磁場射出成形装置
【課題】磁気特性を向上させた湾曲型成形体を製造し得る成形装置を提供する。
【解決手段】
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、前記キャビティに磁性材料を供給する磁性材料供給手段と、を有する磁場射出成形装置。
【解決手段】
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、前記キャビティに磁性材料を供給する磁性材料供給手段と、を有する磁場射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気異方性を有する成形体を射出成形する磁場射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、乾式または湿式の成形装置を用いて、磁気異方性を有する成形体を製造する技術が知られている。成形装置による成形体の形状および当該成形体の配向の形状としては様々なものが存在するが、例えば、Ｃ型等に代表される湾曲形状を有する成形体であって、放射状の磁気異方性を有する成形体がある。このような成形体を製造する成形装置としては、たとえば特許文献１に示すように、湾曲した断面形状を有するキャビティを備えるものが知られている。
【０００３】
しかし、従来技術に係る成形装置では、湾曲した断面形状を有するキャビティの端部付近において、磁力線を放射状に形成することが難しく、成形体の端部付近の配向が乱れるという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６０７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、磁気特性を向上させた湾曲型成形体を製造し得る成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁場射出成形装置は、
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、
前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、
前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、
前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、を有する。
【０００７】
本発明に係る磁場射出成形装置によれば、キャビティ端部に、乱れの少ない磁力線を発生させることができるため、配向の乱れが抑制されており磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。また、前記突起部は、前記第３金型に形成された貫通穴を縁取りして取り囲んでいてもよい。これにより、キャビティ全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができるため、より配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。
【０００８】
また、前記第１金型は、前記第３金型と一体に開閉できてもよい。第１金型と第３金型とを一体に開閉できる構造とすることによって、キャビティで成形された成形体を、容易に金型から取り出すことができる。
【０００９】
また、本発明に係る磁場射出成形装置において、前記凹型湾曲面と前記凸型湾曲面とは、互いに略平行であってもよい。凹型湾曲面と凸型湾曲面とを互いに平行にすることによって、キャビティ全域に均一な密度で磁力線を分布させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る磁場射出成形装置は、前記凸型湾曲面および前記凹型湾曲面の少なくとも一部を覆うように形成されており、前記第１金型および第２金型より耐摩耗性の高い被膜部を有してもよい。当該被膜部によって、第１金型および第２金型の摩耗が抑制されるため、当該被膜部を有する磁場射出成形装置は、より高い耐久性を有する。
【００１１】
また、本発明に係る磁場射出成形装置は、前記キャビティの側壁の一部であって前記第１金型側の側壁である内周側壁は、前記第１金型の前記凸型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記第２金型側の側壁である外周側壁は、前記第２金型の前記凹型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記内周側壁と前記外周側壁とを接続する接続側壁は、前記第３金型の前記突起部が有する第１突起表面によって構成されてもよい。
【００１２】
キャビティの外周側壁および内周側壁が強磁性体から成る第１および第２金型によって構成されているため、当該磁場射出成形装置は、キャビティ内の磁束が強い。また、キャビティの接続側壁が、非磁性体から成る第３金型によって構成されるため、キャビティ全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。
【００１３】
また、例えば、前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、前記第２突起表面は、前記凸型湾曲面の前記内周側壁と略同一の曲率を有しており、前記第３突起表面は、前記凹型湾曲面の前記外周側壁と略同一の曲率を有していてもよい。
【００１４】
また、例えば、前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、前記第２突起表面は、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部における前記凸型湾曲面の接線方向に沿って形成されており、前記第３突起表面は、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部における前記凹型湾曲面の接線方向に沿って形成されていてもよい。
【００１５】
また、例えば、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部は、前記凸型湾曲面の外周端部である凸面外周端部から３．５ｍｍ以上離れており、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部は、前記凹型湾曲面の外周端部である凹面外周端部から３．５ｍｍ以上離れていてもよい。
【００１６】
突起部の形状や、凸型湾曲面や、凹型湾曲面を、上述のような形状とすることによって、キャビティ端部までより乱れの少ない磁力性を発生させることができるため、当該磁場射出成形装置は、配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る磁場射出成型装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す磁場射出成型装置の金型部の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す金型部および成形体の分解斜視図である。
【図４】図４は、図２に示す金型部のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図５は、図２に示す金型部のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図６は、図２に示す金型部の磁場の向きを表した断面図である。
【図７】図７は、図２に示す金型部におけるキャビティ内部の磁場の向きを表した斜視図である。
【図８】図８は、本発明の参考例に係る磁場射出成形装置の金型部の断面図である。
【図９】図９は、図８に示す金型部の磁場の向きを表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る磁場射出成形装置２の概略断面図である。磁場射出成形装置２は、ペレット１０が投入されるホッパ４を有する押出機６と、押出機６から押し出されたペレット１０の溶融物をキャビティ内で成形するための金型部１４とを有する。図１に示す磁場射出成形装置２は、ＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を利用した成形装置である。
【００１９】
ポッパ４から投入されるペレット１０は、磁性粉末を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に混練し、ペレタイザなどを用いてペレットに成形されたものを用いることができる。ペレタイザとしては、特に限定されないが、たとえば２軸１軸押出機を用いることができる。
【００２０】
ペレット１０の原材料の一つである磁性粉末は、原料粉末を必要に応じて湿式、乾式粉砕することによって得ることができる。磁性粉末の原料粉末としては、特に限定されないが、フェライトを用いることが好ましく、マグネトプランバイト型のＭ相、Ｗ相等の六方晶系のフェライトを用いることがさらに好ましい。
【００２１】
フェライトの原料粉末は、例えば、フェライト組成物の原料の酸化物、または焼成により酸化物となる化合物を仮焼前に混合し、その後仮焼を行うことによって得られる。仮焼は、大気中で、例えば１０００〜１３５０°Ｃで、１秒間〜１０時間、特にＭ型のＳｒフェライトの微細仮焼粉を得るときには、１０００〜１２００°Ｃで、１秒間〜３時間程度行えばよい。
【００２２】
