(57)【要約】【課題】本発明は、高速で高効率の電気機械に必要とされる優れた磁気的及び物理学的特性の組み合わせを示す改善されたアモルファス金属製モータ部品を提供することを目的とする。【解決手段】高効率電気モータが概して多面体形状のバルク用アモルファス金属製の磁気部品（１０）を有し、そこではアモルファス金属製の細長片の複数の層（２０）が接着で一体に積層化されることで、多面体の形状を有する全体として三次元の部分を形成する。この磁気部品は約５０Ｈｚから約２０，０００Ｈｚの範囲にわたる周波数で動作可能である。モータを励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作させると、この部品は約「Ｌ」未満の磁心損失を示し、ここで、Ｌは、式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品を有する電気モータであって、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品が、多面体形状の部分を形成するように、接着剤で一体的に積層化される複数の全体として同様な形状のアモルファス金属製細長片の層で構成されており、励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作されると、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、約「Ｌ」未満の磁心損失を有し、ここで、Ｌは、式
Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測されており、
前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的に化学式Ｍ７０乃至８５Ｙ５乃至２０Ｚ０乃至２０で規定される組成を有しており、下付き文字は原子パーセントであり、ここで、「Ｍ」はＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏのうちの少なくとも１つであり、「Ｙ」はＢ、Ｃ、及びＰのうちの少なくとも１つであり、「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ、及びＧｅのうちの少なくとも１つであり、但し、（ｉ）成分「Ｍ」のうちの最大で１０原子パーセントまでは金属種Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、（ｉｉ）成分（Ｙ＋Ｚ）のうちの最大で１０原子パーセントまでは非金属種Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、及びＰｂのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、
約４００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約８００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約５．７ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約２０００Ｈｚの周波数、及び約１．０Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有する、電気モータ。
【請求項２】
前記Ｍ成分が実質的にＦｅであり、前記Ｙ成分が実質的にＢであり、且つ前記Ｚ成分が実質的にＳｉである、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項３】
ＢとＳｉの合計含有量が少なくとも１５原子パーセントであることを条件として、前記強磁性アモルファス金属製細長片の各々が、少なくとも７０原子パーセントのＦｅ、少なくとも５原子パーセントのＢ、及び少なくとも５原子パーセントのＳｉを含む組成を有する、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項４】
前記細長片の各々が本質的に化学式Ｆｅ８０Ｂ１１Ｓｉ９で規定される組成を有する、請求項３に記載の電気モータ。
【請求項５】
前記アモルファス金属製細長片が、その内部にナノ結晶性微細構造を形成するように熱処理される、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項６】
前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的にＦｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗで規定される組成を有しており、ここで、ＲがＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴがＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕが０から約１０の範囲にあり、ｘが約３から１２の範囲にあり、ｙが０から約４の範囲にあり、ｚが約５から１２の範囲にあり、ｗが０から約８未満の範囲にある、
請求項５に記載の電気モータ。
【請求項７】
前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的にＦｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗで規定される組成を有しており、ここで、ＲがＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴがＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕが０から約１０の範囲にあり、ｘが約１から５の範囲にあり、ｙが０から約３の範囲にあり、ｚが約５から１２の範囲にあり、ｗが約８から１８の範囲にある、請求項５に記載の電気モータ。
【請求項８】
前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのステータの少なくとも一部を含む、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項９】
前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのロータの少なくとも一部を含む、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項１０】
前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのロータとステータを含む、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項１１】
前記電気モータは、カゴ型モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータで構成されるグループから選択される、請求項８に記載の電気モータ。
【請求項１２】
前記電気モータは、可変リラクタンスモータ、渦電流モータ、カゴ型モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータで構成されるグループから選択される、請求項９に記載の電気モータ。
【請求項１３】
前記接着剤が、１液性及び２液性エポキシ樹脂、ワニス、嫌気性接着剤、シアノアクリレート、及び室温ゴム化（ＲＴＶ）シリコーン材料で構成されるグループから選択される少なくとも１つの部材から構成される、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項１４】
前記部品が、前記接着剤で含浸処理される、請求項１３に記載の電気モータ。
【請求項１５】
前記部品が、薄板の接着を促進するための含浸流促進手段を有する、請求項１４に記載の電気モータ。
【請求項１６】
前記接着剤が、低粘度のエポキシ樹脂である、請求項１３に記載の電気モータ。
【請求項１７】
ロータとステータを有する電気モータに使用するための、少なくとも１つの低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品であって、当該低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、多面体形状の部分を形成するように、接着剤で一体的に積層化される複数の全体として同様の形状のアモルファス金属製細長片の層を含んでおり、励起周波数ｆでピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作させると、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品が約「Ｌ」未満の磁心損失を有し、ここで、Ｌは式
Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測されており、前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的に化学式Ｍ７０乃至８５Ｙ５乃至２０Ｚ０乃至２０で規定される組成を有しており、下付き文字は原子パーセントであり、ここで、「Ｍ」はＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏのうちの少なくとも１つであり、「Ｙ」はＢ、Ｃ、及びＰのうちの少なくとも１つであり、「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ、及びＧｅのうちの少なくとも１つであり、但し、（ｉ）成分
「Ｍ」のうちの最大で１０原子パーセントまでは金属種Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、（ｉｉ）成分（Ｙ＋Ｚ）のうちの最大で１０原子パーセントまでは非金属種Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、及びＰｂのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、
約４００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約８００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約５．７ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約２０００Ｈｚの周波数、及び約１．０Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有する、磁気部品。
【請求項１８】
前記ステータの少なくとも一部を含む、請求項１７に記載の磁気部品。
【請求項１９】
前記ロータの少なくとも一部を含む、請求項１７に記載の磁気部品。
【請求項２０】
ＢとＳｉの合計含有量が少なくとも１５原子パーセントであることを条件として、前記アモルファス金属製細長片の各々が少なくとも７０原子パーセントのＦｅ、少なくとも５原子パーセントのＢ、及び少なくとも５原子パーセントのＳｉを含む組成を有する、請求項１７に記載の磁気部品。
【請求項２１】
前記部品が、前記接着剤で含浸処理される、請求項１７に記載の磁気部品。
【請求項２２】
前記接着剤が、低粘度のエポキシ樹脂である、請求項２１に記載の磁気部品。
【請求項２３】
低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品を組み立てるための方法であって、
各々が全体として同じ所定の形状を有する複数の薄板を形成するために、アモルファス金属製細長片材料を切断する工程と、
薄板積重体を形成するために、前記薄板を位置合わせして積み重ねる工程と、
前記薄板積重体を接着剤で接着接合する工程とを含んでおり、
励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作されると、前記低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、約「Ｌ」未満の磁心損失を有し、ここで、Ｌは、式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測されており、
