专利名称：粉末成型装置及粉末成型方法
技术领域：
本发明涉及粉末成型装置及成型方法，更特定地说，是涉及用于制造在R-Fe-B系磁铁中使用的成型体的粉末成型装置及粉末成型方法。
背景技术：
在图12中示出用于将粉末压缩成型的粉末成型装置1的主要部分。在粉末成型装置1中，例如形成高6.4mm、内径1.8mm、外径4mm的中空圆筒状的成型体。
以下，简单地说明粉末成型装置1的动作。
首先，模具2一上升至规定的位置，加料箱3就移动到模具2上，收装在加料箱3中的粉末便下落到模具2的型腔4内。然后，加料箱3退去，以其下端滑切粉末。此后，上模冲(未图示)下降，在型腔4内将粉末压缩成型后，上模冲上升，而模具2下降，拔出成型体。此后，以加料箱3的前面3a挤出成型体，在模具2和底板5上滑动，从成型区取出。
在成型后取出小型的成型体时，成型体是软的，因此希望是以加料箱3挤出的方法。但是，如图12所示，如果以沿挤出方向排列的状态挤出成型体，成型体的数量越多，彼此越接触，有可能出现缺口或压坏。因此，在1次压制中能够成型的成型体的个数受到限制，生产率不良。
另一方面，也考虑使用沿加料箱3的滑动方向能够移动的自动装置(机器人)，抓住成型体而取出，但是，使用自动装置在1秒、2秒的短时间内抓住小而且容易坏的成型体，而不弄坏是非常困难的。
尤其，在Nd-Fe-B系磁铁用的成型体中，考虑取向度，而将成型密度设定得低，并且为了提高取向度而添加润滑剂，因此成型体非常软，而不容易操作。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供能够提高成品率、提高生产率的粉末成型装置及粉末成型方法。
按照本发明的一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的多个型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备向型腔内供给粉末的粉末供给装置，使型腔内的粉末取向的取向装置，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，以及将粉末压缩成型得到的成型体从模具中挤出的挤出装置；多个型腔沿成型体的挤出方向相互不重叠地配置。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型方法，即该粉末成型方法是在模具中形成的多个型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该成型方法具备向型腔内供给粉末的粉末供给步骤，使型腔内的粉末取向的取向步骤，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型步骤，以及将粉末压缩成型得到的各成型体相互不重叠地从模具上挤出的步骤。
在本发明中，各型腔的位置沿成型体的挤出方向不重叠，因而能够使成型体彼此不接触地被取出。因此，能够提高成品率和生产率。尤其，即使是已取向的成型体，也能够良好地取出。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备向型腔内供给粉末的粉末供给装置，使型腔内的粉末取向的取向装置，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，以及将粉末压缩成型得到的成型体从模具上挤出的挤出装置；而该挤出装置由可挠性部件构成。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型方法，即该粉末成型方法是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该成型方法具备向型腔内供给粉末的粉末供给步骤，使型腔内的粉末取向的取向步骤，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型步骤，以及使用可挠性部件将粉末压缩成型而得到的成型体从模具中挤出的步骤。
在本发明中，使用可挠性部件挤出成型体，因而在挤出时对成型体可以不一下子施加挤出力，而逐渐地施加挤出力。因此即使是软的成型体，也可以不崩溃或不弄倒地挤出。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备向型腔内供给粉末的粉末供给装置，使型腔内的粉末取向的取向装置，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，将粉末压缩成型得到的成型体从模具上挤出的挤出装置，以及在利用挤出装置挤出的成型体进行滑动的部分上设置的耐磨层。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型方法，即该粉末成型方法是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该成型方法具备向型腔内供给粉末的粉末供给步骤，使型腔内的粉末取向的取向步骤，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型步骤，以及使粉末进行压缩成型得到的成型体在从模具上挤出的耐磨层上滑动的步骤。
