CN100409538C - 构造用于电机的整体式非晶体金属部件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于轴向磁通电机如电动机或发电机的整体式非晶体金属磁性部件，通过铁磁非晶体金属带的螺旋式卷绕的环形圆柱体来形成。圆柱体被粘合起来并设有多个槽，这些槽形成于圆柱体的其中一个环面中，并从圆柱体的内表面延伸至外表面。该部件优选用于构造高效率的轴向磁通电动机。当在激励频率“f”下被操作至峰值感应水平“Bmax”时，整体式非晶体金属磁性部件具有小于“L”的铁损，其中L由公式L＝0.0074f(Bmax)1.3+0.000282f1.5(Bmax)2.4给出，铁损、激励频率和峰值感应水平分别以瓦/千克、赫兹和特斯拉为单位来测量。

Description

构造用于电机的整体式非晶体金属部件的方法
背景技术
1.发明领域
本发明涉及一种用于电机如电动机的磁性部件；更具体地涉及一种构造低铁损的整体式非晶体金属部件、例如用于高效率的轴向磁通电动机的转子或定子的方法。
2.相关技术的介绍
旋转电机几乎总是包括至少两个磁性部件，静止部件即定子，以及设成可围绕确定的旋转轴线相对于定子旋转的转子。这种旋转电机允许在电形式与机械形式之间交换能量。更普遍地说，电动机设有来自电池或电网的电能源，其可被转化成有用的机械功。另一方面，发电机吸收外加的机械功并将其转化成可用于操作其它设备的电能。在许多情况下，可采用同一结构来实现这两种功能，这取决于电机是如何电连接和机械连接的。
绝大多数旋转电机电磁式地工作。在这种电机中，转子和定子通常包括有铁磁材料。这些部件用来产生或引导随时间或随空间变化、或同时随时间和空间变化的磁通分布模式。根据众所周知的电磁原理尤其是法拉第定律和安培定律来进行电形式与机械形式之间的能量转换。在电磁型电机中，转子和定子中的至少一个采用软铁磁材料来构造并设有绕组，绕组设置成可传导电流和产生磁场。根据电动机的类型，另一部件包括可被通电绕组激励或通过感应来激励的永(硬)磁材料或软磁材料。最常用的软磁材料是低碳钢和含硅电工钢，这两种钢都是晶体金属材料。
电机中的转子和定子分隔开一个小的间隔，其为(i)径向的，即大致垂直于转子的旋转轴线，或者为(ii)轴向的，即大致平行于旋转轴线并间隔开一定距离。在一种电磁型电机中，磁通线通过横穿该间隔而将转子和定子相连。电磁型电机因此可被广义地分成径向的或轴向的磁通设计。相应的用语“径向间隔”和“轴向间隔”也用在电动机领域中。
径向磁通电机目前是最常见的。用于这种电动机中的转子和定子通常由电工钢的多层叠片构造而成，这些叠片被冲压或切割成相同的形状，对齐式地堆叠并进行层压，从而提供具有所需形状和尺寸以及足够的机械完整性以在电动机的生产和操作期间保持该构造的部件。
定子的一种通用设计是大致圆柱形的，并包括无定向电工钢的多个层叠叠片。各叠片具有带多个“齿”的圆形垫圈的环形形状，其中齿形成了定子的磁极。齿从层叠叠片的内径中突出来，并指向圆柱形定子的开口中心。各叠片通常通过将机械上较软的无定向电工钢冲压至所需的形状来形成。然后将所形成的叠片对齐式地堆叠并粘合起来以形成定子。在操作期间，定子通过围绕着定子的齿的绕组中的电流流动所产生的磁场来被周期性地磁化。需要用这种磁化来驱动电动机；然而会因磁滞而造成不可避免的损耗。这些损耗导致电动机效率的总体上降低。
轴向磁通设计被使用的频率就少得多了，这部分地归因于缺乏用于构造具有必需的电磁性能和充分的机械完整性的部件的适当手段。某些公开文献已经提出了轴向磁通电动机的设计，包括在Mas的美国专利4394597和Caamano的美国专利5731649中所公开的。这些内容还提出了采用非晶体金属的磁性部件。
尽管非晶体金属可提供优越的磁性能，包括比无定向电工钢更低的磁滞损失，然而由于某些物理特性以及所导致的对传统加工技术的阻碍，它们被普遍认为不适合用于电动机。例如，非晶体金属比无定向钢更薄和更硬。因此，传统的切割和冲压工艺导致制造工具和模具更快地磨损。所导致的模具和制造成本的增加使得利用传统技术来制造非晶体金属部件如转子和定子在商业上是不实际的。非晶体金属较薄的特征还导致了对于给定层叠高度的部件而言，叠片的数量会增加，这进一步增加了其总制造成本。
非晶体金属一般以具有均匀带宽的薄连续条带的形式来提供。然而，非晶体金属是非常硬的材料，使得它很难容易地切割和成形。一旦进行退火处理以实现最佳磁性能，它就变得非常脆，使得利用传统方式来构造非晶体金属磁性部件变得困难和昂贵。非晶体金属的脆性还导致了对采用非晶体金属磁性部件的电动机或发电机的耐久性的担心。磁性定子受到极高的磁力，其在非常高的频率下变化。这些磁力能够在定子材料上产生非常大的应力，并且可能损坏非晶体金属的磁性定子。在电机通电或断电时以及在负载可能产生突变时，转子还受到因正常旋转和因旋转加速度而导致的机械力的作用。
非晶体金属磁性部件的另一问题在于，非晶体金属材料的磁导率还会在其受到物理应力时降低。这种磁导率的降低是很大的，这取决于非晶体金属材料上的应力强度，如美国专利5731649所述。当非晶体金属磁性定子受到应力时，其引导或聚焦磁通的效率降低，导致较高的磁损，效率下降，放热增加以及功率降低。这种现象称为磁致伸缩，其可因电动机或发电机工作期间的磁力所产生的应力、将磁性定子机械式夹紧或粘合或固定就位所带来的机械应力、或者非晶体金属材料的热膨胀和/或因磁饱和产生的膨胀所致的内应力而引起。
已经提出了数量有限的非传统途径来构造非晶体金属部件。例如，Frischmann的美国专利4197146公开了一种由模制的致密非晶体金属片来制造定子。尽管该方法允许形成复杂的定子形状，然而该结构在非晶体金属的离散片状颗粒之间含有大量的气隙。这种结构大大提高了磁路的磁阻，并由此而增大了操作电动机所需的电流。
为了避免因应力诱发的磁性能下降，美国专利5731649公开了利用多个层叠或卷绕的非晶体金属部分来构造非晶体金属电动机部件，以及将这些部分安装在介电外罩中。该专利5731649还公开了通过将非晶体金属轧制成带有叠片的绕组来形成非晶体金属铁心，其采用了环氧树脂，这不利地限制了材料绕组的热膨胀和磁饱和膨胀，导致较高的内应力和磁致伸缩，从而降低了结合有这种铁心的电动机或发电机的效率。
