JP2020097789A - 構造化磁性材料を利用する構造物と方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの態様によれば、組成物は、鉄を含有する複数の粒子と該鉄を含有する粒子上の絶縁層とを含む。前記鉄を含有する粒子は、絶縁境界により分離された透磁性微小領域の凝集体を規定する。
別の態様によれば、方法は、鉄−アルミニウム合金粒子を加熱し、前記鉄−アルミニウム粒子を熱溶射し、前記鉄−アルミニウム粒子を酸化させ、前記酸化させた鉄−アルミニウム粒子を基板に堆積させる、ことを含む。
別の態様によれば、装置は、少なくとも1つのコアを有する固定子と、前記少なくとも1つのコア上のコイルと、前記固定子の中に回転可能に装着された回転子と、前記固定子と前記回転子の間に装着された少なくとも1つの磁石とを含む。前記少なくとも1つのコアは、酸化物層が配置された鉄を含有する粒子により規定された組成物を含む。
先行する微小領域から成長した連続する複数の微小領域を形成する複数の鉄含有粒子であって、前記連続する複数の微小領域が形成される際に針状比をほぼ維持する鉄含有粒子と;
前記鉄含有粒子上の絶縁層であって、酸化物を含む絶縁層と;
を含み、
前記軟磁性材料は、絶縁境界により分離された透磁性微小領域の凝集体であり;
前記凝集体は前記連続する複数の微小領域を含み、該連続する複数の微小領域は、溶射された鉄含有粒子の連続層を形成し、
前記複数の鉄含有粒子及び該複数の鉄含有粒子の前記絶縁層によって定められる複数の粒子は高密度の固体層を形成し、該固体層における前記連続層中の粒子は、頂部が球状であると共に、底部の接触部において、直前に形成された層の粒子に密着・接触し、該底部は、前記密着・接触している前記粒子の形状に合わせた形状を有し、
前記複数の微小領域は三次元的な等方性を呈し、
微小領域の粒子は実質的に完全に絶縁層で囲まれている。
鉄含有粒子を加熱することと;
前記鉄含有粒子を熱溶射することと;
前記鉄含有粒子を酸化して、前記鉄含有粒子上にアルミナを有する絶縁層を形成することと;
前記酸化した鉄含有粒子を基板に堆積して軟磁性材料を形成することと;
を含み、
複数の鉄含有粒子が、個々の微小領域からなる微細構造を有する連続した複数の薄膜を形成し;
前記複数の鉄含有粒子は、絶縁境界により互いに隔てられる複数の透磁性微小領域の凝集体を形成し;
前記基板上に溶射された前記凝集体は、鉄含有粒子の連続層を形成する前記連続した薄膜を有し、該鉄含有粒子は前記連続した薄膜が形成される際に針状比をほぼ維持し;
前記鉄含有粒子及び該鉄含有粒子の前記絶縁層は高密度の固体層を形成し、前記固体層における前記連続層中の粒子は、底部の接触部において直前に形成された層の粒子に密着し、該底部は、前記密着している前記粒子の形状に合わせた形状を有し;
前記鉄含有粒子は体心立方構造を有し、該体心立方構造が三次元的に等方的な磁気特性を提供する。
少なくとも1つのコアと、軸方向に延伸する外壁とを有する固定子と;
前記少なくとも1つのコアに巻かれるコイルと;
回転子極を有し、前記固定子に対して回転可能に搭載される回転子と;
前記固定子と前記回転子の間に装着された少なくとも1つの磁石と;
前記固定子と前記少なくとも1つの磁石との間の円錐状の空隙と;
を有し、
前記外壁の端部の高さが、前記軸方向に面する前記コイルの面の高さより低いか、同じであるか、又は超えており、前記外壁は前記コイルの外縁で終端し、
回転軸に垂直な分割面が前記固定子及び前記回転子を通って延び、
前記コイルと、前記少なくとも1つの磁石と、前記空隙とによって、前記固定子と前記回転子との間に磁束が流れることが可能となるように構成され、前記磁束の流れは、該磁束の流れが前記分割面を横切らないような3次元磁束パターンを呈する。
〔実施例1〕
[表1:フェーズ−1試料(P1で示す)と比較した、リング試料1、2、1A、および2Aの測定磁気特性]
〔実施例2〕
実施例3
[表2:モータ寸法仕様]
[実施例1]
鉄を含有する複数の粒子と
前記鉄を含有する粒子上の絶縁層とを含み、
前記鉄を含有する粒子が、絶縁境界により分離された透磁性微小領域の凝集体を規定する組成物。
[実施例2]
前記絶縁層が酸化物を含む、実施例1に記載の組成物。
[実施例3]
前記酸化物がアルミニウム酸化物である、実施例2に記載の組成物。
[実施例4]
前記鉄を含有する粒子が体心立方構造を有する、実施例1に記載の組成物。
[実施例5]
前記体心立方構造が3次元において実質的に等方である、実施例4に記載の組成物。