在本发明中，在挤出时成型体在表面粗糙度小的耐磨层上滑动，因而能够降低伴随成型体滑动的摩擦力，能够不压溃地挤出成型体。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备向型腔内供给粉末的粉末供给装置，使型腔内的粉末取向的取向装置，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，将粉末压缩成型得到的成型体从模具上挤出的挤出装置，以及在成型体进行滑动部分上不涂敷金属模润滑剂的用于涂敷模具的涂敷装置。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型方法，即该粉末成型方法是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该成型方法具备以在成型体滑动部分上不涂敷金属模润滑剂的方式，在模具上涂敷金属模润滑剂的步骤，向型腔内供给粉末的步骤，使型腔内的粉末取向的取向步骤，将型腔内的粉末压缩成型的步骤，以及将粉末压缩成型得到的成型体从模具上挤出的步骤。
在本发明中，在成型体进行滑动的部分上不涂敷金属模润滑剂，因此成型体的挤出不受金属模润滑剂的影响，变得平滑。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备向型腔内供给粉末的粉末供给装置，包括夹住模具配置的一对轭铁、使型腔内的粉末取向的取向装置，将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，使粉末进行压缩成型得到的成型体和轭铁退磁的退磁装置，以及从模具上挤出成型体的装置。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型方法，即该粉末成型方法是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该成型方法具备向型腔内供给粉末的粉末供给步骤，使用夹住模具而配置的一对轭铁使型腔内的粉末取向的步骤，将型腔内的粉末压缩成型的步骤，使粉末进行压缩成型得到的成型体和轭铁退磁的步骤，以及从模具上挤出成型体的步骤。
在本发明中，将粉末压缩成型后，使得到的成型体和轭铁进行退磁，因此成型体能在模具上平滑地滑动。
按照本发明的另一种优选实施方案，提供下述的粉末成型装置，即该粉末成型装置是在模具中形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，它具备将型腔内的粉末压缩成型的压缩成型装置，以及包括夹住模具而配置一对轭铁、使型腔内的粉末取向的取向装置；而且大致在同一平面上形成模具和轭铁的各自的上面。
在本发明中，由于在一个面上形成轭铁和模具的各自的上面，因此取向装置不妨碍粉末供给装置，能够增加粉末供给装置的配置和移动的自由度。另外，能够可靠地使型腔上部的粉末进行取向。
优选在粉末供给装置中设置挤出装置。在此情况下，能够使挤出装置和粉末供给装置一体化，因此构成变得简单，并且使成型体的取出和向型腔供给粉末大致同时进行，能够使处理动作简单化。
另外，优选使用在其内部收装粉末、而且在其前部形成挤出装置的加料箱，一面利用挤出装置从模具上挤出成型体，一面在模具上配置加料箱，将收装在加料箱中的粉末供给型腔内。在此情况下，在挤出成型体的同时，能够将粉末供给型腔内，因此能够缩短在压缩成型中需要的1个循环的时间，从而提高生产率。
进而，优选沿垂直于取向方向、大致直线状地配置多个型腔。在此情况下，能够使各型腔内的粉末沿垂直于型腔的排列方向进行取向，能够使所得到的成型体的磁性能均匀。进而，通过烧结所述成型体，就得到均匀、而且所希望形状的烧结体。
在本发明中，即使在使容易破损的稀土合金粉末构成的多个成型体滑动而取向的情况下，也能够防止成型体的破损，从而能够提高成品率。
另外，在本发明中，使用添加润滑剂的稀土合金粉末，即使在成型体变得更软而容易破损的情况下，也有能够防止成型体破损的效果。
