電磁傳動壓實裝置及磁石制造方法與流程

本發明涉及一種壓實裝置及方法，特別涉及一種利用電磁傳動的壓實裝置及方法。

背景技術：
目前，一般永久磁石的制造步驟為將磁石原料粉碎、配向、加壓、熱處理，最后進行燒結以完成磁石。磁石原料粉碎的動作為，利用搗碎機或粉碎機將磁石原料粗粉碎成200μm左右之大小，接著，將已粗粉碎的磁石粉末利用噴射磨機進行微粉碎，設為具有特定尺寸以下(例如，0.1μm~5.0μm)的平均粒徑的微粉末。配向及加壓的過程是將已微粉碎的磁石粉末放入模具，一方面自外部對磁石粉末施加磁場，另一方面須對磁石粉末擠壓成形為所需的形狀。熱處理的動作為，于氫氣環境下以200℃~900℃將利用壓粉成形所成形的成形體保持數小時(例如5小時)，藉此進行氫中預燒處理。于該氫中預燒處理中，進行使有機金屬化合物熱分解而減少預燒體中的碳量的所謂脫碳。又，氫中預燒處理是于使預燒體中的碳量未達0.2wt%、更佳為未達0.1wt%的條件下進行。藉此，利用隨后的燒結處理而可致密地燒結永久磁石整體，不會降低殘留磁通密度或保磁力。最后燒結的動作為，將氫中預燒處理的成形體進行燒結處理。再者，作為成形體的燒結方法，除一般的真空燒結以外，也可利用將成形體加壓的狀態下進行燒結的加壓燒結等。美國專利公開號US20100310408揭示一種永久磁石的配向及加壓裝置，在將原料粉末填充在填充室內之后，在磁場中進行磁場配向。此時，對于填充室內的原料粉末，例如從與對于填充式的原料粉末的填充方向相同的方向來將推壓手段以特定的壓力而作推壓附著。于此，此推壓手段的與原料粉末間的接觸面(推壓面)的面積，由于是被設定為較填充室的橫剖面積為更小，因此，若是對于原料粉末而將推壓手段作推壓附著，則在推壓手段與填充室內側之間的空間中原料粉末是被推壓后退。而后，在磁場配向方向上的結晶破裂面的組合中，具有更相等的結晶方位關系的結晶破裂面被作組合的機會變多，而若是具有相等的結晶方位關系的結晶破裂面一旦結合，則會形成強固的結合鏈，利用此，在磁場配向方向上，結晶破裂面無空隙地被接合并一致。而后，利用將在磁場配向方向上而結晶破裂面為無空隙地被接合并一致作壓縮成形，而成為不具有配向的錯亂的高密度的永久磁石，并能夠得到高性能磁石。美國專利公開號US20100034688揭示在將合金原料粉末進行磁場配向時，因為一邊施加磁場、同時在填充室內攪拌合金原料粉末，所以在填充室內的合金原料粉末的粒子相互間的位置關系，是從已填充于填充室內的狀態進行變化，具有更相等的結晶方位關系的合金原料粉末的結晶破裂面被組合的機會變多。但是，專利US20100310408和專利US20100034688所揭示的永久磁石的配向方向和加壓方向互為垂直，因此磁石的形狀上將有所限制。前述中的永久磁石的配向及加壓裝置皆須另外利用復雜的機械結構的磁粉加壓裝置(例如液壓驅動設備的復雜機械結構)以進行磁粉加壓的步驟。再者，前述中的永久磁石的配向及加壓裝置皆須分別提供能源給線圈和磁粉加壓裝置，無法以單一能源進行磁粉配向和磁粉加壓的步驟。中國臺灣專利公開號TW201201226中的永久磁石的配向及加壓裝置。將一對磁場產生線圈配置于模腔的上下位置，對填充至模腔的磁石粉末施加磁力線。將需施加的磁場設為例如1MA/m。繼而，于進行壓粉成形時，首先將已干燥的磁石粉末填充至模腔。其后，驅動下沖頭及上沖頭，對填充至模腔的磁石粉末沿箭頭方向施加壓力而使其成形。又，于加壓的同時，對填充至模腔的磁石粉末，利用磁場產生線圈沿與加壓方向平行的箭頭方向施加脈沖磁場。可是這種設計方式所產生的磁力線容易是一拋物線，且磁石的每一位置上所距離線圈的不同，造成同一平面上磁力的不平均。前述中的永久磁石的配向及加壓裝置皆須另外利用復雜的機械結構的磁粉加壓裝置(例如液壓驅動設備的復雜機械結構)以進行磁粉加壓的步驟。再者，前述中的永久磁石的配向及加壓裝置皆須分別提供能源給線圈和磁粉加壓裝置，無法以單一能源進行磁粉配向和磁粉加壓的步驟。因此，便有需要提供一種制造磁石的裝置及制造磁石的方法，以解決前述的問題。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種能快速的壓制磁石的裝置及方法。