KR102068996B1

KR102068996B1 - 구조화된 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102068996B1
Application number: KR1020187030177A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 호섹
Original assignee: 퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2020-01-22
Also published as: TWI544505B; EP4130329A1; EP2727217B1; US20200346281A1; KR102346101B1; TWI821932B; KR20140058528A; CN108597716A; US20130004359A1; CN108597716B; TW201330030A; WO2013002841A1; TWI726227B; US9381568B2; TW202223945A; EP2727217A4; US20130000860A1; JP2014521209A; EP2727217A1; TWI760166B

Abstract

금속 재료, 및 절연 재료의 공급원으로부터 절연된 경계들을 갖는 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 가열 장비, 침적 장비, 코팅 장비, 및 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 가열 장비는 연화되거나 용융된 상태를 갖는 입자들을 형성시키기 위해 금속 재료를 가열시키며, 코팅 장비는 금속 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시키며, 침적 장비는 절연된 경계들을 갖는 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시킨다.

Description

구조화된 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR MAKING A STRUCTURED MATERIAL}

정부 권리(GOVERNMENT RIGHTS)

본 발명은 SBIR 페이스(Phase) I, 어워드(Award) No. IIP-1113202에 따라 국립 과학 재단(National Science Foundation)으로부터의 승인에 의해 일부 지원받았다. 국립 과학 재단은 본 발명의 특정 양태들에서 특정의 권리를 가질 수 있다.

관련 출원들

본 출원은 이에 의하여 35 U.S.C. §§119, 120, 363, 365, 및 37 C.F.R. §1.55 및 §1.78에 따라 2011년 6월 30일에 출원된 미국가출원번호 제61/571,551호의 혜택 및 우선권을 주장하며, 본 출원은 본원에 참고로 포함된다.

분야

기술된 구체예는 구조화된 재료(structured material)를 제조하기 위한 시스템 및 방법, 및 보다 특히 절연된 경계(insulated boundary)들을 지닌 도메인(domain)들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

전기 기계, 예를 들어 DC 브러시리스 모터(brushless motor) 등은 높은 모터 출력, 우수한 운전 효율, 및 낮은 제작 비용이 제품, 예를 들어 로봇 공학, 산업 자동화, 전기 자동차, HVAC 시스템, 기기(appliance), 전동 공구(power tool), 의료 장비, 및 군사 및 우주 탐험 적용의 성공적이고 환경적인 영향에서 종종 중요한 역할을 하는 점차적으로 증가하는 다양한 산업 및 적용에서 사용될 수 있다. 이러한 전기 기계들은 통상적으로 이들의 고정자 권선 코어(stator winding core)에서 비교적 큰 철 손실과 함께 수백 Hz의 주파수에서 작동하고, 종종 라미네이션된 전기 스틸(electrical steel)로부터 고정자 권선 코어들의 구조와 관련된 디자인 한계를 나타낸다.

통상적인 브러시리스(brushless) DC 모터는 교번 극성(alternating polarity)을 갖는 한 세트의 영구 자석을 갖는 회전자, 및 고정자를 포함한다. 고정자는 통상적으로 한 세트의 권선(winding) 및 고정자 코어를 포함한다. 고정자 코어는 모터 고정자의 권선들을 통해 자로(magnetic path)를 제공하기 때문에, 모터의 자기 회로의 중요한 구성요소이다.

높은 운전 효율을 달성하기 위하여, 고정자 코어는 모터가 회전함에 따라, 자기장의 빠른 변화로 인하여 고정자 코어에서 유도되는 와전류(eddy current)와 관련된 손실을 최소화하면서, 양호한 자로, 즉 높은 투자율(permeability), 낮은 보자력(coercivity) 및 높은 포화 자기 유도(saturation induction)를 제공해야 한다. 이는 요망되는 두께의 고정자 코어를 쌓기 위하여 다수의 개별적으로 라미네이션된 얇은 시트-금속 엘리먼트들을 적층시킴으로써 고정자 코어를 구조화함으로써 달성될 수 있다. 이러한 엘리먼트들 각각은 시트 금속으로부터 스탬핑(stamp)되거나 절단되고 이웃하는 엘리먼트들(neighboring elements) 간에 전기적 전도를 방지시키는 절연 층(insulating layer)으로 코팅될 수 있다. 이러한 엘리먼트들은 통상적으로 자속(magnetic flux)이 공기 갭(air gap)으로서 작용하고 모터의 효율을 감소시킬 수 있는 절연 층들을 가로지르지 않으면서 엘리먼트들을 따라 채널링되는 방식으로 배향된다. 동시에, 절연 층들은 고정자 코어에서 유도되는 와전류와 관련된 손실을 효율적으로 감소시키기 위하여 절연 층들은 자속 방향에 대해 수직인 전류를 방지한다.

통상적인 라미네이션된 고정자 코어의 제작은, 개개의 엘리멘터들이 절단되고 절연 층으로 코팅되고 이후에 어셈블링되어야 하기 때문에, 복잡하고, 낭비적이고, 노동 집약적이다. 또한, 자속이 철 코어의 라미네이션들과 정렬된 채로 유지되어야 하기 때문에, 모터의 기하학적 구조는 상당히 제한될 수 있다. 이는 통상적으로, 기재(substrate)-조작 및 의료 로봇 공학 등과 같은 여러 진동-민감한 적용을 위해 중요한 차선의 고정자 코어 성질, 제한된 자기 회로 배치, 및 제한된 코깅(cogging) 감소 수단을 갖는 모터 디자인을 야기시킨다. 또한, 권선에서의 전류 밀도를 증가시킬 수 있고 모터의 토크 출력을 개선시키기 위해 라미네이션된 고정자 코어에 냉각재(cooling)를 도입하는 것이 어려울 수 있다. 이는 차선의 성질을 갖는 모터 디자인을 초래할 수 있다.

연자성 복합체(soft magnetic composite; SMC)는 표면 상에 절연 층을 지닌 분말 입자들을 포함한다[예를 들어, Jansson, P., Advances in Soft Magnetic Composites Based on Iron Powder, Soft Magnetic Materials, '98, Paper No. 7, Barcelona, Spain, April 1998, 및 Uozumi, G. et al., Properties of Soft Magnetic Composite With Evaporated MgO Insulation Coating for Low Iron Loss, Materials Science Forum, Vols. 534-536, pp. 1361 - 1364, 2007를 참조, 이러한 두 문헌 모두는 본원에 참고로 포함됨]. 이론적으로, SMC 재료들은 망상(net-shape) 분말 야금학 생산 경로에 의한 복잡한 구성요소들의 제작을 위한 이들의 등방성 특성 및 적합성으로 인하여 스틸 라미네이션과 비교할 때 모터 고정자 코어들의 구조에 대한 장점들을 제공할 수 있다.

SMC 재료의 성질의 전체 장점을 갖도록 설계된 분말 금속 고정자들로 구축된 전기 모터들은 최근에 여러 저자들에 의해 기술되었다[예를 들어, Jack, A. G., Mecrow, B.C., and Maddison, CP., Combined 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. et al., Permanent-Magnet Machines with Powdered Iron Cores and Prepressed Windings, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 4, pp. 1077-1084, July/August 2000, Hur, J. et al., Development of High-Efficiency 42V Cooling Fan Motor for Hybrid Electric Vehicle Applications, IEEE Vehicle Power an Propulsion Conference, Windsor, U.K., September 2006, and Cvetkovski, G., and Petkovska, L., Performance Improvement of PM Synchronous Motor by Using Soft Magnetic Composite Material, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 44, No. 11, pp. 3812-3815, November 2008을 참조, 이러한 문헌들 모두는 본원에 참고로 현저한 성능 장점들을 보고하는 것으로 포함됨]. 이러한 모터 시제품화 노력들이 등방성 재료들의 퍼텐셜(potential)을 입증하였음에도 불구하고, 고성능 SMC 재료 생산의 복잡성 및 비용은 SMC 기술의 보다 넓은 발전을 위한 주요 제한 인자로 존재한다.

예를 들어, MgO 절연 코팅을 지닌 철 분말을 기반으로 한 고밀도 SMC 재료를 생산하기 위하여, 하기 단계들, 즉 1) 철 분말을 통상적으로 물 분무화(water atomization) 공정을 이용하여 생성시키는 단계, 2) 철 입자들의 표면 상에 옥사이드 층을 형성시키는 단계, 3) Mg 분말을 첨가하는 단계, 4) 혼합물을 진공 중에서 650℃로 가열시키는 단계, 5) 실리콘 수지 및 유리 결합제와 함께 얻어진 Mg 증발된 분말을 600 내지 1,200 MPa에서 압축시켜 구성요소(component)를 형성시키는 단계로서, 진동이 압축 공정의 일부로서 적용될 수 있는 단계, 및 6) 응력을 완화시키기 위하여 구성요소를 600℃에서 어닐링시키는 단계가 요구될 수 있다[예를 들어, Uozumi, G. et al., Properties of Soft Magnetic Composite with Evaporated MgO Insulation Coating for Low Iron Loss, Materials Science Forum, Vols. 534-536, pp. 1361 - 1364, 2007 참조, 이러한 문헌은 본원에 참고로 포함됨].

본 구체예들 및 방법의 개요

절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 용융된 합금 액적들(molten alloy droplets)을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도시키도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템(droplet spray subsystem), 및 하나 이상의 반응성 가스들을 떠 있는 액적들(in-flight droplets)에 근접한 영역에 도입하도록 구성된 가스 서브시스템을 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스들은 액적들이 절연된 경계들(insulated boundaries)을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키도록 떠 있는 액적들 상에 절연 층(insulation layer)을 생성시킨다.

액적 스프레이 서브시스템은 용융된 금속 합금을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된 도가니(crucible)를 포함할 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템은 용융된 금속 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(wire arc droplet deposition subsystem)을 포함할 수 있다. 액적 서브시스템은 플라즈마 스프레이 액적 침적 서브시스템, 폭발 스프레이 액적 침적 서브시스템, 불꽃 스프레이 액적 침적 서브시스템, 고속 산소 연료 스프레이 (HVOF) 액적 침적 서브시스템, 웜 스프레이 액적 침적 서브시스템(warm spray droplet deposition subsystem), 콜드 스프레이 액적 침적 서브시스템(cold spray droplet deposition subsystem), 및 와이어 아크 액적 침적 서브시스템 중 하나 이상을 포함하는데, 이들 각각은 금속 합금 액적들을 형성시키고 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된다. 가스 서브시스템은 떠 있는 액적들의 근접한 곳으로 하나 이상의 반응성 가스를 도입하도록 구성된 하나 이상의 포트들을 갖는 스프레이 챔버(spray chamber)를 포함할 수 있다. 가스 서브시스템은 하나 이상의 반응성 가스들을 떠 있는 액적들에 도입하도록 구성된 노즐을 포함할 수 있다. 표면은 이동 가능할 수 있다. 시스템은 표면 상에, 액적들을 수용하고 모울드의 형상으로 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 구성된 모울드(mold)를 포함할 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템은 균일한 직경을 갖는 액적들을 생성시키도록 구성된 균일한 액적 스프레이 서브시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 재료의 성질들을 추가로 개선시키기 위하여 떠 있는 액적들에 근접하게 제제(agent)를 도입하도록 구성된 스프레이 서브시스템을 포함할 수 있다. 하나 이상의 가스들은 반응성 대기를 포함할 수 있다. 시스템은 표면 위치를 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동시키도록 구성된 스테이지(stage)를 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 스프레이 챔버, 용융된 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버의 사전결정된 위치로 유도시키도록 구성되는 스프레이 챔버에 결합된 액적 스프레이 서브시스템, 및 하나 이상의 반응성 가스들을 스프레이 챔버에 도입하도록 구성된 가스 서브시스템을 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스들은 액적들이 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 떠 있는 액적들 상에 절연 층을 생성시킨다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 용융된 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도시키도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템, 및 떠 있는 액적들에 근접하게 제제를 도입하도록 스프레이 서브시스템을 포함한다. 여기서, 이러한 제제는 상기 액적들이 표면 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 떠 있는 액적들 상에 절연 층을 생성시킨다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 스프레이 챔버, 용융된 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버의 사전결정된 위치로 유도시키도록 구성되는 스프레이 챔버에 결합된 액적 스프레이 서브시스템, 및 제제를 도입하도록 구성되는 스프레이 챔버에 결합된 스프레이 서브시스템을 포함한다. 이러한 제제는 상기 액적들이 표면 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 떠 있는 상기 액적들 상에 절연 층을 생성시킨다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도시키고, 액적들이 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 떠 있는 액적들 상에 하나 이상의 반응성 가스들이 절연 층을 형성시키도록 떠 있는 액적들에 근접하게 하나 이상의 반응성 가스들을 도입하는 것을 포함한다.

본 방법은 표면들을 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 용융된 합금 액적들을 도입하는 단계는 균일한 직경을 갖는 용융된 합금 액적들을 도입하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 재료의 성질들을 개선시키기 위하여 떠 있는 액적들에 근접하게 제제를 도입시키는 단계를 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도하고, 액적들이 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 생성시키도록 떠 있는 액적들 상에 절연 층을 형성시키기 위해 떠 있는 액적들에 근접하게 제제를 도입하는 것을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버에 도입하고, 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버의 사전결정된 위치로 유도하고, 액적들이 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성할 수 있도록 떠 있는 액적들 상에 하나 이상의 반응성 가스들이 절연 층을 형성시키도록 하나 이상의 반응성 가스들을 챔버로 도입하는 것을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료가 제공된다. 이러한 재료는 액적 상에 절연 층을 갖는 용융된 합금 액적들로부터 형성된 복수의 도메인들, 및 도메인들 사이의 절연 경계들을 포함한다.

기술된 구체예의 일 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 용융된 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도하도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템, 및 제제의 스프레이를 표면 상의 침적된 액적들에 유도하도록 구성된 스프레이 서브시스템을 포함한다. 제제는, 액적들이 표면 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하도록 침적된 액적들 상에 절연 층들을 생성시킨다.