在由稀土合金粉末构成的成型体中，为了不降低取向度，将成型密度设定在低值。但是，在本发明中，即使在成型密度低到3.9g/cm3以上4.6g/cm3以下的成型体容易破损的情况下，也能够有效地防止成型体的破损。
在本发明中，即使在容易发生崩溃，例如用自动装置难以把持的形成中空圆筒状的成型体的情况下，也能够更有效地防止成型体的破损。
在将如上所述的中空圆筒状的成型体烧结得到的磁铁用于电动机时，如果以磁铁作为转子进行旋转，在磁铁中非常强的力发生作用。但是，在本发明中，所得到的磁铁是高质量的，因此能够使电动机的质量稳定。
本发明的所述目的及其他目的、特征、局势和优点，从与附图相关而进行的以下实施例的详细说明，可以更加清楚。
图1是表示本发明的一个实施例的立体图。
图2是表示成型部的图解图。
图3是表示模具底座上的模具和磁场发生装置的立体图。
图4是表示构成磁场发生装置的电路的一例的电路图。
图5是表示在取向和退磁处理时外加磁场强度的一例的波形图。
图6A是表示成型体的一例的立体图，图6B是表示其平面图。
图7A～图7H是表示该实施方式动作的一例的图解图。
图8是表示在模具底座上的模具和磁场发生装置的其他例子的立体图。
图9是表示在图8所示模具中的贯通孔的配置状态的图解图。
图10是表示通过模具贯通孔的磁通的一例的图解图。
图11是表示无铁心电动机的一例的图解图。
图12是表示现有技术的立体图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
参照图1，本发明的一实施方式的粉末成型装置10包括形成成型体82(后述，参照图6A和图6B)的成型部12和搬运所得到的成型体82的搬运部14。
成型部12，如图2所示，包括筐体状的框架16。在该框架16内的下部和上部，沿各自水平方向配置模冲固定架18和板20。
在框架16内设置由碳素钢等导磁率高的材料构成的模具底座22。如从图3所知，在模具底座22上的大致中央，例如用螺钉等固定模具24。在模具24上形成沿垂直方向贯通的多个(在该实施方式中是8个)贯通孔26，各贯通孔26沿模具24的长度方向配置成一列。再者，在该实施方式中，在一次压制中能够制造8个成型体82，但在图1中，请注意，为了避免图面的复杂化，出于方便而在该图中示出在一次压制这制造4个成型体82。
在模具24附近，形成磁场发生装置28。磁场发生装置28包括，在模具底座22上从两侧夹住模具24、配置成对称的断面呈倒L字形的一对轭铁30、32。模具24的上面和轭铁30、32的上面大致在同一平面(一个面)上形成。轭铁30、32和模具底座22同样地由碳素钢等导磁率高的材料构成，例如用螺钉固定在模具底座22上。如图4所示，磁场发生装置28包括电路34。电路34包括分别卷绕在轭铁30、32上的线圈36、38。追加线圈40、电容器42和供给取向电流的电源44分别与串联连接的线圈36、38并联连接。
利用这样的磁场发生装置28，能够实行型腔80内的粉末102(一起后述)的取向、以及压缩成型得到的成型体82、轭铁30、32的退磁。
在外加取向磁场时，通过开关46和48闭合，向线圈36、38供给电流。于是就产生沿图3的箭头A所示的方向、而且以图5的参照符号“50”所示大小的静磁场，使型腔80内的粉末102进行取向。图3中所示的箭头B是加料箱100(后述)的滑动方向。如果构成这样的磁回路，就能够沿和滑动方向大致平行的方向外加取向磁场，利用安装在加料箱100的前端部的挤出部件104，能够将成型后的成型体82挤出到搬运部14。
在退磁时，通过打开开关46，关闭开关48，使电容器42反复进行充放电。伴随充放电，产生以图5的参照符号“52”所示的衰减交替磁场，成型体82、轭铁30、32进行退磁。
在模具24的各贯通孔26中预先插入具有贯通孔54的下模冲56。下模冲56贯通模具底座22，竖立设置在底板58上，底板58通过支柱60配置在模冲固定架18上，借此固定下模冲56。
在下模冲56的贯通孔54中能沿上下方向移动地插入棒状芯模冲62，芯模冲62的下端，贯通模具底座22、底板58与连接板64连接。另外，模具底座22的下面通过导柱66与连接板64连接。连接板64通过活塞杆68与下部油压缸70连接。因此，模具24、轭铁30、32和芯模冲62，借助下部油压缸70能够沿上下方向移动。活塞杆68的移动量，即模具24的位置，通过线性比例尺进行测定，基于其测定值来控制下部油压缸70的动作。
另外，上模冲74可上下移动地配置在模具24的上部。上模冲74具有能插入模具24的各贯通孔26的模冲部76，在模冲部76处形成对应于芯模冲62的贯通孔78。因此，在压缩成型时，在贯通孔26内，从下模冲56突出的芯模冲62的前端嵌入模冲部76的贯通孔78中，在贯通孔26中形成的型腔80内，形成如图6A所示的成型体82。成型体82例如在用于形成振动电动机用中空圆筒形磁铁中使用。在形成稀土磁铁的时，在烧结时沿取向方向发生25％左右的大收缩，因此如图6B所示，预先使成型体82沿取向方向形成长椭圆状，由此，能够得到圆形断面的稀土磁铁。
