TW554603B - Bulk amorphous metal magnetic components for electric motors - Google Patents

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TW554603B TW089127710A TW89127710A TW554603B TW 554603 B TW554603 B TW 554603B TW 089127710 A TW089127710 A TW 089127710A TW 89127710 A TW89127710 A TW 89127710A TW 554603 B TW554603 B TW 554603B
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Nicholas J Decristofaro
Peter Joseph Stamatis
Gordon E Fish
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Honeywell Int Inc
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 A7 ____B7 五、發明說明（1) 相關申請案之交互參照 本申請案係1998年11月6日提出申請之申請案序號 〇9/187,656，標題爲「用於電動機之塊狀無定形金屬磁性組 件（Bulk Amorphous Metal Magnetic Components For Electric
Motors)」的部分延續。 .發明背景 1. 發明範疇 本發明係關於無定形金屬磁性組件，及尤其係關於具有 大致爲多面體形狀之塊狀無定形金屬磁性組件的高效率電 動機。 2. 先前技藝説明 電動機典型上包含由多個非取向電爐鋼之堆疊疊片製成 的磁性組件。在可變磁阻電動機及渦流電動機中，定子係 由堆疊疊片製成。在鼠籠式（squirrel cage)電動機、磁阻同 步电動機及開關磁阻電動機中’定子及轉子兩者皆係由堆 疊疊片製成。各疊片典型上係經由將機械性柔軟、非取向 的電爐鋼打印、衝孔或切割，而形成爲期望形狀。然後將 形成的疊片堆疊及結合形成轉子或定子。 雖然無定形金屬相較於非取向電爐鋼提供優良的磁性能 ，但其由於特定的物性及相關的製造限制，因而長久以來 被認爲不適用於塊狀磁性組件，諸如電動機之轉子及定子 。舉例來説，無定形金屬較非取向鋼薄且硬，因此會造成 製造工具及模頭的更快速磨損。所造成之工具及製^成本 的增加使得使用此種技術製造塊狀無定形金屬磁性組件在 -----------裝--------訂---------^_MW. (請先閱讀背面之注咅3事項再填寫本頁) 適 度 尺 張 紙 本 I釐 公 97 2 X 10 2 /V 格 規 A4 S) N (C 準 標 家 國 國 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2) 商業上不實際。無定形金屬之薄度亦轉變爲組合組件中之 疊片的增加數目，其更使無定形金屬轉子或定子磁體組合 之總成本增加。 無定形金屬典型上係以具有均勻帶寬的連續薄帶供應。 然而，無定形金屬係非常硬的材料，而使其很難容易地切 割或成形，且一旦經退火以獲致最高磁性質時，其變得非 常脆。如此使得利用習知方式於構造塊狀無定形金屬磁性 組件困難且筇貴。無定形金屬之脆性亦會造成關於塊狀磁 性組件在諸如電動機之應用中之耐用性的顧慮。 塊狀無定形金屬磁性組件之另一問題爲當其受到物理應 力時，無定形金屬材料之磁導率將降低。此降低的磁導率 視在無足形金屬材料上之應力的強度而可相當顯著。當塊 狀播定形金屬磁性組件受到應力時，鐵心引導或聚集磁通 量的效率將降低，而導致較高的磁損、增加的產熱、及降 低功率。此歸因於無定形金屬之磁致伸縮性質的應力敏感 度可由在電動機之操作過程中由磁力及機械力所產生之應 力’由將塊狀無定形金屬磁性組件機械夾持或以其他方式 固疋於定位所產生之機械應力，或由熱膨脹及/或因無定形 金屬材料之磁性飽和所致之膨脹所產生之内部應力而造成。 對於一些高速電動機，典型電爐鋼的鐵心損相當驚人。 在此種情況中，設計者可能將被迫使用坡莫合金 (Permalloy)作爲替代選擇。然而，飽和感應之伴隨的減小（ 例如’對各種坡莫合金爲0 · 6 - 0 · 9泰斯拉（τ )以下，相對於 一般電爐鋼之1.8-2.0泰斯拉）使包含坡莫合金或其變形之 本紙張尺度國家鮮（CNS)A4 g⑽χ 297 — 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 A7 -----------B7_____ 五、發明說明（3 ) 磁性組件的尺寸需要增加。此外，坡莫合金之期望的軟磁 性會受在甚低應力値下發生之塑性變形之不利及不可逆的 影響。此種應力會在坡莫合金組件的製造或操作過程中發 生。 發明總結
本發明提供一種使用於具高效率之電動機中之具有多面 體形狀，且包含多層無定形金屬條狀物的低損耗塊狀無定 形金屬磁性組件。本發明亦提供一種製造塊狀無定形金屬 磁性組件之方法。此磁性組件可在自約5 〇赫（H z)至2〇,〇〇〇 赫之頻率下操作，且相較於在相同頻率範圍内操作之矽鋼 磁性組件’展現改良的性能特性。更明確言之，根據本發 明所構造，且在激發頻率「f」下激發至最高感應値「B m 3 X」 之磁性組件將具有低於「L」之在室溫下的鐵心損，其中乙 係由右式而得：L=0.0074 f (Bmax)13 + 0.000282 f1.5 (Bmax)2 4， 其中鐵心損、激發頻率及最高感應値分別係以瓦/公斤、赫 、及泰斯拉測量。磁性組件具有（i)當在大約6〇赫之頻率及 大約1.4泰斯拉（τ)之通量密度下操作時，低於或大約等於 1瓦每公斤之無定形金屬材料的鐵心損；（ii)當在大約1〇〇〇 赫之頻率及大約14泰斯拉之通量密度下操作時，低於或大 約等於20瓦每公斤之無定形金屬材料的鐵心損；或（m)當 在大約20,000赫之頻率及大約〇 3〇泰斯拉之通量密度下操作 時，低於或大約等於70瓦每公斤之無定形金屬材料的鐵心 損將較佳。本發明之磁性組件之降低的鐵心損有利於改良 包含其之電動機的效率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 554603