前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的に化学式Ｍ７０乃至８５Ｙ５乃至２０Ｚ０乃至２０で規定される組成を有しており、下付き文字は原子パーセントであり、ここで、「Ｍ」はＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏのうちの少なくとも１つであり、「Ｙ」はＢ、Ｃ、及びＰのうちの少なくとも１つであり、「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ、及びＧｅのうちの少なくとも１つであり、但し、（ｉ）成分「Ｍ」のうちの最大で１０原子パーセントまでは金属種Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、（ｉｉ）成分（Ｙ＋Ｚ）のうちの最大で１０原子パーセントまでは非金属種Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、及びＰｂのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、
約４００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラムにほ
ぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約８００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約５．７ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有するか、又は
約２０００Ｈｚの周波数、及び約１．０Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有する、方法。
【請求項２４】
前記方法は、前記部品を仕上げ処理する工程であって、（ｉ）前記部品から余剰接着剤を除去する工程、（ｉｉ）前記部品に適切な表面仕上がりを付与する工程、及び（ｉｉｉ）前記部品に最終部品寸法を与えるために材料を除去する工程のうちの少なくとも１つを達成するように、前記部品を仕上げ処理する工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法は、前記部品の磁気特性を向上させるために、前記薄板をアニールする工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記アニールする工程が、前記接着接合する工程の後に実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記アニールする工程が、前記接着接合する工程の前に実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記方法は、前記部品の表面の少なくとも一部分を絶縁被覆剤で被覆する工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記切断する工程が、前記薄板を形成するために、前記アモルファス金属製細長片をフォトエッチングする工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記切断する工程が、前記薄板を形成するために、前記アモルファス金属製細長片をスタンピングする工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記接着接合する工程が前記積重体の含浸処理を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記接着剤が、１液性及び２液性エポキシ樹脂、ワニス、嫌気性接着剤、シアノアクリレート、及び室温ゴム化（ＲＴＶ）シリコーン材料で構成されるグループから選択される少なくとも１つの部材から構成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記接着剤が低粘度のエポキシ樹脂を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記接着剤が約１０００ｃｐｓ未満の粘度を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記接着剤が約１０ｐｐｍ未満の熱膨張係数を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記接着剤が約１０ｐｐｍ未満の熱膨張係数を有する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２３に記載の方法に従って組み立てられる、低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品。
【請求項３８】
フォトリソグラフィ／エッチングによって切断された薄板を有する、請求項３７に記載
の低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品。
【請求項３９】
励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作させると、前記部品が約「Ｌ」未満の磁心損失を有しており、ここで、Ｌが式
Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される、請求項３７に記載の低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品。
【請求項４０】
前記切断する工程が、砥石車、ワイヤーソー、放電加工機、ウォータージェット、レーザ、又はフォトエッチング装置のうちの少なくとも１つを利用する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアモルファス金属の磁気部品に関し、さらに特定すると、概して多面体形状で低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品を有する高効率の電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常では、電気モータは非配向性鋼の複数の積重薄板から成る磁気部品を有する。可変リラクタンスモータ及び渦電流モータでは、ステータは積重薄板から構成される。カゴ形モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータではステータとロータとの両方が積重薄板から成る。通常では、各々の薄板は機械的に軟質で非配向性の電炉鋼をスタンピング、打ち抜き、又は切り抜きで加工して所望の形状にすることによって形成される。その後、形成された薄板は積み重ねられ、束縛されることで所望の幾何学形状ならびにモータの製造及び動作中に構造を維持するために充分な機械的完全性を有するロータ又はステータを形成する。
【０００３】
機械の中でステータとロータは、（ｉ）半径方向（ラジアル）、即ちロータの回転の方向に概して直角方向であるか、又は（ｉｉ）軸線方向（アキシャル）、即ち回転軸と概して平行で且ついくらかの距離を置かれるかのどちらかの小さい隙間によって分離される。電磁気機械では、磁束線がこの隙間を横断することによってロータとステータとを結び付ける。従って、電磁気機械はそれぞれ半径方向磁束又は軸線方向磁束の設計として概略で分類されることが可能である。対応する用語の半径方向隙間設計及び軸線方向隙間設計もやはりモータ技術で使用される。半径方向磁束型の機械は間違いなく最も一般的である。前述の打ち抜き法及び積層法は半径方向磁束型のモータ用のロータ及びステータを構成するために広く使用される。
【０００４】
非配向性電炉鋼と比べるとアモルファス金属は優れた磁気性能を提供するが、それらは長い間、或る物理的特性とそれに続いて生じる加工への障害のせいで、電気モータのロータ及びステータといったバルク用（量産用）の磁気部品での使用に、不適であると考えられてきた。例えば、アモルファス金属は非配向性鋼よりも薄くて硬く、従って加工工具及び金型をさらに急速に磨耗させる。その結果生じる工具及び製造のコストの上昇は、そのような従来式の技術、例えば打ち抜き法及び型抜き法を使用するバルク用のアモルファス金属製の磁気部品の加工を商業上で非実用的にする。アモルファス金属の薄さもやはり組み立てられた部品内の薄板の増加した数へと変わり、アモルファス金属製のロータもしくはステータの磁石組立体の合計コストをさらに上げる。
【０００５】
通常では、アモルファス金属は一様なリボン幅を有する薄くて連続したリボンで供給される。しかしながら、アモルファス金属は極めて硬い材料であり、容易に切断又は整形することを極めて困難にする。頂点の磁気特性を達成するためにいったんアニールされると、アモルファス金属リボンは極めて脆くなる。これは、バルク用のアモルファス金属製の磁気部品を構成するために従来式の手法を使用することを困難且つ高価格にする。アモルファス金属リボンの脆さもやはり、電気モータのような用途でのバルク用の磁気部品の耐久性に関して懸念を生じさせる。
【０００６】
磁気ステータは極めて高い磁力に晒され、それは高回転速度に必要とされる周波数で高速で変化する。これらの磁力はステータ材料に多量の応力をかけることが可能であり、アモルファス金属製の磁気ステータに損傷を与えかねない。通常の回転、及び機械が電源投入又は電源切断されるとき、及びおそらく突然に負荷が変化するときの回転加速の両方に
起因して、ロータはさらに機械的力に晒される。
【０００７】
アモルファス金属製の部品を構成するために、従来式とは異なる限られた数の手法が提案されてきた。例えば、Ｆｒｉｓｃｈｍａｎｎの米国特許第４１９７１４６号は、成型されて圧縮されたアモルファス金属フレークから加工されたステータを開示している。この方法は複雑なステータ形状の形成を可能にするけれども、この構造体はアモルファス金属の個別フレーク粒子間に無数の気泡を含む。そのような構造体は磁気回路の磁気抵抗を大幅に増大させ、その結果、モータを動作させるために必要とされる電流を大幅に増大させる。
【０００８】
ドイツ特許ＤＥ２８０５４３５号及びＤＥ２８０５４３８号によって教示される手法はステータを屈曲片と棒状片とに分割する。屈曲片と棒状片との間の連結部に非磁性材料が挿入され、その結果、磁気回路の磁気抵抗及びモータを動作させるために必要とされる電流を増大させる。棒状片を含む材料の層はその平面を曲げ戻された鉄片の層の平面に対して直角に配向させられる。この構造は、屈曲片と棒状片との接触する層がそれらのそれぞれの面の接合部で全線分に沿ってではなく、点でしか出会わないのでさらにステータの磁気抵抗を増大させる。付け加えると、この手法は屈曲片の中の薄板が溶接によって互いに付着させられると教示している。アモルファス金属製の薄板を付着させるために溶接のような高熱集中型の処理を使用する方法は接合部とその周辺でアモルファス金属を再結晶化させるであろう。再結晶化したアモルファス金属の小部分でさえ通常はステータ内の磁気損失を受容不可能なレベルへと上げるであろう。
【０００９】
強磁性アモルファス金属の使用に付随する他の困難は磁歪現象から生じる。どのような磁歪材料の或る一定の磁気特性も課される機械的応力に応答して変化する。例えば、アモルファス材料を含む部品の透磁率は、その部品が応力に晒されると通常では低下させられ、磁心損失が増大させられる。磁歪現象に起因するアモルファス金属デバイスの軟磁性特性の劣化は、（ｉ）電気モータの動作中の磁気的及び機械的力、（ｉｉ）バルク用のアモルファス金属製の磁気部品を定位置で機械的に締め付け又は固定する処理から結果的に生じる機械的応力、又は（ｉｉｉ）熱膨張及び／又はアモルファス金属材料の磁気飽和に起因する膨張によって引き起こされる内部応力を、含めた原因のいずれかの組み合わせから結果的に生じる応力によって、引き起こされることが可能である。アモルファス金属製の磁気ステータが応力を受けると、磁束を方向付けもしくは焦点集束させる効率が低下させられ、結果としてさらに高い磁気的損失、効率低下、熱発生の増大、及び出力低下につながる。この劣化の量は、米国特許第５７３１６４９号に示されるように、特定のアモルファス金属材料及び応力の実際の強度に応じて多量となる可能性がある。磁心損失の悪化はしばしば破壊係数、即ち最終デバイスによって実際に示される磁心損失と応力の無い実験室環境下で試験される構成材料の固有の磁心損失の比として表現される。
【００１０】
さらに、アモルファス金属は普通の電炉鋼を含めた他の従来式の軟磁性材料よりもはるかに低い磁気異方性エネルギーを有する。結果として、これらの従来式の金属の磁気特性に有害な効果を有さないであろう応力レベルがモータ部品にとって重要な磁気特性、例えば透磁率及び磁心損失に深刻な影響を有する。例えば、‘６４９号特許はさらに、エポキシ樹脂を使用した積重体を伴なって、アモルファス金属をコイル状に巻くことにより、アモルファス金属コアの形成が材料のコイルの熱膨張及び磁気飽和膨張に不利に制限を加え、結果として高い内部応力及び磁歪につながり、それがそのようなコアを組み入れるモータ又は発電機の効率を下げることを開示している。応力により誘導される磁気特性の劣化を回避するために、‘６４９号特許は接着剤接着を伴なわずに誘電体の筐体中に注意深く装着もしくは収納されたアモルファス金属製の複数の積重体又はコイル部分を有する磁気部品を開示している。
