JP2015229781A - Production method and production apparatus of magnetic material core and operation method of the production apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、磁性体コアの製造方法、磁性体コア製造装置、及びその製造装置の動作方法に関する。 The present disclosure relates to a magnetic core manufacturing method, a magnetic core manufacturing apparatus, and an operation method of the manufacturing apparatus.
モーター、変圧器、リアクトル等に用いられる磁性体コアは、過電流損やヒステリシス損等の鉄損を低減するため、鋼板の積層、若しくは金型を用いた粒子のプレス成形により製造される。 Magnetic cores used for motors, transformers, reactors and the like are manufactured by laminating steel plates or by press forming particles using a die in order to reduce iron loss such as overcurrent loss and hysteresis loss.
特許文献１には、軟磁性粒子に電気絶縁層を形成し、この粒子から成る粉末を１つの合成体に成形し、水蒸気の存在下で合成体を高温処理することが開示されており、これにより強度が向上された合成体として製造できると説明されている。 Patent Document 1 discloses that an electrically insulating layer is formed on soft magnetic particles, a powder made of the particles is formed into one composite, and the composite is subjected to high-temperature treatment in the presence of water vapor. It is explained that it can be produced as a composite with improved strength.
特許文献２には、レーザー照射に基づく粉体の選択的な焼結により部品を製造する技術が開示されている。特許文献２においては、同文献に開示の発明が、任意の特定の種類の粉末に限定されず、プラスチック、金属、ポリマー、セラミックス粉末若しくは複合材料に適用可能であると述べられている（同文献のカラム２、第４５行〜４８行）。 Patent Document 2 discloses a technique for manufacturing a part by selective sintering of powder based on laser irradiation. Patent Document 2 states that the invention disclosed in the same document is not limited to any specific type of powder, but can be applied to plastics, metals, polymers, ceramic powders, or composite materials (the same document). Column 2, lines 45-48).
特許文献３にも、特許文献２と同様、レーザー焼結により構造物を造形する技術が開示されている。特許文献３には、造形物の造形過程で造形物の表面部又は不要部分を除去することが開示されている。 Similarly to Patent Document 2, Patent Document 3 discloses a technique for forming a structure by laser sintering. Patent Document 3 discloses that a surface portion or an unnecessary portion of a modeled object is removed in the process of modeling the modeled object.
特許文献４には、磁粉が磁場配向された状態でのレーザー焼結に基づいて焼結磁石を製造する技術が開示されている。同文献の図３及び図４から理解できるようにプレート状の焼結磁石の積層体が製造される。 Patent Document 4 discloses a technique for manufacturing a sintered magnet based on laser sintering in a state where magnetic powder is magnetically oriented. As can be understood from FIGS. 3 and 4 of the document, a laminate of plate-like sintered magnets is manufactured.
特許文献５には、インジェクタノズルの製造方法に関し、同文献の請求項５に記載のように樹脂をバインダーとする金属粉末へのエネルギー照射により樹脂を溶融焼結して造形物の連続する所定厚さの断面形状を順次積層形成することが開示されている。 Patent Document 5 relates to a method for manufacturing an injector nozzle. As described in claim 5 of the same document, the resin is melt-sintered by irradiating energy to a metal powder having a resin as a binder, and a predetermined thickness of a shaped article is continuous. It is disclosed that the cross-sectional shapes are sequentially stacked.
エネルギー利用効率の改善要請に応じて磁性体コア自体の構造を改良することが求められている。鋼板の積層の製造方法を採用しても、個別に鋼板を異形状に成形することが要求され、高い製造効率の確保が容易ではない。金型を用いた粒子のプレス成形の製造方法を採用しても、金型構造の制約を受けるため限界がある。また一般的に金型の複雑化は製造コストの上昇を伴ってしまう。 There is a demand for improving the structure of the magnetic core itself in response to a request for improvement in energy utilization efficiency. Even if the manufacturing method of the lamination | stacking of a steel plate is employ | adopted, it is requested | required that a steel plate should be separately shape | molded in a different shape, and ensuring of high manufacturing efficiency is not easy. Even if the manufacturing method of press molding of particles using a mold is adopted, there is a limit because the structure of the mold is restricted. In general, the complexity of the mold is accompanied by an increase in manufacturing cost.
複雑形状の磁性体コアを好適に製造できる製造技術の開発が望まれている。 Development of a manufacturing technique that can suitably manufacture a magnetic core having a complicated shape is desired.
本発明の一態様に係る磁性体コアの製造方法は、軟磁性粒子が絶縁被膜された粒子がバインダーを介して結合して成る磁性体コアの製造方法であって、前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を準備するステップと、前記粉体の表面に対してレーザー光線を照射して前記バインダーを介して前記粒子同士を結合させてコア構成層を形成するステップと、前記コア構成層上への前記粉体の供給、及び前記供給された粉体に対するレーザー光線の照射による追加のコア構成層の形成を含む積層ステップを繰り返し実行し、コア構成層の積層方向にて隣接のコア構成層同士が固着して成る磁性体コアを形成するステップを含む。 The method for producing a magnetic core according to one aspect of the present invention is a method for producing a magnetic core in which soft magnetic particles are coated with insulating coating particles via a binder, and the binder is between the particles. Preparing a powder in a form present in the powder, irradiating a surface of the powder with a laser beam to bond the particles together via the binder, and forming a core constituent layer; Adjacent core configuration in the stacking direction of the core constituent layer by repeatedly performing a stacking step including supplying the powder onto the layer and forming an additional core constituent layer by irradiating the supplied powder with a laser beam Forming a magnetic core formed by bonding the layers together.
幾つかの実施形態においては、前記コア構成層の積層時に露出する前記コア構成層の露出面に対して水蒸気を供給するステップが更に含まれる。 In some embodiments, the method further includes supplying water vapor to an exposed surface of the core constituent layer that is exposed when the core constituent layer is laminated.
幾つかの実施形態においては、前記水蒸気を供給するステップが、繰り返し実行される積層ステップに含まれる。 In some embodiments, the step of supplying the water vapor is included in a laminating step that is repeatedly performed.
幾つかの実施形態においては、底部と少なくとも部分的に前記底部を周囲する周囲壁を備え、前記底部と前記周囲壁が相対的に変位可能である第１粉体保持部を用いて前記底部上において前記磁性体コアが形成される。繰り返し実行される各積層ステップには、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第１粉体保持部における前記周囲壁と前記底部の相対位置から定まる深さがより深くなるように前記底部及び前記周囲壁の少なくとも一方を変位させるステップが含まれる。 In some embodiments, a bottom and a surrounding wall at least partially surrounding the bottom are provided on the bottom using a first powder holding portion that is relatively displaceable between the bottom and the surrounding wall. In the above, the magnetic core is formed. In each laminating step that is repeatedly performed, the depth determined from the relative position of the peripheral wall and the bottom of the first powder holding unit is increased before the powder is supplied onto the core constituent layer. Displacing at least one of the bottom and the surrounding wall.
幾つかの実施形態においては、繰り返し実行される各積層ステップにおける前記コア構成層上への前記粉体の供給が、ロールの移動に伴う前記粉体の移動により達成される。 In some embodiments, the supply of the powder onto the core constituent layer in each repeated lamination step is achieved by movement of the powder as the roll moves.
幾つかの実施形態においては、底部と少なくとも部分的に前記底部を周囲する周囲壁を備え、前記底部と前記周囲壁が相対的に変位可能である第２粉体保持部から前記第１粉体保持部へ前記粉体が供給される。繰り返し実行される各積層ステップには、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第２粉体保持部における前記底部と前記周囲壁から定まる深さがより浅くなるように前記底部及び前記周囲壁の少なくとも一方を変位させるステップが含まれる。 In some embodiments, the first powder includes a bottom portion and a peripheral wall that at least partially surrounds the bottom portion, the second powder holding portion being relatively displaceable from the bottom portion and the peripheral wall. The powder is supplied to the holding unit. In each lamination step that is repeatedly performed, before the supply of the powder onto the core constituent layer, the bottom portion of the second powder holding unit is set to have a shallower depth determined from the bottom and the surrounding wall. And displacing at least one of the surrounding walls.
幾つかの実施形態においては、共通の前記ロールの動作により前記第１粉体保持部へ異方向から前記粉体が供給される。 In some embodiments, the powder is supplied from different directions to the first powder holding unit by a common operation of the roll.
幾つかの実施形態においては、前記磁性体コアの外周を切削するステップが更に含まれる。 In some embodiments, a step of cutting an outer periphery of the magnetic core is further included.
幾つかの実施形態においては、前記磁性体コアが、上型と下型の組み合わせによっては成形できない３次元形状を有する。 In some embodiments, the magnetic core has a three-dimensional shape that cannot be formed by a combination of an upper die and a lower die.
本発明の別側面に係る装置は、軟磁性粒子が絶縁被膜された粒子がバインダーを介して結合して成る磁性体コアの製造装置であって、前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を保持可能である第１粉体保持部と、前記第１粉体保持部において前記粉体の表面を平坦化可能であるロールと、前記第１粉体保持部の前記粉体の表面に対して照射され、前記バインダーを介して前記粒子同士を結合可能であるレーザー光線を生成可能であるレーザー光源と、前記レーザー光源から出射されるレーザー光線を前記粉体の表面の所望の位置へ案内可能である中継光学系を備え、前記第１粉体保持部における前記ロールの移動に応じて、前記バインダーを介して前記粒子同士が結合して成るコア構成層上に前記粉体を層状に形成可能であり、この粉体層に対するレーザー光線の照射により下層のコア構成層に固着する上層のコア構成層が形成可能である。 An apparatus according to another aspect of the present invention is an apparatus for manufacturing a magnetic core in which particles coated with an insulating coating of soft magnetic particles are bonded via a binder, wherein the binder exists between the particles. A first powder holding unit capable of holding powder; a roll capable of flattening a surface of the powder in the first powder holding unit; and a surface of the powder of the first powder holding unit. A laser light source capable of generating a laser beam that can be bonded to each other via the binder, and a laser beam emitted from the laser light source can be guided to a desired position on the surface of the powder The powder can be formed into a layer on the core constituent layer formed by bonding the particles through the binder according to the movement of the roll in the first powder holding unit. And The upper layer of the core structure layer by the irradiation of the laser beam to the powder layer adheres to the underlying core structure layer can be formed.
幾つかの実施形態においては、該装置が、前記コア構成層の積層時に露出する前記コア構成層の露出部に対して水蒸気を供給可能である水蒸気供給部を更に備える。 In some embodiments, the apparatus further includes a water vapor supply unit capable of supplying water vapor to an exposed portion of the core constituent layer exposed when the core constituent layer is laminated.