上模冲74的上端安装在上模冲板84上。上模冲板84，通过活塞杆86与上部油压缸88连接。上部油压缸88配置在板20上。另外，在上模冲板84的两端附近，插入导柱90，导柱90的下端部与模具底座22连接。上模冲板84一边靠导柱90导向，一边借助上部油压缸88能够沿上下方向移动。上模冲板84的移动量，即上模冲74的位置，通过线性比例尺92进行测定，基于其测定值，控制上部油压缸88的动作。
另外，在轭铁30、32各自的两侧设置底板94、96。底板94、96的上面和轭铁30、32的上面在一个面上形成。底板94、96和轭铁30、32一起上下移动。
在底板94、96的表面形成表面粗糙度小的耐磨层94a、96a(参照图2)。耐磨层94a、96a，例如可以由镀铬或TiN等陶瓷形成，也可以是类金刚石碳(DLC)涂敷的。特别，底板94由于成型体82或加料箱100的滑动，容易发生磨损，但通过设置所述耐磨层94a、96a，能够使滑动面的表面粗糙度小。所述耐磨层也可以设置在模具24的表面。因为后述的稀土合金粉末形成带棱角的形状，所以研磨性高。因此，这样的耐磨层是非常有效的。
在模具24的贯通孔26的侧面或型腔80内，利用自动或者手动等任意方式涂敷金属模润滑剂。在模具24、轭铁30和模具板94的上面附近，设置用于擦掉附着在模具24、轭铁30和模具板94的上面的金属模润滑剂的擦拭器98。在涂敷金属模润滑剂后，通过使擦拭器98动作，能够以金属模润滑剂不涂敷在成型体82进行滑动的部分上的方式，涂敷在模具上。在此，对于金属模润滑剂来说，使用以石油系溶剂稀释脂肪酸酯的润滑剂等。
在底板96上配置加料箱100。在加料箱100内收装有例如稀土合金粉末等粉末102，在加料箱100的前部设置用于挤出各成型体82的板状挤出部件104。挤出部件104例如由橡胶等可挠性部件构成，具有长600mm、厚5mm、宽190mm的大小。在挤出部件104的前端部，在对应于贯通孔26的位置形成用于容纳各成型体82的凹部104a。加料箱100通过コ字状的连接部件106、活塞杆108与油压缸110连接。因此，加料箱100借助油压缸110，相对贯通孔26能够进退，而且挤出部件104能够挤出模具24上的成型体82。挤出部件可以是和加料箱100分开设置的棒状部件。作为可挠性部件，可使用薄树脂板、金属板等。
已形成了模具24上的规定形状的成型体82，利用挤出部件104挤出，在轭铁30和底板94上通过，搬运到搬运部14的旋转台112的接受位置112a。旋转台112每一次旋转90度。在接受位置112a的成型体82，通过旋转台112旋转90度，被搬运至脱粉位置112b。在脱粉位置112b，利用由空气喷嘴构成的脱粉装置114吹出氮气，进行将附着在成型体82周围的粉末吹飞的脱粉处理。使旋转台112旋转90度，脱粉处理过的成型体82被搬运到待机位置112C，再旋转90度，被搬运到搬运位置112d。然后，在搬运位置112d，利用搬运自动装置116的气动夹具118把持成型体82，将其搬运到烧结台板120上。通过反复进行该操作，成型体82依次地排列在烧结台板120上。烧结台板120上的成型体82和烧结台板120一起收装在烧结箱(未图示)中之后，搬运到烧结炉(未图示)中，在烧结炉中进行烧结，形成磁铁。
在此，对能够作为粉末102使用的稀土合金粉末的制造方法加以说明。
首先，使用公知的带材铸造法制造R-Fe-B系稀土合金的铸锭。具体地说，采用高频熔炼使Nd30wt％、B1.0wt％、Dy1.2wt％、Al0.2wt％、Co0.9wt％、Cu0.2wt％、余量为Fe和不可避免的杂质构成的合金熔化，形成合金熔液。该合金熔液在1350℃保持后，利用单辊法进行急冷，得到厚约0.3mm的薄片状合金锭。此时的急冷条件，例如辊圆周速度是约1m/秒、冷却速度是500℃/秒、过冷度是200℃。
这样形成的急冷合金的厚度处于0.03mm以上、10mm以下的范围。该合金含有短轴方向尺寸是0.1μm以上100μm以下、长轴方向尺寸是5μm以上500μm以下的R2T14B晶粒，及在R2T14B晶粒的晶界弥散存在的富R相，富R相的厚度是10μm以下。利用带材铸造法制造原料合金的方法，例如在美国专利第5383978号说明书中已有记载。
