本發(fā)明涉及用于對(duì)容器(以下稱作“填充對(duì)象容器”)填充粉末的粉末填充裝置以及使用該粉末填充裝置的燒結(jié)磁體制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為用于制造燒結(jié)磁體的一種方法，已知如下無(wú)壓工藝(plp(press-lessprocess))法：以預(yù)定密度對(duì)填充對(duì)象容器填充原料粉末，然后在磁場(chǎng)中進(jìn)行材料取向和燒結(jié)而不進(jìn)行壓縮成型(專利文獻(xiàn)1)。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在不降低剩余磁通密度的情況下增大矯頑力(coerciveforce)，并且獲得具有接近最終產(chǎn)品的形狀的燒結(jié)磁體。這里，要求填充對(duì)象容器被原料粉末填充的密度比填充對(duì)象容器被原料粉末簡(jiǎn)單填充的情況(自然填充)的密度高(比壓縮成型體的情況的密度低)。以下將以該密度對(duì)填充對(duì)象容器填充粉末的方式稱作“高密度填充”。

專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種對(duì)粉末填充容器進(jìn)行粉末的高密度填充的空氣拍擊裝置。在該裝置中，填充對(duì)象容器被以使得筒狀引導(dǎo)構(gòu)件的下部開(kāi)口與填充對(duì)象容器連通的方式可拆卸且可封閉地安裝。筒狀引導(dǎo)構(gòu)件的下部開(kāi)口處設(shè)置有網(wǎng)格構(gòu)件，該網(wǎng)格構(gòu)件由例如被以恒定間隔拉伸的多根線、被以恒定間隔穿孔的板材等形成。筒狀引導(dǎo)構(gòu)件的上部開(kāi)口處以可拆卸且可封閉的方式安裝有蓋。蓋連接有用于從壓縮氣體源向筒狀引導(dǎo)構(gòu)件內(nèi)供給氣體的氣體供給管和用于從筒狀引導(dǎo)構(gòu)件的內(nèi)部排出氣體的氣體排出管。氣體供給管中設(shè)置有電磁閥。另一方面，在氣體排出管中，也可以設(shè)置電磁閥，并且可以不設(shè)置電磁閥而自然地排出氣體。在空氣拍擊裝置中，從上部開(kāi)口向筒狀引導(dǎo)構(gòu)件內(nèi)投入粉末，隨后，將蓋安裝于上部開(kāi)口，并且將填充對(duì)象容器安裝于下部開(kāi)口。然后，反復(fù)開(kāi)閉設(shè)置在氣體供給管中的電磁閥，以使筒狀引導(dǎo)構(gòu)件中的粉末的上部空間的壓力交替地升降。因此，經(jīng)由網(wǎng)格構(gòu)件對(duì)填充對(duì)象容器進(jìn)行粉末的高密度填充。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2006-019521號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2001-072001號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，作為本發(fā)明人的調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在通過(guò)使用該空氣拍擊方法對(duì)填充對(duì)象容器填充粉末的情況下，粉末的填充密度根據(jù)在填充對(duì)象容器中的位置的不同而不同，并且填充密度在整個(gè)填充對(duì)象容器中不一定均勻。在本發(fā)明人進(jìn)行更詳細(xì)地調(diào)查之后，確定填充對(duì)象容器中發(fā)生填充密度的稀疏和/或稠密的位置還根據(jù)所使用的空氣拍擊裝置相對(duì)應(yīng)地變化。

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供粉末填充裝置和使用該粉末填充裝置的燒結(jié)磁體制造設(shè)備，該粉末填充裝置能夠利用粉末對(duì)粉末填充對(duì)象容器進(jìn)行高密度填充，以使填充對(duì)象容器的整個(gè)內(nèi)部中的填充密度大致均勻。

為了解決以上問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置包含：

a-1)粉末收納室，所述粉末收納室包括能夠收納粉末的內(nèi)部空間、位于上部的蓋和位于下部的下部開(kāi)口，其中所述下部開(kāi)口能夠與填充對(duì)象容器的粉末填充單元形成密閉空間；

a-2)網(wǎng)格構(gòu)件，所述網(wǎng)格構(gòu)件設(shè)置于所述下部開(kāi)口；

a-3)三個(gè)或更多個(gè)排氣口，所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口以具有二維形狀的方式設(shè)置于所述蓋；

a-4)給氣口，所述給氣口設(shè)置于所述蓋、位于由所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口中的任意三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域的內(nèi)部；以及

a-5)氣體供給單元，所述氣體供給單元以脈沖的方式通過(guò)所述給氣口向所述內(nèi)部空間反復(fù)供給壓縮氣體。

在根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置中，在蓋中以具有二維形狀的方式設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)排氣口。即，三個(gè)或更多個(gè)排氣口被以不布置在一條直線上的配置設(shè)置。在由三個(gè)或更多個(gè)排氣口中的任意三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域的內(nèi)部設(shè)置給氣口。這里，將“由三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域”定義為由使這三個(gè)排氣口彼此連接的線段圍繞的區(qū)域(三角形)。“區(qū)域的內(nèi)部”還包括在線段上的情況。在設(shè)置有四個(gè)或更多個(gè)排氣口的情況下，可以為這些排氣口額外提供滿足以上要求的另一給氣口。

蓋可以固定于粉末收納室，或者可以是可拆卸的。

當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置時(shí)，首先，將粉末收納在內(nèi)部空間中。在蓋可拆卸的情況下，可以將蓋拆下，然后可以向內(nèi)部空間供給粉末。在蓋固定于粉末收納室的情況下，可以在粉末收納室額外設(shè)置粉末供給口，從而可以通過(guò)該粉末供給口向內(nèi)部空間供給粉末，或者可以從下部開(kāi)口向內(nèi)部空間供給粉末。在填充對(duì)象容器安裝于下部開(kāi)口以使下部開(kāi)口與填充對(duì)象容器的粉末填充單元形成密閉空間的狀態(tài)下，以脈沖的方式通過(guò)給氣口向內(nèi)部空間反復(fù)供給壓縮空氣。因而，內(nèi)部空間中的粉末的上部空間的壓力交替地升降，從而經(jīng)由網(wǎng)格構(gòu)件對(duì)填充對(duì)象容器進(jìn)行粉末的高密度填充。