[実施例6]
前記鉄を含有する粒子がアルミニウム、コバルト、ニッケル、およびシリコンの少なくとも1つを含む、実施例1に記載の組成物。
[実施例7]
透磁性微小領域の前記凝集体が高透磁率と低保磁力を有している、実施例1に記載の組成物。
[実施例8]
前記鉄を含有する粒子が約89wt.%鉄、約10wt.%アルミニウム、および約0.25wt.%炭素を含む、実施例1に記載の組成物。
[実施例9]
前記絶縁層が濃度勾配を有する酸化物層により規定される、実施例1に記載の組成物。
[実施例10]
前記鉄を含有する粒子および前記絶縁層が軟磁性材料を規定する、実施例1に記載の組成物。
[実施例11]
鉄−アルミニウム合金粒子を加熱し、
前記鉄−アルミニウム粒子を熱溶射し、
前記鉄−アルミニウム粒子を酸化させ、
前記酸化させた鉄−アルミニウム粒子を基板に堆積させる、ことを含む方法。
[実施例12]
前記鉄−アルミニウム合金粒子が約89wt.%鉄、約10wt.%アルミニウム、および約0.25wt.%炭素を含む、実施例11に記載の方法。
[実施例13]
前記鉄−アルミニウム合金粒子を加熱することが約1450℃より低く加熱することを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例14]
前記鉄−アルミニウム合金粒子を熱溶射することが高速空気燃料システム、高速酸素燃料システム、あるいは低エネルギープラズマ溶射を使用して溶射することを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例15]
前記鉄−アルミニウム粒子を酸化させることが前記鉄−アルミニウム合金粒子の外表面にアルミナを形成することを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例16]
前記酸化させた鉄−アルミニウム粒子を基板に堆積させることが軟磁性材料を形成することを含む、実施例11に記載の方法。
[実施例17]
少なくとも1つのコアを有する固定子と、
前記少なくとも1つのコア上のコイルと、
前記固定子の中に回転可能に装着された回転子と、
前記固定子と前記回転子の間に装着された少なくとも1つの磁石と、
を備え、前記少なくとも1つのコアが、酸化物層が配置された鉄を含有する粒子により規定された組成物を含む、装置。
[実施例18]
前記固定子がスロットレスである、実施例17に記載の装置。
[実施例19]
前記磁束が前記回転子と前記固定子の間で3次元方向に向けられる、実施例17に記載の装置。
[実施例20]
前記回転子の外向面により規定される回転子極と、前記固定子の内向面により規定される固定子極とをさらにを含み、前記少なくとも1つの磁石が前記回転子の前記外向面に装着された、実施例17に記載の装置。
[実施例21]
前記少なくとも1つの磁石の断面形状が前記固定子の前記内向面の断面形状に対応する面を規定する、実施例20に記載の装置。
[実施例22]
前記少なくとも1つの磁石および前記回転子の前記内向面が、前記回転子と前記固定子の間で円錐形状の空隙を規定する、実施例20に記載の装置。
[実施例23]
前記円錐形状の空隙が前記装置の径方向、軸方向、および円周方向に磁束を流すことができる、実施例22に記載の装置。
[実施例24]
酸化物層を有する鉄を含有する粒子により規定された前記組成物が軟磁性材料を含む、実施例17に記載の装置。
[実施例25]
前記鉄を含有する粒子が、約89wt.%鉄、約10wt.%アルミニウム、および約0.25wt.%炭素を有する合金を含む、実施例17に記載の装置。
[実施例26]
前記酸化物層がアルミニウム酸化物である、実施例17に記載の装置。
[実施例27]
前記組成物がさらにシリコンを含む、実施例17に記載の装置。
[実施例28]
前記組成物が前記酸化物層の濃度勾配を含む、実施例17に記載の装置。
Claims (18)
- 先行する微小領域から成長した連続する複数の微小領域を形成する複数の鉄含有粒子であって、前記連続する複数の微小領域が形成される際に針状比をほぼ維持する鉄含有粒子と;
前記鉄含有粒子上の絶縁層であって、酸化物を含む絶縁層と;
を含む軟磁性材料であって、
前記軟磁性材料は、絶縁境界により分離された透磁性微小領域の凝集体であり;
前記凝集体は前記連続する複数の微小領域を含み、該連続する複数の微小領域は、溶射された鉄含有粒子の連続層を形成し、