德国专利DE 2805435和DE 2805438所公开的方法将定子分成卷绕件和磁极片。非磁性材料被插入卷绕件和磁极片之间的接缝中，这增大了有效间隙，并因此而增大了磁路的磁阻和操作电动机所需的电流。构成磁极片的材料的层定向成使其平面垂直于回绕铁件中的层的平面。该构造进一步增大了定子的磁阻，这是因为卷绕件和磁极片的邻接层仅仅在其相应表面之间的接缝处形成了点接触，而非沿着整个线段的接触。另外，该方法提出可通过焊接将卷绕件中的叠片相连。使用热量密集型工艺如焊接来连接非晶体金属叠片将使非晶体金属在接缝处及其周围重新结晶化。即使少量的重新结晶的非晶体金属通常也会使定子内的磁损增大至无法接受的水平。
另外，非晶体金属具有远远低于包括常见的电工钢在内的其它传统软磁材料的各向异性能。结果，不会对这些传统金属的磁性能产生有害影响的应力水平将对电动机部件的重要磁性能如磁导率和铁损具有严重的影响。为此，美国专利5731649公开了一种磁性部件，其包括小心地安装或包含在介电外罩中而未使用粘合剂粘合的多个非晶体金属的段。
尽管已有了上述公开所代表的进展，然而在本领域中仍然需要构造改进的非晶体金属电动机部件的方法，该部件具备高速、高效率的尤其是轴向磁通设计的电机所需的优越磁性能和物理性能的组合。还需要有这样的构造方法，其能够有效地利用非晶体金属并可实现轴向磁通电动机及其所用部件的大批量生产。
发明概要
本发明提供了一种构造用于高效率的轴向磁通电动机的单件式的或整体式的非晶体金属磁性部件的方法。该部件可以是转子或定子。在一个实施例中，该部件包括环形横截面的圆柱体，其具有圆柱形的内表面和外表面，两个相反的环面，将环面分开的轴向厚度，以及处于至少一个环面中的用于接受电绕组的多个径向槽。圆柱体由螺旋式卷绕的非晶体金属带形成。层优选相互之间电绝缘以减少涡流损耗。该整体式构造消除了部件内的所有磁隙，从而提供了磁通可从中流过的闭合回路。本文所用的用语“电动机”一般指的是各种类型的旋转的电动机，除了普通的电动机之外，还包括发电机以及可选择性地作为发电机来操作的再生式电动机。
根据本发明的一个方面构造而成的整体式非晶体金属磁性电动机部件在周期性的激励下表现出非常低的铁损。结果，磁性部件可在从直流至高达20000赫兹的频率下工作。在相同的频率范围内，与传统硅钢制成的磁性部件相比，它展示出了提高的工作特性。部件在高频率下的可操作性允许可用它来制造在比利用传统部件的情况在更高的速度下和更高的效率下工作的电动机。根据本发明来构造并在激励频率“f”下被激励至峰值感应水平“Bmax”的磁性部件在室温下可具有小于“L”的铁损，其中L由公式L＝0.0074f(Bmax)1.3+0.000282f1.5(Bmax)2.4给出，铁损、激励频率和峰值感应水平分别以瓦/千克、赫兹和特斯拉为单位测得。磁性部件可具有(i)当在约60赫兹的频率和约1.4特斯拉(T)的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约1瓦/千克；(ii)当在约1000赫兹的频率和约1.0T的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约12瓦/千克；或者(iii)当在约20000赫兹的频率和约0.30T的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约70瓦/千克。
本发明的整体式非晶体金属磁性部件可采用多种铁磁非晶体金属合金来制造。一般来说，非晶体金属基本上由具有分子式M70-85Y5- 20Z0-20的合金组成，下标为原子百分比，其中“M”是铁、镍和钴中的至少一种，“Y”是硼、碳和磷中的至少一种，“Z”是硅、铝和锗中的至少一种；附带条件是(i)组分“M”中的高达百分之十(10％)原子百分比可由金属物质钛、钒、铬、锰、铜、锆、铌、钼、钽、铪、银、金、钯、铂和钨中的至少一种来取代，(ii)组分(Y+Z)中的高达百分之十(10％)原子百分比可由非金属物质铟、锡、锑和铅中的至少一种来取代；(iii)组分(M+Y+Z)中的高达约百分之一(1％)原子百分比可以是附带的杂质。
本发明还提供了一种用于构造低铁损的整体式非晶体金属电动机部件的方法。一般而言，该方法包括步骤：(i)螺旋式地卷绕铁磁非晶体金属带或条带材料，以形成环形横截面的卷绕圆柱体，其具有圆柱形的内表面和外表面以及两个相反的环面，环面分隔开一定的轴向厚度；(ii)对圆柱体进行热处理；(iii)用粘合剂将卷绕圆柱体的各层粘合到与之相邻的层上；以及(iv)通过在其中至少一个环面上切出多个槽来使部件成形，这些槽大致径向地在内表面与外表面之间延伸，并具有小于轴向厚度的深度。粘合剂粘合优选通过浸渍来进行。作为选择，可执行精整步骤(v)，包括对部件进行涂覆以得到适当的表面光洁度。热处理步骤包括一次或多次热处理，以便改变非晶体金属原料的机械性能或磁性能。这种可选择的热处理有助于机加工操作并提高部件的磁性能。可以多种顺序和采用包括如下文所述在内的多种技术来执行步骤(i)至(v)。
本发明还涉及根据上述方法来构造的整体式非晶体金属部件。特别是，根据本发明来构造的整体式非晶体金属磁性电动机部件表现出较低的铁损，并适于用作高效率的轴向磁通电机中的定子。
本发明还提供了一种轴向磁通电动机，其包括结合有上述整体式非晶体金属磁性部件的电动机、发电机或再生式电动机。在本发明的一个方面中，电动机是感应型的，并结合有至少一个整体式非晶体金属定子部件。感应电动机还可选择性地包含整体式非晶体金属转子。在另一方面中，电动机是无刷的、轴向磁通的永磁直流电动机，其具有大致圆柱形的整体式非晶体金属定子，该定子包括多个齿形的磁极部分，它们从大致环形的背铁区域中轴向地突出来并与之形成一个整体。电动机还包括具有至少一个带有至少一对反向磁极的永磁部分的盘状转子，以及用于将转子和定子相互间旋转式地支撑在预定位置中的轴承件。转子的磁极位于圆盘表面上，并产生方向与之大致垂直的磁通。
本发明所提供的优点包括在整体式非晶体金属部件的构造期间的简化的制造、缩短的制造时间，降低的应力(例如磁致伸缩)，以及已制成的非晶体金属磁性部件的优化性能。尤其有利的是，取消了原先所需的用来形成和堆叠大量的单个冲压叠片的工艺步骤。传统的冲模制造起来比较昂贵，并且在冲压非晶体金属时具有有限的使用寿命。另外，本发明的工艺在适应设计变更方面更具灵活性，不存在必须在大批量生产中分摊模具制造成本的不利之处。可高效率地利用磁性材料来容易地制造具有较大直径的电动机，这不会造成过度地产生出来无用的废料。这些优点是很难或不可能利用传统电动机以及与之相关的传统生产技术来实现的。