이러한 제제는 표면 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하기 위하여 침적된 액적들 상에 절연 층들을 직접적으로 형성시킬 수 있다. 제제의 스프레이는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위하여 침적된 액적들 상에 절연 층들을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시킬 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템은 용융된 금속 합금을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된 도가니를 포함할 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템은 용융된 금속 합금 액적들을 생성시키고 용융된 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된 와이어 아크 액적 침적 서브시스템을 포함할 수 있다. 액적 서브시스템은 플라즈마 스프레이 액적 침적 서브시스템, 폭발 스프레이 액적 침적 서브시스템, 불꽃 스프레이 액적 침적 서브시스템, 고속 산소 연료 스프레이 (HVOF) 액적 침적 서브시스템, 웜 스프레이 액적 침적 서브시스템, 콜드 스프레이 액적 침적 서브시스템, 및 와이어 아크 액적 침적 서브시스템 중 하나 이상을 포함하는데, 이들 각각은 금속 합금 액적들을 형성시키고 합금 액적들을 표면 쪽으로 유도하도록 구성된다. 스프레이 서브시스템은 제제를 침적된 액적들에 유도하도록 구성된 하나 이상의 노즐들을 포함할 수 있다. 스프레이 서브시스템은 하나 이상의 노즐들에 결합된 하나 이상의 포트들을 갖는 스프레이 챔버를 포함할 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템은 균일한 직경을 갖는 액적들을 생성시키도록 구성된 균일한 액적 스프레이 서브시스템을 포함할 수 있다. 표면은 이동 가능할 수 있다. 시스템은 침적된 액적들을 수용하고 모울드의 형상에서 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 표면 상에 모울드를 포함할 수 있다. 시스템은 표면을 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동하도록 구성된 스테이지를 포함할 수 있다. 시스템은 모울드를 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동하도록 구성된 스테이지를 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 용융된 합금 액적들을 생성시키고 스프레이 챔버로 분출(eject)시키고 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버의 사전결정된 위치로 유도하도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템을 포함한다. 스프레이 챔버는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성하기 위해 침적된 액적들에 절연 층을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시키는 사전결정된 가스 혼합물을 유지하도록 구성된다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 적어도 하나의 노즐을 포함하는 액적 스프레이 서브시스템을 포함한다. 액적 스프레이 서브시스템은 용융된 합금 액적들을 생성시키고 하나 이상의 스프레이 서브-챔버들로 분출시키고 용융된 합금 액적들을 하나 이상의 스프레이 서브-챔버들의 사전결정된 위치로 유도하도록 구성된다. 하나 이상의 스프레이 서브-챔버들 중 하나는 가스 혼합물과 용융된 합금 액적들 및 노즐과의 반응을 방지하는 가스 혼합물 및 제 1 사전결정된 압력을 유지시키도록 구성되며, 하나 이상의 서브-챔버들 중 다른 것은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 침적된 액적들 상에 절연 층을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시키는 가스 혼합물 및 제 2 사전결정된 압력을 유지하도록 구성된다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 표면으로 유도하고, 제제가 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 생성시키도록 제제를 침적된 액적들에 유도하는 것을 포함한다.

제제의 스프레이는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위하여 침적된 액적들 상에 절연 층들을 직접적으로 생성시킬 수 있다. 제제의 스프레이는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 침적된 액적들 상에 절연 층들을 형성시키는 화학 반응을 촉진시키고/거나 참여하고/거나 가속화시킬 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버 내측 표면으로 유도하고, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시키는 스프레이 챔버에 사전결정된 가스 혼합물을 유지시키는 것을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 용융된 합금 액적들을 생성시키고, 용융된 합금 액적들을 노즐을 이용하여 하나 이상의 스프레이 서브-챔버들의 표면으로 유도하고, 가스 혼합물과 용융된 합금 액적들 및 스프레이 노즐과의 반응을 방지하는 스프레이 챔버들 중 하나에서 가스 혼합물 및 제 1 사전결정된 압력을 유지시키고, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 침적된 액적들 상에 절연 층을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여하고/거나 가속화시키는 스프레이 서브-챔버 중 나머지 것에서 가스 혼합물 및 제 2 사전결정된 압력을 유지시키는 것을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료가 제공된다. 본 재료는 액적 상에 절연 층을 갖는 용융된 합금 액적들로부터 형성된 복수의 도메인들 및 상기 도메인들 사이의 절연 경계들을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 연소 챔버, 가스를 연소 챔버로 주입하도록 구성된 가스 유입구, 연료를 연소 챔버로 주입하도록 구성된 연료 유입구, 연소 챔버에서 사전결정된 온도 및 압력을 형성시키기 위해 가스와 연료의 혼합물을 점화시키도록 구성된 점화기 서브시스템, 전기 절연 재료로 코팅된 입자들로 이루어진 금속 분말을 연소 챔버로 주입하도록 구성되는 금속 분말 유입구로서, 사전결정된 온도가 챔버에서 금속 분말로 이루어진 컨디셔닝된 액적들(conditioned droplets)을 생성시키는 금속 분말 유입구, 및 도메인들 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 컨디셔닝된 액적들이 스테이지에 부착하도록 연소 가스 및 컨디셔닝된 액적들을 연소 챔버로부터 스테이지 쪽으로 분출시키고 가속화시키도록 구성된 유출구를 포함한다.

금속 분말의 입자들은 연자성 재료(soft magnetic material)로 이루어진 내부 코어, 및 전기 절연 재료로 이루어진 외부 층을 포함할 수 있다. 컨디셔닝된 액적들은 고체의 외부 코어 및 연화되고/거나 일부 용융된 내부 코어를 포함할 수 있다. 유출구는 연소 가스들 및 컨디셔닝된 액적들을 사전결정된 속도로 연소 챔버로부터 분출시키고 가속시키도록 구성될 수 있다. 입자들은 사전결정된 크기를 가질 수 있다. 스테이지는 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 본 시스템은 컨디셔닝된 액적들을 수용하고 모울드의 형상으로 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 스테이지 상에 모울드를 포함할 수 있다. 스테이지는 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 사전결정된 온도 및 압력에서 전기 절연 재료로 코팅된 금속 입자들로 제조된 금속 분말로부터 컨디셔닝된 액적들을 생성시키고 컨디셔닝된 액적들이 도메인 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 생성하도록 스테이지에서 컨디셔닝된 액적들을 유도하는 것을 포함한다.

금속 분말의 입자들은 연자성 재료로 제조된 내부 코어, 및 전기 절연 재료로 제조된 외부 층을 포함할 수 있으며, 컨디셔닝된 액적들을 생성시키는 단계는 고체의 외부 코어를 제공하면서 내부 코어를 연화시키고 부분적으로 용융시키는 단계를 포함한다. 컨디셔닝된 액적들은 사전결정된 속도로 스테이지에서 유도될 수 있다. 본 방법은 스테이지를 하나 이상의 사전결정된 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 스테이지 상에 모울드를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 금속 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터 절연된 경계들을 갖는 벌크 재료(bulk material)를 형성시키기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 가열 장비, 침적 장비(deposition device), 코팅 장비, 및 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 가열 장비는 연화되거나 용융된 상태를 갖는 입자들을 형성시키기 위해 금속 재료를 가열시키며, 코팅 장비는 금속 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시키며, 침적 장비는 절연된 경계들을 갖는 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시킨다.

절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 침적 장비는, 절연 경계들이 침적 경로에서의 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 코팅 장비에 의해 금속 재료 상에 형성되도록 침적 경로에서 지지체 상에 금속 재료의 입자를 연화되거나 용융된 상태로 침적시킬 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 침적 장비가 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시킨 후에 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 코팅 장비에 의해 금속 재료 상에 형성될 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 입자들의 표면에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 절연 경계들을 형성시키기 위해 금속 재료를 절연 재료로 코팅할 수 있다. 침적 장비는 균일한 액적 스프레이 침적 장비를 포함할 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 금속 재료를 절연 재료로 코팅할 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원 및 제제를 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 제제의 동시-분무(co-spraying)에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 금속 재료를 절연 재료로 코팅할 수 있다. 코팅 장비는 절연 재료의 동시-분무로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 금속 재료를 절연 재료로 코팅시킬 수 있다. 코팅 장비는 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅을 형성시키기 위해 금속 재료를 절연 재료로 코팅시킬 수 있다. 벌크 재료는 절연 경계들을 지닌 금속 재료로부터 형성된 도메인들을 포함할 수 있다. 연화되거나 용융된 상태는 금속 재료의 융점 미만의 온도에서 이루어질 수 있다. 침적 장비는 코팅 장비가 절연 재료의 공급원으로부터 금속 재료를 코팅시킴과 동시에 입자들을 침적시킬 수 있다. 코팅 장비는, 침적 장비가 입자들을 침적시킨 후에, 금속 재료를 절연 재료로 코팅시킬 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 자성 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 지지체에 결합된 가열 장비 및 지지체에 결합된 침적 장비를 포함하며, 지지체는 연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된다. 가열 장비는 연화된 상태를 갖는 입자들을 형성시키기 위해 자성 재료를 가열시키며, 침적 장비는 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 연화된 상태로 자성 재료의 입자들을 침적시키며, 연자성 벌크 재료는 절연 재료의 공급원으로부터 형성된 절연 경계들을 지닌 자성 재료로부터 형성된 도메인들을 갖는다.

절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 침적 장비는, 절연 경계들이 침적 경로에서의 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 코팅 장비에 의해 자성 재료 상에 형성될 수 있도록, 침적 경로에서 지지체 상에 연화되거나 용융된 상태로 자성 재료의 입자들을 침적시킨다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은, 침적 장비가 지지체 상에 연화되거나 용융된 상태로 자성 재료의 입자들을 침적시킨 후에, 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 코팅 장비에 의해 자성 재료 상에 형성될 수 있다. 연화된 상태는 자성 재료의 융점 보다 높은 온도에서 이루어질 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 입자들의 표면에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 침적 장비는 균일한 침적 스프레이 침적 장비를 포함할 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원 및 제제를 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 절연 경계들은 절연 재료의 동시-분무로부터 형성될 수 있다. 절연 경계들은 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성될 수 있다. 연화된 상태는 자성 재료의 융점 미만의 온도에서 이루어질 수 았다. 본 시스템은 절연 재료로 자성 재료를 코팅시키는 코팅 장비를 포함할 수 있다. 입자들은 절연 재료로 코팅된 자성 재료를 포함할 수 있다. 입자들은 절연 재료로 코팅된 자성 재료의 코팅된 입자들을 포함할 수 있으며, 코팅된 입자들은 가열 장비에 의해 가열된다. 본 시스템은 공급원으로부터의 절연 재료로 자성 재료를 코팅시키는 코팅 장비를 포함할 수 있으며, 침적 장비는 코팅 장비가 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킴과 동시에 입자들을 침적시킨다. 본 시스템은, 침적 장비가 입자들을 침적시킨 후에, 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있는 코팅 장비를 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 자성 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 가열 장비, 침적 장비, 코팅 장비, 및 연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 가열 장비는 연화되거나 용융된 상태를 갖는 입자들을 형성시키기 위해 자성 재료를 가열시키며, 코팅 장비는 공급원으로부터 절연 재료의 공급원으로 자성 재료를 코팅시키며, 침적 장비는 절연된 경계들을 갖는 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 연화되거나 용융된 상태로 자성 재료의 입자들을 침적시킨다.

절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 입자들의 표면에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 절연 경계들을 형성시키기 위해 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원을 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원 및 제제를 포함할 수 있으며, 코팅 장비는 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 공급원으로부터의 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다. 코팅 장비는 절연 재료의 동시-분무로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 공급원으로부터의 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다. 코팅 장비는 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키기 위해 공급원으로부터의 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다. 연자성 벌크 재료는 절연 경계들을 지닌 자성 재료로부터 형성된 도메인들을 포함할 수 있다. 연화된 상태는 자성 재료의 융점 미만의 온도에서 이루어질 수 있다. 침적 장비는, 코팅 장비가 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킴과 동시에, 입자들을 침적시킬 수 있다. 코팅 장비는, 침적 장비가 입자들을 침적시킨 후에, 절연 재료로 자성 재료를 코팅시킬 수 있다.

기술된 구체예의 일 양태에 따르면, 절연된 경계들을 지닌 벌크 재료를 형성시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 금속 재료를 제공하고, 절연 재료의 공급원을 제공하고, 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 제공하고, 금속 재료를 연화된 상태로 가열시키고, 절연 경계들을 지닌 금속 재료로부터 형성된 도메인들을 갖는 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시키는 것을 포함한다.

절연 재료의 공급원을 제공하는 것은 반응성 화학적 공급원을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 연화된 상태의 금속 재료의 입자들은 침적 경로에서 지지체 상에 침적될 수 있으며, 절연 경계들은 침적 경로에서의 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 절연 재료의 공급원을 제공하는 것은 반응성 화학적 공급원을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은, 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화된 상태로 침적시킨 후에, 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 본 방법은 용융된 상태를 금속 재료의 융점 보다 높은 온도에서 셋팅함을 포함할 수 있다. 절연 재료의 공급원을 제공하는 것은 반응성 화학적 공급원을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 입자들의 표면에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 입자들을 침적시키는 것은 지지체 상에 입자들을 균일하게 침적시키는 것을 포함할 수 있다. 절연 재료의 공급원을 제공하는 것은 반응성 화학적 공급원을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 절연 재료의 공급원을 제공하는 것은 반응성 화학적 공급원 및 제제를 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 절연 경계들은 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성될 수 있다. 본 방법은 절연 재료를 동시-분무시킴으로써 절연 경계들을 형성시키는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 절연 경계들을 형성시키는 것을 포함할 수 있다. 연화된 상태는 금속 재료의 융점 미만의 온도에서 이루어질 수 있다. 본 방법은 절연 재료로 금속 재료를 코팅시키는 것을 포함할 수 있다. 입자들은 절연 재료로 코팅된 금속 재료를 포함할 수 있다. 입자들은 절연 재료로 코팅된 금속 재료의 코팅된 입자들을 포함할 수 있으며, 재료를 가열시키는 것은 절연 경계들을 지닌 금속 재료 코팅의 코팅된 입자들을 가열시키는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 입자들을 침적시킴과 동시에 절연 재료로 금속 재료를 코팅시키는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 입자들을 침적시킨 후에 절연 재료로 금속 재료를 코팅시키는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 벌크 금속 재료를 어닐링시키는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 입자들을 침적시킴과 동시에 벌크 금속 재료를 가열시키는 것을 포함할 수 있다.

기술된 구체예의 일 양태에 따르면, 연자성 벌크 재료를 형성시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 자성 재료를 제공하고, 절연 재료의 공급원을 제공하고, 연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 제공하고, 자성 재료를 연화된 상태로 가열시키고, 절연 경계들을 지닌 자성 재료로부터 형성된 도메인들을 갖는 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위해 지지체 상에 자성 재료의 입자들을 연화된 상태로 침적시키는 것을 포함한다.

기술된 구체예의 일 양태에 따르면, 표면 상에 형성된 벌크 재료가 제공된다. 벌크 재료는 금속 재료의 복수의 부착된 도메인들을 포함하며, 금속 재료의 복수의 도메인들 중 실질적으로 모든 도메인들은 높은 비저항 절연 재료의 사전결정된 층에 의해 분리된다. 복수의 도메인들 중 제 1 부분은 표면을 형성한다. 복수의 도메인들 중 제 2 부분은 제 1 부분으로부터 진행하는 금속 재료의 연속적인 도메인들을 포함하며, 각 연속적인 도메인들에서 실질적으로 모든 도메인들은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 제 2 표면을 대향하며, 제 2 표면은 진행하는 도메인들의 형상과 일치하며, 제 2 부분에서 연속적인 도메인들에서 대부분의 도메인들은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하는 제 1 표면, 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면들을 포함하는 제 1 표면을 갖는다.

높은 비저항 절연 재료의 층은 약 1×10³Ω-m 보다 큰 비저항을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 높은 비저항 절연 재료의 층은 선택 가능한 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 금속 재료는 강자성 재료를 포함할 수 있다. 높은 비저항 절연 재료의 층은 세라믹을 포함할 수 있다. 제 1 표면 및 제 2 표면은 도메인의 전체 표면을 형성할 수 있다. 제 1 표면은 제 1 부분으로부터 실질적으로 균일한 방향으로 진행할 수 있다.

