JP6173554B2 - 統合された粒子絶縁を伴う構造的磁性材料を製造するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

［政府の権利］
本発明は、ＳＢＩＲ Ｐｈａｓｅ Ｉ、Ａｗａｒｄ Ｎｏ．ＩＩＰ−１１１３２０２においてアメリカ国立科学財団からの助成金を部分的に受けたものである。アメリカ国立科学財団は本発明の特定の態様において特定の権利を有しうる。

［関連出願］
米国特許法１１９条、１２０条、３６３条、３６５条及び特許規則連邦規則法典第３７巻１．５５及び１．７８の下で、本出願は、２０１１年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／５７１５５１号の優先権の利益を主張する、２０１２年６月２９日に出願された米国特許出願１３／５０７４４８の一部継続出願である２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願１３／８３６６１５号の優先権の利益を主張し、いずれの出願も参照によって本明細書に組み込まれている。

開示される実施形態は、構造的材料を形成するためのシステムおよび方法に関連し、より具体的には絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成することに関する。

ＤＣブラシレスモーターのような電気機器などは、高いモーター出力、優れた動作効率及び低い製造コストがしばしば製品、例えば、ロボット、工業オートメーション、電気自動車、ＨＶＡＣシステム、電化製品、電動工具、医療デバイス、軍事及び宇宙探査用途の成功及び環境的な影響において決定的な役割を果たす、増大するさまざまな工業および応用で用いられる。これらの電気機器は、典型的には固定子巻芯において比較的高い鉄損を有する数百Ｈｚの周波数で動作し、貼り合わされた電気鉄鋼からの固定子巻芯の製造に関連する設計制限の問題がある。

典型的なブラシレスＤＣモーターは、交番極性を有する永久磁石のセットを有する回転子及び固定子を含む。固定子は典型的には巻線及び固定子コアのセットを含む。固定子コアは、モーター固定子の巻線を通過する磁力経路を提供するため、モーターの磁気回路の鍵となる構成要素である。

高効率の動作を達成するために、固定子コアは、モーターの回転に伴う磁場の急速な変化により固定子コア内に誘導される渦電流に関連する損失を最小化する一方で、良好な磁力経路、すなわち高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを提供する必要がある。このことは、所望の厚さの固定子コアを製造するために、多数の個別に貼り合わされた薄板金属要素の積層によって固定子コアを製造することにより達成されうる。要素のそれぞれは、板状の金属から、スタンプされまたは切断され、隣接する要素間の電気的導通を防ぐ絶縁層で被覆されうる。要素は、典型的には磁束が空隙として働きモーターの効率を低下させうる絶縁層を横切ることなく要素に沿って導かれるように配向される。同時に、絶縁層は磁束の方向に対して垂直な電流を防ぎ、固定子コア内に誘導される渦電流に関する損失を効率的に低減させる。

個別の要素は切断され、絶縁層で被覆され、次いで一つに組み立てられる必要があるため、従来の貼り合わせ固定子コアの製造は複雑であり、無駄が多く、大きな労働力を要する。さらに、磁束は鉄コアの貼り合わせに位置を合わせたままに保持する必要があるため、モーターの形状は大きく制限されうる。このことは典型的には固定子コアの特性が最適化されずにモーターを設計するという結果となり、磁気回路の構成が制限され、限られたコギングの低減は基板搬送や医療ロボット工学など多数の振動に敏感な用途に対して非常に重要である。また、巻線の電流密度を増加することを可能にし、モーターのトルク出力を改善するための貼り合わされた固定子コア内へ冷却を組み込むこともまた困難になりうる。このことは、特性が最適化されずにモーターを設計するという結果となりうる。

軟磁性複合材（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＳＭＣ）は表面の絶縁層と共に粉末粒子を含む。例えば、非特許文献１及び２を参照のこと。これらはともに参照によって本明細書に組み込まれている。理論的に、ＳＭＣ材料は、その等方性な性質及びネット形状の粉末冶金製造ルートによる複雑な構成要素の製造に関する適性によって、貼り合わせられた鋼鉄と比較してモーター固定子コアの製造に関して利点を提供しうる。

米国特許第５２６６０９８号明細書

Ｈａｎｓｓｏｎ，Ｐ．著、Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ，Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，‘９８，Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．７，Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ，Ａｐｒｉｌ １９９８ Ｕｏｚｕｍｉ，Ｇ．ら著、Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｗｉｔｈ Ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ ＭｇＯ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｉｒｏｎ Ｌｏｓｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ，Ｖｏｌｓ．５３４−５３６，ｐｐ．１３６１−１３６４，２００７ Ｊａｃｋ，Ａ．Ｇ．，Ｍｅｃｒｏｗ，Ｂ．Ｃ．，Ｍａｄｄｉｓｏｎ，Ｃ．Ｐ．著、Ｃｏｎｂｉｎｅｄ Ｒａｄｉａｌ ａｎｄ Ａｘｉａｌ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ， Ｎｉｎｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ Ｄｒｉｖｅｓ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．４６８，１９９９ Ｊａｃｋ，Ａ．Ｇ．ら著、Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ｗｉｔｈ Ｐｏｗｅｄｅｒｅｄ Ｉｒｏｎ Ｃｏｒｅｓ ａｎｄ Ｐｒｅｐｒｅｓｓｅｄ Ｗｉｎｄｉｎｇｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，ｐｐ．１０７７−１０８４，Ｊｕｌｙ／Ａｕｇｕｓｔ ２０００ Ｈｕｒ，Ｊ．ら著、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ４２Ｖ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｆａｎ Ｍｏｔｏｒ ｆｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｐｏｗｅｒ ａｎ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｕ．Ｋ．，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００６ Ｃｖｅｔｋｏｖｓｋｉ，Ｇ．，Ｐｅｔｋｏｖｓｋａ，Ｌ．，著、Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ＰＭ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ４４，Ｎｏ．１１，ｐｐ．３８１２−３８１５，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００８ Ｒｏｙ，Ｓ．，Ａｎｄｏ Ｔ．著、Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ＡＳＴＭ Ｆ７５ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．９，ｐｐ．９１２−９１９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１０

ＳＭＣ材料の特性の利点を完全に利用して設計された粉末金属固定子を有して製造された電気モーターは、近年複数の著者によって記述されている。非特許文献３から６を参照のこと。これらの全ては参照によって本明細書に組み込まれ、顕著な性能の利点を報告している。これらのモーターのプロトタイプが等方性材料の潜在性を示す努力をする一方で、高性能ＳＭＣ材料の製造の複雑さ及びコストはＳＭＣ技術のより幅広い展開のための主要な制限因子であり続けている。

例えば、ＭｇＯ絶縁被覆を有する鉄の粉末に基づく高密度ＳＭＣ材料を製造できるように、以下の段階は１）鉄の粉末が、典型的には水噴霧プロセスを用いて製造される。２）酸化層が鉄粒子の表面上に形成される。３）Ｍｇ粉末が追加される。４）混合物が真空中で６５０℃まで加熱される。５）シリコン樹脂及びガラスバインダーを有するＭｇが蒸発した粉末の結果物が６００から１２００ＭＰａで圧縮されて構成要素を形成する。振動が圧縮プロセスの一部として適用されてもよい。６）構成要素は６００℃でアニーリングされて応力を除去する。非特許文献２を参照のこと。これは参照によって本明細書に組み込まれている。

絶縁境界を有するドメインを有する材料を製造するためのシステムが提供される。このシステムは溶融合金液滴を形成し溶融合金液滴を表面に指向するように構成された液滴スプレーサブシステム及び１つ以上の反応性ガスを飛翔する液滴に近接した領域に導入するように構成されたガスサブシステムを含む。１つ以上の反応性ガスは飛翔中の液滴上に絶縁層を形成し、液滴は絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。

液滴スプレーサブシステムは、溶融金属合金を形成し溶融金属合金液滴を表面に向けて指向するように構成されたるつぼを含むものであってよい。液滴スプレーサブシステムは、溶融金属合金液滴を形成し、溶融合金液滴を表面に向けて指向するように構成されたワイヤーアーク液滴堆積サブシステムを含むものであってもよい。液滴サブシステムは、それぞれ金属合金液滴を形成し、合金液滴を表面に向けて指向するように構成されたプラズマスプレー液滴堆積サブシステム、デトネーションスプレー液滴堆積サブシステム、火炎スプレー液滴堆積サブシステム、高速酸素燃料スプレー（ＨＶＯＦ）液滴堆積サブシステム、高温スプレー液滴堆積サブシステム、冷間スプレー液滴堆積サブシステム、及びワイヤーアーク液滴堆積サブシステムの１つ以上を含む。ガスサブシステムは、１つ以上の反応性ガスを飛翔中の液滴に近接させて導入するように構成された１つ以上のポートを有するスプレーチャンバーを含むものであってもよい。ガスサブシステムは、１つ以上の反応性ガスを飛翔中の液滴に導入するように構成されたノズルを含むものであってもよい。表面は可動であってもよい。システムは液滴を受けるように構成された表面上にモールドを含み、絶縁境界を有するドメインを有する材料をモールドの形に形成してもよい。液滴スプレーサブシステムは、均一な直径を有する液滴を生成するように構成された均一液滴スプレーサブシステムを含むものであってもよい。このシステムは、材料の特性をさらに改善するために、飛翔中の液滴に近接する作用物質を導入するように構成されたスプレーサブシステムを含むものであってもよい。１つ以上のガスが反応性気体を含むものであってもよい。システムは表面の位置を１つ以上の所定の方向に移動させるように構成されたステージを含むものであってもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムはスプレーチャンバー、スプレーチャンバーに結合されて溶融合金液滴を生成しスプレーチャンバーの所定の位置に溶融合金液滴を指向するように構成された液滴スプレーサブシステム及び、１つ以上の反応性ガスをスプレーチャンバー内に導入するように構成されたガスサブシステムを含む。１つ以上の反応性ガスは、飛翔中の液滴上に絶縁層を生成し、液滴は絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムは、溶融合金液滴を生成し溶融合金液滴を表面に指向するように構成された液滴スプレーサブシステム及び作用物質を飛翔中の液滴に近接して導入するように構成されたスプレーサブシステムを含む。作用物質は飛翔中の液滴上に絶縁膜を生成し、この液滴は絶縁境界を有するドメインを有する材料を表面上に形成する。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。システムはスプレーチャンバー、スプレーチャンバーに結合され、溶融合金液滴を生成し、溶融合金液滴をスプレーチャンバー内の所定の位置に指向するように構成された液滴スプレーサブシステム及びスプレーチャンバーに結合されて作用物質を導入するように構成されたスプレーサブシステムを含む。作用物質は飛翔中のこの液滴上に絶縁層を生成し、この液滴は絶縁境界を有するドメインを有する材料を表面上に形成する。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴を表面に指向する段階、及び飛翔中の液滴に近接して１つ以上の反応性ガスを導入し、１つ以上の反応性ガスが飛翔中の液滴上に絶縁層を生成して液滴が絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する段階を含む。

この方法は、１つ以上の所定の方向に表面を移動させる段階を含んでもよい。溶融合金液滴を導入する段階は、均一な直径を有する溶融合金液滴を導入する段階を含んでもよい。この方法は、飛翔中の液滴に近接して作用物質を導入し、材料の特性を改善する段階を含んでもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴を表面に指向する段階、及び飛翔中の液滴上に近接して作用物質を導入し、飛翔中の液滴上に絶縁層を生成し、液滴が絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する段階を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴をスプレーチャンバー内に導入する段階、溶融合金液滴をスプレーチャンバー内の所定の位置に指向する段階、及び１つ以上の反応性ガスをチャンバー内に導入して、１つ以上の反応性ガスが飛翔中の液滴上に絶縁層を生成し、液滴が絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する段階を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料が提供される。この材料は、その上の絶縁層及びドメイン間の絶縁境界を有する溶融合金液滴から形成された複数のドメインを含む。

開示された実施形態の１つの態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムは、溶融合金液滴を生成し、溶融合金液滴を表面に指向するように構成された液滴スプレーサブシステム及び作用物質のスプレーを表面上の堆積された液滴に指向するように構成されたスプレーサブシステムを含む。作用物質は堆積された液滴上に絶縁層を生成し、液滴は絶縁境界を有するドメインを有する材料を表面上に形成する。

作用物質は、堆積された液滴上に直接絶縁層を形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を表面上に形成するものであってもよい。作用物質のスプレーは、絶縁層を堆積された液滴上に形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速させるものであってもよい。液滴スプレーサブシステムは、溶融金属合金を生成し、溶融合金液滴を表面へ向けて指向するように構成されたるつぼを含んでもよい。液滴スプレーサブシステムは、溶融金属合金液滴を生成し溶融合金液滴を表面に向けて指向するように構成されたワイヤーアーク液滴堆積サブシステムを含むものであってもよい。液滴サブシステムは、それぞれ金属合金液滴を形成し合金液滴を表面に向けて指向するように構成された、プラズマスプレー液滴堆積サブシステム、デトネーションスプレー液滴堆積サブシステム、火炎スプレー液滴堆積サブシステム、高速酸素燃料スプレー（ＨＶＯＦ）液滴堆積サブシステム、高温スプレー液滴堆積サブシステム、冷間スプレー液滴堆積サブシステム、及びワイヤーアーク液滴堆積サブシステムの１つ以上を含んでもよい。スプレーサブシステムは、作用物質を堆積された液滴に指向するように構成された１つ以上のノズルを含んでもよい。スプレーサブシステムは、１つ以上のノズルに結合された１つ以上のポートを有するスプレーチャンバーを含んでもよい。液滴スプレーサブシステムは、均一な直径を有する液滴を生成するように構成された均一な液滴スプレーサブシステムを含んでもよい。表面は可動であってもよい。このシステムは、堆積した液滴を受容し、絶縁境界を有するドメインを有する材料をモールドの形に形成するモールドを表面上に含んでもよい。このシステムは、表面を１つ以上の所定の方向に移動させるように構成されたステージを含んでもよい。このシステムは、モールドを１つ以上の所定の方向に移動させるように構成されたステージを含んでもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムは、溶融合金液滴を生成しスプレーチャンバーに排出し、溶融合金液滴をスプレーチャンバー内の所定の位置に指向するように構成された液滴スプレーサブシステムを含む。スプレーチャンバーは、堆積された液滴と共に絶縁層を形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速させる所定の混合ガスを維持するように構成される。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムは、少なくとも１つのノズルを含む液滴スプレーサブシステムを含む。液滴スプレーサブシステムは、溶融合金液滴を生成し、１つ以上のスプレーサブチャンバー内に排出し、溶融合金液滴を１つ以上のスプレーサブチャンバー内の所定の位置に指向するように構成される。１つ以上のスプレーサブチャンバーの１つは、その内部に混合ガスと溶融合金液滴及びノズルとの反応を防ぐ第１の所定の圧力及び混合ガスを保持するように構成され、１つ以上のサブチャンバーの他方は堆積された液滴上に絶縁層を形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速する第２の所定の圧力及び混合ガスを維持するように構成される。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴を表面に指向する段階、及び作用物質を堆積された液滴に指向し、作用物質が絶縁境界を有するドメインを有する材料を生成する段階を含む。