本发明的电机在要求高效率、高转速和高功率密度的应用中特别有利。本发明的磁性部件所提供的减小的铁损提高了电机的效率，并实现了在增大转速方面的改进。另外，与利用电动机领域中所惯用的钢来构造的部件相比具有更小的铁损，这允许本发明的部件和电机在较高的频率下受激励，而不会因铁损而导致无法接受的发热。电动机因此可在较高的转速下工作。对于相当的扭矩水平而言，速度的增加成比例地增大了功率输出，从而还导致了更高的功率密度，即更高的功率输出与电动机重量之比。
附图简介
通过参考对本发明的以下详细介绍和附图，可以更全面地理解本发明并且清楚其它的优点，在所有的视图中采用相似的标号来表示相似的部件，其中：
图1是用于轴向磁通电动机中的整体式非晶体金属磁性部件的透视图；
图2是分解视图，描述了用于结合在根据本发明的感应电机中的整体式非晶体金属定子和整体式非晶体金属转子；
图3是结合有根据本发明来构造的整体式非晶体金属定子的轴向磁通感应电机的示意性透视图；和
图4是用于本发明的轴向磁通式永磁直流电动机的永磁转子的平面视图。
优选实施例的详细介绍
本发明提供了构造用于高效率的轴向磁通电机中的整体式非晶体金属磁性部件的方法。该部件可以是转子或定子，其具有大致圆柱的形状，并包括铁磁非晶体金属的螺旋式卷绕带。多个齿从环形的背铁部分中轴向地突出来。层优选相互间电绝缘以减少涡流损耗。本发明的非晶体金属部件与现有技术的类似部件相比具有明显更低的铁损，从而提高了采用这种新部件的电机的效率。
采用非晶体金属来构造带轴向间隔的电机的先前尝试并未导致大范围的商业应用，这是因为几何形状的限制以及缺乏通过传统的冲压、机加工和其它切削手段来形成所需部件的适当装置。
然而，仍然需要对具有显著提高的交流磁性能的电动机部件进一步的改进；最重要的性能是较低的铁损。可通过在电机的构造中使用本发明的磁性部件来提供高磁通密度、高磁导率和低铁损的所需组合。
下面将详细地参见附图，在图1中显示了用于轴向磁通电动机中的本发明的整体式非晶体金属磁性部件21。部件21包括螺旋式卷绕的非晶体金属条或带34，其形成了具有相反的环面22和24以及圆柱形的内表面33和外表面27的圆柱形状。圆柱形状具有内径d和外径D。环面22，24分隔开一定的厚度L。用于容纳传导件(未示出)的多个槽26从内表面33延伸至外表面27。本领域的技术人员可以认识到，传导件可根据其中使用了定子的电机的类型而采取不同的形式。该传导件可以是用作可缩短的次级线圈的支架或类似元件。作为备选，该传导件可包括电绕组，其设置成可通过供应到其中的电流流过而受到激励。各槽26具有于外表面27处测得的宽度W，以及从环面22处测得的深度T。槽26通过切削非晶体金属的卷绕圆柱体来形成，从而形成了从大致环形的背铁部分35中轴向地延伸出来的多个齿34。该部件可采用满足电动机的机械和工作要求的任何数量的槽。整体式部件21浸渍有环氧树脂，以便使其对结合有该部件的电动机的装配和工作而言是足够的结构上和机械上的完整性。
图2显示了定子组件20，其包括与图1所示相似的第一心件21，以及以电动机领域中的技术人员已知的设置而环绕着齿34的导电绕组28。图2还显示了转子40，其包括具有两个相反环面42和44的类似的第二心件41。环面42具有多个径向槽46，用于在其中容纳传导件。从图2中可以看到，所示实施例中的用于转子40的传导件采取支架48的形式。支架用作可缩短的次级线圈，其可产生由绕组28中的磁场所感生的磁场。这两个磁场相反地作用，产生使转子40转动的力。尽管支架48显示为单件式铸件的形式，然而支架也可由多个层叠的冲压件形成。另外，尽管未示出，然而可利用采用了绕组的绕线转子、滑环和可缩短绕组的电阻器来代替支架48。用于定子20和转子40的心件可由结合图1所述的非晶体金属材料的螺旋式环绕带以类似的方式来形成。绕组28被可由传统设计的电动机驱动电路(未示出)来激励，以便提供电流源，其可产生磁通以使根据本发明的转子和定子来构造的电动机工作。
图3显示了本发明的一个示例性的轴向磁通感应电机10，其利用固定连接在机架30上的整体式非晶体金属定子组件20和安装在轴29上的圆盘形永磁转子40构造而成，其中轴29可旋转地安装在轴颈式连接于机架30内的轴承32中。转子40和定子20安装在机架30上，使得在这两者之间形成了气隙31。转子和定子优选在尺寸上相同，具有大致相等的内径和外径。
图4显示了圆盘状的环形永磁转子组件60，其连同图1所示的整体式定子铁心21一起用于本发明的无刷式轴向磁通直流电动机中。转子60包括六个周向设置的磁性段62。这些段沿交错的方向被永磁化，从而提供了相反极性的磁极。这些段被标有N和S，以便指示出存在于各段62表面上的相应的磁北极和磁南极。各磁性段62可包括粘结式固定在环形支承板64上的永磁体(例如铁氧体或稀土磁体)。在所示实施例中，支承板64的表面设有由壁68所限定的凹口66，其用于容纳段62。段62可在转子60的装配之前被预先磁化，但优选在装配后利用磁领域中已知的技术来磁化。磁化图形提供了方向大致垂直于转子组件表面的磁通，其中磁通被交替地引入和引出于交替段的表面平面中。转子组件60的环形内表面72在其中限定了中心孔70。轴29穿过孔70，并利用已知的手段连接在转子组件40上，这些手段包括但不限于干涉配合、焊接、铜焊、钎焊、粘合、螺纹接合、铆接、销接等。作为另选，支承板64可以是不带中心孔的实心结构，在这种情况下，轴29的一端可通过已知的手段直接地连接在板64上，或连接在与板相关联的法兰结构(未示出)上。
作为结合有一个或多个整体式非晶体金属部件的结果，在构造根据本发明的轴向磁通电动机中所实现的优点包括在构造非晶体金属部件期间的简化的制造、缩短的制造时间、减小的应力(即磁致伸缩)，降低的铁损，以及成品电动机的优化性能。