기술된 구체예의 일 양태에 따르면, 표면 상에 형성된 연자성 벌크 재료가 제공된다. 연자성 벌크 재료는 자성 재료의 복수의 도메인들을 포함하며, 자성 재료의 복수의 도메인들 중 도메인들 각각은 높은 비저항 절연 재료의 선택 가능한 코팅에 의해 실질적으로 분리된다. 복수의 도메인들 중 제 1 부분은 표면을 형성한다. 복수의 도메인들 중 제 2 부분은 제 1 부분으로부터 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 포함하며, 각각 제 2 부분에서 자성 재료의 연속적인 도메인들에서 실질적으로 모든 도메인들은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하며, 제 2 표면은 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 전력원(power source)에 결합된 전기 장치(electrical device)가 제공된다. 전기 장치는 연자성 코어, 및 연자성 코어에 결합되고 연자성 코어의 일부를 둘러싸는 권선(winding)을 포함하며, 권선은 전력원에 결합된다. 연자성 코어는 자성 재료의 복수의 도메인들을 포함하며, 복수의 도메인들의 각 도메인들은 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 실질적으로 분리된다. 복수의 도메인들은 연자성 코어를 통해 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 포함한다. 각각 제 2 부분에서의 실질적으로 모든 연속적인 도메인들은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하며, 제 2 표면은 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 전력원에 결합된 전기 모터가 제공된다. 전기 모터는 프레임, 프레임에 결합된 회전자, 프레임에 결합된 고정자, 전력원에 결합된 권선을 포함하는 고정자 또는 회전자 중 적어도 하나, 및 연자성 코어를 포함한다. 권선은 연자성 코어의 일부 주변으로 감겨진다. 연자성 코어는 자성 재료의 복수의 도메인들을 포함하며, 복수의 도메인들 중 각각의 도메인들은 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 실질적으로 분리된다. 복수의 도메인들은 연자성 코어를 통해 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 포함한다. 각각 제 2 부분에서의 실질적으로 모든 연속적인 도메인들은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하며, 제 2 표면은 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함한다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 표면 상에 형성된 연자성 벌크 재료가 제공된다. 연자성 벌크 재료는 자성 재료의 복수의 부착된 도메인들을 포함하며, 자성 재료의 복수의 도메인들 중 실질적으로 모든 도메인들은 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 분리된다. 복수의 도메인들 중 제 1 부분은 표면을 형성한다. 복수의 도메인들 중 제 2 부분은 제 1 부분으로부터 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 포함하며, 각각 연속적인 도메인들 중 실질적으로 모든 도메인들은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 제 2 표면을 대향하며, 제 2 표면은 진행되는 도메인들의 형상과 일치한다. 제 2 부분에서 연속적인 도메인들 중 대부분의 도메인들은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하는 제 1 표면 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함하는 제 2 표면을 갖는다.

기술된 구체예의 다른 양태에 따르면, 전력원에 결합된 전기 장치가 제공된다. 전기 장치는 연자성 코어, 및 연자성 코어에 결합되고 연자성 코어의 부분을 둘러싸는 권선을 포함하며, 상기 권선은 전력원에 결합된다. 연자성 코어는 복수의 도메인들을 포함하는데, 복수의 도메인들 중 각각 도메인은 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 실질적으로 분리된다. 복수의 도메인들은 연자성 코어를 통해 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 포함한다. 실질적으로 모든 연속적인 도메인들 각각은 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 제 1 표면은 제 2 표면을 대향하며, 제 2 표면은 금속 재료의 진행하는 도메인들의 형상과 일치하며, 제 2 부분에서 연속적인 도메인들 중의 대부분의 도메인들은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하는 제 1 표면 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함하는 제 2 표면을 갖는다.

다른 목적들, 특징들, 및 장점들은 하기 구체예의 설명 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 인식될 것이다.
도 1은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 일 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 2는 조절된 대기에서 액적 스프레이 서브시스템의 다른 구체예를 도시한 개략적 측면도이다.
도 3은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 생산을 촉진시키기 위한 시스템 및 방법의 다른 구체예를 도시한 개략적 측면도이다.
도 4는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 다른 구체예를 도시한 개략적 측면도이다.
도 5a는 하나 이상의 구체예들의 시스템 및 방법을 이용하여 생성된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 일 구체예의 개략적 다이아그램이다.
도 5b는 하나 이상의 구체예들의 시스템 및 방법을 이용하여 생성된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 다른 구체예의 개략적 다이아그램이다.
도 6은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 7은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 8은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 일 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 9는 도 8에 도시된 시스템과 관련된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료 형성의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 10a는 하나 이상의 구체예들의 시스템 및 방법을 이용하여 생성된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 일 구체예의 개략적 다이아그램이다.
도 10b는 하나 이상의 구체예들의 시스템 및 방법을 이용하여 생성된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 다른 구체예의 개략적 다이아그램이다.
도 11은 도 8에 도시된 시스템과 관련된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료 형성의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 12는 도 8에 도시된 시스템과 관련된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료 형성의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 13은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 14는 도 13에 도시된 시스템과 관련된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료 형성의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 15는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 또 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 16은 도 8 내지 도 15 중 하나 이상에 도시된 시스템과 관련된 액적들의 밸겨의 침적 공정들의 일 예를 도시한 개략적 평면도이다.
도 17은 복수의 오리피스를 포함하는 도 8 내지 도 15 중 하나 이상에 도시된 시스템에 대한 노즐의 일 예를 도시한 개략적 측면도이다.
도 18은 도 8 내지 도 15 중 하나 이상에 도시된 액적 스프레이 서브시스템의 다른 구체예를 도시한 개략적 측면도이다.
도 19는 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 또 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 20은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 또 다른 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 21은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템 및 방법의 일 구체예의 주요 구성요소들을 도시한 개략적 블록 다이아그램이다.
도 22a는 도 21에 도시된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 구조화된 재료를 보다 상세히 도시한 개략적 다이아그램이다.
도 22b는 도 21에 도시된 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 구조화된 재료를 보다 상세히 도시한 개략적 다이아그램이다.
도 23a는 구조화된 재료의 일 구체예의 개략적 단면도이다.
도 23b는 구조화된 재료의 일 구체예의 개략적 단면도이다.
도 24는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 브러시리스 모터의 일 구체예의 개략적 분해 등축도(exploded isometirc view)이다.
도 25는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 브러시리스 모터의 일 구체예의 개략적 평면도이다.
도 26a는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 선형 모터의 개략적 측면도이다.
도 26b는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 선형 모터의 개략적 측면도이다.
도 27은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 발전기의 개략된 분해 등축도이다.
도 28은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 스텝핑 모터(stepping motor)의 3차원 내부모형 등축도(cutaway isometric view)이다.
도 29는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 AC 모터의 3차원 분해 등축도이다.
도 30은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 음향 스피커의 일 구체예의 3차원 내부모형 등축도이다.
도 31은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 변압기의 3차원 등축도이다.
도 32는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 전력 변압기의 3차원 내부모형 등축도이다.
도 33은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 전력 변압기의 개략적 측면도이다.
도 34는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 솔레노이드의 개략적 측면도이다.
도 35는 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 인덕터(inductor)의 개략적 평면도이다.
도 36은 기술된 구체예의 구조화된 재료를 도입한 계전기(relay)의 개략적 측면도이다.

하기에 기술된 구체예 이외에, 본 발명의 기술된 구체예는 다른 구체예들을 제공할 수 있고 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 이에 따라, 기술된 구체예가 이의 적용에서 하기 설명에 기술되거나 도면에서 예시되는 구조 및 구성요소들의 배열의 세부사항으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 단지 하나의 구체예가 본원에 기술되어 있지만, 본원의 청구범위는 그러한 구체예로 제한되지 않는다. 또한, 본원의 청구범위는 명확하고 특정의 배제, 제한 또는 부인을 나타내는 증거를 확신하지 않는 한 제한적으로 읽혀지지 않는다.

도 1에는, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 제조하기 위한 시스템(10) 및 이의 방법이 도시되어 있다. 시스템(10)은 용융된 합금 액적들(16)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(16)을 표면(20) 쪽으로 유도하도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템(12)을 포함한다. 하나의 디자인에서, 액적 스프레이 서브시스템(12)은 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버(18)로 유도한다. 대안적인 양태에서, 스프레이 챔버(18)는 하기에서 논의되는 바와 같이 요구되지 않는다.

일 구체예에서, 액적 스프레이 서브시스템(12)은 용융된 합금 액적들(16)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(16)을 표면(20) 쪽으로 유도하는 도가니(14)를 포함한다. 도가니(14)는 챔버(46)에서 용융된 합금(44)을 형성시키는 가열기(42)를 포함할 수 있다. 용융된 합금(44)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 높은 투자율, 낮은 보자력, 및 높은 포화 자기 유도를 가질 수 있다. 용융된 합금(44)은 자기적으로 연성의 철 합금, 예를 들어 철계 합금, 철-코발트 합금, 니켈-철 합금, 실리콘 철 합금, 철-알루미나이드, 페라이트계 스테인레스 강, 또는 유사한 타입의 합금으로부터 제조될 수 있다. 챔버(46)는 포트(45)를 통해 불활성 가스(47)를 수용할 수 있다. 용융된 합금(44)은 포트(45)를 통해 도입되는 불활성 가스(47)로부터 적용되는 압력으로 인하여 오리피스(22)를 통해 분출될 수 있다. 진동 전송기(51)를 구비한 구동기(50)는 용융된 합금(44)을 오리피스(22)를 통해 분출되는 액적들(16)의 스트림으로 분해시키기 위해 특정된 주파수에서 용융된 합금(44)의 제트를 진동시키기 위해 사용될 수 있다. 도가니(14)는 또한 온도 센서(48)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이 도가니(14)가 하나의 오리피스(22)를 포함하지만, 대안적으로, 도가니(14)는 필요한 경우에 표면(20) 상에 액적들(16)의 보다 높은 침적 속도를 제공하기 위해 임의 수의 오리피스(22), 예를 들어 최대 100개의 오리피스 또는 그 이상을 가질 수 있다.

액적 스프레이 서브시스템(12')(도 2, 동일한 부분은 동일한 숫자로 제공됨)은 용융된 합금 액적들(16)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(16)을 표면(20) 쪽으로 유도하는 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(250)을 포함한다. 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(250)은 포지티브 와이어 아크 와이어(254) 및 네가티브 아크 와이어(256)를 하우징시키는 챔버(252)를 포함한다. 합금(258)은 바람직하게 와이어 아크 와이어들(254 및 256) 각각에 배치된다. 합금(258)은 표면(20) 쪽으로 유도되는 액적들(16)을 생성시키기 위해 사용될 수 있고, 매우 소량의 탄소, 황 및 질소 함량(예를 들어, 약 0.005% 미만)과 함께 주로 철(예를 들어, 약 98% 초과)로 이루어질 수 있고, 극소량의 Cr(예를 들어, 약 1% 미만)을 포함하며, 나머지는, 이러한 예에서, 양호한 자기적 성질들을 달성하기 위해 Si 또는 Al이다. 야금학적 조성은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 최종 성질들에 개선을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 노즐(260)은 챔버(252) 내측에 가스(268)를 생성시키기 위해, 하나 이상의 가스(262 및 264), 예를 들어 주변 공기, 및 아르곤 등을 도입하도록 구성될 수 있다. 압력 조절 밸브(266)는 챔버(252)로의 하나 이상의 가스(262, 264)의 흐름을 조절한다. 작동 시에, 포지티브 아크 와이어(254) 및 네가티브 아크 와이어(256)에 인가된 전압은 합금(258)이 표면(20) 쪽으로 유도되는 용융된 합금 액적들(16)을 형성하도록 아크(270)를 생성시킨다. 일 예에서, 약 18 내지 48 볼트의 전압, 및 약 15 내지 400 암페어의 전류는 액적들(16)의 연속적인 와이어 아크 스프레이 공정을 제공하기 위해 포지티브 와이어 아크(254) 및 네가티브 아크 와이어(256)에 인가될 수 있다. 이러한 예에서, 시스템(10)은 스프레이 챔버(16)를 포함한다.

시스템(10')(도 3, 동일한 부분은 동일한 숫자를 제공함)은 용융된 합금 액적들(16)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(16)을 표면(20) 쪽으로 유도하는 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(250')을 구비한 액적 스프레이 서브시스템(12")을 포함한다. 여기서, 시스템(10')은 챔버(252)(도 2) 및 챔버(18)(도 1 및 2)를 포함하지 않는다. 대신에, 노즐(260)(도 3)은 포지티브 아크 와이어(254) 및 네가티브 아크 와이어(256)에 근접한 영역에서 가스(268)를 생성시키기 위해 하나 이상의 가스(262 및 264)를 도입하도록 구성될 수 있다. 도 2를 참조로 하여 상기에 논의된 바와 유사하게, 포지티브 아크 와이어(254) 및 네가티브 아크 와이어(256)에 인가되는 전압은 합금(258)을, 표면(20) 쪽으로 유도되는 용융된 합금 액적들(16)로 형성되게 하는 아크(270)를 생성시킨다. 반응성 가스(26)(하기에 논의됨)는 예를 들어, 노즐(263)을 이용하여, 떠 있는 용융된 합금 액적들(16)에 근접한 영역에 도입된다. 슈라우드(shroud)(261)는 표면(20)에 근접한 영역에서 반응성 가스(26) 및 액적들(16)을 함유하기 위해 사용될 수 있다.

시스템(10")(도 4, 여기서 동일한 부분은 동일한 숫자를 제공함)은 복수의 포지티브 아크 와이어(254), 네가티브 아크 와이어(256), 및 표면(20) 상에 용융된 합금 액적들(16)의 보다 높은 스프레이 침적 속도를 달성시키기 위해 동시에 사용될 수 있는 노즐들(260)을 구비한 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(250")을 갖는 액적 스프레이 침적 서브시스템(12"')을 포함할 수 있다. 와이어 아크들(254, 256), 및 상기에서 논의된 유사한 침적 장비들은 절연된 경계들의 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 상이한 방향으로 제공될 수 있다. 와이어 아크 액적 침적 서브시스템(250")은 챔버에 둘러싸여지지 않는다. 대안적인 양태에서, 와이어 아크 스프레이(250")는 챔버, 예를 들어 챔버(252)(도 2)에 둘러싸여질 수 있다. 챔버가 사용되지 않을 때, 슈라우드(261)(도 4)는 표면(20)에 근접한 영역에서 반응성 가스(26) 및 액적들(16)을 함유하기 위해 사용될 수 있다.

대안적인 양태에서, 액적 스프레이 서브시스템(12)(도 1 내지 도 4)은 플라즈마 스프레이 액적 침적 서브시스템, 폭발 스프레이 액적 침적 서브시스템, 불꽃 스프레이 액적 침적 서브시스템, 고속 옥시-연료 스프레이 (HVOF) 액적 침적 서브시스템, 웜 스프레이 액적 침적 서브시스템, 콜드 스프레이 액적 침적 서브시스템, 또는 임의 유사한 타입의 스프레이 액적 침적 서브시스템을 사용할 수 있다. 이에 따라, 임의 적합한 침적 시스템은 상기에서 논의된 기술된 구체예들 중 하나 이상에 따라 사용될 수 있다.

액적 스프레이 서브시스템(12)(도 1 내지 도 4)은 부품 품질(part quality)을 개선시키고 스프레이 시간을 감소시키고 공정 경제성을 개선시키기 위하여, 단일 또는 복수의 로보트 암(robotic arm) 및/또는 기계적 배열(mechanical arrangement) 상에 탑재될 수 있다. 서브시스템들은 동일한 거의 정확한 위치에 동시에 액적들(16)을 스프레이할 수 있거나 순차적인 방식으로 특정 위치에 스프레이하기 위하여 시차를 둘 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템(12)은 하기 스프레이 파라미터들 중 하나 이상을 조절함으로써 조절되고 촉진될 수 있다: 와이어 속도, 가스 압력, 슈라우드 가스 압력, 스프레이 거리(spraying distance), 전압, 전류, 기재 운동 속도, 및/또는 아크 툴 이동 속도.

