JPS626413B2

JPS626413B2 -

Info

Publication number: JPS626413B2
Application number: JP54164942A
Authority: JP
Inventors: Horusuto Riibaaman Hawaado; Jooji Furitsushuman Peetaa; Maurii Roosenberii Junia Jooji
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1987-02-10
Also published as: JPS55106059A; US4281706A; CA1144736A; JPS6169357A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は連続平打巻用途に適当な螺旋形状の金
属帯の製造方法に関する。

電動機に用いるガラス質合金磁性帯またはリボ
ンの製造は、一般には帯を形成するシートまたは
ストリツプに慣例のパンチングを行う工程を含め
て考えられている。しかし、既知のガラス質合金
の従来の積層品から得られる充填または実装率は
低い。その理由は、従来の材料を積層品に用いた
場合に必要とされるパンチング数と較べてより多
数のパンチングが必要になるからである。これ
は、溶融急冷したガラス質合金試料の厚さに固有
の限度があるからである。この結果、全体として
完成電動機の寸法およびコストを増大し、ガラス
質合金材料の使用により得られる節約は打消され
てしまう。ガラス質合金帯を製造する従来方法
は、合金を溶融状態でるつぼの適当なオリフイス
から押出し、次いで溶融物ジエツトを高速回転す
る基台輪の円周表面に衝突させることよりなる。
代表的には溶融物ジエツトの軸線を基台輪の面と
平行に配置する。このようにして形成した帯は普
通のテープまたはリボンの形状を有し、巻枠に巻
くことができる。

電動機の固定子を２つの同心材料部材から形成
するのが望ましい。中心部材には歯と巻線を設け
る。外側部材は大きな螺旋の形態の平打巻
（edge―wound）ストリツプ（細長片）から予め
製造するかまたはその場で製造する。

本発明の目的は、連続螺旋形状の金属帯を連続
的に製造する方法を提供することにある。

本発明は、螺旋形状を有し、断面が実質的に均
一で軸線が螺旋形の面に直交する連続長さの平打
巻（edge―wound）金属帯の製造方法を提供す
る。帯は１対の実質的に平行な互に反対側の主表
面および内周縁および外周縁を有する。帯の組成
は溶融物から急冷により製造することのできるガ
ラス質合金系とすることができる。かヽるガラス
質合金系の代表的な例としては、Fe―Ｂ、Fe―
Ｂ―Ｃ、Fe―Ｂ―Si、Fe―Ni―Ｂ、Cu―Zrなど
がある。

帯は、螺旋軸が帯の局部表面への垂線に平行で
ない状態に螺旋コイルをネステイングまたは傾斜
重ねするように形成することができる。さらに、
帯にはその内周縁および／または外周縁に所定の
幾何形状の切欠きをその場で形成することができ
る。この形状の投射成形帯（cast ribbon）は適
切に設計された電気装置の製造に用いるのに適当
である。

本発明はまた、チルブロツク溶融紡糸法
（Chill―block melt spinning：冶金の分野で、
回転円板のような冷えた移動表面上に溶融金属の
噴射を導く急速度冷却方法をいう。ここで溶融金
属の噴射が成形され、そして凝固する。）により
ガラス質金属合金帯またはリボンを螺旋形状に製
造する方法を提供する。本発明の方法によれば、
基台輪を所定速度で回転させて基台表面に約12〜
50ｍ／秒の所定速度を与える。通常基台表面を基
台輪の回転軸に直角に配向する。溶融合金をるつ
ぼ内で形成し、るつぼのオリフイスから押出し
て、約１〜10ｍ／秒の好適速度を有する溶融物流
れまたはジエツトを形成する。

るつぼ、オリフイスおよび溶融物流れまたはジ
エツトの軸線を共通直線とする。るつぼ軸線を移
動基台表面上の空間に位置する逆円錐上に位置さ
せ、円錐の頂点に交差させる。逆円錐上のるつぼ
軸の位置は傾斜角αおよび方位角γによつて決ま
り、γは０｜γ｜180゜の値を有する。

溶融物流れまたはジエツトを移動基台表面にこ
れと所定の角度にて衝突させる。溶融流れまたは
ジエツトの軸線は、るつぼ軸線と基台表面との交
点における基台軸の回転に対する接線と、同じ交
点における移動基台表面に対する垂線とによつて
定められる面内に位置する。傾斜角αは30゜α
90゜、好ましくは40゜α70゜の値を有す
る。