作用物質のスプレーは、絶縁層を堆積された液滴上に直接生成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するものであってもよい。作用物質のスプレーは、絶縁層を堆積された液滴上に形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速するものであってもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴をスプレーチャンバー内部の表面に指向する段階、及び絶縁層を堆積された液滴上に形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速する、スプレーチャンバー内で所定の混合ガスを維持する段階を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、溶融合金液滴を生成する段階、溶融合金液滴をノズルで１つ以上のスプレーサブチャンバー内の表面に指向する段階、スプレーチャンバーの１つにおいて混合ガスと溶融合金液滴及びスプレーノズルとの反応を防ぐ、第１の所定の圧力及び混合ガスを維持する段階、及びスプレーサブチャンバーの他方において絶縁層を堆積された液滴上に形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する化学反応を容易にし、及び／または化学反応に加わり、及び／または化学反応を加速する第２の所定の圧力及び混合ガスに維持する段階を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料が提供される。この材料は、溶融合金液滴から形成され、その上の絶縁層及びドメインの間の絶縁境界を有する複数のドメインを含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムが提供される。このシステムは燃焼チャンバー、ガスを燃焼チャンバーに導入するように構成されたガス導入部、燃料を燃焼チャンバー内に導入するように構成された燃料導入部、ガスと燃料の混合物に点火して燃焼チャンバー内に所定の温度及び圧力を生成するように構成された点火サブシステム、電気的に絶縁性の材料で被覆された粒子からなる金属粉末を燃焼内に導入するように構成され、所定の温度がチャンバー内で金属粉末からなる調整された液滴を生成する金属粉末導入部、燃焼ガス及び調整された液滴を燃焼チャンバーからステージに向けて排出し、加速して、調整された液滴がステージに付着してその上に絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するように構成された排出部を含む。

金属粉末の粒子は、軟磁性材料からなる内部コア及び電気的に絶縁性の材料からなる外層を含んでもよい。調整された液滴は、固体の外部コア及び軟化及び／または部分的に溶融した内部コアを含んでもよい。排出部は、燃焼ガス及び調整された液滴を燃焼チャンバーから所定の速度で排出及び加速するように構成されてもよい。粒子は所定の大きさを有してもよい。ステージは、１つ以上の所定の方向に移動するように構成されてもよい。このシステムは、ステージ上に、調整された液滴を受容して絶縁境界を有するドメインを有する材料をモールドの形状に形成するモールドを含んでもよい。ステージは、１つ以上の所定の方向に移動するように構成されてもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法が提供される。この方法は、調整された液滴を、電気的に絶縁性の材料で被覆された金属粒子からなる金属粉末から所定の温度及び圧力で生成する段階及び調整された液滴をステージに指向して、調整された液滴がその上に絶縁境界を有するドメインを有する材料を生成する段階を含む。

金属粉末の粒子は、軟磁性材料からなる内部コア及び電気的に絶縁性の材料からなる外層を含んでもよく、調整された液滴を生成する段階は、固体の外部コアを提供する一方で内部コアを軟化し部分的に溶融する段階を含む。調整された液滴は、ステージに所定の速度で指向されてもよい。この方法は、ステージを１つ以上の所定の方向に移動する段階を含んでもよい。この方法は、ステージ上にモールドを提供する段階を含んでもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、絶縁境界を有するバルク材料を金属材料及び絶縁材料源から形成するシステムが提供される。このシステムは、加熱デバイス、堆積デバイス、被覆デバイス、及びバルク材料を支持するように構成された支持部を含む。加熱デバイスは、金属材料を加熱して軟化または溶融した状態を有する粒子を形成し、被覆デバイスは金属材料を源からの絶縁材料で被覆し、堆積デバイスは軟化または溶融した状態の金属材料の粒子を支持部上に堆積して絶縁境界を有するバルク材料を形成する。

絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、堆積デバイスは軟化または溶融された状態の金属材料の粒子を堆積経路における支持部上に堆積し、絶縁境界が、堆積経路における反応性化学源の化学反応から被覆デバイスによって金属材料上に形成される。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、堆積デバイスが軟化または溶融された状態の金属材料の粒子を支持部上に堆積した後に、絶縁境界が反応性化学源の化学反応から被覆デバイスによって金属材料上に形成されてもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料で被覆して絶縁境界を、粒子の表面において反応性化学源の化学反応から形成してもよい。堆積デバイスは、均一な液滴スプレー堆積デバイスを含んでもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料で被覆して反応気体中で反応性化学源の化学反応から形成される絶縁境界を形成してもよい。絶縁材料源は、反応性化学源及び作用物質を含んでもよく、被覆デバイスは金属材料を絶縁材料で被覆して作用物質の共スプレーによって誘導された反応気体中で反応性化学源の化学反応から形成される絶縁境界を形成してもよい。被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料で被覆して、絶縁材料の共スプレーから形成された絶縁境界を形成してもよい。被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料で被覆して絶縁材料源からの化学反応及び被覆から形成される絶縁境界を形成してもよい。バルク材料は、金属材料から形成され絶縁境界を有するドメインを含んでもよい。軟化または溶融された状態は、金属材料の融点より低い温度であってもよい。堆積デバイスは、被覆デバイスが金属材料を絶縁材料源から被覆する間に同時に粒子を堆積してもよい。堆積デバイスが粒子を堆積した後に、被覆デバイスが金属材料を絶縁材料で被覆してもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、軟磁性バルク材料を磁性体材料および絶縁材料源から形成するためのシステムが提供される。このシステムは、支持部に接続された加熱デバイスおよび支持部に接続された堆積システムを含み、支持部は軟磁性バルク材料を支持するように構成される。加熱デバイスは磁性体材料を加熱して軟化状態を有する粒子を形成し、堆積デバイスは軟化状態の磁性体材料の粒子を支持部上に堆積して軟磁性バルク材料を形成し、軟磁性バルク材料は絶縁材料源から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する。

絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、堆積デバイスは軟化または溶融状態の磁性体材料の粒子を堆積経路内の支持部上に堆積し、絶縁境界が磁性体材料上に被覆デバイスによって堆積経路内の反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、堆積デバイスが軟化または溶融状態の磁性体材料の粒子を支持部上に堆積した後で、絶縁境界が磁性体材料上に被覆デバイスによって反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。軟化状態は磁性体材料の融点より高い温度であってもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、絶縁境界が粒子の表面に反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。堆積デバイスは、均一な液滴スプレー堆積デバイスを含んでもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、絶縁境界は反応気体中で反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。絶縁材料源は、反応性化学源及び作用物質を含んでもよく、絶縁境界は作用物質の共スプレーによって誘導された反応気体内で反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。絶縁境界は、絶縁材料の共スプレーから形成されてもよい。絶縁境界は、化学反応及び絶縁材料源からの被覆から形成されてもよい。軟化状態は磁性体材料の融点より低い温度であってもよい。このシステムは磁性体材料を絶縁材料で被覆する被覆デバイスを含んでもよい。粒子は絶縁材料で被覆された磁性体材料を含んでもよい。粒子は、絶縁材料で被覆された磁性体材料の被覆された粒子を含んでもよく、被覆された粒子は加熱デバイスによって加熱される。このシステムは、磁性体材料を源からの絶縁材料で被覆する被覆デバイスを含んでもよく、被覆デバイスが磁性体材料を絶縁材料で被覆する間に同時に堆積デバイスが粒子を堆積する。このシステムは、堆積デバイスが粒子を堆積した後に磁性体材料を絶縁材料で被覆しうる被覆デバイスを含んでもよい。

開示された実施形態の他の態様に従えば、磁性体材料及び絶縁材料源から形成された軟磁性バルク材料を形成するシステムが提供される。このシステムは、加熱デバイス、堆積デバイス、被覆デバイスおよび軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部を含む。加熱デバイスは、磁性体材料を加熱して軟化または溶融状態を有する粒子を形成し、被覆デバイスは磁性体材料を源からの絶縁材料源で被覆し、堆積デバイスは軟化または溶融状態の磁性体材料の粒子を支持部上に堆積して、絶縁境界を有する軟磁性バルク材料を形成する。

絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、被覆デバイスは、磁性体材料を絶縁材料で被覆して粒子の表面に反応性化学源の化学反応から絶縁境界を形成してもよい。絶縁材料源は、反応性化学源を含んでもよく、被覆デバイスは磁性体材料を絶縁材料で被覆して反応気体中の反応性化学源の化学反応から形成された絶縁境界を形成してもよい。絶縁材料源は、反応性化学源及び作用物質を含んでもよく、被覆デバイスは磁性体材料を源からの絶縁材料で被覆して、作用物質の共スプレーによって誘導された反応気体中の反応性化学源の化学反応から形成された絶縁境界を形成するものであってよい。被覆デバイスは、磁性体材料を源からの絶縁材料で被覆して、絶縁材料の共スプレーから形成された絶縁境界を形成してもよい。被覆デバイスは、磁性体材料を源からの絶縁材料で被覆して絶縁材料源からの化学反応及び被覆から形成された絶縁境界を形成してもよい。軟磁性バルク材料は、絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを含んでもよい。軟化状態は、磁性体材料の融点より低い温度であってよい。堆積デバイスは、被覆デバイスが磁性体材料を絶縁材料で被覆する間に同時に粒子を堆積してもよい。堆積デバイスが粒子を堆積した後に被覆デバイスが磁性体材料を絶縁材料で被覆してもよい。

開示された実施形態の１つの態様に従えば、絶縁境界を有するバルク材料を形成する方法が提供される。この方法は、金属材料を提供する段階、絶縁材料源を提供する段階、バルク材料を支持するように構成された支持部を提供する段階、金属材料を軟化状態に加熱する段階、及び軟化または溶融状態の金属材料の粒子を支持部上に堆積して絶縁境界を有する金属材料から形成されたドメインを有するバルク材料を形成する段階を含む。

絶縁材料源を提供する段階は、反応性化学源を提供する段階を含んでもよく、軟化状態の金属材料の粒子は、堆積経路内の支持部上に堆積されてもよく、絶縁境界は堆積経路内の反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。絶縁材料源を提供する段階は、反応性化学源を提供する段階を含んでもよく、絶縁境界は軟化状態の金属材料の粒子を支持部上に堆積する段階のあとに反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。この方法は、金属材料の融点よりも高い温度で溶融状態を設定する段階を含んでもよい。絶縁材料源を提供する段階は、反応性化学源を提供する段階を含んでもよく、絶縁境界は粒子の表面において反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。粒子を堆積する段階は、支持部上に粒子を均一に堆積する段階を含んでもよい。絶縁材料源を提供する段階は、反応性化学源を提供する段階を含んでもよく、絶縁境界は反応性気体内で反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。絶縁材料源を提供する段階は、反応性化学源及び作用物質を提供する段階を含んでもよく、絶縁境界は作用物質の共スプレーによって誘導された反応性気体中で反応性化学源の化学反応から形成されてもよい。この方法は、絶縁材料を共スプレーすることによって絶縁境界を形成する段階を含んでもよい。この方法は、絶縁境界を絶縁材料源からの化学反応及び被覆から形成する段階を含んでもよい。軟化状態は金属材料の融点よりも低い温度であってもよい。この方法は、金属材料を絶縁材料で被覆する段階を含んでもよい。粒子は絶縁材料で被覆された金属材料を含んでもよい。粒子は、絶縁材料で被覆された金属材料の被覆された粒子を含んでもよく、材料を加熱する段階は絶縁境界で被覆する金属材料の被覆された粒子を加熱する段階を含んでもよい。この方法は、粒子を堆積する間に同時に金属材料を絶縁材料で被覆する段階を含んでもよい。この方法は、粒子を堆積した後に金属材料を絶縁材料で被覆する段階を含んでもよい。この方法は、バルク金属材料をアニーリングする段階を含んでもよい。この方法は、粒子を堆積する間に同時にバルク金属材料を加熱する段階を含んでもよい。

開示された実施形態の１つの態様に従えば、軟磁性バルク材料を形成する方法が提供される。この方法は磁性体材料を提供する段階、絶縁材料源を提供する段階、軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部を提供する段階、磁性体材料を軟化状態に加熱する段階、及び軟化状態の磁性体材料の粒子を支持部上に堆積して絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する軟磁性バルク材料を形成する段階を含む。

開示された実施形態の１つの態様に従えば、表面上に形成されたバルク材料が提供される。バルク材料は、複数の金属材料の接着されたドメインを含み、金属材料の複数のドメインのほぼ全てのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の所定の層によって離隔される。複数のドメインの第１の部分は表面を形成する。複数のドメインの第２の部分は第１の部分から成長した金属材料の連続的なドメインを含み、連続的なドメインのほぼすべてのドメインはそれぞれ第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面に対向し、第２の表面は連続するドメインの形状に合致した形状であり、第２の部分の連続的なドメイン内のドメインの大部分は、実質的に凸状の表面を含む第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を含む第２の表面を有する。

高い抵抗率の絶縁材料の層は、約１×１０^３Ωｍを超える抵抗率を有する材料を含んでもよい。高い抵抗率の絶縁材料の層は選択可能なほぼ均一な厚さを有してもよい。金属材料は、強磁性体材料を含んでもよい。高い抵抗率の絶縁材料の層は、セラミックを含んでもよい。第１の表面及び第２の表面はドメインの表面全体を形成してもよい。第１の表面は、第１の部分からほぼ均一な方向に成長したものであってよい。

開示された実施形態の１つの態様に従えば、表面上に形成された軟磁性バルク材料が提供される。軟磁性バルク材料は、磁性体材料の複数のドメインを含み、磁性体材料の複数のドメインのそれぞれのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の選択可能な被覆によって実質的に離隔される。複数のドメインの第１の部分は表面を形成する。複数のドメインの第２の部分は、第１の部分から成長した磁性体材料の連続的なドメインを含み、第２の部分の磁性体材料の連続的なドメイン内のほぼすべてのドメインは、それぞれが第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は実質的に凸状の表面を含み、第２の表面は１つ以上の実質的に凹状の表面を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、電源に接続された電気的デバイスが提供される。電気的デバイスは軟磁性コア及び軟磁性コアに接続され軟磁性コアの一部を取り囲む巻線を含み、巻線は電源に接続される。軟磁性コアは、磁性体材料の複数のドメインを含み、複数のドメインのそれぞれのドメインは、高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔される。複数のドメインは軟磁性コアを通じて成長した磁性体材料の連続的なドメインを含む。実質的に、第２の部分における連続的なドメインの全てはそれぞれ、第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は実質的に凸状の表面を含み、第２の表面は１つ以上の実質的に凹状の表面を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、電源に結合された電気モータが提供される。電気モータはフレーム、フレームに接続された回転子、フレームに接続された固定子を含み、回転子または固定子の少なくとも１つは、電源及び軟磁性コアに接続された巻線を含む。巻線は、軟磁性コアの一部に巻きつけられる。軟磁性コアは、磁性体材料の複数のドメインを含み、複数のドメインのそれぞれのドメインは、高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔されている。複数のドメインは、軟磁性コアを通して成長した磁性体材料の連続的なドメインを含む。第２の部分における連続的なドメインのほぼ全ては、それぞれ第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は実質的に凸状の表面を含み、第２の表面は１つ以上の実質的に凹状の表面を含む。

開示された実施形態の他の態様に従えば、表面上に形成された軟磁性バルク材料が提供される。軟磁性バルク材料は、磁性体材料の接着された複数のドメインを含み、磁性体材料の複数のドメインのほぼすべてのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の層によって離隔される。複数のドメインの第１の部分は表面を形成する。複数のドメインの第２の部分は第１の部分から成長した磁性体材料の連続的なドメインを含み、連続的なドメインのほぼすべてのドメインのそれぞれは第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面と対向し、第２の表面は連続するドメインの形状に合致した形状である。第２の部分における連続的なドメインの大部分のドメインは実質的に凸状の表面を含む第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を含む第２の表面を有する。

開示された実施形態の他の態様に従えば、電源に接続された電気的デバイスが提供される。この電気的デバイスは、軟磁性コア及び軟磁性コアに接続され軟磁性コアの一部を取り囲む巻線を含み、巻線は電源に接続される。軟磁性コアは複数のドメインを含み、複数のドメインのそれぞれのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔される。複数のドメインは、軟磁性コアを通して成長した磁性体材料の連続的なドメインを含む。ほぼ全ての連続的なドメインのそれぞれは第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面に対向し、第２の表面は金属材料の連続するドメインの形状に合致した形状であり、第２の部分における連続的なドメインの大部分のドメインは実質的に凸状の表面を含む第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を含む第２の表面を有する。

