JP2013048250A - バルクアモルファス金属時期構成要素 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バルクアモルファス金属磁気構成要素は円弧状表面を含むのがよく、好ましくは、互いに両側に配置された二つの円弧状の表面を含む。磁気構成要素は、約60Hz乃至20000Hzの範囲の周波数で作動でき、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下であり、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である。本発明のバルクアモルファス金属磁気構成要素の性能特性は、同じ周波数範囲に亘って作動する珪素−鉄構成要素と比較した場合、大幅に良好である。
【選択図】図1
Description
本発明によるバルクアモルファス金属磁気構成要素の構造は、高性能MRIシステム、テレビ−ビデオシステム、及び電子−イオンビームシステム用の磁極面磁石のアモルファス金属タイルに特に適している。本発明が認識する利点には、バルクアモルファス金属構成要素の製造中の製造が簡単であるということ、製造時間が短縮されること、応力(例えば磁気歪)が小さいということ、及び完成したアモルファス金属磁気構成要素の性能が最適であるということが含まれる。
以下の例は、本発明を更に完全に説明するために提供される。本発明の原理及び実際を例示するためにここに説明する特定の技術、条件、材料、比率、及び報告されたデータは、例示であって、本発明の原理を限定するものと解釈されるべきではない。
例1
アモルファス金属製四角柱の形成及び電磁試験
幅が約60mmで厚さが0.022mmのFe80B11Si9アモルファス金属リボンを約25mm×90mmの寸法を持つ矩形のマンドレル又はボビンに巻付ける。アモルファス金属リボンをマンドレル又はボビンに約800回巻付け、内寸が約25mm×90mmで厚さが約20mmの矩形のコアフォームを製造する。コア/ボビンアッセンブリに窒素雰囲気でアニールを施す。アニールには、1)アッセンブリを最大365℃まで加熱する工程、2)約365℃の温度を約2時間に亘って保持する工程、及び3)アッセンブリを周囲温度まで冷却する工程が含まれる。アモルファス金属製の矩形の巻付けコアをコア/ボビンアッセンブリから取り外す。コアにエポキシ樹脂溶液を真空含浸する。ボビンを再び配置し、再形成した含浸したコア/ボビンアッセンブリを120℃で約4.5時間に亘って硬化させる。完全に硬化したとき、コアをコア/ボビンアッセンブリから再び取り外す。結果的に得られた、エポキシで結合したアモルファス金属製の矩形の巻付けコアの重量は、約2100gである。
アモルファス金属製台形角柱の形成
幅が約48mmで厚さが0.022mmのFe80B11Si9アモルファス金属リボンを約300mmの長さに切断する。約3800層の切断したアモルファス金属リボンを積み重ね、幅が約48mmで長さが300mmのバーを形成する。得られた厚さは約96mmである。バーに窒素雰囲気でアニールを施す。アニールには、1)バーを最大365℃まで加熱する工程、2)約365℃の温度を約2時間に亘って保持する工程、及び3)アッセンブリを周囲温度まで冷却する工程が含まれる。バーをエポキシ樹脂溶液で真空含浸し、120℃で約4.5時間に亘って硬化させる。結果的に得られた、エポキシで結合したアモルファス金属製のバーの重量は、約9000gである。
例3
円弧状断面を持つ多角形バルクアモルファス金属構成要素の形成
幅が約50mmで厚さが0.022mmのFe80B11Si9アモルファス金属リボンを約300mmの長さに切断する。約3800層の切断したアモルファス金属リボンを積み重ね、幅が約50mmで長さが300mmのバーを形成する。得られた厚さは約96mmである。バーに窒素雰囲気でアニールを施す。アニールには、1)バーを最大365℃まで加熱する工程、2)約365℃の温度を約2時間に亘って保持する工程、及び3)バーを周囲温度まで冷却する工程が含まれる。バーをエポキシ樹脂溶液で真空含浸し、120℃で約4.5時間に亘って硬化させる。結果的に得られた、エポキシで結合したアモルファス金属製のバーの重量は、約9200gである。
かくして、本発明を詳細に説明したけれども、このような詳細に厳密に限定されるものではなく、当業者が容易に思い付く様々な変形及び変更は、特許請求の範囲に定義した本発明の範疇に含まれるということは理解されよう。
20 アモルファス金属ストリップ材料
Claims (43)
- バルクアモルファス金属磁気構成要素であって、互いに積層されて多面形形状の部品を形成するアモルファス金属ストリップ製の実質的に同様の形状の複数の層を含む、バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項1に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記アモルファス金属ストリップの各々は、式M70-85Y5-20Z0-20によって本質的に定義される組成を有し、ここで添字は原子百分率であり、「M」は、Fe、Ni、及びCoのうちの少なくとも一つであり、「Y」は、B、C、及びPのうちの少なくとも一つであり、「Z」は、Si、Al、及びGeのうちの少なくとも一つであり、但し、(i)成分「M」の最大10原子百分率を、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、及びWのうちの少なくとも一つに代えることができ、(ii)成分(Y+Z)の最大10原子百分率を、非金属種In、Sn、Sb、及びPbのうちの少なくとも一つに代えることができる、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項2に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記ストリップの各々は、式Fe80B11Si9によって本質的に定義される組成を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項2に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの矩形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項2に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの台形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項2に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの正方形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項2に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は円弧状表面を含む、