JPH0888115A - ヨーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末冶金により製造されるヨークにおいて、
スチーム処理を効果的なものとする。 【構成】 磁性部品であるヨーク１は、外周筒部２およ
び内周筒部３の一端を環状端面部４により繋いだ形状で
ある。ヨーク１の製造時、原料粉末を圧縮して圧粉体を
成形した後、この圧粉体を加熱して焼結する。その後、
焼結体に機械加工を施すことなく、スチーム処理を施
す。 【効果】 機械加工がないことにより、焼結体の表面部
の空隙が詰まらず、スチーム処理により効果的な四三酸
化鉄の被膜を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金によって製造
される磁性部品であるヨークに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器で用いられる磁性部品であるヨ
ークは、例えば、粉末冶金により製造される。粉末冶金
においては、まず金属を主成分とする原料粉末を粉末成
形プレスにより圧縮して圧粉体を成形し（粉末成形工
程）、ついで、この圧粉体を焼結炉で加熱して焼結する
（焼結工程）。さらに、ヨークに対しては、最終的に、
防錆、硬度および耐摩耗性の向上などのために、化学的
表面処理であるスチーム処理により四三酸化鉄の被膜を
形成することも行われる。

【０００３】ところで、ヨークの材質としては、磁気特
性上、例えばりんを 0.2〜 0.8重量％含む鉄が用いられ
る。この材質は、焼結に伴う歪みにより寸法のばらつき
が生じやすい。このような寸法のばらつきに対して、寸
法精度を向上させるために、例えば、焼結後のワーク
（焼結体）に切削などの機械加工を施すことが行われて
いる。

【０００４】しかし、ワークに機械加工を施すと、ワー
クの表面部の空隙が詰まる。このようにワークの表面部
の空隙が詰まると、ワーク内にスチームが入りにくくな
り、効果的なスチーム処理が行えない。すなわち、本
来、ワークの表面のみならず、ワーク内の空隙近傍にも
四三酸化鉄の被膜が形成されることによって、この被膜
が効果的なものとなるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、粉末冶
金により製造されるヨークは、従来、寸法精度の向上の
ために、焼結後に機械加工を施していたため、その後の
スチーム処理がうまく行えない問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、効果的なスチーム処理などの化学的表面
処理を施したヨークを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、外周筒部および内周筒部の一端
が環状端面部により一体に繋がっている形状を有するヨ
ークにおいて、金属を主成分とする原料粉末を圧縮して
成形し焼結した焼結体に機械加工を施さずに化学的表面
処理を施してなるものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明のヨー
クにおいて、前記化学的表面処理がスチーム処理である
ものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明では、ヨークの製造時、金属を
主成分とする原料粉末を圧縮して圧粉体を成形した後、
この圧粉体を加熱して焼結し、その後、焼結体に機械加
工を施すことなく、化学的表面処理を施す。このように
機械加工がないことにより、焼結体の表面部の空隙が詰
まらず、化学的表面処理の効果が焼結体内まで及び、効
果的な化学的表面処理がなされる。

【００１０】請求項２の発明では、焼結体の表面部の空
隙が詰まっていないことにより、スチーム処理時、スチ
ームが焼結体内まで通り、効果的な四三酸化鉄の被膜が
形成される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明のヨークの一実施例について、
図面を参照しながら説明する。図１および図２はヨーク
１を示している。このヨーク１は、互いに同軸的に位置
した円筒形状の外周筒部２および内周筒部３を有し、こ
れら筒部２，３の一端がこれらと直交する環状端面部４
により一体に繋がった形状になっている。また、軸方向
の長さは、外周筒部２が内周筒部３よりも長くなってい
る。そして、両筒部２，３間にコイルが隙間なく装着さ
れるものである。このようなヨーク１においては、筒部
２，３の内径および外径に高精度が要求される。なお、
ヨーク１の寸法は、全体の径が約５cm程度であり、筒部
２，３の厚さが約２mm程度である。このように筒部２，
３は、かなり薄肉のものである。また、ヨーク１の材質
は、りんを 0.2〜 0.8重量％含む鉄である。

【００１２】つぎに、前記ヨーク１の製造方法について
説明する。まず鉄およびりんの粉末を含む原料粉末を粉
末成形プレスにより圧縮して、圧粉体を成形する（粉末
成形工程）。つぎに、このワーク（圧粉体）を焼結炉で
加熱して焼結する（焼結工程）。つぎに、この焼結後の
ワーク（焼結体）を矯正プレスにより再加圧して、所定
寸法に仕上げる（矯正工程）。その後、ワークに、化学
的表面処理としてスチーム処理を施す（スチーム処理工
程）。このスチーム処理は、ワークをスチーム処理炉内
で 500〜 550℃程度に加熱してスチームを通し、ワーク
の表面部に四三酸化鉄の被膜を形成するものである。こ
のスチーム処理工程までにおいて、切削などの機械加工
は行われない。