開示された実施形態の他の態様によれば、電源に接続された電気的デバイスが提供される。この電気的デバイスは、軟磁性コア及び軟磁性コアに接続され軟磁性コアの一部を取り囲む巻線を含み、巻線は電源に接続される。軟磁性コアは複数のドメインを含み、複数のドメインのそれぞれのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔される。複数のドメインは、軟磁性コアを通して成長した磁性体材料の連続的なドメインを含む。ほぼすべての連続的なドメインのそれぞれは第１の表面及び第２の表面を含み、第１の表面は第２の表面に対向し、第２の表面は金属材料の成長したドメインの形状に合致した形状であり、第２の部分における連続的なドメインの大部分は実質的に凸状の表面を含む第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を含む第２の表面を有する。

他の例示的な実施形態では、磁性体材料及び絶縁材料源から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成するためのシステムが提供される。このシステムは、加熱デバイス、堆積デバイス、所定の形状の軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部、及び所定の形状の少なくとも一部のネガとして構成されたマスクを有する。加熱デバイスは磁性体材料を加熱して軟化状態の粒子を形成し、堆積デバイスは、堆積デバイスと支持部との間に位置するマスクと共に、支持部上に軟化状態の磁性体材料の粒子の連続層を堆積する。マスクは連続層の堆積に際し、支持部に対してある位置に動かされる。マスクは軟化状態の磁性体材料の粒子の連続層が支持部上に堆積されるのを選択的にブロックし、支持部上に所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する。

他の例示的な方法によれば、磁性体材料及び絶縁材料源から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する方法が提供される。この方法は、加熱デバイスを提供するステップ、堆積デバイスを提供するステップ、所定の形状の軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部を提供するステップ、所定の形状の少なくとも一部のネガとして構成されたマスクを提供するステップ、加熱デバイスで磁性体材料を加熱して軟化状態の粒子を形成するステップ、堆積デバイスと支持部との間にマスクを配置するステップ、堆積デバイスで支持部上に軟化状態の磁性体材料の粒子の連続層を堆積するステップ、及び連続層の堆積の際に支持部に対してマスクの位置を動かすステップを備える。マスクは軟化状態の磁性体材料の粒子の連続層が支持部上に堆積されるのを選択的にブロックし、支持部上に所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する。

他の例示的な方法によれば、磁性体材料及び非磁性体材料から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する方法が提供される。この方法は、所定の形状の軟磁性バルク材料を収容するのに適したリザーバを提供するステップと、熱源を提供するステップと、リザーバ内の磁性体材料及び非磁性体材料を反応の発火温度まで加熱して所定の形状の軟磁性バルク材料を形成するステップとを備える。所定の形状の軟磁性バルク材料は、反応から形成された絶縁境界を伴う磁性体材料から形成されたドメインを有する。

他の対象、特徴及び利点は、以下の実施形態の説明及び添付した図面から当業者へ提供されるであろう。

システムの１つの実施形態の一次構成要素及び絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する方法を示す概略的なブロック図である。 制御された気体内の液滴スプレーサブシステムの他の実施形態を示す概略的な側面図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料の促進する製造のためのシステムおよび方法の他の実施形態を示す概略的な側面図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムおよび方法の他の実施形態を示す概略的な側面図である。 １つ以上の実施形態のシステムおよび方法を用いて生成された絶縁境界を有するドメインを有する材料の１つの実施形態の概略図である。 １つ以上の実施形態のシステムおよび方法を用いて生成された絶縁境界を有するドメインを有する材料の他の実施形態の概略図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法の他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法の他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法の１つの実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 図８に示されるシステムに関連する絶縁境界を有する材料の形成の一例を示す側面図である。 １つ以上の実施形態のシステムおよび方法を用いて生成された絶縁境界を有するドメインを有する材料の１つの実施形態の概略図である。 １つ以上の実施形態のシステム及び方法を用いて生成された絶縁境界を有するドメインを有する材料の他の実施形態の概略図である。 図８に示されたシステムに関連する絶縁境界を有するドメインを有する材料の形成の一例を示す側面図である。 図８に示されたシステムに関連する絶縁境界を有するドメインを有する材料の形成の一例を示す側面図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法の他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 図１３に示されたシステムに関連する絶縁境界を有するドメインを有する材料の形成の一例を示す側面図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法のさらに他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 図８から１５の１つ以上に示されたシステムに関連する液滴の個別の堆積プロセスの一例を示す概略的な上面図である。 複数のオリフィスを含む図８から１５の１つ以上に示されたシステムのためのノズルの一例を示す概略的な側面図である。 図８から１５の１つ以上に示された液滴スプレーサブシステムの他の実施形態を示す概略的な側面図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法のさらに他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するシステムおよび方法のさらに他の実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステムおよび方法の１つの実施形態の一次構成要素を示す概略的なブロック図である。 図２１に示された絶縁境界を有するドメインを有する構造材料をさらに詳細に示す概略図である。 図２１に示された絶縁境界を有するドメインを有する構造材料をさらに詳細に示す概略図である。 構造材料の１つの実施形態の概略的な断面図である。 構造材料の１つの実施形態の概略的な断面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むブラシレスモーターの１つの実施形態の概略的な分解等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むブラシレスモーターの１つの実施形態の概略的な上面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むリニアモーターの概略的な側面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むリニアモーターの概略的な側面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込む発電機の概略的な分解等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むステッピングモーターの３次元切断等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むＡＣモーターの３次元分解等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込む音響スピーカーの１つの実施形態の３次元切断等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むトランスの３次元等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込む電源トランスの３次元切断等角図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込む電源トランスの概略的な側面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むソレノイドの概略的な側面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むインダクターの概略的な上面図である。 開示された実施形態の構造材料を組み込むリレーの概略的な側面図である。 堆積システムの概略的な断面図である。 固定子の図である。 マスクの図である。 マスクの図である。 材料の断面図である。 材料の断面図である。 堆積システムの概略的な断面図である。 堆積システムの概略的な断面図である。 モールドの図である。

以下に開示される実施形態とは別に、開示された実施形態の発明は様々な方法で他の実施形態であることが可能であり、実施されまたは実行されることが可能である。従って、開示された実施形態は、その応用において以下の説明に記載されまたは図に示された構成要素の構造及び配置の詳細に限定されないことを理解する必要がある。本明細書においてただ１つの実施形態が説明されている場合には、その特許請求の範囲はその実施形態に限定されるものではない。さらに、本願の特許請求の範囲は、特定の除外、制限または排除を明示する明確で確固たる証拠がなければ、限定的に読み取られるべきではない。

図１には、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成するためのシステム１０及びその方法が示されている。システム１０は溶融合金液滴１６を生成し溶融合金液滴１６を表面２０の方へ指向するように構成された液滴スプレーサブシステム１２を含む。１つの設計において、液滴スプレーサブシステム１２は溶融合金液滴をスプレーチャンバー１８内に指向する。代替的な態様において、スプレーチャンバー１８は以下に議論されるように必要とされない。

１つの実施形態において、液滴スプレーサブシステム１２は、溶融合金液滴１６を生成し溶融合金液滴１６を表面２０の方向へ指向するるつぼ１４を含む。るつぼ１４は、溶融合金４４をチャンバー４６内で形成するヒーター４２を含んでもよい。溶融合金４４を形成するのに用いられる材料は、高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを有するものであってよい。溶融合金４４は、鉄系合金、鉄−コバルト合金、ニッケル−鉄合金、シリコン鉄合金、鉄−アルミニウム合金、フェライト系ステンレス鋼、または類似の種類の合金のような軟磁性鉄合金からなるものであってよい。チャンバー４６は、ポート４５を介して不活性ガス４７を受け取ってもよい。溶融合金４４は、ポート４５を介して導入される不活性ガス４７から印加される圧力のために、オリフィス２２を通して排出されてもよい。振動伝達部５１を有するアクチュエータ５０が、溶融合金４４のジェットを特定の振動数で振動させて溶融合金４４をオリフィス２２を通して排出される液滴１６の流動に細分化するために用いられてもよい。るつぼ１４はまた、温度センサ４８を含んでもよい。図示されるようにるつぼ１４は１つのオリフィス２２を含むが、代替的に、るつぼ１４は表面２０上への液滴１６の堆積速度をより高く提供するために必要なだけのどのような数のオリフィス２２、例えば１００以上のオリフィスを有するものであってもよい。

類似の部品は類似の符号を与えられた図２の液滴スプレーサブシステム１２’は、溶融合金液滴１６を生成し溶融合金液滴１６を表面２０の方へ指向するワイヤーアーク液滴堆積サブシステム２５０を含む。ワイヤーアーク液滴堆積サブシステム２５０は、正のワイヤーアークワイヤー２５４及び負のアークワイヤー２５６を収容するチャンバー２５２を含む。合金２５８は好適にはワイヤーアークワイヤー２５４、２５６のそれぞれに配置される。合金２５８は、表面２０に向けて指向される液滴１６を生成するのに用いられてもよく、炭素、硫黄及び窒素成分の非常に低い（例えば、０．００５％より少ない）鉄（例えば約９８％より多い）から主になるものであってもよく、この例においては、良好な磁気特性を達成するためにＳｉまたはＡｌである残りの成分と共にわずかな量のＣｒ（例えば約１％より少ない）を含んでもよい。冶金学的組成は、絶縁境界を有するドメインを有する材料の最終特性の改善を提供するために変更されてもよい。ノズル２６０は、１つ以上のガス２６２、２６４、例えば雰囲気の空気、アルゴン及び類似物の１つ以上を、チャンバー２５２内にガス２６８を生成するために導入するように構成されてもよい。圧力制御バルブ２６６は、１つ以上のガス２６２、２６４のチャンバー２５２への流動を制御する。動作時には、正のアークワイヤ２５４及び負のアークワイヤ２５６に印加された電圧は、合金２５８に、表面２０の方向へ指向される溶融合金液滴１６を形成させるアーク２７０を発生させる。１つの例において、約１８から４８ボルトの間の電圧および約１５から４００アンペアの間の電流が正のワイヤーアーク２５４及び負のアークワイヤー２５６に印加されて液滴１６の連続的なワイヤーアークスプレープロセスを提供するものであってもよい。この例において、システム１０はスプレーチャンバー１６を含む。

類似の部品には類似の符号が与えられた図３のシステム１０’は、溶融合金液滴１６を生成し溶融合金液滴１６を表面２０の方向へ指向するワイヤーアーク液滴堆積サブシステム２５０’を有する液滴スプレーサブシステム１２’’を含む。ここで、システム１０’は図２のチャンバー２５２及び図１、２のチャンバー１８を含まない。その代わりに、図３のノズル２６０は、１つ以上のガス２６２、２６４を導入して正のアークワイヤー２５４及び負のアークワイヤー２５６に近接した領域内にガス２６８を発生させるように構成されてもよい。図２を参照して上述したのと同様に、正のアークワイヤー２５４及び負のアークワイヤー２５６に印加された電圧は、合金２５８に、表面２０に向けて指向される溶融合金液滴１６を形成させるアーク２７０を発生させる。反応性ガス２６（以下に議論する）が飛翔中の溶融合金液滴１６に近接した領域に、例えばノズル２６３を用いて導入される。シュラウド２６１が反応性ガス２６及び液滴１６を表面２０に近接した領域に収容するように用いられてもよい。

類似した部品に類似した符号が与えられた図４のシステム１０’’は、表面２０上への溶融合金液滴１６のより高いスプレー堆積速度を同時に達成するのに用いられうる、複数の正アークワイヤー２５４、負のアークワイヤー２５６及びノズル２６０を有するワイヤーアーク液滴堆積サブシステム２５０’’を有する液滴スプレー堆積サブシステム１２’’’を含んでもよい。ワイヤーアーク２５４、２５６及び上述の類似の堆積デバイスは、異なる方向に提供されて絶縁境界のドメインを有する材料を形成するものであってもよい。ワイヤーアーク液滴堆積サブシステム２５０’’はチャンバー内に収容されていない。代替的な態様において、ワイヤーアークスプレー２５０’’はチャンバー、例えば図２のチャンバー２５２に収容されてもよい。チャンバーが用いられない場合、図４のシュラウド２６１が反応性ガス２６及び液滴１６を表面２０に近接した領域に収容するのに用いられる。

代替的な態様において、図１から４の液滴スプレーサブシステム１２は、プラズマスプレー液滴堆積サブシステム、デトネーションスプレー液滴堆積サブシステム、火炎スプレー液滴堆積サブシステム、高速酸素燃料スプレー（ＨＶＯＦ）液滴堆積サブシステム、高温スプレー液滴堆積サブシステム、冷間スプレー液滴堆積サブシステム、またはどのような類似の種類のスプレー液滴堆積サブシステムを利用するものであってもよい。従って、どのような適切な堆積システムが上述の１つ以上の開示された実施形態に従って用いられてもよい。

図１から４の液滴スプレーサブシステム１２は、単一または複数のロボットアーム上及び／または機械的構成上に搭載されて品質を改善し、スプレー時間を短縮し、プロセスの経済性を改善するものであってもよい。サブシステムは、同一の近接した位置に同時に液滴１６をスプレーしてもよく、または順次特定の位置にスプレーするように互い違いであってもよい。液滴スプレーサブシステム１２は、以下のスプレーパラメータ：ワイヤー速度、ガス圧力、シュラウドガス圧力、スプレー距離、電圧、電流、基板の移動速度及び／またはアークツールの移動速度の１つ以上を制御することによって制御され、促進されてもよい。

図１及び２のシステム１０はまたガス２６、例えば反応性気体をスプレーチャンバー２８に導入するように構成されたスプレーチャンバー１８に接続されたポート２４を含んでもよい。図３及び４のシステム１０’、１０’’はガス２６、例えば反応性気体を飛翔中の液滴１６に近接する領域に導入してもよい。ガス２６は、液滴１６が表面２０に向けて飛翔しているときに液滴１６上に絶縁層を形成するように選択されてもよい。液滴との反応に加わりうる１つ以上のガスの混合物が飛翔中の液滴１６に近接した領域に導入されてもよい。図１における符号２８は、図１から４に示されるように、表面２０への飛翔中に飛翔中の溶融合金液滴１６上に形成される絶縁層３０の例を示している。絶縁層３０を有する液滴１６が表面２０上に付着すると、それらは絶縁境界を有するドメインを有する材料３２の初期状態を形成する。その後、絶縁層３０を有する後続の液滴１６が、それ以前に形成された材料３２上に付着する。開示された実施形態の１つの態様において、例えばＸ−Ｙステージ、回転テーブル、表面２０の縦方向回転及び横方向回転角度を追加的に変更できるステージのようなステージ４０や、形成時に制御された状態で材料３２を支持し及び／または材料３２を移動させることが可能なその他どのような適切な構成も用いて、表面２０は移動可能である。システム１０は、当業者に知られたどのような所望の形状も有する材料３２を生成するために表面２０上に配置されたモールド（図示されない）を含んでもよい。