このような仮焼粉は、例えば実質的にマグネトプランバイト型のフェライト構造をもつ顆粒状粒子から構成される。仮焼粉の一次粒子の平均粒径は０．１〜１μｍ、特に０．１〜０．５μｍであることが好ましい。平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定すればよく、その変動係数ＣＶは８０％以下、一般に１０〜７０％であることが好ましい。また、飽和磁化σｓは６５〜８０ｅｍｕ／ｇ、特にＭ型Ｓｒフェライトでは６５〜７１．５ｅｍｕ／ｇ、保磁力ＨｃＪは２０００〜８０００Ｏｅ、特にＭ型Ｓｒフェライトでは４０００〜８０００Ｏｅであることが好ましい。
【００２３】
磁性粉末は、このようにして製造された仮焼粉を、必要に応じて乾式・湿式粉砕により粉砕することによって得られる。
【００２４】
乾式粗粉砕工程では、例えば、ＢＥＴ比表面積が２〜１０倍程度となるまで仮焼粉を粉砕する。粉砕手段は特に限定されず、例えば乾式振動ミル、乾式アトライター（媒体撹拌型ミル）、乾式ボールミル等が使用できるが、特に乾式振動ミルを用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【００２５】
乾式粗粉砕には、仮焼体粒子に結晶歪を導入して保磁力ＨｃＢを小さくする効果がある。保磁力の低下により粒子の凝集が抑制され、分散性が向上する。また、配向度も向上する。粒子に導入された結晶歪は、後の焼結工程において解放され、これによって本来の硬磁性に戻って永久磁石となる。
【００２６】
乾式粗粉砕の後、必要に応じて、湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼体粒子と水とを含む粉砕用スラリーを調製して行う。粉砕用スラリー中の仮焼体粒子の含有量は、１０〜７０重量％程度であることが好ましい。湿式粉砕に用いる粉砕手段は特に限定されないが、通常、ボールミル、アトライター、振動ミル等を用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
湿式粉砕に際して、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、好ましくは、一般式Ｃｎ （ＯＨ）ｎ Ｈｎ＋２ で表される多価アルコールが用いられる。多価アルコールは、炭素数ｎが４以上、好ましくは４〜１００、より好ましくは４〜３０、さらに好ましくは４〜２０、最も好ましくは４〜１２である。
【００２８】
界面活性材を添加することによって、後に磁性粉末をペレット化する工程において、磁性粉末の粒子とバインダ樹脂との間に界面活性剤が介在する。このため、磁性粉末をペレット化する工程において、磁性粉末の粒子間にバインダ樹脂が確実に入り込むことができる。これにより、ペレット内部における磁性粉末の分散状態が良好に保たれる。さらに、このようなペレットを用いて射出成形をおこなうことによって、金型内で磁性粉末が磁場に対応して均一に分散して流動し、成形体の磁場配向が良好に行われる。したがって、最終的に得られる成形体の配向度が向上する。
【００２９】
湿式粉砕をおこなった場合は、湿式粉砕後に磁性粉末を乾燥させることによって、磁性粉末を得ることができる。乾燥温度は、特に限定されないが、例えば８０〜１５０°Ｃとすることができる。また、乾燥時間についても特に限定されないが、例えば６０〜６００分とすることができる。乾燥後における磁性粉末粒子の平均粒径は、例えば０．０３〜０．７μｍの範囲内とすることができる。
【００３０】
この乾燥後の磁性粉末を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に混練し、ペレタイザなどで、ペレットに成形する。混練は、たとえばニーダーなどで行う。ペレタイザとしては、たとえば２軸１軸押出機が用いられる。
【００３１】
ワックス類としては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００３２】
滑剤としては、たとえば脂肪酸エステルなどが用いられ、可塑剤としては、フタル酸エステルが用いられる。
【００３３】
バインダ樹脂の添加量は、磁性粉体１００重量部に対して、好ましくは５〜２０重量部、ワックス類の添加量は、好ましくは５〜２０重量部、滑剤の添加量は、好ましくは０．１〜５重量部とすることができる。可塑剤の添加量は、バインダ樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．１〜５重量部とすることができる。
【００３４】
本実施形態では、図１に示す磁場射出成形装置２を用いて、このようなペレット１０を、金型部１４に射出成形する。金型部１４への射出前に、金型部１４は閉じられ、内部にキャビティが形成される。また、コイル等によって構成される磁場発生手段１２によって、金型部１４の内部に形成されたキャビティに、磁場が印加される。なお、ペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０〜２３０°Ｃに加熱溶融され、スクリューにより金型部１４の内部に形成されるキャビティに射出される。金型部１４の温度は、例えば２０〜８０°Ｃとすることができる。金型部１４への印加磁場は、特に限定されないが、５〜１５ｋＯｅ程度とすればよい。
【００３５】
このようにして得られた磁場射出成形工程後の成形体は、例えば大気中または窒素中において３００〜６００°Ｃの温度で熱処理して、脱バインダ処理される。またさらに、脱バインダ処理された成形体を、大気中で好ましくは１１００〜１２５０℃の温度で０．２〜３時間程度焼結することによって、異方性フェライト磁石を得ることができる。
【００３６】
なお、成形体から異方性フェライト磁石を得る方法はこれに限定されない。たとえば、脱バインダ後の成形体をクラッシャー等によって解砕し、ふるい等により平均粒径が１００〜７００μｍ程度となるように分級して磁場配向顆粒を得て、これを乾式磁場成形した後、焼結することにより焼結磁石を得てもよい。
【００３７】
図２は、図１に示す磁場射出成形装置２に備えられる金型部１４の斜視図である。金型部１４は、強磁性体からなる第１金型２０と、第１金型２０と同じく強磁性体からなる第２金型３０と、非磁性体からなる第３金型４０とを有する。第１金型２０および第２金型３０を構成する強磁性体としては、特に限定されないが、例えばＳＫＨ５１（ＪＩＳ Ｇ ４４０３:２００６）、ＳＫ３（ＪＩＳ Ｇ ４４０１:２００６）、ＳＫＤ１１（ＪＩＳ Ｇ ４４０４:２００６）等の鋼材を用いることができる。また、第３金型４０を構成する非磁性体としては、特に限定されないが、例えばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ Ｇ ４３０５:２００５）等の鋼材を用いることができる。
【００３８】
第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、図３に示すように、互いに分離可能である。また、第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、図２に示すように互いに組み合わせられることによって、第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０によって囲まれるキャビティ５０を形成する。第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、互いに組み合わされ、キャビティ５０を形成した図２に示す状態において、略直方体形状を有している。
【００３９】
第１金型２０は、図３に示すように、凸型の湾曲面である凸型湾曲面２２を有する。凸型湾曲面２２は、第１金型２０の面のうち、第２金型３０側の面を構成している。第１金型２０と第３金型４０とは、第１金型２０の凸型湾曲面２２が、第３金型４０に形成されている貫通穴４３の一方の開口を塞ぐように、互いに組み合わせられる。また、第１金型２０は、金型部１４を開閉する際に、第３金型４０と一体に開閉できる。第１金型２０が第３金型４０と一体に開閉できる構造であるため、本実施形態に係る磁場射出成形装置２では、キャビティ５０で成形された成形体６０を、金型部１４から容易に取り出すことが可能である。
【００４０】
第２金型３０は、図３に示すように凹型の湾曲面である凹型湾曲面３２を有する。凹型湾曲面３２は、第２金型３０の面のうち、第１金型２０および第３金型４０側の面を構成している。第２金型３０と第３金型４０とは、第２金型３０の凹型湾曲面３２が、第３金型４０に形成されている貫通穴４３の他方の開口を塞ぐように、互いに組み合わせられる。したがって、第２金型３０の凹型湾曲面３２は、第１〜第３金型２０，３０，４０が組み合わされた図２に示す状態において、第１金型２０の凸型湾曲面２２に対して、間隔を空けて向き合う。
【００４１】
第３金型４０には、図３に示すように、貫通穴４３が形成されている。第３金型４０の貫通穴４３は、第１〜第３金型が組み合わされた図２に示す状態において、一方の開口を第１金型２０の凸型湾曲面２２により塞がれ、他方の開口を第２金型３０の凹型湾曲面３２によって塞がれる。また、第３金型４０は、図３に示すように、第１〜第３金型２０，３０，４０が組み合わされた状態において、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれる突起部４２を有する。第３金型４０の突起部４２は、図３〜図５に示すように、貫通穴４３を縁取りして取り囲むように形成されている。
【００４２】