幾つかの実施形態においては、該装置が、前記第１粉体保持部へ供給されるべき前記粉体を保持可能である第２粉体保持部を更に備え、前記ロールは、前記第２粉体保持部から前記第１粉体保持部へ移動可能であり、該移動により前記第２粉体保持部から前記第１粉体保持部へ前記粉体を供給され、前記コア構成層上へ前記粉体が層状に形成可能である。 In some embodiments, the apparatus further includes a second powder holding unit capable of holding the powder to be supplied to the first powder holding unit, and the roll includes the second powder. It is possible to move from the body holding part to the first powder holding part, and by the movement, the powder is supplied from the second powder holding part to the first powder holding part, and the powder is supplied onto the core constituent layer. The powder can be formed in layers.
幾つかの実施形態においては、該装置が、前記第１粉体保持部は、底部と少なくとも部分的に前記底部を周囲する周囲壁を備え、前記底部と前記周囲壁が相対的に変位可能であり、前記コア構成層の積層過程において、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第１粉体保持部における前記周囲壁と前記底部の相対位置から定まる深さがより深くなるように制御可能である。 In some embodiments, in the apparatus, the first powder holding portion includes a bottom portion and a peripheral wall at least partially surrounding the bottom portion, and the bottom portion and the peripheral wall are relatively displaceable. Yes, in the stacking process of the core constituent layer, the depth determined from the relative position of the peripheral wall and the bottom of the first powder holding part is increased before the powder is supplied onto the core constituent layer. Can be controlled.
幾つかの実施形態においては、該装置が、底部と少なくとも部分的に前記底部を周囲する周囲壁を有し、前記底部と前記周囲壁が相対的に変位可能である第２粉体保持部を更に備え、前記コア構成層の積層過程において、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第２粉体保持部における前記底部と前記周囲壁から定まる深さがより浅くなるように制御可能である。 In some embodiments, the apparatus comprises a second powder holding portion having a bottom portion and a peripheral wall at least partially surrounding the bottom portion, the bottom portion and the peripheral wall being relatively displaceable. In addition, in the stacking process of the core constituent layer, the depth determined from the bottom and the surrounding wall in the second powder holding part is made shallower before the powder is supplied onto the core constituent layer. It can be controlled.
本発明の更なる別側面に係る方法は、軟磁性粒子が絶縁被膜された粒子がバインダーを介して結合して成る磁性体コアを製造する製造装置の動作方法であって、前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を供給するステップと、前記粉体の表面に対してレーザー光線を照射して前記バインダーを介して前記粒子同士が結合したコア構成層を形成するステップと、前記コア構成層上への前記粉体の供給、及び前記供給された粉体に対するレーザー光線の照射による追加のコア構成層の形成を含む積層ステップを繰り返し実行し、コア構成層の積層方向にて隣接のコア構成層同士が固着して成る磁性体コアを形成するステップを含む。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for operating a manufacturing apparatus for manufacturing a magnetic core in which soft magnetic particles are bonded with an insulating coating through a binder, wherein the binder is the particle. Supplying a powder in a form existing between, a step of irradiating the surface of the powder with a laser beam to form a core constituent layer in which the particles are bonded via the binder, and the core Repeating a laminating step including supplying the powder onto the constituent layer and forming an additional core constituent layer by irradiating the supplied powder with a laser beam, and adjacent cores in the stacking direction of the core constituent layer Forming a magnetic core formed by bonding the constituent layers together.
本発明の一態様によれば、より複雑な形状の磁性体コアを好適に製造可能な製造技術が提供される。 According to one aspect of the present invention, a manufacturing technique capable of suitably manufacturing a magnetic core having a more complicated shape is provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。各実施形態は、個々に独立したものではなく、過剰説明をするまでもなく、当業者をすれば、適宜、組み合わせることが可能であり、この組み合わせによる相乗効果も把握可能である。実施形態間の重複説明は、原則的に省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments are not individually independent, and need not be overexplained. Those skilled in the art can appropriately combine the embodiments, and can also grasp the synergistic effect of the combination. In principle, duplicate descriptions between the embodiments are omitted.
＜第１実施形態＞
図１乃至図８を参照して第１実施形態について説明する。図１は、磁性体コア製造装置の構成を示す概略図である。図２は、磁性体コア製造装置の部分的な構成を示す概略図である。図３乃至図７は、磁性体コアの製造過程を示す工程図である。図８は、磁性体コアの製造過程を示すフローチャートである。
<First Embodiment>
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a magnetic core manufacturing apparatus. FIG. 2 is a schematic view showing a partial configuration of the magnetic core manufacturing apparatus. 3 to 7 are process diagrams showing the manufacturing process of the magnetic core. FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of the magnetic core.
図１に示す磁性体コア製造装置１００は、絶縁皮膜により軟磁性粒子が被覆された粒子が樹脂等のバインダーを介して結合して成る磁性体コアの製造装置である。軟磁性粒子同士の直接的な接触による電流の流路が絶縁皮膜により阻止されるため、最終的に製造される磁性体コアが改良された特性、例えば、改良された鉄損を呈することになる。バインダーが絶縁性であれば、バインダーによっても粒子間の短絡が阻止される。磁性体コアは３次元形状を呈する。非限定の例示形態では、磁性体コアが、上型と下型の組み合わせでは製造できないような３次元形状を呈する。 A magnetic core manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 is a magnetic core manufacturing apparatus in which particles having soft magnetic particles coated with an insulating film are bonded through a binder such as a resin. Since the current flow path due to the direct contact between the soft magnetic particles is blocked by the insulating film, the finally produced magnetic core will exhibit improved characteristics, for example, improved iron loss. . If the binder is insulating, short-circuiting between particles is prevented by the binder. The magnetic core has a three-dimensional shape. In a non-limiting exemplary form, the magnetic core exhibits a three-dimensional shape that cannot be manufactured by a combination of an upper mold and a lower mold.
なお、特段の限定の意図はなく、粒子の材料やバインダーの材料について例示する。粒子は、軟磁性粒子が絶縁皮膜で被覆されて成る。軟磁性粒子は、例えば、鉄の粒子であり、鉄に対してケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）等を添加した鉄基合金の粒子であっても良い。絶縁皮膜は、酸化リン、リン酸塩、又は酸化ケイ素等である。粒子同士を結合するためのバインダーは、例えば、樹脂であり、より具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂等である。バインダーは、例えば、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂である。以下の説明においては、バインダーが熱可塑性樹脂であるものとして説明する。バインダーの融点は、例えば、５００〜７００℃である。 In addition, there is no intention of special limitation and it illustrates about the material of particle | grains and the material of binder. The particles are formed by coating soft magnetic particles with an insulating film. The soft magnetic particles are, for example, iron particles, and may be iron-based alloy particles obtained by adding silicon (Si), nickel (Ni), aluminum (Al), cobalt (Co), or the like to iron. . The insulating film is phosphorus oxide, phosphate, silicon oxide, or the like. The binder for binding the particles is, for example, a resin, and more specifically, an epoxy resin, a phenol resin, a polyamide resin, or the like. The binder is, for example, a thermoplastic resin or a thermosetting resin. In the following description, it is assumed that the binder is a thermoplastic resin. The melting point of the binder is, for example, 500 to 700 ° C.
最終的に製造される磁性体コアの形状例としては、特許第４５４３１６５号及び未公開の特願２０１３−１９５５２８が挙げられる。特許第４５４３１６５号においては、中心軸周りにらせん状の構造を有する回転子がモーターに組み込まれ、回転子の回転を許容する構造の固定子がモーターに組み込まれる。回転子のらせん状部分が選択的に着磁され、固定子に設けられた軸部に導線が巻かれ、固定子の各軸部への供電制御、端的には電流の方向制御により回転子の回転が達成される。同特許の図２から理解できるように、この場合、固定子には回転子のらせん状部分を受容するような空間を設け、またらせん状部分を挟み込むように多数の軸部を設けることが要求され、複雑な形状になる。 Examples of the shape of the finally produced magnetic core include Japanese Patent No. 4543165 and unpublished Japanese Patent Application No. 2013-195528. In Japanese Patent No. 4543165, a rotor having a helical structure around a central axis is incorporated in a motor, and a stator having a structure that allows rotation of the rotor is incorporated in a motor. The helical portion of the rotor is selectively magnetized, and a conductive wire is wound around the shaft provided on the stator, and power supply control to each shaft of the stator, and ultimately the direction control of the current, Rotation is achieved. As can be understood from FIG. 2 of this patent, in this case, the stator is required to have a space for receiving the spiral portion of the rotor, and to provide a large number of shaft portions so as to sandwich the spiral portion. It becomes a complicated shape.
特願２０１３−１９５５２８においては、中心軸周りにらせん状の構造を有する回転子と回転子の回転を許容する構造の固定子を用いて回転力を得るモーターが開示されている。この場合においても、同文献の図６に示すように、固定子には導線巻付用の軸部を表裏に設けており、複雑な形状になる。なお、特願２０１３−１９５５２８は、本願発明者が為した発明に関し、また未公開の状態の特許出願であり、先行技術ではない。特願２０１３−１９５５２８の開示内容は、本明細書に参照により組み込まれる。 Japanese Patent Application No. 2013-195528 discloses a motor that obtains rotational force using a rotor having a helical structure around a central axis and a stator having a structure that allows rotation of the rotor. Even in this case, as shown in FIG. 6 of the same document, the stator is provided with shaft portions for winding the conductive wires on the front and back sides, resulting in a complicated shape. Note that Japanese Patent Application No. 2013-195528 relates to an invention made by the inventor of the present application, and is an unpublished patent application and is not a prior art. The disclosure of Japanese Patent Application No. 2013-195528 is incorporated herein by reference.
磁性体コアの製造は、冒頭で述べたように鋼板の積層、或いは絶縁皮膜された磁性粒子の金型成形が一般的である。しかし、これらの製造方法を採用しては、複雑な３次元形状の磁性体コアの製造を効率的に行うことは容易ではないことが見込まれる。例えば、複数の軸部が一体的に設けられる磁性体コアの製造を効率的に行うことは容易ではないことが見込まれる。 As described above, the magnetic core is generally manufactured by laminating steel plates or molding magnetic particles with an insulating film. However, it is expected that it is not easy to efficiently manufacture a complex three-dimensional magnetic core by using these manufacturing methods. For example, it is expected that it is not easy to efficiently manufacture a magnetic core in which a plurality of shaft portions are integrally provided.