図５Ａは、間に絶縁境界３６を有するドメイン３４を含む材料３２の例を示す。絶縁境界３６は、液滴１６上の絶縁層、例えば図１の絶縁層３０から形成される。図５Ａの材料３２は、図示されたように実質的に完全に形成された隣接するドメイン３４との間に境界３６を含んでもよい。開示された実施形態の他の態様において、図５Ｂにおける材料３２は、図示されるように隣接するドメイン３４との間に不連続部を有する境界３６を含んでもよい。図５Ａ、５Ｂにおける材料３２は、渦電流損失を低減し、隣接するドメイン３４の間の境界３６における不連続部は材料３２の機械的特性を向上する。結果的に、材料３２は合金の高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを保ちうる。ここで、境界３６は隣接するドメイン３４の間の導電率を制限する。材料３２は、その透磁率、保磁力及び飽和特性のために優れた磁力経路を提供する。材料３２の制限された伝導率は、例えばモーターが回転する際の磁場の急速な変化に関連する渦電流損失を最小化する。システム１０及びその方法は、単一の段階であってもよく、時間及び金額を省く完全に自動化されたプロセスであってもよく、実質的に廃棄物を発生させない。開示された実施形態の代替的な態様において、システム１０は手動で、半自動で、またはその他の方法で動作してもよい。

類似の部分が類似の符号を含む図６のシステム１０’’’は、作用物質６４をスプレーチャンバー１８内に導入するように構成された少なくとも１つのポート、例えばポート６２及び／または６３を含むスプレーサブシステム６０も含んでもよい。液滴１６が表面２０に向けて飛翔中に、スプレーサブシステム６０は、上に絶縁層、例えば図１における絶縁層３０を有する液滴１６を図３における作用物質６４で被覆するスプレー作用物質６４のスプレー６６及び／またはスプレー６７を発生させる。作用物質６４は好適には絶縁層３０を形成する化学反応を誘導し及び／または粒子を覆って絶縁層３０を形成させてもよく、または同時にまたは連続的に発生しうるそれらの組み合わせでもよい。同様に、図３のシステム１０’及び図４のシステム１０”もまた飛翔中の液滴１６に作用物質を導入してもよい。図１における符号２８は、絶縁被覆３０で液滴１６を被覆する作用物質６４（点線部）の一例を示している。作用物質６４は、材料３２に追加的な絶縁性を提供する。作用物質６４は、好適には絶縁層３０を形成する化学反応を誘導するものであってよく、粒子を被覆して絶縁層３０を形成するものであってよく、または同時あるいは連続的に発生しうるそれらの組み合わせであってもよい。

図１、２、６におけるシステム１０は、図６におけるＤＣ源７２に接続された帯電平板７０を含んでもよい。帯電平板７０は、液滴１６の荷電状態を発生させて表面２０へ向かう軌跡を制御する。好適には、コイル（図示されない）が液滴１６の軌跡を制御するのに用いられてもよい。帯電平板７０は、いくつかの応用例において液滴１６を電気的に荷電させて互いに反発させ、互いに結合しないようにするために利用されてもよい。

図１、２、６におけるシステム１０は、図６におけるガス排気ポート１００を含んでもよい。排気ポート１００は、ポート２４によって導入された過剰なガス２６及び／またはスプレーサブシステム６０によって導入された過剰な作用物質６４を排出するために用いられてもよい。さらに、ガス２６（例えば反応性気体）内の特定のガスが消費されることとなると、排気ポート１００は制御された状態でスプレーチャンバー１８内にガス２６を置き換えることを可能とする。同様に、図３におけるシステム１０’及び図４におけるシステム１０’’もまたガス排気ポートを含んでも良い。

図１、２、６におけるシステム１０は、図１におけるチャンバー４６の内部または図２におけるチャンバー２５２の内部に圧力センサ１０２を含んでもよい。図１、２、６におけるシステム１０はまた、スプレーチャンバー１８内の図２における圧力センサ１０４及び／またはるつぼ１４とスプレーチャンバー１８との間の図１、２、６における圧力差センサ１０６及び／またはチャンバー２５２とスプレーチャンバー１８との間の図２における圧力差センサ１０６を含んでもよい。センサ１０２及び１０４または１０６によって提供される圧力差に関する情報は、図１から６における不活性ガス４７のるつぼ１４への供給およびスプレーチャンバー１８内へのガス２６の供給またはチャンバー２５２への図２におけるガス２６２、２６４の供給を制御するために利用されてもよい。圧力差は、オリフィス２０を通した溶融合金４４の排出率を制御する方法として用いられてもよい。１つの設計において、ポート４５に接続された図６における制御可能なバルブ１０８は、チャンバー４６への不活性ガスの流動を制御するのに用いられてもよい。同様に、制御バルブ２６６は、チャンバー２５２内へのガス２６２、２６４の流動を制御するために用いられてもよい。ポート２４に接続された図１、２、６における制御可能なバルブ１１０は、スプレーチャンバー１８内へのガス２６の流動を制御するために利用されてもよい。流量計（図示されない）がまたスプレーチャンバー１８内へのガス２６の流量を測定するためにポート２４へ接続されてもよい。

図１、２、６におけるシステム１０は、センサ１０２、１０４及び／または１０６からの測定結果及びポート２４に接続された流量計からの情報を利用して制御可能なバルブ１０８、１１０または２６６を調整し、チャンバー４６とスプレーチャンバー１８との間またはチャンバー２５２とスプレーチャンバー１８との間の所望の圧力差及びスプレーチャンバー１８内へのガス２６の所望の流量を維持しうるコントローラ（図示せず）もまた含んでもよい。コントローラは、るつぼ１４内の温度センサ４８からの測定結果を利用してヒーター４２の動作を調整し、溶融合金４４の所望の温度を達成／維持してもよい。コントローラはまた、るつぼ１４内の振動伝達部５１の図１におけるアクチュエータ５０によって作り出される力の周波数（及び可能な場合強度）もまた制御してもよい。

図１、２、６におけるシステム１０は、材料３２上に堆積された液滴１６の温度を測定するためのデバイスおよび材料３２上に堆積された液滴の温度を制御するデバイスを含んでもよい。

類似の部分が類似の符号を含む図７におけるシステム１０’’は、作用物質８０をスプレーチャンバー１８内に導入するように構成された少なくとも１つのポート、例えばポート６２及び／またはポート６３を含むスプレーサブシステム６０を含んでもよい。ここで、反応性ガスが利用されなくてもよい。スプレーサブシステム６０は、液滴１６が表面２０に向けて飛翔中に、液滴１６上へ図１の絶縁被覆３０を形成するために作用物質８０で液滴１６を被覆するスプレー作用物質８０のスプレー８６及び／またはスプレー８７を発生させる。このことによって例えば上述のように、絶縁境界３６を有する図５Ａ、５Ｂにおけるドメイン３４を有する材料３２が生成される。

図１から４、６、７における液滴スプレーサブシステム１２は、均一な直径を有する液滴１６を生成するように構成された均一液滴スプレーシステムであってもよい。

絶縁境界を有するドメインを含む材料３２を形成するための図１から４、６、７におけるシステム１０及び関連するその方法は、モーターコアまたは以下にさらに詳細に説明されるように絶縁境界を有するドメインを有する材料から利点を得られうるどのような類似の種類のデバイスのための代替的な材料及び製造プロセスであってもよい。電気モーターの固定子巻芯は本発明の１つ以上の実施形態のシステム及び方法を用いて製造されてもよい。システム１０は、図１から７を参照して上述されたように、好適には液滴スプレー堆積サブシステム１２及びポート２４によって導入されて液滴１６の表面上の絶縁層３０の制御された形成を促進する反応性気体を用いる単一ステップネット形状の製造プロセスであってもよい。

液滴１６を形成するために選択された材料は、低い保磁力及び高い飽和インダクションを有する透磁率の高い材料３２を形成する。図５Ａ、５Ｂにおける境界３６は、材料３２の良好な磁力経路を提供する能力をやや低下させる。しかしながら、境界３６は非常に薄くてもよく、例えば約０．０５μｍから約５μｍであり、材料３２が非常に密度が高くてもよいため、この低下は比較的小さい。材料３２の形成コストが低いことに加えて、このことは、ＳＭＣにおける金属粉末の近接する粒子の会合する表面が完全に合致していないために個々の粒子間により大きな空隙を有するような、背景技術において説明した従来のＳＭＣに対する他の利点である。絶縁境界３６は、隣接するドメイン３４間の導電率を制限する。材料３２はその透磁率、保磁力及び飽和特性のために優れた磁力経路を提供する。材料３０の制限された導電率は、モーターが回転する際の磁場の急速な変化に関連する渦電流損失を最小化する。

電気モーターのハイブリッド場幾何形状は絶縁境界３６を有するドメイン３４を有する材料３２を用いて発展させられてもよい。材料３２は従来のモーターの非等方的に積層されたコアに関する設計制約を排除しうる。本発明の１つ以上の実施形態の材料３２を形成するシステムおよび方法は、モーターのコアが内蔵冷却経路及びコギング低減測定に適合することを可能にしうる。効率的な冷却は、例えば電気自動車における高いモーター出力のために巻線内の電流密度を増加させるために不可欠である。コギング低減測定は、基板取り扱いや医療ロボットを含む精密機械における低い振動のために重要である。

本発明の１つ以上の実施形態の材料３２を形成するシステム１０及び方法は、均一液滴スプレー（ＵＤＳ）堆積技術の分野の最新の開発成果を利用してもよい。ＵＤＳプロセスは、溶融ジェットの制御された毛細管微粒子化を単一寸法の均一な液滴に利用する急速固体化プロセスの方法である。例えば、Ｃｈｕｎ，Ｊ．−Ｈ．及びＰａｓｓｏｗ，Ｃ．Ｈ．による“Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅｄ Ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ Ｓｉｚｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｄｒｏｐｌｅｓ”と題する特許文献１及びＲｏｙ，Ｓ．及びＡｎｄｏ Ｔ．による非特許文献７を参照のこと。これらは共に参照によって本明細書に組み込まれる。均一な溶融金属液滴は基板上に高密度に堆積され急速に固体化して小型で強い堆積物に結合するため、ＵＤＳプロセスは液滴によって目的とする液滴を作り出すことが可能である。

従来のＵＤＳプロセスでは、るつぼ内の金属はヒーターによって溶融され、不活性ガス供給から印加される圧力によってオリフィスを通して排出される。排出された溶融金属は層流ジェットを形成し、圧電トランスデューサによって特定の周波数で振動される。振動による擾乱はジェットの均一な液滴の流れへの制御された破砕を引き起こす。帯電平板が、いくつかの応用例において、液滴が互いに反発し、結合を防ぐように液滴を電気的に帯電させることに利用されてもよい。

材料３２を形成するシステム１０及び方法は均一な直径を有する、図１から４、６、７の液滴１６を生成するために従来のＵＤＳ堆積プロセスの基本的な要素を用いてもよい。図１における液滴スプレーサブシステム１２は、液滴１６の飛翔中に液滴１６の表面上に絶縁層３０の同時形成と組み合わされた従来のＵＤＳプロセスを用い、隣接するドメイン間の導電率を制限する絶縁境界を有する実質的に均質な材料の小さなドメインによって特徴づけられる微小構造を有する密度の高い材料３２を製造するものであってもよい。液滴の表面上の絶縁層の同時形成のためのガス２６、例えば反応気体または類似の種類のガスの導入は、個々のドメイン内に実質的に均質な材料の構造の同時制御、粒子表面上への層の形成（結果的に生成される材料内の隣接するドメイン間の導電性を制限する）、及び個々のドメイン間の十分な結合を補助する一方で十分な電気的絶縁性を提供するための堆積における層の破砕という特徴を追加する。

従って、システム１０及びその方法はさらに、飛翔中の液滴上に絶縁層を形成し、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。開示された他の実施形態において、図８におけるシステム３１０及びその方法は、表面または基板上に堆積された液滴の上に絶縁層を形成し、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。システム３１０は、溶融合金液滴３１６をオリフィス３２２から生成及び排出し、溶融合金液滴３１６を表面３２０に向けて指向するように構成された液滴スプレーサブシステム３１２を含む。ここで、液滴スプレーサブシステム３１２は、溶融合金液滴をスプレーチャンバー３１８内に排出する。代替的な態様において、スプレーチャンバー３１８は以下に詳述するように必要でなくともよい。

液滴スプレーサブシステム３１２は、溶融合金液滴３１６を生成し溶融合金液滴３１６をスプレーチャンバー３１８内部の表面３２０に向けて指向するるつぼ３１４を含んでもよい。ここで、るつぼ３１４はチャンバー３４６内に溶融合金３４４を形成するヒーター３４２を含んでもよい。溶融合金３４４を作るのに用いられる材料は、高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを有するものであってよい。１つの例において、溶融合金３４４は、鉄系合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄合金、シリコン鉄合金、フェライト系ステンレス鋼または類似の種類の合金のような軟磁性鉄合金から形成されてもよい。チャンバー３４６は、不活性ガス３４７をポート３４５を介して受容する。ここで、溶融合金３４４は、ポート３４５を介して導入された不活性ガス３４７から印加された圧力のために、オリフィス３２２を通して排出される。振動伝達部３５１を有するアクチュエータ３５０は、溶融合金３４４のジェットを所定の周波数で振動させて、溶融合金３４４を、オリフィス３２２を通して排出される液滴３１６の流れに破砕する。るつぼ３１４はまた、温度センサ３４８を含んでもよい。図示されるようにるつぼ３１４は１つのオリフィス３２２を含むが、他の例においてはるつぼ３１４は表面３２０の液滴３１６のより高い堆積率を達成することを必要とされるように、いくつの数のオリフィス３２２を有してもよく、例えば１００以上のオリフィスに達してもよい。溶融合金液滴３１６は、オリフィス３２２から排出されて表面３２０の方向へ指向され、以下に詳述するようにその上に基板５１２を形成する。

表面３２０は好適には、例えばＸ−Ｙステージ、回転テーブル、表面３２０の縦回転及び横回転角度を追加的に変更可能なステージまたは基板５１２を支持し及び／または基板５１２を形成されるように制御された方法で移動することが可能な他のどのような適した構成でもありうるステージ３４０を用いて移動可能である。１つの例において、システム３１０は表面３２０上に配置されたモールド（図示されない）を含んでもよく、基板５１２がモールドを埋める。

システム３１０はまた作用物質を堆積された液滴３１６の基板５１２上に指向し、基板５１２の表面５１４上またはその上方に指向された作用物質５０４のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８を形成するように構成された１つ以上のスプレーノズル、例えばスプレーノズル５００及び／またはスプレーノズル５０２を含んでもよい。ここで、スプレーノズル５００及び／またはスプレーノズル５０２はスプレーチャンバー３１８に結合される。スプレー５０６及び／またはスプレー５０８は、液滴３１６が基板５１２上に堆積される前またはされた後に、液滴３１６上に絶縁層を直接形成することによってまたは表面３２０上に堆積された液滴３１６の表面上に絶縁層を形成する化学反応を補助し、加わり、及び／または加速することによって堆積された液滴３１６の表面上へ絶縁層を形成してもよい。

例えば、作用物質５０４のスプレー５０６、５０８は基板５１２を形成しまたは基板５１２上に続けて堆積された、堆積された液滴３１６上に絶縁層を形成する化学反応を補助し、加わり、及び／または加速するために用いられてもよい。例えば、スプレー５０６、５０８は図９において符号５１１で示されるように基板５１２に指向されてもよい。この例において、スプレー５０６、５０８は基板５１２（及びその上に堆積された液滴３１６の後続の層）との化学反応を補助し、加速し及び／または加わって図示されるように堆積された液滴３１６の表面上に絶縁層５３０を形成する。液滴３１６の後続の層が堆積されると、スプレー５０６、５０８は例えば符号５１３、５１５で示したように、液滴の堆積された後続の層上に絶縁層３３０を形成するための化学反応を補助し、加速し及び／または加わる。材料３３２は間に絶縁境界３３６を有するドメイン３３４を有して形成される。