接着，将粗粉碎的原料合金填充在多个原料箱内，搭载在台架上。然后，使用原料搬运装置，将搭载原料箱的台架搬运至氢气炉前，插入氢气炉的内部，然后在氢气炉内开始氢粉碎处理。原料合金在氢气炉内被加热，经受氢粉碎处理。粉碎后，优选在原料合金的温度降低至常温左右后，取出原料。但是，即使原样地取出高温状态(例如40～80℃)的原料，如果做到原料和大气不接触，也不会发生严重的氧化。利用氢粉碎，稀土合金被粗粉碎成约0.1mm～1.0mm的大小。在氢粉碎处理前，优选合金被粗粉碎成平均粒径1mm～10mm的薄片状。
氢粉碎后，使用旋转冷却器等冷却装置，在将已脆化的原料合金进行更细地破碎的同时，进行冷却较好。在较高温度状态下原样地取出原料的情况下，利用旋转冷却器等的冷却处理时间长一些较好。
对利用旋转冷却器等冷却至室温左右的已冷却的原料粉末，使用超细粉碎机等粉碎装置，进行进一步粉碎处理，来制造原料的微粉末。在本实施方式中，使用超细粉碎机，在氮气氛围中进行微粉碎，得到平均粒径(质量中值径Mass Median Diameter，MMD)约3.5μm的合金粉末。该氮气氛围中的氧量最好控制低到10000ppm左右。这样的超细粉碎机，在特公平6-6728号公报中已公开。通过控制微粉碎时的氛围气体中包含的氧化性气体(氧和水蒸汽)的浓度，最好将微粉碎后的合金粉末的氧含量(重量)调整至6000ppm以下。因为如果稀土合金粉末中的氧量超过6000ppm，而变得过多，在磁铁中非磁性氧化物占有的比例就增加，最终烧结磁铁的磁性能就劣化。
接着，对该合金粉末，在摇动混合器内例如添加0.3wt％的润滑剂并进行混合，以润滑剂覆盖合金粉末粒子的表面。作为润滑剂，可以使用以石油系溶剂稀释脂肪酸酯的润滑剂。在本实施方式中，作为脂肪酸酯使用己酸甲酯，作为石油系溶剂，使用异链烷烃。己酸甲酯和异链烷烃的重量比，例如是1∶9。这样的液体润滑剂，覆盖粉末粒子的表面，在发挥防止粒子的氧化效果的同时，在进行压制时使成型体的密度均匀化，发挥抑制取向混乱的功能。
润滑剂的种类并不限于所述的种类。作为脂肪酸酯，除了己酸甲酯以外，例如也可以使用辛酸甲酯、月桂基酸甲酯、月桂酸甲酯等。作为溶剂，可以使用以异链烷烃为代表的石油系溶剂或环烷系溶剂等。润滑剂添加的时间是任意的，在微粉碎前、微粉碎中、微粉碎后的任何时候都可以。代替液体润滑剂，或者和液体润滑剂一起也可以使用硬脂酸锌等固体(干式)润滑剂。
接着，参照图7A～图7H，说明粉末成型装置10的动作。
最初，如图7A所示，在模具24和芯模冲62位于下降端的同时，上模冲74位于上升端，模具24、下模冲56和芯模冲62的上面形成一个面。在此状态下，加料箱100向模具24方向滑动，如图7B所示，加料箱100在位于贯通孔26上时停止滑动。然后，如图7C所示，模具24和芯模冲62开始上升，在贯通孔26的上部形成型腔80，加料箱100内的粉末102下落到型腔80内。
接着，模具24和芯模冲62一到达上升端，如图7D所示，加料箱100就从型腔80退去。此时，以加料箱100的下端将型腔80上的粉末102滑切掉。
然后，如图7E所示，上模冲74下降，并插入贯通孔26(型腔80)内，对型腔80内的粉末102外加取向磁场，而且利用上模冲74和芯模冲56将粉末102压缩成型，而形成成型体82。再使成型体82、轭铁30和32进行退磁。
此后，如图7F所示，在上模冲74上升的同时，模具24和芯模冲62下降，拔出芯模冲56上的成型体82。然后，如图7G所示，加料箱100向模具24方向滑动，如图7H所示，利用设置在加料箱100的前部的挤出部件104挤出成型体82，同时在加料箱100位于贯通孔26上时，停止滑动。即，加料箱100到达用于供给粉末的贯通孔26上的时刻，利用挤出部件104将成型体82挤出到旋转台112上。然后，反复进行如图7C～图7H的动作。再者，以规定的间隔，将金属模润滑剂以不涂敷在成型体82进行滑动的部分的方式，涂敷在模具24上。
按照这样的粉末成型装置10，各型腔80的位置在成型体82的挤出方向不重叠，因而能够使成型体82彼此不接触地取出成型体82。因此，提高成品率，从而提高生产率。另外，能够从成型区域迅速地取出成型体82，因而能够缩短一次压制的循环时间。
另外，挤出部件104由可挠性部件构成，因而在挤出时接触成型体82时发生弯曲，对成型体82可以不一下子给予挤出力，而逐渐地给予挤出力。因此，即使是软的成型体，也能够不发生崩溃，或不被压坏地挤出。
进而，在挤出时，成型体82在表面粗糙度小的耐磨层94a上滑动，因此能够降低伴随成型体82的滑动的摩擦力，能够不发生崩溃地挤出成型体82。
通常，以从上面喷雾的形式将金属模润滑剂涂敷在型腔80上。在粉末成型装置10中，在贯通孔26的侧面部分地涂敷金属模润滑剂或喷雾涂敷在型腔80的全体上之后，用擦拭器98进行擦去等处理，以便在成型体82进行滑动的部分上不残留金属模润滑剂。因此，成型体的挤出，不受金属模润滑剂的影响，而变得平滑。