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明之第一具體實例中，塊狀無定形金屬磁性組件 G括層。纟起形成多面體形狀零件之無定形金屬條狀物 之多個實質上類似形狀的層。 本發月亦提供-種構造塊狀無定形金屬磁性組件之方法 。根據本發明方法之第-具體實例，將無定形金屬條狀材 枓切割形成多個具有預定長度的切條。將切條堆疊形成堆 登無足形金屬條狀材料之棒，並敎以增進材料之磁性質 ，及視需要將起始的玻璃狀結構轉變成爲毫微晶體結構。 將、、、工退火、堆$的棒浸潰環氧樹脂並固化。然後將堆疊的 棒以預足長度切割’而提供多個具有預定立體形體之多面 體形狀的磁性組件。較佳的無定形金屬材料具有基本上以 化學式Fe8〇BnSi9定義之組合物。 根據本發明方法之第二具體實例，將無定形金屬條狀材 料纏繞於心#，而料具有大致爲圓孤角落之大致爲矩形 的鐵心。然後使大致爲矩形的鐵心退火，以增進材料之磁 性質，及視需要將起始的玻璃狀結構轉變成爲毫微晶體結 構之：後將鐵'心次/貝環氧樹脂並固化。接著切割矩形鐵心 之短邊，而形成兩具有大約爲該大致爲矩形之鐵心之該短 邊之尺寸及形狀之預定立體形體的磁性組件。將圓弧角落 自孩大致爲矩形之鐵心之長邊移除，並將該大致爲矩形之 鐵心的長邊切割形成多個具有預定立體形體之多面體形狀 的磁性組件。較佳的無定形金屬材料具有基本上以化學式 FesoBiiSig定義之組合物。 本發明亦關於根據如述方法而構造的塊狀無定形金屬組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554603
件ο (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明之塊狀無定形金屬磁性組件之構造尤其適用 於具高效率之可變磁阻電動機及渦流電動機中之無定形金 屬定子或定子組件。同樣地，可將塊狀無定形金屬組件於 鼠蘢式電動機、磁阻同步電動機及開關磁阻電動機中使用 作爲轉子及定子。熟悉技藝人士當明瞭此等電動機可包括 一或多個轉子及一或多個定子。因此，此處參照電動機所 使用之術語「轉子」及「定子」係指自一至多至三以上之 轉子及定子之數目。熟悉技藝人士亦當知曉此處所使用之 術語「電動機」係通指各種旋轉電力機器，其另包括發電 機以及視需要可操作爲發電機之再生式電動機。可將本發 明之磁性組件使用於構造任何此等裝置。由本發明所認知 之優點包括簡化的製造及降低的製造時間，在塊狀無定形 金屬組件之構造過程中所遭遇到的降低應力（即磁致伸縮） ’及完成無定形金屬磁性組件之最適化的性能。 圖示簡單説明 當參照以下之發明之較佳具體實例詳述及附圖時，當可 對本發明有更完整的瞭解，且當可明白其他之優點，其中 在數個圖中，類似的元件編號係指示類似的元件，且其中： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1係根據本發明所構造之立體矩形之形狀之塊狀無定形 金屬磁性組件的透視圖； 圖2 Α係具有棱柱’形狀’且根據本發明構造之塊狀無定形 金屬磁性組件的透視圖； 圖2 B係具有相對設置之弧形表面，且根據本發明構造之 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554603 A7 —---— ___B7___ 五、發明說明（6 ) 塊狀無定形金屬磁性組件的透视圖； 圖2C係由六個如圖2A所描繪之棱柱形狀組件及六個如圖 2 B所描繪之弧形組件所構成之電動機之定子的頂視圖； 圖3 A係根據本發明構造之電動機之塊狀無定形金屬磁性 定子的透視圖； 圖3 B係根據本發明構造之電動機之塊狀無定形金屬磁性 轉子的透視圖； 圖3C係由圖3A之定子及圖3B之轉子所構成之電動機之 定子及轉子的頂視圖； 圖4係經設置成根據本發明而切割及堆疊之無定形金屬條 狀物之捲盤的側視圖； 圖5係無定形金屬條狀物之棒的透視圖，其顯示用於製造 多個根據本發明之大致爲棱柱形狀之磁性組件的切割線； 圖ό係纏繞於心軸上，而形成根據本發明之大致爲矩形之 鐵心之無定形金屬條狀物之捲盤的侧視圖；及 圖7係大致爲矩形之無定形金屬鐵心之透視圖，其顯示用 於製造多個根據本發明所形成之大致爲稜柱形狀之磁性組 件的切割線。 較佳具體實例詳彼 本發明係關於使用低損耗塊狀無定形金屬组件諸如，比 方説’定子、轉子、及定子和轉子之組份零件構造成之高 效率電動機。根據本發明將大致爲多面體形狀的塊狀無定 形至屬組件構造成具有各種形體，其包括，但不限於，矩 形、方形、棱柱。此外，任何先前提及的幾何形狀可包括 本紙張尺度適用中規格⑽χ挪公爱） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -裝--------訂---- 蠢- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 發明說明（ 至少一個孤形表面，及以兩相對設置的孤形表面較佳，而 形成大致爲曲面或弧形的塊狀無定形金屬組件。此外，可 將完成的定子及轉子構造成爲根據本發明之塊狀無定形金 屬組件。該等定子及轉子可具有單一構造，或其可由總體 形成完成組件的多個零組件所形成。或者，定子及/或轉子 可爲完全包括無定形金屬零件的複合結構或無定形金屬零 件與其他磁性材料之組合。 現詳細參照圖示，圖1描繪大致爲多面體形狀的塊狀無定 形金屬組件10。此處所使用之術語多面體係指有多個面或 邊的實體。其包括，但不限於，立體矩形、方形、梯面體 、及稜柱。此外，任何先前提及的幾何形狀可包括至少: 個，及以兩個較佳之相對於彼此設置的弧形表面或邊，而 形成大致爲弧形形狀的組件。圖i所描繪之磁性組件10包 括多個層合在一起，且經退火之無定形金屬條狀材料20之 實質上類似形狀的層。根據本發明所構造，且在激發頻率 「f」下激發至最南感應値「Bmax」之立體磁性組件1〇將具 有低於「L」之在室溫下的鐵心損，其中1係由右式而得了 L = 〇·〇〇74 f (Bmax)K3 + 0·〇〇〇282 f1·5 (Bmax)2.4，其中鐵心 損、激發頻率及最高感應値分別係以瓦/公斤、赫、及泰斯 拉測量。在一較佳具體實例中’磁性組件具有（丨）當在大約 6 0赫之頻率及大約1 · 4泰斯拉（T )之通量密度下操作時低 於或大約等於1瓦每公斤之無定形金屬材料的鐵心損；（ii) 當在大約1000赫之頻率及大約1·4泰斯拉之通量密度下操作 時，低於或大約等於20瓦每公斤之無定形金屬材料的鐵心 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） II — — — — — — — 1111111 t - - ------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 A7 ----- B7 五、發明說明（8) 損；或(iii)當在大約2〇,〇〇〇赫之頻率及大約0_30泰斯拉之通 量密度下操作時，低於或大約等於70瓦每公斤之無定形金 屬材料的鐵心損。