【００１１】
高速機械工具、航空宇宙用のモータとアクチュエータ、及びコンピュータ及び他のマイクロ・エレクトロニクス・デバイスのデータ保存に使用される磁気及び光ディスクドライブ用のスピンドルモータのような広範に多様な領域を含めた現在の技術のいくつかの用途は１５，０００乃至２０，０００ｒｐｍを超える、いくつかのケースでは最高で１００，０００ｒｐｍの高速で何度も動作可能な電気モータを必要とする。既存の材料を使用して作られる磁気部品の制約は大幅で且つ望ましくない妥協を課す。多くの用途で、モータ部品に通常使用される電炉鋼の磁心損失は使用禁止同然である。そのようなケースでは、設計者は代替選択肢としてパーマロイ合金を使用することを強いられる可能性が高い。しかしながら、付随する飽和誘導の低下（例えば、通常の電炉鋼の１．８乃至２．０Ｔに対して様々なパーマロイ合金で０．６乃至０．９Ｔもしくはそれ未満）はパーマロイもしくはその変異体から成る磁気部品のサイズの増大を必要とする。さらに、パーマロイの望ましい軟磁性特性は比較的低い応力レベルで発生し得る塑性変形によって不利に且つ不可逆的に影響を受ける。そのような応力はパーマロイ部品の製造時又は動作中のいずれかに生じる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第４１９７１４６号
【特許文献２】ドイツ特許ＤＥ２８０５４３５号
【特許文献３】ドイツ特許ＤＥ２８０５４３８号
【特許文献４】米国特許第５７３１６４９号
【特許文献５】特表２００２−５３００４２号公報
【特許文献６】国際公開第０１／０４８８８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の開示によって表わされる進歩にもかかわらず、当該技術では、高速で高効率の電気機械に必要とされる優れた磁気的及び物理学的特性の組み合わせを示す改善されたアモルファス金属製モータ部品に関するニーズが残っている。アモルファス金属を効果的に使用し、且つ様々なタイプのモータとそこに使用される部品類の大量生産に導入されることが可能な工法もやはり求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、多面体の形状を有し、且つアモルファス金属製細長片の複数の層から構成される１つ又は複数の低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品を有する高効率電気モータを提供する。やはり本発明によって提供されるものは低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品を作製するための方法である。さらに特定すると、本発明の一実施形態によって構築され、励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベル「Ｂｍａｘ」へと励起される磁気部品は、Ｌが式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、磁心損失、励起周波数、及びピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される場合に、「Ｌ」よりも低い室温での磁心損失を有するであろう。磁気部品は、（ｉ）約４００Ｈｚの周波数及び約１．３テスラ（Ｔ）の磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラム以下の磁心損失、（ｉｉ）約８００Ｈｚの周波数及び約１．３Ｔの磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約５．７ワット／キログラム以下の磁心損失、又は（ｉｉｉ）約２，０００Ｈｚの周波数及び約１．０Ｔの磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラム以下の磁心損失を有することが好ましい。
【００１５】
周期的磁気励起の下での極めて低い磁心損失の結果として、本発明の磁気部品はＤＣから２０，０００Ｈｚ以上の範囲にわたる周波数で動作することが可能である。それは同じ
周波数範囲にわたって動作させられる従来式のケイ素鋼に比べると向上した性能特性を示す。高周波数での部品の動作可能性は、高速で且つ従来式の材料で作製された部品を使用して可能なそれよりも高い効率で動作可能であることが好ましいモータの製造にそれが使用されることを可能にする。
【００１６】
本発明はまた、バルク用のアモルファス金属製の磁気部品を組み立てる方法も提供する。本方法の実施は強磁性アモルファス金属製細長片の原料から予め決められた必要な形状の複数の薄板（ラミネート）を形成する工程、位置合わせされた複数の薄板を積み重ねて三次元形状を形成する工程、及び薄板を互いに接着接合させて、充分な構造的及び機械的完全性を有する薄板積重体を形成するために、接着手段を加えて作用させる工程を含む。都合の良いことに、曲げ加工中に結果として細長片の屈曲から固有に生じる圧縮及び引っ張りの応力は個々に形成された薄板を使用する製造方法では存在しない。薄板の形成から結果的に生じるどのような応力も、単にその周縁部もしくはその近辺の小さい領域に限定される傾向にあるであろう。場合によっては、薄板積重体はその後、いかなる余剰の接着剤も除去し、且つ適切な表面仕上がり及び最終の部品寸法を与えるために仕上げ処理される。
【００１７】
必要な形状での薄板の形成は、機械的研削による非排他的切削、ダイヤモンドワイヤ、水平又は垂直のどちらかの配向で実行される高速フライス切削法、アブレイシブ・ウォータージェット切削、ワイヤ又はプランジによる放電加工、電気化学的切削、電解加工、スタンピング、レーザ切断法、又は当業者に知られている他の手段を含めたいくつかの方式で実行されることが可能である。好ましくは、薄板はフォトリソグラフィ・エッチング技法によって形成される。接着接合の工程はアニーリング工程の前又は後に実行されることが可能である。本方法はさらに、部品の磁気特性を向上させるために場合によって採用される熱処理又はアニーリング、あるいは部品の表面の少なくとも一部分に絶縁被覆が付けられる、場合によって採用される被覆工程を含むことが可能である。これらの工程は様々な順序で、且つ下記で述べられるそれらを含めた様々な技術を使用して実行されることが可能である。本方法の実践に使用されることが好ましい推奨されるアモルファス金属材料は化学式Ｆｅ８０Ｂ１１Ｓｉ９で本質的に規定される組成を有する。
【００１８】
本発明はまた、上述の方法に従って構築されるバルク用のアモルファス金属製のモータ部品を指向する。
本発明に従って構築されるバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、高度に効率的で可変のリラクタンスモータ及び渦電流モータのアモルファス金属製ステータもしくはステータ部品として使用するために特に適している。同様に、バルク用アモルファス金属製の部品はカゴ型モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータでロータとステータの両方として使用されることが可能である。そのようなモータが１つ又は複数のロータ及び１つ又は複数のステータを有し得ることは、当業者によって理解されるであろう。従って、本明細書でモータに関して使用される「ロータ」及び「ステータ」という用語は１から３個以上の範囲にわたるいくつかのロータ及びステータを意味する。半径方向磁束型のモータが、（ｉ）内部に配置され、且つ概してステータよりも小さい直径を有するロータを備えるか、又は（ｉｉ）内外逆転型又はカップ構造であってロータとステータの相対位置及びサイズが転換される構造で構築されることが可能であることも、さらに回転型電気機械技術に精通した者によって認識されるであろう。本発明のロータ又はステータは、ユニット構造又は知られている手段によって一体に保たれた複数の部分構造の組立体のどちらかで構築されることが可能であり、それらの部分構造は本明細書に教示されるように作製される。
【００１９】
本明細書で使用される「電気モータ」という用語が、追加的に発電機、ならびに場合によっては発電機として運転されることが可能な再生式モータを含む様々な回転型電気機械
に関することも、やはり当業者によって認識されるであろう。本発明の磁気部品はこれらの装置のうちのいずれかを組み立てる工程に使用されることが可能である。本発明の使用の間に有意の利点が実現される。これらの利点は単純化された製造法と短縮された製造時間バルク用アモルファス金属製の部品の構築中に直面する削減された応力（即ち磁気歪み）、最終のアモルファス金属製の磁気部品の最適化された性能、及び本明細書に開示されるロータもしくはステータを有する電気モータの改善された効率を含む。
【００２０】
本発明の第１の態様は、少なくとも１つの低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品を有する電気モータであって、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品が、多面体形状の部分を形成するように、接着剤で一体的に積層化される複数の全体として同様な形状のアモルファス金属製細長片の層で構成されており、励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作されると、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、約「Ｌ」未満の磁心損失を有し、ここで、Ｌは、式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される、電気モータである。前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的に化学式Ｍ７０乃至８５Ｙ５乃至２０Ｚ０乃至２０で規定される組成を有しており、下付き文字は原子パーセントであり、ここで、「Ｍ」はＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏのうちの少なくとも１つであり、「Ｙ」はＢ、Ｃ、及びＰのうちの少なくとも１つであり、「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ、及びＧｅのうちの少なくとも１つであり、但し、（ｉ）成分「Ｍ」のうちの最大で１０原子パーセントまでは金属種Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、（ｉｉ）成分（Ｙ＋Ｚ）のうちの最大で１０原子パーセントまでは非金属種Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、及びＰｂのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能である。前記Ｍ成分が実質的にＦｅであり、前記Ｙ成分が実質的にＢであり、且つ前記Ｚ成分が実質的にＳｉである。ＢとＳｉの合計含有量が少なくとも１５原子パーセントであることを条件として、前記強磁性アモルファス金属製細長片の各々が、少なくとも７０原子パーセントのＦｅ、少なくとも５原子パーセントのＢ、及び少なくとも５原子パーセントのＳｉを含む組成を有する。前記細長片の各々が本質的に化学式Ｆｅ８０Ｂ１１Ｓｉ９で規定される組成を有する。前記アモルファス金属製細長片が、その内部にナノ結晶性微細構造を形成するように熱処理される。前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的にＦｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗで規定される組成を有しており、ここで、ＲがＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴがＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕが０から約１０の範囲にあり、ｘが約３から１２の範囲にあり、ｙが０から約４の範囲にあり、ｚが約５から１２の範囲にあり、ｗが０から約８未満の範囲にある。前記アモルファス金属製細長片の各々が、本質的にＦｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗで規定される組成を有しており、ここで、ＲがＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴがＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱがＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕが０から約１０の範囲にあり、ｘが約１から５の範囲にあり、ｙが０から約３の範囲にあり、ｚが約５から１２の範囲にあり、ｗが約８から１８の範囲にある。前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのステータの少なくとも一部を含む。前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのロータの少なくとも一部を含む。前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品が、前記電気モータのロータとステータを含む。約４００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有する。約８００Ｈｚの周波数、及び約１．３Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラムにほぼ等しいか又