使用夹持模具24配置的一对轭铁30、32，使型腔80内的粉末102进行取向，在仅将型腔80内的粉末102压缩成型时，在成型体82和轭铁30、32上已残留取向磁场和同方向的磁化。如果在成型体82和轭铁30、32上有残磁，成型体82和轭铁30直接接触，成型体82在轭铁30上进行滑动，因而成型体82和轭铁30产生强力的磁吸引。另外，也有成型体82和轭铁30相斥的倒塌情况。因此，从模具24取出成型体82变得困难。但是，在粉末成型装置10中，在将粉末102压缩成型后，使用交替衰减磁场，使得到的成型体82和轭铁30、32大致完全地进行退磁，因此能够平滑地从模具24中取出成型体82。
进而，按照粉末成型装置10，能够使挤出部件104和加料箱100一体化，因而结构变得简单。另外，在挤出成型体82的同时，能够向型腔80内供给粉末102，成型体82的取出和向型腔80供给粉末大致同时进行，因此能够缩短在压缩成型中所需要的一次循环的时间，从而提高生产率。
在给粉时，由于在一个面上形成轭铁30、32和模具24的上面，因此磁场发生装置28不妨碍加料箱100，能够使加料箱100的配置和移动的自由度增加。另外，能够使型腔80上部的粉末102确实地进行取向。
进而，能够使各型腔80内的粉末沿垂直于型腔80的排列方向进行取向，能够使所得到的成型体82的磁性能均匀。通过烧结成型体82，就得到均匀且希望形状的烧结体。
另外，即使成型体82是由易破损的稀土合金粉末构成的，也能够防止成型体82的破损，从而能够提高成品率。
为了提高取向性，使用添加润滑剂的稀土合金粉末，即使在成型体82变软而容易破损的情况下，也能够防止成型体82的破损。另外，即使在成型密度低到3.9g/cm3～4.6g/cm3、成型体82容易破损的情况下，也能够防止成型体82的破损。
进而，即使在形成容易崩溃，例如用自动装置难以把持的中空筒状成型体82的情况下，也能够防止成型体82破损。
尤其，成型体82越小，用自动装置等越难以把持而容易损坏。但是，粉末成型装置10不把持成型体82，而是相互不重叠地进行挤出，因而即使成型体82小，也不易损坏。因此，粉末成型装置10是成型体82越小越有效。
另外，也可以使用图8所示的模具24a。
在模具24a的上面，沿长度方向形成2列贯通孔26，如从图9可清楚地知道那样，各贯通孔26在以箭头B表示的加料箱100的搬运方向，相互不重叠地配置。另外，为了防止磁通弯曲，如图8和图9所示，在2列贯通孔26之间，设置由像碳素钢那样的强磁性部件(高导磁率部件)构成的辅助轭铁122。为了使取向磁场沿压制方向不弯曲，希望辅助轭铁122的压制方向的尺寸L与轭铁30、32的压制方向的厚度T大略一致。
如果使用模具24a，在挤出时，成型体82之间不相互挤压，能够增加成型个数。
再者，除了辅助轭铁122之外，模具24a是非磁性体，但如果向贯通孔26内填充粉末102，型腔80就成为磁性体，磁通集中在型腔80中。为此，例如如图10所示，在将贯通孔26配置成交错状时，如箭头C所示，磁通成为弯曲地流动，所得到的磁性体的取向方向发生偏移，各磁性体的取向度也产生波动。因此，将这样的磁性体烧结而得到的磁铁，不能成为所希望的圆形断面。成为椭圆或扁圆形状，而且往往产生裂纹或缺陷。
与此相反，如图8和图9所示，在2列贯通孔26之间插入辅助轭铁122，使第1列的贯通孔26和第2列的贯通孔26彼此不产生影响，能够抑制通过各贯通孔26的磁通弯曲。因此，即使在将贯通孔26配置成交错状的情况下，也能够抑制所得到的磁性体82的取向方向的偏移。其结果，烧结磁性体82得到的磁铁，也能够用于无铁心电动机200(后述)。
在磁性体82由稀土合金粉末构成时，磁性体82在1000℃～1200℃的氩气氛围中进行2小时烧结处理，而成为稀土烧结磁铁。稀土烧结磁铁，例如形成内径1.7mm×外径2.5mm×高6.5mm的中空圆筒状。
在稀土烧结磁铁上施行镀镍等表面处理而得到的稀土烧结磁铁，例如用于图11所示的小型无铁心电动机200。
无铁心电动机200例如作为振动电动机使用，包括机壳202。机壳202在上面中央部和下面开口，在下面开口中安装托架204。在机壳202内插入钢棒206。在钢棒206上装有中空圆筒状稀土磁铁207，钢棒206的一端由安装在机壳202上面开口中的轴承208保持，在钢棒206的另一端设置内藏整流子(未图示)的整流单元210，钢棒206通过未图示的轴承安装在托架204上。因此，钢棒206和稀土磁铁207能够旋转地保持。另外，在机壳202内固定基板212，在基板212上朝向稀土磁铁207地固定一对线圈214。在钢棒206的上端安装砝码(偏向砝码)216。无铁心电动机200利用在线圈214中通电而产生的磁通，使钢棒206和稀土磁铁207转动。