시스템(10)(도 1 및 도 2)은 또한 가스(26), 예를 들어 반응성 대기를 스프레이 챔버(28)로 도입하도록 구성된 스프레이 챔버(18)에 결합된 포트(24)를 포함할 수 있다. 시스템(10', 10")(도 3 및 도 4)은 가스(26), 예를 들어 반응성 대기를 떠 있는 액적들(16)에 근접한 영역에 도입할 수 있다. 가스(26)는 액적들이 표면(20) 쪽으로 떠 있을 때 액적들(16) 상에 절연 층을 생성시키도록 선택될 수 있다. 하나 이상이 액적들(16)과의 반응에 참여할 수 있는 가스들의 혼합물은 떠 있는 액적들(16)에 근접한 영역에 도입될 수 있다. 캡션(Caption)(28)(도 1)은 표면(20)에 떠 있는 동안에, 떠 있는 용융된 합금 액적들(16)(도 1 내지 도 4) 상에 형성되는 절연 층(30)의 일 예를 나타낸다. 절연 층(30)을 지닌 액적들(16)이 표면(20) 상에 내려앉았을 때, 이러한 액적들은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료(32)의 시작 부분(beginning)을 형성한다. 이후에, 절연 층(30)을 지닌 후속 액적들(16)은 이전에 형성된 재료(32) 상에 내려앉는다. 기술된 구체예의 일 양태에서, 표면(20)은 예를 들어 X-Y 스테이지일 수 있는 스테이지(40), 턴 테이블(turn table), 표면(20)의 피치 및 롤 각을 추가적으로 변경시킬 수 있는 스테이지, 또는 재료(32)를 지지하고/거나 형성됨에 따라 조절된 방식으로 재료(32)를 이동시킬 수 있는 임의 다른 적합한 배열을 사용하여 이동될 수 있다. 시스템(10)은 당업자에 의해 공지된 바와 같이 임의 요망되는 형상을 갖는 재료(32)를 생성시키기 위해 표면(20) 상에 배치되는 모울드(미도시됨)를 포함할 수 있다.

도 5a는 도메인들 사이에 절연된 경계들(36)을 지닌 도메인들(34)을 포함하는 재료(32)의 일 예를 도시한 것이다. 절연된 경계들(36)은 액적들(16) 상의 절연 층, 예를 들어 절연 층(30)(도 1)으로부터 형성된다. 재료(32)(도 5a)는 도시된 바와 같이 사실상 완벽하게 형성된 이웃하는 도메인들(34) 사이에 경계들(36)을 포함할 수 있다. 기술된 구체예의 다른 양태에서, 재료(32)(도 5b)는 도시된 바와 같이 불연속적으로 이웃하는 도메인들(34) 사이에 경계들(36)을 포함할 수 있다. 재료(32)(도 5a 및 5b)는 와전류 손실을 감소시키며, 이웃하는 도메인들(34) 사이의 경계들(36)에서의 불연속성은 재료(32)의 기계적 성질들을 개선시킨다. 그 결과는, 재료(32)가 합금의 높은 투자율, 낮은 보자력 및 높은 포화 자기 유도를 보존할 수 있다는 것이다. 여기서, 경계들(36)은 이웃하는 도메인들(34) 사이에 전기 전도율(electrical conductivity)을 제한한다. 재료(32)는 이의 투자율, 보자력 및 포화 자기 유도 특징으로 인하여 우수한 자로를 제공한다. 재료(32)의 제한된 전기 전도율은 예를 들어, 모터가 회전함에 따라, 자기장의 빠른 변화와 관련된 와전류 손실을 최소화한다. 시스템(10) 및 이의 방법은 시간 및 돈을 절약하고 사실상 어떠한 낭비 없이 생산하는 단일 단계의 완전 자동화 공정일 수 있다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 시스템(10)은 수작업으로, 반자동적으로 또는 그 밖에 달리 작동될 수 있다.

시스템(10"')(도 6, 동일한 부분들은 동일한 숫자를 포함함)은 또한 적어도 하나의 포트, 예를 들어 포트(62) 및/또는 포트(63)를 포함하는 스프레이 서브시스템(60)을 포함할 수 있으며, 이러한 포트는 제제(64)를 스프레이 챔버(18)로 도입하도록 구성된다. 스프레이 서브시스템(60)은, 액적들(16)이 표면 쪽(20)으로 떠 있는 동안에, 제제(64)로 액적들 상에 절연 층, 예를 들어 절연 층(30)(도 1)을 갖는 액적들(16)을 코팅시키는 스프레이 제제(64)의 스프레이(66) 및/또는 스프레이(67)를 생성시킨다. 제제(64)는 바람직하게 절연 층(30)을 형성시키는 화학적 반응을 활성화시키고/거나 절연 층(30)을 형성시키기 위해 입자를 코팅시키거나, 이들의 조합일 수 있으며, 이는 동시에 또는 순차적으로 일어날 수 있다. 유사한 방식으로, 시스템(10')(도 3), 및 시스템(10")(도 4)은 또한 떠 있는 액적들(16)에 제제를 도입할 수 있다. 캡션(28)(도 1)은 절연 코팅(30)을 지닌 제제(64)(보이지 않음(in phantom)) 코팅 액적들(16)의 일 예를 도시한 것이다. 제제(64)는 추가 절연 능력을 갖는 재료(32)를 제공한다. 제제(64)는 바람직하게 절연 층(30)을 형성시키는 화학적 반응을 활성화시킬 수 있거나, 절연 층(30)을 형성시키기 위해 입자를 코팅시킬 수 있거나, 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있는 이의 조합일 수 있다.

시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 DC 공급원(72)에 결합된 충전판(charging plate)(70)(도 6)을 포함할 수 있다. 충전판(70)은 표면(20) 쪽으로 이들의 궤도(trajectory)를 조절하기 위해 액적들(16) 상에 전기 전하를 생성시킨다. 바람직하게, 코일(미도시됨)은 액적들(16)의 궤도를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 충전판(70)은 일부 적용에서 이러한 것들이 서로 반발하고 서로 합쳐지지 않도록 액적들(16)을 전기적으로 하전시키기 위해 사용될 수 있다.

시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 가스 배기 포트(100)(도 6)를 포함할 수 있다. 배기 포트(100)는 포트(24)에 의해 도입된 과량의 가스(26) 및/또는 스프레이 서브시스템(60)에 의해 도입된 과량의 제제(64)를 배출시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 가스(26) 중에서의 특정 가스들(예를 들어, 반응성 대기)이 소비될 것이기 때문에, 배기 포트(100)는 가스(26)를 조절된 방식으로 스프레이 챔버(1)에서 대체되게 할 수 있다. 유사하게, 시스템(10')(도 3) 및 시스템(10")(도 4)은 또한 가스 배기 포트를 포함할 수 있다.

시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 챔버(46)(도 1) 또는 챔버(252)(도 2) 내측에 압력 센서(102)를 포함할 수 있다. 시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 또한 스프레이 챔버(18) 내측에 압력 센서(104)(도 2)를 및/또는 도가니(14)와 스프레이 챔버(18) 사이에 시차 압력 센서(106)(도 1, 2 및 6)를 및/또는 챔버(252)와 스프레이 챔버(18) 사이에 시차 압력 센서(106)(도 2)를 포함할 수 있다. 센서들(102 및 104 또는 106)에 의해 제공된 압력차에 대한 정보는 도가니(14)로의 불활성 가스(47)(도 1 및 6)의 공급을 및 스프레이 챔버(18)로의 가스(26)의 공급을 또는 챔버(252)로의 가스(262, 264)(도 2)의 공급을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 압력 차이는 오리피스(20)를 통해 용융된 합금(44)의 분출 속도를 조절하는 방식으로서 역할할 수 있다. 하나의 디자인에서, 포트(45)에 결합된 조절 가능한 밸브(108)(도 6)는 챔버(46)로의 불활성 가스의 흐름을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 조절 밸브(266)는 챔버(252)로의 가스(262, 264)의 흐름을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 포트(24)에 결합된 조절 가능한 밸브(110)(도 1, 2 및 6)는 스프레이 챔버(18)로의 가스(26)의 흐름을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 흐름 계측기(미도시됨)는 또한, 스프레이 챔버(18)로의 가스(26)의 유량을 측정하기 위해 포트(24)에 결합될 수 있다.

시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 또한 센서(102, 104 및/또는 106)로부터의 측정치 및/또는 챔버(46)와 스프레이 챔버(18) 사이 또는 챔버(252)와 스프레이 챔버(18) 사이에 요망되는 압력차를 유지시키기 위해 조절 가능한 밸브(108, 110 또는 266)를 조정하기 위해 포트(24)에 결합된 흐름 계측기 및 스프레이 챔버(18)로의 가스(26)의 요망되는 흐름으로부터의 정보를 사용할 수 있는 제어기(미도시됨)를 포함할 수 있다. 제어기는 용융된 합금(44)의 요망되는 온도를 달성/유지시키도록 가열기(42)의 작동을 조정하기 위해 도가니(14)에서의 온도 센서(48)로부터의 측정치를 사용할 수 있다. 제어기는 또한 도가니(14)에서 진동 전송기(51)의 구동기(50)(도 1)에 의해 형성된 힘의 주파수(및 가능한 진폭)을 조절할 수 있다.

시스템(10)(도 1, 2 및 6)은 재료(32) 상의 침적된 액적들(16)의 온도를 측정하기 위한 디바이스 및 재료(32) 상의 침적된 액적들의 온도를 조절하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다.

시스템(10")(도 7, 동일한 부분들은 동일한 숫자를 포함함)은 적어도 하나의 포트, 예를 들어 포트(62) 및/또는 포트(63)를 포함하는 스프레이 서브시스템(60)을 포함할 수 있으며, 이러한 포트는 제제(80)를 스프레이 챔버(18)로 도입하도록 구성된다. 여기서, 반응성 가스는 사용되지 않을 수 있다. 스프레이 서브시스템(60)은 액적들이 표면(20) 쪽으로 떠 있는 동안에, 액적들(16) 상에 절연 코팅(30)(도 1)을 형성시키기 위해 액적들(16)을 제제(80)로 코팅시키는 스프레이 제제(80)의 스프레이(86) 및/또는 스프레이(87)를 생성시킨다. 이는 상기에서 논의된 바와 같이 절연된 경계들(36)을 지닌 도메인들(34)(도 5a-5b)을 갖는 재료(32)를 생성시킨다.

액적 스프레이 서브시스템(12)(도 1-4, 6 및 7)은 균일한 직경을 갖는 액적들을 생성시키도록 구성된 균일한 액적 스프레이 시스템일 수 있다.

시스템(10)(도 1-4, 6 및 7) 및 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 포함하는 재료(32)를 제조하기 위한 이의 상응하는 방법은 모터 코어, 또는 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료로부터 유익할 수 있는 임의 유사한 타입의 디바이스를 위한 대안적인 재료 및 제작 공정일 수 있다. 전기 모터의 고정자 권선 코어는 본 발명의 하나 이상의 구체예의 시스템 및 방법을 이용하여 제작될 수 있다. 시스템(10)은 도 1 내지 7을 참조로 하여 상기에서 논의된 바와 같이, 액적들(16)의 표면 상에 절연 층(30)의 조절된 형성을 촉진시키기 위하여, 바람직하게 액적 스프레이 침적 서브시스템(12) 및 포트(24)에 의해 도입된 반응성 대기를 사용하는 단일-단계 망상 제작 공정일 수 있다.

액적들(16)을 형성시키기 위해 선택된 재료는 재료(32)를 낮은 보자력 및 높은 포화 자기 유도와 함께 고도로 투과 가능하게 만든다. 경계들(36)(도 5a-5b)은 양호한 자로를 제공하기 위한 재료(32)의 능력을 다소 저해할 수 있다. 그러나, 경계들(36)이 매우 얇은, 예를 들어 약 0.05 ㎛ 내지 약 5.0 ㎛일 수 있고 재료(32)가 매우 조밀할 수 있기 때문에, 이러한 악화는 비교적 작다. 이는, 재료(32)를 제조하는데 있어 낮은 비용 이외에도, 상기 배경 섹션에서 논의된 바와 같은 통상적인 SMC에 비해 다른 장점을 가지며, 통상적인 SMC는 SMC에서 금속 분말의 이웃하는 그레인(grain)들의 접합면들이 완전하게 매칭되지 않는 바, 개개 그레인들 사이에 보다 큰 갭을 갖는다. 절연 경계들(36)은 이웃하는 도메인들(34) 사이의 전기 전도율을 제한한다. 재료(32)는 이의 투자율, 보자력 및 포화 자기 유도 특징으로 인하여 우수한 자로를 제공한다. 재료(30)의 제한된 전기 전도율은 모터가 회전함에 따라, 자기장의 빠른 변화와 관련된 와전류 손실을 최소화한다.

전기 모터의 하이드리드-필드(hybrid-field) 기하학적 구조는 절연된 경계들(36)을 지닌 도메인들을 갖는 재료(32)를 사용하여 개발될 수 있다. 재료(32)는 통상적인 모터의 이방성 라미네이션된 코어들과 관련된 디자인 제약을 제거할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 구체예들의 재료(32)를 제조하는 시스템 및 방법은 모터 코어가 내장형 냉각 통로 및 코깅 감소 수단을 수용하게 할 수 있다. 효율적인 냉각은 예를 들어 전기 자동차에서 높은 모터 출력을 위한 권선에서의 전류 밀도를 증가시키기 위해 필수적이다. 코깅 감소 수단은 기재-조작 및 의료용 로보트를 포함하는 정밀한 기계들에서 낮은 진동을 위해 중요하다.

본 발명의 하나 이상의 구체예의 재료(32)를 제조하는 시스템(10) 및 방법은 균일-액적 스프레이(UDS) 침적 기술의 영역에서 가장 최근의 개발예를 사용할 수 있다. UDS 공정은 모노-크기 균일한 액적들로의 용융된 제트의 조절된 모세관 분무화를 활용하는 고속 고형화 가공의 방식이다[예를 들어, Chun, J.-H., and Passow, C.H., Production of Charged Uniformly Sized Metal Droplets, 미국특허번호 5,266,098, 1992, 및 Roy, S., and Ando T., Nucleation Kinetics and Microstructure Evolution of Traveling ASTM F75 Droplets, Advanced Engineering Materials, Vol. 12, No. 9, pp. 912-919, September 2010 참조, 둘 모두는 본원에 참고로 포함됨]. UDS 공정은, 균일한 용융된 금속 액적들이 기재 상에 조밀하게 침적되고 빠르게 고형화되어 컴팩트하고 강력한 침적물로 결합시키는 바, 대상들을 액적 대 액적으로 구조화할 수 있다.

통상적인 UDS 공정에서, 도가니 중의 금속은 가열기에 의해 용융되고 불활성 가스 공급으로부터 적용된 압력에 의해 오리피스를 통해 분출된다. 분출된 용융된 금속은 라미나 제트(laminar jet)를 형성하고, 이는 특정 주파수에서 압전 변환기에 의해 진동된다. 진동으로부터의 교란(disturbance)은 제트의 균일한 액적들의 스트림으로 조절된 분해를 야기시킨다. 충전판은 일부 적용에서 액적들이 서로 반발하여 합쳐지는 것을 방지하도록 액적들을 전기적으로 하전시키기 위해 사용될 수 있다.