本领域的技术人员可以认识到，这里所用的用语“电动机”一般指的是各种旋转电机，其还包括发电机以及可选择性地作为发电机来操作的再生式电动机。上述非晶体金属部件可用于构造这些装置中的任何一种。这里所用的部件适用于构造较宽范围内的各种类型、尺寸和额定功率的电动机，包括用于微电子器件和执行机构的微型电动机，直至用于牵引和大型工业应用的整数马力电动机。该部件适用于不同类型的轴向磁通电动机，尤其包括无刷和有刷类型的直流电动机、开关式磁阻电动机，其它同步电动机，以及感应电动机。本领域的技术人员还可以理解，轴向磁通电动机可包括一个或多个转子以及一个或多个定子。因此，本文所用的与电机有关的用语“转子”和“定子”包括多个转子和定子，其数量从一个至三个或更多个。例如，本发明的一种形式的无刷式永磁直流电动机包括圆盘形的转子和两个大致镜像的定子，在转子的相对平侧面中的每一侧面上同轴地设置了一个定子。无刷式永磁直流电动机还可设置成具有两个转子，每个转子具有两个大致镜像的定子，在各转子的各侧面上设置了一个定子，并且转子和定子相互间同轴。
传统的设计考虑通常认为径向磁通电机必须制作成相当长，以便提供高轴扭矩和高输出功率。通常较宽范围额定功率的电动机设计基于从少量的标准叠片结构中来选择，可通过改变整个层叠长度来调整铭牌额定值。通过限制这种结构的数量，就可降低制造不同模具组的成本，并且可将标准直径选择成可降低不可避免的废料的量。相比之下，本发明的轴向磁通电机能够通过较短的轴长和较大的直径来实现高扭矩和高功率。可通过改变电动机的直径来容易地调整额定功率。此外，轴向间隔的结构对于许多其中尽管横向间隔更大一些但无法得到用于安装电机的较长轴向长度的应用而言是非常有利的。这种要求通常出现在汽车应用中，包括用于电动型或混合动力型车辆的牵引电机，以及安装在车辆内燃机的飞轮附近的直接驱动式起动器-交流发电机系统。这种系统还利用了高磁极数量的设计，这可由本文所提出的低损耗的非晶体金属部件和电机来实现。本领域的技术人员可以认识到其中本发明电动机的平坦紧凑的几何形状是有利的其它应用。
如上所述地构造的三维磁性部件21或41具有较低的铁损。当在激励频率“f”下被激励至峰值感应水平“Bmax”时，磁性部件在室温下可具有小于“L”的铁损，其中L由公式L＝0.0074f(Bmax)1.3+0.000282f1.5(Bmax)2.4给出，铁损、激励频率和峰值感应水平分别以瓦/千克、赫兹和特斯拉为单位测得。在另一实施例中，磁性部件可具有(i)当在约60赫兹的频率和约1.4特斯拉(T)的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约1瓦/千克；(ii)当在约1000赫兹的频率和约1.0T的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约12瓦/千克；或者(iii)当在约20000赫兹的频率和约0.30T的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损等于或小于约70瓦/千克。部件的降低的铁损有利地提高了结合有该部件的电装置的效率。
较低的铁损值使得整体式磁性部件尤其适用于其中部件受到高频磁激励、例如在至少约100赫兹的频率下产生激励的应用场合。传统钢在高频率下固有的高铁损使得它们不适用于要求高频激励的装置中。这些铁损性能值适用于部件的各种实施例，而与整体式非晶体金属部件的特定几何形状无关。
例如，任何同步电动机在与激励频率与电动机中的磁极数量之比成比例的转速下工作。通过采用上述非晶体金属部件而非传统的钢制部件，这种电动机便可设计成具有高得多的磁极数目。然而，电动机仍可在相同的速度下工作，这是因为激励频率的所需增加不会导致过多的铁损。这种灵活性在变速场合中尤其需要。在许多情况下，在较宽速度范围内工作的能力将允许设计者省掉传统电动机所需的齿轮组或传动系统。从机械系统中省掉这些部分提高了效率和可靠性。这些特性在本发明的电动机例如用于车辆牵引场合时尤其有用。
另外，所公开部件的低铁损允许它在与现有技术中的由电工钢和电动机用钢所构成的电动机部件相比更高的频率下受激励。现有技术部件的这种激励将很可能产生足以使电动机的温度升高至会损害导线绝缘以及电动机结构中其它常用材料的热量。因此，采用本发明的部件来构造的电动机可在较高的转速下工作，因此对于给定水平的扭矩而言可以传递更高的机械功率并提供更高的功率密度。
本发明的整体式非晶体金属磁性部件可采用通常已知为带、条或条带形状的多种铁磁非晶体金属合金来制造。一般来说，适用于该部件的非晶体金属基本上由具有分子式M70-85Y5-20Z0-20的合金来构成，下标为原子百分比，其中“M”是铁、镍和钴中的至少一种，“Y”是硼、碳和磷中的至少一种，“Z”是硅、铝和锗中的至少一种；附带条件是(i)组分“M”中的高达百分之十(10％)原子百分比可由金属物质钛、钒、铬、锰、铜、锆、铌、钼、钽、铪、银、金、钯、铂和钨中的至少一种来取代，(ii)组分(Y+Z)中的高达百分之十(10％)原子百分比可由非金属物质铟、锡、锑和铅中的至少一种来取代；(iii)组分(M+Y+Z)中的高达约百分之一(1％)原子百分比可以是附带的杂质。这里所用的用语“非晶体金属合金”指的是基本上缺乏任何长程有序的金属合金，并且可通过X-射线的最大衍射强度来表征，该最大衍射强度在性质上类似于在液体或无机氧化物玻璃中所观察到的最大衍射强度。
适用于制造该部件的合金在该部件的使用温度下是铁磁的。铁磁材料可在处于低于材料的特性温度(通常称为居里温度)的温度下时显示出其组成原子的磁矩的空间对齐以及很强的长程耦合。在室温下工作的装置中所用材料的居里温度优选为至少约200℃，最好为至少约375℃。如果所要包含的材料具有适当的居里温度，则装置可在其它温度下工作，包括在低至低温温度或高温下工作。
如所知道的那样，铁磁材料还可通过其饱和感应或等效地通过其饱和磁通密度或磁化强度来表征。一种合适的合金具有至少约1.2特斯拉(T)的饱和感应，更优选为至少约1.5T的饱和感应。该合金还具有至少约100μΩ-cm、优选为至少约130μΩ-cm的高电阻率。
适用于作为原料的非晶体金属合金是可买到的，其通常采取宽度为20厘米以上以及厚度为约20-25微米的连续薄带或条带的形式。这些合金形成了基本上完全为玻璃状的微结构(例如至少约80％体积的具有非晶体结构的材料)。合金可适当地由几乎100％地具有非晶体结构的材料来形成。非晶体结构的体积分数可通过本领域中已知的方法来测定，例如X射线、中子或电子的衍射、透射电子显微镜，或者差示扫描量热法。对于“M”、“Y”和“Z”分别主要是铁、硼和硅的合金来说，可以低成本来实现最高的感应值。更具体而言，一种合适的合金包含至少70％原子百分比的铁、至少5％原子百分比的硼，以及至少5％原子百分比的硅，附加条件是，硼和硅的总含量为至少15％原子百分比。同样出于这一原因，由铁-硼-硅合金构成的非晶体金属带是优选的。一种合适的非晶体金属带的组分包括约11％原子百分比的硼和约9％原子百分比的硅，其余为铁和附带的杂质。这种带材具有约1.56T的饱和感应和约137μΩ-cm的电阻率，并由Honeywell International Inc.公司以
