專利名稱：用于電動(dòng)機(jī)的塊狀的無定形金屬磁元件的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種無定形金屬磁元件，更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有基本上呈多面體形的塊狀的無定形金屬磁元件的高效的電動(dòng)機(jī)。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述電動(dòng)機(jī)一般含有由多個(gè)無定向的電工鋼疊層制成的磁元件。在可調(diào)速的磁阻電動(dòng)機(jī)和渦流電動(dòng)機(jī)中，定子由疊層構(gòu)成。在鼠籠電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)中，定子和轉(zhuǎn)子都由疊層制成。每層一般借助于把在機(jī)械性能上軟的、無定向的電工鋼壓制、沖壓或切削成所需的形狀而成。然后，把形成的層層疊并粘結(jié)而成為轉(zhuǎn)子或定子。
雖然和無定向電工鋼相比，無定形金屬具有優(yōu)異的磁性能，但是，長(zhǎng)期以來，由于某種物理性能和相應(yīng)的加工限制，認(rèn)為無定形金屬不適用于塊狀的磁元件，例如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子。例如，無定形金屬比無定向電工鋼薄而硬，這使得制造工具和模具北約較快地磨損。引起的工具和制造成本的增加使得利用這種技術(shù)制造塊狀無定形金屬磁元件在工業(yè)上是不實(shí)際達(dá)到。無定形金屬的太薄也導(dǎo)致在組裝的元件中層疊數(shù)量的增加，這又引起無定形金屬轉(zhuǎn)子或定子磁部件總體成本的增加。
無定形金屬一般以具有均勻?qū)挾鹊谋〉倪B續(xù)帶被提供。然而，無定形金屬是非常硬的材料，使得難于切削和成形，并且一旦退火達(dá)到峰值磁性能，便成為非常脆的材料。這使得利用常規(guī)的方法制造塊狀無定形金屬磁元件是極其困難和昂貴的。無定形金屬的脆性還帶來關(guān)于對(duì)應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的塊狀磁元件的耐用性的擔(dān)心。
塊狀無定形金屬磁元件的另一個(gè)問題是，當(dāng)其遭受物理應(yīng)力時(shí)無定形金屬材料的導(dǎo)磁率減小。這種導(dǎo)磁率的減小在很大程度上和無定形金屬的應(yīng)力大小有關(guān)。當(dāng)塊狀無定形金屬磁元件遭受應(yīng)力時(shí)，磁心引導(dǎo)或集中磁通的效率被減小，因而引起較高的磁損耗，導(dǎo)致發(fā)熱增加，因而降低功率。由于無定形金屬的磁致伸縮的性質(zhì)，這種應(yīng)力敏感性可以由在電動(dòng)機(jī)的操作期間的磁力和機(jī)械力產(chǎn)生的應(yīng)力、在安裝時(shí)由機(jī)械固定或其它的固定產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力、或者由由于熱脹與/或由于無定形金屬的磁飽和引起的膨脹引起。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于高效率的電動(dòng)機(jī)的具有多面體形狀的并由多層無定形金屬帶構(gòu)成的決狀無定形金屬磁元件。本發(fā)明還提供了一種用于制造塊狀無定形金屬磁元件的方法。所述磁元件能夠在大約60Hz-20000Hz的頻率范圍內(nèi)操作，并比在相同頻率下操作的硅鋼磁元件具有改善的性能特性。更具體地說，按照本發(fā)明構(gòu)成的磁元件(i)當(dāng)在大約60Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于1W/kg無定形金屬材料的磁心損耗；(ii)當(dāng)在大約1000Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于20W/kg無定形金屬材料的磁心損耗；以及(iii)當(dāng)在大約20000Hz的頻率大約0.30T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于70W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，塊狀無定形金屬磁元件包括多個(gè)形狀基本上類似的被層疊在一起而形成多面體形狀的部件的無定形金屬帶層。
本發(fā)明還提供了一種用于制造塊狀無定形金屬磁元件的方法。按照本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例，元定形金屬帶材料被切割形成具有預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè)切割帶。所述切割帶被疊在一起而形成層疊的無定形金屬帶材料的棒并被退火。所述被退火的層疊的棒利用環(huán)氧樹脂浸漬并被固化。然后把層疊的棒切割成為預(yù)定的長(zhǎng)度而得到具有預(yù)定的三維幾何形狀的多個(gè)多面體形狀的磁元件。優(yōu)選的無定形金屬材料具有由化學(xué)式Fe80B11Si9確定的成分。
