预成型体芯片、压粉磁芯及它们的制造装置和制造方法与流程

1.本发明涉及一种预成型体芯片的制造装置、预成型体芯片、压粉磁芯的制造装置、压粉磁芯、预成型体芯片的制造方法及压粉磁芯的制造方法。


背景技术：

2.以往公开有一种提高了压粉磁芯的磁性的压粉磁芯的制造方法和制造装置。例如，在日本专利特开2006－245055号公报中公开了一种压粉磁芯的制造装置和其方法，其在用于填充含有扁平的fe-co系合金粉末的磁性粉末的成型模具的型腔中，在填充磁性粉末后施加振动或形成磁路，以使磁性粉末的磁性取向一致而进行成型。另外，日本专利特开2020—149997号公报中公开了一种压粉磁芯的制造方法，该制造方法是将扁平的软磁性粉末填充到壳体中，赋予振动和磁场，使硬化性树脂液浸入其中，在减压脱气的同时使硬化性树脂液硬化。


技术实现要素：

3.在对扁平的软磁性粉末施加振动使其扁平方向一致的情况下，为了使软磁性粉末容易振动，需要少量的放进型腔或外壳中，需要花费时间。另外，为了使成型模具和外壳振动，有时需要大型的振动发生器。因此，施加振动使软磁性粉末的磁性取向一致可能会导致降低生产效率。
4.另一方面，在成型模具上施加磁场的情况下，软磁性粉末会附着在冲头和型腔上，在下一个产品成型时，会在成型模具上产生刮痕，产品上有损伤。另外，在通过硬化性树脂液使软磁性粉末硬化的情况下，需要维持取向的软磁性粉末的位置。因此，在异形的压粉磁芯中，可能难以维持取向的软磁性粉末的位置，并且可能对压粉磁芯的形状产生限制。
5.本发明的目的在于提供一种可以制造提高磁特性和形状自由度的压粉磁芯的预成型体芯片的制造装置、预成型体芯片、预成型体芯片的制造方法、以及使用该预成型体芯片的压粉磁芯的制造装置、压粉磁芯和压粉磁芯的制造方法。
6.本发明所涉及的预成型体芯片的制造装置的特征在于，具有：磁固定悬架装置，其具备一对磁铁，在该一对磁铁之间形成有可悬架软磁性粉末的磁场；一对冲头，其形成为可对悬架在所述磁场上的所述软磁性粉末进行加压成型。
7.本发明所涉及的预成型体芯片是通过上述预成型体芯片的制造装置所制造的。
8.本发明所涉及的压粉磁芯的制造装置具备能够配置多个上述的预成型体芯片的模具。
9.本发明所涉及的压粉磁芯是通过上述压粉磁芯的制造装置所制造的。
10.本发明所涉及的预成型体芯片的制造方法的特征在于，具有：在一对磁铁之间形成的磁场上悬架软磁性粉末的悬架工序；对所述悬架工序中悬架的所述软磁性粉末进行加压成型的软磁性粉末加压工序。
11.本发明所涉及的压粉磁芯的制造方法的特征在于，具有：配置工序，将通过所述的
预成型体芯片的制造方法制造的多个预成型体芯片的磁性取向一致地配置在模具上；加压成型工序，对在所述配置工序中配置的多个所述预成型体芯片进行加压成型。
12.根据本发明，能够提供一种可以制造提高磁特性和形状自由度的压粉磁芯的预成型体芯片的制造装置、预成型体芯片、预成型体芯片的制造方法、以及使用该预成型体芯片的压粉磁芯的制造装置、压粉磁芯和压粉磁芯的制造方法。
附图说明
13.图1是示出本发明的实施方式所涉及的预成型体芯片的立体图。
14.图2是示出本发明的实施方式所涉及的通过预成型体芯片的制造装置的预成型体芯片的制造工序中，加压成型前的状态的示意图，(a)是正面示意图，(b)是(a)的iib－iib截面示意图。
15.图3是示出本发明的实施方式所涉及的通过预成型体芯片的制造装置的预成型体芯片的制造工序中，加压成型中的状态的示意图，(a)是正面示意图，(b)是(a)的iiib－iiib截面示意图。
16.图4是本发明的实施方式所涉及的具备转塔车床(turretlathe)的预成型体芯片的制造装置的平面示意图。
17.图5是示出本发明的实施方式所涉及的压粉磁芯的立体图。
18.图6是示出本发明的实施方式所涉及的压粉磁芯的制造装置的截面示意图。
19.图7是示出本发明的实施方式所涉及的另一实施方式的压粉磁芯的立体图。
20.图8是示出本发明的实施方式所涉及的另一实施方式的压粉磁芯的制造装置的示意图，(a)是平面示意图，(b)是(a)的viiib－viiib截面示意图。
具体实施方式
21.下面，结合附图对本发明的实施方式进行说明。图1所示的预成型体芯片10通过后述的冲头120对软磁性粉末进行加压成型。这里，软磁性粉末是由软磁性材料构成的粉末。软磁性粉末可以使用饱和磁性密度高、加压时塑性变形性优秀的纯铁、铝硅铁粉(sendust)、硅钢、坡莫合金(permalloy)等铁系合金。