【００１３】このように機械加工がないことにより、焼
結体すなわちヨーク１の表面部の空隙が詰まらず、スチ
ーム処理により効果的な四三酸化鉄の被膜を形成でき
る。すなわち、スチーム処理時、ワーク内にスチームが
入り、ワークの表面のみならず、ワーク内の空隙近傍に
も四三酸化鉄の被膜が形成される。これにより、確実な
防錆効果を得られるとともに、硬度および耐摩耗性を十
分に向上させられる。

【００１４】ここで、前記矯正工程で用いる矯正用金型
の構成について、図３および図４に基づいて説明する。
本矯正用金型は、単軸のもので、上下方向を軸方向とし
ている。図３において、31はダイ、32はコアロッド、33
は上パンチ、34は下第１パンチ、35は下第２パンチ、36
は下第３パンチであり、これらの金型部材は、いずれも
ほぼ円筒形状になっている。ダイ31は、ヨークとなるワ
ーク１の外周筒部２の外周面を形成するものであり、位
置は固定している。コアロッド32は、内周筒部３の内周
面を形成するもので、ダイ31内に位置し、その位置は固
定している。上パンチ33は、環状端面部４の外側端面を
形成するもので、上下動してダイ31およびコアロッド32
間に上方から挿脱自在に嵌合するものである。下第１パ
ンチ34は、外周筒部２の先端面を形成するもので、ダイ
31内に上下動自在に嵌合している。下第２パンチ35は、
外周筒部２の内周面、環状端面部４の内側端面および内
周筒部３の内周面を形成するもので、下第１パンチ34内
に上下動自在に嵌合している。下第３パンチ36は、内周
筒部３の先端面を形成するもので、下第２パンチ35およ
びコアロッド32間に上下動自在に嵌合している。

【００１５】前記ダイ31は、位置の固定したダイプレー
ト41にダイホルダー42およびダイ押さえ43などを介して
固定されている。前記コアロッド32は、複数のジョイン
ト46を介して矯正プレス本体側のベースに固定されてい
る。前記上パンチ33は、上保持プレート47の下側に上パ
ンチホルダー48および上パンチ押さえ49などを介して固
定されている。上保持プレート47は、機械的に上下方向
に駆動されるものである。

【００１６】また、前記下第３パンチ36は、第１ベース
プレート51上に下第３パンチ押さえ52を介して固定され
ている。第１ベースプレート51は、矯正プレス本体側の
第１駆動体53上に固定されている。この第１駆動体53
は、機械的に上下方向に駆動されるものである。また、
第１ベースプレート51上には、複数のロッド54を介して
保持プレート55が固定されており、この保持プレート55
上に前記下第１パンチ34が下第１パンチ押さえ56を介し
て所定範囲上下動可能に保持されている。すなわち、下
第１パンチ34は、その下端部に形成されたフランジ部57
の下側に当てられた円環状のスペーサー58が保持プレー
ト55上に当たる位置と、前記フランジ部57が下第１パン
チ押さえ56の内周上部に形成された内向き鍔部59に下か
ら当たる位置との間で上下動可能になっている。こうし
て、下第１パンチ34は、第１ベースプレート51、ロッド
54、保持プレート55および下第１パンチ押さえ56などか
らなる連結体60を介して、下第３パンチ36に対しワーク
１の両筒部２，３の軸方向の長さの差だけ上下動可能に
なっている。また、保持プレート55に上下方向に形成さ
れた貫通孔61の周囲に形成された段差面62と前記スペー
サー58との間には、付勢手段としてのコイルスプリング
63が装着されている。このスプリング63により、下第１
パンチ34は、保持プレート55、下第３パンチ36に対して
上方へ付勢されている。

【００１７】さらに、前記下第２パンチ35は、第２ベー
スプレート66上に下第２パンチ押さえ67により固定され
ている。第２ベースプレート66は、矯正プレス本体側の
第２駆動体68上に固定されている。この第２駆動体68
は、エアシリンダー（図示していない）が組み込まれて
いて、機械的に上下方向に駆動されるとともに、空気圧
により上方へ付勢されるものである。なお、前記下第１
パンチ34およびロッド54は、第２ベースプレート66に上
下方向に形成された貫通孔69，70をそれぞれ貫通してい
る。また、下第２パンチ35は、前記保持プレート55の貫
通孔61およびコイルスプリング63を貫通している。

【００１８】つぎに、前記矯正用金型の作動について説
明する。矯正工程に際しては、まず上パンチ33がダイ31
から上方へ抜けた状態で、図３（ｂ）に示すように、ワ
ーク１が上昇した位置にある下第１パンチ34、下第２パ
ンチ35および下第３パンチ36上に送り込まれる。つい
で、これら下第１パンチ34、下第２パンチ35および下第
３パンチ36が下降してワーク１がダイ31内に入る。そし
て、ワーク１は、図３（ａ）に示すように、ダイ31およ
びコアロッド32間で、下降してダイ31内に入った上パン
チ33と下第１パンチ34、下第２パンチ35および下第３パ
ンチ36とにより加圧されて矯正される。このとき、加圧
により、下第１パンチ34は、スプリング63に抗してスペ
ーサー58が保持プレート55上に当たっており、下第３パ
ンチ36に対して下降した位置にある。