在按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的方法中，無定形金屬帶圍繞一個(gè)心軸被繞制，從而形成具有基本上倒圓的拐角的基本上為矩形的磁心。然后，所述基本上為矩形的磁心被退火，并利用環(huán)氧樹脂浸漬并被固化。然后切開矩形磁心的短邊而形成兩個(gè)具有預(yù)定的三維幾何形狀的磁元件，其具有基本上和所述基本上為矩形的磁心的所述短邊相同的尺寸和形狀。從所述基本上為矩形的磁心的長(zhǎng)邊除去有倒圓的拐角，并切割所述基本上為矩形的磁心的長(zhǎng)邊而成為多個(gè)具有預(yù)定的三維幾何形狀的多面體形的磁元件。優(yōu)選的無定形金屬材料具有由化學(xué)式Fe80B11Si9確定的成分。
本發(fā)明還涉及一種按照上述方法構(gòu)成的塊狀無定形金屬元件。
按照本發(fā)明構(gòu)成的塊狀無定形金屬磁元件尤其適用于作為高效的可調(diào)速的磁阻電動(dòng)機(jī)和渦流電動(dòng)機(jī)中的無定形金屬定子或轉(zhuǎn)子。同樣，所述塊狀元定形金屬元件可以用作鼠籠電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子和定子。由本發(fā)明帶來的優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)化制造過程，減少制造時(shí)間，減少在塊狀無定形金屬元件的制造期間遇到的應(yīng)力(即磁致伸縮)，以及優(yōu)化最終的無定形金屬磁元件的性能。
附圖簡(jiǎn)述通過參看下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，可以更充分地理解本發(fā)明，并更清楚地看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件，其中

圖1是按照本發(fā)明構(gòu)成的呈三維矩形形狀的塊狀無定形金屬磁元件的透視圖；圖2A是按照本發(fā)明構(gòu)成的呈棱柱形狀的塊狀無定形金屬磁元件的透視圖；圖2B是按照本發(fā)明構(gòu)成的具有相對(duì)設(shè)置的弓形表面的塊狀元定形金屬磁元件的透視圖；圖2C是由6個(gè)圖2A所示的棱柱元件和6個(gè)圖2B所示的弓形元件構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)分定子的頂視圖；圖3A是按照本發(fā)明構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的塊狀無定形金屬磁定子的透視圖；圖3B是按照本發(fā)明構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的塊狀無定形金屬磁轉(zhuǎn)子的透視圖；圖3C是由圖3A構(gòu)成的定子和由圖3B構(gòu)成的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的頂視圖；圖4是按照本發(fā)明無定形金屬帶的線圈被固定以便被切割和層疊的側(cè)視圖；圖5是無定形金屬帶的棒的透視圖，表示用于形成多個(gè)按照本發(fā)明的基本上呈棱柱形的磁元件的切割線；
圖6是無定形金屬帶的線圈的側(cè)視圖，其被圍繞一個(gè)心軸纏繞，從而形成按照本發(fā)明的基本上為矩形的磁心；以及圖7是基本上為矩形的磁心的透視圖，表示用于形成按照本發(fā)明的基本上呈棱柱形的磁元件的切割線。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種高效的電動(dòng)機(jī)，其由塊狀無定形金屬元件例如定子、轉(zhuǎn)子和用于定子和轉(zhuǎn)子的零部件構(gòu)成。按照本發(fā)明構(gòu)成的基本上是多面體形狀的塊狀無定形金屬元件具有各種幾何形狀，其中包括但不限于矩形，方形，和棱柱形。此外，上述的任何一種幾何形狀可以包括至少一個(gè)弓形表面，并且最好具有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的弓形表面，從而形成基本上是彎曲的或呈弓形的塊狀無定形金屬元件。此外，完整的定子和轉(zhuǎn)子可以作為按照本發(fā)明的塊狀無定形金屬元件被構(gòu)成。這些定子和轉(zhuǎn)子可以具有整體的結(jié)構(gòu)，或者由多塊構(gòu)成，它們被集中地裝配在一起而形成一個(gè)整個(gè)的元件。此外，所述定子與/或轉(zhuǎn)子可以是一種合成結(jié)構(gòu)，其在整體上由無定形金屬部件或者由無定形金屬部件和其它磁材料的組合構(gòu)成。