絶縁皮膜された磁性粒子の金型成形の製造方法においては、製造される成形物の所望の強度を確保するため、成形後又は成形時に十分に高い温度で粒子同士を焼結することが望ましいと考えられる。金型成形時の圧迫だけでは粒子間の結合力が弱く、加熱により例えば絶縁皮膜同士を結合することが必要であり、これに際しては、成形体の外表面に近い部分のみならず、その内部においても十分な粒子間の結合を促進することが望まれる。しかし、過度に高温に加熱すれば、悪影響、例えば、磁性体コアの性能又は形状の劣化が発生し得る。 In the manufacturing method for the molding of magnetic particles with insulating coating, it is desirable to sinter the particles at a sufficiently high temperature after molding or at the time of molding in order to ensure the desired strength of the molded product to be produced. Conceivable. The bonding force between the particles is weak only by pressing at the time of mold molding, and it is necessary to bond, for example, insulating films to each other by heating. In this case, not only the portion near the outer surface of the molded body but also the inside thereof It is desirable to promote sufficient bonding between particles. However, if heated to an excessively high temperature, adverse effects such as deterioration of the performance or shape of the magnetic core can occur.
軟磁性粒子が絶縁皮膜された粒子同士をバインダーで結合する製法にて磁性体コアを製造するに際しては、バインダーの溶融／軟化のために加熱手段としてレーザーを採用する方法が検討される。しかし、レーザー照射によると、レーザー光線を２次元状に描画する工程の繰り返しが要求され、結果として製造工程の短縮化を図ることは難しい。本願発明者は、このような点を考慮しつつも、次のようにレーザー照射によるバインダーを介した粒子の結合が、特に磁性体コアの用途において有利であることを見出した。すなわち、レーザー光線によるバインダーを介した粒子の結合によれば、金型の制約を受けずに複雑な３次元状の磁性体コアを製造することができることの他、レーザー光線の平面的な照射により磁性体コアの構成層であるコア構成層が構成されるため、完成品の磁性体コアから見たとき、完成品の磁性体コアの内部においてもバインダーを介した良好な粒子間の結合を確保することができる。 In producing a magnetic core by a production method in which soft magnetic particles are bonded to each other with a binder, a method of using a laser as a heating means for melting / softening the binder is considered. However, with laser irradiation, it is required to repeat the process of drawing a laser beam in a two-dimensional shape, and as a result, it is difficult to shorten the manufacturing process. The inventor of the present application has found that the bonding of particles via a binder by laser irradiation as described below is particularly advantageous in the use of a magnetic core, taking such points into consideration. That is, according to the bonding of particles through a binder by a laser beam, a complicated three-dimensional magnetic core can be manufactured without being restricted by a mold, and a magnetic material can be obtained by planar irradiation of a laser beam. Since the core constituent layer, which is the core constituent layer, is configured, when viewed from the finished magnetic core, it ensures good bonding between the particles via the binder even inside the finished magnetic core. Can do.
レーザー照射においては、粉体上に照射されるレーザー光線のスポットサイズを適切に設定し、またそのエネルギー密度を適切に設定することができる。実施形態によっては、レーザー光線をパルス照射するか連続的に照射するかも選択できる。適切なレーザー照射の実行によりバインダーを介して粒子同士を結合することができ、結果として、磁性体コアの複雑化にも関わらず、磁性体コアの良好な強度若しくはコア特性を確保できる。バインダーが瞬間的に溶融／軟化すれば足りるため、高出力レーザー光源を採用する必要もない。 In laser irradiation, the spot size of the laser beam irradiated onto the powder can be set appropriately, and the energy density can be set appropriately. Depending on the embodiment, it is possible to select whether to irradiate the laser beam in pulses or continuously. By appropriately performing laser irradiation, particles can be bonded to each other through a binder, and as a result, despite the complexity of the magnetic core, good strength or core characteristics of the magnetic core can be ensured. Since it is sufficient for the binder to melt / soften instantaneously, it is not necessary to employ a high-power laser light source.
図示の例示の形態においては、バインダーが粉体として供給される。レーザー照射される粉体は、軟磁性粒子が絶縁皮膜された粒子の粉体に対してバインダーの粉体が混合されたものである。説明の便宜上、バインダーの粉体をバインダー粉体と呼び、軟磁性粒子が絶縁皮膜された粒子の粉体を磁性粉体と呼び、両者が混合されたものを混合粉体と呼ぶ。 In the illustrated exemplary form, the binder is supplied as a powder. The powder to be irradiated with the laser is obtained by mixing a powder of a binder with a powder of a particle on which soft magnetic particles are insulated. For convenience of explanation, the binder powder is referred to as a binder powder, the powder of particles on which soft magnetic particles are insulatively coated is referred to as a magnetic powder, and the mixture of both is referred to as a mixed powder.
レーザー照射時、軟磁性粒子が絶縁皮膜された粒子間にバインダーが存在していれば良い。従って、前段落にて述べたバインダーを粉体にて供給する以外の方法も採用の余地がある。例えば、別の例示の形態においては、軟磁性粒子が絶縁皮膜された個々の粒子がバインダーにより被膜され、バインダーを最外シェルとする構造の粒子の集合体の粉体がレーザー照射の対象になる。このような場合においても同様の結果を得ることができるだろう。 At the time of laser irradiation, it is sufficient that a binder exists between the particles on which the soft magnetic particles are insulated. Therefore, there is room for adopting a method other than supplying the binder described in the previous paragraph as a powder. For example, in another exemplary embodiment, individual particles coated with insulating films of soft magnetic particles are coated with a binder, and a powder of an aggregate of particles having a binder as an outermost shell is an object of laser irradiation. . Similar results could be obtained in such cases.
以下、非限定の例示の形態についてより詳細に説明する。 Hereinafter, non-limiting exemplary embodiments will be described in more detail.
図１に示すように、磁性体コア製造装置１００は、制御装置１１０、レーザー光源１２０、中継光学系１３０、第１粉体保持部１４０、ロール１４５、粉体供給部１５０、ロール制御部１６０、及び粉体受容深さ制御部１７０を含む。制御装置１１０は、磁性体コア製造装置１００の各種動作を制御するための装置であり、実施形態によっては単一又は複数の制御装置から構成される。制御装置１１０の具体的な構成は任意であり、例えば、ワイヤードロジック基準、若しくはソフトウェア制御基準で構築される。非限定の例示形態においては、制御装置１１０は、コンピューターを含んで構成される。コンピューターは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）といった演算処理部、各種プログラムが読み出し可能に格納される記憶部を含んで構成され、ＣＰＵによるプログラムの実行により様々な機能を遂行することができる。記憶部は、ハードディスクドライブ、各種メモリー、磁気記憶媒体、光学記憶媒体などの様々な形態の記憶媒体を取りうる。演算部や記憶部の接続形態は任意であり、バス等の汎用接続手段を採用可能である。多様なロジック回路を付加することができる。多様なセンサーを付加することができる。制御装置１１０は、有線又は無線ネットワーク接続された複数のコンピューターを含むこともできる。ネットワークには、インターネットを含む広域ネットワークの他、プライベートな閉ざされたネットワーク、例えば、工場内ＬＡＮも含むことができる。 As shown in FIG. 1, the magnetic core manufacturing apparatus 100 includes a control device 110, a laser light source 120, a relay optical system 130, a first powder holding unit 140, a roll 145, a powder supply unit 150, a roll control unit 160, And a powder receiving depth controller 170. The control device 110 is a device for controlling various operations of the magnetic core manufacturing apparatus 100, and is configured by a single or a plurality of control devices depending on the embodiment. The specific configuration of the control device 110 is arbitrary, and is constructed based on, for example, a wired logic standard or a software control standard. In a non-limiting exemplary form, the control device 110 includes a computer. The computer includes an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit in which various programs are readable and stored, and can perform various functions by executing the program by the CPU. The storage unit can take various forms of storage media such as a hard disk drive, various memories, a magnetic storage medium, and an optical storage medium. The connection form of the arithmetic unit and the storage unit is arbitrary, and general-purpose connection means such as a bus can be employed. Various logic circuits can be added. Various sensors can be added. The control device 110 can also include a plurality of computers connected to a wired or wireless network. In addition to a wide area network including the Internet, the network may include a private closed network, for example, a factory LAN.
レーザー光源１２０は、第１粉体保持部１４０に形成された粉体層の表面に対して照射され、各粒子の結合のためにバインダーに作用可能であるレーザー光線を生成可能である。レーザー光源１２０の出射光波長は、バインダーの吸収スペクトルの吸収ピークに含まれる波長に選択される。例えば、レーザー光源１２０の出射光波長は、９．４μｍである。レーザー光源１２０は、固体レーザー、液体レーザー、ガスレーザー等の様々なタイプを包含する。レーザー光源１２０は、一形態においては、ＣＯ2レーザー装置であるが、別形態においては異なる線源が採用される。レーザー光源１２０は、連続的にレーザー光線を出射するものに限らず、パルスとしてレーザー光線を出射するものでも良い。Ｑスイッチなどの活用によりレーザー光源のスイッチング動作を制御しても良い。レーザー光源１２０の出力を増強するための光学的増幅器をレーザー光源１２０内に含めることもできる。多様な光学素子、例えば、波長変換素子、偏向制御素子をレーザー光源１２０内に含めることができる。 The laser light source 120 can irradiate the surface of the powder layer formed on the first powder holding unit 140 to generate a laser beam that can act on the binder for bonding the particles. The emission light wavelength of the laser light source 120 is selected as a wavelength included in the absorption peak of the binder absorption spectrum. For example, the emitted light wavelength of the laser light source 120 is 9.4 μm. The laser light source 120 includes various types such as a solid laser, a liquid laser, and a gas laser. The laser light source 120 is a CO 2 laser device in one embodiment, but a different radiation source is employed in another embodiment. The laser light source 120 is not limited to one that continuously emits a laser beam, but may be one that emits a laser beam as a pulse. The switching operation of the laser light source may be controlled by using a Q switch or the like. An optical amplifier for enhancing the output of the laser light source 120 can also be included in the laser light source 120. Various optical elements such as a wavelength conversion element and a deflection control element can be included in the laser light source 120.
中継光学系１３０は、レーザー光源１２０から出射されるレーザー光線を第１粉体保持部１４０の粉体層の表面の所望の位置へ案内可能に構成される。中継光学系１３０は、一形態においては、光学素子として１以上のミラーを含み、ミラーの配向制御に基づいて粉体層の表面上のレーザー光線のスポット位置を制御可能である。例えば、図２に示す形態においては、一組のミラー１３１が設けられ、一方のミラーが粉体の表面上に設定されるＸＹ平面に関してＸ軸方向のスポット位置の制御を担い、他方のミラーがＸＹ平面に関してＹ軸方向のスポット位置の制御を担う。各ミラー１３１には、各ミラー１３１の配向を制御するための駆動部品１１６が接続され、これが制御装置１１０の制御部１１２により制御される。制御装置１１０の記憶部１１４に記憶された３次元形状を示すデータが制御部１１２により読み出され、制御部１１２による必要な演算処理が行われ、各駆動部品１１６へ駆動信号が供給される。中継光学系１３０の具体的な構成は任意であり、他の様々な形態が包含される。 The relay optical system 130 is configured to be able to guide the laser beam emitted from the laser light source 120 to a desired position on the surface of the powder layer of the first powder holding unit 140. In one embodiment, the relay optical system 130 includes one or more mirrors as optical elements, and can control the spot position of the laser beam on the surface of the powder layer based on the orientation control of the mirrors. For example, in the form shown in FIG. 2, a set of mirrors 131 is provided, and one mirror is responsible for controlling the spot position in the X-axis direction with respect to the XY plane set on the surface of the powder, and the other mirror is It controls the spot position in the Y-axis direction with respect to the XY plane. A driving component 116 for controlling the orientation of each mirror 131 is connected to each mirror 131, and this is controlled by the control unit 112 of the control device 110. Data indicating the three-dimensional shape stored in the storage unit 114 of the control device 110 is read by the control unit 112, necessary calculation processing is performed by the control unit 112, and a drive signal is supplied to each drive component 116. The specific configuration of the relay optical system 130 is arbitrary, and various other forms are included.