図１０Ａは、間に絶縁境界３３６を有するドメイン３３４を含み、図８、９の１つ以上を参照して上述したシステム３１０の１つの実施形態を用いて形成された材料３３２の１つの例を示す。絶縁境界３３６は液滴３１６上に、図９における絶縁層３３０から形成される。１つの例において、図１０Ａの材料３３２は、図示されるようにほぼ完全に形成された隣接するドメイン３３４の間に境界３３６を含む。他の例では、図１０Ｂの材料３３２は、図示されるように不連続部を有する隣接するドメイン３３４間の境界３３６’を含んでもよい。図９、１０Ａ、１０Ｂの材料３３２は、渦電流損失を低減し、隣接するドメイン３３４間の不連続な境界３３６は材料３３２の機械的特性を向上する。結果として、材料３３２は合金の高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを保持してもよい。境界３３６は、隣接するドメイン３３４の間の導電性を制限する。材料３３２は、その透磁率、保磁力及び飽和特性により優れた磁力経路を提供する。材料３３２の制限された導電率は、モーターが回転する際の磁場の急速な変化に関連する渦電流を最小化する。システム３１０及びその方法は、単一のステップであってもよく、時間及び金額を省く完全に自動化されたプロセスであってもよく、実質的に廃棄物を発生させないものである。

図１１は、図８のシステム３１０の１つの実施形態を示し、図９に示されるような絶縁層を形成する化学反応を補助し、加わり、及び／または加速する代わりにスプレー５０６、５０８は図８の絶縁層３３０を基板５１２上に堆積された液滴３１６上に直接形成する。この例において、基板５１２は、例えば矢印５１７によって示される方向に、図８のステージ３４０を用いて移動される。図１１のスプレー５０６、５０８は、次いで符号５１９で示されるように基板５１２上に堆積された液滴３１６に指向される。次いで絶縁層３３０が図示されるように堆積された液滴３１６のそれぞれの上に形成する。符号５２１、５２３で示されるように、液滴３１６の後続の層が堆積されると、作用物質５０４のスプレー５０６、５０８はその上にスプレーされて新しい層のそれぞれの堆積された液滴のそれぞれの上に絶縁層３３０を直接生成する。その結果、例えば図９から１０Ｂを参照して説明したように絶縁境界３３６を有するドメイン３３４を含む材料３３２が生成される。

図１２は、図８のシステム３１０の１つの例を示しており、符号５２５で示されるように液滴３１６が堆積される前に、図１２のスプレー５０６、５０８が基板５１２上にスプレーされてその上に絶縁層を形成する。その後、スプレー５０６、５０８は基板５１２上に堆積された液滴３１６の後続の層に指向されて、符号５２７、５２９に示される絶縁層３３０を形成してもよい。結果として、例えば図１０Ａ、１０Ｂを参照して上述したように、絶縁境界３３６を有するドメイン３３４を含む材料３３２が生成される。

堆積された液滴１６上の絶縁層３３０は、図８から１２の１つ以上を参照して上述されたプロセスのどの組み合わせで形成されてもよい。２つのプロセスが、順にまたは同時に行われてもよい。

１つの例において、図８から１２のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８を形成する作用物質５０４は、フェライト粉末、フェライト粉末を含む溶液、酸、水、加湿空気または基板の表面上の絶縁層を製造するプロセスに伴うその他どのような適切な作用物質であってもよい。

類似の部分が類似の符号を有する図１３におけるシステム３１０’は、好適には副チャンバー５２６、５２８を形成する分離障壁５２４を有するチャンバー３１８を含む。分離障壁５２４は、好適には液滴３１６、例えば溶融合金３４４または類似の種類の材料の液滴が副チャンバー５２６から副チャンバー５２８へ流動することが可能であるように構成された開口部５２９を含む。副チャンバー５２６は、副チャンバー２２６内で所定の圧力及びガス混合物、例えば実質的に中性のガス混合物を維持するように構成されたガス導入部５２８及びガス排出部５３０を含んでもよい。副チャンバー５２８は、副チャンバー５２８内で所定の圧力及びガス混合物、例えば実質的に反応性ガス混合物を維持するように構成されたガス導入部５３０及びガス排出部５３２を含んでもよい。

副チャンバー５２６内の所定の圧力は、副チャンバー５２８の所定の圧力よりも高く、副チャンバー５２６から副チャンバー５２８へのガスの流動を制限するものであってもよい。１つの例において、副チャンバー５２６内の実質的に中性のガス混合物は、液滴３１６が基板５１２の表面に付着する前に、液滴３１６の表面上で液滴３１６とオリフィス３２２との反応を防ぐために利用されてもよい。副チャンバー５２８内の実質的に反応性のガス混合物は、基板５１２及び堆積された液滴３１６の後続の層との化学反応に加わり、補助し及び／または加速するために導入されて、堆積された液滴３１６上に絶縁層３３０を形成してもよい。例えば、図１４における絶縁層３３０は、液滴３１６が基板５１２上に付着した後に堆積された液滴３１６上で形成されうる。堆積された液滴３１６は、符号５３１で示された絶縁層３３０を生成する化学反応を補助し、加わり及び／または加速する図１３における副チャンバー５２８内の反応性ガスと反応する。液滴の後続の層が追加されると、副チャンバー５２８内のガスは液滴３１６との反応を補助し、加わり及び／または加速して符号５３３、５３５に示されるように基板５１２上に絶縁層３３０を生成してもよい。次いで、間に絶縁境界３３６を有するドメイン３３４を有する材料３３２が、例えば図１０Ａ、１０Ｂを参照して上述したように形成される。

類似の部分が類似の符号を有する図１５のシステム３１０’’は、好適にはただ１つのチャンバー５２８を有するチャンバー３１４を含む。この設計において、液滴３１６がオリフィス３２２と基板５１２の表面５１０との間の液滴３１６の移動距離を最小化するように好適に設計されたチャンバー５２８内へ直接指向される。このことは好適には液滴３１６の副チャンバー５２８内の実質的な反応性ガスへの暴露を制限する。システム３１０’’は図１４のシステム３１０’に類似したように材料３３２を生成する。

液滴３１６の堆積プロセスに関して、図８、９及び１１から１５のシステム３１０は、ステージ３４０の表面３２０上の基板５１２をるつぼ３１４または類似の種類のデバイスから排出された液滴３１６の流動に対する移動を提供する。システム３１０はまた、例えば磁力、ガス流動またはその他適切な偏向システムで液滴３１６の偏向を提供してもよい。そのような偏向は単独でまたはステージ３４０と組み合わせて用いられてもよい。いずれかの場合、液滴３１６は実質的に個別の状態で堆積され、すなわち２つの連続した液滴３１６が堆積において重畳が制限されまたは全くない状態を呈するものであってよい。例として、以下の関係式が、システム３１０の１つ以上の実施形態に従う個別堆積に対して満足されるものであってよい。

ここで、ｖ_ｌは基板の速度、ｆは堆積周波数、すなわちるつぼ３１４からの液滴３１６の排出周波数、ｄ_ｓは基板の表面上へ付着した後の液滴によって形成された平板の直径である。

液滴３１６の個別堆積を実施するシステム３１０の開示された実施形態の１つ以上の態様の例が、図８、９及び１１から１５の１つ以上に示される。１つの実施形態において、液滴３１６の流動に対する基板５１２の相対移動は制御されて基板の領域に渡る個別堆積が、例えば図６に示されるように達成されてもよい。以下の関係式は、液滴３１６の堆積プロセスのこの例に関して用いられてもよい。

ここでｄ_ｓ及びｂは液滴３１６によって生成された第１の層の間隔を表し、ｍ及びｎは液滴３１６の連続する層のそれぞれへのオフセットである。

図１６に示される例において、図８、１３、１５のステージ３４０上の基板５１２の移動が制御されてもよく、図１６の行Ａ、Ｂ、Ｃが個別の状態で連続的に堆積される。例えば、行Ａ_１、Ｂ_１、Ｃ_１は層１として示される第１の層を表し、行Ａ_２、Ｂ_２、Ｃ_２は層２として示される第２の層を表し、行Ａ_３、Ｂ_３、Ｃ_３は堆積した液滴３１６の層３として示される第３の層を表してもよい。図１６に示されたパターンにおいて、層の配置は第３の層のあとはそれ自体を繰り返してもよく、すなわち層３に成長した層は層１と間隔及び位置の点で同一となる。代替的に、層は各第２層後に繰り返してもよい。代替的に、層またはパターンのどのような適切な組み合わせが提供されてもよい。

図８、１３、１５のシステム３１０は、液滴３１６の複数の行を同時に堆積してより高い堆積速度を達成するために採用された間隔をあけた複数のオリフィス、例えば図１７の間隔をあけたオリフィス３２２を有するノズル３２３を含んでもよい。図１６、１７に示されるように、上述の液滴３１６の堆積プロセスは詳細に上述した、間に絶縁境界を有するドメインを有する材料３３２となってもよい。

図８、１３、１５を参照して上述したように、溶融合金液滴３１６をスプレーチャンバー３１８内へ排出するように構成されたるつぼ３１４を有する液滴スプレーサブシステム３１２が示されるが、これは開示された実施形態の必須の限定事項ではない。類似した部分が類似した符号を与えられた図１８のシステム３１０は、液滴スプレーサブシステム３１２’を含んでもよい。この例において、液滴スプレーサブシステム３１２’は好適には溶融合金液滴３１６を生成し溶融合金液滴３１６をスプレーチャンバー３１８内部の表面３２０に向かって指向するワイヤーアーク液滴スプレーサブシステム５５０を含む。ワイヤーアーク液滴スプレーサブシステム５５０はまた好適には正のワイヤーアークワイヤー５５４及び負のアークワイヤー５５６を収容するチャンバー５５２を含む。合金５５８は、アークワイヤー５５４、５５６のそれぞれの中に配置されてもよい。１つの態様において、基板５１２の方向へスプレーされる液滴３１６を生成するのに用いられる合金５５８は、非常に少量の炭素、硫黄及び窒素成分（例えば約０．００５％よりも少ない）を有する大部分が鉄からなる（例えば約９８％より多い）ものであってもよく、この例において、良好な磁気特性を達成するためにＳｉであるような残りの成分とともに、わずかな量のＡｌ及びＣｒ（例えば約１％より少ない）を含んでもよい。冶金学的成分は絶縁境界を有するドメインを有する材料の最終特性の改善を提供するために変更されてもよい。１つ以上のガス５６２、５６４、例えば雰囲気の空気、アルゴン、及び類似のものを導入するように構成され、チャンバー５５２及びチャンバー３１８の内部にガス５６８を生成するノズル５６０が示されている。好適には、圧力制御バルブ５６６は、チャンバー５５２内へ入る１つ以上のガス５６２、５６４の流動を制御する。

動作時には、正のアークワイヤー５５４及び負のアークワイヤー５５６に印加される電圧が、合金５５８がチャンバー３１８の内部の表面３２０に向けて指向される溶融合金液滴３１６を形成させるアーク５７０を生成する。１つの例において、約１８ボルトから４８ボルトの間の電圧および約１５から４００アンペアの電流が正のアークワイヤー５５４及び負のアークワイヤー５５６に印加されて液滴３１６の連続的なワイヤーアークスプレープロセスを提供してもよい。堆積された溶融液滴３１６は、表面上で図１９、２０にも示されるように周囲のガス５６８と反応して、堆積された液滴３１６上に非導電性表面層を成長させてもよい。この層は、絶縁境界を有するドメインを有する図１０Ａ、１０Ｂの材料３３２の内部の渦電流損失を抑制する役割を果たすものであってよい。例えば、周囲のガス５６８は大気の空気であってもよい。この場合、酸化物層が鉄液滴３１６上に形成してもよい。これらの酸化物層は、いくつかの化学種、例えばＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４及び類似のものを含む化学種を含んでもよい。これらの化学種のうち、ＦｅＯ及びＦｅ_２Ｏ_３は純鉄よりも８から９桁高い抵抗率を有しうる。対照的に、Ｆｅ_３Ｏ_４の抵抗率は鉄よりも２から３桁高いものでありうる。他の反応性ガスもまた表面上に他の高い抵抗率の化学種を生成するのに用いられてもよい。より高い抵抗率、例えばラッカーまたはエナメルを誘導する金属スプレープロセスにおいて、同時にまたは個別に、例えば図８、９及び１１から１５の１つ以上を参照して上述したように絶縁作用物質が共スプレーされてもよい。共スプレーは、表面反応を誘導または触媒してもよい。

他の例において、類似の部分が類似の符号を与えられた図１９のシステム３１０’’’は液滴スプレーサブシステム３１２’’を含む。サブシステム３１２’’は、溶融合金液滴３１６を生成し溶融合金液滴３１６を表面３２０の方向へ指向するワイヤーアーク堆積サブシステム５５０’を含む。この例において、液滴スプレーサブシステム３１２’’は、図１８のチャンバー５５２及びチャンバ―３１８を含まない。その代わりに、図１９のノズル５６０は、ガス５６８を生成する１つ以上のガス５６２、５６４を正のアークワイヤー５５４及び負のアークワイヤー５５６に近接する領域に導入するように構成される。ガス５６８は、液滴３１６を表面５１４の方向へ押し出す。次いで作用物質５０４のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８は、その上に堆積された液滴３１６を有する基板５１２の表面４１２の上または上方に、例えば上述したものと類似のスプレーノズル５１３を用いて指向される。この設計において、シュラウド、例えばシュラウド５２３が、作用物質５０４のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８並びに基板５１２上に堆積された液滴３１６を取り囲んでもよい。

類似の部分は類似の符号が与えられた図２０におけるシステム３１０’’’は、ワイヤーアークスプレーサブシステム５５０’’が、溶融合金液滴３１６のより高いスプレー堆積速度を達成するために同時に用いられうる複数の正のアークワイヤー５５４、負のアークワイヤー５５６及びノズル５６０を含むことを除いて、図１９のシステム３１０’’に類似する。ワイヤーアーク２５４、２５６及び類似の堆積デバイスは、異なる方向に提供されて絶縁境界のドメインを有する材料を形成するものであってよい。作用物質５０４のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８は、図１９を参照して上述したものと類似して基板５１２の表面５１４上またはその上方に指向される。ここで、シュラウド、例えばシュラウド５２３が、作用物質５０４のスプレー５０６及び／またはスプレー５０８並びに基板５１２上に堆積された液滴３１６を取り囲んでもよい。

他の例において、図８から１９の１つ以上に示された液滴スプレーサブシステム３１２は、プラズマスプレー液滴堆積サブシステム、デトネーションスプレー液滴堆積サブシステム、火炎スプレー液滴堆積サブシステム、高速酸素燃料スプレー（ＨＶＯＦ）液滴堆積サブシステム、高温スプレー液滴堆積サブシステム、冷間スプレー液滴堆積サブシステム及びワイヤーアーク液滴堆積サブシステムの１つ以上を含んでもよく、それぞれは金属合金液滴を形成し、溶融合金液滴を表面３２０の方向へ指向するように構成される。

図１９、２０のワイヤーアーク液滴堆積サブシステム５５０は、以下のスプレーパラメータ、ワイヤー速度、ガス圧力、シュラウドガス圧力、スプレー距離、電圧、電流、基板の移動速度及び／またはアークツールの移動速度の１つ以上を制御し、補助することによって絶縁境界を形成しうる。以下のプロセス選択の１つ以上もまた絶縁境界を有するドメインを有する材料の改善された構造及び特性を達成するために最適化されてもよい。ワイヤーの組成、シュラウドガス／気体の組成、気体及び／または基板の事前加熱または冷却、基板及び／または部品のプロセス中の冷却及び／または加熱。２つ以上のガスの組み合わせがプロセスの結果を向上するために圧力制御に加えて採用されてもよい。