現(xiàn)在參看圖1，圖1表示基本上是多面體形狀的塊狀無定形金屬元件10。此處使用的術(shù)語“多面體”指的是具有多個(gè)表面或側(cè)面的實(shí)體。其中包括但不限于，三維的矩形，方形，梯形和棱柱形。此外，上述的任何一種幾何形狀可以包括至少一個(gè)最好兩個(gè)弓形的表面或側(cè)面，它們被彼此相對(duì)地設(shè)置，從而形成基本上是弓形的元件。圖1所示的磁元件10由多個(gè)形狀基本相同的被層疊在一起并被退火的無定形金屬帶材料20的層構(gòu)成。在優(yōu)選實(shí)施例中，按照本發(fā)明構(gòu)成的并具有大約為1.4T的磁通密度的三維磁元件10(i)當(dāng)在大約60Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于1W/kg無定形金屬材料的磁心損耗；(ii)當(dāng)在大約1000Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于20W/kg無定形金屬材料的磁心損耗；以及(iii)當(dāng)在大約20000Hz的頻率大約0.30T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于70W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。這些性能指標(biāo)適用于本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，而和塊狀無定形金屬元件的幾何形狀無關(guān)。
圖2A所示的磁元件100基本上是棱柱形的，并具有5個(gè)側(cè)面或表面110。五邊形的多面體元件100由基本上具有相同的形狀和尺寸的許多層無定形金屬帶材料20構(gòu)成。所述帶材料被層疊在一起，然后被退火。
圖2B所示的磁元件200包括至少一個(gè)，最好兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的弓形表面210。弓形元件200由許多層無定形金屬帶材料20構(gòu)成，其中每層具有基本上相同的形狀和尺寸，它們被層疊在一起，然后被退火。
圖2C所示的塊狀無定形金屬磁元件300可被用作具有徑向氣隙的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其由6個(gè)磁元件100和6個(gè)磁元件200構(gòu)成。
圖3A所示的塊狀無定形金屬磁元件400基本上呈圓環(huán)形，并且具有多個(gè)基本上呈矩形的齒410，它們沿徑向向內(nèi)朝向圓環(huán)形元件400的中心延伸。元件400由許多層無定形金屬帶材料20構(gòu)成，其中每層具有基本上相同的形狀和尺寸，它們被層疊在一起，然后被退火。按照?qǐng)D3A所示的實(shí)施例構(gòu)成的塊狀無定形金屬元件可被用作徑向氣隙電動(dòng)機(jī)的定子。
圖3B所示的塊狀無定形金屬元件500基本上呈盤形，并且包括多個(gè)基本上是矩形的徑向延伸的齒510。元件500由許多層無定形金屬帶材料20構(gòu)成，其中每層具有基本上相同的形狀和尺寸，它們被層疊在一起，然后被退火。按照?qǐng)D3A所示的實(shí)施例構(gòu)成的塊狀無定形金屬元件可被用作徑向氣隙電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。
接著參看圖3C，定子400和轉(zhuǎn)子500被構(gòu)成作為按照本發(fā)明的塊狀元定形金屬元件，并被用作高效徑向氣隙電動(dòng)機(jī)600的部件。
本發(fā)明還提供一種用于制造塊狀無定形金屬元件的方法。如圖4所示，一卷無定形金屬帶材料30通過切削刀片40被切割成具有相同形狀和尺寸的多個(gè)帶20。帶20被疊置而形成疊置的無定形金屬帶材料的棒50。所述棒50被退火，并利用環(huán)氧樹脂浸漬并固化。棒50可以沿著圖5所示的線52被切割，從而產(chǎn)生多個(gè)基本上呈梯形的磁元件10。最終的磁元件10可以基本上是矩形的、梯形的、方形的或其它多面體形狀的。棒50也可以被切割而形成五邊棱柱11、弓形塊12、環(huán)形塊13或盤形塊14的形式的三維的形狀，分別如圖2A，2B，3A，和3B所示。
在本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例中，如圖6和7所示，塊狀的無定形金屬磁元件10通過圍繞基本上呈矩形的心軸60纏繞一個(gè)或一組無定形金屬帶22，從而形成基本上呈矩形的繞制的磁心70。磁心70的短邊74的高度最好大約等于最終塊狀無定形金屬磁元件10所需的長(zhǎng)度。磁心70被退火，利用環(huán)氧樹脂被浸漬并被固化。借助于切割短邊74可以形成兩個(gè)元件10，從而在長(zhǎng)邊78上剩下有倒圓的拐角76。通過從長(zhǎng)邊78除去有倒圓的拐角76，并在由虛線72所示的多個(gè)位置切割長(zhǎng)邊78，可以形成其它的磁元件10。在圖7所示的例子中，塊狀無定形金屬元件10基本上呈矩形，但是，利用本發(fā)明，也可以得到其它的形狀。繞制的磁心70也可以被切割而形成五邊棱柱11、弓形塊12、環(huán)形塊13或盤形塊14的形式的三維的形狀，分別如圖2A，2B，3A，和3B所示。