第１粉体保持部１４０は、粉体、例えばバインダー粉体が磁性粉体に混合された混合粉体を保持可能に構成される。第１粉体保持部１４０は、図示の非限定の例示の形態においては、所定厚で上下に延びる周壁１４１、周壁１４１内において左右に平坦に設けられた板状の底部１４２、及び底部１４２の底面から下方へ直線上に延びる連結軸１４３を含む。周壁１４１は、底部１４２の全周を周囲する任意の断面形状の筒状体であり、好適には平坦な上端面を有する。底部１４２は、周壁１４１内において上下に変位可能である平板である。連結軸１４３は、底部１４２の底面に連結した棒部であり、この連結軸１４３の送り出し及び引き込みにより底部１４２の上下変位が達成される。 The first powder holding unit 140 is configured to hold a powder, for example, a mixed powder in which a binder powder is mixed with a magnetic powder. In the illustrated non-limiting exemplary form, the first powder holding unit 140 includes a peripheral wall 141 extending vertically with a predetermined thickness, a plate-like bottom 142 provided on the left and right in the peripheral wall 141, and a bottom 142 A connecting shaft 143 extending linearly downward from the bottom surface is included. The peripheral wall 141 is a cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape that surrounds the entire periphery of the bottom 142, and preferably has a flat upper end surface. The bottom 142 is a flat plate that can be displaced up and down within the peripheral wall 141. The connecting shaft 143 is a bar portion connected to the bottom surface of the bottom portion 142, and the vertical displacement of the bottom portion 142 is achieved by feeding and retracting the connecting shaft 143.
粉体受容深さ制御部１７０は、棒状の連結軸１４３を上下方向の両方に送ることが可能に構成された機構を含み、制御装置１１０から供給される指令に応じて稼働する。制御装置１１０により粉体受容深さ制御部１７０の動作量、つまりは連結軸１４３の変位量が制御される。粉体受容深さ制御部１７０の具体的構成は任意である。例えば、粉体受容深さ制御部１７０には、連結軸１４３の周面に上下に連続して固定されたラック、ラックに係合したピニオン、及びピニオンへ回転力を供給するモーターが含まれる。モーターは、例えば、ステッピングモーターである。この具体的な機構の図示は省略する。 The powder receiving depth control unit 170 includes a mechanism configured to be able to send the rod-shaped connecting shaft 143 both in the vertical direction, and operates according to a command supplied from the control device 110. The operation amount of the powder receiving depth control unit 170, that is, the displacement amount of the connecting shaft 143 is controlled by the control device 110. The specific configuration of the powder receiving depth controller 170 is arbitrary. For example, the powder receiving depth control unit 170 includes a rack that is continuously fixed up and down on the peripheral surface of the connecting shaft 143, a pinion that is engaged with the rack, and a motor that supplies rotational force to the pinion. The motor is, for example, a stepping motor. Illustration of this specific mechanism is omitted.
周壁１４１が位置固定されている状態において連結軸１４３の下方変位により底部１４２が下方変位すると、第１粉体保持部１４０には凹状の粉体受容部１４４が現れ、更なる底部１４２の下方変位によりその凹状の粉体受容部１４４の深さをより深くすることができる。逆に、底部１４２の上方変位により凹状の粉体受容部１４４の深さをより浅くすることができる。底部１４２の上面が周壁１４１の上端面に面一になる時、粉体受容部１４４が現れない状態になる。しかしながら、この場合においても、第１粉体保持部１４０上へ粉体を供給し、第１粉体保持部１４０に粉体を保持させることは可能である。 When the bottom 142 is displaced downward by the downward displacement of the connecting shaft 143 in a state where the peripheral wall 141 is fixed, a concave powder receiving portion 144 appears in the first powder holding portion 140, and further downward displacement of the bottom 142. Thus, the depth of the concave powder receiving portion 144 can be made deeper. On the contrary, the depth of the concave powder receiving portion 144 can be made shallower by the upward displacement of the bottom portion 142. When the upper surface of the bottom portion 142 is flush with the upper end surface of the peripheral wall 141, the powder receiving portion 144 does not appear. However, even in this case, it is possible to supply the powder onto the first powder holding unit 140 and hold the powder in the first powder holding unit 140.
なお、本開示においては周壁１４１が固定されており、底部１４２が上下に変位するものとして説明されるが、両者の関係を逆転させても同様の結果を得ることができることは当業者には明らかである。 In the present disclosure, the peripheral wall 141 is fixed and the bottom 142 is displaced up and down. However, it is obvious to those skilled in the art that the same result can be obtained by reversing the relationship between the two. It is.
第１粉体保持部１４０へは粉体供給部１５０から粉体が供給可能である。粉体供給部１５０は、非限定の一形態においては箱状部材であり、所望の量の粉体、例えばバインダー粉体が磁性粉体に混合された混合粉体を収容することができる。例えば、箱状部材の底部には粉体取り出し用の筒が設けられ、弁の開閉により筒を介した粉体の供給が制御可能である。粉体供給部１５０による粉体の供給動作は、制御装置１１０により制御可能である。なお、粉体供給部１５０は、ヒトによる補助を必要としても良い。つまり、粉体供給部１５０は、制御装置１１０とは独立した単なる箱部であり、ヒトがこの箱を持ち上げ、第１粉体保持部１４０へ供給する形態も考えられる。 Powder can be supplied from the powder supply unit 150 to the first powder holding unit 140. The powder supply unit 150 is a box-shaped member in one non-limiting form, and can accommodate a desired amount of powder, for example, mixed powder in which binder powder is mixed with magnetic powder. For example, a powder extraction cylinder is provided at the bottom of the box-shaped member, and the supply of powder through the cylinder can be controlled by opening and closing the valve. The powder supply operation by the powder supply unit 150 can be controlled by the control device 110. Note that the powder supply unit 150 may require assistance from a human. That is, the powder supply unit 150 is a simple box unit independent of the control device 110, and a form in which a human lifts the box and supplies it to the first powder holding unit 140 is also conceivable.
ロール１４５は、第１粉体保持部１４０に供給された混合粉体等の粉体を平坦化可能に配備される。ロール１４５は、断面正円状のロールであり、非限定の一形態においては金属製である。ロール１４５は、ロール制御部１６０により制御され、図１を正面視したときの左右方向に一致する進退方向において前進・後退が可能である。ロール１４５を推進させる具体的機構は任意であるが、例えば、ロール１４５の回転軸をベアリングにより軸支し、該ベアリングをボールねじのナットに固定することにより達成できる。この場合、ボールねじのねじ軸の回転が、ロール制御部１６０により制御される。ロール制御部１６０は、ボールねじのねじ軸へ回転力を供給するモーター、例えば、ステッピングモーターである。 The roll 145 is arranged so that the powder such as mixed powder supplied to the first powder holding unit 140 can be flattened. The roll 145 is a roll having a circular cross section, and is made of metal in one non-limiting form. The roll 145 is controlled by the roll control unit 160 and can be moved forward and backward in an advancing / retreating direction that coincides with the left-right direction when FIG. 1 is viewed from the front. Although a specific mechanism for propelling the roll 145 is arbitrary, it can be achieved, for example, by supporting the rotating shaft of the roll 145 with a bearing and fixing the bearing to a nut of a ball screw. In this case, the rotation of the screw shaft of the ball screw is controlled by the roll control unit 160. The roll control unit 160 is a motor that supplies a rotational force to the screw shaft of the ball screw, for example, a stepping motor.
以下、図３乃至図７を参照して磁性体コアの製造方法について説明する。まず、粉体の供給の事前準備を行う。例えば、粉体供給部１５０に磁性粉体とバインダー粉体を供給し、粉体供給部１５０において両者を十分に混合する。非限定の例示の形態においては、磁性粉体がバインダー粉体よりも大きい体積比となるように磁性粉体とバインダー粉体の量が調整される。このようにして粉体供給部１５０に混合粉体が蓄積される。また、第１粉体保持部１４０については、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態へ移行させる。制御装置１１０は、１層目の粉体層の形成のためにＤ分の深さを形成するべく粉体受容深さ制御部１７０へ指令を送信し、粉体受容深さ制御部１７０が指令に応じて連結軸１４３を下方へ引き下げ、これにより深さＤの凹状の粉体受容部１４４が現れる。 Hereinafter, a method for manufacturing a magnetic core will be described with reference to FIGS. First, preparation for supplying powder is performed. For example, the magnetic powder and the binder powder are supplied to the powder supply unit 150, and both are sufficiently mixed in the powder supply unit 150. In a non-limiting exemplary form, the amount of magnetic powder and binder powder is adjusted so that the magnetic powder has a larger volume ratio than the binder powder. In this way, the mixed powder is accumulated in the powder supply unit 150. Further, the first powder holding unit 140 is shifted from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. The control device 110 transmits a command to the powder receiving depth control unit 170 to form a depth of D for forming the first powder layer, and the powder receiving depth control unit 170 sends a command. Accordingly, the connecting shaft 143 is pulled downward, whereby a concave powder receiving portion 144 having a depth D appears.
次に、用意された凹状の粉体受容部１４４へ混合粉体等の粉体を供給する。具体的には、制御装置１１０が規定量若しくは規定量以上の混合粉体等の粉体を供給するように粉体供給部１５０に指令を発信し、粉体供給部１５０がその指令を受けて第１粉体保持部１４０の凹状の粉体受容部１４４へ混合粉体等の粉体を供給する。粉体供給部１５０から供給される粉体が、第１粉体保持部１４０の凹状の粉体受容部１４４に流れ込む。なお、粉体受容部１４４に受容される最大量を超える粉体が供給されることも許容され、この場合、過剰な粉体が粉体受容部１４４の外へ流出する。 Next, powder such as mixed powder is supplied to the prepared concave powder receiving portion 144. Specifically, the control device 110 sends a command to the powder supply unit 150 so as to supply a specified amount or a mixed powder or the like exceeding the specified amount, and the powder supply unit 150 receives the command. Powder such as mixed powder is supplied to the concave powder receiving part 144 of the first powder holding part 140. The powder supplied from the powder supply unit 150 flows into the concave powder receiving unit 144 of the first powder holding unit 140. In addition, it is allowed to supply powder exceeding the maximum amount received by the powder receiving unit 144, and in this case, excessive powder flows out of the powder receiving unit 144.