本發明之組件之降低的鐵心損有利於改 良包含其之電動機的效率。低的鐵心損値使本發明之塊狀 磁性組件尤其適用於高極數（p〇le c〇unt)或高旋轉速度需要 高頻磁激發，例如，在高於100赫下激發之電動機。習知之 鋼在高頻下之固有的高鐵心損使其不適用於此種需要高頻 激發的電動機。此等鐵心損性能値適用於本發明之各種具 體實例，而不管塊狀無定形金屬組件之明確的形體爲何。 圖2A所描繪之磁性組件1〇〇大致爲棱柱形狀，且以包括5 個邊110或表面較佳。五面體形狀之多面體組件1〇〇包括多 層實質上各爲相同尺寸及形狀的無定形金屬條狀材料2〇。 將條狀材料20堆疊，層合在一起，然後再退火。 圖2 B所描繪之磁性組件2〇〇包括至少一個，及以兩個較佳 之相對設置的弧形表面210。弧形形狀的組件200包括多層 實質上各爲相同尺寸及形狀，且經堆疊，層合在一起，及 退火之無定形金屬條狀材料2〇。 圖2 C所描繪之塊狀無定形金屬磁性組件3-〇〇可使用作爲徑 向間隙（radial gap)電動機之定子，且其包括六件磁性組件 1〇〇及六件磁性組件2〇〇。 圖3 A所描綠之塊狀無定形金屬磁性組件4〇〇大致爲圓形 ’且包括多個朝圓形組件400之中心徑向向内延伸之大致爲 矩形的齒410。組件400包括多層實質上各爲相同尺寸及形 狀’且經堆疊，層合在一起，然後再退火之無定形金屬條 -----------^^敦--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -11 -
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 狀材料20。可將根據圖3 A之具體實例構造之塊狀無定形金 屬組件使用作爲徑向氣隙電動機中之定子。 圖3B所描繪之塊狀無定形金屬組件5〇〇大致爲碟形，且包 括多個徑向向外延伸之大致爲矩形的齒51〇。組件5〇〇包括 夕層實質上各爲相同尺寸及形狀，且經堆疊，層合在一起 ，然後再退火之無定形金屬條狀材料2()。可將根據圖3]5之 具體實例構造之塊狀無定形金屬組件使用作爲徑向氣隙電 動機中之轉子。 接下來參照圖3C，將定子4〇〇及轉子5〇〇構造成爲根據本 發明之塊狀無定形金屬組件，並使用作爲高效率徑向氣隙 電動機600之零件。 本發明亦提供一種構造塊狀無定形金屬組件之方法。如 圖4所示，利用切割刀片4〇將無定形金屬條狀材料之捲筒 3〇切割成爲多個具有相同形狀及尺寸之條狀物2〇。將條狀 物20堆疊形成堆疊無定形金屬條狀材料之棒50。將棒50退 火，反潰環氧樹脂及固化。可將棒5 〇沿圖5所描緣之線條 5 2切割，而製造多個大致爲梯面體形狀的磁性組件1 〇。完 成的磁性組件1 0可大致爲矩形、梯面體、方形、或其他多 面體形狀。亦可切割棒50，而製造分別如圖2a、2B、3A 及3B所示之呈五面體棱柱n、弧形塊狀物12、圓形塊狀 物1 3或碟形塊狀物1 4之形態的立體形狀。 在圖6及7所示之本發明之方法的第二具體實例中，塊狀 無定形金屬磁性組件1 〇係經由將單一的無定形金屬條狀物 2 2或一群無定形金屬條狀物2 2纏繞於大致爲矩形的心軸6 〇 -12-
·裝--------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1〇) 上，以形成大致爲矩形的纏繞鐵心70而形成。鐵心70之短 邊74的高度以大約等於完成之塊狀無定形金屬磁性組件 的期望長度較佳。將鐵心70退火，浸潰環氧樹脂及固化。 經由切割短邊74可形成兩組件1〇，而將圓弧角落76留於長 邊78a及78b上。可經由將圓弧角落76自長邊78a及78b移除 ’及將長邊78a及78b在虛線72所指示之多個位置切割，而 形成額外的磁性組件1 〇。在圖7所説明之例子中，塊狀無 定形金屬組件1 0具有大致爲矩形的形狀，雖然本發明亦可 考慮其他的形狀。亦可切割纏繞鐵心70，而製造分別如圖 2A、2B、3A及3B所示之呈五面體稜柱11、孤形塊狀物 、圓形塊狀物13或碟形塊狀物丨4之形態的立體形狀。 以此方式的構造尤其適用於磁性組件諸如電動機中之無 定形金屬定子及轉子組合。磁性組件的製造經簡化，且製 造時間經縮短。在其他情況中在塊狀無定形金屬組件之構 造過程中所會遭遇到的應力經減至最小。完成組件的磁性 能經最適化。 本發明之塊狀播疋形金屬磁性組件1 〇可使用多種無定形 金屬合金製造。一般來説，適用於本發明之組件10之構造 的合金係以如右的化學式所定義：Μ7〇·85 Υ5·2〇Ζ()·2()，下 標爲原子百分比，其中「Μ」爲Fe、Ni&c〇之至少一者， 「Y」爲B、C及P之至少一者，及「z」爲^、八1及（^之 至少一者；其限制條件爲（i)可有直至〗〇原子百分比的成份 「M」經金屬種類 Ti、v、cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo 、Ta及W之至少一者取代，及（丨丨）可有直至1〇原子百分比 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） AW ^--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 - B7 _五、發明說明（11) 的成份（Y + Z)經非金屬種類In、Sn、Sb及Pb之至少一者 取代。此處所使用之術語「無定形金屬合金」係指實質上 缺乏任何遠距次序，且其利用χ射線繞射強度最大値定性 的結果在性質上與對液體或無機氧化物玻璃所觀察到者類 似的金屬合金。 ^ 可於市面購得適用於實施本發明之無定形金屬合金，其 一般為寬度直至20公分以上及厚度大約2〇-25微米之連續 薄條狀物或帶的形態。此等合金係經形成爲實質上完全爲 玻璃狀的微結構（例如，至少約8〇體積百分比之材料具有非 晶體結構）。合金係經形成爲基本上1〇〇%之材料具有非晶 體結構較佳。非晶體結構之體積分率可利用技藝中已知之 方法測定，其諸如X射線、中子、或電子繞射、透射電子顯 微術、或示差掃描量熱法。「M」爲鐵，「Y」爲硼及「Z 」爲矽之合金可獲致在低成本下之最高的感應値。因此， 包含鐵-硼-矽合金之無定形金屬條狀物爲較佳。具有基本 上由約11原子百分比之硼及約9原子百分比之矽，其餘爲 鐵及無可避免之不純物所組成之組合物的無定形金屬條狀 物爲最佳。此條狀物由漢妮威國際公司（H〇neywell International Inc·)以METLAS⑨合金2605SA-1之商品名稱銷售。 