図８、１３、１５、１８、１９、２０の液滴スプレーサブシステム３１２は、部品の品質を改善し、スプレー時間を低減し、プロセスの経済性を改善することができるように単一または複数のロボティックアーム及び／または機械的構成要素の上に搭載されてもよい。サブシステムは、液滴３１６を同一の近接した場所に同時にスプレーしてもよく、スプレーが順に特定の位置となるように互い違いとされてもよい。液滴スプレーサブシステム３１２は、以下のスプレーパラメータ、ワイヤー速度、ガス圧力、シュラウドガス圧力、スプレー距離、電圧、電流、基板移動速度及び／またはアークツールの移動速度の１つ以上を制御することによって制御されまたは促進されてもよい。

上述の開示された実施形態のどの態様においても、絶縁境界を有するドメインを有する形成された材料の磁気特性及び電気特性の全体は絶縁材料の特性を調整することによって改善されうる。絶縁材料の透磁率及び抵抗はネット特性に顕著な影響を及ぼす。絶縁境界を有するドメインを有するネット材料の特性は、そのため追加的な作用物質によって改善されてもよく、または絶縁特性を改善する反応の導入、例えば酸化鉄系絶縁被覆内のＭｎ、Ｚｎスピネル形成の促進が材料の等時性全体を顕著に改善しうる。

従ってさらに、システム１０、システム３１０及びその方法は飛翔中または堆積された液滴上に絶縁層を形成して絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。他の開示された実施形態において、図２１のシステム６１０及びその方法は、絶縁材料で被覆された金属粒子を含む金属粉末をチャンバー内に導入して絶縁層を部分的に溶融することによって、絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。次いで調整された粒子はステージに指向されて絶縁境界を有するドメインを有する材料を形成する。システム６１０は燃焼チャンバー６１２及びガス６１６をチャンバー６１２内に導入するガス導入部６１４を含む。燃料導入部６１８は、燃料６２０をチャンバー６１２内に導入する。燃料６２０は灯油、天然ガス、ブタン、プロパン及び類似のような燃料であってよい。ガス６１６は、純粋な酸素、混合空気または類似の種類のガスであってよい。その結果、可燃混合物がチャンバー６１２内に生じる。点火器６２２は燃料及びガスの可燃混合物に点火して燃焼チャンバー６１２内に所定の温度及び圧力を発生させる。点火器６２２はスパークプラグまたは類似の種類のデバイスであってよい。結果的に発生する燃焼は燃焼チャンバー６１２内の温度及び圧力を増加させ、燃焼生成物は排出部６２４を介してチャンバー６１２の外部へ押し出される。一度燃焼プロセスが有効な状態に到達すると、すなわち燃焼チャンバー内の温度及び圧力が例えば約１５００Ｋの温度及び約１ＭＰａの圧力に達して安定すると、金属粉末６２４は導入部６２６を介して燃焼チャンバー６１２内に導入される。金属粉末６２４は好適には絶縁材料で被覆された金属粒子６２６からなる。符号６３０で示されるように、金属粉末６２４の粒子６２６は、鉄や類似の種類の材料のような軟磁性材料からなる内部コア６３２及び好適にはアルミナ、マグネシア、ジルコニア及び類似のようなセラミック系材料からなる電気的に絶縁性の材料からなる外層６３４を含み、その結果外層６３４は高い融点を有するようになる。１つの例において、絶縁材料６３４で被覆された内部コア６３２を有する金属粒子６２６からなる金属粉末６２４は、機械的なプロセス（メカノフュージョン）または化学的なプロセス（ソフトジェル）によって製造されてもよい。代替的に、絶縁層６３４は例えばアニーリングのような加熱温度を妨げまたは制限することによる高い反応性透磁率のために、磁気特性を改善することができるフェライト型材料に基づくことができる。

金属粉末６２４があらかじめ調整された燃焼チャンバー６１２内に導入されると、金属粉末６２４の粒子６２６は、チャンバー６１２内の高温のために軟化し、部分的に溶融し、チャンバー６１２内に調整された液滴６３８を形成する。好適には、調整された液滴６３８は軟磁性材料からなる軟化した及び／または部分的に溶融した内部コア６３２及び電気的に絶縁性の材料からなる固体外層６３４を有する。調整された液滴６３８は次いで加速され、燃焼ガス及び調整された液滴６３８の両方を含む流動６４０として排出部６２４から排出される。符号６４２で示されるように、流動６４０内の液滴６３８は好適には完全に固体の外層６３４及び軟化した及び／または部分的に溶融した内部コア６３２を有する。調整された液滴６３８を搬送する流動６４０は、ステージ６４４に指向される。流動６４０は好適には所定の速度、例えば約３５０ｍ／ｓで進んでいる。調整された液滴６３８は次いでステージ６４４に衝突し、接着してその上に絶縁境界を有するドメインを有する材料６４８を形成する。符号６５０は、電気的に絶縁性の境界６５２を有する軟磁性材料のドメイン６５０を有する材料６４８のさらに詳細な一例を示している。

図２２Ａは間に絶縁境界６５２を有するドメイン６５０を含む材料４８の例を示している。１つの例において、材料６４８は、図示されるように実質的に完全に形成された隣接するドメイン６５０の間に境界６５２を含む。他の例において、図２２Ｂの材料６４８は、図示されるように隣接するドメイン５０の間に不連続部を有する境界６５２’を含んでもよい。図２２Ａ、２２Ｂの材料６４８は、渦電流損失を低減し、隣接するドメイン６５０の間の不連続な境界６５２は材料６４８の機械的特性を改善する。その結果、材料６４８は合金の高い透磁率、低い保磁力及び高い飽和インダクションを保持する。境界６５２は隣接するドメイン６５０の間の導電率を制限する。材料６４８はその透磁率、保磁力及び飽和特性のために、好適には優れた磁力経路を提供する。材料６４８の制限された導電性は、モーターの回転時の磁場の急速な変化に関連する渦電流損失を最小化する。システム６１０及びその方法は、単一のステップ、時間及び金額を省く完全に自動化されたプロセスであってもよく、実質的に廃棄物を発生させないものである。

図１から２２Ｂの１つ以上に示されたシステム１０、３１０、６１０は金属材料４４、３４４、５５８、６２４及び絶縁材料源２６、６４、５０４、６３４からのバルク材料３２、３３２、５１２、６４８の形成を提供し、金属材料および絶縁材料はどのような適切な金属または絶縁材料であってもよい。バルク材料を形成するためのシステム１０、３１０、６１０は例えばバルク材料を支持するように構成された支持部４０、３２０、６４４を含む。支持部４０、３２０、６４４は図示されるように平らな表面を有してもよく、または代替的にどのような適切な形状の表面を有してもよく、例えば、バルク材料が形状に合致するのに望ましいものであってよい。システム１０、３１０、６１０はまた加熱デバイス、例えば４２、２５４、２５６、３４２、５５４、５５６、６１２、堆積デバイス、例えば堆積デバイス２２、２７０、３２２、５７０、６２４及び被覆デバイス、例えば被覆デバイス２４、２６３、５００、５０２もまた含む。堆積デバイスは、どのような適切な堆積デバイスであってもよく、例えば、圧力、場、振動、圧電、ピストン及びオリフィスによるもの、背圧または差圧によるもの、排出またはその他のどのような適切な方法であってもよい。加熱デバイスは金属材料を軟化または溶融状態まで加熱する。加熱デバイスは、電気的加熱素子、誘導、燃焼またはどのような適切な加熱方法によるものであってもよい。被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料で被覆する。被覆デバイスは、直接印加、ガス、固体または液体との化学反応、反応性気体、機械的拡散、ゾルゲル、スプレー被覆、スプレー反応またはどのような適した被覆デバイス、方法、またはその組み合わせによるものであってもよい。堆積デバイスは軟化または溶融状態の金属材料の粒子をバルク材料を形成する支持部上に堆積する。被覆は単一または多層被覆であってもよい。１つの態様において、絶縁材料源は反応性化学源であってもよく、堆積デバイスは軟化または溶融状態の金属材料の粒子を堆積経路１６、３１６、６４０内の支持部上に堆積し、絶縁境界が、被覆デバイスによって堆積経路における反応性化学源の化学反応から金属材料上に形成される。他の態様において、絶縁材料源は反応性化学源であってもよく、絶縁境界が、堆積デバイスが軟化または溶融状態の金属材料の粒子を支持部上に堆積した後に被覆デバイスによって反応性化学源の化学反応から金属材料上に形成される。他の態様において、絶縁材料源は反応性化学源であってもよく、被覆デバイスは、金属材料３４、３３４、６４２を粒子表面における反応性化学源の化学反応から絶縁境界３６、３３６、６５２を形成する絶縁材料で被覆する。他の態様において、堆積デバイスは、均一液滴スプレー堆積デバイスであってもよい。他の態様において、絶縁材料源は、反応性化学源であってもよく、被覆デバイスは金属材料を反応性気体中の反応性化学源の化学反応から形成された絶縁境界を形成する絶縁材料で被覆する。絶縁材料源は、反応性化学源及び作用物質であってもよく、被覆デバイスは、金属材料を作用物質の共スプレーによって誘導された反応性気体中の反応性化学源の化学反応から形成された絶縁境界を形成する絶縁材料で被覆する。被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料の共スプレーから形成された絶縁境界を形成する絶縁材料で被覆してもよい。さらに、被覆デバイスは、金属材料を絶縁材料源からの化学反応及び被覆から形成された絶縁境界を形成する絶縁材料で被覆してもよい。ここで、バルク材料は絶縁材料から形成された絶縁境界３６、３３６、６５２を有する金属材料から形成されたドメイン３４、３３４、６５０を有する。軟化状態は、金属材料の融点より低い温度におけるものであってもよく、被覆デバイスが金属材料を絶縁材料で被覆する間に同時に堆積デバイスが粒子を堆積してもよい。代替的に、堆積デバイスが粒子を堆積した後に、被覆デバイスが金属材料を絶縁材料で被覆してもよい。開示された実施形態の１つの態様において、システムは軟磁性バルク材料３２、３３２、５１２、６４８を磁性体材料４４、３４４、５５８、６２４及び絶縁材料源２６、６４、５０４、６３４から形成するために提供されてもよい。軟磁性バルク材料を形成するためのシステムは、軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部４０、３２０、６４４を有してもよい。加熱デバイス４２、２５４、２５６、３４２、５５４、５５６、６１２及び堆積デバイス２２、２７０、３２２、５７０、６１２は支持部に結合されてもよい。加熱デバイスは磁性体材料を軟化状態まで加熱し、堆積デバイスは軟化状態の磁性体材料の粒子１６、３１６、６３８を支持部上に堆積して軟磁性バルク材料を形成し、軟磁性バルク材料は、絶縁材料源から形成された絶縁境界３６、３３６、６５２を有する磁性体材料から形成されたドメイン３４、３３４、６５０を有する。ここで、軟化状態は磁性体材料の融点より高い温度でも低い温度であってもよい。

ここで図２３Ａ、２３Ｂを参照すると、バルク材料７００の断面の１つの例が示される。バルク材料７００は、軟磁性材料であってもよく、上述の特徴、例えば材料３２、３３２、５１２、６４８またはそれ以外に関する特徴を有してもよい。例として、軟磁性材料は低い保磁力、高い透磁率、高い飽和フラックス、低い渦電流損失、低いネット鉄損という特性または強磁性、鉄、電気鋼またはその他の適切な材料の特性を有してもよい。対照的に、硬質磁性体材料は高い保磁力、高い飽和フラックス、高いネット鉄損を有し、または磁石または永久磁石またはその他の適切な材料の特性を有する。図２３Ａ、２３Ｂはまたスプレー堆積されたバルク材料の断面、例えば図１６に示されるような多層材料の断面を示す。ここで、図２３Ａ、２３Ｂのバルク材料７００は、表面７０２上に形成されることが示されている。バルク材料７００は金属材料の複数の接着されたドメイン７１０を有し、金属材料の複数のドメインの実質的にすべてのドメインは高い抵抗率の絶縁材料７１２の所定の層によって離隔されている。金属材料は、どのような適切な金属材料であってもよい。金属材料の複数のドメインの第１の部分７１４は、表面７０２に対応する形成された表面７１６を形成することが示されている。金属材料の複数のドメイン７１０の第２の部分７１８は、第１の部分７１４から成長した金属材料の連続的なドメイン、例えばドメイン７２０、７２２を有することが示されている。第１の表面７３０及び第２の表面７３２を有する金属材料の連続的なドメイン７２０、７２２・・・における実質的にすべてのドメインは、それぞれ第１の表面が第２の表面に対向し、第２の表面が金属材料のドメインの形状に合致した形状であり、第２の表面は例えば第１の表面７３０及び第２の表面７３２の間の矢印７３３によって示されるようにそこから成長する。金属材料の連続的なドメインにおけるドメインの大部分は、実質的に凸状の表面である第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を有する第２の表面を有する。高い抵抗率の絶縁材料の層は、どのような電気的に絶縁性の材料であってもよい。例えば、１つの態様においてこの層は約１×１０^３Ωｍよりも大きな抵抗率を有する材料から選択されてもよい。他の態様において、電気的に絶縁性の層または被覆はアルミナ、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、マグネシア、チタニアまたはその他の適切な高い電気抵抗率の材料のような高い電気抵抗率を有してもよい。他の態様において、この層は約１×１０^８Ωｍよりも大きな抵抗率を有する材料から選択されてもよい。高い抵抗率の絶縁材料の層は、例えば開示されているように実質的に均一な選択可能な厚さを有してもよい。金属材料はまた強磁性体材料であってもよい。１つの態様において、高い抵抗率の絶縁材料の層はセラミックであってもよい。ここで、第１の表面及び第２の表面はドメインの表面全体を形成してもよい。第１の表面は第１の部分から実質的に均一な方向に成長したものであってもよい。バルク材料７００は表面７０２上に形成された軟磁性バルク材料であってもよく、軟磁性バルク材料は磁性体材料の複数のドメイン７１０を有し、磁性体材料の複数のドメインのそれぞれのドメインは高い抵抗率の絶縁材料７１２の選択可能な被覆によって実質的に離隔される。磁性体材料の複数のドメインの第２の部分７１８は第１の部分７１４から成長した磁性体材料の連続的なドメイン７２０、７２２・・・を有する一方で、磁性体材料の複数のドメインの第１の部分７１４が表面７０２に対応する形成された表面７１６を形成してもよい。磁性体材料の連続的なドメインにおける実質的にすべてのドメインは第１の表面７３０及び第２の表面７３２を有し、第１の表面は実質的に凸状の表面を有し、第２の表面は１つ以上の実質的に凹状の表面を有する。他の態様において、ボイド７４０が図２３Ｂに示される材料７００内に存在してもよい。ここで、磁性体材料は強磁性体材料であってもよく、高い抵抗率の絶縁材料の選択的な被覆はセラミックであってもよく、第２の表面に実質的に対向する第１の表面を有し、第１の表面は第１の表面７１４から実質的に均一な方向７４１に成長する。