はそれ未満の磁心損失を有する。約２０００Ｈｚの周波数、及び約１．０Ｔの磁束密度で動作させると、前記バルク用アモルファス金属製の磁気部品は、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラムにほぼ等しいか又はそれ未満の磁心損失を有する。前記電気モータは、カゴ型モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータで構成されるグループから選択される。前記電気モータは、可変リラクタンスモータ、渦電流モータ、カゴ型モータ、同期リラクタンスモータ、及びスイッチド・リラクタンスモータで構成されるグループから選択される。前記接着剤が、１液性及び２液性エポキシ樹脂、ワニス、嫌気性接着剤、シアノアクリレート、及び室温ゴム化（ＲＴＶ）シリコーン材料で構成されるグループから選択される少なくとも１つの部材から構成される。前記部品が、前記接着剤で含浸処理される。前記部品が、薄板の接着を促進するための含浸流促進手段を有する。前記接着剤が、低粘度のエポキシ樹脂である。ロータとステータを有する電気モータに使用するための、少なくとも１つの低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品であって、当該低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、多面体形状の部分を形成するように、接着剤で一体的に積層化される複数の全体として同様の形状のアモルファス金属製細長片の層を含んでおり、励起周波数ｆでピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作させると、前記低損失でバルク用アモルファス金属製の磁気部品が約「Ｌ」未満の磁心損失を有しており、ここで、Ｌが式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される。前記ステータの少なくとも一部を含む。前記ロータの少なくとも一部を含む。ＢとＳｉの合計含有量が少なくとも１５原子パーセントであることを条件として、前記アモルファス金属製細長片の各々が少なくとも７０原子パーセントのＦｅ、少なくとも５原子パーセントのＢ、及び少なくとも５原子パーセントのＳｉを含む組成を有する。前記部品が、前記接着剤で含浸処理される。前記接着剤が、低粘度のエポキシ樹脂である。
【００２１】
本発明の第２の態様は、低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品を組み立てるための方法であって、ａ）各々が全体として同じ所定の形状を有する複数の薄板を形成するために、アモルファス金属製細長片材料を切断する工程と、ｂ）薄板積重体を形成するために、前記薄板を位置合わせして積み重ねる工程と、ｃ）前記薄板積重体を接着剤で接着接合する工程とを含む、方法である。さらに、ａ）前記部品を仕上げ処理する工程であって、（ｉ）前記部品から余剰接着剤を除去する工程、（ｉｉ）前記部品に適切な表面仕上がりを付与する工程、及び（ｉｉｉ）前記部品に最終部品寸法を与えるために材料を除去する工程のうちの少なくとも１つを達成するように、前記部品を仕上げ処理する工程を含む。ａ）前記部品の磁気特性を向上させるために、前記薄板をアニールする工程をさらに含む。前記アニールする工程が、前記接着接合する工程の後に実行される。前記アニールする工程が、前記接着接合する工程の前に実行される。ａ）前記部品の表面の少なくとも一部分を絶縁被覆剤で被覆する工程をさらに含む。前記切断する工程が、前記薄板を形成するために、前記アモルファス金属製細長片をフォトエッチングする工程を含む。前記切断する工程が、前記薄板を形成するために、前記アモルファス金属製細長片をスタンピングする工程を含む。前記接着接合する工程が前記積重体の含浸処理を含む。前記接着剤が、１液性及び２液性エポキシ樹脂、ワニス、嫌気性接着剤、シアノアクリレート、及び室温ゴム化（ＲＴＶ）シリコーン材料で構成されるグループから選択される少なくとも１つの部材から構成される。前記接着剤が低粘度のエポキシ樹脂を含む。前記接着剤が約１０００ｃｐｓ未満の粘度を有する。前記接着剤が約１０ｐｐｍ未満の熱膨張係数を有する。前記接着剤が約１０ｐｐｍ未満の熱膨張係数を有する。前記方法に従って組み立てられる、低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品である。フォトリソグラフィ／エッチングによって切断された薄板を有する、低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品である。励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベルＢｍａｘまで動作させると、前記部品が約「Ｌ」未満の磁心損失を有しており、ここで、Ｌが式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、前記磁心
損失、前記励起周波数、及び前記ピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される、前記低磁心損失のバルク用アモルファス金属製の磁気部品である。前記切断する工程が、砥石車、ワイヤーソー、放電加工機、ウォータージェット、レーザ、又はフォトエッチング装置のうちの少なくとも１つを利用する工程を含む。
【００２２】
以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明及び添付の図面を参照すると本発明がさらに完全に理解され、さらなる利点が明らかになるが、ここでいくつかの図を通じて同様の参照番号は同様の素子を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従って構築された三次元的に方形の形状のバルク用アモルファス金属製の磁気部品を示す透視図である。
【図２Ａ】プリズムの形状を有し、本発明に従って構築されたバルク用アモルファス金属製の磁気部品を示す透視図である。
【図２Ｂ】対向して配置された弓形表面を有し、本発明に従って構築されたバルク用アモルファス金属製の磁気部品を示す透視図である。
【図２Ｃ】６個の図２Ａに描かれたようなプリズム形状部品と６個の図２Ｂに描かれたような弓形部品から構築された電気モータ用のステータを示す上面図である。
【図３Ａ】本発明に従って構築された電気モータ用のバルク用アモルファス金属製の磁気ステータを示す透視図である。
【図３Ｂ】本発明に従って構築された電気モータ用のバルク用アモルファス金属製の磁気ロータを示す透視図である。
【図３Ｃ】図３Ａのステータ及び図３Ｂのロータから構築された電気モータ用のステータとロータを示す上面図である。
【図３Ｄ】本発明に従って構築された内外逆転型で半径方向隙間型の電気モータ用のバルク用アモルファス金属製の磁気ステータを示す上面図である。
【図４】対向して配置された弓形の表面を備えた多面体の形状を各々が有する４つの部品を含み、概して環状直円柱を形成するように組み立てられたバルク用アモルファス金属製の磁気部品を試験するための組立体を示す透視図である。
【図５】本発明のアモルファス金属製ステータ、及び非配向性電炉鋼で構築された２つの比較用ステータの４００ＨＺの磁心損失挙動を描くグラフである。
【図６】本発明のアモルファス金属製ステータ、及び非配向性電炉鋼で構築された比較用ステータの８００ＨＺの磁心損失挙動を描くグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、例えばステータ、ロータ、及びステータとロータ用の構成部品といった低損失のバルク用アモルファス金属製部品を使用して構築される高効率のモータに向けられる。概して多面体形状のバルク用アモルファス金属製部品が本発明に従って構築され、限定はされないが長方形、正方形、プリズム形を含めた様々な幾何学形状を有する。付け加えると、前述の幾何学形状のいずれもが少なくとも１つの弓形の表面、好ましくは対向して配置された２つの弓形表面を有することで概して曲率を有するか、もしくは弓形のバルク用アモルファス金属製部品を形成することが可能である。本発明はまた、多面体形状が概して円筒状であり、且つ概して環状の部分から半径方向で内側もしくは外側に延びる複数の歯をさらに有することが可能な部品も提供する。さらに、完全なステータとロータが本発明に従ってバルク用アモルファス金属製部品として構築されることが可能である。それらのステータとロータはユニット構造を有することが可能であり、あるいはそれらは集合して完全な部品を形成する複数の断片から形成されることが可能である。場合によっては、ステータ及び／又はロータは全体的にアモルファス金属部分から構成されるか、又はアモルファス金属部分と他の磁性材料の組み合わせから成る複合構造であることが可能である。本発明のバルク磁気部品は電気モータの、好ましくは半径方向磁束型の機種に組み入
れられることが可能である。
【００２５】
ここで図１を参照すると、概して多面体形状のバルク用アモルファス金属製のモータ部品１０が示されている。本明細書で使用される多面体という用語は多くの面もしくは側面を有する固体に関する。これは、限定はされないが、三次元的な長方形、正方形、台形、及びプリズム形状を含む。付け加えると、前述の幾何学形状のいずれもが少なくとも１つ、好ましくは２つの弓形表面又は側面を有することが可能であり、それらが互いに対向して配置されることで概して弓形状の部品を形成する。本発明の部品は概して円筒状の形状を有することもやはり可能である。図１で描かれる磁気部品１０は全体として類似して整形された複数のアモルファス金属製細長片材料２０で構成され、それらが一体に積層化（ラミネート）されてアニール（焼きなまし）される。本発明に従って構築され、励起周波数「ｆ」でピーク誘導レベル「Ｂｍａｘ」へと励起される三次元磁気部品１０は、Ｌが式Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６で与えられ、磁心損失、励起周波数、及びピーク誘導レベルが、それぞれワット／キログラム、ヘルツ、及びテスラで計測される場合に、「Ｌ」よりも低い室温での磁心損失を有する。或る好ましい実施形態では、この磁気部品は（ｉ）約４００Ｈｚの周波数及び約１．３テスラ（Ｔ）の磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約２．８ワット／キログラム以下の磁心損失、（ｉｉ）約８００Ｈｚの周波数及び約１．３Ｔの磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約５．７ワット／キログラム以下の磁心損失、又は（ｉｉｉ）約２，０００Ｈｚの周波数及び約１．０Ｔの磁束密度で動作するとき、アモルファス金属材料の約９．５ワット／キログラム以下の磁心損失を有する。
【００２６】
都合の良いことに本発明の部品は、この部品もしくはそのいずれかの部分が、内部に含まれるアモルファス金属片の実質的に平面内のいずれかに沿って磁気的に励起されるときに低い磁心損失を示す。本発明の部品の削減された磁心損失は、今度は他方でそれを有する電気モータの効率を向上させる。磁心損失の低い値は本発明のバルク磁気部品を、高い磁極数と高い回転速度が高周波数の磁気励起、例えば１００Ｈｚよりも上での励起を必要とするモータに使用するために特に適したものにする。高周波数での従来式の鋼の特有の高い磁心損失は概してそれらを、高周波数励起を必要とするモータでの使用に不適切なものにする。これらの磁心損失性能値は、バルク用アモルファス金属製部品の特定の幾何学形状に関係なく、本発明の様々な実施形態に当てはまる。