재료(32)를 제조하는 시스템(10) 및 방법은 균일한 직경을 갖는 액적들(16)(도 1-4, 6 및 7)을 생성시키기 위해 통상적인 UDS 침적 공정들의 기본 요소들을 사용할 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템(12)(도 1)은 이웃하는 도메인들 사이에 전기 전도율을 제한하는 절연 경계들을 지닌 실질적인 균질한 재료의 작은 도메인들에 의해 특징되는 미세구조를 갖는 조밀한 재료(32)를 생산하기 위해 이들의 떠 있는 동안에 액적들(16)의 표면 상에 절연 층(30)의 동시 형성과 조합되는 통상적인 UDS 공정을 사용할 수 있다. 액적들의 표면 상에 절연 층의 동시 형성을 위한 가스(26), 예를 들어 반응성 대기 또는 유사한 타입의 가스의 도입은 개개 도메인들 내에 실질적으로 균질한 재료의 구조, 입자들의 표면 상에 층의 형성(이는 얻어진 재료에서 이웃하는 도메인들 간의 전기 전도율을 제한함), 및 개개 도메인들 간에 충분한 결합을 촉진시키면서 적절한 전기적 절연을 제공하기 위해 침적 시에 층의 분해를 동시에 조절하는 특징들을 부가한다.

지금까지, 시스템(10) 및 이의 방법은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 떠 있는 액적들 상에 절연 층을 형성시킨다. 다른 기술된 구체예에서, 시스템(310)(도 8), 및 이의 방법은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 표면 또는 기재 상에 침적된 액적들 상의 절연 층을 형성시킨다. 시스템(310)은 용융된 합금 액적들(316)을 생성시키고 이를 오리피스(322)로부터 분출시키고 용융된 합금 액적들(316)을 표면(320) 쪽으로 유도하도록 구성된 액적 스프레이 서브시스템(312)을 포함한다. 여기서, 액적 스프레이 서브시스템(312)은 용융된 합금 액적들을 스프레이 챔버(318)로 분출시킨다. 대안적인 양태에서, 스프레이 챔버(318)는 하기에 보다 상세히 논의되는 바와 같이 요구되지 않을 수 있다.

액적 스프레이 서브시스템(312)은 용융된 합금 액적들(316)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(316)을 스프레이 챔버(318) 내측의 표면(320) 쪽으로 유도하는 도가니(314)를 포함할 수 있다. 여기서, 도가니(314)는 챔버(346)에서 용융된 합금(344)을 형성시키는 가열기(342)를 포함할 수 있다. 용융된 합금(344)을 제조하기 위해 사용되는 재료는 높은 투자율, 낮은 보자력 및 높은 포화 자기 유도를 가질 수 있다. 일 예에서, 용융된 합금(344)은 자기적으로 연성의 철 합금, 예를 들어 철계 합금, 철-코발트 합금, 니켈-철 합금, 실리콘 철 합금, 페라이트계 스테인레스 강 또는 유사한 타입의 합금으로부터 제조될 수 있다. 챔버(346)는 포트(345)를 통해 불활성 가스(347)를 수용한다. 여기서, 용융된 합금(344)은 포트(345)를 통해 도입된 불활성 가스(347)로부터 적용된 압력으로 인하여 오리피스(322)를 통해 분출된다. 진동 전송기(351)를 구비한 구동기(350)는 용융된 합금(344)을 오리피스(322)를 통해 분출되는 액적들(316)의 스트림으로 분해시키기 위해 특정 주파수에서 용융된 합금(344)의 제트를 진동시킨다. 도가니(314)는 또한 온도 센서(348)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이 도가니(314)가 하나의 오리피스(322)를 포함하지만, 다른 예에서, 도가니(314)는 필요한 경우에 표면(320) 상에 액적들(316)의 보다 높은 침적 속도를 제공하도록 임의 수의 오리피스(322), 예를 들어 최대 100개의 오리피스 또는 그 이상의 오리피스를 가질 수 있다. 용융된 합금 액적들(316)은 오리피스(322)로부터 분출되고 하기에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 기재(512)를 형성시키기 위해 표면(320) 쪽으로 유도된다.

표면(320)은 바람직하게, 예를 들어 스테이지(340)를 이용하여 이동 가능하며, 이러한 스테이지는 X-Y 스테이지, 턴 테이블, 표면(320)의 피치 및 롤 각을 추가적으로 변경시킬 수 있는 스테이지, 또는 기재(512)를 지지하고/거나 형성됨에 따라 조절된 방식으로 기재(512)를 이동시킬 수 있는 임의 다른 적합한 배열일 수 있다. 일 예에서, 시스템(310)은 기재(512)가 모울드를 채우는 표면(320) 상에 배치되는 모울드(미도시됨)를 포함할 수 있다.

시스템(310)은 또한, 하나 이상의 스프레이 노즐, 예를 들어 스프레이 노즐(500) 및/또는 스프레이 노즐(502)을 포함할 수 있으며, 이러한 노즐은 침적된 액적들(316)의 기재(512)에 제제를 유도하고 기재(512)의 표면(514) 상에 또는 그 위에 유도되는 제제(504)의 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)를 생성시키도록 구성된다. 여기에서, 스프레이 노즐(500) 및/또는 스프레이 노즐(502)은 스프레이 챔버(308)에 결합된다. 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)는 액적들(316)이 기재(512) 상에 침적되기 전 또는 후에, 액적들(316) 상에 절연 층을 직접적으로 형성시키거나 표면(320) 상에 침적된 액적들(316)의 표면 상에 절연 층을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시킴으로써 침적된 액적들(316)의 표면 상에 절연 층을 형성시킬 수 있다.

예를 들어, 제제(504)의 스프레이(506, 508)는 기재(512)를 형성시키거나 후속하여 기재(512) 상에 침적되는 침적된 액적들(316) 상에 절연 층을 형성시키는 화학적 반응을 촉진시키고/거나 참여시키고/거나 가속화시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 스프레이(506, 508)는 511로 명시된 바와 같이, 기재(512)(도 9)로 유도될 수 있다. 이러한 예에서, 스프레이(506, 508)는 도시된 바와 같이 침적된 액적들(316)의 표면 상에 절연 층(530)을 형성시키기 위해 기재(512) (및 그 위에 침적된 액적들(316)의 후속 층들)와의 화학적 반응을 촉진시키고/거나 가속화시키고/거나 참여시킨다. 액적들(316)의 후속 층들이 침적됨에 따라, 스프레이(506, 508)는 예를 들어, 513, 515로 명시된 바와 같이, 액적들의 후속 침적된 층들 상에 절연 층(330)을 형성시키기 위한 화학적 반응을 촉진시키고/거나 가속시키고/거나 참여시킨다. 도메인들 사이에 절연된 경계들(336)을 지닌 도메인들(334)을 갖는 재료(332)가 생성된다.

도 10a는 도 8 및 9 중 하나 이상을 참조하여 상기에 논의된 시스템(310)의 일 구체예를 사용하여 생성된 도메인들 사이에 절연된 경계들(336)을 지닌 도메인들(334)을 포함하는 재료(332)의 일 예를 도시한 것이다. 절연된 경계들(336)은 액적들(316) 상의 절연 층(330)(도 9)으로부터 형성된다. 일 예에서, 재료(332)(도 10a)는 도시된 바와 같이 사실상 완전하게 형성된 이웃하는 도메인들(334) 사이의 경계들(336)을 포함한다. 다른 예에서, 재료(332)(도 10b)는 도시된 바와 같이 불연속적으로 이웃하는 도메인들(334) 사이에 경계들(336')을 포함할 수 있다. 재료(332)(도 9, 10a 및 10b)는 와전류 손실을 감소시키며, 이웃하는 도메인들(334) 사이의 불연속적인 경계들(336)은 재료(332)의 기계적 성질들을 개선시킨다. 그 결과는 재료(332)가 합금의 높은 투자율, 낮은 보자력 및 높은 포화 자기 유도를 보존할 수 있다는 것이다. 경계들(336)은 이웃하는 도메인들(334) 간의 전기 전도율을 제한한다. 재료(332)는 이의 투자율, 보자력 및 포화 자기 유도 특징으로 인하여 우수한 자로를 제공한다. 재료(332)의 제한된 전기 전도율은 모터가 회전함에 따라, 자기장의 빠른 변경과 관련된 와전류 손실을 최소화한다. 시스템(310) 및 이의 방법은 시간 및 돈을 절약하고 사실상 낭비 없이 생산하는 단일 단계의 완전 자동화 공정일 수 있다.

도 11은 시스템(310)(도 8)의 일 구체예를 도시한 것으로서, 여기서 스프레이(506, 508)는 도 9에 도시된 바와 같이 절연 층을 형성시키기 위한 화학적 반응을 촉진, 참여 및/또는 가속시키는 대신에, 기재(512) 상의 침적된 액적들(316) 상에 절연 층(330)(도 8)을 직접적으로 형성시킨다. 이러한 예에서, 기재(512)는 스테이지(340)(도 8)를 사용하여 예를 들어 화살표(517)에 의해 명시된 방향으로 이동된다. 스프레이(506, 508)(도 11)는 이후에, 519로 명시된, 기재(512) 상의 침적된 액적들(316)에서 유도된다. 절연 층(330)은 이후에, 도시된 바와 같이 침적된 액적들(316) 각각 상에 형성한다. 액적들(316)의 후속 층들이 521, 523에 명시된 바와 같이 침적되기 때문에, 제제(504)의 스프레이(506, 508)는 각 신규한 층의 침적된 액적들 각각 상에 절연 층(330)을 직접적으로 생성시키기 위해 그 위에 스프레이된다. 그 결과는 예를 들어 도 9-10b를 참조로 하여 상기에 논의된 바와 같이, 절연된 경계들(336)을 지닌 도메인들(334)을 포함하는 재료(322)가 생성된다는 것이다.

도 12는 시스템(310)(도 8)의 일 예를 도시한 것으로서, 여기서 스프레이(506, 508)(도 12)는 525에서 명시된 바와 같이, 액적들(316)이 침적되기 전에 그 위에 절연 층을 형성시키기 위해 기재(512) 상에 스프레이된다. 이후에, 스프레이(506, 508)는 527, 529에 명시된 절연 층(330)을 형성시키기 위하여 기재(512) 상에 침적된 액적들(316)의 후속 층들에 유도될 수 있다. 그 결과는, 예를 들어 도 10a-10b를 참조로 하여 상기에 논의된 바와 같이 절연된 경계들(336)을 지닌 도메인들(334)을 포함하는 재료(332)가 생성된다는 것이다.

침적된 액적들(16) 상의 절연 층(330)은 도 8-12 중 하나 이상을 참조로 하여 상기에 논의된 임의 공정들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 두 가지 공정들은 순차적으로 또는 동시에 일어날 수 있다.

일 예에서, 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)(도 8-12)를 생성시키는 제제(504)는 페라이트 분말, 페라이트 분말을 함유한 용액, 산, 물, 습공기(humid air), 또는 기재의 표면 상에 절연 층을 형성시키는 공정에서 수반되는 임의 다른 적합한 제제일 수 있다.

시스템(310')(도 13, 여기서 동일한 부분들은 동일한 숫자를 가짐)은 바람직하게 서브-챔버(526 및 528)를 생성시키는 분리 배리어(524)를 구비한 챔버(318)를 포함한다. 분리 배리어(524)는 바람직하게, 액적들(316), 예를 들어 용융된 합금(344) 또는 유사한 타입의 재료의 액적들을 서브-챔버(526)에서 서브-챔버(528)로 흐르게 할 수 있도록 구성된 개구(529)를 포함한다. 서브-챔버(526)는 서브-챔버(226)에서 사전결정된 압력 및 가스 혼합물, 예를 들어 실질적으로 중성 가스 혼합물을 유지시키도록 구성된 가스 유입구(528) 및 가스 배기구(530)를 포함할 수 있다. 서브-챔버(528)는 서브-챔버(528)에서 사전결정된 압력 및 가스 혼합물을 예를 들어 실질적으로 반응성 가스 혼합물로서 유지시키도록 구성된 가스 유입구(530) 및 가스 배출구(532)를 포함할 수 있다.

서브-챔버(526)에서의 사전결정된 압력은 서브-챔버(526)에서 서브-챔버(528)로의 가스의 흐름을 제한하기 위해 서브-챔버(528)에서의 사전결정된 압력 보다 높을 수 있다. 일 예에서, 서브-챔버(526)에서의 실질적으로 중성의 가스 혼합물은 액적들이 기재(512)의 표면 상에 내려앉기 전에 액적들(316)의 표면 상에서 오리피스(322)와 액적들(316)의 반응을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 서브-챔버(528)에서의 실질적으로 반응성인 가스 혼합물은 침적된 액적들(316) 상에 절연 층(330)을 형성시키기 위하여, 기재(512) 및 침적된 액적들(316)의 후속 층들과의 화학적 반응에 참여, 촉진 및/또는 가속화시키기 위해 도입될 수 있다. 예를 들어, 절연 층(330)(도 14)은 액적들이 기재(512) 상에 내려앉은 후에 침적된 액적들(316) 상에 형성될 수 있다. 침적된 액적들(316)은 서브-챔버(528)(도 13)에서 531로 명시된 절연 층(330)을 생성시키기 위한 화학적 반응을 촉진, 참여 및/또는 가속화시키는 반응성 가스와 반응한다. 액적들의 후속 층들이 부가됨에 따라, 서브-챔버(528)에서의 가스는 533 및 535로 명시된 바와 같이, 기재(512) 상에 절연 층(330)을 생성시키기 위해 액적들(316)과의 반응을 촉진, 참여, 및/또는 가속화시킬 수 있다. 도메인들 사이에 절연된 경계들(336)을 지닌 도메인들(334)을 갖는 재료(332)는 이후에, 예를 들어 도 10a-10b를 참조로 하여 상기에서 논의된 바와 같이, 형성된다.

시스템(310")(도 15, 동일한 부분은 동일한 숫자를 가짐)은 바람직하게, 단지 하나의 챔버(528)를 구비한 챔버(314)를 포함한다. 이러한 디자인에서, 액적들(316)은 바람직하게 오리피스(322)와 기재(512)의 표면(510) 사이에서 액적들(316)의 이동 거리를 최소화하기 위해 디자인된 챔버(528)로 직접적으로 유도된다. 이는 바람직하게, 서브-챔버(528)에서의 실질적으로 반응성인 가스 혼합물에 대한 액적들(316)의 노출을 제한한다. 시스템(310")은 시스템(310', 도 14)과 유사한 방식으로 재료(332)를 생성시킨다.