在无铁心电动机200中如果使用像所述那样制成的稀土磁铁207，因为稀土磁铁207的质量稳定，所以无铁心电动机200的质量也稳定。
下面，说明一个实验例。
在图12所示的现有例中，在1小时制造360个成型体是极限。
接着，在图12所示的以往例中，同时交换模具2和模冲，能够形成一列4个成型体。在此情况下，在1小时能够制造720个成型体。但是，以加料箱3的前部3a挤压，而取出成型体，因此720个成型体中的70个在滑动时接触而弄坏，故成品率低下。
另一方面，使用图3所示的装置，进行1小时压制，能够制造1700个成型体，其中不良品是15个。使用图8所示的装置，进行1小时压制，能够制造3400个成型体，其中不良品是38个。
像这样，安装粉末成型装置10，能够提高成型体的成品率，从而能够提高生产率。
在所述的实施方式中，在模具底座22上设置断面是L字形的轭铁30、32，但也不限于此。例如，将轭铁30、32分成各自的水平部和垂直部，使水平部和模具24整体地形成，使垂直部连接在上模冲74上，在垂直部上卷绕线圈。而且，在上模冲74下降时，使垂直部与水平部连接，形成磁回路，进行型腔内的粉末取向和所得到的成型体和水平部的退磁。
另外，挤出部件104也可以和加料箱100分开设置。
进而，也可以采用个别给粉方式向型腔80给粉。
另外，在底板96的上面也不一定必须设置耐磨层96a。
虽然详细地说明了本发明，并进行了图示，但这是作为简单的图解和一例而使用的，显然不应该理解为是限定，本发明的精神和范围仅受所附加的权利要求的词句限制。
权利要求
1.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的多个型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备向所述型腔内供给所述粉末的粉末供给装置；使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；以及将所述粉末进行压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出的挤出装置，所述多个型腔，沿所述成型体的挤出方向相互不重叠地配置。
2.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备向所述型腔内供给所述粉末的粉末供给装置；使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；以及将所述粉末进行压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出的挤出装置，所述挤出装置由可挠性部件构成。
3.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备向所述型腔内供给所述粉末的粉末供给装置；使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；将所述粉末进行压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出的挤出装置；以及在利用所述挤出装置挤出的所述成型体进行滑动的部分设置的耐磨层。
4.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备向所述型腔内供给所述粉末的粉末供给装置；使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；将所述粉末进行压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出的挤出装置；以及以在所述成型体进行滑动的部分不涂敷金属模润滑剂的方式，在所述模具上涂敷金属模润滑剂的涂敷装置。
5.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备向所述型腔内供给所述粉末的粉末供给装置；包括夹持所述模具配置的一对轭铁，使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；使所述粉末进行压缩成型得到的成型体和所述轭铁进行退磁的退磁装置；以及将所述成型体从所述模具上挤出的挤出装置。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的粉末成型装置，其中，所述挤出装置设置在所述粉末供给装置上。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的粉末成型装置，其中，所述取向装置包括夹持所述模具配置的一对轭铁，所述模具和所述轭铁的各自上面大致在同一平面上形成。