【００２７】
図２Ａに描かれた磁気部品１００は、全体として角柱（プリズム）形状であり、５つの側面１１０もしくは表面を有することが好ましい。この五角形状の多面体部品１００はアモルファス金属製細長片材料２０の複数の層から構成され、それらは各々全体として同じサイズ及び形状である。この細長片材料２０が積み重ねられ、一体に積層化され、その後、アニールされる。
【００２８】
図２Ｂで描かれる磁気部品２００は少なくとも１つ、好ましくは２つの対向する弓形表面２１０を有する。この弓形形状の部品２００はアモルファス金属製細長片材料２０の複数の層から成り、それらは各々全体として同じサイズ及び形状である。この細長片材料２０が積み重ねられ、一体に積層化され、アニールされる。
【００２９】
図２Ｃで描かれるバルク用アモルファス金属製の磁気部品３００は、半径方向隙間型の電気モータ用のステータとして使用されることが可能であり、磁気部品１００の６片と磁気部品２００の６片から成る。
【００３０】
図３Ａで描かれるバルク用アモルファス金属製の磁気部品４００は概して円形であり、円形部品４００の中心に向かって半径方向内側に延びる全体として長方形の複数の歯４１０を有する。部品４００はアモルファス金属性細長片材料２０の複数の層から構成され、
それらは各々全体として同じサイズ及び形状であり、積み重ねられ、一体に積層化され、その後、アニールされる。図３Ａの実施形態に従って構築されるバルク用アモルファス金属製部品は、半径方向空間隙間（エアギャップ）型の電気モータのステータとして使用されることが可能である。
【００３１】
図３Ｂで描かれるバルク用アモルファス金属製部品５００は、全体としてディスク形状であり、半径方向外側に延びる全体として長方形の複数の歯５１０を有する。部品５００はアモルファス金属製細長片材料２０の複数の層から構成され、それらは各々全体として同じサイズ及び形状であり、積み重ねられ、一体に積層化され、アニールされる。このアニーリングは、積層化の前又は後のどちらかに実行されることが可能である。図３Ｂの実施形態に従って構築されるバルク用アモルファス金属製部品は、半径方向空気隙間型の電気モータのロータとして使用されることが可能である。
【００３２】
次に図３Ｃを参照すると、ステータ４００及びロータ５００が本発明に従ってバルク用アモルファス金属製部品として構築され、高効率の半径方向空気隙間型の電気モータ６００の部品として使用される。当業者によって理解されるであろうが、このモータは巻き線、及びステータ４００と位置合わせしてロータ５００を回転可能に支持するベアリングをさらに有する。
【００３３】
図３Ｄで描かれるバルク用アモルファス部品８００は、高効率で内外逆転型の半径方向の空気隙間型の電気モータのステータとして使用されることが可能である。部品８００は全体として同じ形状の複数の薄板（ラミネート）２０を有する。各々の薄板２０は、全体として環状のサイズと形状を有する中心部分８１０、及びこの中心部分８１０から半径方向外側に延びる複数の歯部分８２０を有する。歯部分８２０はしばしば単純に歯と呼ばれる。薄板２０はいずれかの適切な方法、好ましくはフォトリソグラフィ／エッチング法によって必要な形状に切断される。その後、切断された薄板は位置合わせして積み重ねられ、接着剤含浸によって一体に接着されて部品８００を形成する。この含浸は薄板の間に接着剤を分散及び浸透させることに役立ち、それにより、各々の薄板の表面の少なくとも一部分が薬剤によって覆われる。電気モータのステータとして部品８００が動作するときに、中心部分８１０は裏当て鉄片、即ち歯８２０を通ってステータに出入りする磁束線のための磁束帰還経路として機能する。歯８２０の各々は部品８００の外側周縁部円周で、先端に向けて広がった部分８３０を有することが可能である。中心部分８１０に隣接する各々の歯８２０の部分８４０はしばしば歯根部と呼ばれる。歯８２０の各々の隣り合う対の間の隙間によって巻き線用の溝８５０が形成される。モータ内への組み入れのために構成されるとき、電気的巻き線（図示せず）が各々の歯８２０の周囲を回り、その歯の脇の巻き線溝８５０を通り抜ける。モータの動作中に、巻き線が電流の流れによって励起されることで磁気運動力を供給する。モータ技術で知られている様々な方式で個々の歯の巻き線は相互接続され、且つ電気的に励起されることが可能である。
【００３４】
本発明の低損失部品を組み立てるための方法がさらに提供される。一態様では、必要な形状の個々の薄板がアモルファス金属製細長片から用意され、その後に積み重ねられることで三次元的積重体を形成し、接着される。別の態様では、アモルファス金属製細長片の接着された積重体を有する加工物を、必要な形状に切断することによって部品が準備される。そのような加工物は、長方形のブロック、曲がった構造、又はどのような適切な形状の形を有することも可能である。接着は、薄板を互いに接着し、それにより、最終の装置内で操作及び運転される部品にとって充分な機械的及び構造的完全性をその積重体に与えるように、接着手段を加えて作用させる工程を含むことが好ましい。場合によっては、この部品は、（ｉ）余剰の接着剤の除去、（ｉｉ）部品への適切な表面仕上げの付与、及び（ｉｉｉ）積重体が最終部品寸法を与えられるような材料除去のうちの少なくとも１つを達成するために、仕上げ処理される。本方法はさらに、部品の磁気特性を向上させるため
に、場合によって採用されるアニーリング工程を含む。本方法の工程は様々な順序で、且つ本明細書に述べられた技術及びその他の技術を含めた様々な技術を使用して実行されることが可能であり、それは当業者にとって明らかであろう。
【００３５】
この部品を形成する工程に数多くの切断技術が使用されることが可能である。本方法のいくつかの実行例では、個々の薄板が整形のために切断される。小型で複雑に整形された薄板を切断するために特に好ましい方法は、フォトリソグラフィ／エッチング法であって、それはしばしば単純にフォトエッチング法と称される。概説するならば、フォトリソグラフィ／エッチング法は比較的薄いシート、細長片、又はリボンの形で供給される材料の一片を形成するための技術である。フォトエッチング処理は、（ｉ）光の衝突に反応するフォトレジスト剤をシートの各々の表面に塗布する工程、（ｉｉ）予め選択された形状を規定する相対的透明領域と不透明領域を有するフォトマスクを各々のシートの上に置く工程、（ｉｉｉ）光源から各々のマスクを通して表面の上に光を当てることで、このマスクの透明領域の後方に位置するフォトレジスト剤の領域を選択的に露光する工程、（ｉｖ）フォトレジスト層の露光領域を非露光領域とは別のものにさせる熱又は化学薬品で処理することによって、フォトレジスト剤を現像する工程、（ｖ）現像されたフォトレジスト層の露光部分を選択的に除去する工程、及び（ｖｉ）現像されたフォトレジストが除去されたシートの部分から物質を選択的にエッチングもしくは浸食するが、フォトレジストが残っている部分を浸食しない浸食性薬剤の槽にシートを設置し、それにより、予め選択された形状を有する薄板を形成する工程を含むことが可能である。所望の形状、及び良好に規定されたエッジを有する薄板が得られることを確実化するようにシート材料の反対側表面上でマスクが位置合わせされることが必要である。いくつかの実行例では、マスクは場合によっては、最終組み立ての前の取り扱いを容易にするために各々の薄板を弱くシートにつないで残す小さい保持領域を規定するような特徴を有するであろう。主シートからの個々の薄板の取り外しを可能にするために、これらの保持領域は容易に切断される。浸食性エッチング工程の後に薄板から残留フォトレジストを除去するために、さらなる化学的工程がやはり普通は使用される。上記の工程（ｖ）で露光部分ではなく、フォトレジストの非露光部分が選択的に除去される相補的なフォトレジスト剤を使用するフォトリソグラフィ／エッチング法を当業者はやはり認識するであろう。もちろん、そのような変更は、同じ最終的薄板構造を作り出すために、フォトマスク内の不透明領域と透明領域との入れ換えもやはり必要とする。
【００３６】
バリもしくは他のエッジ不具合を生じさせない薄板の形成方法が特に好ましい。さらに特定すると、薄板の平面から突き出るこれら及び他の不具合はいくつかの方法で、且つ或る一定の条件下で形成される。これらの不具合は頻繁に層間の電気的短絡を生じ、それが今度は他方で部品の鉄損を有害に増大させる。
【００３７】
都合の良いことに、部分のフォトエッチングは概して、そのようなエッジ不具合の発生を大幅に最少化するか又は取り除くことが見出された。通常では、フォトエッチングされた部分は丸いエッジを示し、エッジのすぐ隣りの部分の厚さにテーパが付いており、それにより、そのような部分の積重体内の前述の層間短絡の尤度を減少させる。付け加えると、そのような積重体を接着剤で含浸する処理は、ウィッキングの促進及びテーパの付いたエッジ近辺の毛細管作用によって容易にされる。各々の薄板を通る１つ又は複数の小さい孔を設ける処理により、含浸の効率をさらに向上させることが可能である。個々の薄板が位置を合わせて積み重ねられるときに、含浸剤が容易に通って流れるように孔が位置合わせされることで通路を作り出し、それにより、各薄板が隣りの薄板と対になる表面の少なくとも大部分の領域にわたって含浸剤のさらに良好な分布を保証する。表面通路及び溝といった他の構造も、やはり各薄板に組み入れられることが可能であり、それらもまた含浸剤流動促進手段として役立つことが可能である。前述の孔及び流動促進手段はフォトエッチングされる薄板内に容易且つ効果的に作り出される。付け加えると、流動促進を助長す
るために薄板積重体に様々なスペーサが挟み込まれることが可能である。
【００３８】
本発明の実践のために、適切な高歪み速度のスタンピング処理が使用されることで個々の薄板を形成することもやはり可能である。これまで、２つの要因が組み合わさることでアモスファス金属製部品の形成に対する実行可能な取り組み方としてのスタンピングの使用を妨げてきた。第１に且つ最重要課題として、アモルファス金属は、通常の金属製打抜具及び金型材料よりも、大幅に高硬度である傾向がある。鉄を主成分とするアモルファス金属は、通常は１１００ｋｇ／ｍｍ２を超える硬度を示す。比較すると、空冷、油冷、及び水冷された工具の鋼は８００から９００ｋｇ／ｍｍ２の範囲の硬度に限定される。従って、その独特の原子構造と化学的性質から硬度が由来するアモルファス金属は従来式の金属製打抜具及び金型材料よりも硬い。
【００３９】
第２に、アモルファス金属はスタンピング処理中に、打抜具と金型との間に拘束されるとき、不具合の前に大幅な変形を受ける。アモルファス金属は高度に局所的なずれ流動によって変形する。アモルファス金属製細長片が引き出されるときのような張力で変形するとき、単一の剪断帯の形成は小規模で全体的な変形で不具合につながる可能性が高い。張力では、１％以下の延び率で不具合が発生し得る。しかしながら、スタンピング処理中の工具と金型の間の屈曲といった機械的束縛が塑性不安定性を妨げるような方式で変形を受けるときに、多数の剪断帯が形成され、著しい局所的変形が発生し得る。そのような変形モードでは、不具合発生時の延び率は局部的に１００％を超える可能性がある。
【００４０】
これら２つの要因、並外れた硬さに加えた大幅な変形が組み合わさることで従来式のスタンピング装置の打抜具と金型とに異例の損耗を生じさせる。打抜具と金型との損耗は硬いアモルファス金属が故障発生前に変形中に柔らかい打抜具と金型との材料を擦る直接摩滅によって生じると考えられる。
【００４１】
スタンピング処理中の打抜具と金型との損耗を最少限にするために、打抜具と金型とが先端材料から製作されることが可能であり、工具据え付けは打抜具と金型との間の隙間が小さく且つ一様になるようにされる。スタンピング処理もまた高い歪み速度で操作される。打抜具と金型との工具用に使用される先端材料は、少なくとも１１００ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは１３００ｋｇ／ｍｍ２を超える硬さを有するべきである。適切な先端材料はカーバイド、カーバイド−金属複合材料、セラミック、セラミック−金属複合材料、及びアモルファス金属を含むことが可能である。アモルファス金属のそれと同等以上の硬度を備えた工具据え付けはスタンピング処理中にアモルファス金属から受ける直接摩滅に耐え、それにより、打抜具と金型との損耗を最少にする。打抜具と金型との間の隙間は０．１２５ｍｍ（０．００５インチ）未満、好ましくは０．０１２５ｍｍ（０．０００５インチ）未満であるべきである。スタンピング処理に使用される歪み速度は、少なくとも毎秒１パンチストローク、好ましくは少なくとも毎秒５パンチストロークであるべきである。打抜具と金型との間の小さい隙間及びスタンピング処理に使用される高い歪み速度が組み合わされることで、スタンピング処理中に故障発生前にアモルファス金属の機械的変形の量を制限する。金型空洞内のアモルファス金属の機械的変形の制限は、アモルファス金属と打抜具及び金型処理の間の直接摩滅を制限し、それにより、打抜具と金型との損耗を最少にする。高い歪み速度のスタンピング処理は、単一リボン供給、又は多数重複供給を伴なう多数の薄板（例えば５つ）を供給することによって、個々の薄板を打ち抜くために使用されることが可能である。