22.预成型体芯片10形成为长条状的大致圆柱状，沿着轴心d方向设定有磁性取向f。后面将详细说明，本发明的本实施方式所涉及的压粉磁芯51、51a是通过加压成型多个预成型体芯片10而制造的。预成型体芯片10可以配合要制造的压粉磁芯，以各种大小、形状而形成。本实施方式中的预成型体芯片10例如可以设为直径约2mm左右，高度约10mm左右。
23.图2(a)、图2(b)和图3(a)、图3(b)中示出了预成型体芯片10的制造设备100。预成型体芯片10的制造装置100具有磁固定悬架装置110和一对冲头120(上冲头121、下冲头122)。磁固定悬架装置110具有作为一对磁铁的第一磁铁111和第二磁铁112。第一磁铁111和第二磁铁112分别被固定在圆柱形棒状的支撑杆113的端部，作为具有厚度的圆盘状的永久磁铁。第一磁铁111和第二磁铁112在水平方向上将不同的磁极相对向，并且以预定的间隔w2(参照图3(a))隔开而配置。在本实施方式中，第一磁铁111的s极与第二磁铁112的n极相对向。因此，在一对的第一磁铁111和第二磁铁112之间形成有磁场115。
24.磁场115形成为可悬架软磁性粉末20。为了将软磁性粉末20悬架在磁场115上，例
如，将软磁性粉末20从磁场115的上方自由掉落，由此，沿着磁场115的磁力线悬架在第一磁铁111和第二磁铁112之间。此时，如果冲头120干涉自由掉落的软磁性粉末20的话，可以将其处于不配置在与磁场115相对应的位置(偏置状态)的状态。另外，如果在第一磁铁111和第二磁铁112之间形成有可悬架软磁性粉末20的磁场115，则除了永久磁铁之外，还可以使用各种磁铁，诸如电磁铁或两者组合的磁铁等。另外，如果在第一磁铁111和第二磁铁112之间形成有磁场115，则可以在第一磁铁111和第二磁铁112上设置外罩等。
25.在成型时，冲头120被配置在与磁场115相对应的位置上。具体而言，上冲头121相对于磁场115配置在上方，下冲头122相对于磁场115配置在下方。如图2(b)所示，上冲头121和下冲头122形成有纵截面视图大致为u字形的凹部121a、122a。如图3(a)和图3(b)所示，冲头120形成为可相对于悬架的软磁性粉末20进行加压成型(冲压成型)。通过凹部121a、122a形成的内部空间是轴心为d的大致圆柱状。
26.另外，如图3(a)所示的冲头120的宽度w1形成为小于第一磁铁111和第二磁铁112之间的间隔w2。例如，在本实施方式中，设定为w2－w1＝0.20mm。因此，从第一磁铁111的突出端部到冲头120的距离以及从第二磁铁112的突出端部到冲头120的距离设定为0.10mm。
27.通过预成型体芯片10的制造装置100的预成型体芯片10的制造方法可以如下构成。
28.悬架工序：将软磁性粉末20从上方自由掉落到一对磁铁即第一磁铁111和第二磁铁112之间形成的磁场115中，并且软磁性粉末20悬架在第一磁铁111和第二磁铁112之间。此时，在冲头120与软磁性粉末20干涉的情况下，也可以使冲头120和磁固定悬架装置110偏移。由此，防止上冲头121阻碍软磁性粉末20的自由掉落，并且也防止自由掉落的软磁性粉末20配置在下冲头122的凹部122a。
29.软磁性粉末加压工序：在使冲头120和磁固定悬架装置110的磁场115偏置的情况下，将冲头120配置在与被悬架的软磁性粉末20(磁场115)相对应的位置上，通过冲头120对悬架工序中悬架的软磁性粉末20进行加压成型。通过在上冲头121的凹部121a和下冲头122的凹部122a接近的方向上移动上冲头121和下冲头122，从而进行预成型体芯片10加压成型。当通过冲头120对软磁性粉末20进行加压成型时，在两者之间形成有间隙c(参照图3(b))。例如，在本实施方式中，间隙c可以被设置为0.05mm。
30.预成型体芯片10的取出工序：当分开上冲头121和下冲头122而打开冲头120时，第一磁铁111和第二磁铁112和冲头120之间的软磁性粉末20则崩落，在冲头120的下冲头122的凹部122a内残留有加压成型的软磁性粉末20即预成型体芯片10。通过适当的手段从下冲头122中取出该凹部122a内的预成型体芯片10。