図４は、図２に示す金型部１４のIV−IV線に沿う断面図である。第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、第３金型４０の突起部４２および貫通穴４３を挟んで、互いに間隔を空けて向き合うように配置されている。第３金型４０の貫通穴４３は、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２によって開口を塞がれており、成形体６０を射出成形するためのキャビティ５０となっている。
【００４３】
本実施形態において、第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、図４および図５に示すように、互いに略平行である。少なくとも、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２におけるキャビティ５０内部に露出する領域である内周側壁２２ａと外周側壁３２ａとは、互いに略平行である。従って、金型部１４の内部に形成されるキャビティ５０および当該キャビティ５０から成形される成形体６０は、図３に示すように、中空円筒の一部に相当する形状を有している。
【００４４】
図５に示すように、第３金型４０の突起部４２は、キャビティ５０を周方向Ｂ１（図４）に挟む両側だけでなく、キャビティ５０を軸方向Ａ１（図５）に平行な方向に挟む両側にも形成されている。なお、キャビティ５０の軸Ａとは、図３に示すように、キャビティ５０を規定する中空円筒の中心軸を意味し、軸方向Ａ１とは、軸Ａと平行であってキャビティ５０を通る方向を意味する。また、キャビティ５０の周方向Ｂ１とは、軸Ａを中心とする円と平行であってキャビティ５０を通る方向を意味する。
【００４５】
図４および図５に示すように、キャビティ５０の側壁は、第１金型２０側の側壁である内周側壁２２ａと、第２金型３０側の側壁である外周側壁３２ａと、内周側壁２２ａと外周側壁３２ａとを接続する接続側壁４２ａとからなる。キャビティ５０の内周側壁２２ａは、第１金型２０の凸型湾曲面２２の一部によって構成されている。また、キャビティ５０の外周側壁３２ａは、第２金型３０の凹型湾曲面３２の一部によって構成されている。さらに、キャビティ５０の接続側壁は、第３金型４０の突起部４２が有する第１突起表面４２ａによって構成されている。
【００４６】
凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２の表面には、第１金型２０および第２金型３０を構成する強磁性体の鋼材より、耐摩耗性の高い被膜部が形成されていてもよい。被膜部は、少なくとも内周側壁２２ａおよび外周側壁３２ａを覆うように形成されていることが好ましく、これによって、射出成形によって金型が摩耗することを抑制することができる。また、射出成形によって金型が変形することによって、磁力線が乱れることを防止できる。被膜部としては、特に限定されないが、例えばステライト（登録商標）、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、窒化チタン等のＴｉ系合金、Ｎｉ系合金等を用いることができる。被膜部の厚さは、特に限定されないが、例えばステライトの被膜であれば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、ＰＶＤ（物理気相成長）法によって形成した窒化チタン被膜の場合は、２〜５μｍ程度とすることができる。
【００４７】
第３金型４０の突起部４２は、第１突起表面４２ａの他に、凸型湾曲面２２に接触する第２突起表面４２ｂと、凹型湾曲面３２に接触する第３突起表面４２ｃとを有する。したがって、第１金型２０の凸型湾曲面２２は、キャビティ５０の内周側壁２２ａを構成する部分と、第３金型４０の第２突起表面４２ｂと接触する部分とを有する。これに対して、第２金型３０の凹型湾曲面３２は、キャビティ５０の外周側壁３２ａを構成する部分と、第３金型４０の第３突起表面４２ｃと接触する部分とを有する。
【００４８】
本実施形態では、突起部４２の第２突起表面４２ｂは、凸型湾曲面２２の内周側壁２２ａと略同一の曲率を有しており、突起部４２の第３突起表面４２ｃは、凹型湾曲面３２の外周側壁３２ａと略同一の曲率を有している。ただし、凸型湾曲面２０、凹型湾曲面３０、第２突起表面４２ｂおよび第３突起表面４２ｃの形状としてはこれに限定されない。たとえば、突起部４２の第２突起表面４２ｂは、内周側壁２２ａの内壁外周端部２２ｂにおける凸型湾曲面２２の接線方向に沿って形成されていてもよく、突起部４２の第３突起表面４２ｃは、外周側壁３２ａの外周端部３２ｂにおける凹型湾曲面３２の接線方向に沿って形成されていてもよい。
【００４９】
本実施形態に係る磁場射出成形装置２の金型部１４は、図４に示すように、突起部４２を有する第３金型４０を有する。突起部４２は、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２の間に突出しており、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれている。これにより、突起部４２は、キャビティ５０の周方向Ｂ１の両端部（図４では内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂ）を規定している。したがって、キャビティ５０の内壁外周端部２２ｂが、凸型湾曲面２２の外周端部である凸面外周端部２２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置される。また、キャビティ５０の外壁外周端部３２ｂについても、内壁外周端部２２ｂと同様に、凹型湾曲面３２の外周端部である凹面外周端部３２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置される。
【００５０】
一般的に、磁場射出成形装置の金型部では、強磁性体から成る第１および第２金型２０，３０の角部（表面の曲率が急激に変化する部分）において、磁力線が乱れる傾向にある。したがって、図４等に示す金型部１４においても、第１金型２０の凸面外周端部２２ｃや、第２金型３０の凹面外周端部３２ｃの周辺において、磁力線が乱れる傾向にある。しかしながら、本実施形態に係る磁場射出成形装置２においては、キャビティ５０の外周端部（内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂ）が、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置されている。そのため、キャビティ５０の内部は、第１および第２金型２０，３０の角部周辺に発生する磁力線の乱れの影響を受けにくい。したがって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２によれば、キャビティ５０内に乱れの少ない磁力線を発生させることができ、配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体６０を製造することができる。
【００５１】
キャビティ５０の内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂを、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから、どの程度の長さ離すかは、成形体６０のサイズや、成形体６０に要求される配向度等に応じて適宜設定される。例えば、成形体６０の大きさが１０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の場合は、内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂを、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから２．０ｍｍ以上離すことが好ましく、３．５ｍｍ以上離すことが更に好ましい。これによって、キャビティ５０全体を、強磁性体の角部周辺で発生する磁力線の乱れをほとんど被らない位置に、配置することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、第３金型４０の突起部４２が、キャビティ５０を構成する貫通穴４３を縁取りして取り囲むように形成されている。したがって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２によれば、キャビティ５０内の全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができ、配向の乱れが少なく磁気特性をより向上させた成形体６０を製造することができる。
【００５３】
本実施形態に係る磁場射出成形装置２では、キャビティ５０の内部に、図３に示すように、軸Ａに対する放射方向である方向Ｃ１に沿って、放射状の磁力線を発生させる。この場合、図４等に示す第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、互いに略平行であることが好ましい。凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２とを略平行とすることによって、磁場射出成形装置２は、凸型および凹型湾曲面２２，３２に直交する方向（周方向Ｂ１に直交する方向）に沿って、キャビティ５０内部に乱れが少なく均一な磁力線を発生させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、キャビティ５０の内周側壁２２ａが、第１金型２０の凸型湾曲面２２の一部によって構成されており、キャビティ５０の外周側壁３２ａが、第２金型３０の凹型湾曲面３２の一部によって構成されている。すなわち、キャビティ５０の側壁のうち、磁力線に略直交する方向に配置されており互いに向き合う内周側壁２２ａおよび外周側壁３２ａが、強磁性体から成る第１および第２金型２０，３０によって構成されている。これによって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２は、キャビティ５０内部の磁力線の乱れが少なく、かつ、キャビティ５０の内部により強い磁場を発生させることができる。