被指定使用於本發明之組件1 〇中之無定形金屬條狀物的 磁性質可利用在一溫度下一段足以提供必需之改良，而不 改變條狀物之實質上完全玻璃狀微結構之時間的熱處理而 增進。視需要可在熱處理之至少一部分中，及以在至少冷 卻部分中較佳，對條狀物施加一磁場。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---- # 554603 A7 B7 五、發明說明（12) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 適用於組件10之一些無定形合金的磁性質可經由將合金 熱處理形成笔微晶體微結構而顯著地改良。此微結構之特 徵在於存在鬲密度之平均大小低於約100毫微米之晶粒，以 低於50毫微米較佳，及約1〇·2〇毫微米更佳。晶粒以佔據 鐵基合金之至少5 0體積百分比較佳。此等較佳材料具有低 鐵心損及低磁致伸縮。後一性質亦使材料較不易因受到由 電動機之製造及/或操作所產生之應力而造成磁性質之退化 。在指定合金中產生毫微晶體結構所需之熱處理必需較經 設計於在其中保留實質上完全爲玻璃狀微結構之熱處理= 需者在更高的溫度下進行，或進行較長時間。此處所使用 之術語無定形金屬及無定形合金更包括一開始經形成爲具 有實質上冗全爲玻璃狀的微結構，及接著經由熱處理或其 他加工而轉變爲具有毫微晶體微結構之材料的材料。可經 熱處理而形成毫微晶體微結構之無定形合金通常亦被簡^ 爲毫微晶體合金。本方法可將毫微晶體合金成形爲完成塊 狀磁性組件之必需的幾何形狀。此種成形可當合金仍在其 之剛鑄造完成、具延性、實質上爲非晶體的形態時，在將 其熱處理以形成一般使其更易碎及更難操縱之毫微晶體結 構之前方便地完成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下的化學式指示兩具有可經由於其中形成毫微晶體微 結構而顯著增進之磁性質之較佳種類的合金，其中下標係 爲原子百分比。 第一較佳種類之毫微晶體合金爲Fe⑽.u.x.y_RuTxQyBzSiw， 其中R爲Ni及Co之至少一者，T爲Ti、Zr·、Hf、v、Nb、 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 A7 B7 五、發明說明（13)
Ta、Mo、及w之至少一者，、Ag、An、Pd、及 Pt之至少一者，u係自0至約10，χ係自約3至12，y係自〇 至約4，ζ係自約5至12，及w係自〇至低於約8。於將此合 金熱處理，而於其中形成毫微晶體微結構之後，其具有高 飽和感應（例如，至少約1 · 5泰斯拉）、低鐵心損、及低飽和 磁致伸縮（例如，絕對値低於4 X 10·6之磁致伸縮）。此一合 金對於需要對所需功率及扭矩之最小尺寸之電動機的應用 爲特佳。 第二較佳種類之毫微晶體合金爲Fe10〇.u-x_y_z-wRuTxQyBzSiw， 其中R爲Ni及Co之至少一者，T爲Ti、Zr、Hf、V、Nb、 Ta、Mo、及 W之至少一者，（^爲。!！、Ag、Au、Pd、及 P t之至少一者，U係自〇至約1 0，X係自約1至5，y係自〇至 約3，Z係自約5至12，及w係自約8至18。於將此合金熱處 理，而於其中形成毫微晶體微結構之後，其具有至少約1.0 泰斯拉之飽和感應、特別低的鐵心損、及低飽和磁致伸縮（ 例如，絕對値低於4 X 1 O'6之磁致仲縮）。此一合金對於使 用在需於非常高之速度下操作之電動機（例如，需要1 〇〇〇赫 以上之激發頻率）中爲特佳。 本發明之塊狀無定形金屬磁性組件1 0可使用各種切割技 術，而自堆疊無定形金屬條狀物之棒5 0或自纏繞無定形金 屬條狀物之鐵心70切割得。組件1 〇可使用切割刀片或切斷 輪自棒5 0或鐵心7 0切割得。或者，組件1 〇可利用放電加工 或利用水噴注而切割。 塊狀無定形磁性組件將可較由其他鐵基磁性金屬製成之 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ·裝--------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
ϋ ϋ n n V 籍· 5546〇3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（14) 組件更有效率地磁化及去磁。當於電動機中使用作爲轉子 或定子時，當將塊狀無定形金屬組件及由另一鐵基磁性金 屬製成之相當組件在相同的感應及頻率下磁化時，塊狀無 定形金屬組件將產生較相當組件少的熱。因此，當與由使 用由其他鐵基磁性金屬製成之組件之電動機比較時，可將 使用塊狀無定形金屬組件之電動機設計爲在下列條件下操 作：1)在較低操作溫度下；2)在較高感應下，以達到減小 尺寸及重量；或3)在較高頻率下，以達到減小尺寸及重量 ，或達到優良的動作控制。 如技藝中所知曉，鐵心損係當鐵磁性材料之磁化隨時間 而改變時，在其内部所發生的能量消耗。指定磁性組件之 鐵心損一般係經由將組件循環地激發而測定。將隨時間改 變的磁場施加至組件，以於其中產生磁感應或通量密度之 相對應的時間變化。爲使測量標準化，一般將激發選擇成 使磁感應在頻率「f」下隨時間正弦地變化，且具有最高振 幅Bmax。然後利用已知的電測量儀器及技術測定鐵心損。 習慣上將損耗記述爲每單位質量或體積之受激發之磁性材 料的瓦數。技藝中知曉損耗係隨f及而單調增加。測試 使用於電動機之組件中之軟磁性材料之鐵心損之最標準的 辦法{例如，ASTM 標準 A912-93 及 Α927(Α927μ·94)}要求 將此種材料之樣品設置於實質上閉合的磁路中，即閉合磁 通^線完全包含於樣品體積中之形態。另-方面，將使用 於私動機組件諸如轉子或定子中之磁性材料設置於磁開路 中卩磁通量線必需橫貫氣隙之形態。由於邊緣場效應及 -17- U 張尺度⑽x297 公以— —----------裝---- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554603 A7 ------ B7 五、發明說明（15) 場的不均勻，因而於開路中測試的指定材料一般將較於閉 路測量中所得者，展現較高的鐵心損，即較高値之每單位 質量或體積的瓦數。本發明之塊狀磁性組件即使係於開路 形態中，仍在範圍寬廣的通量密度及頻率内有利地展現低 的鐵心損。 不以任何理論作基礎，據信本發明之低損耗塊狀無定形 金屬組件的總鐵心損包括來自磁滞損失及渦流損失的貢獻 。各此兩貢獻係最咼磁感應Bmax及激發頻率f之函數。