31.在悬架工序中悬架在磁场115上的软磁性粉末20沿磁场115的方向(即磁场的朝向)磁性取向。也就是说，在悬架工序中被悬架的软磁性粉末20通过磁场115将软磁性粉末20的各个粉末的易磁化轴沿磁场115的朝向对齐。磁场115的朝向与凹部121a、122a的轴心d大致相同。然后，预成型体芯片10在通过磁场115悬架有软磁性粉末20的状态下进行加压成型而制造。因此，预成型体芯片10的磁性取向f沿着轴心d而形成(参照图1)。
32.预成型体芯片10以预成型体芯片10的制造装置100为基本性结构，通过进行各种变更而可以形成能够批量生产的制造装置。例如，在图4中，示出了具备转塔车床140的预成型体芯片10的制造设备100a。在制造设备100a中，多个磁固定悬架装置110被设置在通过驱
动轴141间歇地旋转的转塔车床140上。磁固定悬架装置110将第一磁铁111和第二磁铁112以不同的磁极相对向地设置在设置在转塔车床140上的孔部142上。在图4中6点位置的平台st1中设置有软磁性粉末喷射装置160，其形成为喷射时可使软磁性粉末20自由掉落在第一磁铁111和第二磁铁112之间形成的磁场115中。
33.在图4中3点位置的平台st2上设置有冲头120。在平台st1中悬架在磁场115上的软磁性粉末20通过平台st2的冲头120进行加压处理形成为圆柱形，作为预成型体芯片10。通过冲头120成型的预成型体芯片10通过未图示的取出装置等从平台st2被取出。
34.这样一来，通过使转塔车床140间歇地向一个方向(在图4中逆时针方向)旋转，可以连续地执行悬架工序、软磁性粉末加压工序和预成型体芯片10的取出工序。因此，根据设置有具备多个磁固定悬架装置110的转塔车床的制造装置100a，能够大量生产预成型体芯片10。
35.关于预成型体芯片10，则通过在规定的模具内部靠近配置多个来进行加压成型，从而能够制造压粉磁芯。例如，如图5所示的长圆柱状的压粉磁芯51可以通过图6所示的压粉磁芯51的制造装置200来制造。制造装置200具有模具，即上冲头210、下冲头220和模具230。下冲头220插入到设置在模具230中的上下方向的贯通孔231中。
36.压粉磁芯51的制造方法如下所述。
37.配置工序：将多个预成型体芯片10的磁性取向f对齐并配置在模具230上。在制造装置200中，在模具230的贯通孔231内配置预成型体芯片10，以使贯通孔231贯穿的方向(轴心d1方向)和预成型体芯片10的磁性取向f大致相同。
38.加压成型工序：将上冲头210插入到模具230的贯通孔231内，对配置在贯通孔231中的多个预成型体芯片10进行加压成型。填充在模具230的贯通孔231内的预成型体芯片10的表面的局部由于上冲头210和下冲头220的加压力而变形，相邻的预成型体芯片10彼此则接合。因此，预成型体芯片10的制造方法的软磁性粉末的加压工序中的成型压力为，压粉磁芯51的制造方法中的加压成型工序中的成型压力以下，即优选为在预成型体芯片10的制造方法中，即使软磁性粉末20从冲头120脱离后，也能够维持预成型体芯片10的形态的压力(例如，约为5.88
×
108pa(约6tomf/cm2))以上。
39.压粉磁芯51的取出工序：在对被填充的多个预成型体芯片10进行加压成型后，通过将下冲头220向下方降下等方式来取出残留在模具230的贯通孔231内的成型的压粉磁芯51。
40.关于压粉磁芯51，沿着压粉磁芯51的轴心d1方向(即，模具(模具230的贯通孔231)的轴心d1方向)配置预成型体芯片10的磁性取向f，并进行加压成型。因此，压粉磁芯51的磁性取向f1为轴心d1方向。因此，压粉磁芯51在轴心d1方向上的磁导率高。这样一来，可以制造提高了磁特性的压粉磁芯51。
41.压粉磁芯51可以用于在外周卷绕铜线线圈的芯上。在这种情况下，由于在芯的轴心d1方向上流动着通过铜线圈产生的电流，所以在轴心d1方向上产生涡流损失，即产生铁损，但是根据压粉磁芯51的芯，磁性取向f1朝向轴心d1的方向，因此能够降低铁损。
42.并且，在压粉磁芯51的直径为8mm左右的情况下，例如在上冲头210或下冲头220上难以设置磁力线产生装置，但也不会产生这样的故障。作为提高了轴心d1方向的磁导率的压粉磁芯51的制造方法，也可以考虑使上冲头210和下冲头220的自身磁化，对粉末状态的