在根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置中，從給氣口供給到內(nèi)部空間的壓縮氣體在沿橫向擴(kuò)散的同時(shí)向下指向，進(jìn)而從給氣口朝向下部開(kāi)口側(cè)地對(duì)粉末加壓。然后，壓縮氣體因來(lái)自粉末層的反作用而向上指向，并且在沿橫向進(jìn)一步擴(kuò)散的同時(shí)到達(dá)排氣口，然后向外排出。此時(shí)，由于給氣口布置在由三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域的內(nèi)部，所以已經(jīng)沿橫向擴(kuò)散的氣體會(huì)均勻地從排氣口排出。因此，能夠抑制內(nèi)部空間中的壓力的局部上升或下降，進(jìn)而能夠從開(kāi)口經(jīng)由網(wǎng)格構(gòu)件向填充對(duì)象容器以具有大致均勻的密度的方式供給粉末。

期望給氣口布置在距所述三個(gè)排氣口的距離大致相等的位置處。該構(gòu)造能夠使內(nèi)部空間中的壓力分布進(jìn)一步大致均勻，并且能夠以具有進(jìn)一步大致均勻的密度的方式向填充對(duì)象容器供給粉末。這里，距三個(gè)排氣口的距離相等的位置可以從距離精確相等的位置略微移位。具體地，允許距三個(gè)排氣口的距離相等的位置移位該距離的至多10％。

期望的是，排氣口布置在由正方形格子、長(zhǎng)方形格子或三角形格子形成的格子的格子點(diǎn)處。期望的是，給氣口布置在格子中的單位格子的重心處。正方形格子和長(zhǎng)方形格子中的單位格子的重心位于由連接設(shè)置在單位格子中的四個(gè)格子點(diǎn)之中的三個(gè)格子點(diǎn)(因此，還剩下一個(gè)點(diǎn))的線段圍繞的區(qū)域中(如上所述，包括在線段上的情況)。另外，正方形格子和長(zhǎng)方形格子中的單位格子的重心位于距三個(gè)排氣口的距離相等的位置處。因而，利用上述原因，能夠使內(nèi)部空間中的壓力分布大致均勻。順便地，排氣口的位置可以從精確的重心(exactcentroid)略微移位，并且允許排氣口的位置移位距格點(diǎn)的距離的至多10％。

根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)磁體制造設(shè)備包含：

a)粉末填充裝置，其包括：

a-1)粉末收納室，所述粉末收納室包括能夠收納作為燒結(jié)磁體的原料的粉末的內(nèi)部空間、位于上部的蓋和位于下部的下部開(kāi)口，其中所述下部開(kāi)口能夠與填充對(duì)象容器的粉末填充單元形成密閉空間；

a-2)網(wǎng)格構(gòu)件，所述網(wǎng)格構(gòu)件設(shè)置于所述下部開(kāi)口；

a-3)三個(gè)或更多個(gè)排氣口，所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口以具有二維形狀的方式設(shè)置于所述蓋；

a-4)給氣口，所述給氣口設(shè)置于所述蓋、位于由所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口中的任意三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域的內(nèi)部；以及

a-5)氣體供給單元，所述氣體供給單元以脈沖的方式通過(guò)所述給氣口向所述內(nèi)部空間反復(fù)供給壓縮氣體；

b)取向單元，所述取向單元在所述填充對(duì)象容器填充有所述粉末的狀態(tài)下對(duì)所述粉末施加磁場(chǎng)而不施加機(jī)械壓力，以使所述粉末取向；以及

c)燒結(jié)單元，所述燒結(jié)單元在所述填充對(duì)象容器填充有所述粉末的狀態(tài)下對(duì)所述粉末進(jìn)行加熱而不施加機(jī)械壓力，以進(jìn)行燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)磁體制造方法使用如下的粉末填充裝置，所述粉末填充裝置包括：

a-1)粉末收納室，所述粉末收納室包括能夠收納作為燒結(jié)磁體的原料的粉末的內(nèi)部空間、位于上部的蓋和位于下部的下部開(kāi)口，其中所述下部開(kāi)口能夠與填充對(duì)象容器的粉末填充單元形成密閉空間；

a-2)網(wǎng)格構(gòu)件，所述網(wǎng)格構(gòu)件設(shè)置于所述下部開(kāi)口；

a-3)三個(gè)或更多個(gè)排氣口，所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口以具有二維形狀的方式設(shè)置于所述蓋；

a-4)給氣口，所述給氣口設(shè)置于所述蓋、位于由所述三個(gè)或更多個(gè)排氣口中的任意三個(gè)排氣口圍繞的區(qū)域的內(nèi)部；以及

a-5)氣體供給單元，所述氣體供給單元以脈沖的方式通過(guò)所述給氣口向所述內(nèi)部空間反復(fù)供給壓縮氣體，并且；

所述方法包括：

a)粉末填充步驟，將所述粉末填充在所述粉末填充裝置的內(nèi)部空間中，并以脈沖的方式向所述內(nèi)部空間反復(fù)供給壓縮氣體，以對(duì)所述填充對(duì)象容器填充所述粉末；

b)取向步驟，在所述填充對(duì)象容器填充有所述粉末的狀態(tài)下對(duì)所述粉末施加磁場(chǎng)而不施加機(jī)械壓力，以使所述粉末取向；以及

c)燒結(jié)步驟，在所述填充對(duì)象容器填充有所述粉末的狀態(tài)下對(duì)所述粉末進(jìn)行加熱而不施加機(jī)械壓力，以進(jìn)行燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)Ψ勰┨畛淙萜鬟M(jìn)行粉末的高密度填充，以使填充密度大致均勻。