【００４２】
スタンピングの前に場合によって採用される細長片材料の穏やかな熱処理はアモルファス金属の機械的特性を都合良く変える。特定すると、熱処理はアモルファス金属の展性をいくぶん減少させ、それにより、スタンピング処理中に故障発生前のアモルファス金属の機械的変形の量を制限する。アモルファス金属の減少した展性はまた、変形アモルファス
金属による打抜具及び金型材料の直接摩滅及び損耗を減少させるであろう。
【００４３】
場合によっては、この部品は多数のアモルファス金属リボン細長片を有する接着された積重体、例えば１００層以上を有する積重体から調製される。必要とされる切断を達成するための適切な方法は、限定はされないが、研磨切断ブレードもしくは砥石車の使用、機械的研削法、ダイヤモンドワイヤ切断法、水平又は垂直配向のどちらかで実行される高速フライス切削法、アブレイシブ・ウォータージェット法、ワイヤ又はプランジによる放電加工、電気化学的切削、電解加工、及びレーザ切断法を含む。いくつかのケースでは、積重体の全高が、１回の操作で切断されることが可能である。これらの技術のいくつかは前述の個々の薄板、あるいは接着もしくは非接着状態の層のうちの少数を切断するために使用されることもやはり可能である。切断方法が切断表面もしくはその近辺の不鮮明化のようないかなる目立つ損傷も生じさせないことが好ましい。例えば、そのような損傷はアモルファス金属の変形に起因する単純な機械的損傷、切断処理によって生じる熱に起因する熱的損傷である可能性が高い。熱的損傷は結晶化温度よりも上へのアモルファス金属製材料の加熱、あるいはエッジもしくはその近辺でのこの材料の溶融を含む可能性が高い。有害な結果は、エッジ付近での増大した応力と磁心損失、層間短絡、又は機械的特性の劣化を含む可能性が高い。
【００４４】
アモルファス金属製細長片の複数の部分片もしくは薄板を互いに適切に位置合わせして接着し、それによってバルク用の三次元的目標物を提供するために、本発明の実践では接着手段が使用される。この接着は、この部品が操作及び使用され、あるいはさらに大きな構造体に組み入れられることを可能にする充分な構造的完全性を付与する。エポキシ樹脂、ワニス、嫌気性接着剤、シアノアクリレート、室温ゴム化（ＲＴＶ）シリコーン材料で構成されるそれらを含めた様々な接着剤が適している可能性が高い。接着剤は低い粘度、低い収縮度、低い弾性係数、高い剥離強度、高い動作温度性能、及び高い絶縁耐力を有することが望ましい。この接着剤は、互いに隣り合う薄板の適切な接着を有効化し、それにより、充分な強度を与えることで最終部品に機械的完全性を与えるために充分に、各薄板の表面領域のいずれの画分も覆うことが可能である。この接着剤は実質的にすべての表面領域に至るまで覆うことが可能である。エポキシ樹脂はその硬化が化学的に始動されるマルチパート、又はその硬化が熱的又は紫外線放射への暴露によって始動されるシングルパートのどちらかであることが可能である。この接着剤は１０００ｃｐｓ未満の粘度、及び金属のそれとほぼ等しいか又は約１０ｐｐｍの熱膨張係数を有することが好ましい。１つの好ましい接着剤は、Ｐ．Ｄ．ＧｅｏｒｇｅＣｏ．によって、Ｅｐｏｘｙｌｉｔｅ８８９９という商標名で販売されている熱作用型エポキシ樹脂である。本発明の装置は、粘度を下げ、且つリボン層の間への浸透性を促進するために、アセトンで１：５に体積希釈されたこのエポキシ樹脂での含浸によって接着されることが好ましい。好ましいことが分かっている他の接着剤は、ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって、Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ９１０ＦＳという商標名で販売されているメチルシアノアクリレートである。本発明の装置はこの接着剤を、毛細管作用によってリボン層の間に浸透するように加えることによって接着されることが好ましい。Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ９１０ＦＳは、シングルパートで低い粘度の液体であり、水蒸気の存在下で室温にて約５秒で硬化するであろう。
【００４５】
接着剤を加えることに適した方法は、浸漬法、噴霧法、はけ塗り、及び静電沈着法を含む。細長片もしくはリボンの形では、アモスファス金属は接着剤をアモルファス金属へと移すロッドもしくはローラの上を通過させることによって被覆されることも、やはり可能である。グラビア又はワイヤ巻き付けローラのような織り目加工された表面を有するローラ又はロッドが接着剤の均一な被覆をアモルファス金属上に移す工程に特に効果的である。接着剤は、切断前の細長片か、又は切断後の薄板のどちらかにアモルファス金属製の個々の層に一度に塗布されることが可能である。場合によっては、接着手段は薄板が積み重
ねられると、その後にそれらにまとめて加えられることが可能である。その積重体は薄板間での接着剤の毛細管流動によって含浸されることが好ましい。含浸工程は周囲環境温度及び圧力で実行されることが可能である。場合によって、しかし好ましくは、さらに完全な充填を達成し、添加される接着剤の合計量をさらに最少にし、その結果、高い積重係数を確実にするために、積重体は真空中又は静水圧下のどちらかに置かれることが可能である。エポキシ樹脂又はシアノアクリレートといった低粘度の接着剤が使用されることが好ましい。接着剤の粘度を下げ、それにより、薄板の層の間への浸透を促進するために、穏やかな加熱が使用されることもやはり可能である。接着剤は必要なときに活性化されることでその接着を進める。接着剤がいずれかの必要な活性化と硬化を受けた後に、いずれの余剰接着剤も除去し、且つ適切な表面仕上がりと必要な最終部品寸法を与えるために、部品は仕上げ処理されることが可能である。もしも少なくとも約１７５℃の温度で実行されれば、接着剤の活性化又は硬化は、下記でさらに詳細に検討されるように磁気特性に影響を与えることにもやはり役立つ。
【００４６】
本発明の部品の仕上げ処理はさらに、外側表面の少なくとも一部への外側被覆材の塗布を含むことが可能である。適切な被覆材はペンキ、ラッカー、ワニス、又は樹脂を含む。この被覆材は、噴霧法及び槽もしくは流動床への浸漬を含めた様々な方法で塗布されることが可能である。溶剤担体を伴なうか又は伴なわない単純な噴霧技術が、使用されることが可能である。場合によっては静電沈着又は電気泳動析出技術が適している。必要であれば、仕上げ処理操作は特にモータの互いに回転する部分の間の狭い隙間領域に存在するいずれかの余分な被覆の除去も含むことが可能である。外側被覆材は都合の良いことにロータ又はステータ上の電気巻き線の絶縁体を尖った金属エッジに擦れることから保護し、部品から剥がれ落ち易い、及び永久磁石に引き付けられ易い、そうでなければモータもしくは近辺の他の構造体に不適切に詰まっているいかなる破片又は他の物質も捕捉するようにはたらく。
【００４７】
本明細書に開示された方式の構造は、電気モータ用のアモルファス金属製のステータ及びロータといった磁気部品に特に適している。磁気部品の製造が単純化され、製造時間が削減される。別な方法ではバルク用アモルファス金属製部品の作製中に遭遇する応力が最小化される。最終の部品の磁気性能が最適化される。本明細書に述べられる様々な処理工程は記載された順序、あるいは当業者にとって明らかであろう他の順序で実行されることが可能である。
【００４８】
本発明のバルク用アモルファス金属製の磁気部品は、数多くのアモルファス合金を使用して製造されることが可能である。概説すると、本発明の部品の作製に使用するために適した合金は、化学式Ｍ７０乃至８５Ｙ５乃至２０Ｚ０乃至２０で規定され、下付き文字は原子パーセントであり、「Ｍ」はＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏのうちの少なくとも１つであり、「Ｙ」はＢ、Ｃ、及びＰのうちの少なくとも１つであり、「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ、及びＧｅのうちの少なくとも１つである。但し、（ｉ）成分「Ｍ」のうちの最大で１０原子パーセントまでは金属種Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能であり、（ｉｉ）成分（Ｙ＋Ｚ）のうちの最大で１０原子パーセントまでは非金属種Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、及びＰｂのうちの少なくとも１つで置き換えられることが可能である。ここで使用される「アモルファス合金」という用語は、どのような長距離秩序も実質的に欠如し、液体又は無機酸化物ガラスで観察されるそれらと定性的に類似したＸ線回折強度最大点で特徴付けられる合金を意味する。
【００４９】
本発明の実践で原料として適切なアモルファス合金は、概して、最大で２０ｃｍ以上の幅、厚さ約２０乃至２５μｍの薄い細長片又はリボンの形で市販入手可能である。これらの合金は、実質的に完全にガラス質の微細構造（例えば材料の体積で少なくとも約８０％は非晶質構造を有する）で形成される。好ましくは、合金は非結晶構造を有する材料のほ
ぼ１００％で形成される。非晶質構造の体積画分はＸ線回折法、中性子回折法、電子線回折法、透過型電子顕微鏡法、又は示差走査熱量測定法といった当該技術で知られている方法によって判定されることが可能である。「Ｍ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」が少なくとも大部分でそれぞれ鉄、ホウ素、及びケイ素である合金に関して、最も高い誘導値が低コストで達成される。従って、ＢとＳｉの合計含有量が少なくとも１５原子パーセントであることを条件として、合金が少なくとも７０原子パーセントのＦｅ、少なくとも５原子パーセントのＢ、及び少なくとも５原子パーセントのＳｉを含むことが好ましい。鉄−ホウ素−ケイ素合金で構成されるアモルファス金属製の細長片がやはり好ましい。最も好ましいものは本質的に約１１原子パーセントのホウ素及び約９原子パーセントのケイ素を含み、残分が鉄及び偶然入る不純物である組成を有するアモルファス金属製の細長片である。約１．５６Ｔの飽和誘導及び約１３７μΩ・ｃｍの抵抗率を有するこの細長片は、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．によって、商品記号表示ＭＥＴＧＬＡＳ（登録商標）合金２６０５ＳＡ−１で販売されている。別の適切なアモルファス金属製の細長片は、本質的に約１３．５原子パーセントのホウ素、約４．５原子パーセントのケイ素、及び約２原子パーセントの炭素を含み、残分が鉄及び偶然入る不純物である組成を有する。約１．５９Ｔの飽和誘導及び約１３７μΩ・ｃｍの抵抗率を有するこの細長片は、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．によって、商品記号表示ＭＥＴＧＬＡＳ（登録商標）合金２６０５ＳＣで販売されている。さらに高い飽和誘導すら必要とされる用途に関すると、本質的に約１８原子パーセントのＣｏ、約１６原子パーセントのホウ素、及び約１原子パーセントのケイ素と共に鉄を含み、残分が鉄及び偶然入る不純物である組成を有する細長片が適している。そのような細長片は、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．によって、商品記号表示ＭＥＴＧＬＡＳ（登録商標）合金２６０５ＣＯで販売されている。しかしながら、この材料で構築される部品の損失はＭＥＴＧＬＡＳ２６０５ＳＡ−１を使用したそれらよりもわずかに高くなる傾向がある。
【００５０】
当該技術で知られているように、強磁性材料はその飽和誘導又は等価的にその飽和磁束密度もしくは飽和磁化で特徴付けられることが可能である。本発明での使用に適した合金は、少なくとも約１．２テスラ（Ｔ）の飽和誘導、さらに好ましくは少なくとも約１．５Ｔの飽和誘導を有することが好ましい。この合金はまた、好ましくは少なくとも約１００μΩ・ｃｍ、最も好ましくは少なくとも約１３０μΩ・ｃｍの高い電気抵抗率を有する。
【００５１】