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項1に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項1に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項1に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下であり、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記方法は、(a)アモルファス金属ストリップ材料を切断し、所定長さの複数の切断ストリップを形成する工程と、(b)前記切断ストリップを積み重ね、アモルファス金属ストリップ材料製の積み重ねバーを形成する工程と、(c)前記積み重ねバーにアニールを施す工程と、(d)前記積み重ねバーにエポキシ樹脂を含浸し、前記樹脂を含浸した積み重ねバーを硬化する工程と、(e)前記積み重ねバーを所定長さに切断し、所定の立体形状を持つ複数の多面形形状の磁気構成要素の提供する工程と、 を含む、バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法。
- 請求項11に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記工程(a)は、切断ブレード、切断ホイール、ウォータージェット、又は放電加工機を使用してアモルファス金属ストリップ材料を切断する工程を含む、前記方法。
- バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記方法は、
(a)アモルファス金属リボンをマンドレルに巻付け、全体に丸味を帯びた隅部を持つ全体に矩形のコアを形成する工程と、
(b)前記巻き付けた矩形のコアにアニールを施す工程と、(c)前記巻き付けた矩形のコアにエポキシ樹脂を含浸し、前記エポキシ樹脂を含浸した矩形のコアを硬化する工程と、(d)前記全体に矩形のコアの短い方の側部を切断し、前記全体に矩形のコアの前記短い方の側部と大きさ及び形状がほぼ同じ所定の立体形状を持つ二つの多面形形状の磁気構成要素を形成する工程と、
(e)前記全体に矩形のコアの長い方の側部から全体に丸味を帯びた隅部を除去する工程と、
(f)前記全体に矩形のコアの長い方の側部を切断し、前記所定の立体形状を持つ複数の磁気構成要素を形成する工程と、
を含む、バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法。 - 請求項12の方法に従って形成したバルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項14に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、アモルファス金属の前記切断ストリップの各々は、式M70-85Y5-20Z0-20によって本質的に定義される組成を有し、ここで添字は原子百分率であり、「M」は、Fe、Ni、及びCoのうちの少なくとも一つであり、「Y」は、B、C、及びPのうちの少なくとも一つであり、「Z」は、Si、Al、及びGeのうちの少なくとも一つであり、但し、(i)成分「M」の最大10原子百分率を、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、及びWのうちの少なくとも一つに代えることができ、(ii)成分(Y+Z)の最大10原子百分率を、非金属種In、Sn、Sb、及びPbのうちの少なくとも一つに代えることができる、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項14に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記複数の切断ストリップの各々は、式Fe80B11Si9によって本質的に定義される組成を有する、バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項15に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの矩形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項15に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの台形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項15に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの正方形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項15に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は円弧状表面を含む、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項14に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項14に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項14に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下であり、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項13の方法に従って形成したバルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項24に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、アモルファス金属の前記切断ストリップの各々は、式M70-85Y5-20Z0-20によって本質的に定義される組成を有し、ここで添字は原子百分率であり、「M」は、Fe、Ni、及びCoのうちの少なくとも一つであり、「Y」は、B、C、及びPのうちの少なくとも一つであり、「Z」は、Si、Al、及びGeのうちの少なくとも一つであり、但し、(i)成分「M」の最大10原子百分率を、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、及びWのうちの少なくとも一つに代えることができ、(ii)成分(Y+Z)の最大10原子百分率を、非金属種In、Sn、Sb、及びPbのうちの少なくとも一つに代えることができる、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項25に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記アモルファス金属リボンは、式Fe80B11Si9によって本質的に定義される組成を有する、バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項25に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記所定の立体形状は全体に矩形である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項25に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記所定の立体形状は全体に正方形である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項24に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項24に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項24に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下であり、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- バルクアモルファス金属磁気構成要素であって、複数の実質的に同じ大きさ及び形状のアモルファス金属ストリップの層を互いに積層してエポキシ樹脂を含浸させ且つ硬化させることにより多面形形状を形成するように構成されており、
前記アモルファス金属ストリップの各々は、式M70-85Y5-20Z0-20によって本質的に定義される組成を有し、ここで添字は原子百分率であり、「M」は、Fe、Ni、及びCoのうちの少なくとも一つであり、「Y」は、B、C、及びPのうちの少なくとも一つであり、「Z」は、Si、Al、及びGeのうちの少なくとも一つであり、但し、(i)成分「M」の最大10原子百分率を、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、及びWのうちの少なくとも一つに代えることができ、(ii)成分(Y+Z)の最大10原子百分率を、非金属種In、Sn、Sb、及びPbのうちの少なくとも一つに代えることができ、
60Hz乃至20000Hzの範囲の周波数で作動できる、
バルクアモルファス金属磁気構成要素。 - 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記ストリップの各々は、式Fe80B11Si9によって本質的に定義される組成を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの矩形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの台形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は、少なくとも一つの正方形断面を持つ立体的多面形形状を有する、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記構成要素は円弧状表面を含む、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- 請求項32に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素において、前記磁気構成要素は、約60Hzの周波数及び約1.4Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が1W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下であり、前記磁気構成要素は、約20000Hzの周波数及び約0.30Tの磁束密度で作動した場合のアモルファス金属材料の鉄損が70W/kgとほぼ等しいか或いはそれ以下である、前記バルクアモルファス金属磁気構成要素。
- バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記方法は、
アモルファス金属ストリップ材料を切断し、所定長さの複数の切断ストリップを形成する工程と、
前記切断ストリップを積み重ね、アモルファス金属ストリップ材料製の積み重ねバーを形成する工程と、
前記積み重ねバーにアニールを施す工程と、
前記積み重ねバーにエポキシ樹脂を含浸し、前記樹脂を含浸した積み重ねバーを硬化する工程と、
前記積み重ねバーを所定長さに切断し、実質的に同じ大きさ及び形状の複数の切断ストリップを積み重ねた形の、所定の立体形状を持つ複数の多面形形状の磁気構成要素を提供する工程と、
を含み、
前記アモルファス金属ストリップの各々は、式M70-85Y5-20Z0-20によって本質的に定義される組成を有し、ここで添字は原子百分率であり、「M」は、Fe、Ni、及びCoのうちの少なくとも一つであり、「Y」は、B、C、及びPのうちの少なくとも一つであり、「Z」は、Si、Al、及びGeのうちの少なくとも一つであり、但し、(i)成分「M」の最大10原子百分率を、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、及びWのうちの少なくとも一つに代えることができ、(ii)成分(Y+Z)の最大10原子百分率を、非金属種In、Sn、Sb、及びPbのうちの少なくとも一つに代えることができ、
60Hz乃至20000Hzの範囲の周波数で作動できる、
バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法。 - 請求項41に記載のバルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記複数の切断ストリップを形成する工程は、切断ブレード、切断ホイール、ウォータージェット、又は放電加工機を使用してアモルファス金属ストリップ材料を切断する工程を含む、前記方法。
- バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法において、前記方法は、
アモルファス金属リボンをマンドレルに巻付け、直線状の側部および全体に丸味を帯びた隅部を持つ全体に矩形のコアを形成する工程と、
前記巻き付けた矩形のコアにアニールを施す工程と、
前記巻き付けた矩形のコアにエポキシ樹脂を含浸し、前記エポキシ樹脂を含浸した矩形のコアを硬化する工程と、
前記全体に矩形のコアの短い方の側部を切断し、実質的に同じ大きさ及び形状の複数の切断ストリップを積み重ねた形の、前記全体に矩形のコアの前記短い方の側部と大きさ及び形状がほぼ同じ所定の立体形状を持つ二つの多面形形状の磁気構成要素を形成する工程と、
前記全体に矩形のコアの長い方の側部から全体に丸味を帯びた隅部を除去する工程と、
前記全体に矩形のコアの長い方の側部を切断し、実質的に同じ大きさ及び形状の複数の切断ストリップを積み重ねた形の、前記所定の立体形状を持つ複数の磁気構成要素を形成する工程と、
を含む、バルクアモルファス金属磁気構成要素の形成方法。
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