附圖說(shuō)明

圖1a是示出根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置的整體構(gòu)造的示意圖；圖1b是示出給氣口和排氣口的配置的俯視圖。

圖2是示出位于實(shí)施方式的粉末填充裝置中的主體外側(cè)的底面的圖。

圖3a是示出待通過(guò)使用實(shí)施方式的粉末填充裝置填充粉末的填充對(duì)象容器的示例的俯視圖；圖3b是示出該示例的縱截面圖。

圖4是示出實(shí)施方式的粉末填充裝置的動(dòng)作的示意圖。

圖5是示出填充對(duì)象容器填充粉末之后的高密度化處理的示例的示意圖。

圖6是示出在蓋的內(nèi)側(cè)設(shè)置有膜等的粉末填充裝置的變型例的示意圖。

圖7a至圖7d是示出給氣口和排氣口的配置的四個(gè)變型例的俯視圖。

圖8包含圖(a-1)和圖(b-1)以及圖(a-2)和圖(b-2)，其中圖(a-1)和圖(b-1)分別示出了通過(guò)計(jì)算在空氣拍擊(airtapping)期間施加到主體中的粉末的壓力的空間分布而獲得的實(shí)施例1和實(shí)施例2的結(jié)果，圖(a-2)和圖(b-2)分別示出了通過(guò)對(duì)腔中的填充密度的分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而獲得的實(shí)施例1和實(shí)施例2的結(jié)果。

圖9是示出實(shí)施例和比較例中的填充密度的平均值和變化的大小的曲線圖。

圖10a和圖10b是分別示出了包括外周部排氣口的示例(實(shí)施例3和實(shí)施例4)的俯視圖。

圖11包含圖(a-1)和圖(b-1)以及圖(a-2)和圖(b-2)，其中圖(a-1)和圖(b-1)分別示出了通過(guò)計(jì)算在空氣拍擊期間施加到主體中的粉末的壓力的空間分布而獲得的實(shí)施例3和實(shí)施例4的結(jié)果，圖(a-2)和圖(b-2)分別示出了通過(guò)對(duì)腔中的填充密度的分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而獲得的實(shí)施例3和實(shí)施例4的結(jié)果。

圖12是示出根據(jù)實(shí)施方式的燒結(jié)磁體制造設(shè)備的整體構(gòu)造的示意圖。

具體實(shí)施方式

將基于圖1至圖12說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置和燒結(jié)磁體制造設(shè)備的實(shí)施方式。

圖1a是示出根據(jù)實(shí)施方式的粉末填充裝置10的整體構(gòu)造的示意圖。粉末填充裝置10包括主體11、蓋12和氣體供給源13。

主體11是箱狀長(zhǎng)方形平行六面體。主體11的頂部整體是開(kāi)放的，并且底部設(shè)置有將稍后說(shuō)明的下部開(kāi)口111。蓋12是具有與主體11相同的橫截面的箱狀長(zhǎng)方形平行六面體。蓋12的底部整體是開(kāi)放的，并且頂部設(shè)置有將稍后說(shuō)明的給氣口121和排氣口122。作為主體11和蓋12，可以使用由不銹鋼、鋁等形成的構(gòu)件。

在蓋12的側(cè)壁的下端遍及整周地設(shè)置有密封材料123。蓋12的上表面設(shè)置有連接構(gòu)件125，連接構(gòu)件125連接到對(duì)蓋12向下加壓的加壓缸124的可動(dòng)部。當(dāng)蓋12載置在主體11上并通過(guò)加壓缸124朝向主體11側(cè)加壓時(shí)，確保主體11與蓋12之間的邊界處的氣密性，由此形成具有內(nèi)部空間102的粉末收納室101，其中除了下部開(kāi)口111、給氣口121和排氣口122以外的部分均是密封的。密封材料123可以設(shè)置在主體11的側(cè)壁的上端。

在主體11的底部，設(shè)置有總數(shù)為18個(gè)的長(zhǎng)方形下部開(kāi)口111，即，在該長(zhǎng)方形的底部的長(zhǎng)邊方向上等間隔設(shè)置有六個(gè)長(zhǎng)方形下部開(kāi)口111，在短邊方向上采用比長(zhǎng)邊方向上的間隔長(zhǎng)的間隔而等間隔設(shè)置有三個(gè)長(zhǎng)方形的下部開(kāi)口111。在位于主體11的外側(cè)的底面，以圍繞所有18個(gè)下部開(kāi)口111的方式設(shè)置有密封材料113(參見(jiàn)圖2)。

各下部開(kāi)口111均附接有網(wǎng)格構(gòu)件15。網(wǎng)格構(gòu)件15通過(guò)在縱向和橫向上(verticallyandhorizontally)以恒定間隔設(shè)置多根拉伸線而形成。在本實(shí)施方式中，將具有3μm的平均粒徑的粉末設(shè)定為用于對(duì)填充對(duì)象容器進(jìn)行填充的對(duì)象，并且將網(wǎng)格構(gòu)件15的線的間隔設(shè)定為3mm。以這種方式，網(wǎng)格構(gòu)件15中的線的間隔比粉末的平均粒徑大三個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，由于粉末的顆粒是聚集的，所以僅通過(guò)將粉末載置在網(wǎng)格構(gòu)件15上，粉末不會(huì)穿過(guò)線之間的空間而落下。