8.根据权利要求1所述的粉末成型装置，其中，所述多个型腔沿垂直于取向方向配置成大致直线状。
9.根据权利要求1～5中的任一项所述的粉末成型装置，其中，所述粉末是稀土合金粉末。
10.根据权利要求9所述的粉末成型装置，其中，在所述稀土合金粉末中添加润滑剂。
11.根据权利要求9所述的粉末成型装置，其中，所述成型体的成型密度设定在3.9g/cm3以上、4.6g/cm3以下。
12.根据权利要求1～5中的任一项所述的粉末成型装置，其中，所述成型体形成中空圆筒状。
13.一种电动机，该电动机使用烧结权利要求12所述的成型体而得到的磁铁。
14.一种粉末成型装置，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型装置，该粉末成型装置具备将所述型腔内的所述粉末压缩成型的压缩成型装置；以及包括夹持所述模具配置的一对轭铁，使所述型腔内的所述粉末取向的取向装置，所述模具和所述轭铁的各自上面大致在同一平面上形成。
15.一种粉末成型方法，它是在模具上形成的多个型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该粉末成型方法具备向所述型腔内供给所述粉末的步骤；使所述型腔内的所述粉末进行取向的步骤；将所述型腔内的粉末压缩成型的步骤；以及将所述粉末压缩成型得到的各成型体相互不重叠地从所述模具上挤出的步骤。
16.一种粉末成型方法，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该粉末成型方法具备向所述型腔内供给所述粉末的步骤；使所述型腔内的所述粉末进行取向的步骤；将所述型腔内的粉末压缩成型的步骤；以及使用可挠性部件将所述粉末压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出的步骤。
17.一种粉末成型方法，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该粉末成型方法具备向所述型腔内供给所述粉末的步骤；使所述型腔内的所述粉末进行取向的步骤；将所述型腔内的粉末压缩成型的步骤；以及将所述粉末压缩成型得到的成型体从所述模具上挤出，在耐磨层上进行滑动的步骤。
18.一种粉末成型方法，它是在模具上形成的多个型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该粉末成型方法具备以在所述成型体进行滑动的部分不涂敷金属模润滑剂的方式，在所述模具上涂敷金属模润滑剂的步骤；向所述型腔内供给所述粉末的步骤；使所述型腔内的所述粉末进行取向的步骤；将所述型腔内的粉末压缩成型的步骤；以及将所述粉末压缩成型得到的所述成型体从所述模具上挤出的步骤。
19.一种粉末成型方法，它是在模具上形成的型腔内将粉末压缩成型的粉末成型方法，该粉末成型方法具备向所述型腔内供给所述粉末的步骤；使用夹持所述模具配置的一对轭铁，使所述型腔内的所述粉末取向的步骤；将所述型腔内的所述粉末压缩成型的步骤；使所述粉末进行压缩成型得到的成型体和所述轭铁进行退磁的步骤；以及将所述成型体从所述模具上挤出的步骤。
20.根据权利要求15～19中的任一项所述的粉末成型方法，其中，使用在其内部收装所述粉末而且在其前部形成挤出装置的加料箱，一边利用所述挤出装置从所述模具上挤出所述成型体，一边使所述加料箱配置在所述模具上，向所述型腔内供给收装在所述加料箱内的所述粉末。
21.根据权利要求15～19中的任一项所述的粉末成型方法，其中，所述粉末是稀土合金粉末。
全文摘要
一种粉末成型装置,其包括形成多个型腔的模具。多个型腔沿成型体的挤出方向不重叠地配置。夹持模具配置磁场发生装置的一对轭铁,轭铁和模具的各自上面大致在同一平面上形成。以在成型体滑动的部分不涂敷金属模润滑剂的方式,在模具上涂敷金属模润滑剂。向各型腔内供给加料箱内的、由稀土合金粉末构成的粉末。利用磁场发生装置使型腔内的粉末取向,使用下模冲和上模冲将型腔内的粉末压缩成型,使成型体和轭铁退磁。使用设置在加料箱的前部的、而且由可挠性部件构成的挤出部件,将得到的中空圆筒状的成型体从模具上挤出,在耐磨层上滑动。烧结成型体得到的稀土磁铁适用于无铁心电动机。
文档编号B30B11/04GK1334191SQ0112062
公开日2002年2月6日 申请日期2001年7月17日 优先权日2000年7月17日
发明者小原公一, 木户脇伸次, 原田务 申请人:住友特殊金属株式会社