用這種方式得到的結(jié)構(gòu)特別適用于作為電動(dòng)機(jī)中的磁元件，例如無定形金屬定子和轉(zhuǎn)子部件。磁元件的制造被簡(jiǎn)化了，并且減少了制造時(shí)間。并且使得在制造塊狀無定形金屬元件期間遭受的應(yīng)力最小。優(yōu)化了最終元件的磁性能。
本發(fā)明的塊狀無定形金屬磁元件10可以使用許多無定形金屬的合金制造。一般地說，適用于制造本發(fā)明的元件10的合金由化學(xué)式M70-85Y5-20Z0-20確定，其中下標(biāo)是原子百分?jǐn)?shù)，“M”是Fe，Ne，和Co中的至少一種元素，“Y”是B，C和P中的至少一種元素，“Z”是Si，Al，和Ge中的至少一種元素；附帶的限制性條件是(i)多達(dá)10原子％的M可用金屬Ti，V，Cr，Mn，Cu，Zr，Nb，Mo，Ta，和W中的至少一種代替，以及(ii)多達(dá)10原子％的元素(Y+Z)可用非金屬In，Sn，Sb，和Pb中的至少一種代替。對(duì)于其中“M”是鐵，“Y”是硼，“Z”是硅的合金，可用在低成本下獲得最高的感應(yīng)值。因此，無定形金屬帶最好由鐵硼硅制成。最好無定形金屬帶的成分是大約11原子％硼，大約9原子％硅，其余為鐵和附帶的雜質(zhì)。這種金屬帶由AlliedSignal Inc.銷售，注冊(cè)商標(biāo)是METLASalloy 2605SA-1。
本發(fā)明的塊狀無定形金屬磁元件10可以由層疊無定形金屬帶而成的棒50或者由纏繞無定形金屬帶而成的磁心70利用許多切割技術(shù)切割而成。元件10使用切割刀片或飛輪由棒50或磁心70切割而成。此外，元件10可以利用電子放電加工方法或者利用射流方法切割而成。
和由其它的鐵基的磁性金屬制成的元件相比，塊狀無定形磁元件可以在更高的效率下被磁化和去磁。當(dāng)用作電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子時(shí)，在相同的感應(yīng)和頻率下，由其它的鐵基的磁性金屬制成的元件相比，塊狀無定形磁元件的發(fā)熱較少。因此，和由其它的鐵基的磁性金屬制成的元件相比，使用塊狀無定形磁元件的電動(dòng)機(jī)可以被設(shè)計(jì)以便實(shí)現(xiàn)在以下條件下的操作1)較低的操作溫度；2)較高的磁感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)減小體積和重量；3)較高的頻率，以便減小體積和重量，或者實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)控制。
下面提供一些例子，以便更完整地理解本發(fā)明。其中提出的特定的技術(shù)、條件、材料、比例和報(bào)告的數(shù)據(jù)只用于說明本發(fā)明的原理和實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
例1無定形金屬矩形棱柱的制備和電磁性能測(cè)試大約60mm寬，0.022mm厚的Fe80B11Si9無定形金屬帶圍繞尺寸大約為25mm×90mm的矩形心軸或線軸繞制。大約纏繞800圈，形成矩形磁心的形狀，內(nèi)部尺寸大約為25×90mm，厚度大約為20mm。所述磁心/線軸組件被在氮?dú)庵型嘶?。所述退火包?)將磁心加熱到365℃；2)保持所述365℃的溫度大約2小時(shí)；3)將所述組件冷卻到環(huán)境溫度。從磁心/線軸組件中拆下繞制的矩形的無定形金屬磁心。在真空中用環(huán)氧樹脂溶液浸漬所述磁心。重新裝上所述線軸，被浸漬的磁心/線軸組件在120℃下被固化大約4.5小時(shí)。當(dāng)完全固化時(shí)，再次從磁心/線軸組件上拆下磁心。得到繞制的、環(huán)氧樹脂浸漬的、矩形的無定形金屬磁心的重量大約為2100g。
利用1.5mm厚的切割刀片切割環(huán)氧樹脂浸漬過的無定形金屬磁心，形成60mm長(zhǎng)，40mm寬，20mm厚的矩形棱柱體。矩形棱柱體的切割表面和磁心的剩余部分在硝酸水溶液中被浸蝕，并在氫氧化銨水溶液中清洗。
磁心的剩余部分在硝酸水溶液中被浸蝕，并在氫氧化銨水溶液中清洗。矩形棱柱體和磁心的剩余部分被重新裝配成完整的切開的磁心形式。把一次繞組和二次繞組固定到磁心的剩余部分上。切開的磁心形式在60、1000、5000和20000Hz下進(jìn)行電性能測(cè)試，并和相同試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的用其它鐵磁材料制成的鐵心(National ArnoldMagnetics，17030 Muskrat Avenue，Adelanto，CA 92301(1955))的測(cè)試結(jié)果比較，其結(jié)果如表1，2，3和4所示。
表160Hz的鐵心損耗(W/kg)
表21000Hz的鐵心損耗(W/kg)