Figure C0382497400191
alloy 2605SA-1的商品名称出售。另一合适的非晶体金属带的组分基本上包括约13.5％原子百分比的硼、约4.5％原子百分比的硅、约2％原子百分比的碳，其余为铁和附带的杂质。这种带材具有约1.59T的饱和感应和约137μΩ-cm的电阻率，并由Honeywell International Inc.公司以
Figure C0382497400192
alloy 2605SC的商品名称出售。对于需要更高饱和感应的应用而言，合适带材的组分基本上包括铁，以及约18％原子百分比的钴、约16％原子百分比的硼、约1％原子百分比的硅，其余为铁和附带的杂质。这种带材由Honeywell International Inc.公司以
Figure C0382497400193
alloy 2605CO的商品名称出售。然而，由这种材料构造的部件的损耗略高于采用METGLAS 2605SA-1构造的部件的损耗。
用于该部件中的非晶体金属带的机械性能和磁性能通常可通过在一定的温度和时间下进行热处理来增强，这种处理足以提供所需的增强，同时不会改变该带材的基本上完全为玻璃状的微结构。热处理包括加热部分、可选择的保温部分以及冷却部分。作为选择，可在热处理的至少一部分期间、例如至少在冷却部分期间对带材施加磁场。优选大致沿着在定子工作期间磁通所处的方向来施加磁场，在某些情况下磁场的施加还可提高部件的磁性能并降低其铁损。作为选择，热处理可包括一次以上的这种热循环。
适用于整体式非晶体金属部件的某些非晶体合金的磁性能可通过对合金进行热处理以便在其中形成纳米晶体微结构来显著地增强。该微结构可被表征为存在高密度的晶粒，其平均粒度为约100纳米以下，优选为50纳米以下，更优选为10-20纳米。晶粒优选占铁基合金体积的至少50％。这些材料具有低铁损和低磁致伸缩。低磁致伸缩的性能还使材料不易于因部件的制造和/或工作期间形成的应力所导致的磁性能降低。在给定合金中形成纳米晶体结构所需的热处理必须在比设计用于在其中保持基本上完全为玻璃状的微结构的热处理所需的更高的温度或更长的时间下进行。这里所用的用语“非晶体金属”和“非晶体合金”还包括这样的材料，其最初形成了基本上完全为玻璃状的微结构，随后通过热处理或其它处理而转变成具有纳米晶体微结构的材料。可被热处理以形成纳米晶体微结构的非晶体合金也被简称为纳米晶体合金。本发明的方法允许纳米晶体合金成形为所需几何形状的成品定子。可在合金仍处于其铸态的、可延展的基本上非晶体形式的时候，并且在它被热处理以形成会使其更脆和更难于处理的纳米晶体结构之前来有利地实现这种成形。
通过其中下标为原子百分比的以下分子式，来给出通过在其中形成纳米晶体微结构而具有显著提高的磁性能的两类合金。
第一类纳米晶体材料基本上由具有分子式Fe100-u-x-y-z-wRuTxQyBzSiw的合金组成，其中R是镍和钴中的至少一种，T是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼和钨中的至少一种，Q是铜、银、金、钯和铂中的至少一种，u的范围是从0至约10，x的范围是从约3至12，y的范围是从0至约4，z的范围是从约5至12，w的范围是从0至小于约8。之后对该合金进行热处理以在其中形成纳米晶体微结构，它具有较高的饱和感应(例如至少约1.5T)，较低的铁损，以及较低的饱和磁致伸缩(例如绝对值小于4×10-6的磁致伸缩)。这种合金可用于其中对于所需的功率和扭矩而言需要最小尺寸的电动机的应用中。
第二类纳米晶体材料基本上由具有分子式Fe100-u-x-y-z-wRuTxQyBzSiw的合金组成，其中R是镍和钴中的至少一种，T是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼和钨中的至少一种，Q是铜、银、金、钯和铂中的至少一种，u的范围是从0至约10，x的范围是从约1至5，y的范围是从0至约3，z的范围是从约5至12，w的范围是从约8至18。之后对该合金进行热处理以在其中形成纳米晶体微结构，它具有至少约1.0T的饱和感应，特别低的铁损，以及较低的饱和磁致伸缩(例如绝对值小于4×10-6的磁致伸缩)。这种合金可用于要求在非常高的速度(例如要求激励频率为1000赫兹或更高)下工作的电动机中。
还提供了一种用于构造整体式非晶体金属部件的方法。一般而言，该方法包括步骤：(i)螺旋式地卷绕铁磁非晶体金属带材，以形成环形横截面的卷绕圆柱体，其具有圆柱形的内表面、圆柱形的外表面以及两个相反的环面，环面分隔开一定的轴向厚度；(ii)对圆柱体进行热处理；(iii)用粘合剂将卷绕圆柱体的各层粘合到与之相邻的层上；以及(iv)通过在其中至少一个环面上切出多个槽来成形部件，这些槽大致径向地在内表面与外表面之间延伸，并具有小于轴向厚度的深度。粘合剂粘合优选通过浸渍来进行。作为选择，可执行精整步骤(v)，包括对部件进行涂覆以得到适当的表面光洁度。热处理步骤包括一次或多次热处理，以便改变非晶体金属原料的机械性能或磁性能。这种可选择的热处理有助于机加工操作并提高部件的磁性能。可以多种顺序和采用包括如下文所述在内的多种技术来执行步骤(i)至(v)。例如，热处理步骤(ii)可选择性地在粘合步骤(iii)之后或在成形步骤(iv)之后进行。
非晶体金属的热处理可采用可使金属经受所需热剖面的任何加热手段来进行。合适的加热手段包括红外加热源、炉子、流化床、与保持在高温下的散热器形成热接触、使电流通过带材而产生的电阻生热，以及感应(射频)加热。可根据以上所列举的所需加工步骤的顺序来选择加热手段。可在热处理的至少一部分、例如冷却部分期间在非晶体金属上选择性地施加磁场。
非晶体金属材料的热处理可改变其机械性能。具体而言，热处理通常会降低非晶体金属的延展性，从而限制非晶体金属在发生断裂之前产生的机械变形的量，这在某些情况下有助于硬质非晶体金属的切削以形成本发明部件的齿。