【００５５】
凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれる突起部４２の形状としては、特に限定されないが、凸型湾曲面２２，凹型湾曲面３２に接触する第２突起表面４２ｂ，第３突起表面４２ｃが、内周側壁２２ａ，外周側壁３２ａと略同一の曲率を有していてもよい。これにより、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２は、急激に曲率が変化する部分を有しないため、キャビティ５０内部に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。また、第２突起表面４２ｂ，第３突起表面４２ｃが、内壁外周端部２２ｂ，外壁外周端部３２ｂにおける凸型湾曲面２２，凹型湾曲面３２の接線方向に沿って形成されていてもよい、この場合も、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２は、急激に曲率が変化する部分を有しないため、キャビティ５０内部に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。
【００５６】
実施例
図６および図７は、図１に示す磁場射出成形装置２において、キャビティ５０に磁場を印加した場合に、キャビティ５０の周辺に形成される磁場の向きを、電磁場解析ソフトウェアにより解析した結果を表したものである。図６は、金型部１４の断面（実施形態の図４に示す断面に相当）における磁場の向きを測定したものであり、図中の二等辺三角形の頂角の向きが、磁場（磁力線）の向きを表している。
【００５７】
図６に示すように、キャビティ５０の内部全体に、乱れの少ない放射状の磁場が発生していることが確認された。なお、第１金型２０の凸面外周端部２２ｃや、第２金型３０の凹面外周端部３２ｃの周辺では磁場の乱れが見られるが、キャビティ５０の内部は、第１および第２金型２０，３０の角部である凸面外周端部２２ｃおよび凹面外周端部３２ｃで発生する磁場の乱れの影響を受けていないことが確認された。
【００５８】
図７は、キャビティ５０の内部における磁場の向きを表した斜視図であり、図中の二等辺三角形の頂角の向きが、磁場の向きを表している。図７に示すように、キャビティ５０の内部には、軸Ａに対する放射方向である方向Ｃ１に沿って、放射状の磁力線が発生しており、キャビティ５０の端部においても、磁力線の乱れが発生していないことが確認された。
【００５９】
図８は、参考例に係る磁場射出成形装置に備えられる金型部１１４の断面図を示している。また、図９は、参考例に係る磁場射出成形装置のキャビティ１５０周辺に発生する磁場を、実施例（図６）と同様に電磁場解析ソフトウェアにより解析した結果を表したものである。図８に示すように、参考例に係る磁場射出成形装置に備えられる金型部１１４では、キャビティ１５０の形状は第１実施形態に係るキャビティ５０と同様であるが、キャビティ１５０の側壁を構成する金型の形状が異なる。なお、参考例に係る磁場射出成形装置は、金型部１１４の構成が第１実施形態に係る金型部１４と異なる他は、第１実施形態に係る磁場射出成形装置２と同様である。
【００６０】
参考例に係る金型部１１４は、強磁性体からなる第１金型１２０と、第１金型１２０と同じく強磁性体からなる第２金型１３０と、非磁性体からなる第３金型１４０とを有する。第３金型１４０は、ＳＵＳ３０４によって構成される第１部分１４０ａと、ステライトによって構成される第２部分１４０ｂとを有する。
【００６１】
非磁性体からなる第３金型１４０には、第１実施形態に係る第３金型４０とは異なり、貫通穴が形成されていない。第３金型１４０は、第１金型１２０の凸型湾曲面１２２と第２金型１３０の凹型湾曲面１３２に挟まれる突起部を有しない。
【００６２】
キャビティ１５０の周方向Ｂ１の両端部は、図８に示すように、第２金型１３０および第３金型１４０によって規定されている。すなわち、凹型湾曲面１３２の凹面外周端部１３２ｃは、キャビティ１５０の側壁に含まれる。また、略直角の端部である第２金型角部１３２ｄは、キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部を規定している。
【００６３】
図９に示すように、参考例に係る金型部１１４では、円Ｅで囲んだキャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部において、磁力線が乱れている。すなわち、キャビティの内部には、図６に示す実施例に係る金型部１４のように、磁力線が略均一な放射状に形成されることが理想的である。しかし、参考例に係る金型部１１４では、キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部における磁力線の形成状態が、キャビティ１５０の他の部分とは異なる。
【００６４】
キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部において見られる磁力線の乱れは、強磁性体から成る第２金型２０の角部（表面の曲率が急激に変化する部分）である凹面外周端部１３２ｃや第２金型角部１３２ｄが、キャビティ１５０に近接しているためであると考えられる。したがって、キャビティ１５０によって成形される成形体は、周方向Ｂ１の端部付近における配向が乱れるために、磁気特性が劣ると考えられる。
【符号の説明】
【００６５】
２… 磁場射出成形装置
１４… 金型部
２０… 第１金型
２２… 凸型湾曲面
２２ａ… 内周側壁
２２ｂ… 内壁外周端部
２２ｃ… 凸面外周端部
３０… 第２金型
３２… 凹型湾曲面
３２ａ… 外周側壁
３２ｂ… 外壁外周端部
３２ｃ… 凹面外周端部
４０… 第３金型
４２… 突起部
４２ａ… 第１突起表面
４２ｂ… 第２突起表面
４２ｃ… 第３突起表面
４３… 貫通穴
５０… キャビティ
６０… 成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気異方性を有する成形体を射出成形する磁場射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、乾式または湿式の成形装置を用いて、磁気異方性を有する成形体を製造する技術が知られている。成形装置による成形体の形状および当該成形体の配向の形状としては様々なものが存在するが、例えば、Ｃ型等に代表される湾曲形状を有する成形体であって、放射状の磁気異方性を有する成形体がある。このような成形体を製造する成形装置としては、たとえば特許文献１に示すように、湾曲した断面形状を有するキャビティを備えるものが知られている。
【０００３】
しかし、従来技術に係る成形装置では、湾曲した断面形状を有するキャビティの端部付近において、磁力線を放射状に形成することが難しく、成形体の端部付近の配向が乱れるという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６０７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、磁気特性を向上させた湾曲型成形体を製造し得る成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁場射出成形装置は、
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、
前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、
前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、
前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、を有する。
【０００７】
本発明に係る磁場射出成形装置によれば、キャビティ端部に、乱れの少ない磁力線を発生させることができるため、配向の乱れが抑制されており磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。また、前記突起部は、前記第３金型に形成された貫通穴を縁取りして取り囲んでいてもよい。これにより、キャビティ全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができるため、より配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。
【０００８】
また、前記第１金型は、前記第３金型と一体に開閉できてもよい。第１金型と第３金型とを一体に開閉できる構造とすることによって、キャビティで成形された成形体を、容易に金型から取り出すことができる。
【０００９】