図３（ｃ）に示すように凹状の粉体受容部１４４へ供給された粉体の表面には凸凹若しくは波状の起伏が生じ、若しくは図示の状態とは異なる態様で局所的に粉体が堆積される場合があり得る。かかる問題に対処するべく、次に、粉体受容部１４４に供給された粉体の表面を平坦化する。非限定の本実施形態においては、平坦化するに際しては、ロール１４５が用いられる。ロール１４５の横方向の水平移動により、図４（ｄ）に示すように粉体の表面が平坦化され、また同時にロール１４５により粉体が下方へ圧縮され、高密度な粉体層を形成することができる。このようにして図４（ｄ）に示すようにロール１４５により１層目の粉体層が成形される。粉体層は、上述のようにロール１４５の作用を受け、構成粒子が高密度となっており、これは、結果として製造される磁性体コアの強度の向上にも寄与する。 As shown in FIG. 3C, the surface of the powder supplied to the concave powder receiving portion 144 has irregularities or wavy undulations, or the powder is locally deposited in a manner different from the illustrated state. It may be done. Next, in order to cope with such a problem, the surface of the powder supplied to the powder receiving portion 144 is flattened. In this non-limiting embodiment, a roll 145 is used for planarization. By the horizontal movement of the roll 145, the surface of the powder is flattened as shown in FIG. 4D, and at the same time, the powder is compressed downward by the roll 145 to form a high-density powder layer. be able to. In this way, the first powder layer is formed by the roll 145 as shown in FIG. The powder layer is subjected to the action of the roll 145 as described above, and the constituent particles have a high density, which contributes to an improvement in the strength of the magnetic core produced as a result.
次に、レーザー光線を粉体層の表面に照射し、レーザー光線の描画動作を経て、１層目の粉体層に１層目のコア構成層が形成される。レーザー光線の照射により粉体層に含まれるバインダーが溶融／軟化し、バインダーを介して粒子同士が結合し、レーザー光線が照射された範囲に対応するコア構成層が形成される。コア構成層は、最終的に製造される磁性体コアを一定間隔でスライスした時に切り出される単層に相当する。具体的には、制御装置１１０は、レーザー光源１２０に指令を発信し、また中継光学系１３０にも指令を発信する。レーザー光源１２０は、指令を受けてレーザー光源を発振する。制御装置１１０の記憶部１１４に記憶された３次元形状を示すデータが制御部１１２により読み出され、制御部１１２による演算処理が行われ、各駆動部品１１６へ駆動信号が供給される。これにより中継光学系１３０のミラーの配向が制御され、粉体受容部１４４の粉体層の表面上にて所望の軌跡を描くようにレーザースポットが動かされる。なお、制御装置１１０に記憶された３次元データからの復元に必要なプログラムなどは市販されており、これに関する冗長な説明は省略する。 Next, the surface of the powder layer is irradiated with a laser beam, and a first core component layer is formed on the first powder layer through a laser beam drawing operation. The binder contained in the powder layer is melted / softened by the irradiation of the laser beam, the particles are bonded to each other through the binder, and a core constituent layer corresponding to the range irradiated with the laser beam is formed. The core constituent layer corresponds to a single layer cut out when the finally produced magnetic core is sliced at a constant interval. Specifically, the control device 110 transmits a command to the laser light source 120 and also transmits a command to the relay optical system 130. The laser light source 120 oscillates the laser light source upon receiving a command. Data indicating the three-dimensional shape stored in the storage unit 114 of the control device 110 is read out by the control unit 112, subjected to arithmetic processing by the control unit 112, and a drive signal is supplied to each drive component 116. Thereby, the orientation of the mirror of the relay optical system 130 is controlled, and the laser spot is moved so as to draw a desired locus on the surface of the powder layer of the powder receiving portion 144. Note that programs and the like necessary for restoration from the three-dimensional data stored in the control device 110 are commercially available, and redundant description thereof will be omitted.
次に、２層目の粉体層を形成するため、図３（ｂ）において説明したものと同様にして粉体受容部１４４の深さを制御し、端的には粉体受容部１４４の絶対深さを２倍にする。絶対深さとは、粉体受容部１４４の粉体層を無視して計測される周壁１４１と底部１４２の相対位置から定まる粉体受容部１４４の深さである。具体的には、制御装置１１０は、２層目の粉体層の形成のために新たにＤ分の深さの空間を１層目の粉体層上に形成するべく粉体受容深さ制御部１７０へ指令を送信し、粉体受容深さ制御部１７０が指令に応じて連結軸１４３を下方へ引き下げ、これにより２層目の粉体層向けの深さＤの凹部が用意される。 Next, in order to form the second powder layer, the depth of the powder receiving portion 144 is controlled in the same manner as described with reference to FIG. Double the depth. The absolute depth is the depth of the powder receiving portion 144 determined from the relative position of the peripheral wall 141 and the bottom portion 142, which is measured ignoring the powder layer of the powder receiving portion 144. Specifically, the control device 110 controls the powder receiving depth so as to newly form a space having a depth of D on the first powder layer in order to form the second powder layer. A command is transmitted to the unit 170, and the powder receiving depth control unit 170 pulls down the connecting shaft 143 in accordance with the command, thereby preparing a recess having a depth D for the second powder layer.
次に、図５（ｇ）に示すように、粉体受容部１４４へ混合粉体等の粉体へ供給し、図５（ｈ）に示すようにロール１４５により２層目の粉体層の表面を平坦化及び圧縮し、図５（ｉ）に示すように、レーザー光線により２層目の粉体層に２層目のコア構成層を形成する。１層目のコア構成層上に形成された２層目の粉体層に対するレーザー光線の照射により、２層目の粉体層に含まれるバインダーが溶融／軟化し、バインダーを介して粒子同士が結合し、２層目のコア構成層が形成され、同時に、２層目のコア構成層に含まれるバインダーが１層目のコア構成層を構成する粒子及び／又はバインダーに結合し、２層目のコア構成層が１層目のコア構成層に固着する。なお、１層目のコア構成層と２層目のコア構成層は、言うまでも無くコア構成層の積層方向において隣接している。なお、この段落で説明した工程は、図３（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に対応している。但し、実施形態によっては、レーザー光線の描画の態様が異なり得る。 Next, as shown in FIG. 5 (g), the powder receiving unit 144 is supplied to powder such as mixed powder, and the second powder layer is formed by a roll 145 as shown in FIG. 5 (h). The surface is flattened and compressed, and as shown in FIG. 5I, a second core component layer is formed on the second powder layer by a laser beam. By irradiating the second powder layer formed on the first core component layer with a laser beam, the binder contained in the second powder layer is melted / softened and the particles are bonded via the binder. A second core constituent layer is formed, and at the same time, the binder contained in the second core constituent layer is bonded to the particles and / or the binder constituting the first core constituent layer, and the second layer The core constituent layer adheres to the first core constituent layer. Needless to say, the first core constituent layer and the second core constituent layer are adjacent to each other in the stacking direction of the core constituent layers. The process described in this paragraph corresponds to FIG. 3C, FIG. 4D, and FIG. However, depending on the embodiment, the manner of drawing the laser beam may be different.
次に、図６（ｊ）に示すように、３層目の粉体層を形成するため、図３（ｂ）において説明したものと同様にして粉体受容部１４４の絶対深さを３倍にする。次に、図６（ｋ）に示すように粉体受容部１４４へ混合粉体等の粉体を供給し、図６（ｌ）に示すようにロール１４５により３層目の粉体層の表面を平坦化及び圧縮し、図７（ｍ）に示すように、レーザー光線により３層目の粉体層に３層目のコア構成層を形成する。３層目のコア構成層は、説明の便宜状、１層目のコア構成層と同じように形成されている。 Next, as shown in FIG. 6 (j), in order to form the third powder layer, the absolute depth of the powder receiving portion 144 is tripled in the same manner as described in FIG. 3 (b). To. Next, powder such as mixed powder is supplied to the powder receiving portion 144 as shown in FIG. 6 (k), and the surface of the third powder layer is fed by the roll 145 as shown in FIG. 6 (l). Is flattened and compressed, and a third core component layer is formed on the third powder layer by a laser beam as shown in FIG. For convenience of explanation, the third core constituent layer is formed in the same manner as the first core constituent layer.
図７（ｎ）に示すように、上述と同様にして、粉体受容部１４４の形成、粉体の供給、粉体の平坦化による粉体層の形成、及び粉体層表面へのレーザー光線の描画に基づいて４層目のコア構成層を形成する。次に、図７（ｏ）に示すように、製造された磁性体コアの外周に沿って切削装置を当て、バリなどの余分な部分を除去する。切削装置はヒトにより操作されても良いし、制御装置１１０の指令に基づいて動作するように組み込まれても良い。 As shown in FIG. 7 (n), in the same manner as described above, the powder receiving portion 144 is formed, the powder is supplied, the powder layer is formed by flattening the powder, and the laser beam is applied to the surface of the powder layer. A fourth core component layer is formed based on the drawing. Next, as shown in FIG. 7 (o), a cutting device is applied along the outer periphery of the manufactured magnetic core to remove excess portions such as burrs. The cutting device may be operated by a human or may be incorporated so as to operate based on a command from the control device 110.
上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、粉体層の表面へのレーザー照射により照射範囲において隣接する粒子がバインダーを介して結合してコア構成層が形成され、また下層のコア構成層への固着も確保される。レーザースポットにより局所的な加熱が実現できるため、下層コア構成層への上層コア構成層の固着も確実に確保できる。レーザースポットが移動してレーザーが照射されなくなった領域においてはバインダーの硬化が生じ、バインダーを介して周囲の粒子が固着する。冒頭でも述べたように、最終的に製造される磁性体コアから見てその内部においてもレーザー照射によりバインダーを介して粒子同士の十分な固着が確保できる。従って、粒子を金型成形して高温処理する製造方法に付随する強度不足を改善することが見込まれる。一見して製造効率に反すると考えられるレーザー加熱を採用するとしても、磁性体コアの複雑化に対処できるばかりか、磁性体コアの強度向上を促進するとの利点を享受することができ、全体として見れば、十分に魅力的な製造方法になる。 As is apparent from the above description, in this embodiment, adjacent particles in the irradiation range are bonded through a binder to form a core constituent layer by laser irradiation on the surface of the powder layer, and the lower core is formed. Adherence to the constituent layers is also ensured. Since local heating can be realized by the laser spot, the upper core constituent layer can be reliably secured to the lower core constituent layer. In the region where the laser spot is moved and the laser is no longer irradiated, the binder is cured, and the surrounding particles are fixed through the binder. As described at the beginning, even when viewed from the finally produced magnetic body core, sufficient adhesion between the particles can be secured by laser irradiation through the binder. Accordingly, it is expected to improve the strength deficiency associated with the manufacturing method in which the particles are molded and processed at a high temperature. Even if laser heating that seems to be contrary to manufacturing efficiency at first glance is adopted, not only can the complexity of the magnetic core be dealt with, but the advantage of promoting the strength improvement of the magnetic core can be enjoyed as a whole. If it sees, it will be a sufficiently attractive manufacturing method.