在位于主體11側(cè)的底面，通過(guò)間隔件30安裝有填充對(duì)象容器20。在填充對(duì)象容器20中，在長(zhǎng)方形的平板狀主體21的上表面?zhèn)仍O(shè)置有18個(gè)平板狀的腔22。腔22以與粉末填充裝置10的主體11中的下部開(kāi)口111相同的間隔設(shè)置，即，在長(zhǎng)邊方向上設(shè)置有六個(gè)腔，在短邊方向上設(shè)置有三個(gè)腔(參見(jiàn)圖3)。腔22的上表面具有與下部開(kāi)口111相同的形狀。間隔件30由具有通孔31的板狀介質(zhì)形成，通孔31被以具有與下部開(kāi)口111相同的形狀和相同的配置的方式設(shè)置為18個(gè)，并且間隔件30還包含以圍繞所有18個(gè)通孔31的方式設(shè)置于下表面的密封材料32。當(dāng)從下方依次堆疊填充對(duì)象容器20、間隔件30和主體11以使腔22、通孔31和下部開(kāi)口111的位置匹配，并且通過(guò)加壓缸124經(jīng)由蓋12向填充對(duì)象容器20側(cè)對(duì)主體11加壓時(shí)，通過(guò)密封材料113和32確保了主體11與間隔件30之間的邊界處以及間隔件30與填充對(duì)象容器20之間的邊界處的氣密性，并且通過(guò)填充對(duì)象容器20密封了主體11的下部開(kāi)口111。在使用根據(jù)本實(shí)施方式的粉末填充裝置10時(shí)，不必在主體11與填充對(duì)象容器20之間夾設(shè)間隔件30，主體11的底面可以直接附接于填充對(duì)象容器20。將在說(shuō)明粉末填充裝置10的使用方法時(shí)說(shuō)明使用間隔件30的目的。

如圖1b的俯視圖所示，蓋12的頂部設(shè)置有六個(gè)給氣口121和18個(gè)排氣口122。圖1b通過(guò)虛線示出當(dāng)主體11、蓋12、間隔件30和填充對(duì)象容器20彼此重疊時(shí)填充對(duì)象容器20的腔22所布置的位置。排氣口122被以如下方式配置成具有二維形狀：在長(zhǎng)方形的頂部的長(zhǎng)邊方向上以等間隔配置六個(gè)排氣口122，在短邊方向上采用比長(zhǎng)邊方向上的間隔長(zhǎng)的間隔而等間隔配置三個(gè)排氣口122。即，排氣口122布置在長(zhǎng)方形格子中的格子點(diǎn)(latticepoint)處。當(dāng)蓋12安裝于主體11時(shí)，各排氣口122均位于對(duì)應(yīng)的下部開(kāi)口111的長(zhǎng)方形的重心的正上方。給氣口121被以如下方式配置成具有二維形狀：在長(zhǎng)邊方向上以排氣口122的間隔兩倍長(zhǎng)的間隔配置三個(gè)給氣口121，在短邊方向上以與排氣口122的間隔相同的間隔配置兩個(gè)給氣口121。這里，將注意力放在由連接圖1b所示的四個(gè)排氣口1221、1222、1223和1224中的任意三個(gè)排氣口的線段限定的三角形所形成的區(qū)域。例如，將重點(diǎn)放在由使三個(gè)排氣口1221、1222和1223彼此連接的線段限定的三角形所形成的區(qū)域122a，給氣口121布置在線段上，即，給氣口121布置在如以上定義的區(qū)域122a中。這同樣適用于諸如排氣口1221、1222和1224等的排氣口的其它組合。此外，排氣口1221和1223以及排氣口1222和1224相對(duì)于給氣口121對(duì)稱。因而，由使四個(gè)排氣口1221、1222、1223和1224中的任意三個(gè)排氣口彼此連接的線段限定的三角形所形成的區(qū)域包括相對(duì)于給氣口121對(duì)稱的兩個(gè)排氣口。給氣口121還與布置有排氣口122的長(zhǎng)方形格子的單位格子122u的重心的位置一致。如上所述，四個(gè)排氣口1221、1222、1223和1224中的任一排氣口均具有距給氣口121的距離相等的位置。

如將稍后說(shuō)明的，粉末填充裝置10具有用于蓋12的移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于在向主體11內(nèi)供給粉末時(shí)使蓋12從主體11的正上方位置橫向移動(dòng)。

氣體供給源13包括壓縮氣體源131、壓縮氣體配管132和電磁閥133。壓縮氣體配管132從壓縮氣體源131分支為6根(圖1中僅示出三根)，并且這六根壓縮氣體配管132連接到對(duì)應(yīng)的給氣口121。六根壓縮氣體配管132中均設(shè)置有電磁閥133。在處理諸如燒結(jié)磁體的原料合金化粉末等的容易氧化的粉末的情況下，可以使用諸如氮?dú)獾确腔钚詺怏w或稀有氣體作為壓縮氣體。在處理不存在氧化問(wèn)題的粉末的情況下，就成本而言可以使用空氣。壓縮氣體配管132的一部分具有柔性，使得蓋12能夠在主體11的正上方的位置與其它位置之間移動(dòng)，或者在將蓋12壓向主體11時(shí)使得蓋12能夠上下移動(dòng)。本實(shí)施方式中使用的電磁閥133是能夠以每秒大約數(shù)十次的高速反復(fù)開(kāi)閉的閥。可以僅在配管分支為六根壓縮氣體配管132所在的點(diǎn)的前方(壓縮氣體源131側(cè))的位置處設(shè)置一個(gè)電磁閥133。

在本實(shí)施方式中，排氣口122就這樣向蓋12的外側(cè)開(kāi)放。然而，排氣口122可以連接到設(shè)置在蓋12的外側(cè)的排氣管，電磁閥可以設(shè)置在排氣管中。在使用這種電磁閥的情況下，開(kāi)閉時(shí)刻被設(shè)定為與壓縮氣體配管132中的電磁閥133的開(kāi)閉時(shí)刻相反。

在處理易于氧化的粉末的情況下，粉末填充裝置10中的至少主體11和蓋12與填充對(duì)象容器20和間隔件30一起收納在充滿非活性氣體(在無(wú)氧環(huán)境下)的外容器(未示出)中。

將參照?qǐng)D4說(shuō)明本實(shí)施方式中的粉末填充裝置10的動(dòng)作。首先，在主體11與蓋12彼此分離的狀態(tài)下，向主體11內(nèi)供給粉末p(圖4的(a))。此時(shí)，粉末p被載置在設(shè)置于下部開(kāi)口111的網(wǎng)格構(gòu)件15上，但是粉末p不穿過(guò)網(wǎng)格構(gòu)件15中的線之間的空間，并且歸因于上述原因，粉末p不會(huì)落下。

然后，將在上表面安裝有間隔件30的填充對(duì)象容器20以如下方式布置在主體11的正下方：使主體11中的下部開(kāi)口111的位置與填充對(duì)象容器20中的腔22的位置匹配。另外，將蓋12載置在主體11上。通過(guò)加壓缸124對(duì)蓋12向下加壓(圖4的(b))。因而，通過(guò)密封材料123、113和32分別確保了蓋12與主體11之間、主體11與間隔件30之間以及間隔件30與填充對(duì)象容器20之間的氣密性。

在該狀態(tài)下，使電磁閥133以每秒數(shù)十次的周期反復(fù)進(jìn)行開(kāi)閉，由此通過(guò)壓縮氣體配管132和給氣口121以脈沖的方式從壓縮氣體源131向粉末收納室101的內(nèi)部空間102反復(fù)供給壓縮氣體(圖4的(c))。歸因于排氣口122的排氣阻力，所供給的壓縮氣體略微延遲于氣體供給的時(shí)刻地從排氣口122排出。因而，壓力在粉末收納室101的內(nèi)部空間102中以上述周期反復(fù)升降。粉末p被壓力(空氣拍擊)以相同的周期向下反復(fù)加壓，并且粉末p被從網(wǎng)格構(gòu)件15中的線之間的空間向下推以落下到填充對(duì)象容器20的腔22。壓縮氣體的壓力以及周期與一個(gè)周期中的用于供給壓縮氣體的時(shí)間的比(占空比)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)對(duì)待處理的每種粉末進(jìn)行預(yù)先實(shí)驗(yàn)來(lái)適當(dāng)?shù)叵薅ā?/p>

當(dāng)進(jìn)行了預(yù)定時(shí)間的操作時(shí)，腔22充滿粉末p，并且粉末p占據(jù)腔22上方的直至間隔件30中的通孔31的特定位置。然后，解除通過(guò)加壓缸124的加壓，使處于彼此一體化的狀態(tài)下的填充對(duì)象容器20和間隔件30與主體11分離(圖4的(d))。因此，完成了腔22和通孔31填充粉末p的操作。

這里，已經(jīng)說(shuō)明了使用間隔件30的實(shí)施方式。間隔件30用于通過(guò)接下來(lái)將說(shuō)明的后處理進(jìn)一步提高粉末的填充密度。因此，只要無(wú)需將填充密度提高為比通過(guò)空氣拍擊獲得的填充密度高，就不必使用間隔件30。然而，在通過(guò)plp法制造rfeb(r2fe14b：r表示諸如nd等的稀土類元素)燒結(jié)磁體的情況下，僅通過(guò)空氣拍擊難以實(shí)現(xiàn)所要求的填充密度。因此，期望通過(guò)使用間隔件30進(jìn)行如下高密度化處理。

將參照?qǐng)D5說(shuō)明高密度化處理。

首先，通過(guò)刮具36刮除從間隔件30的上表面略微突出的粉末p，并且使粉末p的上表面與間隔件30的上表面處于同一平面(圖5的(a))。本實(shí)施方式中的刮具36包含第一刮除單元361至第三刮除單元363。第一刮除單元361至第三刮除單元至363的與粉末p接觸的頂端的高度從第一刮除單元361朝向第三刮除單元363減小。當(dāng)刮具36整體以第一刮除單元361、第二刮除單元362和第三刮除單元363的順序移動(dòng)以與粉末p接觸時(shí)，能夠逐漸地刮除粉末p。然后，將具有與間隔件30的通孔31相同形狀的沖頭35從上側(cè)插入通孔31，因而將通孔31中的粉末p推入填充對(duì)象容器20的腔22(圖5的(b))。因而，以比通過(guò)粉末填充裝置10填充的情況的密度高的密度對(duì)腔22填充粉末p。

這里，為了抑制因重復(fù)使用而發(fā)生磨耗，使用具有優(yōu)異耐磨耗性的材料用于各刮除單元361至363和間隔件30。本實(shí)施方式的各刮除單元361至363均由(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jis)的g4404中規(guī)定的)skd11制成，skd11是具有如下表1所示的成分的冷切割鋼材。盡管依賴于制造條件，但是skd11具有硬度為60以上的高值的洛氏硬度(hrc)。對(duì)于本實(shí)施方式的間隔件30，對(duì)不銹鋼(sus304)進(jìn)行硬鍍鉻，以將表面的hrc控制為63以上。如果間隔件30被磨耗，則由各刮除單元361至363刮除的粉末p的量會(huì)改變，因而填充腔22的粉末p的填充量會(huì)改變。因此，期望間隔件30的表面的hrc比各刮除單元361至363的hrc高。

表1

skd11的成分(單位：質(zhì)量％)