액적들(316)의 침적 공정을 위하여, 시스템(310, 도 8-9 및 11-15)은 도가니(314) 또는 유사한 타입의 디바이스로부터 분출된 액적들(316)의 스트림에 대하여 스테이지(340)의 표면(320) 상에 기재(512)를 이동시키는 것을 제공한다. 시스템(310)은 또한, 액적들(316)을 예를 들어, 자기 가스 흐름 또는 다른 적합한 편향 시스템으로 편향시키는 것을 제공할 수 있다. 이러한 편향은 단독으로 또는 스테이지(340)과 함께 사용될 수 있다. 각 경우에, 액적들(316)은 실질적으로 별개의 방식으로 침적되며, 즉, 두 개의 연속적인 액적들(316)은 침적시에 제한된 중첩을 나타내거나 중첩을 전혀 나타내지 않을 수 있다. 일 예로서, 하기 관계식은 시스템(310)의 하나 이상의 구체예에 따라 별개의 침적을 위해 충족될 수 있다:

상기 식에서,

는 기재의 속도이며,

는 침적 횟수, 즉 도가니(314)로부터 액적들(316)의 분출 횟수이며,

는 기재의 표면 상에 내려앉은 후 액적에 의해 형성된 스플랫(splat)의 직경이다.

액적들(316)의 별도의 침적을 수행하는 시스템(310)의 기술된 구체예의 하나 이상의 양태들의 예는 도 8-9 및 11-15 중 하나 이상에 도시되어 있다. 일 구체예에서, 액적들(316)의 스트림에 대한 기재(512)의 상대적 운동은 예를 들어 도 16에 도시된 바와 같이, 기재의 영역을 가로지르는 별도의 침적이 달성되도록 조절될 수 있다. 하기 관계식들은 액적들(316)의 침적 공정의 이러한 예를 위해 사용될 수 있다:

상기 식에서,

및 b는 액적들(316)에 의해 생성된 제 1 층의 간격을 나타내며, m 및 n은 액적들(316)의 각 연속 층에 대한 오프셋(offset)이다.

도 16에 도시된 예에서, 스테이지(340, 도 8, 13 및 15) 상에서의 기재(512)의 운동은 열 A, B 및 C(도 16)가 별도의 방식으로 연속적으로 침적되도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 열 A₁, B₁, C₁은 층 1로서 명시된 제 1 층을 나타낼 수 있으며, 열 A₂, B₂, C₂는 층 2로서 명시된 제 2 층을 나타낼 수 있으며, 열 A₃, B₃, C₃은 침적된 침적들(316)의 층 3으로서 명시된 제 3 층을 나타낼 수 있다. 도 16에 도시된 패턴에서, 층 배열은 제 3 층 다음에 그 자체를 반복할 수 있으며, 즉 층 3 이후의 층은 층 1과 간격 및 정위화에 있어 동일할 것이다. 대안적으로, 층들은 모든 제 2 층 이후에 반복할 수 있다. 대안적으로, 층들 또는 패턴들의 임의 적합한 조합이 제공될 수 있다.

시스템(310, 도 8, 13 및 15)은 보다 높은 침적 속도를 달성함과 동시에 액적들(316)의 여러 열들을 침적시키기 위해 사용되는, 복수의 이격된 오리피스들, 예를 들어 이격된 오리피스들(322)(도 17)을 갖는 노즐(323)을 포함할 수 있다. 도 16 및 17에 도시된 바와 같이, 상기에 논의된 액적들(316)의 침적 공정은 상기에서 상세히 논의된, 도메인들 사이에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료(332)를 형성시킬 수 있다.

도 8, 13 및 15를 참조로 하여 상기에서 논의된 바와 같이, 용융된 합금 액적들(316)을 스프레이 챔버(318)로 분출시키도록 구성된 도가니(314)를 구비한 액적 스프레이 서브시스템(312)이 도시되어 있지만, 이는 기술된 구체예의 필수적인 제한이 아니다. 시스템(310)(도 18, 동일한 부분은 동일한 숫자를 제공함)은 액적 스프레이 서브시스템(312')을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 액적 스프레이 서브시스템(312')은 바람직하게 용융된 합금 액적들(316)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(316)을 스프레이 챔버(318) 내측의 표면(320) 쪽으로 유도하는 와이어 아크 액적 스프레이 서브시스템(550)을 포함한다. 와이어 아크 액적 스프레이 서브시스템(550)은 또한, 바람직하게 포지티브 와이어 아크 와이어(554) 및 네가티브 아크 와이어(556)를 하우징시키는 챔버(552)를 포함한다. 합금(558)은 아크 와이어(554 및 556) 각각에 배치될 수 있다. 일 양태에서, 기재(512) 쪽으로 스프레이되는 액적들(316)을 생성시키기 위해 사용되는 합금(558)은 매우 소량의 탄소, 황 및 질소 함량(예를 들어, 약 0.005% 미만)과 함께 주로 철(예를 들어, 약 98% 초과)로 이루어질 수 있고 극소량의 Al 및 Cr(예를 들어, 약 1% 미만)을 포함할 수 있고, 잔부는 이러한 예에서 양호한 자성 성질을 달성하기 위해 Si이다. 야금학적 조성은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 최종 성질들에 있어 개선을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 챔버(552) 및 챔버(318) 내측에 가스(568)를 생성시키기 위해, 하나 이상의 가스(562 및 564), 예를 들어 주변 공기, 및 아르곤 등을 도입하도록 구성된 노즐(560)이 도시된다. 바람직하게, 압력 조절 밸브(566)는 챔버(552)로의 가스(562, 564) 중 하나 이상의 흐름을 조절한다.

작동 시에, 포지티브 아크 와이어(554) 및 네가티브 아크 와이어(556)에 인가된 전압은 합금(558)이 용유된 합금 액적들(316)을 형성하게 하는 아크(570)를 생성시키며, 이러한 액적들은 챔버(318) 내측의 표면(320) 쪽으로 유도된다. 일 예에서, 약 18 내지 48 볼트의 전압 및 약 15 내지 400 암페어의 전류가, 액적들(316)의 연속적인 와이어 아크 스프레이 공정을 제공하기 위하여, 포지티브 아크 와이어(554) 및 네가티브 아크 와이어(556)에 인가될 수 있다. 침적된 용융된 액적들(316)은 침적된 액적들(316) 상에 비-전도성 표면 층을 발달시키기 위하여, 또한 도 19-20에 도시된 바와 같이 표면 상에서 주변 가스(568)와 반응할 수 있다. 이러한 층은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료(332)(도 10a-10b)의 와전류 손실을 억제하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 주변 가스(568)는 대기 공기일 수 있다. 이러한 경우에, 옥사이드 층들은 철 액적들(316) 상에 형성할 수 있다. 이러한 옥사이드 층들은 예를 들어 FeO, Fe₂0₃ 및 Fe₃0₄, 등을 포함하는 여러 화학 종을 포함할 수 있다. 이러한 종들 중에서, FeO 및 Fe₂0₃은 순수한 철에 비해 10⁸ 내지 10⁹ 배 높은 비저항을 가질 수 있다. 반대로, Fe₃0₄ 비저항은 철에 비해 10² 내지 10³ 배 높을 수 있다. 다른 반응성 가스들은 또한, 표면 상에 다른 높은 비저항 화학 종을 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 동시에 또는 별도로, 절연제(insulating agent), 예를 들어 라커 또는 에나멜은 보다 높은 비저항을 증진시키기 위하여 금속 스프레이 공정 동안에 예를 들어, 도 8-9 및 11-15 중 하나 이상을 참조로 하여 상기에서 논의된 바와 같이 동시-분무될 수 있다. 동시-분무는 표면 반응을 증진시키거나 촉매화시킬 수 있다.

다른 예에서, 시스템(310"')(도 19, 동일한 부분은 동일한 숫자로 제공됨)은 액적 스프레이 서브시스템(312")을 포함한다. 서브시스템(312")은 용융된 합금 액적들(316)을 생성시키고 용융된 합금 액적들(316)을 표면(320) 쪽으로 유도하는 와이어 아크 침적 서브시스템(550')을 포함한다. 이러한 예에서, 액적 스프레이 서브시스템(312")은 챔버(552)(도 18) 및 챔버(318)를 포함하지 않는다. 대신에, 노즐(560)(도 19)이 포지티브 아크 와이어(554) 및 네가티브 아크 와이어(556)에 근접한 영역에서 가스(568)를 생성시키기 위해 하나 이상의 가스(562, 564)를 도입하도록 구성된다. 가스(568)는 액적들(316)을 표면(514) 쪽으로 나아가게 한다. 제제(504)의 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)는 이후에 예를 들어 상기에서 논의된 바와 유사한 스프레이 노즐(513)을 이용하여, 그 위에 침적된 액적들(316)을 갖는 기재(512)의 표면(514) 상에 또는 그 위로 유도된다. 이러한 디자인에서, 슈라우드, 예를 들어 슈라우드(523)는 기재(512) 상에 침적되는 액적들(316) 및 제제(504)의 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)를 둘러쌓을 수 있다.

시스템(310"')(도 20, 동일한 부분은 동일한 숫자로 제공됨)은 와이어 아크 스프레이 서브시스템(550")이 복수의 포지티브 아크 와이어(554), 네가티브 아크 와이어(556), 및 용융된 합금 액적들(316)의 보다 높은 스프레이 침적 속도를 달성하기 위해 동시에 사용될 수 있는 노즐들(560)을 포함하는 것을 제외하고 시스템(310")(도 19)과 유사하다. 와이어 아크(254, 256), 및 유사한 침적 장비들은 절연된 경계들의 도메인들을 갖는 재료를 형성하기 위해 상이한 방향으로 제공될 수 있다. 제제(504)의 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)는 도 19를 참조로 하여 상기에서 논의된 바와 유사한, 기재(512)의 표면(514) 상으로 또는 그 위로 유도된다. 여기서, 슈라우드, 예를 들어 슈라우드(523)는 기재(512) 상에 침적되는 액적들(316) 및 제제(504)의 스프레이(506) 및/또는 스프레이(508)를 둘러쌓을 수 있다.

다른 예에서, 도 8-19 중 하나 이상에 도시된 액적 스프레이 서브시스템(312)은 플라즈마 스프레이 액적 침적 서브시스템, 폭발 스프레이 액적 침적 서브시스템, 불꽃 스프레이 액적 침적 서브시스템, 고속 산소 연료 스프레이 (HVOF) 액적 침적 서브시스템, 웜 스프레이 액적 침적 서브시스템, 콜드 스프레이 액적 침적 서브시스템, 및 와이어 아크 액적 침적 서브시스템 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 각각은 금속 합금 액적들을 형성시키고 용융된 합금 액적들을 표면(320) 쪽으로 유도하도록 구성된다.

와이어 아크 스프레이 액적 침적 서브시스템(550)(도 19-20)은 하기 스프레이 파라미터들 중 하나 이상을 조절하고 촉진시킴으로써 절연 경계들을 형성시킬 수 있다: 와이어 속도, 가스 압력, 슈라우드 가스 압력, 스프레이 거리, 전압, 전류, 기재 운동 속도, 및/또는 아크 툴 이동 속도. 하기 공정 선택들 중 하나 이상은 또한, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료의 개선된 구조 및 성질들을 달성하기 위해 최적화될 수 있다: 와이어의 조성, 슈라우드 가스/대기의 조성, 대기 및/또는 기재의 예열 또는 냉각, 기재 및/또는 부품의 공정중 냉각 및/또는 가열. 둘 이상의 가스들의 조성물은 공정 결과를 개선시키기 위해 압력 조절에 추가하여 이용될 수 있다.

액적 스프레이 서브시스템(312)(도 8, 13, 15, 18, 19, 및 20)은 부품 품질을 개선시키고, 스프레이 시간을 감소시키고, 공정 경제성을 개선시키기 위해 단일 또는 복수의 로보트 암 및/또는 기계적 배열 상에 탑재될 수 있다. 서브시스템은 동일한 거의 정확한 위치에 동시에 액적들(316)을 스프레이할 수 있거나 순차적인 방식으로 특정 위치에 스프레이하기 위하여 시차를 둘 수 있다. 액적 스프레이 서브시스템(312)은 하기 스프레이 파라미터들 중 하나 이상을 조절함으로써 조절되고 촉진될 수 있다: 와이어 속도, 가스 압력, 슈라우드 가스 압력, 스프레이 거리, 전압, 전류, 기재 운동 속도, 및/또는 아크 툴 이동 속도.

상기에서 논의된 기술된 구체예의 임의 양태에서, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 형성된 재료의 전체 자기적 및 전기적 성질들은 절연 재료의 성질을 조정함으로써 개선될 수 있다. 절연 재료의 투자율 및 저항은 전체 성질들에 대해 현저한 영향을 갖는다. 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 전체 재료의 성질들은 이에 따라 제제를 첨가하거나 절연 성질을 개선시키는 반응들을 유도함으로써 개선될 수 있으며, 예를 들어, 철 옥사이드 계열 절연 코팅에서 Mn, Zn 스피넬 형성의 증진은 재료의 전체 투자율을 현저하게 개선시킬 수 있다.

지금까지, 시스템(10) 및 시스템(310) 및 이의 방법은 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 떠 있거나 침적된 액적들 상에 절연 층을 형성시킨다. 다른 기술된 구체예에서, 시스템(610)(도 21) 및 이의 방법은 절연 층을 부분적으로 용융시키기 위해 절연 재료로 코팅된 금속 입자들로 이루어진 금속 분말을 챔버에 주입함으로써 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시킨다. 컨디셔닝된 입자들은 이후에, 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위하여 스테이지에서 유도된다. 시스템(610)은 챔버(612)로 가스(616)를 주입하는 가스 유입구(614) 및 연소 챔버(612)를 포함한다. 연료 유입구(618)는 연료(620)를 챔버(612)로 주입한다. 연료(620)는 케로센, 천연 가스, 부탄, 및 프로판 등과 같은 연료일 수 있다. 가스(616)는 순수한 산소, 공기 혼합물, 또는 유사한 타입의 가스일 수 있다. 그 결과는 챔버(612) 내측의 가연성 혼합물이다. 점화기(622)는 연소 챔버(612)에서 사전결정된 온도 및 압력을 형성시키기 위해 연료와 가스의 가연성 혼합물을 점화시키도록 구성된다. 점화기(622)는 스파크 플러그 또는 유사한 타입의 디바이스일 수 있다. 형성된 연소는 연소 챔버(612) 내에서 온도 및 압력을 증가시키며, 연소 생성물들은 유출구(624)를 통해 챔버(612) 밖으로 나아가게 된다. 연소 공정이 정류 상태를 달성하자마자, 즉, 연소 챔버에서의 온도 및 압력이 예를 들어 약 1500K의 온도 및 약 1 MPa의 압력으로 안정화될 때, 금속 분말(624)은 유입구(626)를 통해 연소 챔버(612)로 주입된다. 금속 분말(624)은 바람직하게 절연 재료로 코팅된 금속 입자들(626)로 이루어진다. 캡션(630)에 의해 도시된 바와 같이, 금속 분말(624)의 입자들(626)은 연자성 재료, 예를 들어 철 또는 유사한 타입의 재료로 제조된 내부 코어(632), 및 높은 용융 온도를 갖는 외부 층(634)을 형성시키는 바람직하게 세라믹-계열 재료, 예를 들어 알루미나, 마그네시아, 및 지르코니아 등으로 이루어진 전기 절연 재료로 제조된 외부 층(634)을 포함한다. 일 예에서, 절연 재료(634)로 코팅된 내부 코어(632)를 갖는 금속 입자들(626)로 이루어진 금속 분말(624)은 기계적(기계융합(mechanofusion)) 또는 화학적 공정(연질 겔)에 의해 생성될 수 있다. 대안적으로, 절연 층(634)은 가열 온도, 예를 들어 어닐링을 방지하거나 제한함으로써 이들의 높은 반응성 투과능력으로 인하여 자기적 성질들을 개선시킬 수 있는 페라이트-타입 재료들을 기초로 할 수 있다.