前記複数の鉄含有粒子及び該複数の鉄含有粒子の前記絶縁層によって定められる複数の粒子は高密度の固体層を形成し、該固体層における前記連続層中の粒子は、頂部が球状であると共に、底部の接触部において、直前に形成された層の粒子に密着・接触し、該底部は、前記密着・接触している前記粒子の形状に合わせた形状を有し、
前記複数の微小領域は三次元的な等方性を呈し、
微小領域の粒子は実質的に完全に絶縁層で囲まれている、
軟磁性材料。 - 前記絶縁層の前記酸化物はアルミナを含む、請求項1の難磁性材料。
- 前記鉄含有粒子は体心立方構造を有する、請求項1の難磁性材料。
- 前記鉄含有粒子はシリコンを含む、請求項1の難磁性材料。
- 前記鉄含有粒子はシリコンを含む、請求項1の難磁性材料。
- 前記絶縁層は前記鉄含有粒子を完全に囲む、請求項1の難磁性材料。
- 鉄含有粒子を加熱することと;
前記鉄含有粒子を熱溶射することと;
前記鉄含有粒子を酸化して、前記鉄含有粒子上にアルミナを有する絶縁層を形成することと;
前記酸化した鉄含有粒子を基板に堆積して軟磁性材料を形成することと;
を含む方法であって、
複数の鉄含有粒子が、個々の微小領域からなる微細構造を有する連続した複数の薄膜を形成し;
前記複数の鉄含有粒子は、絶縁境界により互いに隔てられる複数の透磁性微小領域の凝集体を形成し;
前記基板上に溶射された前記凝集体は、鉄含有粒子の連続層を形成する前記連続した薄膜を有し、該鉄含有粒子は前記連続した薄膜が形成される際に針状比をほぼ維持し;
前記鉄含有粒子及び該鉄含有粒子の前記絶縁層は高密度の固体層を形成し、前記固体層における前記連続層中の粒子は、底部の接触部において直前に形成された層の粒子に密着し、該底部は、前記密着している前記粒子の形状に合わせた形状を有し;
前記鉄含有粒子は体心立方構造を有し、該体心立方構造が三次元的に等方的な磁気特性を提供する、
方法。 - 前記透磁性微小領域の凝集体は高透磁率と低保磁力を有する、請求項7に記載の方法。
- 前記鉄含有粒子を熱溶射することが高速空気燃料システム、高速酸素燃料システム、あるいは低エネルギープラズマ溶射を使用して溶射することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記絶縁層が濃度勾配を有するアルミナ層により形成され、前記濃度勾配は、表面に近づくに従ってアルミニウム濃度が上昇する鉄含有粒子によって生じ、前記アルミニウム濃度の上昇は、前記粒子にアルミニウム層を堆積させて熱処理することで、前記鉄含有粒子内にアルミニウムを拡散させ、アルミニウム濃度が変化する合金を形成することによって達成される、請求項7に記載の方法。
- 少なくとも1つのコアと、軸方向に延伸する外壁とを有する固定子と;
前記少なくとも1つのコアに巻かれるコイルと;
回転子極を有し、前記固定子に対して回転可能に搭載される回転子と;
前記固定子と前記回転子の間に装着された少なくとも1つの磁石と;
前記固定子と前記少なくとも1つの磁石との間の円錐状の空隙と;
を有するモータであって、
前記外壁の端部の高さが、前記軸方向に面する前記コイルの面の高さより低いか、同じであるか、又は超えており、前記外壁は前記コイルの外縁で終端し、
回転軸に垂直な分割面が前記固定子及び前記回転子を通って延び、
前記コイルと、前記少なくとも1つの磁石と、前記空隙とによって、前記固定子と前記回転子との間に磁束が流れることが可能となるように構成され、前記磁束の流れは、該磁束の流れが前記分割面を横切らないような3次元磁束パターンを呈する、
モータ。 - 前記回転子極及び前記固定子は、前記少なくとも1つの磁石と協働して、前記固定子と前記回転子との間の磁束を、3次元空間中の一つの平面の外側の方向へ導く、請求項11に記載のモータ。
- 前記固定子は、前記少なくとも一つの磁石の断面の形状に対応する面を規定する断面の形状に近似するように構成される、請求項11に記載のモータ。
- 前記回転子極は、前記固定子と前記少なくとも1つの磁石との間の前記円錐状の空隙を形成するべく、前記固定子の方向へと延びている、請求項11に記載のモータ。
- 前記コイルは径方向において先細りである、請求項11に記載のモータ。
- 前記少なくとも一つのコアが前記固定子の表面上に形成され、スロットレス固定子を形成する、請求項11に記載のモータ。
- 前記回転子は第1の回転子部及び第2の回転子部を有する、請求項11に記載のモータ。
- 前記固定子は第1の固定子部及び第2の固定子部を有する、請求項11に記載のモータ。
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