投射された溶融合金を移動基台表面上で急冷し
て、螺旋形状を有し、断面が実質的に均一で、１
対の対向する実質的に平行な主表面および内周縁
および外周縁を有する連続長さの平打巻金属帯を
形成する。この帯は溶融物流れまたはジエツトの
衝突区域における基台輪の面内曲率をとる。

移動基台表面上に連続幾何形状パターンの形態
の障壁線を設けることができる。この幾何形状パ
ターンを移動基台表面上で適切に配向させて、帯
の内周縁および外周縁のいずれかまたは双方に幾
何形状パターンの切欠きを形成する手段とする。

本発明の方法の他の好適例においては、移動基
台表面の少くとも一部を基台輪の回転軸に向かつ
てまたは回転軸から遠去けて傾斜させる。移動中
の基台表面傾斜部分に溶融合金を投射する
（casting）ことにより、連続長さの傾斜重ね螺旋
状金属帯を製造する。帯の組成は溶融物から急冷
により製造できるガラス質合金系とすることがで
きる。かヽる系の代表例はFe―Ｂ、Fe―Ｂ―
Ｃ、Fe―Ｂ―Si、Fe―Ni―Ｂ、Cu―Zrなどであ
る。

次に図面を参照しながら本発明の実施例を詳述
する。

第１図は平打巻金属帯またはリボン１０の製造
方法を示す。本発明においては、帯は横断面寸法
が長さと較べて著しく小さい薄肉本体である。帯
１０を製造するには、溶融合金をるつぼ１８の適
当なオリフイス１６から押出すことにより溶融物
流れまたはジエツト１２を回転基台輪１４の回転
中の表面１３に衝突させる。溶融物流れまたはジ
エツト１２の軸線１５は、溶融物ジエツト軸線１
５と基台輪１４との交点２４における基台輪１４
の回転に対する接線と、同じ点２４における基台
輪１４の局部表面２２に対する垂線とにより規定
された面２６内に入るようにする。溶融物流れま
たはジエツト１２が回転輪１４の基台表面１３の
部分２２に衝突すると、溶融物は冷却されて帯１
０の形状となり、この帯１０は衝突区域２４での
基台輪の運動によつて定められる面内曲率をと
る。溶融物流れまたはジエツトの衝突区域２４に
形成される帯の幅により平打巻金属帯１０の内周
縁半径Riおよび外周縁半径Roが決まる。

上記面内の溶融物流れまたはジエツト軸線１５
は回転基台表面１３の部分２２と代表的には30゜
〜90゜の角度αで交差する。角度αは帯の幾何学
的均一性を最適にするには40゜α70゜が好適
である。かくして得られる金属帯の組織は結晶質
またはガラス質である。合金は溶融物からの急冷
により得られるガラス質合金系とすることができ
る。代表的な例はFe―Ｂ、Fe―Ｂ―Ｃ、Fe―Ｂ
―Si、Fe―Ni―Ｂ、Cu―Zr系などである。

実験により、平打巻帯がある範囲内の溶融物流
れ（ジエツト）速度および基台表面速度でもつと
も容易に形成されることを確かめた。溶融物流れ
（ジエツト）速度は約１〜10ｍ／秒の範囲が好適
である。基台表面速度は約12〜50ｍ／秒の範囲が
好適である。適当な螺旋帯を形成するためには基
台表面と冷却しつつある帯との密着を十分な時間
確保するように注意が必要である。密着確保の１
例では基台輪の表面を粗面にし、これにより帯が
基台輪の表面に留まる時間を延長する。別の方法
では当業界で周知のガスまたは機械式「押えつ
け」装置を用いる。

このようにして形成した帯は、例えば反り付圧
延のような機械的変形手段により製造された螺旋
状製品と比較して著しく均一な断面をもつてい
る。従来の機械的変形による製品はテーパの付い
た断面を有し、帯の厚さが帯を幅方向に横切つて
外周縁に向かつて均一に減少している。

第１図および第１ａ図において、移動基台表面
に対するるつぼ軸線の配向可能範囲を、溶融物流
れ軸線の衝突点に頂点がある逆円錐によつて定め
ることができる。この円錐は傾斜角αと方位角γ
とによつて決められる。この衝突点を通り、回転
基台輪１４の外周円の接線に平行な線〓を基準線
として用いると方位角は０｜γ｜180゜の値
をもつ。｜γ｜＞90゜のとき「逆流」が生じるの
で好ましくない。