無定 形金屬之鐵心損的先前技藝分析（參見，例如，G E. Fish， 應用物理期刊（J· Appl. Phys.)5JL，3569(1985)及 G· Ε· Fish 等 人，應用物理期刊ϋ，5370(1988)) —般係受限於對在磁閉 路中之材料所得的數據。 每單位質量之本發明之塊狀磁性組件的總鐵心損L(Bmax ，f)基本上可由以下形式的函數定義 L(Bmax，f)=Clf(Bmax)n+ C2fi (Bmax)m 其中係數c 1及c 2及指數η、m、及q皆必需經實驗測定， 並典已知之理論可精確地決定其値。使用此式可在任何要 求的操作感應及激發頻率下測定本發明之塊狀磁性組件的 總鐵心損。一般發現在特殊形體的電動機轉子或定子中， 其中之磁場在空間上並不均勻。技藝中已知諸如有限元模 型建立（finite element modeling)之技術可提供細密概算於實 際的電動機或發電機中測得之通量密度分佈之最高通量密 度之空間及時間變化的估計。使用得到指定材料在空間上 均勻之通量密度下之磁性鐵心損之適當的實驗式作爲輸入 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554603
五、發明說明（16) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，則此等技術可以合理的準確度預測指定組件在其操作形 態中之相對的實際鐵心損。 本發月之磁性組件之鐵心損的測量可使用技藝中已知之 各種方法進行。一種特別適用於測量本組件之方法可説明 如下此方法包括利用本發明之磁性組件及通量閉合結構 構件形成磁路。磁路視需要可包括多個本發明之磁性組件 及通量閉合結構構件。通量閉合結構構件以包括具有高磁 導率及至少等於待測試組件之通量密度之飽和通量密度的 軟磁性材料較佳。軟磁性材料具有至少等於組件之飽和通 I密度的飽和通量密度較佳。沿待測試組件之通量方向大 致疋義組件之第一及第二相對面。通量線在大致正交於第 一相對面之平面的方向進入組件。通量線大致係順著無定 形金屬條狀物之平面，且自第二相對面現出。通量閉合結 構構件一般包括通量閉合磁性組件，其以根據本發明而構 造較佳，但其亦可利用技藝中已知之其他方法及材料製造 。通量閉合磁性組件亦具有通量線進入及現出之大致正交 於其各別平面之第一及第二相對面。通量閉合組件相對面 實負上係與在實際測試中與通量閉合组件配合之磁性組件 的各別面爲相同尺寸及形狀。將通量閉合磁性組件設置成 使其之第一及第二面分別緊靠及實質上靠近本發明之磁性 組件之第一及第二面的配對關係。經由使電流通過環繞本 發明之磁性組件或通量閉合磁性組件之第一繞組而施加磁 動勢。利用法拉第（Faraday’s)定律由在環繞待測試磁性組件 之第二繞組中所感應之電壓測定所產生之通量密度。利用 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210><297公釐） 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554603 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17) 安培（Ampere’s)定律由磁動勢測定外加磁場。然後利用習知 方法由外加磁場及所產生之通量密度計算鐵心損。 參照圖7説明一種適用於測定磁性組件1 〇之鐵心損的測 試方法。將鐵心70之長邊78b指定爲供鐵心損測試用之磁 性組件1 0。其餘的鐵心7 〇提供作爲通量閉合結構構件，其 大致爲C字形，且包括四個大致爲圓弧的角落76、短邊74 及長邊78a。分離圓弧角落76、短邊74、及長邊78a之各切 割7 2爲非必需。僅作出將長邊78b與其餘鐵心7 0分離的切 割較佳。經由切割鐵心7 〇以移除長邊78b而形成之切面界定 磁性組件之相對面及通量閉合磁性組件之相對面。關於測 試，將長邊78b設置成使其之面緊靠且平行於由切割所界定 的相對面。長邊78b之面實質上係與通量閉合磁性組件之面 爲相同尺寸及形狀。兩銅線繞組（未示於圖中）環繞住長邊 78b。使適當大小的交流電通過第一繞組，而提供在必需頻 率及最南通量密度下激發長邊78b之磁動勢。在長邊7处及 通量閉合磁性組件内之通量線大致係在條狀物22之平面内 ，並在周圍指向。在第二繞組中感應出指示在長邊78b内之 隨時間變化之通量密度的電壓。利用習知之電子裝置由電 壓及電流之測量値測定鐵心損。 呈現以下之實施例，以提供對本發明的更完整瞭解。經 記述以説明本發明之原理及實務的特定技術、條件、材料 、比例及報告數據係爲範例，不應將其解釋爲限制本發明 之範圍。 實施例1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----- §_ -20· 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（18) 典足形金屬矩形梭柱之製備及電磁性測試 將大約60亳米寬及〇 022毫米厚之Fe^BuSi9無定形金屬帶 纏繞於具有大約25毫米乘90毫米尺寸的矩形心軸或捲線軸 上。在心軸或捲線軸上纏繞大約800圈的無定形金屬帶，而 產生具有大約25毫米乘90毫米之内部尺寸及大約20毫米之 累積厚度的矩形鐵心形態。使鐵心/捲線軸組合在氮氣中退 火。退火係由下列步驟所組成：丨）將組合加熱至365。〇 ; 2 ) 將溫度在大約365°C下維持大約2小時；及3 )使組合冷卻至 環境溫度。將矩形的纏繞無定形金屬鐵心自鐵心/捲線軸組 合移開。將鐵心眞空浸潰環氧樹脂溶液。將捲線軸放回， 並使重新裝配之經浸潰的鐵心/捲線軸組合在12〇。〇下固化 大約4· 5小時。當經完全固化時，將鐵心再次自鐵心/捲線 軸組合移開。所得之矩形、纏繞、經環氧樹脂黏合的無定 形金屬鐵心重約21〇〇克。 利用1 · 5毫米厚的切割刀片自經環氧樹脂黏合的無定形金 屬鐵心切割出60毫米長乘4〇毫米寬乘2〇毫米厚（大約8〇〇層 )之矩形棱柱。使矩形稜柱及鐵心之其餘部分的切面於硝酸 /水落液中蚀刻，及於氫氧化銨/水溶液中清潔。 使鐵心之其餘部分於硝酸/水溶液中蝕刻，及於氫氧化銨 /水溶液中清潔。然後將矩形稜柱及鐵心之其餘部分重新組 合成爲完整的切割鐵心形態。將第一及第二電繞組固定至 鐵心I其餘邵分。將切割鐵心形態在室溫在6〇赫、⑼赫 、5,000赫及20,0〇〇赫下進行電測試，並與其他鐵磁性材料 在類似試驗形態中之目錄値[國家亞諾磁性（Nati〇nal Arn〇ld -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(cns)aT^(210 x 297公釐） ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（19)