図２４から３６に関して説明されるように、電力源に接続されうる電気的デバイスが示される。それぞれの場合において、電気的デバイスは本明細書で開示されたような材料を有する軟磁性コア及び軟磁性コアに結合され軟磁性コアの一部を取り囲む巻線を有し、巻線は電源に接続される。代替的な態様において、本明細書において開示されるような材料を有するコアまたは軟磁性コアを有するどのような適切な電気的デバイスが提供されてもよい。例えば、また開示されるように、コアは磁性体材料の複数のドメインを有してもよく、磁性体材料の複数のドメインのそれぞれのドメインは高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔されている。磁性体材料の複数のドメインは軟磁性コアを通して成長した磁性体材料の連続的なドメインを有し、磁性体材料の実質的に全ての連続的なドメインは第１及び第２の表面を有し、第１の表面は実質的に凸状の表面を含み、第２の表面は１つ以上の実質的に凹状の表面を含む。ここで、また開示されるように、第２の表面は金属材料のドメインの形状に合致した形状であり、第２の表面は、そこから連続しており、金属材料の連続的なドメインの大部分のドメインは、実質的に凸状の表面を含む第１の表面及び１つ以上の実質的に凹状の表面を含む第２の表面を有する。例として、電気的デバイスは電源に結合された電気的モーターであってよく、電気的モーターは回転子を有するフレーム及びフレームに結合された固定子を有する。ここで、回転子または固定子のいずれかは電源に接続された巻線及び軟磁性コアを有し、巻線は軟磁性コアの一部に巻かれている。軟磁性コアは、磁性体材料の複数のドメインを有してもよく、磁性体材料の複数のドメインのそれぞれのドメインは、本明細書で開示されるように高い抵抗率の絶縁材料の層によって実質的に離隔される。代替的な態様において、本明細書で開示されるような材料を有する軟磁性コアを有するどのような適切な電気的デバイスが提供されてもよい。

ここで図２４を参照すると、ブラシレスモーター８００の分解等角図が示される。モーター８００は回転子８０２、固定子８０４及びハウジング８０６を有して示される。ハウジング８０６は位置センサまたはホール素子８０８を有してもよい。固定子８０４は巻線８１０及び固定子コア８１２を有してもよい。回転子８０２は回転子コア８１４及び磁石８１６を有してもよい。開示された実施形態において、固定子コア８１２及び／または回転子コア８１４は上述の絶縁ドメイン及びその方法を有する上述の材料および方法から形成されてもよい。ここで、固定子コア８１２及び／または回転子コア８１４は、材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に形成されてもよく、上述のように材料は絶縁境界を有する高い透磁率を有する材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、モーター８００のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、モーター８００は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から形成されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気的モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２５を参照すると、ブラシレスモーター８２０の概略図が示される。モーター８２０は回転子８２２、固定子８２４及び基部８２６を有して示される。モーター８２０はまた誘導モーター、ステッパーモーターまたは類似の種類のモーターであってもよい。ハウジング８２７は位置センサまたはホール素子８２８を有してもよい。固定子８２４は巻線８３０及び固定子コア８３２を有してもよい。回転子８２２は回転子コア８３４及び磁石８３６を有してもよい。開示された実施形態において、固定子コア８３２及び／または回転子コア８３４は開示された材料から及び／または上述の方法によって製造されてもよい。ここで、固定子コア８３２及び／または回転子コア８３４は、材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、上述のように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、モーター８２０のどの部分も、そのような材料から形成されてもよく、モーター８２０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から形成されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２６Ａを参照すると、リニアモーター８５０の概略図が示されている。リニアモーター８５０は１次側８５２及び２次側８５４を有する。１次側８５２は１次コア８６２及び巻線８５６、８５８、８６０を有する。２次側８５４は２次プレート８６４及び永久磁石８６６を有する。開示された実施形態において、１次コア８６２及び／または２次プレート８６４は、本明細書で開示された材料から及び／または開示された方法によって製造されてもよい。ここで、１次コア８６２及び／または２次プレート８６４は、材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、本明細書に開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、モーター８５０のどの部分も、そのような材料から形成されてもよく、モーター８５０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気的モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２６Ｂを参照すると、リニアモーター８７０の概略図が示されている。リニアモーター８７０は、１次側８７２及び２次側８７４を有する。１次側８７２は、１次コア８８２、永久磁石８８６及び巻線８７６、８７８、８８０を有する。２次側８７４は、歯付き２次プレート８８４を有する。開示された実施形態において、１次コア８８２及び／または２次プレート８８４は、本明細書で開示された材料から及び／または開示された方法によって製造されてもよい。ここで、１次コア８８２及び／または２次プレート８８４は、材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、本明細書で開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、モーター８７０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、モーター８７０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されるどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気的モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２７を参照すると、発電機８９０の分解等角図が示される。発電機またはオルタネーター８９０は回転子８９２、固定子８９４及びフレーム又はハウジング８９６を有して示される。ハウジング８９６はブラシ８９８を有してもよい。固定子８９４は巻線９００及び固定子コア９０２を有してもよい。回転子８９２は回転子コア８９５及び巻線９０６を有してもよい。開示された実施形態において、固定子コア９０２及び／または回転子コア８９５は開示された材料から及び／または開示された方法によって製造されてもよい。ここで、固定子コア９０２及び／または回転子コア９０４は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、オルタネーター８９０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、オルタネーター８９０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な発電機、オルタネーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２８を参照すると、ステッピングモーター９１０の切断等角図が示されている。モーター９１０は、回転子９１２、固定子９１４及びハウジング９１６を有して示される。ハウジング９１６はベアリング９１８を有してもよい。固定子９１４は巻線９２０及び固定子コア９２２を有してもよい。回転子９１２は回転子カップ９２４及び永久磁石９２６を有してもよい。開示された実施形態において、固定子コア９２２及び／または回転子カップ９２４は開示された材料から及び／または開示された方法によって製造されてもよい。ここで、固定子コア９２２及び／または回転子カップ９２４は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、モーター８９０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、モーター８９０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気的モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図２９を参照すると、ＡＣモーター９３０の分解等角図が示される。モーター９３０は、回転子９３２、固定子９３４及びハウジング９３６を有して示される。ハウジング９３６はベアリング９３８を有してもよい。固定子９３４は巻線９４０及び固定子コア９４２を有してもよい。回転子９３２は回転子コア９４４及び巻線９４６を有してもよい。開示された実施形態において、固定子コア９４２及び／または回転子コア９４４は開示された材料から及び／または開示された方法により製造されてもよい。ここで、固定子コア９４２及び／または回転子コア９４４は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、モーター９３０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、モーター９３０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどの構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切な電気的モーターまたはデバイスであってもよい。

ここで図３０を参照すると、音響スピーカー９５０の切断等角図が示される。スピーカー９５０はフレーム９５２、コーン９５４、磁石９５６、巻線またはボイスコイル９５８及びコア９６０を有して示される。ここで、コア９６０は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。代替的な態様において、スピーカー９５０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、スピーカー９５０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なスピーカーまたはデバイスであってもよい。

ここで図３１を参照すると、トランス９７０の等角図が示されている。トランス９７０は、コア９７２及びコイルまたは巻線９７４を有して示されている。ここで、コア９７２は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、開示されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な提要において、トランス９７０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、トランス９７０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なトランスまたはデバイスであってもよい。

ここで図３２及び３３を参照すると、電力トランス９８０の切断等角図が示される。トランス９８０はオイルで満たされたハウジング９８２、ラジエータ９８４、コア９８６及びコイルまたは巻線９８８を有して示される。ここで、コア９８６は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、説明されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、トランス９８０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、トランス９８０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なトランスまたはデバイスであってもよい。

ここで図３４を参照すると、ソレノイド１０００の概略図が示される。ソレノイド１０００は、プランジャー１００２、コイルまたは巻線１００４及びコア１００６を有して示される。ここで、コア１００６及び／またはプランジャー１００２は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、説明されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、ソレノイド１０００のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、ソレノイド１０００は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なソレノイドまたはデバイスであってもよい。

ここで図３５を参照すると、インダクター１０２０の概略図が示される。インダクター１０２０は、コイルまたは巻線１０２４及びコア１０２６を有して示される。ここで、コア１０２６は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、説明されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、インダクター１０２０のどの部分もそのような材料から製造されてもよく、インダクター１０２０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なインダクターまたはデバイスであってもよい。

図３６はリレーまたはコンタクター１０３０の概略図である。リレー１０３０はコア１０３２、コイルまたは巻線１０３４、バネ１０３６、接極子１０３８及び接点１０４０を有して示される。ここで、コア１０３２及び／または接極子１０３８は材料３２、３３２、５１２、６４８、７００のようなバルク材料から完全にまたは部分的に製造されてもよく、説明されるように材料は絶縁境界を有する高い透磁率の材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料である。開示された実施形態の代替的な態様において、リレー１０３０のどの部分もそのような材料から形成されてもよく、リレー１０３０は絶縁境界を有する高い透磁率の磁性体材料のドメインを有する高い透磁率の磁性体材料から製造されたどのような構成要素または構成要素の一部として用いるどのような適切なリレーまたはデバイスであってもよい。

今度は図３７を参照すると、システム１１００について開示された実施形態の別の態様が示されている。システム１１００は磁性体材料１１１２及び絶縁材料源から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成するために提供され得る。ここで磁性体材料、絶縁材料源、及びその堆積は堆積システム１０及び開示された変形、システム３１０及び開示された変形、６１０及び開示された変形、または開示された任意の適切な堆積システムに関して開示されたものでよい。例えば、システム１１００は磁性体材料１１１２の源を有してもよく、材料は粉末状、固体状、または他の状態であり、材料は既に開示され、開示された通りであってよい堆積デバイス１１１４によって堆積され、ワイヤーアーク、ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦ、プラズマスプレー、火炎スプレー、または任意の適切な源による溶融または軟化した磁性体材料の溶融源などの任意の適切な堆積源であり得る。絶縁材料源は磁性体粒子がプレコートされた場所であり得る。代替的に、絶縁材料源は、開示されたように容器１１１６内の化学反応由来でもよく、例えば、反応性気体が容器１１１６内に導入され、開示されたように、この反応性気体は、堆積源１１１４由来の粒子の表面上に絶縁材料を形成してもよい。例として、反応性気体は酸素または大気でもよく、飛翔中に、堆積される粒子１１１８の表面上に酸化物が成長する。更に、開示されたように、堆積された磁性体材料は後に絶縁材料で被覆されてもよい。更に、堆積された磁性体材料は化学反応、例えば以下で非常に詳細に扱われるテルミット反応によって絶縁層を形成してもよい。システム１１００は加熱デバイス１１２０、堆積デバイス１１１４、及び所定の形状の軟磁性バルク材料１１１０を支持するように構成された支持部１１２２を有する。マスク１１２４、１１２６は所定の形状１１１０の少なくとも一部のネガとして構成される。加熱デバイス１１２０は磁性体材料を加熱して軟化状態の粒子１１１８を形成し、堆積デバイス１１１４は、堆積デバイス１１１４と支持部１１２２との間に位置するマスク１１２４、１１２６と共に支持部１１２２上に軟化状態の磁性体材料１１１８の粒子の連続層１１２８〜１１３０を堆積する。ここで、マスクサブシステムが連続層１１２８〜１１３０の堆積の際に支持部１１２２に対して位置１１３４へと矢印１１３２の方向に動かされる。マスクは軟化状態の磁性体材料の粒子１１１８の連続層が支持部１１２２上に堆積されるのを選択的にブロックし、支持部１１２２上に所定の形状の軟磁性バルク材料１１１０を形成する。第１マスク１１２４及び第２マスク１１２６は、動かされた時に選択的に堆積されない支持部１１２２の一部１１４０、１１４２上の磁性体材料の堆積をブロックするように、互いに結合されて示されている。マスクは、任意の適切な金属、ガラス、セラミック、繊維ガラス、複合材、または堆積中に溶解せず、その形状を保つであろう任意の適切な材料からなってよい。更に、堆積された金属１１１８は一つの態様においてマスク１１２４、１１２６に張り付かなくてもよい。支持部１１２２及びマスク１１２４，１１２６は、材料１１１０の任意の部分上に材料が選択的に堆積され得るように平面１１４６内で移動可能であり得る。更に、マスクの１つ以上の部分がその他に対して移動可能であってもよい。例えば、マスクが動かされる時、マスク１１２６またはマスク１１２４のいずれかが他方に対して移動可能であってよい。図３８、２９及び４０も参照し、例として、支持部１１２２上の所定の形状の軟磁性バルク材料１１１０は固定子１１１０であってよく、図３９及び４０にそれぞれ示されるように、マスクは固定子の内部形状のネガ１１２６及び固定子の外部形状のネガ１１２４であってよい。固定子が傾いた歯（ｓｋｅｗｅｄ ｔｅｅｔｈ）を有する場合には、内部マスク１１２６は各連続インデックスとともに僅かに回転１１５０されてよく、第１マスク１１２６は第２マスク１１２４に対して移動可能である。示された実施形態では、マスクは支持部に対して移動可能に示されている。代替的な態様において、支持部はマスクに対して移動可能に示されてよい。示される実施形態では、マスク及び支持部は堆積デバイスに対して移動可能に示されている。代替的に、堆積デバイスは支持部及びマスクに対して移動可能でもよい。形状１１１０は均一な断面で示されている。代替的に、不均一な断面を伴う所定の形状の軟磁性バルク材料の不均一な断面を反映するネガとして異なるマスクが提供される場所では、任意の不均一な断面が提供され得る。ここで、マスク１１２４、１１２６は異なるインデックス位置１１３４で不均一な断面を有する所定の形状の軟磁性バルク材料１１１０の異なる断面に対応する異なる形状を有する１つより多くのマスクであってよい。

今度は図４１を参照すると、バルク材料１２００の断面が示されている。ここで、バルク材料は粉末状または粒子状でよい。バルク材料１２００は鉄粒子１２１０の表面上に酸化鉄の薄層１２１２を有する鉄粒子を伴う鉄粒子１２１０を有する。酸化鉄で被覆された鉄粒子の間にはアルミニウムの粒子１２１４もある。酸化鉄は露出によって自然に生じるか、または例えば酸浴その他によって意図的に生じ得る。図４２も参照し、例えば以下で記述される通りに、または鉄自身、火炎、マグネシウム炎、トーチ、レーザー、マイクロ波、その他などの任意の適切な熱源から、熱１２２０がバルク材料に加えられてよい。材料を加熱する際にテルミット反応が開始されてもよく、これにより酸化鉄被覆及びアルミニウムについて以下の反応が起こり得る：

Ｆｅ_２Ｏ_３ ＋ ２Ａｌ → Ａｌ_２Ｏ_３ ＋ ２Ｆｅ

この反応の結果、図４２に見られる構造１２００’となり、これにより鉄粒子１２１０は複合材構造中に存在し、酸化アルミニウム１２２２に囲まれて、絶縁材料１２２２に囲まれた磁性体材料のドメイン１２１０を有する軟磁性体材料を形成する。代替的な態様では、例えば鉄以外、酸化鉄以外、またはアルミニウム以外の他の材料が提供され得る。例として、粉末はＦｅ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＡＩ、ＦｅＡｌまたは任意の適切な材料であり得る。例えば、鉄粒子は異なる材料でプレコートされてもよい。記述されるように、原理反応は例えばモールド中のバルク材料との連鎖反応として行われ得る。代替的に、反応は局所的に制御され得る。例えば、磁性体材料１２１０及び非磁性体材料１２１４から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する方法は記述される通りの所定の形状の軟磁性バルク材料を収容するのに適したリザーバを提供することによって提供され得る。ここで、リザーバ内で磁性体材料及び非磁性体材料を反応の発火温度まで加熱して所定の形状の軟磁性バルク材料を形成するための熱源１２２０が提供され得る。ここで、軟磁性バルク材料は、反応によって形成された絶縁境界１２２２を有する磁性体材料から形成されたドメイン１２１０を有する。

図４３は、記述された、テルミット反応から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する軟磁性バルク材料を形成するための添加物原理（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）を用いる装置１２５０の例を示す。システム１２５０は記述されるように選択的レーザー焼結システムの適用であり得る。システム１２５０は、粉末運搬ピストン１２６０、粉末運搬リザーバ１２６２、ローラまたは押出し機１２６４、製造ピストン１２７０、製造される対象１２６８、製造粉末床１２６６、熱源、及び代替的な粉末源１２７６を有する。