この部品での使用に指定されるアモルファス金属製細長片の機械的及び物理的特性は、概して、細長片の実質的に完全にガラス質の微細構造を変えることなく必要な促進を供給するために、充分な温度及び時間の熱処理によって促進されることが可能である。この熱処理は加熱部分、場合によって採用されるソーク部分、及び冷却部分を含む。場合によっては、熱処理のうちの少なくとも１つの部分の期間、例えば少なくとも冷却の部分の期間に、細長片に磁場が印加されることが可能である。ステータの動作中に磁束が横たわる方向に実質的に沿っていることが好ましい磁場の印加は、いくつかのケースで部品の磁気特性をさらに向上させ、磁心損失を減少させることが可能である。場合によっては、熱処理は、複数回のそのような熱サイクルを含む。さらに、１回又は複数回の熱処理サイクルが部品製造の多様な段階で実行されることが可能である。例えば、個別の薄板が処理されることが可能であり、あるいは積重体が接着の前又は後のどちらかに熱処理されることが可能である。熱処理は接着の前に実行されることが好ましく、なぜならば多くの別の方法での引力接着剤は必要な熱処理温度に耐えられないであろうからである。
【００５２】
アモルファス金属の熱処理は、結果として金属が必要な熱的プロファイルを経験することにつながるどのような加熱手段も使用することが可能である。適切な加熱手段は赤外線熱源、オーブン、流動床、高温に保持されたヒートシンクとの熱接触、細長片を通る電流通過によって達成される抵抗加熱、及び誘導（ＲＦ）加熱を含む。加熱手段の選択は以上
に列挙された必要な処理工程の順序に応じて決まることが可能である。
【００５３】
この部品での使用に適した或る一定のアモルファス合金の磁気特性は、ナノ結晶性微細構造を形成するように合金を熱処理することによって、大幅に改善されることが可能である。この微細構造は約１００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、さらに好ましくは約１０乃至２０ｎｍの平均サイズを有する粒子の高い密度の存在によって特徴付けられる。これらの粒子は鉄ベースの合金の体積の少なくとも５０％を占めることが好ましい。これらの好ましい材料は、低い磁心損失及び低い磁気歪みを有する。後者の特性はまた、モータの製造及び／又は動作から結果的に生じる応力による磁気特性の劣化に対して材料を強くする。所定の合金内にナノ結晶性構造を作り出すために必要とされる熱処理は、実質的に完全にガラス質の微細構造を内部に保存するように設計される熱処理で必要とされるよりも高い温度又は長い時間で実行されるべきである。本明細書で使用されるアモルファス金属及びアモルファス合金という用語はさらに、当初は実質的に完全にガラス質の微細構造で形成され、その後、熱処理もしくは他の処理によってナノ結晶性微細構造を有する材料へと変換された材料を含む。ナノ結晶性微細構造を形成するように熱処理されることが可能なアモルファス合金はまた、しばしば単純にナノ結晶性合金とも称される。本方法はナノ結晶性合金が最終的なバルク用の磁気部品の必要とされる幾何学形状へと整形されることを可能にする。都合の良いことにそのような整形は、ナノ結晶性構造を形成するために合金が熱処理されてさらに脆くなり、且つ取り扱いがさらに困難になる前の、まだ鋳放しで延性があり、実質的に非晶質の形にある間に遂行される。
【００５４】
内部でのナノ結晶性微細構造の形成によって大幅に促進された磁気特性を有する合金の２つの好ましい種類は以下の化学式によって与えられ、ここで下付き文字は原子パーセントである。
【００５５】
ナノ結晶性合金の第１の好ましい種類は、Ｆｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗであり、ここでＲはＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕは０から約１０の範囲にあり、ｘは約３から１２の範囲にあり、ｙは０から約４の範囲にあり、ｚは約５から１２の範囲にあり、ｗは０から約８未満の範囲にある。この合金はナノ結晶性微細構造を内部に形成するために熱処理されるとその後で、高い飽和誘導（例えば少なくとも約１．５Ｔ）、低い磁心損失、及び低い飽和磁歪（例えば４×１０−６未満の絶対値を有する磁歪）を有する。そのような合金は、必要な出力とトルクで最小サイズのモータが要求される用途にとって特に好ましい。
【００５６】
ナノ結晶性合金の第２の好ましい種類は、Ｆｅ１００−ｕ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＲｕＴｘＱｙＢｚＳｉｗであり、ここでＲはＮｉ及びＣｏのうちの少なくとも一方であり、ＴはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷのうちの少なくとも１つであり、ＱはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔのうちの少なくとも１つであり、ｕは０から約１０の範囲にあり、ｘは約１から５の範囲にあり、ｙは０から約３の範囲にあり、ｚは約５から１２の範囲にあり、ｗは約８から１８の範囲にある。この合金はナノ結晶性微細構造を内部に形成するために熱処理されるとその後で、少なくとも約１．０Ｔの飽和誘導、特に低い磁心損失、及び低い飽和磁歪（例えば４×１０−６未満の絶対値を有する磁歪）を有する。そのような合金は、極めて高速で動作することを要求される（例えば１０００Ｈｚ以上の励起周波数を要求される）用途にとって特に好ましい。
【００５７】
バルク用アモルファス磁気部品は他の鉄ベースの磁性金属から作られた部品よりもさらに効率的に着磁及び脱磁するであろう。電気モータ内のロータ又はステータとして使用されるとき、バルク用アモルファス金属製の部品は、同じ誘導及び周波数で２つの部品が着
磁されるときの他の鉄ベースの磁気金属から作られた匹敵する部品よりも少ない熱を発生するであろう。従って、他の鉄ベースの磁気金属から作られた部品を使用する電気モータと比べると、バルク用アモルファス金属製の部品を使用する電気モータは、（ｉ）さらに低い動作温度、（ｉｉ）減少したサイズと重量を達成するためのさらに高い誘導、又は（ｉｉｉ）減少したサイズと重量を達成するため、もしくは優れた運動制御を達成するためのさらに高い周波数で動作するように設計されることが可能である。
【００５８】
本発明のモータが高い磁極数で設計されることが可能であることは、さらなる利点である。モータの回転速度は電気的励起周波数と磁極数の比に比例する。本明細書に開示される低磁心損失部品の使用は、そのさらに高い磁心損失を前提とする知られている軟磁性材料を使用した従来式のモータで可能なそれよりも、はるかに高い周波数での電気的励起を可能にする。結果として、設計者は所定の速度に関して磁極数と励起周波数の選択にはるかに多くの自由度を与えられる。最大速度で受容可能な磁心損失を伴なって動作するが、広範囲の励起周波数にわたって受容可能な出力とトルク（従って回転速度）もやはり保持する高い磁極数のモータが選択されることが可能である。いくつかの用途では、この柔軟性は、付随する複雑さを伴なうギアボックスの必要性、点検修理の必要性、及び効率の劣化を伴なうことなく負荷が直接駆動され得ることを意味する。
【００５９】
当該技術で知られているように、磁心損失はエネルギーの浪費であって、それは強磁性材料内でその磁化が時間と共に変えられるときに発生する。所定の磁気部品の磁心損失は、概して、その部品を周期的に励起することによって判定される。時間依存性の磁場が部品に印加されることで、それに対応する磁気誘導もしくは磁束密度の時間依存性をその中に作り出す。測定を標準化するために、励起は磁気誘導が試料中で均一であり、且つ周波数「ｆ」及びピーク振幅Ｂｍａｘで、時間と共に正弦波で変化するように概して選択される。その後、知られている電気測定機器及び技術によって磁心損失が判定される。損失は従来、励起される磁性材料の単位質量もしくは体積当たりのワット数として伝えられる。損失はｆとＢｍａｘに伴なって、単調に増加することが当該技術で知られている。モータの部品に使用される軟磁性材料の磁心損失を試験するための最も標準的なプロトコル（例えばＡＳＴＭ規格Ａ９１２−９３及びＡ９２７（Ａ９２７Ｍ−９４））は、実質的に閉じた磁気回路、即ち試料の体積内に閉じた磁束線が完全に含まれる構造の中に置かれるような材料の試料を要求する。他方で、ロータ又はステータといったモータ部品に使用される磁性材料は磁気的に開いた回路、即ち磁束線が空気隙間を横断しなければならない構造の中に置かれる。漏れ磁界の影響及び磁界の不均一性が原因で、開回路で試験される所定の材料は閉回路測定で有するであろうそれよりも高い磁心損失、即ち質量もしくは体積当たりさらに高いワット値を概して示す。本発明のバルク磁気部品は都合の良いことに開回路構造の中でさえ広範囲の磁束密度及び周波数にわたって低い磁心損失を示す。
【００６０】
どのような理論も待つことなく、本発明の低損失でバルク用アモスファス金属製部品の合計の磁心損失はヒステリシス損失と渦電流損失からの寄与で構成されると考えられる。これら２つの寄与の各々はピーク磁気誘導Ｂｍａｘ及び励起周波数ｆの関数である。アモルファス金属の磁心損失の先行技術による分析（例えばＧ．Ｅ．ＦｉｓｈのＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５７，３５６９（１９８５）及びＧ．Ｅ．ＦｉｓｈらのＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６４，５３７０（１９８８）参照）は、閉磁気回路内の材料について得られるデータに限定されていた。
【００６１】
本発明のバルク磁気部品の単位質量当たりの合計磁心損失Ｌ（Ｂｍａｘ，ｆ）は、次の形を有する関数によって本質的に規定されることが可能であり、
Ｌ（Ｂｍａｘ，ｆ）＝ｃ１ｆ（Ｂｍａｘ）ｎ＋ｃ２ｆｑ（Ｂｍａｘ）ｍ
ここで、係数ｃ１とｃ２、及び指数ｎ、ｍ、及びｑはすべて実験的に決定されるべきものであり、正確にそれらを決定する理論は知られていない。この式の使用は本発明のバル
ク磁気部品の合計磁心損失が、いずれの必要な動作誘導及び励起周波数でも判定されることを可能にする。モータのロータもしくはステータの特定の幾何学形状で、その内部の磁場が空間的に均一でないことが一般的に見出されている。ピーク磁束密度の空間的及び熱的変動の見積もりを与えるために、有限要素モデリングのような技法が当該技術で知られており、それは実際のモータ又は発電機内で測定される磁束密度の分布を密接に近似させる。空間的に均一な磁束密度の下で、所定の材料の磁気的磁心損失を与える適切な経験則による式を入力として使用すると、これらの技法は動作構造にある所定の部品のそれに対応する実際の磁心損失が、部品体積全体にわたる数値積分法によって適切な精度で予測されることを可能にする。
【００６２】
本発明の磁気部品の磁心損失の測定は、当該技術で知られている様々な方法を使用して実行されることが可能である。この部品を測定するために特に適している方法は、以下のように述べられることが可能である。この方法は本発明の磁気部品及び磁束閉鎖構造手段で磁気回路を形成する工程を含む。場合によっては、この磁気回路は複数の本発明の磁気部品及び磁束閉鎖構造手段を含むことが可能である。磁束閉鎖構造手段は高い透磁率及び部品が試験される磁束密度と少なくとも等しい飽和磁束密度を有する軟磁性材料を含むことが好ましい。この軟磁性材料はこの部品の飽和磁束密度と少なくとも等しい飽和磁束密度を有することが好ましい。それに沿って部品が試験される磁束の方向は概して、この部品の第１と第２の対向する面を規定する。磁束線は第１の対向面の平面に概して直角の方向で部品に入る。磁束線はアモルファス金属製細長片の平面に概して追随し、第２の対向面から現れる。磁束閉鎖構造手段は概して、本発明に従って構築されることが好ましいが、しかし当該技術で知られている他の方法と材料で作製されることもやはり可能な磁束閉鎖磁気部品を含む。この磁束閉鎖磁気部品もやはり第１と第２の対向面を有し、これを通って磁束線がそれぞれの平面に概して直角に入り、出現する。磁束閉鎖部品の対向面は、実際の試験中に磁束閉鎖部品が対にさせられる磁気部品のそれぞれの面と全体として同じサイズ及び形状である。磁束閉鎖磁気部品はその第１と第２の面を本発明の磁気部品の第１と第２の面にそれぞれ密に近接し、全体として隣接した対の関係で配置される。本発明の磁気部品又は磁束閉鎖磁気部品のどちらかを取り巻く第１の巻き線に電流を通過させることによって起磁力が加えられる。結果的に生じる磁束密度は試験される磁気部品を取り巻く第２の巻き線に誘導される電圧からファラデーの法則によって判定される。印加された磁場は起磁力からアンペールの法則によって判定される。その後、印加された磁場及び結果的に生じた磁束密度から従来の方法によって磁心損失が計算される。
【００６３】