【００１９】その後、ワーク１が抜き出される。このと
き、上パンチ33が上昇してダイ31から抜ける。また、第
１駆動体53および第２駆動体68とともに下第１パンチ3
4、下第２パンチ35および下第３パンチ36が当初一体的
に上昇し、ダイ31およびコアロッド32に対してワーク１
を押し上げる。下第２パンチ35は、第２駆動体68に対す
る機械的な駆動により、上端面がダイ31の上面と一致す
るまで上昇し、その後は、空気圧により上方へ付勢され
た状態となる。一方、下第１パンチ34および下第３パン
チ36は、第１駆動体53に対する機械的な駆動により、な
おも上昇し続け、ワーク１の両筒部２，３をそれぞれ押
し上げる。そして、前記機械的な駆動の上限において、
下第３パンチ36は、図４に示すように、上端面がダイ31
の上面と一致し、ワーク１の内周筒部３をダイ31から抜
き出す。それまでは、ワーク１との間の摩擦抵抗によ
り、下第１パンチ34は、下第３パンチ36と一体的に上昇
するが、内周筒部３がダイ31から抜けると、図３（ｂ）
に示すように、スプリング63の張力により、フランジ部
56が下第１パンチ34の内向き鍔部59に突き当たるまで下
第３パンチ36に対して上昇する。これにより、ワーク１
の外周筒部２がダイ31から抜ける。なお、下第２パンチ
35は、図４に示すように、ワーク１との間の摩擦抵抗に
より、上端面がダイ31の上面と一致した後も上昇を続
け、ワーク１の筒部２，３がダイ31およびコアロッド32
間から抜けると、摩擦抵抗が減って落下する。

【００２０】前記矯正用金型の構成によれば、下パンチ
34，35，36を３本にして、長さの異なる外周筒部２およ
び内周筒部３を、異なる動きをする下第１パンチ34およ
び下第３パンチ36によりそれぞれ別々に押して抜き出す
ようにしたので、抜き出し時に、ワーク１が歪みを生じ
ることを防止できる。したがって、薄肉のワーク１であ
っても、亀裂などの破損が生じない。また、金型の方の
破損も防止できる。これにより、量産も可能となる。

【００２１】また、ワーク１が歪みを生じることを防止
するために、ワーク１と下第２パンチ35およびコアロッ
ド32との間の摩擦抵抗を減らす必要がなく、ワーク１の
内周筒部３が下第２パンチ35およびコアロッド32に確実
に押し付けられるようにできるので、矯正のみにより、
ワーク１の寸法精度を十分に確保できる。したがって、
切削などの機械加工を後加工として行うような必要もな
くなり、前述のように、スチーム処理を行う上でも有利
になる。

【００２２】さらに、下第１パンチ押さえ56を利用し
て、下第３パンチ36に対し下第１パンチ34を上下動可能
とし、また、下第２パンチ35の周りに配したコイルスプ
リング63により下第３パンチ36に対し下第１パンチ34を
上方へ付勢したので、下パンチが３本あるにもかかわら
ず、矯正用金型をコンパクトにできる。また、本来下パ
ンチが２本用の矯正用プレス本体に３本の下パンチを組
み込むことができ、従来の矯正用プレス本体をそのまま
利用できる。

【００２３】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
ヨークの寸法は、前記実施例のものに限らない。しか
し、本発明は、全体の径に対して筒部の厚さが 3.7〜
5.5％程度の薄肉のヨークに対して特に効果的である。
また、ヨーク自体の形状も前記実施例のような丸いもの
に限らず、４角などの異形のヨークであってもよい。さ
らに、化学的表面処理は、スチーム処理に限らず、ブラ
ックコーティングなども可能である。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、外周筒部およ
び内周筒部の一端が環状端面部により一体に繋がってい
る形状を有するヨークにおいて、金属を主成分とする原
料粉末を圧縮して成形し焼結した焼結体に機械加工を施
さずに化学的表面処理を施してなるので、焼結体の表面
部の空隙が詰まっていない状態で化学的表面処理を行
え、効果的な化学的表面処理ができる。

【００２５】請求項２の発明によれば、焼結体の表面部
の空隙が詰まっていない状態でスチーム処理を行え、効
果的な四三酸化鉄の被膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヨークの一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】同上斜視図である。

【図３】前記ヨークの製造に用いる矯正用金型の一例を
示す断面図で、中心線より左側の（ａ）は加圧時、右側
の（ｂ）は抜き出し完了時を示している。

【図４】同上抜き出しの途中の状態を示す一部の断面図
である。

【符号の説明】

１ ヨーク ２ 外周筒部 ３ 内周筒部 ４ 環状端面部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周筒部および内周筒部の一端が環状端
   面部により一体に繋がっている形状を有するヨークにお
   いて、金属を主成分とする原料粉末を圧縮して成形し焼
   結した焼結体に機械加工を施さずに化学的表面処理を施
   してなることを特徴とするヨーク。
2. 【請求項２】 前記化学的表面処理がスチーム処理であ
   ることを特徴とする請求項１記載のヨーク。