為達成上述目的，本發明提出一種電磁傳動壓實裝置，包括：一壓實模具，包括一模穴，該模穴用以填入一磁粉；一磁場產生單元，包括一線圈，其中當一脈沖電性信號流經該線圈時，在該模穴內會產生一強力磁場，并對該模穴內的該磁粉產生配向排列；一導磁塊，設置在該線圈的外側，其中當該脈沖電性信號流經該線圈時，該線圈和該導磁塊之間產生一互斥力，而對該導磁塊產生一橫向作用力；以及一傳動機構，包括一壓實滑塊，其中該傳動機構用以將該導磁塊的該橫向作用力轉變為該壓實滑塊的一縱向作用力，且該壓實滑塊的該縱向作用力對該磁粉加壓成形。為達成上述目的，一種磁石制造方法，包括下列步驟：將一磁粉倒入一模穴內；利用該脈沖電性信號流經一線圈，使在該模穴內產生一強力磁場，并對該模穴內的該磁粉產生配向排列；以及產生該強力磁場的同時，使得該線圈和一導磁塊之間產生一互斥力，而對該導磁塊產生一橫向作用力，并使該導磁塊的該橫向作用力轉變成一壓實滑塊的一作用力，以對磁粉加壓成形。本發明的電磁傳動壓實裝置及方法只須提供單一能源給線圈上的脈沖電性信號，則可同時進行磁粉配向和磁粉加壓的步驟，因此可快速壓制磁石，節省能源，并降低工藝成本。再者，本發明的電磁傳動壓實裝置的具有簡單的機械結構，不須另外利用復雜的機械結構的磁粉加壓裝置進行磁粉加壓的步驟。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。附圖說明圖1為本發明第一實施例的電磁傳動壓實裝置的剖視示意圖。圖2為本發明第一實施例的電磁傳動壓實裝置作動后的剖視示意圖。圖3為本發明第二實施例的電磁傳動壓實裝置的剖視示意圖。圖4為本發明第二實施例的電磁傳動壓實裝置作動后的剖視示意圖。圖5為本發明第三實施例的電磁傳動壓實裝置的剖視示意圖。圖6為本發明第三實施例的電磁傳動壓實裝置作動后的剖視示意圖。圖7為本發明第四實施例的電磁傳動壓實裝置的剖視示意圖。圖8為本發明第四實施例的電磁傳動壓實裝置作動后的剖視示意圖。圖9為本發明的磁石制造方法的流程圖。其中，附圖標記100電磁傳動壓實裝置110壓實模具111模穴120磁場產生單元121線圈130導磁塊140傳動機構141第一滑塊142第二滑塊143壓實滑塊150磁粉200電磁傳動壓實裝置211模穴230導磁塊240傳動機構241滑塊242杠桿242’右力臂242”左力臂243壓實滑塊250磁粉300電磁傳動壓實裝置311模穴321線圈330導磁塊340壓實滑塊350磁粉400電磁傳動壓實裝置411模穴421線圈431第一導磁塊432第二導磁塊441第一壓實滑塊442第二壓實滑塊450磁粉S100~S200步驟具體實施方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述：如圖1及圖2所示，本發明第一實施例的電磁傳動壓實裝置100包括：一壓實模具110、一磁場產生單元120、一導磁塊130及一傳動機構140。在本實施例中：壓實模具110包括一模穴111，用以被填入磁粉150，模穴111的容置空間的形狀為壓制磁粉150后的形狀。磁場產生單元120包括一線圈121，以順時針或逆時針方向在模穴111的四周圍繞，當一脈沖電性信號(如脈沖電流)流經線圈121時，在模穴111內會產生強力磁場，并對模穴111內的磁粉150產生配向排列。導磁塊130設置在線圈121的外側，當上述脈沖電性信號流經線圈121時，因為電磁感應原理，導磁塊130會同時產生一渦電流，因為渦電流的電流方向和線圈121上的電流方向相反，使得線圈121和導磁塊130之間產生一互斥力，而對該導磁塊130產生一橫向作用力。傳動機構140包括一第一滑塊141、一第二滑塊142及一壓實滑塊143。第一滑塊141設置在導磁塊130的右側，用以將導磁塊130的橫向作用力轉變為該第一滑塊141的縱向作用力，在壓制磁粉時，第一滑塊141的運動方向為向上動作，并推動第二滑塊142。第二滑塊142設置在第一滑塊141的移動方向處，當受到第一滑塊141的推動后，將第一滑塊141的縱向作用力變為第二滑塊142的橫向作用力。舉例，在壓制磁粉時，第二滑塊142的運動方向可為向左動作，并推動壓實滑塊143(也可稱為沖頭)。