また、本発明に係る磁場射出成形装置において、前記凹型湾曲面と前記凸型湾曲面とは、互いに略平行であってもよい。凹型湾曲面と凸型湾曲面とを互いに平行にすることによって、キャビティ全域に均一な密度で磁力線を分布させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る磁場射出成形装置は、前記凸型湾曲面および前記凹型湾曲面の少なくとも一部を覆うように形成されており、前記第１金型および第２金型より耐摩耗性の高い被膜部を有してもよい。当該被膜部によって、第１金型および第２金型の摩耗が抑制されるため、当該被膜部を有する磁場射出成形装置は、より高い耐久性を有する。
【００１１】
また、本発明に係る磁場射出成形装置は、前記キャビティの側壁の一部であって前記第１金型側の側壁である内周側壁は、前記第１金型の前記凸型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記第２金型側の側壁である外周側壁は、前記第２金型の前記凹型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記内周側壁と前記外周側壁とを接続する接続側壁は、前記第３金型の前記突起部が有する第１突起表面によって構成されてもよい。
【００１２】
キャビティの外周側壁および内周側壁が強磁性体から成る第１および第２金型によって構成されているため、当該磁場射出成形装置は、キャビティ内の磁束が強い。また、キャビティの接続側壁が、非磁性体から成る第３金型によって構成されるため、キャビティ全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。
【００１３】
また、例えば、前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、前記第２突起表面は、前記凸型湾曲面の前記内周側壁と略同一の曲率を有しており、前記第３突起表面は、前記凹型湾曲面の前記外周側壁と略同一の曲率を有していてもよい。
【００１４】
また、例えば、前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、前記第２突起表面は、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部における前記凸型湾曲面の接線方向に沿って形成されており、前記第３突起表面は、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部における前記凹型湾曲面の接線方向に沿って形成されていてもよい。
【００１５】
また、例えば、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部は、前記凸型湾曲面の外周端部である凸面外周端部から３．５ｍｍ以上離れており、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部は、前記凹型湾曲面の外周端部である凹面外周端部から３．５ｍｍ以上離れていてもよい。
【００１６】
突起部の形状や、凸型湾曲面や、凹型湾曲面を、上述のような形状とすることによって、キャビティ端部までより乱れの少ない磁力性を発生させることができるため、当該磁場射出成形装置は、配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る磁場射出成型装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す磁場射出成型装置の金型部の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す金型部および成形体の分解斜視図である。
【図４】図４は、図２に示す金型部のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図５は、図２に示す金型部のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図６は、図２に示す金型部の磁場の向きを表した断面図である。
【図７】図７は、図２に示す金型部におけるキャビティ内部の磁場の向きを表した斜視図である。
【図８】図８は、本発明の参考例に係る磁場射出成形装置の金型部の断面図である。
【図９】図９は、図８に示す金型部の磁場の向きを表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る磁場射出成形装置２の概略断面図である。磁場射出成形装置２は、ペレット１０が投入されるホッパ４を有する押出機６と、押出機６から押し出されたペレット１０の溶融物をキャビティ内で成形するための金型部１４とを有する。図１に示す磁場射出成形装置２は、ＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を利用した成形装置である。
【００１９】
ポッパ４から投入されるペレット１０は、磁性粉末を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に混練し、ペレタイザなどを用いてペレットに成形されたものを用いることができる。ペレタイザとしては、特に限定されないが、たとえば２軸１軸押出機を用いることができる。
【００２０】
ペレット１０の原材料の一つである磁性粉末は、原料粉末を必要に応じて湿式、乾式粉砕することによって得ることができる。磁性粉末の原料粉末としては、特に限定されないが、フェライトを用いることが好ましく、マグネトプランバイト型のＭ相、Ｗ相等の六方晶系のフェライトを用いることがさらに好ましい。
【００２１】
フェライトの原料粉末は、例えば、フェライト組成物の原料の酸化物、または焼成により酸化物となる化合物を仮焼前に混合し、その後仮焼を行うことによって得られる。仮焼は、大気中で、例えば１０００〜１３５０°Ｃで、１秒間〜１０時間、特にＭ型のＳｒフェライトの微細仮焼粉を得るときには、１０００〜１２００°Ｃで、１秒間〜３時間程度行えばよい。
【００２２】
このような仮焼粉は、例えば実質的にマグネトプランバイト型のフェライト構造をもつ顆粒状粒子から構成される。仮焼粉の一次粒子の平均粒径は０．１〜１μｍ、特に０．１〜０．５μｍであることが好ましい。平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定すればよく、その変動係数ＣＶは８０％以下、一般に１０〜７０％であることが好ましい。また、飽和磁化σｓは６５〜８０ｅｍｕ／ｇ、特にＭ型Ｓｒフェライトでは６５〜７１．５ｅｍｕ／ｇ、保磁力ＨｃＪは２０００〜８０００Ｏｅ、特にＭ型Ｓｒフェライトでは４０００〜８０００Ｏｅであることが好ましい。
【００２３】
磁性粉末は、このようにして製造された仮焼粉を、必要に応じて乾式・湿式粉砕により粉砕することによって得られる。
【００２４】
乾式粗粉砕工程では、例えば、ＢＥＴ比表面積が２〜１０倍程度となるまで仮焼粉を粉砕する。粉砕手段は特に限定されず、例えば乾式振動ミル、乾式アトライター（媒体撹拌型ミル）、乾式ボールミル等が使用できるが、特に乾式振動ミルを用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【００２５】
乾式粗粉砕には、仮焼体粒子に結晶歪を導入して保磁力ＨｃＢを小さくする効果がある。保磁力の低下により粒子の凝集が抑制され、分散性が向上する。また、配向度も向上する。粒子に導入された結晶歪は、後の焼結工程において解放され、これによって本来の硬磁性に戻って永久磁石となる。
【００２６】
乾式粗粉砕の後、必要に応じて、湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼体粒子と水とを含む粉砕用スラリーを調製して行う。粉砕用スラリー中の仮焼体粒子の含有量は、１０〜７０重量％程度であることが好ましい。湿式粉砕に用いる粉砕手段は特に限定されないが、通常、ボールミル、アトライター、振動ミル等を用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
湿式粉砕に際して、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、好ましくは、一般式Ｃｎ （ＯＨ）ｎ Ｈｎ＋２ で表される多価アルコールが用いられる。多価アルコールは、炭素数ｎが４以上、好ましくは４〜１００、より好ましくは４〜３０、さらに好ましくは４〜２０、最も好ましくは４〜１２である。
【００２８】
界面活性材を添加することによって、後に磁性粉末をペレット化する工程において、磁性粉末の粒子とバインダ樹脂との間に界面活性剤が介在する。このため、磁性粉末をペレット化する工程において、磁性粉末の粒子間にバインダ樹脂が確実に入り込むことができる。これにより、ペレット内部における磁性粉末の分散状態が良好に保たれる。さらに、このようなペレットを用いて射出成形をおこなうことによって、金型内で磁性粉末が磁場に対応して均一に分散して流動し、成形体の磁場配向が良好に行われる。したがって、最終的に得られる成形体の配向度が向上する。
【００２９】
湿式粉砕をおこなった場合は、湿式粉砕後に磁性粉末を乾燥させることによって、磁性粉末を得ることができる。乾燥温度は、特に限定されないが、例えば８０〜１５０°Ｃとすることができる。また、乾燥時間についても特に限定されないが、例えば６０〜６００分とすることができる。乾燥後における磁性粉末粒子の平均粒径は、例えば０．０３〜０．７μｍの範囲内とすることができる。
【００３０】
この乾燥後の磁性粉末を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に混練し、ペレタイザなどで、ペレットに成形する。混練は、たとえばニーダーなどで行う。ペレタイザとしては、たとえば２軸１軸押出機が用いられる。
【００３１】