溶融物流れまたはジエツト１２を第２図に示す
ように斜切面５０、即ち回転基台輪１４の一部を
基台表面１３の残りの部分と一体にかつ残りの部
分に対して傾斜させて成形することによつて得た
基台表面１３の傾斜部分に衝突させると、第３図
に示すように回転基台輪１４の斜切面の傾斜より
幾らか小さい傾斜重ね角（nesting angle）を有
する平打巻螺旋状金属帯５４が得られる。斜切面
５０は基台表面１３と交差してこれと内包鈍角β
をなす。例えば、第２および３図では、溶融物ジ
エツト１２を前述した面２６内で回転輪１４の斜
切面５０に衝突させる。

回転基台斜切面５０に向けられた溶融物流れま
たはジエツト１２はその軸線１５が面２６内にあ
り、表面５０に対して30゜α90゜の角度で傾
斜している。面２６は溶融物流れ（ジエツト）の
軸線１５と斜切面５０との交点２４における基台
輪１４の回転に対する接線と同じ点２４における
局部基台表面５０に対する垂線とによつて規定さ
れる。帯の幾何形状を最適にするには40゜α
70゜の範囲が好ましい。

このようにして製造した傾斜重ね（nested）ガ
ラス質合金帯５４は螺旋状コイルの中心軸線２０
から遠去かる方向に傾斜した平行表面５６および
５８を有する。

別の実施例では、第４および５図に示すよう
に、溶融物流れまたはジエツト１２を回転輪１４
の基台表面１３の外側部分６２に形成された斜切
面６０に衝突させる。斜切面６０は回転輪１４の
表面１３の延長線と交差してこれと内包鋭角βを
なす。回転基台斜切面６０に向けられた溶融物流
れまたはジエツト１２はその軸線１５が面２６内
にあり、表面６０に対して30゜α90゜の角度
で傾むいている。面２６は溶融物流れ（ジエツ
ト）の軸線１５と斜切面６０との交点２４におけ
る基台輪１４の回転に対する接線と同じ点２４に
おける局部基台表面６０に対する垂線とによつて
規定される。帯の幾何形状を最適にするには40゜
α70゜の範囲が好ましい。このようにして製
造した傾斜重ね金属帯６４は螺旋状コイルの中心
軸線に向かつて傾斜したほゞ平行な表面６６およ
び６８を有する。

第６図は螺旋帯の内側縁に所定の幾何パターン
が一定間隔で設けられた平打巻金属帯の製造方法
を示す。所定の切欠領域の設けられた金属帯７０
を形成するように、回転基台輪１４の移動基台表
面１３の部分２２を変形してある。基台表面２２
を適当な手段で変形して障壁線をつける。例え
ば、鋭い刃の工具で刻線をつけるかシルクスクリ
ーンでインクを盛ることにより複数の境界線７２
を設ける。境界線７２は帯７０の内周部分に形成
すべき切欠きの幾何形状を限定する。境界線７２
上に投射された溶融金属と基台表面部分２２に投
射された溶融金属との間の冷却速度に差をつけ
る。基台表面部分２２から材料を除去するか、ま
たはインクを盛ることにより形成された線７２が
形成する障壁によつて、投射金属がこの障壁及び
その近傍で迅速に冷却するのを防止する。（即
ち、溶融金属は移動基台表面１３上で急速度冷却
されるのであるが、溶融金属と移動基台表面１３
との間にシルクスクリーンのインクが介在してい
る個所、あるいは刻線により溶融金属と移動基台
表面１３との間に間〓が出来て接触面積が減少し
た個所は熱伝導が妨げられ冷却速度が遅くなり、
金属帯のこの個所が冷却する前に金属帯は移動基
台表面より離れる。）従つて、溶融物と移動基台
表面部分２２との接触の結果として鋳造される合
金から金属帯が得られる。遠心力の作用により帯
７０は螺旋形状を定めるのに必要な適当な滞留
（接触）時間後に回転軸から投げ出され、更にこ
の遠心力の作用により刻線で囲まれた帯７０の部
分が破断し又は剥れるようにして欠け落ちて個別
の非晶質薄片または板片７４となる。この帯７０
は種々のタイプの電磁装置、例えば電動機の回転
子および固定子部分に適当であり、また予め画成
された空気ギヤツプを要する用途、例えば安定器
や線形リアクトルなどの用途に適当である。