圖6示出了本實(shí)施方式的變型例中的粉末填充裝置10a。粉末填充裝置10a包含具有主體11和蓋12a的粉末收納室101a。主體11具有與上述實(shí)施例相同的構(gòu)造，但是蓋12a具有如下構(gòu)造。蓋12a具有膜126和膜抑制構(gòu)件127。膜126由硅橡膠制成且被沿橫向拉伸，膜抑制構(gòu)件127是金屬網(wǎng)且設(shè)置在膜126的正下方。除了以上說(shuō)明以外，粉末填充裝置10a的構(gòu)造與粉末填充裝置10的構(gòu)造相同。

粉末填充裝置10a的操作與粉末填充裝置10的操作相同。當(dāng)從給氣口121向粉末收納室101a的內(nèi)部空間102a導(dǎo)入壓縮氣體時(shí)，壓縮氣體本身不穿過(guò)膜126，而是對(duì)膜126向下加壓(圖6中的點(diǎn)劃線)，進(jìn)而使膜126的下側(cè)的氣體對(duì)粉末p加壓。因此，與粉末填充裝置10同樣，能夠?qū)⒎勰﹑從網(wǎng)格構(gòu)件15中的線之間的空間壓下，并且能夠?qū)⒎勰┕┙o到填充對(duì)象容器20的腔22。在使用膜126的情況下，當(dāng)從給氣口121向粉末收納室101a的內(nèi)部空間102a導(dǎo)入壓縮氣體的情況下，能夠防止如下情形的發(fā)生：主體11中的粉末p飛散到內(nèi)部空間102a中的膜126的上側(cè)，即，飛散到給氣口121和排氣口122側(cè)的區(qū)域1021a中，進(jìn)而使給氣口121或排氣口122被粉末p堵塞。

如果不設(shè)置膜抑制構(gòu)件127，則膜126可能會(huì)被過(guò)度地降下而與主體11中的粉末p接觸。如果膜126與粉末p接觸，則壓縮力會(huì)直接作用于粉末p，因而產(chǎn)生密度分布。因而，在蓋12a的內(nèi)側(cè)、膜126的下方設(shè)置膜抑制構(gòu)件127，如此防止膜126與粉末p接觸。

膜126的材料不限于硅橡膠，只要其具有柔性即可。例如，可以使用聚氨酯等。膜抑制構(gòu)件127不限于金屬網(wǎng)，只要其能夠抑制膜126下降成比膜抑制構(gòu)件127低且能夠使氣體穿過(guò)膜抑制構(gòu)件127即可。例如，可以使用板材中設(shè)置有多個(gè)孔的構(gòu)件或棒材被橫向配置的構(gòu)件。

圖7a至圖7d示出了給氣口121和排氣口122的配置的變型例。圖7a是如下情況：給氣口121分別配置在配置有排氣口122的長(zhǎng)方形格子中的所有單位格子的重心(換句話說(shuō)，給氣口121配置在通過(guò)將排氣口122的長(zhǎng)方形格子沿縱向和橫向移位半個(gè)周期而獲得的長(zhǎng)方形格子的所有格子點(diǎn)上)。圖7b是與填充對(duì)象容器20中的腔22的位置沒(méi)有關(guān)系的如下情況：排氣口122布置在正方形格子的格子點(diǎn)上，給氣口121布置在正方形格子中的單位格子的重心處。圖7c是如下情況：排氣口122布置在三角形格子的格子點(diǎn)上，給氣口121布置在三角形格子的單位格子的重心處。圖7d是如下情況：排氣口122布置在長(zhǎng)方形格子的格子點(diǎn)(該格子點(diǎn)的周期和位置與圖1b的示例中的長(zhǎng)方形格子的格子點(diǎn)的周期和位置不同)，給氣口121被布置成從該長(zhǎng)方形格子中的單位格子的重心移位距四個(gè)相鄰排氣口122的距離的10％(布置在不像上述實(shí)施方式那樣與單位格子的重心的位置等同的位置處)。這些情況均滿足本發(fā)明中的對(duì)給氣口121和排氣口122的位置的要求。

接下來(lái)，將說(shuō)明基于本實(shí)施方式中的粉末填充裝置的構(gòu)造的計(jì)算結(jié)果和使用本實(shí)施方式中的粉末填充裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。使用膜126等的粉末填充裝置10a用于下述實(shí)驗(yàn)中，但是即使當(dāng)使用粉末填充裝置10時(shí)，除了粉末p會(huì)在粉末收納室101的內(nèi)部空間102中飛散的問(wèn)題以外，也會(huì)獲得同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在忽略膜126和膜抑制構(gòu)件127的情況下進(jìn)行計(jì)算。關(guān)于給氣口121和排氣口122的位置，提供圖1b所示的情況(實(shí)施例1)和圖7d所示的情況(實(shí)施例2)這兩種情況。

圖8包括通過(guò)計(jì)算在空氣拍擊期間施加到主體11中的粉末p的壓力的空間分布而獲得的結(jié)果。圖8的(a-1)示出了實(shí)施例1中獲得的結(jié)果，圖8的(b-1)示出了實(shí)施例2中獲得的結(jié)果。圖8還包括通過(guò)對(duì)填充對(duì)象容器的粉末p的填充密度的分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而獲得的結(jié)果。圖8的(a-2)示出了實(shí)施例1中獲得的結(jié)果，圖8的(b-2)示出了實(shí)施例2中的獲得的結(jié)果。在填充密度分布的實(shí)驗(yàn)中，代替圖3所示的填充對(duì)象容器20，使用如下填充對(duì)象容器：該填充對(duì)象容器在填充對(duì)象容器20的設(shè)置有18個(gè)腔22的整個(gè)區(qū)域中具有一個(gè)腔。圖8的(b-1)和(b-2)以重疊的方式假想地示出了填充對(duì)象容器20中的18個(gè)腔22。圖8中的濃淡表示壓力或填充密度的差異。即，陰影表示顏色越黑(接近黑色)，壓力越低或填充密度越小。從圖8可知，壓力的空間分布的計(jì)算結(jié)果和腔22的填充密度的分布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩者表明，實(shí)施例1比實(shí)施例2接近均勻。