ワックス類としては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００３２】
滑剤としては、たとえば脂肪酸エステルなどが用いられ、可塑剤としては、フタル酸エステルが用いられる。
【００３３】
バインダ樹脂の添加量は、磁性粉体１００重量部に対して、好ましくは５〜２０重量部、ワックス類の添加量は、好ましくは５〜２０重量部、滑剤の添加量は、好ましくは０．１〜５重量部とすることができる。可塑剤の添加量は、バインダ樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．１〜５重量部とすることができる。
【００３４】
本実施形態では、図１に示す磁場射出成形装置２を用いて、このようなペレット１０を、金型部１４に射出成形する。金型部１４への射出前に、金型部１４は閉じられ、内部にキャビティが形成される。また、コイル等によって構成される磁場発生手段１２によって、金型部１４の内部に形成されたキャビティに、磁場が印加される。なお、ペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０〜２３０°Ｃに加熱溶融され、スクリューにより金型部１４の内部に形成されるキャビティに射出される。金型部１４の温度は、例えば２０〜８０°Ｃとすることができる。金型部１４への印加磁場は、特に限定されないが、５〜１５ｋＯｅ程度とすればよい。
【００３５】
このようにして得られた磁場射出成形工程後の成形体は、例えば大気中または窒素中において３００〜６００°Ｃの温度で熱処理して、脱バインダ処理される。またさらに、脱バインダ処理された成形体を、大気中で好ましくは１１００〜１２５０℃の温度で０．２〜３時間程度焼結することによって、異方性フェライト磁石を得ることができる。
【００３６】
なお、成形体から異方性フェライト磁石を得る方法はこれに限定されない。たとえば、脱バインダ後の成形体をクラッシャー等によって解砕し、ふるい等により平均粒径が１００〜７００μｍ程度となるように分級して磁場配向顆粒を得て、これを乾式磁場成形した後、焼結することにより焼結磁石を得てもよい。
【００３７】
図２は、図１に示す磁場射出成形装置２に備えられる金型部１４の斜視図である。金型部１４は、強磁性体からなる第１金型２０と、第１金型２０と同じく強磁性体からなる第２金型３０と、非磁性体からなる第３金型４０とを有する。第１金型２０および第２金型３０を構成する強磁性体としては、特に限定されないが、例えばＳＫＨ５１（ＪＩＳ Ｇ ４４０３:２００６）、ＳＫ３（ＪＩＳ Ｇ ４４０１:２００６）、ＳＫＤ１１（ＪＩＳ Ｇ ４４０４:２００６）等の鋼材を用いることができる。また、第３金型４０を構成する非磁性体としては、特に限定されないが、例えばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ Ｇ ４３０５:２００５）等の鋼材を用いることができる。
【００３８】
第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、図３に示すように、互いに分離可能である。また、第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、図２に示すように互いに組み合わせられることによって、第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０によって囲まれるキャビティ５０を形成する。第１金型２０、第２金型３０および第３金型４０は、互いに組み合わされ、キャビティ５０を形成した図２に示す状態において、略直方体形状を有している。
【００３９】
第１金型２０は、図３に示すように、凸型の湾曲面である凸型湾曲面２２を有する。凸型湾曲面２２は、第１金型２０の面のうち、第２金型３０側の面を構成している。第１金型２０と第３金型４０とは、第１金型２０の凸型湾曲面２２が、第３金型４０に形成されている貫通穴４３の一方の開口を塞ぐように、互いに組み合わせられる。また、第１金型２０は、金型部１４を開閉する際に、第３金型４０と一体に開閉できる。第１金型２０が第３金型４０と一体に開閉できる構造であるため、本実施形態に係る磁場射出成形装置２では、キャビティ５０で成形された成形体６０を、金型部１４から容易に取り出すことが可能である。
【００４０】
第２金型３０は、図３に示すように凹型の湾曲面である凹型湾曲面３２を有する。凹型湾曲面３２は、第２金型３０の面のうち、第１金型２０および第３金型４０側の面を構成している。第２金型３０と第３金型４０とは、第２金型３０の凹型湾曲面３２が、第３金型４０に形成されている貫通穴４３の他方の開口を塞ぐように、互いに組み合わせられる。したがって、第２金型３０の凹型湾曲面３２は、第１〜第３金型２０，３０，４０が組み合わされた図２に示す状態において、第１金型２０の凸型湾曲面２２に対して、間隔を空けて向き合う。
【００４１】
第３金型４０には、図３に示すように、貫通穴４３が形成されている。第３金型４０の貫通穴４３は、第１〜第３金型が組み合わされた図２に示す状態において、一方の開口を第１金型２０の凸型湾曲面２２により塞がれ、他方の開口を第２金型３０の凹型湾曲面３２によって塞がれる。また、第３金型４０は、図３に示すように、第１〜第３金型２０，３０，４０が組み合わされた状態において、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれる突起部４２を有する。第３金型４０の突起部４２は、図３〜図５に示すように、貫通穴４３を縁取りして取り囲むように形成されている。
【００４２】
図４は、図２に示す金型部１４のIV−IV線に沿う断面図である。第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、第３金型４０の突起部４２および貫通穴４３を挟んで、互いに間隔を空けて向き合うように配置されている。第３金型４０の貫通穴４３は、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２によって開口を塞がれており、成形体６０を射出成形するためのキャビティ５０となっている。
【００４３】
本実施形態において、第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、図４および図５に示すように、互いに略平行である。少なくとも、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２におけるキャビティ５０内部に露出する領域である内周側壁２２ａと外周側壁３２ａとは、互いに略平行である。従って、金型部１４の内部に形成されるキャビティ５０および当該キャビティ５０から成形される成形体６０は、図３に示すように、中空円筒の一部に相当する形状を有している。
【００４４】
図５に示すように、第３金型４０の突起部４２は、キャビティ５０を周方向Ｂ１（図４）に挟む両側だけでなく、キャビティ５０を軸方向Ａ１（図５）に平行な方向に挟む両側にも形成されている。なお、キャビティ５０の軸Ａとは、図３に示すように、キャビティ５０を規定する中空円筒の中心軸を意味し、軸方向Ａ１とは、軸Ａと平行であってキャビティ５０を通る方向を意味する。また、キャビティ５０の周方向Ｂ１とは、軸Ａを中心とする円と平行であってキャビティ５０を通る方向を意味する。
【００４５】
図４および図５に示すように、キャビティ５０の側壁は、第１金型２０側の側壁である内周側壁２２ａと、第２金型３０側の側壁である外周側壁３２ａと、内周側壁２２ａと外周側壁３２ａとを接続する接続側壁４２ａとからなる。キャビティ５０の内周側壁２２ａは、第１金型２０の凸型湾曲面２２の一部によって構成されている。また、キャビティ５０の外周側壁３２ａは、第２金型３０の凹型湾曲面３２の一部によって構成されている。さらに、キャビティ５０の接続側壁は、第３金型４０の突起部４２が有する第１突起表面４２ａによって構成されている。
【００４６】
凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２の表面には、第１金型２０および第２金型３０を構成する強磁性体の鋼材より、耐摩耗性の高い被膜部が形成されていてもよい。被膜部は、少なくとも内周側壁２２ａおよび外周側壁３２ａを覆うように形成されていることが好ましく、これによって、射出成形によって金型が摩耗することを抑制することができる。また、射出成形によって金型が変形することによって、磁力線が乱れることを防止できる。被膜部としては、特に限定されないが、例えばステライト（登録商標）、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、窒化チタン等のＴｉ系合金、Ｎｉ系合金等を用いることができる。被膜部の厚さは、特に限定されないが、例えばステライトの被膜であれば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、ＰＶＤ（物理気相成長）法によって形成した窒化チタン被膜の場合は、２〜５μｍ程度とすることができる。
【００４７】
第３金型４０の突起部４２は、第１突起表面４２ａの他に、凸型湾曲面２２に接触する第２突起表面４２ｂと、凹型湾曲面３２に接触する第３突起表面４２ｃとを有する。したがって、第１金型２０の凸型湾曲面２２は、キャビティ５０の内周側壁２２ａを構成する部分と、第３金型４０の第２突起表面４２ｂと接触する部分とを有する。これに対して、第２金型３０の凹型湾曲面３２は、キャビティ５０の外周側壁３２ａを構成する部分と、第３金型４０の第３突起表面４２ｃと接触する部分とを有する。