第７図に帯のさらに他の例を示す。本例では、
回転輪１４の基台表面１３の部分２２に画線８０
を設けて、電動機の回転子部分の製造に用いるの
に適当な金属帯８２を形成する。この場合にも金
属薄片８４が副生品となる。帯８２の外周部に切
欠きが設けられる。

ガラス質合金帯７０および８２は前述したよう
にAC電動機に使用できる。帯７０はかご形誘導
または同期電動機用のAC電動機固定子に用いる
のに適当である。帯８２はかご形誘導AC電動
機、制動巻線付きまたはなしの同期電動機または
ヒステリシスモータならびにDC電動機または交
直両用電動機の１個以上の部品を直接鋳造するの
に適当である。

上例とは別に低熱伝導、非熱伝導または非濡れ
材料を用いて画線７２および８０の定める障壁を
得、薄片７４および８４のパターンの輪郭を描く
こともできる。

薄片または板片７４および８４を用いて複合物
品またはカプセル封入成形物品を製造することも
できる。

第８図は帯９０の内周縁および外周縁双方に切
欠きを設けた例を示す。この帯９０は帯７０およ
び８２を製造する方法とほとんど同じ方法で製造
できる。この方法の副生品として金属薄片が生じ
る。

次に本発明を具体的に説明する実施例を示す。

実施例第１図に示すような直径7.5cmのOFHC銅輪の
表面を400番エメリー紙で仕上げて基台表面を準
備し、この基台輪を8500rpmで回転させた。傾斜
角αを50゜に、方位角γを０゜に設定した。角度
βは180゜であつた。

Fe₄ _０ Ni₄ _０ B₂ _０溶融合金ジエツトは
1200℃の温度で、透明融解石英るつぼ内で60kPa
のAr駆動圧力下で500μｍの孔を通して押出すこ
とにより形成した。溶融物ジエツトの衝突点は回
転輪の軸線から半径３cmの位置とした。このよう
にして得た製品はマイクロメータで測つて平均直
径６cm、帯幅0.9mmおよび帯厚38μｍのガラス質
合金螺旋帯であつた。

実施例第２図に示すような直径7.5cmのOFHC銅輪の
表面を400番エメリー紙で仕上げて基台表面を準
備し、この基台輪を衝突点での基台表面速度が35
ｍ／秒となる速度で回転させた。傾斜角αを70゜
に、方位角γを０゜に設定した。角度βを150゜
とした。60kPaのArで加圧し、溶融物を500μｍ
円オリフイスから1200℃で押出すことによりFe₄
_０ Ni₄ _０ B₂ _０溶融合金ジエツトを形成し
た。得られた螺旋状ガラス質合金帯の平均直径は
溶融物ジエツトの衝突点での基台輪の直径に等し
かつた。螺旋帯の傾斜重ね角はβより約10〜15゜
小さかつた。

上述した説明では自由ジエツト流を移動基台表
面に衝突させて動的溶融たまりを形成し、これか
ら帯を引出しているが、M.C.ナラシンハム
（Narasimham）の装置を適当に改善して用いる
こともできる。かヽる装置およびその使用法はべ
ルギー国特許第859694号（1978年１月２日）に開
示されている。ナラシンハムの装置では、溶融合
金ジエツト流を鋳込みに用いるスリツトの全幅以
内に限定しておく。

本発明を帯の周縁部の片側または両側に連続的
な幾何形状切欠きパターンを設ける実施例につい
て説明した。しかし、電動機性能基準に合わせ
て、帯の内部に特定の幾何形状の連続パターンを
設けることもできる。第９図に示すように、帯１
０４はその部分１００にあけられた切抜きを囲む
壁１０２を有する。この切抜きは連続パターンの
一部である。この帯１０４は前述の帯と同様に連
続パターンを得るための同様の障壁線技術を用い
て製造される。切欠きまたは切抜きは任意の平面
幾何形状とすることができ、帯を用いる必要な電
動機性能によつて決められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は平打巻金属帯を螺旋状に製造する方法
を示す斜視図、第１ａ図は移動基台表面２２への
衝突区域に対する溶融物流れ軸線の方位角を示す
第１図の平面図、第２図は傾斜重ね帯を螺旋状に
製造するのに用いる基台輪の断面図、第３図は傾
斜重ね平打巻帯の縦断面図、第４図は傾斜重ね帯
を螺旋状に製造するのに用いる基台輪の他の例の
断面図、第５図は傾斜重ね平打巻帯の他の例の縦
断面図、第６，７および８図は平打巻金属帯にそ
の内周縁、外周縁および双方に所定の定間隔幾何
形状パターンを付ける方法を示す斜視図、および
第９図は打抜きの幾何形状パターンを設けた帯の
一部を示す略図である。１０…帯、１２…溶融物流れ（ジエツト）、１
３…移動基台表面、１４…基台輪、１５…溶融物
流れ軸線、１６…オリフイス、１８…るつぼ、２
０…基台輪軸線、２２…表面部分、２４…衝突区
域（交点）、２６…面、５０…斜切面、５４…
帯、５６，５８…帯表面、６０…斜切面、６４…
帯、６６，６８…帯表面、７０…帯、７２…障壁
線、７４…薄片、８０…障壁線、８２…帯、８４
…薄片、９０…帯、１０２…壁、１０４…帯。

