の原料充填孔2aが必然
的に長尺化して押型２の大形化を招いたり、また上下パ
ンチ３、４のストローク量が増大して、結果として装置
全体が大形化し、また設備コストも上昇するといった欠
点があったのである。実際横磁場型の磁場プレス装置８
では、原料粉末７の充填深さが縦磁場型の３倍程度に及
ぶこともあった。

また、圧縮成形中に横磁場発生コイル11、12の発する磁
場によって押型２が磁化されるため、横磁場発生コイル
11、12の駆動を停止させても押型２に横方向の残留磁気
が残ってしまい、このため、押型２の上部から原料充填
孔2aに充填される原料粉末７が、原料充填孔2aの入り口
でブリッジングしてしまい、ただでさえ流動性の悪い原
料粉末７がより原料充填孔2aへ充填されなくなって充填
効率が悪化し、生産性に多大な影響を及ぼすという欠点
もあった。

この考案は、このような背景の下になされたもので、原
料粉末を、高密度に、かつ効率良く充填することのでき
る横磁場型の磁場プレス装置を提供して、横磁場型の磁
場プレス装置を小形化させて設備コストを低減させると
共に、生産性を向上させることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためのこの考案の磁場プレス装置
は、原料粉末が充填される押型と、該押型内に充填され
た原料粉末を圧縮可能に設けられたパンチと、前記押型
に前記パンチの圧縮方向と直交する一方向の磁場をかけ
る第１の磁場発生手段と、前記押型に前記パンチの圧縮
方向と同一方向の磁場をかける第２の磁場発生手段とを
備えてなるものである。

［作用］ 上記構成によれば、押型に原料粉末を充填するに際し
て、第２の磁場発生手段によって押型にパンチの圧縮方
向と同一方向の磁場がかけられるので、原料粉末は押型
に引き込まれて高密度に充填される。

また第１の磁場発生手段が、原料粉末の圧縮成形時に押
型にかける磁場に起因して、押型にパンチ圧縮方向と直
交する磁場の残留磁気が残っても、第２の磁場発生手段
により押型にかけられる磁場により原料粉末がブリッジ
ングすること無く効率良く押型に充填される。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照して、本考案の実施例を
説明する。

第１図において符号13は押型である。この押型13は粉末
状の磁性材料からなる原料粉末を、所定の形状に成形す
るためのものであり、その中央部には該押型13の上下面
を貫通する原料充填孔13aが形成され、この原料充填孔1
3aの内径は製造する永久磁石の外径より決定されてい
る。また、押型13の下部には複数の支柱14が設けられて
いる。各支柱14は前記押型13を支持するもので、連結板
15aを介してプレス下ロッド15と連結されて上下方向に
移動可能である。また、前記プレス下ロッド15の上方に
設けられた支持板16aの上面中央部には下パンチホルダ1
7が取り付けられ、支持板16a下部の支持ブロック16bに
よって、当該磁場プレス装置の本体をなす基盤16に一体
に固定されている。そして、下パンチホルダ17には下パ
ンチ17aが装着されている。この下パンチ17aは、前記原
料充填孔13aの内径と同一径に形成され、その先端は、
第２図に示すように前記原料充填孔13aに常時嵌装され
るようになっている。

一方、第１図に示すように、前記押型13の上方には、原
料充填孔13aと一直線上に位置させて円柱状の上パンチ1
8が配置されている。この上パンチ18は、その外径が前
記原料充填孔13aの内径と同一寸法に定められ、当該上
パンチ18を支持する上パンチホルダ19の下降動作に伴っ
て前記押型13の原料充填孔13aに嵌装されるようになっ
ている。

また前記押型13の側方には、一対の横磁場発生手段（第
１の磁場発生手段）20が設けられている。これら横磁場
発生手段20は、鉄心21の外周に横磁場発生コイル22を巻
き付けてなるもので、横磁場発生コイル22によって鉄心
21を励磁させて、押型13に図中矢印H2方向ないしはその
逆方向の横磁場をかけるようになっている。

そして、第２図に示すように前記押型13の下部には、縦
磁場発生コイル（第２の磁場発生手段）23が設けられて
おり、前記下パンチホルダ17及び下パンチ17aを励磁さ
せて、前記押型13に図中矢印H1方向ないしはその逆方向
の磁場をかけるようになっている。

次に、以上の構成からなる磁場プレス装置によって、希
土類磁性材料を成分とする原料粉末24（第２図参照）を
圧縮成形させる手順を説明する。

原料粉末24の圧縮成形にあたっては、上パンチ18を押型
13の上方に待機させた状態で、原料粉末24が充填された
シューボックス25を前進させ、縦磁場発生コイル23によ
って下パンチホルダ17及び下パンチ17aを励磁させて押
型13に縦磁場をかける。すると、この縦磁場によって原
料充填孔13aの上部に前進させられたシューボックス25
から供給される原料粉末24が下パンチ17aに引き寄せら
れて充填される。