粘合手段用于将非晶体金属材料层相互粘合在一起，从而提供具有足够结构完整性的整体式三维物体，以允许切削或机加工出本发明部件所需的槽。完整性还有助于处理和使用部件以及将其结合到较大的结构中去。多种粘合剂是合适的。粘合剂优选具有低粘度、低收缩率、低弹性模量、高剥离强度以及高介质强度。粘合剂优选具有小于1000cps的粘度，以及与金属大致相等的热膨胀系数，即约百万分之十。优选的粘合剂包括从清漆、厌氧胶以及室温硫化(RTV)的硅酮材料中选出的至少一种。更优选的粘合剂是氰基丙烯酸酯，例如由National Starch and Chemical Company出售的商品名为Permabond 910FS的氰基丙烯酸甲酯。本发明的器件优选通过施加这种粘合剂以使其通过毛细作用而渗透到带材的层之间来进行粘合。Permabond 910FS是单组分低粘性的液体，其在室温下在约5秒内固化。另一更优选的粘合剂是环氧树脂，它可以是其固化通过化学活化来进行的多组分形式，或者是其固化通过热活化或通过暴露于紫外线照射中来活化的单组分形式。最优选的粘合剂是低粘性热活化的环氧树脂，例如P.D.George Co.公司出售的商品名为Epoxylite 8899的环氧树脂。本发明的器件优选通过利用这种环氧树脂的浸渍来进行粘合，这种环氧树脂用丙酮以1∶5的体积比来稀释，以便降低其粘性并提高其在带材的层之间的渗透。
可在带材被卷绕以形成用于制备本发明部件的圆柱体之前，将粘合剂涂覆在带材上。涂覆粘合剂的适当方法包括浸渍、喷涂、刷涂以及静电积附。非晶体金属带还可通过使其在可将粘合剂转移到非晶体金属上的杆或辊上通过来进行涂覆。具有纹饰面的杆或辊、例如凹板印刷辊或绕线辊尤其可有效地用于将粘合剂的均匀涂层转移到非晶体金属上。作为另选和更优选的是，可在金属的所有层被层叠之后集中地将粘合剂涂覆到其上。最好，卷绕的圆柱体通过使粘合剂在这些层之间毛细流动来浸渍。圆柱体可被置于真空或流体静压下，以便进行更完全的填充。这种过程导致使所添加粘合剂的总体积减少，从而保证了较高的叠层系数。如果在至少175℃的温度下进行，则粘合剂的活化或固化还可用于如上所述地影响磁性能。
可利用任何已知的技术来在本发明的磁性部件中形成槽，这些技术包括但不限于机械磨削、金刚石线切割、在水平或垂直方位中进行的高速铣削、磨蚀性喷水研磨、通过走丝或冲入来进行的放电加工、电化学磨削、电化学加工以及激光切削。优选的是，切削方法在切削面处或其附近不会产生任何明显的损伤。这种损伤例如来自过高的切削速度，其将非晶体金属局部地加热至其结晶化温度以上，或甚至熔化边缘处或其附近的材料。不利后果可包括边缘附近的提高的应力和铁损，层与层之间的短路，或者机械性能的下降。
用于对本发明的部件切出槽的优选方法包括电化学磨削。该技术通过电化学和机械作用的组合来从部件中去除材料。电流从导电的旋转切割轮经过电解液而进入到同样可导电的部件中。当电流在切割轮与部件之间流动时，电解液溶解部件，并形成松软的金属氧化物。切割轮通过对部件进行的少量加热和变形而去除氧化物，从而提供了对本发明部件的高效、快速和精确的制造。
如上所述，本发明的磁性部件具有比传统钢制成的尺寸相似的部件更低的铁损。如本领域中所知的那样，铁损指的是当铁磁材料的磁化随着时间而变化时，铁磁材料内所产生的能量耗散。给定磁性部件的铁损一般通过周期性地激励该部件来确定。在部件上施加随时间而变化的磁场，以便在其中产生相应的随时间变化的磁感应或磁通密度。为了测量的标准化，激励通常选择成使得磁感应在频率“f”下随时间呈正弦曲线地变化，并具有峰值幅度“Bmax”。然后通过已知的电测量设备和技术来确定铁损。铁损通常以被激励磁性材料的每单位质量或体积的瓦特数来表示。在本领域中已经知道，铁损随f和Bmax单调地增加。
用于测量软磁材料的铁损的标准规定是已知的(例如ASTM标准A912-93和A927(A927M-94))。通常它们需要这样一种材料的样品，其设置在相当封闭的磁路中，即其中封闭磁通线完全包含在样品体积中的这样一种构造中。这种样品形式包括带缠绕的或冲孔的螺旋管、穿过磁轭的单个条带，或者层叠形式如爱泼斯坦框架。这些形式还从头到尾具有相当均匀的横截面，从而允许测试在明确的磁通密度下进行。另一方面，电动机部件中所采用的磁性材料设置在开环磁路中，即其中磁通线必须穿过气隙的构造中。由于边缘场效应和磁场的不均匀性，因此与闭路测量相比，在开路中测试的给定材料通常具有更高的铁损，即更高的瓦特每单位质量或体积的值。上述整体式磁性部件即使在开路构造中也可在较宽范围的磁通密度和频率下有利地展示出较低的铁损。
在不受任何原理的限制下，可以认为低损耗的整体式非晶体金属部件的总铁损包括来自磁滞损耗和涡流损耗的影响。这两种影响的每一种都是峰值磁感应Bmax和激励频率f的函数。各种影响的幅度还取决于外在因素，包括部件的构造方法以及部件所用材料的热机经历。现有技术中的对非晶体金属中的铁损的分析(例如见G.E.Fish，J.Appl.Phys.57，3569(1985)以及G.E.Fish等，J.Appl.Phys.64，5370(1988))一般限于从闭合磁路内的材料中获得的数据。这些分析中的低的磁滞损耗和涡流损耗部分地是由非晶体金属的高电阻率造成的。
本发明的整体式磁性部件的每单位质量的总铁损L(Bmax，f)可通过以下方程来大致确定：
L(Bmax，f)＝c1f(Bmax)n+c2fq(Bmax)m
其中，系数c1和c2以及指数n，m和q必须都根据经验来确定，没有已知的理论可精确地确定它们的值。利用该公式可允许在任何所需的工作感应和激励频率下确定整体式磁性部件的总铁损。通常可发现，在电动机部件如转子或定子的特定几何形状下，其中的磁场在空间上是不均匀的。在本领域中已知了例如有限元建模的技术，其可提供对峰值磁通密度的空间和时间变化的估计，这非常接近于实际的整体式磁性部件中所测得的磁通密度分布。通过利用给出了在空间上均匀的磁通密度下的给定材料的磁心损耗的合适经验公式作为输入，就允许这些技术以合理的精度来预测给定部件在其工作构造中的相应的实际铁损。
铁损的实际测量可利用传统的方法来进行。通过使电流通过包围了磁性部件的第一绕组来施加磁动势。所得的磁通密度通过法拉第定律从在包围了待测试磁性部件的第二绕组中所感生的电压中测得。所施加的磁场通过安培定律从磁动势中测得。然后通过传统方法如电子式瓦特计从所施加的磁场和所引起的磁通密度中计算出铁损。
提供了以下示例来更全面地介绍本文所述部件的性能。用来显示本发明的原理和应用的特定技术、条件、材料、比例和所报告的数据仅仅是示例性的，不应被解释成限制了本发明的范围。