圖9以曲線圖示出了在對(duì)圖3所示的填充對(duì)象容器20中的18個(gè)腔22填充粉末的情況下通過(guò)對(duì)填充密度的平均值和各腔的粉末的質(zhì)量變化量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而得到的結(jié)果。曲線圖的橫軸表示粉末供給時(shí)間，該粉末供給時(shí)間是在通過(guò)空氣拍擊反復(fù)供給壓縮氣體以供給粉末的時(shí)間。各腔的粉末的質(zhì)量變化是指18個(gè)腔中最大質(zhì)量與最小質(zhì)量之間的差值。腔的容量是2.06cm³。填充密度的變化是用圖9所示的粉末的質(zhì)量變化的值除以該容量的值而獲得的。發(fā)現(xiàn)與實(shí)施例2相比，實(shí)施例1分別呈現(xiàn)出填充密度的略微高的平均值和各腔的粉末質(zhì)量(填充密度)顯著小的變化。然而，實(shí)施例2仍處于可行的水平。

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置，可以進(jìn)行如下變型。在根據(jù)本發(fā)明的粉末填充裝置中，在蓋中以具有二維形狀的方式設(shè)置至少三個(gè)排氣口，在由該至少三個(gè)排氣口中的任意三個(gè)排氣口圍繞而成的區(qū)域的內(nèi)部設(shè)置給氣口，并且還可以在蓋中以圍繞設(shè)置上述排氣口和上述給氣口的區(qū)域的方式布置多個(gè)排氣口(外周部排氣口)。在粉末收納室中，由于從給氣口供給的氣體的移動(dòng)被限制在粉末收納室的外周部(側(cè)壁附近)，所以外周部處的壓力容易比中央附近的壓力高。結(jié)果，在填充對(duì)象容器中可能發(fā)生不均勻性，即外周部側(cè)的粉末的填充密度比中央附近的粉末的填充密度高。因而，當(dāng)設(shè)置有上述外周部排氣口時(shí)，能夠高效率地從粉末體收納室中的外周部附近排出氣體，從而能夠使粉末收納室的壓力進(jìn)一步大致均勻。因此，使填充對(duì)象容器中的粉末的填充密度進(jìn)一步大致均勻。

圖10a和圖10b分別示出了具有外周部排氣口的粉末填充裝置中的給氣口121、排氣口122和外周部排氣口1220的配置的實(shí)施例3和實(shí)施例4。由于除了給氣口121、排氣口122和外周部排氣口1220以外，實(shí)施例3和實(shí)施例4中的粉末填充裝置具有與其它實(shí)施例相同的構(gòu)造，所以將省略詳細(xì)說(shuō)明。以下將說(shuō)明給氣口121、排氣口122和外周部排氣口1220的構(gòu)造。

給氣口121和排氣口122在實(shí)施例3中以與圖1b所示的示例相同的配置設(shè)置在蓋12中，在實(shí)施例4中以與圖7a所示的示例相同的配置設(shè)置在蓋12中。外周部排氣口1220在實(shí)施例3和實(shí)施例4中具有共同的構(gòu)造。外周部排氣口1220設(shè)置在粉末收納室101的外周部側(cè)(側(cè)壁附近)，該外周部側(cè)比配置有給氣口121和排氣口122的區(qū)域122x靠外。在區(qū)域122x的(圖10a和圖10b中的)右側(cè)和左側(cè)設(shè)置在縱向上一列、三個(gè)外周部排氣口1220，在區(qū)域122x的(圖10a和圖10b中的)上側(cè)和下側(cè)設(shè)置在橫向上一行、八個(gè)外周部排氣口1220。相鄰的外周部排氣口1220之間的間隔與排氣口122的間隔基本相同。粉末收納室101的橫截面中的四個(gè)角為圓形(未示出)。因此，為了將所有外周部排氣口1220配置在粉末收納室101內(nèi)，橫向上的行的兩端處的外周部排氣口1220配置在比等間隔配置的情況靠?jī)?nèi)側(cè)。所有外周部排氣口1220的直徑可以彼此相等。然而，在本實(shí)施方式中，配置在橫向上的外周部排氣口1220與排氣口122之間的距離比配置在縱向上的外周部排氣口1220與排氣口122之間的距離短。因而，使配置在橫向上的外周部排氣口1220的直徑比配置在縱向上的外周部排氣口1220的直徑小。

對(duì)于實(shí)施例3和實(shí)施例4，圖11包括通過(guò)計(jì)算在空氣拍擊期間施加到主體11中的粉末p的壓力的空間分布而獲得的結(jié)果((a-1)和(a-2))和通過(guò)對(duì)填充對(duì)象容器的粉末p的填充密度的分布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而獲得的結(jié)果((b-1)和(b-2))。當(dāng)比較實(shí)施例3和除了外周部排氣口1220以外具有與實(shí)施例3相同的構(gòu)造的實(shí)施例1(圖8的(a-1)和(a-2))時(shí)，在實(shí)施例3中，進(jìn)一步抑制了填充對(duì)象容器的邊緣部附近的填充密度的增大，從而使填充密度進(jìn)一步大致均勻。當(dāng)比較實(shí)施例3和實(shí)施例4時(shí)，在給氣口121較密集配置的實(shí)施例4中，進(jìn)一步增大了填充對(duì)象容器的中央附近的填充密度。因而，在實(shí)施例4中，減小了邊緣部附近的填充密度的差異，從而使填充對(duì)象容器整體的填充密度的均勻性更好。