Magnetics)，加州92301亞德蘭托市（Adelanto)幕斯拉特大道 (Muskrat Avenue) 17030號]比較。將結果彙整於下表1、2、 3及4 〇 表1 鐵心損@ 6 0赫（瓦/ 、 材料 通量 密度 無定形 Fe8〇BnSi9 (22微米） 結晶 Fe-3%Si (25微米） 結晶 Fe-3%Si (50微米） 結晶 Fe-3%Si (175微米） 結晶 Fe-3%Si (275微米） 國家亞諾磁性 Silectron 國家亞諾磁性 Silectron 國家亞諾磁性 Silectron 國家亞諾磁性 Sll ΡΡίΤΛΠ 0.3 T 0.10 0.2 0.1 0.1 〇夏JLd tl UIJL 〇 0.7 T 0.33 0.9 0.5 0.4 v. V/U 0.3 0.8 T 1.2 0.7 0.6 〇 A 1.0 T 1.9 1.0 0.8 0.6 1.1 T 0.59 1.2 T 2.6 1.5 1.1 〇 Q 1.3 T 0.75 V/ · o 1.4 T 0.85 3.3 1.9 1.5 1.1 -22· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554603
7 7 A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（20) 表2 _鐵心損@ 1,000赫（瓦/公斤） 材料 通量 無定形 結晶 結晶 結晶 結晶 密度 Fe8〇BnSi9 Fe_3%Si Fe-3%Si Fe_3%Si Fe-3%Si (22微米） (25微米） (50微米） (175微米） (275微米） 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 Silectron Silectron Silectron Silectron 0.3 T 1.92 2.4 2.0 3.4 5.0 0.5 T 4.27 6.6 5.5 8.8 12 0.7 T 6.94 13 9.0 18 24 0.9 T 9.92 20 17 28 41 1.0 T 11.51 24 20 31 46 1.1 T 13.46 1.2 T 15.77 33 28 1.3 T 17.53 1.4 T 19.67 44 35 -23- -----------裝--------訂---------S1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554603 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（21) 表3 _鐵心損@ 5,000赫（瓦/公斤） 材料 通量密 無定形 結晶 結晶 結晶 度 Fe8〇BnSi9 Fe_3%Si Fe-3%Si Fe-3%Si (22微米） (25微米） (50微米） (175微米） 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 Silectron Silectron Silectron 0.04 T 0.25 0.33 0.33 1.3 0.06 T 0.52 0.83 0.80 2.5 0.08 T 0.88 1.4 1.7 4.4 0.10 T 1.35 2.2 2.1 6.6 0.20 T 5 8.8 8.6 24 0.30 T 10 18.7 18.7 48 -24- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554603 A7 _B7_ 五、發明說明（22) 表4 鐵心損@ 20,000赫（瓦/公斤） 材料 通量密 無定形 結晶 結晶 結晶 度 Fe8〇BnSi9 Fe-3%Si Fe_3%Si Fe-3%Si (22微米） (25微米） (50微米） (175微米） 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 國家亞諾磁性 Silectron Silectron Silectron 0.04 T 1.8 2.4 2.8 16 0.06 T 3.7 5.5 7.0 33 0.08 T 6.1 9.9 12 53 0.10 T 9.2 15 20 88 0.20 T 35 57 82 0.30 T 70 130 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如表3及4中之數據所示，鐵心損在5000赫以上之激發頻 率下尤低。因此，本發明之磁性組件特別適用於高速電動 機。 實施例2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 無定形金屬梯面體棱柱之製備 將大約48毫米寬及0.022毫米厚之FesoBnSig無定形金屬帶 切割成大約300毫米之長度。堆疊大約3,800層的經切割無定 形金屬帶，而形成大約48毫米寬及300毫米長，具有大約 96毫米累積厚度之棒。使棒在氮氣中退火。退火係由下列 •25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以603 A7 B7
步驟所組成·· D將棒加熱至3机；2)將溫度在大约3机 I，持大約2小時；及3)使棒冷卻至環境溫度。將棒眞空浸 潰，氧樹脂溶液，並在12CTC下固化大約4 5小時。所得之 堆螢、經環氧樹脂黏合的無定形金屬棒重約9〇〇〇克。 /用1· 5毫米厚的切割刀片自堆疊、經環氧樹脂黏合的無 疋形金屬棒切割出梯面體棱柱。稜柱之梯面體形狀的面具 =2及62亳米之底部及48毫米之高度。梯面體棱柱爲％ I米（3,800層）厚。使梯面體稜柱及鐵心之其餘部分的切面 於硝酸/水溶液中蝕刻，及於氫氧化銨/水溶液中清潔。 梯面體棱柱當於1000赫下激發至1〇泰斯拉之最高感應値 時，具有低於11.5瓦/公斤之鐵心損。 實施例3 具有弧形截面之多面體、塊狀無定形金屬組件之製備 知大、、々5 0笔米寬及〇 〇22毫米厚之⑻9無定形金屬帶 切割成大約300毫米之長度。堆疊大約3,8〇〇層的經切割無定 形金屬帶，而形成大約50毫米寬及3〇〇毫米長，具有大約 9 6笔米累積厚度之棒。使棒在氮氣中退火。退火係由下列 步驟所組成：1)將棒加熱至3 65 t; 2)將溫度在大約365 C下維持大約2小時；及3)使棒冷卻至環境溫度。將棒眞空 浸潰環氧樹脂溶液，並在12(TC下固化大約4 · 5小時。所得 之堆叠、經環氧樹脂黏合的無定形金屬棒重約9200克。 使用放電加工切割堆疊、經環氧樹脂黏合的無定形金屬 棒，而形成立體弧形塊狀物。塊狀物之外徑大約爲96亳米 。塊狀物之内徑大約爲13毫米。弧長大約爲90。。塊狀物 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐）