示例1
整体式非晶体金属电动机定子的制备和电磁测试
螺旋式地卷绕约26.7毫米宽和0.022毫米厚的Fe80B11Si9铁磁非晶体金属的条带，以形成两个基本上相同的正圆柱体组件，各组件具有约3300层，422毫米的外径，272毫米的内径，如图1所示。圆柱体组件在氮气氛下退火。退火包括：1)加热各组件至360℃；2)在约360℃的温度下保温约2小时；以及3)将各组件冷却至环境温度。将各圆柱体组件放入到夹具中，并用环氧树脂溶液进行浸渍，在177℃下固化约2.5小时。所使用的环氧树脂是EpoxyliteTM 8899，其用丙酮以1∶5的体积比来稀释以便得到合适的粘性。当完全固化时，将各圆柱体组件从夹具上取下来。各个所形成的环氧树脂粘合的非晶体金属圆柱段的组件重量为约14公斤。然后在各圆柱体组件的其中一个环形端面中切出72条等距地间隔开的槽。各槽为19毫米深和5.8毫米宽，并从圆柱体的内表面径向地延伸到外表面上。通过电化学磨削工艺来进行切削。在切削后对各组件的表面进行精整加工，以去除表面上的多余环氧树脂，从而形成了用于轴向间隔电动机的两个基本上相同的定子。样品设置成同轴的设置，其中其相应的齿形成配对邻接。将适当的初级和次级电绕组固定在圆柱体测试样品组件上，以便进行电测试。
当在约60赫兹的频率和约1.4特斯拉(T)的磁通密度下工作时，测试组件显示出非晶体金属材料的铁损值小于1瓦/千克，当在约1000赫兹的频率和约1.0特斯拉的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损小于12瓦/千克，当在约20000赫兹的频率和约0.30特斯拉的磁通密度下工作时，非晶体金属材料的铁损小于70瓦/千克。本发明部件的低铁损使得它们适用于构造电动机定子。
示例2
非晶体金属电动机定子的高频电磁测试
如同示例1一样地来制备包括有卷绕式非晶体金属层的两个圆柱体定子。将初级和次级电绕组固定在定子上。在60、1000、5000和20000赫兹下以及在不同的磁通密度下进行电测试。铁损值编制在以下的表1、2、3和4中。如表3和4所示，在激励频率为5000赫兹或更高时，铁损特别低。因此，本发明的定子尤其适用于在高激励频率下工作的电动机。
表1
铁损@60赫兹(瓦/千克)
表2
铁损@1000赫兹(瓦/千克)
Figure C0382497400272
表3
铁损@5000赫兹(瓦/千克)
Figure C0382497400281
表4
铁损@20000赫兹(瓦/千克)
Figure C0382497400282
示例3
低损耗的整体式非晶体金属部件的高频特性
采用传统的非线性回归方法来分析以上示例2的铁损数据。可以确定，由Fe80B11Si9非晶体金属条带构成的低损耗的整体式非晶体金属部件的铁损可通过以下方程来大致确定：
L(Bmax，f)＝c1f(Bmax)n+c2fq(Bmax)m
选择系数c1和c2以及指数n，m和q的适当值，以便确定整体式非晶体金属部件的磁损的上限。表5列举了示例2中部件的损耗以及通过以上公式所预测的损耗，它们均以瓦/千克来测量。所预测的作为f(赫兹)和Bmax(特斯拉)的函数的损耗采用c1＝0.0074和c2＝0.000282以及n＝1.3，m＝2.4和q＝1.5来计算。示例2的整体式非晶体金属部件的损耗低于由公式预测的相应损耗。
表5
点   B<sub>max</sub>(特斯拉)   频率(赫兹)   示例1的铁损(瓦/千克)   预测的铁损(瓦/千克)
  1   0.3   60   0.1   0.10
  2   0.7   60   0.33   0.33
  3   1.1   60   0.59   0.67
  4   1.3   60   0.75   0.87
  5   1.4   60   0.85   0.98
  6   0.3   1000   1.92   2.04
  7   0.5   1000   4.27   4.69
  8   0.7   1000   6.94   8.44
  9   0.9   1000   9.92   13.38
  10   1   1000   11.51   16.32
  11   1.1   1000   13.46   19.59
  12   1.2   1000   15.77   23.19
  13   1.3   1000   17.53   27.15
  14   1.4   1000   19.67   31.46
  15   0.04   5000   0.25   0.61
  16   0.06   5000   0.52   1.07
  17   0.08   5000   0.88   1.62
  18   0.1   5000   1.35   2.25
  19   0.2   5000   5   6.66
  20   0.3   5000   10   13.28
  21   0.04   20000   1.8   2.61
  22   0.06   20000   3.7   4.75
  23   0.08   20000   6.1   7.41
  24   0.1   20000   9.2   10.59
  25   0.2   20000   35   35.02
  26   0.3   20000   70   75.29
已经对本发明进行了相当全面详细的介绍，可以理解，不必严格地符合这种详细程度，本领域的技术人员可以设想各种变化和修改，它们都属于由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (22)

1. 一种构造用于电机的低铁损的整体式非晶体金属磁性部件的方法，包括步骤：
步骤一.螺旋式地卷绕铁磁非晶体金属带材，以形成环形横截面的卷绕圆柱体，其具有圆柱形的内表面和外表面以及两个环面，所述环面由一定的轴向厚度分隔开；
步骤二.对所述圆柱体进行热处理；
步骤三.用粘合剂将所述卷绕圆柱体的各层粘合到与之相邻的层上；和