走査プラットフォーム１２８０は、熱及び材料を製造粉末床１２６６の一部に向けるように熱源１２７４及び粉末源１２７６を選択的に配置し、バルク材料を粉末から固体状に変える。実際には、酸化鉄被覆を伴う鉄粒子はリザーバ１２６２内で提供される。示された実施形態において、例えば反応の促進または部分１２６８の応力除去のために、支持部またはピストン１２７０が加熱されてもよい。対象１２６８の連続層を造るために製造ピストン１２７０が増分を下げるように動かされ、粉末運搬ピストン１２６０が増分を上げるように動かされる。ローラまたは押出し機１２６４は粉末リザーバ１２６２から材料の層を押出し、粉末の未使用の層を製造粉末床１２６６に補充する。

走査器１２８０は熱源１２７４及び代替的な粉末源１２７６を選択的に移動させ、未使用の粉末床の一部を固化させて製造される対象１２６８の次の層を造り上げる。このプロセスは製造される対象１２６８が完成するまで繰り返される。示された実施形態では、粉末１２６２は酸化鉄で被覆された鉄粒子でよく、熱源１２７４は切替可能なレーザーでよく、代替的な粉末源１２７６は絞り弁１２８２によって切替可能なアルミニウム粉末の加圧流動１２８６であり得る。実際には、走査器１２８０は選択的にレーザー１２７４及びアルミニウム源１２７６を移動させて、未使用な鉄粉末の床１２６６の一部を固化し、製造される対象１２６８の次の層を造り上げる。ここでレーザー源１２７４は、製造された部分１２６８に対応する床１２６６の部分を選択的に固化するために、アルミニウム粉末流動及び鉄粉末上の酸化鉄層が局所的かつ制御されたテルミット反応を提供するように十分な熱を提供する。ここで磁性体材料１２６２及び非磁性体材料１２８６から所定の形状の軟磁性バルク材料１２６８を形成する方法は、所定の形状の軟磁性バルク材料１２６８を収容するのに適したリザーバ１２６６、１２７０を提供するステップ、熱源１２７４を提供するステップ、及びリザーバ中の磁性体材料１２６２及び非磁性体材料１２８６を反応の発火温度まで加熱して所定の形状の軟磁性バルク材料１２６８を形成するステップによって提供される。ここで、軟磁性バルク材料１２６８は、図４１及び４２について記述された反応から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する。

別の例として、図４４は、記述された、テルミット反応から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する軟磁性バルク材料を形成するための添加物原理を用いる装置１３００を示す。システム１３００は、移動可能な支持部１３１０、熱源１３１２、並びに粉末源１３１４及び代替的な粉末源１３１６を有する。走査プラットフォーム１３１８は、熱及び材料を支持部１３１０の一部に向けるように熱源１３１４及び粉末源１３１６を選択的に配置し、源１３１４、１３１６からの粉末材料を、粉末から固体状に変える。実際には、酸化鉄被覆を有する鉄粒子がリザーバ粉末源１３１４内に提供され、アルミニウム粉末が粉末源１３１６内に提供される。示された実施形態では、例えば反応を容易にするため、または部分１３１８の応力除去のために、支持部１３１０が加熱され得る。対象１３１８の連続層を造るために、インデクサ１３２０は増分の下方に動かされ、支持部１３１０を下げる。走査器１３１８は、熱源１３１２、粉末源１３１４及び代替的な粉末源１３１６を選択的に移動させて、製造される対象１３１９の一部を堆積し、固化する。ここで、インデクサ、走査器などは、ステージ、固定具、ロボット、ヘッドまたは典型的にはプログラムによって制御される他の移動可能な構造を含み得る。このプロセスは製造される対象１３１９が完成するまで繰り返される。代替的な態様で、走査器１３１８は提供されず、例えば、ｘ−ｙ走査器またはインデクサが支持部１３１０と結合される。示された実施形態では、絞り弁１３２６を介して切替可能な加圧粉末流動１３２２は酸化鉄被覆された鉄粒子でよく、熱源１３１２は切替可能なレーザーでよく、代替的な粉末源１３１６は、絞り弁１３２８を介して切替可能なアルミニウム粉末の加圧流動１３２４であり得る。実際には、走査器１２８０はレーザー１３１２、鉄粉末源１３１４、及びアルミニウム粉末源１３１６を選択的に移動させ、製造される対象１３１９の一部を堆積及び固化する。ここでレーザー源１３１２は、製造された部分１３１８の部分を選択的に堆積及び固化するために、アルミニウム粉末流動及び鉄粉末流動からの鉄粉末上の酸化鉄層が局所的かつ制御されたテルミット反応を提供するように十分な熱を提供する。代替的な態様で、レーザーは提供されなくてもよく、例えば粉末源１３１４は、酸化鉄被覆された粒子を、テルミット反応に必要とされる熱を提供するのに十分に、記述された溶融状態または軟化状態へ加熱する。代替的な態様で、アルミニウム粉末源１３１６は提供されなくてもよく、例えばアルミニウム粉末は源１３１４内の鉄粒子と混合される。従って全てのそのような態様は単独で、または開示された任意の実施形態との組み合わせで提供され得る。開示された方法及び装置は、例えば既述のスプレーまたは堆積に基づく方法と同様の構造を有し、例えば図２３Ａ及び２３Ｂについて開示された、または他に開示された軟磁性材料を形成してよい。ここで、磁性体材料１３２２及び非磁性体材料１３２４からの所定の形状の軟磁性バルク材料１３１８を形成する方法は、所定の形状の軟磁性バルク材料１３１８を収容するのに適したリザーバ１３１０を提供するステップ、熱源１３１２を提供するステップ、並びにリザーバ内の磁性体材料１３２２及び非磁性体材料１３２４を反応の発火温度まで加熱して、所定の形状の軟磁性バルク材料１３１０を形成するステップによって提供される。ここで、軟磁性バルク材料１３１８は図４１及び４２について記述された反応から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する。

図４５も参照し、開示された実施形態の代替的な態様が示されている。装置１３５０は、所定の形状のモールド１５３２、既述の通り酸化鉄被覆された粉末とアルミニウム粉末との組み合わせであってよいバルク材料１３５４、及び熱源１３５６を有する。熱源が既述のテルミット反応を引き起こし、反応がその部分を通過する際に、粉末混合物１３５４を固体部分１３５８へと変える。ここで、磁性体材料及び非磁性体材料１３５４から所定の形状の軟磁性バルク材料１３５８を形成する方法は、所定の形状の軟磁性バルク材料１３５８を収容するのに適したリザーバ１３５２を提供するステップ、熱源１３５６を提供するステップ、並びにリザーバ内の磁性体材料及び非磁性体材料１３５４を反応の発火温度まで加熱して、所定の形状の軟磁性バルク材料１３５８を形成するステップによって提供される。ここで、軟磁性バルク材料１３５８は、図４１及び４２について記述された反応から形成された絶縁境界を有する磁性体材料から形成されたドメインを有する。

開示された実施形態の特定の特徴がいくつかの図面に示され、他には示されていないが、これは単に便宜上、それぞれの特徴が本発明に従う任意のまたはすべての他の特徴と組み合わされてもよいものとしているだけである。本明細書で用いられるように、「含む」、「備える」、「有する」及び「有して」という語は幅広く総合的に解釈されるべきであり、どのような物理的な相互接続にも制限されない。さらに、対象とする応用例で開示されたどのような実施形態も、単にありうる実施形態としてとらえるべきではない。

さらに、本特許出願の審査においてなされるどのような補正も、出願された際の特許出願において存在するどの請求項の構成要素の否認でもない。当業者であれば全てのありうる等価物を文字通り包含する請求項を記載することを合理的に予期されることはできず、多くの等価物が補正の時点では予見不可能であり、（どのようなものであれ）放棄されるべきであるものの公正な解釈を超えるものであり、補正の根拠は多くの等価物に対して関連のない関係以上のものを負わないものでありえ、及び／または出願人が補正されたどの請求項の構成要素に関する特定の実質的でない代替物を説明することを予期できない多くの他の理由が存在する。

その他の実施形態が当業者によってなされ、それらは以下の特許請求の範囲内にある。

１０、１０’、１０’’、１０’’’ システム
１２、１２’、１２’’ 液滴スプレーサブシステム
１４ るつぼ
１６ 溶融合金液滴
１８ スプレーチャンバー
２０ 表面
２２ オリフィス
２４ ポート
２６ 反応性ガス
３０ 絶縁層
３２ 材料
３４ ドメイン
３６ 境界
４０ ステージ
４２ ヒーター
４４ 溶融合金
４５ ポート
４６ チャンバー
４７ 不活性ガス
４８ 温度センサ
５０ アクチュエータ
５１ 振動伝達部
６０ スプレーサブシステム
６２、６３ ポート
６４ 作用物質
７０ 帯電平板
７２ ＤＣ源
８０ スプレー作用物質
８６、８７ スプレー
１００ ガス排気ポート
１０２、１０４ 圧力センサ
１０６ 圧力差センサ
１０８、１１０ バルブ
２５０、２５０’’ ワイヤーアーク液滴堆積サブシステム
２５２ チャンバー
２５４ 正のワイヤーアークワイヤー
２５６ 負のアークワイヤー
２５８ 合金
２６０ ノズル
２６１ シュラウド
２６２、２６４、２６８ ガス
２６３ ノズル
２６６ 圧力制御バルブ
２７０ アーク
３１０、３１０’、３１０’’、３１０’’’ システム
３１２、３１２’’ 液滴スプレーサブシステム
３１４ るつぼ
３１６、３１６’ 溶融合金液滴
３１８ スプレーチャンバー
３２０ 表面
３２２ オリフィス
３２３ ノズル
３３０ 絶縁層
３３２ 材料
３３４ ドメイン
３３６ 絶縁境界
３４０ ステージ
３４４ 溶融合金
３４５ ポート
３４７ 不活性ガス
３４８ 温度センサ
３５１ 振動伝達部
３５０ アクチュエータ
５０２ 被覆デバイス
５０４ 作用物質
５０６、５０８ スプレー
５１０ 表面
５１２ 基板
５１４ 表面
５２３ シュラウド
５２４ 分離障壁
５２６、５２８ 副チャンバー
５３０ ガス導入部
５３２ ガス排出部
５５０、５５０’、５５０’’ ワイヤーアーク液滴スプレーサブシステム
５５２ チャンバー
５５４ 正のワイヤーアークワイヤー
５５６ 負のアークワイヤー
５５８ 合金
５６０ ノズル
５６２、５６４、５６８ ガス
５６６ 圧力制御バルブ
６１０ システム
６１２ 燃焼チャンバー
６１６ ガス
６１８ 燃料導入部
６２０ 燃料
６２２ 点火器
６２４ 金属粉末
６２６ 粒子
６３２ 内部コア
６３４ 外層
６３８ 液滴
６４０ 流動
６４４ ステージ
６４８ 材料
６５０ ドメイン
６５２、６５２’ 絶縁境界
７００ バルク材料
７０２ 表面
７１０ ドメイン
７１４ 第１の部分
７１６ 表面
７１８ 第２の部分
７２０、７２２ ドメイン
７３０ 第１の表面
７３２ 第２の表面
７４０ ボイド
８００ ブラシレスモーター
８０２ 回転子
８０４ 固定子
８０６ ハウジング
８０８ 位置センサ
８１０ 巻線
８１２ 固定子コア
８１４ 回転子コア
８１６ 磁石
８５０ リニアモーター
８５２ １次側
８５４ ２次側
８５６、８５８、８６０ 巻線
８６２ １次コア
８６４ ２次プレート
８６６ 永久磁石
８７０ リニアモーター
８７２ １次側
８７４ ２次側
８７６、８７８、８８０ 巻線
８８２ １次コア
８８４ 歯付き２次プレート
８９０ 発電機
８９２ 回転子
８９４ 固定子
８９５ 回転子コア
８９６ ハウジング
８９８ ブラシ
９００ 巻線
９０２ 固定子コア
９０４ 回転子コア
９０６ 巻線
９１０ ステッピングモーター
９１２ 回転子
９１４ 固定子
９１６ ハウジング
９１８ ベアリング
９２０ 巻線
９２２ 固定子コア
９２４ 回転子カップ
９２６ 永久磁石
９３０ ＡＣモーター
９３２ 回転子
９３４ 固定子
９４０ 巻線
９４２ 固定子コア
９４４ 回転子コア
９４６ 巻線
９５０ 音響スピーカー
９５２ フレーム
９５４ コーン
９５６ 磁石
９５８ ボイスコイル
９６０ コア
９７０ トランス
９７２ コア
９７４ 巻線
９８０ 電力トランス
９８２ ハウジング
９８４ ラジエータ
９８６ コア
９８８ 巻線
１０００ ソレノイド
１００２ プランジャー
１００４ 巻線
１００６ コア
１０２０ インダクター
１０２４ 巻線
１０２６ コア
１０３０ リレー
１０３２ コア
１０３４ 巻線
１０３６ バネ
１０３８ 接極子
１０４０ 接点

Claims (8)

1. 磁性体材料及び絶縁材料源から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成するためのシステムであって、
   前記所定の形状の軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部、
   前記磁性体材料を加熱して軟化状態の粒子を形成するための加熱デバイス、
   前記支持部上に前記軟化状態の磁性体材料の粒子の連続層を堆積するための堆積デバイス、及び
   前記所定の形状の少なくとも一部のネガとして構成された動くマスクサブシステムであって、前記堆積デバイスと前記支持部との間に位置し、前記連続層の堆積の際に前記支持部に対して動かされて、前記支持部上に前記軟化状態の磁性体材料の粒子の前記連続層が堆積されることを選択的にブロックして、前記支持部上に所定の形状の前記軟磁性バルク材料を形成するマスクサブシステム、を備え、
   前記マスクサブシステムは第１マスク及び第２マスクを備え、前記第１マスクは前記第２マスクに対して移動可能である、システム。
2. 所定の形状の前記軟磁性バルク材料が均一な厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 所定の形状の前記軟磁性バルク材料が不均一な厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記マスクサブシステムは、異なる動かされた位置で不均一な厚さを有する所定の形状の前記軟磁性バルク材料の異なる厚さに対応する異なる形状を有する１つより多くのマスクを備える、請求項１に記載のシステム。
5. 磁性体材料及び絶縁材料源から所定の形状の軟磁性バルク材料を形成する方法であって、
   加熱デバイスを提供するステップ、
   堆積デバイスを提供するステップ、
   前記所定の形状の前記軟磁性バルク材料を支持するように構成された支持部を提供するステップ、
   前記所定の形状の少なくとも一部のネガとして構成されたマスクサブシステムを提供するステップ、
   前記加熱デバイスで前記磁性体材料を加熱して軟化状態の粒子を形成するステップ、
   前記マスクサブシステムを前記堆積デバイスと前記支持部との間に配置するステップ、
   前記支持部上に、前記堆積デバイスで前記軟化状態の前記磁性体材料の粒子の連続層を堆積するステップ、及び
   前記連続層の堆積の際に、前記マスクサブシステムを前記支持部に対してある位置まで動かすステップ、を備え、
   前記マスクサブシステムは前記支持部上に前記軟化状態の前記磁性体材料の粒子の前記連続層が堆積されることを選択的にブロックして、前記支持部上に所定の形状の前記軟磁性バルク材料を形成し、
   前記マスクサブシステムは第１マスク及び第２マスクを備え、前記第１マスクは前記第２マスクに対して移動可能である、方法。
6. 所定の形状の前記軟磁性バルク材料が均一な厚さを有する、請求項５に記載の方法。
7. 所定の形状の前記軟磁性バルク材料が不均一な厚さを有する、請求項５に記載の方法。
8. 前記マスクサブシステムは、異なる動かされた位置で不均一な厚さを有する所定の形状の前記軟磁性バルク材料の異なる厚さに対応する異なる形状を有する１つより多くのマスクを備える、請求項５に記載の方法。