【００４８】
本実施形態では、突起部４２の第２突起表面４２ｂは、凸型湾曲面２２の内周側壁２２ａと略同一の曲率を有しており、突起部４２の第３突起表面４２ｃは、凹型湾曲面３２の外周側壁３２ａと略同一の曲率を有している。ただし、凸型湾曲面２０、凹型湾曲面３０、第２突起表面４２ｂおよび第３突起表面４２ｃの形状としてはこれに限定されない。たとえば、突起部４２の第２突起表面４２ｂは、内周側壁２２ａの内壁外周端部２２ｂにおける凸型湾曲面２２の接線方向に沿って形成されていてもよく、突起部４２の第３突起表面４２ｃは、外周側壁３２ａの外周端部３２ｂにおける凹型湾曲面３２の接線方向に沿って形成されていてもよい。
【００４９】
本実施形態に係る磁場射出成形装置２の金型部１４は、図４に示すように、突起部４２を有する第３金型４０を有する。突起部４２は、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２の間に突出しており、凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれている。これにより、突起部４２は、キャビティ５０の周方向Ｂ１の両端部（図４では内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂ）を規定している。したがって、キャビティ５０の内壁外周端部２２ｂが、凸型湾曲面２２の外周端部である凸面外周端部２２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置される。また、キャビティ５０の外壁外周端部３２ｂについても、内壁外周端部２２ｂと同様に、凹型湾曲面３２の外周端部である凹面外周端部３２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置される。
【００５０】
一般的に、磁場射出成形装置の金型部では、強磁性体から成る第１および第２金型２０，３０の角部（表面の曲率が急激に変化する部分）において、磁力線が乱れる傾向にある。したがって、図４等に示す金型部１４においても、第１金型２０の凸面外周端部２２ｃや、第２金型３０の凹面外周端部３２ｃの周辺において、磁力線が乱れる傾向にある。しかしながら、本実施形態に係る磁場射出成形装置２においては、キャビティ５０の外周端部（内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂ）が、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから、突起部４２が突出している長さに相当する距離をおいて配置されている。そのため、キャビティ５０の内部は、第１および第２金型２０，３０の角部周辺に発生する磁力線の乱れの影響を受けにくい。したがって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２によれば、キャビティ５０内に乱れの少ない磁力線を発生させることができ、配向の乱れが少なく磁気特性を向上させた成形体６０を製造することができる。
【００５１】
キャビティ５０の内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂを、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから、どの程度の長さ離すかは、成形体６０のサイズや、成形体６０に要求される配向度等に応じて適宜設定される。例えば、成形体６０の大きさが１０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の場合は、内壁外周端部２２ｂおよび外壁外周端部３２ｂを、凸面外周端部２２ｃや凹面外周端部３２ｃから２．０ｍｍ以上離すことが好ましく、３．５ｍｍ以上離すことが更に好ましい。これによって、キャビティ５０全体を、強磁性体の角部周辺で発生する磁力線の乱れをほとんど被らない位置に、配置することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、第３金型４０の突起部４２が、キャビティ５０を構成する貫通穴４３を縁取りして取り囲むように形成されている。したがって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２によれば、キャビティ５０内の全域に乱れの少ない磁力線を発生させることができ、配向の乱れが少なく磁気特性をより向上させた成形体６０を製造することができる。
【００５３】
本実施形態に係る磁場射出成形装置２では、キャビティ５０の内部に、図３に示すように、軸Ａに対する放射方向である方向Ｃ１に沿って、放射状の磁力線を発生させる。この場合、図４等に示す第１金型２０の凸型湾曲面２２と、第２金型３０の凹型湾曲面３２とは、互いに略平行であることが好ましい。凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２とを略平行とすることによって、磁場射出成形装置２は、凸型および凹型湾曲面２２，３２に直交する方向（周方向Ｂ１に直交する方向）に沿って、キャビティ５０内部に乱れが少なく均一な磁力線を発生させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、キャビティ５０の内周側壁２２ａが、第１金型２０の凸型湾曲面２２の一部によって構成されており、キャビティ５０の外周側壁３２ａが、第２金型３０の凹型湾曲面３２の一部によって構成されている。すなわち、キャビティ５０の側壁のうち、磁力線に略直交する方向に配置されており互いに向き合う内周側壁２２ａおよび外周側壁３２ａが、強磁性体から成る第１および第２金型２０，３０によって構成されている。これによって、本実施形態に係る磁場射出成形装置２は、キャビティ５０内部の磁力線の乱れが少なく、かつ、キャビティ５０の内部により強い磁場を発生させることができる。
【００５５】
凸型湾曲面２２と凹型湾曲面３２に挟まれる突起部４２の形状としては、特に限定されないが、凸型湾曲面２２，凹型湾曲面３２に接触する第２突起表面４２ｂ，第３突起表面４２ｃが、内周側壁２２ａ，外周側壁３２ａと略同一の曲率を有していてもよい。これにより、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２は、急激に曲率が変化する部分を有しないため、キャビティ５０内部に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。また、第２突起表面４２ｂ，第３突起表面４２ｃが、内壁外周端部２２ｂ，外壁外周端部３２ｂにおける凸型湾曲面２２，凹型湾曲面３２の接線方向に沿って形成されていてもよい、この場合も、凸型湾曲面２２および凹型湾曲面３２は、急激に曲率が変化する部分を有しないため、キャビティ５０内部に乱れの少ない磁力線を発生させることができる。
【００５６】
実施例
図６および図７は、図１に示す磁場射出成形装置２において、キャビティ５０に磁場を印加した場合に、キャビティ５０の周辺に形成される磁場の向きを、電磁場解析ソフトウェアにより解析した結果を表したものである。図６は、金型部１４の断面（実施形態の図４に示す断面に相当）における磁場の向きを測定したものであり、図中の二等辺三角形の頂角の向きが、磁場（磁力線）の向きを表している。
【００５７】
図６に示すように、キャビティ５０の内部全体に、乱れの少ない放射状の磁場が発生していることが確認された。なお、第１金型２０の凸面外周端部２２ｃや、第２金型３０の凹面外周端部３２ｃの周辺では磁場の乱れが見られるが、キャビティ５０の内部は、第１および第２金型２０，３０の角部である凸面外周端部２２ｃおよび凹面外周端部３２ｃで発生する磁場の乱れの影響を受けていないことが確認された。
【００５８】
図７は、キャビティ５０の内部における磁場の向きを表した斜視図であり、図中の二等辺三角形の頂角の向きが、磁場の向きを表している。図７に示すように、キャビティ５０の内部には、軸Ａに対する放射方向である方向Ｃ１に沿って、放射状の磁力線が発生しており、キャビティ５０の端部においても、磁力線の乱れが発生していないことが確認された。
【００５９】
図８は、参考例に係る磁場射出成形装置に備えられる金型部１１４の断面図を示している。また、図９は、参考例に係る磁場射出成形装置のキャビティ１５０周辺に発生する磁場を、実施例（図６）と同様に電磁場解析ソフトウェアにより解析した結果を表したものである。図８に示すように、参考例に係る磁場射出成形装置に備えられる金型部１１４では、キャビティ１５０の形状は第１実施形態に係るキャビティ５０と同様であるが、キャビティ１５０の側壁を構成する金型の形状が異なる。なお、参考例に係る磁場射出成形装置は、金型部１１４の構成が第１実施形態に係る金型部１４と異なる他は、第１実施形態に係る磁場射出成形装置２と同様である。
【００６０】
参考例に係る金型部１１４は、強磁性体からなる第１金型１２０と、第１金型１２０と同じく強磁性体からなる第２金型１３０と、非磁性体からなる第３金型１４０とを有する。第３金型１４０は、ＳＵＳ３０４によって構成される第１部分１４０ａと、ステライトによって構成される第２部分１４０ｂとを有する。
【００６１】
非磁性体からなる第３金型１４０には、第１実施形態に係る第３金型４０とは異なり、貫通穴が形成されていない。第３金型１４０は、第１金型１２０の凸型湾曲面１２２と第２金型１３０の凹型湾曲面１３２に挟まれる突起部を有しない。
【００６２】