壓實滑塊143設置在模穴111內，當受到第二滑塊142的推動后，將第二滑塊142的橫向作用力轉變為該壓實滑塊143的縱向作用力，且該壓實滑塊143的該縱向作用力對該磁粉150加壓。舉例，在壓制磁粉150時壓實滑塊143的運動方向可為向下動作，并對磁粉150加壓，如圖2所示。如圖3及圖4所示，顯示本發明第二實施例的電磁傳動壓實裝置200。第二實施例的電磁傳動壓實裝置200大體上類似于第一實施例的電磁傳動壓實裝置100，類似的元件標示類似的標號。第二實施例的電磁傳動壓實裝置200與第一實施例的電磁傳動壓實裝置100不同的地方在于該電磁傳動壓實裝置200的傳動機構240。該傳動機構240包括杠桿242、滑塊241及壓實滑塊243，可將導磁塊230的橫向作用力轉變成壓實滑塊243的縱向作用力。滑塊241設置在導磁塊230的外側(本發明第二實施例為右側)，用以將導磁塊230的橫向作用力轉變為該滑塊241的縱向作用力。舉例，在壓制磁粉250時，滑塊241的運動方向可為向上動作，并推動杠桿242的右力臂242’。杠桿242設置在滑塊241及壓實滑塊243的上方，且該杠桿242的右力臂242’設置在滑塊241的移動方向處。當杠桿242的右力臂242’受到滑塊241的縱向作用力推動后，杠桿242的左力臂242”利用中間的支點向下轉動，并推動壓實滑塊243。壓實滑塊243受到杠桿242的左力臂242”的推動后，壓實滑塊243向下動作，并對磁粉250加壓，如圖4所示。如圖5及圖6所示，顯示本發明第三實施例的電磁傳動壓實裝置300。第三實施例的電磁傳動壓實裝置300大體上類似于第一實施例的電磁傳動壓實裝置100，類似的元件標示類似的標號。第三實施例的電磁傳動壓實裝置300與第一實施例的電磁傳動壓實裝置100不同的地方在于電磁傳動壓實裝置300只利用導磁塊推動壓實滑塊而對該磁粉加壓成形。該導磁塊330設置在線圈321內，當該脈沖電性信號流經該線圈321時，該線圈321和該導磁塊330之間產生一互斥力，而對該導磁塊330產生一橫向作用力以移動該導磁塊330對該磁粉350加壓成形。但是用以對磁粉350加壓的材料，通常是高硬度的材料，因此會再使用一壓實滑塊340對該磁粉350加壓。上述中的壓實滑塊340并不限定本發明的實施方式。該壓實滑塊340，設置在該導磁塊330的內側，使該導磁塊330介在該壓實滑塊340與該線圈321之間。該導磁塊330的該橫向作用力可用以推動該壓實滑塊340，使該壓實滑塊340對模穴311內的磁粉350加壓成形。舉例，在壓制磁粉350時，該導磁塊330的運動方向可為向左移動，并推動壓實滑塊340。壓實滑塊340受到導磁塊330的推動后壓實滑塊340同樣向左移動，并對磁粉350加壓，如圖6所示。如圖7及圖8所示，顯示本發明第四實施例的電磁傳動壓實裝置400。第四實施例的電磁傳動壓實裝置400大體上類似于第三實施例的電磁傳動壓實裝置300，類似的元件標示類似的標號。第四實施例的電磁傳動壓實裝置400與第三實施例的電磁傳動壓實裝置400不同的地方在于電磁傳動壓實裝置400利用兩組導磁塊和兩組壓實滑塊對磁粉加壓。第一導磁塊431設置在該線圈421內，第二導磁塊432也同樣設置在該線圈421內，并相對該第一導磁塊431。當該脈沖電性信號流經該線圈421時，該線圈421和該第一導磁塊431之間會產生互斥力，而對該第一導磁塊431產生一橫向作用力。且該線圈421也和該第二導磁塊432之間產生互斥力，而對該第二導磁塊432產生一橫向作用力。該第一壓實滑塊441設置在該第一導磁塊441的內側，使該第一導磁塊431介在該第一壓實滑塊441與該線圈421之間。該第二壓實滑塊442設置在該第二導磁塊432的內側，使該第二導磁塊432介在該第二壓實滑塊442與該線圈421之間。該第一導磁塊431的該橫向作用力用以推動該第一壓實滑塊441，使該第一壓實滑塊441向該第二壓實滑塊442的方向移動。同樣地，該第二導磁塊432的該橫向作用力用以推動該第二壓實滑塊442，也使該第二壓實滑塊442向該第一壓實滑塊441的方向移動。利用第一壓實滑塊441及第二壓實滑塊442的移動，可對該磁粉450加壓成形。