금속 분말(624)이 사전-컨디셔닝된 연소 챔버(612)에 주입된 후에, 금속 분말(624)의 입자들(626)은 챔버(612) 내측에 컨디셔닝된 액적들(638)을 형성시키기 위해 챔버(612)에서의 고온으로 인한 연화 및 부분 용융을 일으킨다. 바람직하게, 컨디셔닝된 액적들(638)은 연자성 재료로 제조된 연질 및/또는 부분 용융된 내부 코어(632) 및 전기 절연될 재료로 제조된 고형의 외부 층(634)을 갖는다. 컨디셔닝된 액적들(638)은 이후에, 가속화되고 연소 가스 및 컨디셔닝된 액적들(638) 둘 모두를 포함하는 스트림(640)으로서 유출구(624)로부터 분출된다. 캡션(642)에 도시된 바와 같이, 스트림(640)에서의 액적들(638)은 바람직하게 완전한 고형의 외부 층(634) 및 연화되고/거나 일부 용융된 내부 코어(632)를 갖는다. 컨디셔닝된 액적들(638)을 지닌 스트림(640)은 스테이지(644)에서 유도된다. 스트림(640)은 바람직하게, 사전결정된 속도, 예를 들어 약 350 m/s로 이동한다. 컨디셔닝된 액적들(638)은 이후에, 스테이지(644)에 충돌하고 도메인 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료(648)를 형성시키기 위해 이에 부착한다. 캡션(650)은 전기 절연된 경계들(652)을 지닌 연자성 재료의 도메인들(650)을 갖는 재료(648)의 일 예를 더욱 상세하게 나타낸다.

도 22a는 도메인들 사이에 절연된 경계들(652)을 지닌 도메인들(650)을 포함하는 재료(48)의 일 예를 도시한 것이다. 일 예에서, 재료(648)는 도시된 바와 같이 사실상 완전하게 형성되는 이웃하는 도메인들(650) 사이에 경계들(652)을 포함한다. 다른 예에서, 재료(648)(도 22b)는 도시된 바와 같이 불연속적으로 이웃하는 도메인들(50) 사이에 경계들(652')을 포함할 수 있다. 재료(648)(도 22a 및 22b)는 와전류 손실을 감소시키며, 이웃하는 도메인들(650) 사이의 불연속적인 경계들(652)은 재료(648)의 기계적 성질들을 개선시킨다. 그 결과는, 재료(648)가 합금의 높은 투자율, 낮은 보자력 및 높은 포화 자기 유도를 보존한다는 것이다. 경계들(652)은 이웃하는 도메인들(650) 간의 전기 전도율을 제한한다. 재료(648)는 바람직하게 이의 투자율, 보자력 및 포화 자기 유도 특징으로 인하여 우수한 자로를 제공한다. 재료(648)의 제한된 전기 전도율은 모터가 회전함에 따라 자기장의 빠른 변화와 관련된 와전류 손실을 최소화한다. 시스템(610) 및 이의 방법은 시간 및 돈을 절약하고 사실상 낭비 없이 생산하는 단일 단계의 완전 자동화 공정일 수 있다.

도 1-22b 중 하나 이상에 도시된 시스템(10, 310 및 610)은 금속 재료(44, 344, 558, 624) 및 절연 재료의 공급원(26, 64, 504, 634)로부터 벌크 재료(32, 332, 512, 648)를 형성시키기 위해 제공되며, 여기서 금속 재료 및 절연 재료는 임의 적합한 금속 또는 절연 재료일 수 있다. 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템(10, 310, 610)은 예를 들어 벌크 재료를 지지하기 위해 구성된 지지체(40, 320, 644)를 포함한다. 지지체(40, 320, 644)는 도시된 바와 같이 평평한 표면을 가질 수 있거나, 대안적으로 임의 적합하게 형상화된 표면(들)을 가질 수 있으며, 예를 들어 여기서 벌크 재료가 그러한 형상과 일치하는 것이 바람직하다. 시스템(10, 310, 610)은 또한, 가열 장비(예를 들어, 42, 254, 256, 342, 554, 556, 612), 침적 장비, 예를 들어 침적 장비(22, 270, 322, 570, 624), 및 코팅 장비, 예를 들어 코팅 장비(24, 263, 500, 502)를 포함한다. 침적 장비는 예를 들어, 역압 또는 압력차, 분출 또는 그 밖의 임의 적합한 방법에 의한, 압력, 장, 진동, 압전, 피스톤 및 오리피스를 이용한 임의 적합한 침적 장비일 수 있다. 가열 장비는 금속 재료를 연화되거나 용융된 상태로 가열시킨다. 가열 장비는 전기 가열 요소, 유도, 연소 또는 임의 적합한 가열 방법에 의한 것일 수 있다. 코팅 장비는 금속 재료를 절연 재료로 코팅한다. 코팅 장비는 직접 도포, 가스, 고체 또는 액체(들)과의 화학적 반응, 반응성 대기, 기계적 융합, 졸-겔, 스프레이 코팅, 스프레이 반응 또는 임의 적합한 코팅 장비, 방법 또는 이들의 조합에 의한 것일 수 있다. 침적 장비는 벌크 재료를 형성시키는 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시킨다. 코팅은 단일 또는 다중 층 코팅일 수 있다. 일 양태에서, 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원일 수 있으며, 여기서 침적 장비는 침적 경로(16, 316, 640)에서 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시키며, 여기서, 절연 경계들은 코팅 장비에 의해 침적 경로에서의 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 금속 재료 상에 형성된다. 다른 양태에서, 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원일 수 있으며, 여기서 절연 경계들은, 침적 장비가 지지체 상에 금속 재료의 입자들을 연화되거나 용융된 상태로 침적시킨 후에 코팅 장비에 의해 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 금속 재료 상에 형성된다. 다른 양태에서, 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원일 수 있으며, 여기서 코팅 장비는 입자들의 표면에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 절연 경계들(36, 336, 652)을 형성시키는 절연 재료로 금속 재료(34, 334, 642)를 코팅시킨다. 다른 양태에서, 침적 장비는 균질한 액적 스프레이 침적 장비일 수 있다. 다른 양태에서, 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원일 수 있으며, 여기서 코팅 장비는 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 절연 재료로 금속 재료를 코팅시킨다. 절연 재료의 공급원은 반응성 화학적 공급원 및 제제일 수 있으며, 여기서 코팅 장비는 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 절연 재료로 금속 재료를 코팅시킨다. 코팅 장비는 절연 재료의 동시-분무로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 절연 재료로 금속 재료를 코팅시킬 수 있다. 또한, 코팅 장비는 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 절연 재료로 금속 재료를 코팅시킬 수 있다. 여기서, 벌크 재료는 절연 재료로부터 형성된 절연 경계들(36, 336, 652)을 지닌 금속 재료로부터 형성된 도메인들(34, 334, 650)을 갖는다. 연화된 상태는 금속 재료의 융점 미만의 온도에서 존재할 수 있으며, 여기서 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅함과 동시에 침적 장비는 입자들을 침적시킬 수 있다. 대안적으로, 코팅 장비는, 침적 장비가 입자들을 침적시킨 후에, 금속 재료를 절연 재료로 코팅시킬 수 있다. 기술된 구체예의 일 양태에서, 시스템은 자성 재료(44, 344, 558, 624) 및 절연 재료의 공급원(26, 64, 504, 634)으로부터 연자성 벌크 재료(32, 332, 512, 648)를 형성시키기 위해 제공될 수 있다. 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템은 연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체(40, 320, 644)를 가질 수 있다. 가열 장비(42, 254, 256, 342, 554, 556, 612) 및 침적 장비(22, 270, 322, 570, 612)는 지지체에 결합될 수 있다. 가열 장비는 자성 재료를 연화된 상태로 가열시키며, 침적 장비는 연자성 벌크 재료를 형성시키는 지지체 상에 자성 재료의 입자들(16, 316, 638)을 연화된 상태로 침적시키며, 여기서 연자성 벌크 재료는 절연 재료의 공급원으로부터 형성된 절연 경계들(36, 336, 652)을 지닌 자성 재료로부터 형성된 도메인들(34, 334, 650)을 갖는다. 여기서, 연화된 상태는 자성 재료의 융점 초과 또는 미만의 온도에서 존재할 수 있다.

도 23a 및 23b를 참조로 하여, 벌크 재료(700)의 단면의 일 예가 도시되어 있다. 벌크 재료(700)는 연자성 재료일 수 있고, 예를 들어 재료(32, 332, 512, 648) 또는 그 밖의 재료와 관련하여 상기에서 논의된 바와 같은 특징들을 가질 수 있다. 일 예로서, 연자성 재료는 낮은 보자력, 높은 투자율, 높은 포화 자속, 낮은 와전류 손실, 낮은 전체 철 손실의 성질들 또는 강자성, 철, 전기 스틸, 또는 다른 적합한 재료의 성질들을 가질 수 있다. 반대로, 경자성 재료는 높은 보자력, 높은 포화 자속, 높은 전체 철 손실 또는 자석 또는 영구 자석 또는 다른 적합한 재료의 성질들을 갖는다. 도 23a 및 23b는 또한, 스프레이 침적된 벌크 재료의 단면, 예를 들어 도 16에 도시된 바와 같은 다층 재료의 단면을 도시한 것이다. 여기서, 벌크 재료(700)(도 23a 및 23b)는 표면(702) 상에 형성된 것으로 나타난다. 벌크 재료(700)는 금속 재료의 복수의 부착된 도메인들(710)을 가지며, 금속 재료의 복수의 도메인들 중 실질적으로 모든 도메인들은 높은 비저항 절연 재료(712)의 사전결정된 층에 의해 분리된다. 금속 재료는 임의 적합한 금속 재료일 수 있다. 금속 재료의 복수의 도메인들 중 제 1 부분(714)은 표면(702)에 상응하는 형성된 표면(716)을 형성시키는 것을 나타낸다. 금속 재료의 복수의 도메인들(710) 중 제 2 부분(718)은 연속적인 도메인들, 예를 들어 제 1 부분(714)으로부터 진행하는 금속 재료의 도메인들(720, 722)을 갖는 것으로 나타난다. 금속 재료의 연속적인 도메인들(720, 722 ...)에서 실질적으로 모든 도메인들은 제 1(730) 및 제 2(732) 표면을 각각 가지며, 제 1 표면은 제 2 표면을 대향하며, 제 2 표면은 예를 들어 제 1 표면(730)과 제 2 표면(732) 사이에 화살표(733)에 의해 명시된 바와 같이, 제 2 표면이 이로부터 진행되는 금속 재료의 도메인들의 형상과 일치한다. 금속 재료의 연속적인 도메인들에서 대부분의 도메인들은 실질적으로 볼록한 표면인 제 1 표면, 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 갖는 제 2 표면을 갖는다. 높은 비저항 절연 재료의 층은 임의 적합한 전기 절연 재료일 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서 층은 약 1 x 10³ Ω-m 초과의 비저항을 갖는 재료들로부터 선택될 수 있다. 다른 양태에서, 재료 알루미나, 지르코니아, 붕소 니트라이드, 마그네슘 옥사이드, 마그네시아, 티타니아 또는 다른 적합한 높은 전기적 비저항 재료를 갖는 전기 절연 층 또는 코팅은 높은 전기적 비저항을 가질 수 있다. 다른 양태에서, 층은 약 1 x 10⁸ Ω-m 초과의 비저항을 갖는 재료들로부터 선택될 수 있다. 높은 비저항 절연 재료의 층은 예를 들어 기술된 바와 같이 실질적으로 균질한 선택 가능한 두께를 가질 수 있다. 금속 재료는 또한, 강자성 재료일 수 있다. 일 양태에서, 높은 비저항 절연 재료의 층은 세라믹일 수 있다. 여기서, 제 1 표면 및 제 2 표면은 도메인의 전체 표면을 형성시킬 수 있다. 제 1 표면은 제 1 부분으로부터 실질적으로 획일적인 방향으로 진행할 수 있다. 벌크 재료(700)는 표면(702) 상에 형성된 연자성 벌크 재료일 수 있으며, 여기서 연자성 벌크 재료는 자성 재료의 복수의 도메인들(710)을 가지며, 자성 재료의 복수의 도메인들 중 도메인들 각각은 높은 비저항 절연 재료(712)의 선택 가능한 코팅에 의해 실질적으로 분리된다. 자성 재료의 복수의 도메인들의 제 1 부분(714)은 표면(702)에 상응하는 형성된 표면(716)을 형성시킬 수 있으며, 자성 재료의 복수의 도메인들 중 제 2 부분(718)이 제 1 부분(714)으로부터 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들(720, 722 ...)을 갖는다. 자성 재료의 연속적인 도메인들 중 실질적으로 모든 도메인들은 실질적으로 볼록한 표면을 갖는 제 1 표면 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 갖는 제 2 표면을 지닌 제 1(730) 및 제 2(732) 표면을 갖는다. 다른 양태에서, 공동(740)은 도 23b에 도시된 재료(700)에 존재할 수 있다. 여기서, 자성 재료는 강자성 재료일 수 있으며, 높은 비저항 절연 재료의 선택 가능한 코팅은 제 2 표면과 실질적으로 대향하는 제 1 표면 및 제 1 부분(714)으로부터 실질적으로 획일적인 방향(741)으로 진행하는 제 1 표면을 갖는 세라믹일 수 있다.

도 24-36과 관련하여 기술되는 바와 같이, 전기 전력원에 결합될 수 있는 전기 장치가 도시되어 있다. 각 경우에, 전기 장치는 본원에 기술된 바와 같은 재료를 지닌 연자성 코어, 및 연자성 코어에 결합된 권선을 가지고 연자성 코어의 부분을 전력원에 결합된 권선으로 둘러싸여진 연자성 코어를 갖는다. 대안적인 양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 재료를 지닌 코어 또는 연자성 코어를 갖는 임의 적합한 전기 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 그리고 기술된 바와 같이, 코어는 자성 재료의 복수의 도메인들을 가질 수 있으며, 자성 재료의 복수의 도메인들 각각은 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 실질적으로 분리된다. 자성 재료의 복수의 도메인들은 연자성 코어를 통해 진행하는 자성 재료의 연속적인 도메인들을 가질 수 있으며, 여기서 자성 재료의 실질적으로 모든 연속적인 도메인들은 제 1 및 제 2 표면을 가지며, 제 1 표면은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하며, 제 2 표면은 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함한다. 여기서 및 기술된 바와 같이, 제 2 표면은 금속 재료의 도메인들의 형상과 일치하며, 제 2 표면은 실질적으로 볼록한 표면을 포함하는 제 1 표면 및 하나 이상의 실질적으로 오목한 표면을 포함하는 제 2 표면을 갖는 금속 재료의 연속적인 도메인들에서 대부분의 도메인들로부터 진행한다. 일 예로서, 전기 장치는 전력원에 결합된 전기 모터일 수 있으며, 전기 모터는 프레임에 결합된 고정자 및 회전자를 구비한 프레임을 갖는다. 여기서, 회전자 또는 고정자 중 어느 하나는 전력원에 결합된 권선, 및 연자성 코어의 부분의 둘레에 감겨진 권선을 지닌 연자성 코어를 가질 수 있다. 연자성 코어는 자성 재료의 복수의 도메인들을 가질 수 있으며, 자성 재료의 복수의 도메인들 중 도메인들 각각은 본원에 기술된 바와 같이 높은 비저항 절연 재료의 층에 의해 실질적으로 분리된다. 대안적인 양태에서, 본원에 기술된 바와 같은 재료를 지닌 연자성 코어를 갖는 임의 적합한 전기 장치가 제공될 수 있다.