Μ--------^----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 拳 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----— _B7 五、發明說明（24) 厚度大約爲96毫米。 將大約20毫米寬及〇·022毫米厚之Fe8GBnSi9無定形金屬帶 缠繞於具有大約1 9毫米外徑的圓形心軸或捲線軸上。在心 軸或捲線軸上纏繞大約1，2〇〇圈的無定形金屬帶，而產生内 控大約1 9毫米及外徑大約4 8毫米之圓形鐵心形態。此鐵心 具有大約29毫米之累積厚度。使鐵心於氮氣中退火。退火 係由下列步驟所組成：1 )將棒加熱至36yC ; 2 )將溫度在大 約365°C下維持大約2小時；及3)使棒冷卻至環境溫度。將 鐵心眞2浸潰環氧樹脂溶液，並在12〇。〇下固化大約4 $小 時。所得之纏繞、經環氧樹脂黏合的無定形金屬鐵心重約 7 1克。 使用水喷注切割纏繞、經環氧樹脂黏合的無定形金屬鐵 心，而形成半圓形的立體形狀物件。此半圓形物體具有大 約1 9毫米之内徑，大約4 8毫米之外徑，及大約2 〇毫米之厚 度。 使多面體塊狀無定形金屬組件之切面於硝酸/水溶液中蝕 刻，及於氫氧化銨/水溶液中清潔。 各多面體塊狀無定形金屬組件當於1〇〇〇赫下激發至丨〇泰 斯拉之最高感應値時，具有低於115瓦/公斤之鐵心損。 實施例4 低損耗塊狀無定形金屬組件之高頻行爲 使用習知之非線性迴歸方法分析以上之實施例1中之鐵心 損數據。經測定包含FesoBnSip無定形金屬帶之低損耗塊狀 播定形金屬組件的鐵心損基本上可以以下形式的函數定義 -27· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）
^----------------- ^請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁> I 554603 A7 B7 五、發明說明（25) L(Bmax ’ f) = Clf(Bmax)n + C2fq (Bmx)m。 選擇係數c i及c 2及指數n、m、及q之適當値，以定義塊 狀無定形金屬組件之磁損的上限。表5陳述實施例〗中之組 件的測量損耗及由上式所預測之損耗，其各係以瓦每公斤 測量。預測損耗成f(赫）及Bmax(泰斯拉）之函數係使用係數 Cl=0.0()74&C2 = 0._282及指數n = i 3，m = 2 4，及n 5 計算。實施例!之塊狀無定形金屬組件 · 所預測得之相對損耗低。 5田上式 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
554603 A7 B7 五、發明說明（26) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表5 點 Bmax (泰斯拉） 頻率 (赫） 測量鐵心損 (瓦/公斤） 預測鐵心損 (瓦/公斤） 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 -29 - -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554603 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（27) 山 實施例5 毫微晶體合金矩形棱柱之 將大约25毫央會 形金屬帶切巧成f έ毫米厚之⑽命軸说”無定 帶」成大約3〇〇毫米之長度。堆疊大約Uoo層的經 切割無定形金屬鹛 ^ ^ ^ ^ 有大約25毫=!^成大約25毫米寬及細毫米長，具 ^、和厚度之棒。使棒在氮氣中退火。退火係 經由執行下列步职 步驟而進行：1)將棒加熱至58(TC; 2)將溫度 , 下維持大約1小時；及3 )使棒冷卻至環境溫度 ,|、將棒興f浸潰環氧樹脂溶液，並在uvc下固化大約4 5 1200克所得之堆疊、經環氧樹脂黏合的無定形金屬棒重約 毫米厚的切割刀片自堆疊、經環氧樹脂黏合的無 、棒切割出矩形棱柱。棱柱之面大約爲長度50毫米 125平万毫米。矩形稜柱爲25毫米（12〇〇層）厚。使矩形稜 2切面於硝酸/水溶液中㈣，及於氫氧化銨/水溶液中 清潔。 棱柱當於1000赫下激發至! 〇泰斯拉之最高感應値時 ，具有低於11.5瓦/公斤之鐵心損。 本發月、，工如此作相當完整的詳述，當明瞭不需嚴格地固 守此等細節，反之，熟悉技藝人士當可思及各種變化及修 改，其皆係歸屬於如由隨附之申請專利範園所定義之本發 明的範圍内。 ^ ^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -30-

Claims (1)

  1. 554603 第089127710號專利申請案 g 中文申請專利範圍修正本(91年10月） g 六、申請專利範園 1 · 2 一種具有至少一個低損耗塊狀無定形金屬磁性組件之電 動機，此磁性組件包括一退火堆疊塊，其具有層合在一 起形成多面體形狀零件之無定形金屬條狀物之多個實質 上類似形狀的經環氧化物浸潰之層，其中該低損耗塊狀 無定形金屬磁性組件當在激發頻率「f」下操作至最高感 應值Bmax時，具有低於「l」之鐵心損，其中L係由右式 而得：L=0.0074 f (Bmax)1 3 + 0.000282 f15(Bmax)2.4，該鐵心 才貝、該激發頻率及该最南感應值分別係以瓦/公斤、赫 (hertz)、及泰斯拉（teslas)測量。 如申請專利範圍第1項之電動機，其中各該無定形金屬 條狀物具有基本上由如右之化學式所定義的組合物： M70.85Y5-20Z0.20，下標為原子百分比，其中「μ」為Fe、 Ni及Co之至少一者，「γ」為B、c&p之至少一者，及 「Z」為Si、Al及Ge之至少一者；其限制條件為（丨）可 有直至10原子百分比的成份「M」經金屬種類Ti、v、 Cr、Μη、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta 及 W 之至少一者取代 ’及（Π)可有直至10原子百分比的成份（γ + Ζ)經非金屬 種類In、Sn、Sb及Pb之至少一者取代。 如申請專利範圍第2項之電動機，其中各該條狀物具有 基本上由化學式FesoBnSig所定義之組合物。 如申請專利範圍第2項之電動機，其中該無定形金屬條 狀物經熱處理，以於其中形成毫微晶體微結構。 如申請專利範圍第4項之電動機，其中各該無定形金屬 條狀物具有基本上由如右之化學式所定義的組合物： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 554603 A8 B8 C8