舉例：在壓制磁粉450時，該第一導磁塊431的運動方向可為向左移動，并推動第一壓實滑塊441，該第二導磁塊432的運動方向可為向右移動，并推動第二壓實滑塊442。第一壓實滑塊441及第二壓實滑塊442受到推動后，同時向模穴411中心移動，并對磁粉450加壓，如圖8所示。如圖9所示，本發明的利用電磁傳動壓實裝置的磁石制造方法，包括提供脈沖電性信號，一磁粉配向步驟及一磁粉加壓步驟，如下所述：如圖1所示，在本實施例中：使用電磁傳動壓實裝置100前，先將磁石原料粉碎形成磁粉150，再將磁粉150倒入模穴111內。步驟S100：提供脈沖電性信號。將一脈沖電性信號(如脈沖電流)流經線圈121，使模穴111內產生強力磁場。步驟S200：磁粉配向步驟。在模穴111內產生強力磁場的同時，對模穴111內的磁粉150產生配向排列。步驟S300：磁粉加壓步驟。產生強力磁場的同時，該線圈121會使導磁塊130產生一渦電流，使得線圈121和導磁塊130之間產生一互斥力，而對該導磁塊130產生一橫向作用力。導磁塊130的橫向作用力推動第一滑塊141，使第一滑塊141有一向上的作用力，并推動第二滑塊142，第二滑塊142為橫向移動的物件，第二滑塊142被第一滑塊141推動后，第二滑塊142就會推動壓實滑塊143，壓實滑塊143為一種縱向移動的物件，壓實滑塊143被第二滑塊142推動后，利用壓實滑塊143的縱向作用力將模穴111內的磁粉150加壓成形，如圖2所示。另一實施方式為，如圖3及圖4所示，與上述不同的地方在于磁粉加壓步驟(步驟S300)：傳動機構240同時利用滑塊241和杠桿242，將導磁塊230橫向作用力變成壓實滑塊243的縱向作用力。導磁塊230對一傳動機構240產生一橫向的作用力，導磁塊230橫向的作用力推動滑塊241，使滑塊241有一向上的作用力，并對杠桿242的右力臂242’向上施力，利用中間的支點，杠桿242的左力臂242”向下，并對壓實滑塊243加壓，使壓實滑塊243對模穴內的磁粉加壓成形，如圖4所示。再一實施方式為，如圖5及圖6所示，與上述不同的地方在于磁粉加壓步驟(步驟S300)：產生該強力磁場的同時，使得該線圈321和一導磁塊330之間產生一互斥力，而對該導磁塊330產生一橫向作用力(如向左作用力)，并該導磁塊330的該橫向作用力轉變成壓實滑塊340的作用力，使該壓實滑塊340向左移動并對該磁粉350加壓成形。因此，磁粉350配向排列的方向與該壓實滑塊340的移動方向垂直，如圖6所示。又一實施方式為，如圖7及圖8所示，與上述不同的地方在于磁粉加壓步驟(步驟S300)：第一導磁塊431的運動方向可為向左動作，并推動第一壓實滑塊441，該第二導磁塊432的運動方向可為向右動作，并推動第二壓實滑塊442。第一壓實滑塊441及第二壓實滑塊442受到推動后，同時向模穴411中心移動，并對磁粉450加壓，如圖8所示。本發明的磁石制造方法，是將磁粉配向和磁粉壓實為同一時間所完成，因此可以快速的壓制磁石。當一脈沖電性信號流經線圈時在模穴內會產生強力磁場，并對模穴內的磁粉產生配向排列，同時在線圈外側的導磁塊，因為電磁感應原理，導磁塊會同時產生一渦電流，因為渦電流的電流方向和線圈上的電流方向相反，使得線圈和導磁塊之間產生一互斥力，也即該壓實模具對該導磁塊產生一橫向作用力，再利用傳動機構，將導磁塊的橫向作用力變成壓實滑塊的一作用力，再利用壓實滑塊的作用力將模穴內的磁粉加壓成形，因此本發明只需脈沖電性信號流經線圈時的能量，就可完成磁粉的配向和壓實的動作。傳動機構是利用滑塊或杠桿的方式，改變力的傳遞方向，因此機械的組成結構上相對簡單。第一實施例及第二實施例中，磁粉壓實的方向和磁粉配向的方向為平行，第三實施例及第四實施例中，磁粉配向排列的方向垂直該壓實滑塊的移動方向，因此在磁石的制作形狀，可以有較多的變化。相較于現有技術，本發明的電磁傳動壓實裝置及方法只須提供單一能源給線圈上的脈沖電性信號，則可同時進行磁粉配向和磁粉加壓的步驟，因此可快速壓制磁石，節省能源，并降低工藝成本。再者，本發明的電磁傳動壓實裝置的具有簡單的機械結構，不須另外利用復雜的機械結構的磁粉加壓裝置進行磁粉加壓的步驟。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。