接下來(lái)，將參照?qǐng)D12說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)磁體制造設(shè)備的實(shí)施方式。本實(shí)施方式的燒結(jié)磁體制造設(shè)備40包含粉末填充裝置10(或10a)、粉末高密度化裝置42、蓋附接單元43、取向裝置(取向單元)44和燒結(jié)爐(燒結(jié)單元)45。燒結(jié)磁體制造設(shè)備40還包含以粉末填充裝置10、粉末高密度化裝置42、蓋附接單元43、取向裝置44和燒結(jié)爐45的順序輸送填充對(duì)象容器20的輸送裝置(帶輸送器)46。在這些裝置中除了燒結(jié)爐45以外的裝置均收納在內(nèi)部具有非活性氣體環(huán)境的共用外容器47中。由于還向燒結(jié)爐45內(nèi)單獨(dú)供非活性氣體，因而燒結(jié)爐45也具有非活性氣體環(huán)境。用于使外容器47和燒結(jié)爐45內(nèi)獲得非活性氣體環(huán)境的部件構(gòu)成無(wú)氧環(huán)境收納單元。粉末填充裝置10中的壓縮氣體源131整體和壓縮氣體配管132中的一些壓縮氣體配管布置在外容器47之外。

粉末填充裝置10是對(duì)填充對(duì)象容器20填充作為燒結(jié)磁體的原料的粉末的裝置，并且粉末填充裝置10具有上述構(gòu)造。粉末高密度化裝置42包含上述沖頭35和刮具36。蓋附接單元43是用于將填充對(duì)象容器20的蓋(與粉末填充裝置10的蓋12不同)附接到已經(jīng)填充有粉末的填充對(duì)象容器20的裝置。該蓋用于防止合金粉末因取向裝置44中的磁場(chǎng)、燒結(jié)爐45中的氣體的對(duì)流等而從填充對(duì)象容器20飛散。

取向裝置44包含線圈441和容器升降裝置442。線圈441具有大致在豎直方向(上下方向)上的軸線，并且布置在容器升降裝置442的上方。容器升降裝置442是使填充對(duì)象容器20在填充對(duì)象容器20被容器輸送裝置46輸送所在處的位置與線圈441的內(nèi)部空間之間上下移動(dòng)的裝置。

燒結(jié)爐45包含：燒結(jié)室451，其能夠收納多個(gè)填充對(duì)象容器20；搬入口452，其與外容器47連通；和門453，其設(shè)置在搬入口452中且具有隔熱性。

以下將說(shuō)明燒結(jié)磁體制造設(shè)備40的動(dòng)作。首先，容器輸送裝置46將填充對(duì)象容器20輸送到粉末填充裝置10。如上所述，對(duì)填充對(duì)象容器20的腔22填充合金粉末。然后，容器輸送裝置46將填充對(duì)象容器20輸送到粉末高密度化裝置42。如上所述，在通過(guò)使用沖頭35對(duì)粉末進(jìn)行高密度化之后，通過(guò)刮具36除去上部的超量粉末。容器輸送裝置46將填充對(duì)象容器20輸送到蓋附接單元43，并且使蓋附接到填充對(duì)象容器20。然后，通過(guò)輸送裝置46將填充對(duì)象容器20輸送到取向裝置44，并且通過(guò)取向裝置44中的容器升降裝置442將填充對(duì)象容器20布置在線圈441中。由線圈441產(chǎn)生的磁場(chǎng)使填充對(duì)象容器20中的粉末取向。在取向處理之后，通過(guò)容器升降裝置442將填充對(duì)象容器20從線圈441向下移動(dòng)，并且通過(guò)輸送裝置46將填充對(duì)象容器20輸送到燒結(jié)爐45。在燒結(jié)室451中以預(yù)定溫度(通常為800℃至1100℃)對(duì)填充對(duì)象容器20加熱，如此對(duì)填充對(duì)象容器20中的粉末進(jìn)行燒結(jié)。

如上所述，在燒結(jié)磁體制造設(shè)備40中，能夠在不進(jìn)行壓縮成型的情況下通過(guò)使用進(jìn)行磁場(chǎng)取向和燒結(jié)的plp法來(lái)制造燒結(jié)磁體。

雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不應(yīng)被理解為以任何方式限于以上實(shí)施方式，并且顯而易見(jiàn)地，能夠在不超出本發(fā)明的主旨和范圍的情況下進(jìn)行各種改變和變型。

本申請(qǐng)基于2016年2月18日遞交的日本專利申請(qǐng)no.2016-029303和2016年8月25日遞交的日本專利申請(qǐng)no.2016-165067，并且通過(guò)引用將這兩件日本專利申請(qǐng)的內(nèi)容并入本文。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10、10a粉末填充裝置

101、101a粉末收納室

102、102a粉末收納室的內(nèi)部空間

1021a粉末收納室的內(nèi)部空間中的比膜靠給氣口和排氣口側(cè)的區(qū)域

11粉末填充裝置的主體

111粉末填充裝置的下部開(kāi)口

113、123、32密封材料

12、12a粉末填充裝置的蓋

121給氣口

122、1221、1222、1223、1224排氣口

122a由三個(gè)排氣口圍繞而成的區(qū)域

122u單位格子

122x布置有給氣口和排氣口的區(qū)域

1220外周部排氣口

124加壓缸

125連接構(gòu)件

126膜

127膜抑制構(gòu)件

13氣體供給源

131壓縮氣體源

132壓縮氣體配管

133電磁閥

15網(wǎng)格構(gòu)件

20填充對(duì)象容器

21填充對(duì)象容器的主體

22腔

30間隔件

31通孔

35沖頭

36刮具

361、362、363刮除單元

40燒結(jié)磁體制造設(shè)備

42粉末高密度化裝置

43蓋安裝單元

44取向裝置

441線圈

442容器升降裝置

45燒結(jié)爐

451燒結(jié)室

452搬入口

453門

46容器傳輸裝置

47外容器