表35000Hz的鐵心損耗(W/kg)
表420000Hz的鐵心損耗(W/kg)
例2無定形金屬梯形棱柱的制備大約48mm寬，0.022mm厚的Fe80B11Si9無定形金屬帶被切割成為大約300mm的長(zhǎng)度的帶。大約3800層切割的無定形金屬帶被疊置成為大約48mm寬，300mm長(zhǎng)和96mm的厚度的棒。所述棒在氮?dú)庵型嘶?。所述退火包?)將所述棒加熱到365℃；2)保持所述365℃的溫度大約2小時(shí)；3)將所述棒冷卻到環(huán)境溫度。在真空中用環(huán)氧樹脂溶液浸漬所述棒，并在120℃下被固化大約4.5小時(shí)。得到層疊的、環(huán)氧樹脂粘結(jié)的無定形金屬棒的重量大約為9000g。
利用1.5mm厚的切割刀片切割環(huán)氧樹脂浸漬過的無定形金屬棒而成為梯形棱柱，所述梯形棱柱的梯形表面的底為52mm和62mm，高是48mm。梯形棱柱的厚度為96mm(3800層)。梯形棱柱的切割表面和磁心的剩余部分在硝酸水溶液中被浸蝕，并在氫氧化銨水溶液中清洗。
例3具有弓形截面的多面體塊狀元定形金屬元件的制備大約50mm寬，0.022m厚的Fe81B11Si9無定形金屬帶被切割成為大約300mm的長(zhǎng)度的帶。大約3800層切割的無定形金屬帶被疊置成為大約50mm寬，300mm長(zhǎng)和96mm的厚度的棒。所述棒在氮?dú)庵型嘶?。所述退火包?)將棒加熱到365℃；2)保持所述365℃的溫度大約2小時(shí)；3)將所述棒冷卻到環(huán)境溫度。在真空中用環(huán)氧樹脂溶液浸漬所述棒，并在120℃下被固化大約4.5小時(shí)。得到層疊的、環(huán)氧樹脂粘結(jié)的無定形金屬棒的重量大約為9200g。
使用放電加工方法切割層疊的環(huán)氧樹脂浸漬過的無定形金屬棒，使得形成三維的弓形塊，所述塊的外徑大約為96mm。所述塊的內(nèi)徑大約為13mm?；￠L(zhǎng)大約為90度。塊厚大約為96mm。
大約20mm寬，0.022mm厚的Fe81B11Si9無定形金屬帶圍繞外徑大約為19mm的圓形心軸或線軸繞制。大約纏繞1200圈，形成圓形磁心的形狀，其內(nèi)徑大約為19mm，外徑大約為48mm。所述磁心的厚度大約為29mm。所述磁心被在氮?dú)庵型嘶?。所述退火包?)將棒加熱到365℃；2)保持所述365℃的溫度大約2小時(shí)；3)將所述棒冷卻到環(huán)境溫度。在真空中用環(huán)氧樹脂溶液浸漬所述磁心，并在120℃下被固化大約4.5小時(shí)。得到繞制的、環(huán)氧樹脂浸漬的無定形金屬磁心的重量大約為71g。
使用射流方法把繞制的、環(huán)氧樹脂浸漬的無定形金屬磁心切割形成半圓形的三維形狀的實(shí)體。所述半圓形的實(shí)體的內(nèi)徑大約為19mm，外徑大約為48mm，厚度大約為20mm。多面體塊狀無定形金屬元件的切割表面和磁心的剩余部分在硝酸水溶液中被浸蝕，并在氫氧化銨水溶液中清洗。
至此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地說明，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不嚴(yán)格地限制于這些細(xì)節(jié)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)，可以作出各種改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)塊狀無定形金屬磁元件的電動(dòng)機(jī)，所述塊狀無定形金屬磁元件包括許多層形狀基本相同的無定形金屬帶，它們被層疊在一起，從而形成多面體形狀的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)所述無定形金屬帶具有由化學(xué)式M70-85Y5-20Z0-20確定的成分，其中下標(biāo)是原子百分?jǐn)?shù)，“M”是Fe，Ne，和Co中的至少一種元素，“Y”是B，C和P中的至少一種元素，“Z”是Si，Al，和Ge中的至少一種元素；附帶的限制性條件是(i)多達(dá)10原子％的M可用金屬Ti，V，Cr，Mn，Cu，Zr，Nb，Mo，Ta，和W中的至少一種代替，以及(ii)多達(dá)10原子％的元素(Y+Z)可用非金屬In，Sn，Sb，和Pb中的至少一種代替。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)所述的無定形金屬帶具有基本上由化學(xué)式Fe80B11Si9限定的成分。
4.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件構(gòu)成所述電動(dòng)機(jī)的定子的一部分。
5.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件構(gòu)成所述電動(dòng)機(jī)的定子。