软磁性粉末进行加压成型，在这种情况下，软磁性粉末的金属粉附着在上冲头210或下冲头220上，可能对模具操作带来阻碍，但是，根据本发明的本实施方式，可以消除这种担心。
43.压粉磁芯也可以作成其他形状。如图7所示的环状压粉磁芯51a由如图8所示的压粉磁芯51a的制造设备200a来制造。制造装置200a作为模具，包括上冲头210a、下冲头211a和下模230a。在下模230a中，与下冲头211a一起形成环状的型腔235。上冲头210a与型腔235相对应地形成为环状。压粉磁芯51a的制造中，将预成型体芯片10的磁性取向f对齐并配置在型腔235中。具体而言，将预成型体芯片10的轴心d(即，长度方向)配置在型腔235的轴心d2的周围。
44.这样一来，通过作为上模的上冲头210a，对填充在型腔235中的多个预成型体芯片10进行加压成型后，如果通过下冲头211在轴心d2方向上脱离模具，则可以获得磁性取向f2为围绕轴心d2的圆周方向的压粉磁芯51a。
45.以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受本实施方式的限制，可以施加各种变更来实施。例如，在压粉磁芯51、51a的制造中，也可以在加压工序后进行加热烧制。另外，在预成型体芯片10的制造中，也可以在软磁性粉末20中混入各种粘合剂等而形成预成型体芯片10。
46.预成型体芯片10不限于长圆柱状，可以根据所制造的压粉磁芯的形状而形成各种形状。并且，通过使用预成型体芯片10，能够提高任意方向的磁性，制造任意形状的压粉磁芯。
47.工业上的可利用性
48.本发明提供一种可以制造提高磁特性和形状自由度的压粉磁芯的预成型体芯片的制造装置、预成型体芯片、预成型体芯片的制造方法、以及使用该预成型体芯片的压粉磁芯的制造装置、压粉磁芯和压粉磁芯的制造方法。
49.符号说明
50.10
…
预成型体芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
…
软磁性粉末
51.51
…
压粉磁芯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
51a
…
压粉磁芯
52.100、100a
…
预成型体芯片的制造装置
53.110
…
磁固定悬架装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
111
…
第一磁铁
54.112
…
第二磁铁
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
113
…
支撑杆
55.115
…
磁场
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
120
…
冲头
56.121
…
上冲头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
121a
…
凹部
57.122
…
下冲头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
122a
…
凹部
58.140
…
转塔车床
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
141
…
驱动轴
59.142
…
孔部
60.160
…
软磁性粉末喷射装置
61.200、200a
…
压粉磁芯的制造装置
62.210
…
上冲头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
210a
…
上冲头
63.211a
…
下冲头
64.220
…
下冲头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
230
…
模具
65.230a
…
下模
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
231
…
贯通孔
66.235
…
型腔
67.c
…
间隙
68.d、d1、d2
…
轴心
69.f、f1、f2
…
磁性取向。