上述のように詳細に説明した製造方法は、図８に示すように概略的にフローチャートにて示すことができる。上述の例においては、説明の簡便のため、４層のコア構成層により磁性体コアが製造されると説明しているが、実際には、数十から数百のコア構成層の積層が要求される場合がある。この点からすれば、図８のステップＳ１５０に示すように、制御装置１１０が、積層回数が既定値に到達したか否かを判断し、それに到達するまでステップＳ１３０やステップＳ１４０の積層ステップを繰り返すことになる。Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０が積層ステップとして包含される。なお、図３乃至図７から明らかように、そこに図示の具体例においては、積層ステップには、粉体受容部１４４の形成、粉体の平坦化も含まれる。 The manufacturing method described in detail as described above can be schematically shown in a flowchart as shown in FIG. In the above example, it is described that the magnetic core is manufactured by the four core constituent layers for the sake of simplicity of explanation, but in actuality, the lamination of several tens to several hundreds of core constituent layers is required. May be. From this point, as shown in step S150 of FIG. 8, the control device 110 determines whether or not the number of laminations has reached a predetermined value, and repeats the lamination step of step S130 and step S140 until it reaches it. It will be. S130, S140, and S150 are included as stacking steps. As is clear from FIGS. 3 to 7, in the specific example shown therein, the stacking step includes the formation of the powder receiving portion 144 and the flattening of the powder.
＜第２実施形態＞
図９乃至１２を参照して第２実施形態について説明する。図９は、磁性体コア製造装置の構成を示す概略図である。図１０及び図１１は、磁性体コアの製造過程を示す工程図である。図１２は、磁性体コアの製造過程を示すフローチャートである。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the magnetic core manufacturing apparatus. 10 and 11 are process diagrams showing the manufacturing process of the magnetic core. FIG. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of the magnetic core.
本実施形態においては、磁性体コア製造装置１００が、水蒸気供給部１８０を更に備え、コア構成層の積層時に露出するコア構成層の露出面に対して水蒸気を供給可能である。この態様によれば、最終的に製造される磁性体コアから見て、その内部にも十分に水蒸気処理を与えることができ、改善された強度の磁性体コアを得ることができる。非限定の例示の形態においては、昇温された環境下で磁性体コアに対して水蒸気を供給する。 In the present embodiment, the magnetic core manufacturing apparatus 100 further includes a water vapor supply unit 180 and can supply water vapor to the exposed surface of the core constituent layer exposed when the core constituent layers are laminated. According to this aspect, as viewed from the finally produced magnetic body core, the inside thereof can be sufficiently subjected to water vapor treatment, and a magnetic body core having improved strength can be obtained. In a non-limiting exemplary form, water vapor is supplied to the magnetic core in a heated environment.
図９に示すように、磁性体コア製造装置１００は、制御装置１１０により制御される水蒸気供給部１８０を備える。水蒸気供給部１８０は、内部若しくは外部から供給される水を加熱して水蒸気を発生し、これを第１粉体保持部１４０上のコア構成層へ供給する。例示的には、水蒸気供給部１８０は、水の配管、配管を加熱するヒーター、発生した水蒸気を送るための供給管を含む。供給管が可撓性を具備してそのハンドリングが確保される。水蒸気をコア構成層上へ付与することは、ヒトが手作業で行っても良い。若しくは、ビジョンシステムとロボットアームの併用により自動化しても良い。ビジョンシステムが、撮像された画像を解析し、水蒸気処理の範囲を定め、ロボットアームを制御して定められた範囲に対する水蒸気処理を行うことができる。 As shown in FIG. 9, the magnetic core manufacturing apparatus 100 includes a water vapor supply unit 180 controlled by the control device 110. The water vapor supply unit 180 generates water vapor by heating water supplied from the inside or the outside, and supplies this to the core constituent layer on the first powder holding unit 140. Illustratively, the water vapor supply unit 180 includes a water pipe, a heater for heating the pipe, and a supply pipe for sending the generated water vapor. The supply pipe is flexible and its handling is ensured. Application of water vapor onto the core constituent layer may be performed manually by a human. Or you may automate by using together a vision system and a robot arm. The vision system can analyze the captured image, determine the range of the steam treatment, and control the robot arm to perform the steam treatment on the determined range.
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、レーザー光線の照射により粉体層にコア構成層を形成した後、水蒸気供給部１８０は、露出するコア構成層の表面に対して水蒸気を供給する。周囲の粉体がロール１４５により圧縮されているため、水蒸気の供給速度を適当なものにすれば、粉体の移動が問題とはならないと見込まれる。仮に粉体が水蒸気の供給時に動いてしまうとしても、既にコア構成層が形成されているため、大きな問題とはならないことが見込まれる。非限定の例示の形態においては、水蒸気が粉体に与える影響を考慮し、次の粉体層の形成のため、粉体供給部１５０が、粉体受容部１４４の空きの容積を超える量の粉体を供給する。 As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), after forming the core constituent layer on the powder layer by laser beam irradiation, the water vapor supply unit 180 supplies water vapor to the exposed surface of the core constituent layer. Supply. Since the surrounding powder is compressed by the roll 145, the movement of the powder is not expected to be a problem if the water vapor supply speed is set to an appropriate value. Even if the powder moves at the time of supply of water vapor, it is not expected to be a big problem because the core constituent layer has already been formed. In the non-limiting exemplary embodiment, in consideration of the influence of water vapor on the powder, the powder supply unit 150 is in an amount exceeding the empty volume of the powder receiving unit 144 for forming the next powder layer. Supply powder.
図１１に示す非限定の例示の形態においては、コア構成層が構成された粉体層上にマスク１４６を設け、このマスク１４６の開口を介して水蒸気を供給する。 In the non-limiting exemplary form shown in FIG. 11, a mask 146 is provided on the powder layer in which the core constituent layer is configured, and water vapor is supplied through the opening of the mask 146.
図１２に示すように、繰り返される積層ステップには、粉体の供給Ｓ１３０、レーザー照射によるコア構成層の形成Ｓ１４０、水蒸気処理Ｓ１７０、繰り返し数の判断Ｓ１５０が含まれる。ステップＳ１２０とステップＳ１３０の間で水蒸気処理Ｓ１７０を行っても良い。 As shown in FIG. 12, the repeated lamination steps include powder supply S130, formation of a core constituent layer by laser irradiation S140, water vapor treatment S170, and repetition number determination S150. Steam treatment S170 may be performed between step S120 and step S130.
＜第３実施形態＞
図１３乃至図１７を参照して第３実施形態について説明する。図１３は、磁性体コア製造装置の部分的な構成を示す概略図である。図１４乃至図１７は、磁性体コアの製造過程を示す工程図である。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 17. FIG. 13 is a schematic view showing a partial configuration of the magnetic core manufacturing apparatus. 14 to 17 are process diagrams showing the manufacturing process of the magnetic core.
本実施形態においては、粉体供給部１５０が、第１粉体保持部１４０に隣接して設けられた第２粉体保持部１９０として構成される。第２粉体保持部１９０は、第１粉体保持部１４０と同様、周壁１９１、底部１９２、及び連結軸１９３を有し、連結軸１９３を昇降させることにより所望の深さの粉体受容部１９４を形成することができる。 In the present embodiment, the powder supply unit 150 is configured as a second powder holding unit 190 provided adjacent to the first powder holding unit 140. Similar to the first powder holding unit 140, the second powder holding unit 190 has a peripheral wall 191, a bottom 192, and a connecting shaft 193, and a powder receiving unit having a desired depth by raising and lowering the connecting shaft 193. 194 can be formed.
制御装置１１０による第２粉体保持部１９０に対する制御は、第１粉体保持部１４０と同様、粉体受容深さ制御部１７０を介して行われる。非限定の一形態においては、粉体受容深さ制御部１７０は、第１粉体受容深さ制御部１７２と第２粉体受容深さ制御部１７４を含み、第１粉体受容深さ制御部１７２が、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さを制御し、第２粉体受容深さ制御部１７４が、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さを制御する。 The control of the second powder holding unit 190 by the control device 110 is performed via the powder receiving depth control unit 170 as with the first powder holding unit 140. In one non-limiting form, the powder receiving depth control unit 170 includes a first powder receiving depth control unit 172 and a second powder receiving depth control unit 174, and the first powder receiving depth control unit 174. The part 172 controls the depth of the powder receiving part of the first powder holding part 140, and the second powder receiving depth control part 174 is the depth of the powder receiving part of the second powder holding part 190. To control.
図１４乃至図１７に示すように、第２粉体保持部１９０に予め混合粉体等の粉体を蓄積した状態で、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さを段階的に浅くし、他方、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さを同調して段階的に深くする。各粉体保持部の粉体受容部の深さ変更は、第２粉体保持部１９０から第１粉体保持部１４０への粉体の供給時である。 As shown in FIG. 14 to FIG. 17, the depth of the powder receiving portion of the second powder holding unit 190 is stepped in a state where powder such as mixed powder is accumulated in the second powder holding unit 190 in advance. On the other hand, the depth of the powder receiving part of the first powder holding part 140 is made deeper step by step in synchronism. The depth change of the powder receiving part of each powder holding part is when the powder is supplied from the second powder holding part 190 to the first powder holding part 140.