6.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件構(gòu)成所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的一部分。
7.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件構(gòu)成所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。
8.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件構(gòu)成所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子。
9.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件當(dāng)在大約60Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于1W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。
10.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件當(dāng)在大約1000Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于20W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。
11.如權(quán)利要求1所速的電動(dòng)機(jī)，其中所述塊狀無定形金屬磁元件當(dāng)在大約20000Hz的頻率大約0.30T磁通密度下操作時(shí)，具有小于或近似等于70W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。
12.在一種電動(dòng)機(jī)中，至少一個(gè)塊狀無定形金屬磁元件包括許多層形狀基本相同的無定形金屬帶，它們被層疊在一起，從而形成多面體形狀的部件。
13.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)，所述的磁元件是定子。
15.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)，所述的磁元件是轉(zhuǎn)子。
16.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述電動(dòng)機(jī)包括從鼠籠電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的組中選擇的一種電動(dòng)機(jī)。
17.如權(quán)利要求13所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述電動(dòng)機(jī)包括從可調(diào)速的磁阻電動(dòng)機(jī)、渦流電動(dòng)機(jī)、鼠籠電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的組中選擇的一種電動(dòng)機(jī)。
18.如權(quán)利要求14所述的電動(dòng)機(jī)，其中所述電動(dòng)機(jī)包括從鼠籠電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的組中選擇的一種電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
一種高效率的電動(dòng)機(jī)具有基本上呈多面體形狀的塊狀無定形金屬磁元件,其中許多層無定形金屬帶被層疊在一起,從而形成基本上三維的具有多面體形狀的部件。所述塊狀無定形金屬磁元件包括弓形表面,最好包括兩個(gè)彼此相對(duì)設(shè)置的弓形表面。所述磁元件的操作頻率的范圍為60－20000Hz,并且(i)當(dāng)在大約60Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí),具有小于或近似等于1W/kg無定形金屬材料的磁心損耗;(ii)當(dāng)在大約1000Hz的頻率大約1.4T磁通密度下操作時(shí),具有小于或近似等于20W/kg無定形金屬材料的磁心損耗;以及(iii)當(dāng)在大約20000Hz的頻率大約0.30T磁通密度下操作時(shí),具有小于或近似等于70W/kg無定形金屬材料的磁心損耗。在相同的頻率范圍內(nèi),本發(fā)明的塊狀無定形金屬磁元件和硅鋼片元件相比,具有大大改善的操作特性。
文檔編號(hào)H02K15/02GK1342339SQ99815454
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月6日
發(fā)明者N·J·德克里斯托法羅, P·J·斯塔馬蒂斯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾有限公司