図４を参照すると、上述の試験方法の１つの形式を実行するための組立体６０が例示されており、これは磁束閉鎖構造手段を必要としない。組立体６０は４つの本発明の弓形のバルク用アモルファス金属製の磁気部品２００を含む。部品２００の各々は全体として同じ直円柱、環状、円筒状の区分であり、図２Ｂに描かれた形の弓形表面２１０で９０°の円弧の範囲を定めている。各々の部品が第１の対向面６６ａと第２の対向面６６ｂを有する。部品２００は対になる関係で置かれ、概して直円筒の形状を有する組立体６０を形成する。各々の部品２００の第１の対向面６６ａはそれに隣接する部品２００の第１の対向面６６ａに近接し、且つ概して位置合わせされて平行に置かれる。部品２００の隣接する面の４セットは、このようにして組み立て品６０の円周の周りで、均等に空間を設けられた４つの隙間６４を規定する。部品２００の対になった関係は、ベルト６２によって固定されることが可能である。組立体６０は４つの透磁性の区分（各々が１つの部品２００を含む）、及び４つの隙間６４で磁気回路を形成する。２つの銅線巻き線（図示せず）が組立体６０に環状に巻かれる。起磁力を与えるために適切な振幅の交流電流が、第１の巻き線を通過させられ、それが必要な周波数とピーク磁束密度で組立体６０を励起する。結果的に生じる磁束線は、概して細長片２０の内側にあって円周方向で配向する。部品２００の各々の内部の時間依存性の磁束密度を表わす電圧が、第２の巻き線に誘導される。合計の磁心損失は電圧と電流の測定値から従来式の電子的手段によって判定され、４つの部品
２００に等分に分配される。
【００６４】
本発明のさらに完全な理解を提供するために以下の実施例が提示される。本発明の原理及び実践例を例示するために述べられる特定の技術、条件、材料、割り合い及び報告されるデータは範例であり、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【実施例１】
【００６５】
（アモルファス金属製ステータの調製と試験）
内外逆転型のスピンドル駆動電気モータ用のアモルファス金属製ステータの薄板は、約２２μｍの厚さで、Ｆｅ８０Ｂ１１Ｓｉ９アモルファス金属製のリボンから、フォトリソグラフィ／エッチング処理によって切り出される。各々の薄板は図３Ｄに概して描かれたように、概してトロイダル形状を有する中央の環状領域、及び中央の環状領域から半径方向外側に延びる複数の歯を有する。環状領域はそれぞれ約９ｍｍと１１ｍｍの接近した内径と外径を有する。歯の周縁部で測定される部品の外径は約２５ｍｍである。その軟磁性特性を高めるために、薄板は３５０乃至４００℃の温度で０．５乃至３時間加熱される。その後、約１２０層の薄板が積み重ねられることで、約４．２ｍｍの高さを有する概して円筒状の構造を形成する。この積重体が低粘度で熱活性化型エポキシ樹脂に含浸され、それが隣り合う薄板の間の隙間に充満及び浸透することを可能にされる。使用されるエポキシ樹脂は、Ｅｐｏｘｙｌｉｔｅ（商標）８８９９であって、適切な粘度を達成するために、アセトンによって体積で１：５に希釈される。この薄板積重体が固定具内で位置合わせして保持され、薄板積重体の詰め込み密度を高めるために約４ｍｍの高さへとわずかに圧縮される。その後、エポキシ樹脂溶液を活性化及び硬化させるために充填された積重体は約１７７℃の温度に約２．５時間晒される。冷却後、薄板積重体は固定具から取り外され、内外逆転型モータに使用するための適切なステータを形成するために、３Ｍ社のＳｃｏｔｃｈＣａｓｔ（商標）ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＲｅｓｉｎ５１３３で、電気泳動による被覆が施される。
【００６６】
このステータの磁気特性は、中央の環状領域を取り巻いて一次及び二次の電気巻き線を取り付けることによって試験される。一次巻き線は必要な周波数と振幅を有する交流電流源によって励起され、磁束が完全に中央の環状領域内に運ばれると仮定し、根元付近で歯に運ばれるいずれの磁束も事実上無視し、達成される最大磁束密度が二次巻き線にわたって現れる誘導電圧から計算される。一連の規定の周波数と磁束密度の検査点を供給するように励起が調節される。磁心損失はＹｏｋｏｇａｗａ社の２５３２電力計で判定される。
【００６７】
表１はリストアップされた周波数「ｆ」及びピーク誘導レベル「Ｂｍａｘ」の値を有する一連の検査点についてステータコアの磁心損失を示している。Ｂｍａｘの値は前述の近似を使用して判定される。この実施形態のステータコアは都合の良いことに、ＤＣから２ｋＨｚまで広がる周波数範囲にわたって低い磁心損失を示す。中でも、５０Ｈｚ（０．０５ｋＨｚ）での損失は１．０Ｔで約０．２１Ｗ／ｋｇであり、４００Ｈｚ（０．４ｋＨｚ）での損失は１．０Ｔで約１．６Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約２．８Ｗ／ｋｇであり、８００Ｈｚ（０．８ｋＨｚ）での損失は１．０Ｔで約３．３Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約５．７Ｗ／ｋｇであり、２０００Ｈｚ（２ｋＨｚ）での損失は１．０Ｔで約９．５Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約１４．８Ｗ／ｋｇである。
【００６８】
ステータコアの損失挙動を特性解析するために非線形回帰法が使用され、Ｌ（Ｂｍａｘ，ｆ）＝ｃ１ｆ（Ｂｍａｘ）ｎ＋ｃ２ｆｑ（Ｂｍａｘ）ｍの形の関数を使用する。係数ｃ１とｃ２、及び指数ｎ、ｍ、及びｑはの適切な値は実験的に決定される。関数Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．００００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６は、磁心損失の挙動を述べることが見出される。即ち、表１にリストアップされた検査点（ｆ，Ｂｍａｘ）の各々で測定された磁心損失は、関数Ｌ＝０．００５ｆ（Ｂｍａｘ）１．５＋０．０
０００１２ｆ１．５（Ｂｍａｘ）１．６を、使用して計算された対応する予測値よりも小さく、この予測値は表１の最後の縦列に記載されている。
【００６９】
達成される磁心損失の低い値はステータコアを、電気的周波数が１乃至２ｋＨｚ以上になる可能性が高い高回転速度のモータでの使用に特に適したものにする。
【００７０】
【表１−１】
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【表１−２】
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【表１−３】
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【実施例２】
【００７１】
（アモルファス金属及び従来式の非配向性電炉鋼で構築されたステータの比較）
公称の組成Ｆｅ８０Ｂ１１Ｓｉ９を有する公称の厚さ２２μｍのＭＥＴＧＬＡＳＳＡ−１アモルファス金属製細長片で、上記の実施例１で述べられたフォトエッチング、積層化、及び含浸技術を使用して、アモルファス金属製ステータが構築される。比較用のステータＣ３５０が同じ全体的寸法及び形状で、公称の厚さ３５０μｍの従来式の非配向性電炉鋼から打ち抜かれた薄板を使用して構築される。そのような鋼は従来式のスピンドル駆動モータの製造で頻繁に使用される。同じ幾何学形状の第２の比較用ステータＣ２００が公称の厚さ２００μｍのさらに高い等級の従来式の非配向性鋼を使用して構築される。各々のステータは、それぞれのステータの中央環状部分を取り巻く一次およに二次巻き線を使用して試験される。試験は４００Ｈｚと８００Ｈｚの励起周波数、及び一連のピーク誘導Ｂｍａｘの励起レベルで実行される。磁心損失の測定データは、Ｙｏｋｏｇａｗａ社２５３２電力計を使用して得られる。その結果は、それぞれ４００Ｈｚ及び８００Ｈｚの検査点を表わす図５及び６に描かれている。図５で、ピーク誘導Ｂｍａｘの関数となる本発明のアモルファス金属製ステータの損失の挙動は軌跡６００で与えられ、その一方で軌跡６０１及び６０２はＣ２００ステータ及びＣ３５０ステータの損失の挙動を表わしている。Ｂｍａｘの広範囲のレベルにわたって、アモルファス金属製ステータの損失は少なくとも因数６でステータＣ３５０の損失よりも低い。比較用ステータＣ２００の４００Ｈｚの損失はステータＣ３５０のそれの約６０％であるけれども、それらはまだ本発明のアモルファス金属製ステータのそれよりも約４倍以上大きい。図６で描かれるように、同様に有利な磁心損失挙動が８００Ｈｚで示され、ここでは軌跡６５０は本発明のアモルファス金属製ステータの特性を示し、軌跡６５１は比較用ステータＣ２００の挙動を表わしている。比較用ステータＣ２００を上回る本発明のステータの磁心損失の相対的有利性は４００Ｈｚよりも８００Ｈｚでさらに大きく、アモルファス金属製ステータの損失はＣ２００のそれの約１／６である。
【００７２】
アモルファス金属製ステータの大幅に低い磁心損失は都合の良いことに、本発明によるステータを組み入れる高速スピンドルモータの電気的効率を向上させる。
【実施例３】
【００７３】
（ナノ結晶性合金の直角角柱の調製）
幅約２５ｍｍ、厚さ０．０１８ｍｍで、Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｂ９Ｓｉ１３．５であるアモルファス金属リボンを、フォトエッチングすることによって、内外逆転型スピンドル駆動モータのステータ用の薄板が調製される。各々の薄板は図３Ｄで概して描かれたように、概してトロイダル形状を有する中央の環状領域、及びこの中央の環状領域から半径方向外側に延びる複数の歯を有する。この環状領域はそれぞれ約９ｍｍと１１ｍｍの接近した内径と外径を有する。歯の周縁部で測定される部品の外径は約２５ｍｍである。アモルファス金属内に、ナノ結晶性微細構造を形成するために薄板が熱処理される。このアニールは次の工程、即ち、１）部品を５８０℃まで加熱する工程、２）温度を約５８０℃に約１時間保持する工程、及び３）部品を周囲環境温度に冷却する工程を遂行することに
よって実行される。その後、約１６０層の熱処理済み薄板が積み重ねられて約４．２ｍｍの高さを有する概して円筒状の構造を形成し、低粘度で熱活性化型エポキシ樹脂中に浸漬され、それが隣り合う薄板の間の隙間に充満及び浸透することを可能にされる。使用されるエポキシ樹脂は、Ｅｐｏｘｙｌｉｔｅ（商標）８８９９であって、適切な粘度を達成するために、アセトンによって体積で１：５に希釈される。この薄板積重体が固定具内で位置合わせして保持され、薄板積重体の詰め込み密度を高めるために約４ｍｍの高さへとわずかに圧縮される。その後、エポキシ樹脂溶液を活性化及び硬化させるために充填された薄板積重体は、約１７７℃の温度に約２．５時間晒される。冷却後、薄板積重体は固定具から取り外され、内外逆転型モータに使用すべく適切なステータを形成するために、３Ｍ社のＳｃｏｔｃｈＣａｓｔ（商標）ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＲｅｓｉｎ５１３３で、電気泳動による被覆を施される。
【００７４】
このステータの磁気特性は、中央の環状領域を取り巻いて一次及び二次の電気巻き線を取り付けることによって試験される。一次巻き線は必要な周波数と振幅を有する交流電流源によって励起され、磁束が完全に中央の環状領域内に運ばれると仮定し、根元付近で歯に運ばれるいずれの磁束も事実上無視し、達成される最大磁束密度が二次巻き線にわたって現れる誘導電圧から計算される。前述の近似に従って決定される必要な規定の周波数と磁束密度の検査点を供給するように励起が調節される。磁心損失はＹｏｋｏｇａｗａ社の２５３２電力計で判定される。
【００７５】
ナノ結晶性合金のステータは低い磁心損失を示す。中でも、５０Ｈｚ（０．０５ｋＨｚ）での損失は、１．０Ｔで約０．２１Ｗ／ｋｇであり、４００Ｈｚ（０．４ｋＨｚ）での損失は、１．０Ｔで約１．６Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約２．８Ｗ／ｋｇであり、８００Ｈｚ（０．８ｋＨｚ）での損失は、１．０Ｔで約３．３Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約５．７Ｗ／ｋｇであり、２０００Ｈｚ（２ｋＨｚ）での損失は、１．０Ｔで約９．５Ｗ／ｋｇ、１．３Ｔで約１４．８Ｗ／ｋｇである。結果として、このステータは高速で高効率の電気モータでの使用に適したものにする。
【００７６】
このようにして本発明をかなり全詳細で述べてきたが、そのような詳細が厳密に固守される必要がなく、様々な変形例及び改造例がそれ自体を当業者に示唆し得ること、それらすべてが添付の特許請求項によって規定される本発明の範囲内に入ることは理解されるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2011223876000001.pdf