図１４（ａ）に示す時、第２粉体保持部１９０の粉体受容部に多量の混合粉体等の粉体が蓄積保持されている。他方、第１粉体保持部１４０には粉体受容部が未だ準備されていない。図１４（ｂ）に示す時、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さがＤ分だけ浅くなり、他方、第１粉体保持部１４０に深さＤの粉体受容部が準備される。なお、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さを浅くする程度と、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さは、厳密に一致する必要は何ら無く、ここでは、説明の簡潔性のためにそれらが等しいように説明している。図１４（ｃ）に示す時、ロール１４５が、第２粉体保持部１９０から第１粉体保持部１４０へと移動する。この際、ロール１４５により、第２粉体保持部１９０の周壁１９１の上端面よりも***した分の粉体が、第１粉体保持部１４０の粉体受容部へと移される。これにより、図１５（ｄ）に示すように、第１粉体保持部１４０には圧縮された平坦な表面の１層目の粉体層が用意される。次に、図１５（ｅ）に示すように、レーザー照射により第１粉体保持部１４０上に１層目のコア構成層が形成される。 As shown in FIG. 14A, a large amount of powder such as mixed powder is accumulated and held in the powder receiving portion of the second powder holding portion 190. On the other hand, the first powder holding part 140 has not yet been prepared with a powder receiving part. As shown in FIG. 14B, the depth of the powder receiving portion of the second powder holding portion 190 becomes shallower by D, while the powder receiving portion of depth D is formed in the first powder holding portion 140. Be prepared. It should be noted that the depth of the powder receiving portion of the second powder holding portion 190 and the depth of the powder receiving portion of the first powder holding portion 140 do not have to be exactly the same. However, for the sake of brevity of explanation, they are explained to be equal. As shown in FIG. 14 (c), the roll 145 moves from the second powder holding unit 190 to the first powder holding unit 140. At this time, the roll 145 moves the powder raised from the upper end surface of the peripheral wall 191 of the second powder holding unit 190 to the powder receiving unit of the first powder holding unit 140. As a result, as shown in FIG. 15D, the first powder layer having the compressed flat surface is prepared in the first powder holding unit 140. Next, as shown in FIG. 15E, a first core constituent layer is formed on the first powder holding unit 140 by laser irradiation.
次に、図１５（ｆ）に示すように、ロール１４５が終点から初期位置へ移動した後、各粉体保持部の粉体受容部の深さが反対方向に調整される。第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さがＤ分だけ深くなる。第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さがＤ分だけ更に浅くなる。なお、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さを浅くする程度と、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さを深くする程度は、厳密に一致する必要は何ら無く、ここでは、説明の簡潔性のためにそれらが等しいように説明している。その後、図１６（ｇ）に示すように、ロール１４５が初期位置から終点へ移動することにより、第１粉体保持部１４０上に２層目の粉体層が形成される。 Next, as shown in FIG. 15F, after the roll 145 moves from the end point to the initial position, the depth of the powder receiving portion of each powder holding portion is adjusted in the opposite direction. The depth of the powder receiving part of the first powder holding part 140 is increased by D. The depth of the powder receiving part of the second powder holding part 190 is further reduced by D. It should be noted that the extent to which the depth of the powder receiving portion of the second powder holding portion 190 is shallow and the extent to which the depth of the powder receiving portion of the first powder holding portion 140 is increased need to be exactly the same. There is nothing, here they are described as being equal for the sake of brevity. Thereafter, as shown in FIG. 16 (g), the roll 145 moves from the initial position to the end point, whereby a second powder layer is formed on the first powder holding unit 140.
次に、図１６（ｈ）に示すように、レーザー照射により２層目のコア構成層が形成される。図１６（ｉ）に示すように、ロール１４５が終点から初期位置へ戻された後、再び、各粉体保持部の粉体受容部の深さが反対方向に調整される。次に、図１７（ｊ）に示すように、ロール１４５が初期位置から終点へ移動し、これにより、第１粉体保持部１４０上に３層目の粉体層が形成される。次に、図１７（ｋ）に示すように、レーザー照射により３層目のコア構成層が形成される。以下、必要な数の積層が繰り返し行われる。 Next, as shown in FIG. 16H, a second core constituent layer is formed by laser irradiation. As shown in FIG. 16I, after the roll 145 is returned from the end point to the initial position, the depth of the powder receiving portion of each powder holding portion is adjusted again in the opposite direction. Next, as shown in FIG. 17 (j), the roll 145 moves from the initial position to the end point, whereby a third powder layer is formed on the first powder holding unit 140. Next, as shown in FIG. 17K, a third core component layer is formed by laser irradiation. Thereafter, the necessary number of laminations are repeated.
＜第４実施形態＞
図１８乃至図２０を参照して第４実施形態について説明する。図１８は、磁性体コア製造装置の部分的な構成を示す概略図である。図１９及び図２０は、磁性体コアの製造過程を示す工程図である。
<Fourth embodiment>
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is a schematic view showing a partial configuration of the magnetic core manufacturing apparatus. 19 and 20 are process diagrams showing the manufacturing process of the magnetic core.
本実施形態においては、共通のロールの動作により第１粉体保持部１４０へ異方向から粉体が供給される。具体的には、ロール１４５の一往復により異なる方向から第１粉体保持部１４０へ粉体を供給可能なように第２粉体保持部１９０が構成される。非限定の例示の形態においては、第２粉体保持部１９０が、第１粉体保持部１４０を挟み込むように隣接して設けられる一組の粉体保持部から構成される。この構成によれば、第１粉体保持部１４０への粉体の供給のためにロール１４５を終点から初期位置へ戻す工程を省略することができ、製造効率化を促進することができる。 In the present embodiment, powder is supplied to the first powder holding unit 140 from different directions by the operation of a common roll. Specifically, the second powder holding unit 190 is configured so that powder can be supplied to the first powder holding unit 140 from different directions by one reciprocation of the roll 145. In a non-limiting exemplary form, the second powder holding unit 190 is composed of a set of powder holding units provided adjacent to each other so as to sandwich the first powder holding unit 140. According to this configuration, the step of returning the roll 145 from the end point to the initial position for supplying the powder to the first powder holding unit 140 can be omitted, and the production efficiency can be promoted.
図１８に示すように第２粉体保持部１９０に加え、それと同構成の第３粉体保持部１９０’が設けられる。粉体受容深さ制御部には、第３粉体保持部１９０’を制御するための第３粉体受容深さ制御部１７６が設けられる。 As shown in FIG. 18, in addition to the second powder holding portion 190, a third powder holding portion 190 'having the same configuration as that is provided. The powder receiving depth control unit is provided with a third powder receiving depth control unit 176 for controlling the third powder holding unit 190 '.
図１９（ａ）に示すように、第２粉体保持部１９０と第３粉体保持部１９０’には予め十分な量の混合粉体等の粉体が蓄積される。図１９（ｂ）に示す時、第１粉体保持部１４０に深さＤの粉体受容部が形成され、また第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さがＤ分だけ浅くなる。なお、第２粉体保持部１９０の粉体受容部の深さを浅くする程度と、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さは、厳密に一致する必要は何ら無く、ここでは、説明の簡潔性のためにそれらが等しいように説明している。 As shown in FIG. 19A, a sufficient amount of powder such as mixed powder is accumulated in advance in the second powder holding unit 190 and the third powder holding unit 190 '. As shown in FIG. 19B, a powder receiving portion having a depth D is formed in the first powder holding portion 140, and the depth of the powder receiving portion of the second powder holding portion 190 is shallow by D. Become. It should be noted that the depth of the powder receiving portion of the second powder holding portion 190 and the depth of the powder receiving portion of the first powder holding portion 140 do not have to be exactly the same. However, for the sake of brevity of explanation, they are explained to be equal.
図１９（ｃ）に示す時、ロール１４５が移動し、図１９（ｄ）のように第１粉体保持部１４０に１層目の粉体層が形成される。ロール１４５は、第３粉体保持部１９０’上も超えて移動して他端側の停止位置にある。図２０（ｅ）に示す時、粉体層に対するレーザー照射によりコア構成層が形成される。 When the roll 145 moves as shown in FIG. 19C, the first powder layer is formed on the first powder holding portion 140 as shown in FIG. 19D. The roll 145 moves beyond the third powder holding part 190 'and is at the stop position on the other end side. As shown in FIG. 20 (e), the core constituent layer is formed by laser irradiation of the powder layer.
次に、図２０（ｆ）に示す時、第３粉体保持部１９０’の粉体受容部の深さがＤ分だけ浅くなるように調整され、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さがＤ分だけ深くなるように調整される。なお、第３粉体保持部１９０’の粉体受容部の深さを浅くする程度と、第１粉体保持部１４０の粉体受容部の深さを深くする程度は、厳密に一致する必要は何ら無く、ここでは、説明の簡潔性のためにそれらが等しいように説明している。図２０（ｇ）に示す時、ロール１４５が第３粉体保持部１９０’、第１粉体保持部１４０、第２粉体保持部１９０を越えて移動して一端側の停止位置にある。ロール１４５の移動により第１粉体保持部１４０の粉体受容部には２層目の粉体層が形成される。図２０（ｈ）に示す時、レーザー照射により２層目の粉体層に２層目のコア構成層が形成される。その後のプロセスは、上述の開示内容から明らかであり、説明は省略する。 Next, as shown in FIG. 20 (f), the powder receiving portion of the first powder holding portion 140 is adjusted so that the depth of the powder receiving portion of the third powder holding portion 190 ′ becomes shallower by D. The depth of the part is adjusted to be deeper by D. It should be noted that the degree of decreasing the depth of the powder receiving part of the third powder holding part 190 ′ and the degree of increasing the depth of the powder receiving part of the first powder holding part 140 must be exactly the same. They are described here as equivalent for the sake of brevity. As shown in FIG. 20 (g), the roll 145 moves beyond the third powder holding unit 190 ', the first powder holding unit 140, and the second powder holding unit 190, and is at a stop position on one end side. As the roll 145 moves, a second powder layer is formed on the powder receiving part of the first powder holding part 140. As shown in FIG. 20H, a second core constituent layer is formed on the second powder layer by laser irradiation. The subsequent process is clear from the above disclosure, and the description is omitted.
最後に図２１乃至図２３を参照して開示の製造方法により製造可能である固定子及び回転子を例示的に図示する。図２１は、磁性体コアが用いられたモーターの概略的な構成を示す図である。図２２は、磁性体コアが用いられたモーターの回転子の斜視図である。図２３は、磁性体コアが用いられたモーターの固定子の斜視図である。 Finally, a stator and a rotor that can be manufactured by the disclosed manufacturing method will be exemplarily illustrated with reference to FIGS. FIG. 21 is a diagram showing a schematic configuration of a motor using a magnetic core. FIG. 22 is a perspective view of a rotor of a motor using a magnetic core. FIG. 23 is a perspective view of a stator of a motor using a magnetic core.