キャビティ１５０の周方向Ｂ１の両端部は、図８に示すように、第２金型１３０および第３金型１４０によって規定されている。すなわち、凹型湾曲面１３２の凹面外周端部１３２ｃは、キャビティ１５０の側壁に含まれる。また、略直角の端部である第２金型角部１３２ｄは、キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部を規定している。
【００６３】
図９に示すように、参考例に係る金型部１１４では、円Ｅで囲んだキャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部において、磁力線が乱れている。すなわち、キャビティの内部には、図６に示す実施例に係る金型部１４のように、磁力線が略均一な放射状に形成されることが理想的である。しかし、参考例に係る金型部１１４では、キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部における磁力線の形成状態が、キャビティ１５０の他の部分とは異なる。
【００６４】
キャビティ１５０の周方向Ｂ１の端部において見られる磁力線の乱れは、強磁性体から成る第２金型２０の角部（表面の曲率が急激に変化する部分）である凹面外周端部１３２ｃや第２金型角部１３２ｄが、キャビティ１５０に近接しているためであると考えられる。したがって、キャビティ１５０によって成形される成形体は、周方向Ｂ１の端部付近における配向が乱れるために、磁気特性が劣ると考えられる。
【符号の説明】
【００６５】
２… 磁場射出成形装置
１４… 金型部
２０… 第１金型
２２… 凸型湾曲面
２２ａ… 内周側壁
２２ｂ… 内壁外周端部
２２ｃ… 凸面外周端部
３０… 第２金型
３２… 凹型湾曲面
３２ａ… 外周側壁
３２ｂ… 外壁外周端部
３２ｃ… 凹面外周端部
４０… 第３金型
４２… 突起部
４２ａ… 第１突起表面
４２ｂ… 第２突起表面
４２ｃ… 第３突起表面
４３… 貫通穴
５０… キャビティ
６０… 成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、
前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、
前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、
前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、
前記キャビティに磁性材料を供給する磁性材料供給手段と、
を有する磁場射出成形装置。
【請求項２】
前記第１金型は、前記第３金型と一体に開閉できることを特徴とする請求項１に記載の磁場射出成形装置。
【請求項３】
前記凹型湾曲面と前記凸型湾曲面とは、互いに略平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁場射出成形装置。
【請求項４】
前記突起部は、前記第３金型に形成された貫通穴を縁取りして取り囲んでいることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項５】
前記凸型湾曲面および前記凹型湾曲面の少なくとも一部を覆うように形成されており、前記第１金型および第２金型より耐摩耗性の高い被膜部を有する請求項１から請求項４までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項６】
前記キャビティの側壁の一部であって前記第１金型側の側壁である内周側壁は、前記第１金型の前記凸型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記第２金型側の側壁である外周側壁は、前記第２金型の前記凹型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記内周側壁と前記外周側壁とを接続する接続側壁は、前記第３金型の前記突起部が有する第１突起表面によって構成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項７】
前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、
前記第２突起表面は、前記凸型湾曲面の前記内周側壁と略同一の曲率を有しており、
前記第３突起表面は、前記凹型湾曲面の前記外周側壁と略同一の曲率を有していることを特徴とする請求項６に記載の磁場射出成形装置。
【請求項８】
前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、
前記第２突起表面は、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部における前記凸型湾曲面の接線方向に沿って形成されており、
前記第３突起表面は、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部における前記凹型湾曲面の接線方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項６に記載の磁場射出成形装置。
【請求項９】
前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部は、前記凸型湾曲面の外周端部である凸面外周端部から３．５ｍｍ以上離れており、
前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部は、前記凹型湾曲面の外周端部である凹面外周端部から３．５ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項１】
凸型湾曲面を有し、強磁性体から成る第１金型と、
前記凸型湾曲面に対して間隔を空けて向き合う凹型湾曲面を有し、強磁性体から成る第２金型と、
前記凸型湾曲面と前記凹型湾曲面の間に挟まれる突起部を有し、非磁性体から成る第３金型と、
前記第１金型、前記第２金型および前記第３金型によって囲まれるキャビティに磁場を発生させる磁場発生手段と、
前記キャビティに磁性材料を供給する磁性材料供給手段と、
を有する磁場射出成形装置。
【請求項２】
前記第１金型は、前記第３金型と一体に開閉できることを特徴とする請求項１に記載の磁場射出成形装置。
【請求項３】
前記凹型湾曲面と前記凸型湾曲面とは、互いに略平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁場射出成形装置。
【請求項４】
前記突起部は、前記第３金型に形成された貫通穴を縁取りして取り囲んでいることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項５】
前記凸型湾曲面および前記凹型湾曲面の少なくとも一部を覆うように形成されており、前記第１金型および第２金型より耐摩耗性の高い被膜部を有する請求項１から請求項４までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項６】
前記キャビティの側壁の一部であって前記第１金型側の側壁である内周側壁は、前記第１金型の前記凸型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記第２金型側の側壁である外周側壁は、前記第２金型の前記凹型湾曲面の一部によって構成され、
前記キャビティの側壁の一部であって前記内周側壁と前記外周側壁とを接続する接続側壁は、前記第３金型の前記突起部が有する第１突起表面によって構成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【請求項７】
前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、
前記第２突起表面は、前記凸型湾曲面の前記内周側壁と略同一の曲率を有しており、
前記第３突起表面は、前記凹型湾曲面の前記外周側壁と略同一の曲率を有していることを特徴とする請求項６に記載の磁場射出成形装置。
【請求項８】
前記突起部は、前記凸型湾曲面に接触する第２突起表面と、前記凹型湾曲面に接触する第３突起表面とを有し、
前記第２突起表面は、前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部における前記凸型湾曲面の接線方向に沿って形成されており、
前記第３突起表面は、前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部における前記凹型湾曲面の接線方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項６に記載の磁場射出成形装置。
【請求項９】
前記内周側壁の外周端部である内壁外周端部は、前記凸型湾曲面の外周端部である凸面外周端部から３．５ｍｍ以上離れており、
前記外周側壁の外周端部である外壁外周端部は、前記凹型湾曲面の外周端部である凹面外周端部から３．５ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかに記載の磁場射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２４０９５６（Ｐ２０１０−２４０９５６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９１２９５（Ｐ２００９−９１２９５）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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