    Fe100.u.x.y_z.wRuTxQyBzSiw，其中R&Ni&c。之至少一者 ，丁為Ti、Zr、Hf、v、Nb、Ta、M〇、及冒之至少一 者’ Q為Cu、Ag、Au、Pd、及以之至少一者，u係自〇 至約丨〇，x係自約3至12，丫係自〇至約4，z係自約5至 12，及w係自〇至低於約8。 6.如申請專利範圍第4項之電動機，其中各該無定形金屬 條狀物具有基本上由如右之化學式所定義的组合物： Fe100.u-x.y-z.wRuTxQyBzSiw，其中 RgNi&c。之至少一者 ，了為^'&、11卜乂、1^、1£1、1^〇、及|之至少一 者，Q為Cu、Ag、Au、Pd、及pt之至少一者，u係自〇 至約1〇，Χ係自約U5，y係自〇至約3，z係自約5至12 ，及W係自約8至1 8。 7. 如中請專利範圍第i項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件包括該電動機之定子的一部分。 8. 如申請專利範圍第1項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件包括該電動機之定子。 9. 如中請專利範圍第i項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件包括該電動機之轉予的一部分。 .如申請專利範圍第i項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件包括該電動機之轉子。 11.如申請專利範圍第i項之電動機，其中該無定形金屬磁 性組件包括該電動機之轉子及定子。 .如申請專利範圍第i項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件#在大約6〇赫之頻率及大Μ 4泰斯拉之通
    裝 iT
    554603 A8 B8
    量密度下操作時，具有低於或大約等於丨瓦每公斤之無 定形金屬材料的鐵心損。 3 ·如申印專利範圍第1項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件當在大約1000赫之頻率及大約丨· 4泰斯拉之 通量密度下操作時，具有低於或大約等於2〇瓦每公斤之 無疋形金屬材料的鐵心損。 1 4 ·如申凊專利範圍第1項之電動機，其中該塊狀無定形金 屬磁性組件當在大約2〇,〇〇〇赫之頻率及大約〇3〇泰斯拉之 通量密度下操作時，具有低於或大約等於7〇瓦每公斤之 無定形金屬材料的 鐵心損。 b· —種用於具有轉子及定子之電動機之低損耗塊狀無定形 金屬磁性組件，此磁性組件包括一退火堆疊塊，其具有 層合在一起形成多面體形狀零件之無定形金屬條狀物之 多個實質上類似形狀的經環氧化物浸潰之層，其中該低 損耗塊狀無定形金屬磁性組件當在頻率[下激發至最高感 應值Bmax時，具有低於L之鐵心損，其中L係由右式而得 :卜0.〇〇74 f ⑺贿)1·3 + 0.000282 f1.5 (Bmax)2.4，該鐵心損 、該激發頻率及該最高感應值分別係以瓦/公斤、赫、及 泰斯拉測量。 16·如申請專利範圍第15項之磁性組件，其中該磁性組件至 少包括該定子之部分。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之磁性組件，其中該磁性組件至 少包括該轉子之部分。 如申請專利範圍第16項之磁性組件，其中該電動機包括 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(21〇x297公釐)
    裝
    選自由鼠籠式電動機、磁阻同步電動機及開關磁阻電動 機所組成之群之一者。 19_如申請專利範圍第17項之磁性組件，其中該電動機包括 選自由可變磁阻電動機、渦流電動機、鼠籠式電動機、 磁阻同步電動機及開關磁阻電動機所組成之群之一者。 力申明專利範15第丨5項之磁性組件，其中各該無定形金屬 條狀物具有基本上由化學式Fe8GBnSi9所定義之組合物。 21種建構使用於電動機中之塊狀無定形金屬磁性組件之 方法，包括下列步驟： (a)將無定形金屬條狀材料切割形成多個具有預定長度 之切條； (b )將該切條堆疊形成堆疊無定形金屬條狀材料之棒； (c)使該堆疊的棒退火； (d )將該堆疊的棒浸潰環氧樹脂，並使該經浸潰樹脂的 堆疊棒固化；及 (e)將該堆疊的棒以預定長度切割，而提供多個具有預 定立體形體之多面體形狀的磁性組件。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項之建構塊狀無定形金屬磁性組件 之方法，其中該步驟（a)包括使用切割刀片、切斷輪、水 喷注或放電加工切割無定形金屬條狀材料。 23. —種建構使用於電動機中之塊狀無定形金屬磁性組件之 方法，包括下列步驟： (a)將無定形金屬帶纏繞於心軸，而形成具有大致為圓 政角落之大致為矩形的鐵心； -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 554603 A BCD 六、申請專利範圍 (b )使該纏繞的矩形鐵心退火； (c) 將該纏繞的矩形鐵心浸潰環氧樹脂，並使該經浸潰 環氧樹脂的矩形鐵心固化； (d) 切割該大致為矩形之鐵心的短邊，而形成兩具有大 約為該大致為矩形之鐵心之該短邊之尺寸及形狀之預定 立體形體的多面體形狀磁性組件； (e) 將大致為圓弧的角落自該大致為矩形之鐵心的長邊 移除；及 (f) 切割該大致為矩形之鐵心的長邊，而形成多個具有 該預定立體形體之磁性組件。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之建構塊狀無定形金屬磁性組件 之方法，其中該步驟（d)及（f)之至少一者包括使用切割 刀片、切斷輪、水喷注或放電加工切割無定形金屬條狀 材料。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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