Claims

【特許請求の範囲】１チルブロツク溶融紡糸法により金属帯を螺旋
状に投射成形する方法に於て、該方法が (a) 対向する２つの主面である基台表面と裏面及
び該主面を相互に連結する周縁端面を有する基
台輪を所定速度で回転させて、基台輪の回転軸
線に直交する投射される基台表面に所定の速度
を与え、 (b) るつぼをその軸線を移動する基台表面に対し
て傾斜角αだけ傾斜させ且つ方位角γだけ回し
て位置決めし、 (c) るつぼ内に所定の組成の溶融合金を形成し、 (d) 前記溶融合金をるつぼのオリフイスから押出
して好適速度を有する溶融物流れを形成し、こ
の際オリフイスおよび溶融物流れにるつぼと略
共通の直線軸線をもたせ、 (e) 前記溶融物流れを移動する投射基台表面に衝
突させ、 (f) 移動する基台表面に投射された溶融合金を移
動する基台表面上で迅速に冷却して、実質的に
均一な断面、１対の実質的に平行な主表面、並
びに移動する基台表面の衝突区域の運動によつ
て定められる一定の曲率の内周縁および外周縁
とを有する、螺旋状に平打巻された継ぎ目のな
い連続長さの金属帯を形成する方法。２傾斜角αを30゜〜90゜とし、溶融物流れの速
度を約１〜10ｍ／秒とし、基板表面の速度を約12
〜50ｍ／秒とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。３傾斜角αを40゜〜70゜とする特許請求の範囲
第２項記載の方法。４前記金属帯がガラス質合金より成り、該ガラ
ス質合金はFe―Ｂ、Fe―Ｂ―Ｃ、Fe―Ｂ―Si、
Fe―Ni―ＢおよびCu―Zrよりなる群から選択さ
れる特許請求の範囲第２項記載の方法。５移動基台表面の一部を該表面の残りの部分と
一体に且つ残りの部分に対して傾斜させて成形し
て残りの部分と内包鈍角をなすようにし、溶融物
流れを基台表面の該傾斜部分に衝突させ、連続長
さの傾斜重ねされた平打巻金属帯を形成する特許
請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の方
法。６移動する基台表面の一部を該表面の残りの部
分と一体にかつ残りの部分に対して傾斜させて成
形して残りの部分の延長線と内包鋭角をなすよう
にし、溶融物流れを基台表面の該傾斜部分に衝突
させ、連続長さの傾斜重ねされた平打巻金属帯を
形成する特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１
項に記載の方法。７連続する所定の幾何形状パターンを移動する
基台表面の投射される溶融合金の内周縁および外
周縁位置と一致させて形成し、投射された金属合
金を急冷して、前記幾何形状パターンに合致する
切欠きが周縁に設けられた連続螺旋帯の形態の平
打巻金属帯を形成する特許請求の範囲第１〜４項
のいずれか１項に記載の方法。８移動基台表面に障壁線を設けてここに投射さ
れる溶融合金の内周縁および外周縁部分の少くと
も一方の近くに連続幾何形状パターンを画定し、
移動する基台表面上で投射された溶融合金を急冷
して、螺旋状金属帯の内周縁および外周縁の少く
とも一方に前記障壁線で輪郭付けられた幾何形状
切欠きが設けられた連続長さの平打巻金属帯を形
成する特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項
に記載の方法。９方位角γが０≦｜γ｜≦90゜の値を有する特
許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の
方法。