도 24를 참조로 하여, 브러시리스 모터(800)의 분해 등축도가 도시되어 있다. 회전자(802), 고정자(804) 및 하우징(806)을 갖는 모터(800)가 도시된다. 하우징(806)은 위치 센서 또는 홀 소자(hall element)(808)를 가질 수 있다. 고정자(804)는 권선(810) 및 고정자 코어(812)를 가질 수 있다. 회전자(802)는 회전자 코어(814) 및 자석(816)을 가질 수 있다. 기술된 구체예에서, 고정자 코어(812) 및/또는 회전자 코어(814)는 절연된 도메인들을 갖는 상기에 논의된 재료 및 방법, 및 상술된 이의 방법으로부터 제작될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(812) 및/또는 회전자 코어(814)는 전부 또는 일부 벌크 재료, 예를 들어 재료(32, 332, 512, 648, 700)로부터, 및 재료가 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료인 경우에 상기에서 논의된 바와 같이 제작될 수 있다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 모터(800)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 모터(800)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 25를 참조로 하여, 브러시리스 모터(820)의 개략도가 도시되어 있다. 회전자(822), 고정자(824) 및 베이스(826)를 구비한 모터(820)가 도시된다. 모터(820)는 또한 유도 모터, 스텝퍼 모터 또는 유사한 타입의 모터일 수 있다. 하우징(827)은 위치 센서 또는 홀 소자(828)를 가질 수 있다. 고정자(824)는 권선(830) 및 고정자 코어(832)를 가질 수 있다. 회전자(822)는 회전자 코어(834) 및 자석(836)을 가질 수 있다. 기술된 구체예에서, 고정자 코어(832) 및/또는 회전자 코어(834)는 기술된 재료들로부터 및/또는 상기에 논의된 방법들에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(832) 및/또는 회전자 코어(834)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 상기에서 논의된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 이러한 재료는 절연 경계들을 지닌 고도로 투자성인 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 모터(820)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 모터(820)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 일부를 사용하는 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 26a를 참조로 하여, 선형 모터(850)의 개략도가 도시된다. 선형 모터(850)는 1차(852) 및 2차(854)를 갖는다. 1차(852)는 1차 코어(862) 및 권선들(856, 858, 860)을 갖는다. 2차(854)는 2차 플레이트(864) 및 영구 자석들(866)을 갖는다. 기술된 구체예에서, 1차 코어(862) 및/또는 2차 플레이트(864)는 본원에 기술된 재료들로부터 및/또는 기술된 방법들에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 1차 코어(862) 및/또는 2차 플레이트(864)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 본원에 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 이러한 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 모터(850)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 모터(850)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 26b를 참조로 하여, 선형 모터(870)의 개략도가 도시된다. 선형 모터(870)는 1차(872) 및 2차(874)를 갖는다. 1차(872)는 1차 코어(882), 영구 자석들(886), 및 권선들(876, 878, 880)을 갖는다. 2차(874)는 톱니식 2차 플레이트(884)를 갖는다. 기술된 구체예에서, 1차 코어(882) 및/또는 2차 플레이트(884)는 본원에 기술된 재료로부터 및/또는 기술된 방법들에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 1차 코어(882) 및/또는 2차 플레이트(884)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 본원에 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고도의 투자성 자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 모터(870)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 모터(870)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 27을 참조로 하여, 발전기(890)의 분해 등축도가 도시된다. 회전자(892), 고정자(894) 및 프레임 또는 하우징(896)을 갖는 발전기 또는 교류 발전기(890)가 도시된다. 하우징(896)은 브러시들(898)을 가질 수 있다. 고정자(894)는 권선들(900) 및 고정자 코어(902)를 가질 수 있다. 회전자(892)는 회전자 코어(895) 및 권선들(906)을 가질 수 있다. 기술된 구체예에서, 고정자 코어(902) 및/또는 회전자 코어(895)는 기술된 재료들로부터 및/또는 기술된 방법들에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(902) 및/또는 회전자 코어(904)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 교류 발전기(890)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 교류 발전기(890)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 발전기, 교류 발전기 또는 디바이스일 수 있다.

도 28을 참조로 하여, 스텝핑 모터(910)의 내부모형 등축도가 도시된다. 회전자(912), 고정자(914), 및 하우징(916)을 구비한 모터(910)가 도시된다. 하우징(916)은 베어링(918)을 가질 수 있다. 고정자(914)는 권선들(920) 및 고정자 코어(922)를 가질 수 있다. 회전자(912)는 회전자 컵들(924) 및 영구 자석(926)을 가질 수 있다. 기술된 구체예에서, 고정자 코어(922) 및/또는 회전자 컵들(924)은 기술된 재료들로부터 및/또는 기술된 방법에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(922) 및/또는 회전자 컵들(924)은 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 모터(890)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 모터(890)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 29를 참조로 하여, AC 모터(930)의 분해 등축도가 도시된다. 회전자(932), 고정자(934) 및 하우징(936)을 갖는 모터(930)가 도시된다. 하우징(936)은 베어링(938)을 가질 수 있다. 고정자(934)는 권선들(940) 및 고정자 코어(942)를 가질 수 있다. 회전자(932)는 회전자 코어(944) 및 권선들(946)을 가질 수 있다. 기술된 구체예에서, 고정자 코어(942) 및/또는 회전자 코어(944)는 기술된 재료들로부터 및/또는 기술된 방법들에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(942) 및/또는 회전자 코어(944)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 모터(930)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 모터(930)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 전기 모터 또는 디바이스일 수 있다.

도 30을 참조로 하여, 음향 스피커(950)의 내부모형 등축도가 도시된다. 프레임(952), 콘(954), 자석(956), 권선 또는 보이스 코일(958) 및 코어(960)를 구비한 스피커(950)가 도시된다. 여기서, 코어(960)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 대안적인 양태에서, 스피커(950)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 스피커(950)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 스피커 또는 디바이스일 수 있다.

도 31을 참조로 하여, 변압기(970)의 등축도가 도시된다. 코어(972) 및 코일 또는 권선들(974)을 구비한 변압기(970)가 도시된다. 여기서, 코어(972)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 변압기(970)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 변압기(970)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 변압기 또는 디바이스일 수 있다.

도 32 및 도 33을 참조로 하여, 전력 변압기(980)의 내부모형 등축도가 도시된다. 오일 충전된 하우징(982), 라디에이터(984), 코어(986) 및 코일 또는 권선들(988)을 구비한 변압기(980)가 도시된다. 여기서, 코어(986)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 변압기(980)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 변압기(980)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 변압기 또는 디바이스일 수 있다.

도 34를 참조로 하여, 솔레노이드(1000)의 개략도가 도시된다. 플런저(1002), 코일 또는 권선(1004) 및 코어(1006)를 구비한 솔레노이드(1000)가 도시된다. 여기서, 코어(1006) 및/또는 플런저(1002)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 솔레노이드(1000)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 솔레노이드(1000)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 솔레노이드 또는 디바이스일 수 있다.

도 35를 참조로 하여, 인덕터(102)의 개략도가 도시된다. 코일 또는 권선(1024) 및 코어(1026)를 구비한 인덕터(1020)가 도시된다. 여기서, 코어(1026)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 인덕터(102)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 인덕터(1020)는 절연된 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 인덕터 또는 디바이스일 수 있다.

도 36은 계전기 또는 접촉기(contactor)(1030)의 개략도이다. 코어(1032), 코일 또는 권선(1034), 스프링(1036), 전기자(armature)(1038) 및 콘택트들(1040)을 구비한 계전기(1030)가 도시된다. 여기서, 코어(1032) 및/또는 전기자(1038)는 재료(32, 332, 512, 648, 700)와 같은 벌크 재료로부터 그리고 기술된 바와 같이 전부 또는 일부 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 절연 경계들을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료이다. 기술된 구체예의 대안적인 양태에서, 계전기(1030)의 임의 부분은 이러한 재료로부터 제조될 수 있으며, 여기서 계전기(1030)는 절연된 경계드을 지닌 고투자성 재료의 도메인들을 갖는 고투자성 재료로부터 제작된 임의 부품 또는 부품의 부분으로서 사용하는 임의 적합한 계전기 또는 디바이스일 수 있다.

기술된 구체예의 특정 특징들이 일부 도면들에 도시되어 있고 다른 도면에는 도시되어 있지 않지만, 이러한 것은 단지 편의를 위한 것으로서, 각 특징은 본 발명에 따른 다른 특징들 중 임의 또는 모두와 결합될 수 있다. 본원에서 사용되는 단어 "포함하는(including, comprising), "갖는," 및 "함께"는 광범위하고 포괄적으로 해석되는 것으로서, 임의의 물리적 상호연관성으로 제한되지 않는다. 또한, 본 출원에 기술된 임의 구체예들은 단지 가능한 구체예들로서 취해지지 않는다.

또한, 본 특허에 대한 특허출원의 절차 동안 제시되는 임의 보정안은 출원시의 출원에 기술된 임의 청구항 요소(claim element)의 권리 포기(disclaimer)가 아니며, 당업자는 문자 그대로 모든 가능한 균등물들을 포함하는 청구항을 작성하는 것으로 합리적으로 기대하지 못하며, 다수의 균등물들은 보정 시에 예견되지 못할 수 있고, (임의 경우에) 포기되는 것의 공정한 해석을 넘는 것이며, 보정의 근간이 되는 이유는 단지 여러 균등물과 거의 무관하게 될 수 있고/거나 본 출원인이 보정된 임의 청구항 요소에 대한 특정의 비실질적인 대체물을 기술하는 것으로 예상되지 못할 수 있는 여러 다른 이유가 존재한다.

다른 구체예들은 당업자에게 인식될 것이고 하기 청구범위 내에 존재한다.

Claims

금속 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터, 절연된 경계들을 갖는 벌크 재료(bulk material)를 형성시키기 위한 시스템으로서,
전기 절연 재료로 코팅된 입자들을 포함하는 금속 재료 분말을 연소 챔버로 주입하도록 구성된 유입구;
가열 장비;
침적 장비;
코팅 장비; 및
벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하며,
벌크 재료가 1×10³Ω-m보다 큰 비저항을 갖는 재료를 포함하는 절연 재료의 층을 포함하고;
가열 장비가, 사전결정된 온도에서 금속 재료 분말로부터 컨디셔닝된 액적들(conditioned droplets)이 생성되는 연소 챔버를 포함하고;
코팅 장비가 금속 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시키며;
침적 장비가, 도메인들 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 컨디셔닝된 액적들이 지지체에 부착하도록 컨디셔닝된 액적들을 연소 챔버로부터 지지체 쪽으로 유도시키도록 구성된 유출구를 포함하는 시스템.
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제 1항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅시켜 도메인 상에 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 1항에 있어서, 침적 장비가 균질한 액적 스프레이 침적 장비를 포함하는 시스템.
제 1항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅시켜 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 1항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원 및 제제(agent)를 포함하며, 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅시켜 제제의 동시-분무(co-spraying)에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 1항에 있어서, 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅시켜 절연 재료의 동시-분무로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 1항에 있어서, 코팅 장비가 금속 재료를 절연 재료로 코팅시켜 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
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제 1항에 있어서, 컨디셔닝된 액적들이 금속 재료의 융점 미만의 온도에서 생성되는 시스템.
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자성 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터 연자성 벌크 재료(soft magnetic bulk material)를 형성시키기 위한 시스템으로서,
전기 절연 재료로 코팅된 입자들을 포함하는 자성 재료 분말을 연소 챔버로 주입하도록 구성된 유입구;
가열 장비;
침적 장비; 및
연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하며,
연자성 벌크 재료가 1×10³Ω-m보다 큰 비저항을 갖는 재료를 포함하는 절연 재료의 층을 포함하고;
가열 장비가, 사전결정된 온도에서 자성 재료 분말로부터 컨디셔닝된 액적들이 생성되는 연소 챔버를 포함하고;
침적 장비가, 도메인들 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 컨디셔닝된 액적들이 지지체에 부착하도록 컨디셔닝된 액적들을 연소 챔버로부터 지지체 쪽으로 유도시키도록 구성된 유출구를 포함하는 시스템.
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제 14항에 있어서, 컨디셔닝된 액적들이 자성 재료의 융점 초과의 온도에서 생성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 절연 경계들이 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 도메인 상에 형성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 침적 장비가 균질한 액적 스프레이 침적 장비를 포함하는 시스템.
제 14항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 절연 경계들이 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원 및 제제를 포함하며, 절연 경계들이 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 절연 경계들이 절연 재료의 동시-분무로부터 형성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 절연 경계들이 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 컨디셔닝된 액적들이 자성 재료의 융점 미만의 온도에서 생성되는 시스템.
제 14항에 있어서, 자성 재료를 절연 재료로 코팅시키는 코팅 장비를 추가로 포함하는 시스템.
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자성 재료 및 절연 재료의 공급원으로부터 연자성 벌크 재료를 형성시키기 위한 시스템으로서,
전기 절연 재료로 코팅된 입자들을 포함하는 자성 재료 분말을 연소 챔버로 주입하도록 구성된 유입구;
가열 장비;
침적 장비;
코팅 장비; 및
연자성 벌크 재료를 지지하도록 구성된 지지체를 포함하며,
연자성 벌크 재료가 1×10³Ω-m보다 큰 비저항을 갖는 재료를 포함하는 절연 재료의 층을 포함하고;
가열 장비가, 사전결정된 온도에서 자성 재료 분말로부터 컨디셔닝된 액적들이 생성되는 연소 챔버를 포함하고;
코팅 장비가 자성 재료를 절연 재료의 공급원으로 코팅시키며;
침적 장비가, 도메인들 상에 절연된 경계들을 지닌 도메인들을 갖는 재료를 형성시키기 위해 컨디셔닝된 액적들이 지지체에 부착하도록 컨디셔닝된 액적들을 연소 챔버로부터 지지체 쪽으로 유도시키도록 구성된 유출구를 포함하는 시스템.
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제 30항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 코팅 장비가 자성 재료를 절연 재료로 코팅시켜 도메인 상에 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 30항에 있어서, 침적 장비가 균질한 액적 스프레이 침적 장비를 포함하는 시스템.
제 30항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원을 포함하며, 코팅 장비가 자성 재료를 절연 재료로 코팅시켜 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 30항에 있어서, 절연 재료의 공급원이 반응성 화학적 공급원 및 제제를 포함하며, 코팅 장비가 자성 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시켜 제제의 동시-분무에 의해 활성화된 반응성 대기 중에서 반응성 화학적 공급원의 화학적 반응으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 30항에 있어서, 코팅 장비가 자성 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시켜 절연 재료의 동시-분무로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
제 30항에 있어서, 코팅 장비가 자성 재료를 공급원으로부터의 절연 재료로 코팅시켜 화학적 반응 및 절연 재료의 공급원으로부터의 코팅으로부터 형성된 절연 경계들을 형성시키는 시스템.
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제 30항에 있어서, 컨디셔닝된 액적들이 자성 재료의 융점 미만의 온도에서 생성되는 시스템.
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