步骤四.通过在其中至少一个所述环面中切出多个槽来使所述部件成形，所述槽在所述内表面与所述外表面之间延伸，并具有小于所述轴向厚度的深度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂包括从清漆、厌氧胶以及室温硫化(RTV)的硅酮材料中选出的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合通过用所述粘合剂来浸渍所述圆柱体以及活化所述粘合剂来实现。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂包括氰基丙烯酸酯。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂包括环氧树脂。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂是低粘度的热活化环氧树脂。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
步骤五.通过涂覆来对所述部件进行精整加工，使之具有适当的表面光洁度。
8. 一种构造用于电机的低铁损的整体式非晶体金属磁性部件的方法，包括步骤：
步骤一.螺旋式地卷绕铁磁非晶体金属带材，以形成环形横截面的卷绕圆柱体，其具有圆柱形的内表面和外表面以及两个环面，所述环面由一定的轴向厚度分隔开；
步骤二.用粘合剂将所述卷绕圆柱体的各层粘合到与之相邻的层上；
步骤三.对所述圆柱体进行热处理；和
步骤四.通过在其中至少一个所述环面中切出多个槽来使所述部件成形，所述槽在所述内表面与所述外表面之间延伸，并具有小于所述轴向厚度的深度。
9. 一种构造用于电机的低铁损的整体式非晶体金属磁性部件的方法，包括步骤：
步骤一.螺旋式地卷绕铁磁非晶体金属带材，以形成环形横截面的卷绕圆柱体，其具有圆柱形的内表面和外表面以及两个环面，所述环面由一定的轴向厚度分隔开；
步骤二.用粘合剂将所述卷绕圆柱体的各层粘合到与之相邻的层上；
步骤三.通过在其中至少一个所述环面中切出多个槽来使所述部件成形，所述槽在所述内表面与所述外表面之间延伸，并具有小于所述轴向厚度的深度；和
步骤四.对所述圆柱体进行热处理。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理包括加热、保温和冷却，在至少所述冷却期间在所述部件上施加磁场。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切削通过包括电化学磨削在内的工艺来进行。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁磁非晶体金属带材具有基本上由分子式M70-85Y5-20Z0-20限定的组分，下标为原子百分比，其中“M”是铁、镍和钴中的至少一种，“Y”是硼、碳和磷中的至少一种，“Z”是硅、铝和锗中的至少一种；附带条件是i：组分“M”中的高达百分之十(10％)原子百分比可由金属物质钛、钒、铬、锰、铜、锆、铌、钼、钽、铪、银、金、钯、铂和钨中的至少一种来取代，ii：组分Y+Z中的高达百分之十(10％)原子百分比可由非金属物质铟、锡、锑和铅中的至少一种来取代；iii：组分M+Y+Z中的高达约百分之一(1％)原子百分比是附带的杂质。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁磁非晶体金属带材具有这样的组分，其包含至少70％原子百分比的铁、至少5％原子百分比的硼，以及至少5％原子百分比的硅，附加条件是，硼和硅的总含量为至少15％原子百分比。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述M组分是铁，所述Y组分是硼，所述Z组分是硅。
15. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述铁磁非晶体金属带材具有由分子式Fe80B11Si9来确定的组分。
16. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理步骤在所述非晶体金属带材中形成纳米晶体微结构。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述铁磁非晶体金属带材具有大致由分子式Fe100-u-x-y-z-wRuTxQyBzSiw限定的组分，其中R是镍和钴中的至少一种，T是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼和钨中的至少一种，Q是铜、银、金、钯和铂中的至少一种，u的范围是从0至10，x的范围是从3至12，y的范围是从0至4，z的范围是从5至12，w的范围是从0至小于8。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述铁磁非晶体金属带材具有大致由分子式Fe100-u-x-y-z-wRuTxQyBzSiw限定的组分，其中R是镍和钴中的至少一种，T是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼和钨中的至少一种，Q是铜、银、金、钯和铂中的至少一种，u的范围是从0至约10，x的范围是从约1至5，y的范围是从0至约3，z的范围是从约5至12，w的范围是从约8至18。
19. 一种根据权利要求1所述方法来构造的低铁损的整体式非晶体金属部件。
20. 一种根据权利要求19所述的低铁损的整体式非晶体金属部件，当在激励频率“f”下被操作至峰值感应水平“Bmax”时，所述部件具有小于“L”的铁损，其中L由公式L＝0.0074f(Bmax)1.3+0.000282f1.5(Bmax)2.4给出，所述铁损、所述激励频率和所述峰值感应水平分别以瓦/千克、赫兹和特斯拉为单位来测量。
21. 一种轴向磁通电动机，包括至少一个根据权利要求1所述方法来构造的低铁损的整体式非晶体金属部件。
22. 根据权利要求21所述的轴向磁通电动机，其特征在于，当在激励频率“f”下被操作至峰值感应水平“Bmax”时，所述部件具有小于“L”的铁损，其中L由公式L＝0.0074f(Bmax)1.3+0.000282f1.5(Bmax)2.4给出，所述铁损、所述激励频率和所述峰值感应水平分别以瓦/千克、赫兹和特斯拉为单位来测量。
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