図２１に示すようにモーター５００は、破線で示す軌道に沿って複数のらせん状の回転子５１０が回動可能に連結し、回転子５１０のらせん状部分を挟み込む態様で一体又は分割の固定子５２０が設けられる。回転子５１０は、軸部５１１とらせん状部５１２を有する。隣接の回転子５１０同士の連結は、自在継ぎ手等が活用される。図２２に示すように回転子５１０のらせん状部５１２の表裏には磁石５１３が設けられ、これにより回転子５１０のらせん状部５１２が自身のらせん状の軌跡に沿って順に着磁される。永久磁石の固着以外の態様で着磁しても良い。固定子５２０に関しては、図２３に示すようにＵ字状の肉厚の枠部５２１の厚み方向中央にプレート５２２が設けられ、プレート５２２には回転子５１０の軸部５１１を部分的に収容する円弧状の切り欠きが設けられる。プレート５２２の表裏には、各々、３つの凸状の軸部５２３が設けられる。軸部５２３に対して個別に巻き線が巻かれ、これにより軸部５２３毎の励磁部が構成される。 As shown in FIG. 21, in the motor 500, a plurality of helical rotors 510 are rotatably connected along a trajectory indicated by a broken line, and the stator is integrally or divided in such a manner as to sandwich the helical part of the rotor 510. 520 is provided. The rotor 510 has a shaft portion 511 and a spiral portion 512. For coupling between adjacent rotors 510, a universal joint or the like is used. As shown in FIG. 22, magnets 513 are provided on the front and back of the spiral portion 512 of the rotor 510, whereby the spiral portion 512 of the rotor 510 is sequentially magnetized along its own spiral trajectory. You may magnetize in aspects other than fixation of a permanent magnet. As for the stator 520, as shown in FIG. 23, a plate 522 is provided in the center of the U-shaped thick frame 521 in the thickness direction, and the shaft 511 of the rotor 510 is partially accommodated in the plate 522. An arcuate cutout is provided. Three convex shaft portions 523 are provided on the front and back surfaces of the plate 522, respectively. Winding is individually wound around the shaft portion 523, thereby forming an excitation portion for each shaft portion 523.
図２１に概略的に示す組み立て状態において、固定子５２０の励磁部が、回転子５１０の着磁部に対面する。従って、らせん状に配列される励磁部の各励磁状態を適切に制御することにより回転子５１０に対して回転力を付与し、モーター５００を稼働させることができる。 In the assembled state schematically shown in FIG. 21, the exciting part of the stator 520 faces the magnetized part of the rotor 510. Therefore, the motor 500 can be operated by applying a rotational force to the rotor 510 by appropriately controlling the respective excitation states of the excitation units arranged in a spiral.
回転子５１０及び固定子５２０の各々が上述の製造方法により製造される。この場合、固定子５２０が磁性体コアである。固定子は、複数の軸部が一体化された複雑な形状を有するが、上述の製造方法により好適に製造可能である。 Each of the rotor 510 and the stator 520 is manufactured by the above-described manufacturing method. In this case, the stator 520 is a magnetic core. The stator has a complicated shape in which a plurality of shaft portions are integrated, but can be suitably manufactured by the above-described manufacturing method.
上述の教示を踏まえると、当業者をすれば、各実施形態に対して様々な変更を加えることができる。 Based on the above teaching, those skilled in the art can make various modifications to the embodiments.
１００ 磁性体コア製造装置
１１０ 制御装置
１２０ レーザー光源
１３０ 中継光学系
１４０ 第１粉体保持部
１５０ 粉体供給部
１６０ ロール制御部
１７０ 粉体受容深さ制御部
１８０ 水蒸気供給部
１９０ 第２粉体保持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Magnetic body manufacturing apparatus 110 Control apparatus 120 Laser light source 130 Relay optical system 140 1st powder holding part 150 Powder supply part 160 Roll control part 170 Powder reception depth control part 180 Water vapor supply part 190 2nd powder holding Part
Claims (15)
前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を準備するステップと、
前記粉体の表面に対してレーザー光線を照射して前記バインダーを介して前記粒子同士を結合させてコア構成層を形成するステップと、
前記コア構成層上への前記粉体の供給、及び前記供給された粉体に対するレーザー光線の照射による追加のコア構成層の形成を含む積層ステップを繰り返し実行し、コア構成層の積層方向にて隣接のコア構成層同士が固着して成る磁性体コアを形成するステップを含む、磁性体コアの製造方法。 A method for producing a magnetic core comprising soft magnetic particles bonded with insulating coating particles bonded via a binder,
Providing a powder in a form in which the binder is present between the particles;
Irradiating the surface of the powder with a laser beam to bond the particles through the binder to form a core constituting layer;
Repeating a stacking step including supplying the powder onto the core constituent layer and forming an additional core constituent layer by irradiating the supplied powder with a laser beam, and adjoining in the stacking direction of the core constituent layer The manufacturing method of a magnetic body including the step of forming the magnetic body core formed by adhering the core constituent layers.
繰り返し実行される各積層ステップには、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第１粉体保持部における前記周囲壁と前記底部の相対位置から定まる深さがより深くなるように前記底部及び前記周囲壁の少なくとも一方を変位させるステップが含まれる、磁性体コアの製造方法。 The magnetic core is formed on the bottom portion using a first powder holding portion that includes a bottom portion and a peripheral wall that at least partially surrounds the bottom portion, and the bottom portion and the peripheral wall are relatively displaceable. A method of manufacturing a magnetic core according to any one of claims 1 to 3,
In each laminating step that is repeatedly performed, the depth determined from the relative position of the peripheral wall and the bottom of the first powder holding unit is increased before the powder is supplied onto the core constituent layer. Includes a step of displacing at least one of the bottom and the surrounding wall.
繰り返し実行される各積層ステップには、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第２粉体保持部における前記底部と前記周囲壁から定まる深さがより浅くなるように前記底部及び前記周囲壁の少なくとも一方を変位させるステップが含まれる、磁性体コアの製造方法。 A powder is supplied from the second powder holding part to the first powder holding part, which includes a bottom and a peripheral wall that at least partially surrounds the bottom, and the bottom and the peripheral wall are relatively displaceable. The method for producing a magnetic core according to claim 5, wherein
In each lamination step that is repeatedly performed, before the supply of the powder onto the core constituent layer, the bottom portion of the second powder holding unit is set to have a shallower depth determined from the bottom and the surrounding wall. And a method of manufacturing a magnetic core, comprising the step of displacing at least one of the surrounding walls.
前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を保持可能である第１粉体保持部と、
前記第１粉体保持部において前記粉体の表面を平坦化可能であるロールと、
前記第１粉体保持部の前記粉体の表面に対して照射され、前記バインダーを介して前記粒子同士を結合可能であるレーザー光線を生成可能であるレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射されるレーザー光線を前記粉体の表面の所望の位置へ案内可能である中継光学系を備え、
前記第１粉体保持部における前記ロールの移動に応じて、前記バインダーを介して前記粒子同士が結合して成るコア構成層上に前記粉体を層状に形成可能であり、この粉体層に対するレーザー光線の照射により下層のコア構成層に固着する上層のコア構成層が形成可能である、磁性体コア製造装置。 An apparatus for producing a magnetic core comprising soft magnetic particles coated with an insulating coating and bonded via a binder,
A first powder holding unit capable of holding a powder in a form in which the binder is present between the particles;
A roll capable of flattening the surface of the powder in the first powder holding unit;
A laser light source capable of generating a laser beam that is irradiated to the surface of the powder of the first powder holding unit and capable of binding the particles to each other via the binder;
A relay optical system capable of guiding a laser beam emitted from the laser light source to a desired position on the surface of the powder;
According to the movement of the roll in the first powder holding unit, the powder can be formed into a layer on the core constituent layer formed by bonding the particles to each other via the binder. A magnetic core manufacturing apparatus capable of forming an upper core constituent layer that is fixed to a lower core constituent layer by irradiation with a laser beam.
前記ロールは、前記第２粉体保持部から前記第１粉体保持部へ移動可能であり、該移動により前記第２粉体保持部から前記第１粉体保持部へ前記粉体を供給され、前記コア構成層上へ前記粉体が層状に形成可能である、請求項１０又は１１に記載の磁性体コア製造装置。 A second powder holding unit capable of holding the powder to be supplied to the first powder holding unit;
The roll is movable from the second powder holding unit to the first powder holding unit, and the powder is supplied from the second powder holding unit to the first powder holding unit by the movement. The magnetic core manufacturing apparatus according to claim 10 or 11, wherein the powder can be formed into a layer on the core constituent layer.
前記コア構成層の積層過程において、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第１粉体保持部における前記周囲壁と前記底部の相対位置から定まる深さがより深くなるように制御可能である、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の磁性体コア製造装置。 The first powder holding portion includes a bottom portion and a peripheral wall surrounding the bottom portion at least partially, and the bottom portion and the peripheral wall are relatively displaceable,
In the process of laminating the core constituent layer, the depth determined from the relative position of the peripheral wall and the bottom part in the first powder holding unit is increased before the powder is supplied onto the core constituent layer. The magnetic core manufacturing apparatus according to any one of claims 10 to 12, which is controllable.
前記コア構成層の積層過程において、前記コア構成層上への前記粉体の供給前に前記第２粉体保持部における前記底部と前記周囲壁から定まる深さがより浅くなるように制御可能である、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の磁性体コア製造装置。 A second powder holding portion having a bottom and a surrounding wall at least partially surrounding the bottom, wherein the bottom and the surrounding wall are relatively displaceable;
In the stacking process of the core constituent layer, the depth determined from the bottom and the surrounding wall in the second powder holding part can be controlled to be shallower before the powder is supplied onto the core constituent layer. The magnetic core manufacturing apparatus according to claim 10, wherein there is a magnetic core manufacturing apparatus.
前記バインダーが前記粒子の間に存在する形態の粉体を供給するステップと、
前記粉体の表面に対してレーザー光線を照射して前記バインダーを介して前記粒子同士が結合したコア構成層を形成するステップと、
前記コア構成層上への前記粉体の供給、及び前記供給された粉体に対するレーザー光線の照射による追加のコア構成層の形成を含む積層ステップを繰り返し実行し、コア構成層の積層方向にて隣接のコア構成層同士が固着して成る磁性体コアを形成するステップを含む、磁性体コアを製造する製造装置の動作方法。 An operation method of a manufacturing apparatus for manufacturing a magnetic core, which is an aggregate formed by bonding particles with insulating coatings of soft magnetic particles via a binder,
Supplying a powder in a form in which the binder is present between the particles;
Irradiating the surface of the powder with a laser beam to form a core constituting layer in which the particles are bonded via the binder;
Repeating a stacking step including supplying the powder onto the core constituent layer and forming an additional core constituent layer by irradiating the supplied powder with a laser beam, and adjoining in the stacking direction of the core constituent layer The manufacturing method of the manufacturing apparatus which manufactures a magnetic body core including the step which forms the magnetic body core formed by adhering core composition layers of these.
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| CN106825565A (en) * | 2017-01-09 | 2017-06-13 | 华南农业大学 | Suitable for precinct laser fusion with rotating excitation field substrate and the 3D printing method using the substrate |
| DE102017208094A1 (en) | 2017-05-15 | 2018-07-26 | AUDI HUNGARIA Zrt. | Method for producing an iron core for an electrical machine and iron core for an electrical machine |
| JP2019536909A (en) * | 2016-11-18 | 2019-12-19 | アルケマ フランス | Sinterable magnetic powder composition and three-dimensional article made by sintering this composition |
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2014
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