そして、縦磁場発生コイル23の駆動を停止させると共に
シューボックス25を後退させ、横磁場発生手段20によっ
て押型13に横磁場をかけ、続いて、上パンチホルダ19を
下降させて上パンチ18を原料充填孔13aに嵌装させる。
すると、上パンチ18と原料充填孔13a側壁との間に発生
する摩擦力が押型13を下方に移動させるため、下パンチ
17が相対的に上方へ移動させられることとなり、この結
果上パンチ18と下パンチ17によって原料粉末24が圧縮さ
れると共に、横磁場発生手段20によってかけられた横磁
場によって原料粉末24の磁化容易軸が横向きに揃えられ
て磁気異方性の大きい圧粉体が得られるのである。

以上のようにして圧粉体が製造されたら、横磁場発生手
段20の横磁場発生コイル22の駆動を停止させると共に上
パンチ18を押型13の上方に移動させて、圧粉体を押型13
から取り出す。そして、再び縦磁場発生コイル23によっ
て押型13に縦磁場をかけて原料粉末24を充填させ、以下
同様手順を繰り返して原料粉末24を逐次圧縮成形させ
る。

以上説明したように、本実施例の磁場プレス装置におい
ては、縦磁場発生コイル23によって押型13にかけられた
縦磁場により、原料粉末24がシューボックス25より原料
充填孔13aに引き込まれて下パンチ17aの上部に充填され
るので、原料粉末24の充填密度が向上すると共に、その
充填深さも短くなる。また、縦磁場発生コイル23によっ
てかけられる縦磁場が、圧縮成形中にかけられた横磁場
によって押型13に生じた横方向の残留磁気による原料粉
末24のブリッジングを防ぐため、原料粉末24は極めて効
率良く充填される。したがって、成形密度の大きな成形
体が得られる。

このように、本実施例の磁場プレス装置によれば、押型
13の原料充填孔13aの深さが従来の横磁場型の磁場プレ
ス装置８（第４図参照）に比して短縮化されるため、押
型13の大きさや上パンチ18の移動ストロークが小さくな
って、装置全体が小型化され、その設備コストが低減さ
れると共に生産性も向上するのである。

なお、本実施例においては特に希土類コバルト磁性材料
を圧縮成形する場合について説明したが、本考案の磁場
プレス装置はこれに限るものではない。例えばフェライ
トを原料としても、成形しようとする形状によっては圧
縮方向に対して直交する横磁場をかける方が好ましい場
合も考えられ、このような時には当然本考案の磁場プレ
ス装置が適用される。また、押型13に縦磁場をかける第
２の磁場発生手段も縦磁場発生コイル23に限るものでは
なく、永久磁石を押型13に必要に応じて近接、離間させ
ることも考えられる。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案にあっては、第２の磁場
発生手段によって押型にかけられたパンチの圧縮方向と
同一方向の磁場により、原料粉末が圧縮方向に高密度に
充填されるため、原料粉末の充填深さが短縮化されて押
型が小形化され、またパンチの原料粉末を圧縮するに必
要なストローク量も減少して、装置が小形化され、結果
として装置の設備コストを大幅に減少させることができ
た。

また第１の磁場発生手段が押型にかける磁場に起因して
押型にパンチ圧縮方向と直交する磁場の残留磁気が残っ
ても、第２の磁場発生手段により押型にかけられる磁場
により原料粉末がブリッジングすること無く効率良く押
型に充填されるため、生産性を向上させることができ
た。さらに、原料粉末の充填密度が向上するので、内部
欠陥が無くかつ成形密度の大きな成形体を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の磁場プレス装置の正面図、
第２図は本考案の一実施例における押型下部の拡大図、
第３図は従来の縦磁場型の磁場プレス装置の概略図、第
４図は従来の横磁場型の磁場プレス装置の概略図であ
る。 13……押型、17a……下パンチ、18……上パンチ、20…
…横磁場発生手段（第１の磁場発生手段）、23……縦磁
場発生コイル（第２の磁場発生手段）、24……原料粉
末。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】原料粉末が充填される押型と、該押型内に
   充填された原料粉末を圧縮可能に設けられたパンチと、
   前記押型に前記パンチの圧縮方向と直交する二方向の磁
   場をかける第１の磁場発生手段と、前記押型に前記パン
   チの圧縮方向と同一方向の磁場をかける第２の磁場発生
   手段とを具備してなる磁場プレス装置。