(57)【要約】  コイルが巻き回されて使用されるこの電力機器用鉄心は、前記コイルの軸方向に延在する、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置される、第二の磁性体からなる複数の横部材と；を備え、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第二の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体の鉄損よりも小さい。
2010140381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心であって、
前記コイルの軸方向に延在する、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；
前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置される、第二の磁性体からなる複数の横部材と；
を備え、
磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第二の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体の鉄損よりも小さい
ことを特徴とする電力機器用鉄心。
【請求項２】
前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電力機器用鉄心。
【請求項３】
前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第二の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体の平均鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力機器用鉄心。
【請求項４】
前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体の鉄損が、前記第二の磁性体の鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力機器用鉄心。
【請求項５】
前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、
前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、
前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、
前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力機器用鉄心。
【請求項６】
コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心であって、
前記コイルの軸方向に延在し、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；
前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、第二の磁性体からなる複数の横部材と；
前記横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置され、第三の磁性体からなる複数のコーナ部材と；
を備え、
前記各縦部材と、前記各横部材と、前記各コーナ部材とは、それぞれ、磁気的に結合され、
磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び第三の磁性体中に生じたときの、前記第三の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の鉄損よりも小さい
ことを特徴とする電力機器用鉄心。
【請求項７】
前記回転磁界の内、磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする請求項６に記載の電力機器用鉄心。
【請求項８】
前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第三の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の平均鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項６又は７に記載の電力機器用鉄心。
【請求項９】
前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び前記第三の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体及び第二の磁性体の鉄損が、前記第三の磁性体の鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項６又は７に記載の電力機器用鉄心。
【請求項１０】
前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、
前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、
前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、
前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電力機器用鉄心。
【請求項１１】
複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、
前記各横部材を構成する第二の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材を構成する第一の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記複数の磁性体から、前記第一の磁性体と前記第二の磁性体とを選定し；
前記各縦部材を前記コイルの軸方向に延在するように配置し、前記各横部材を前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように、且つ前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置する；
ことを特徴とする電力機器用鉄心の製造方法。
【請求項１２】
複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材と複数のコーナ部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、
前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材とを構成する前記磁性体をそれぞれ選定し；
前記コイルの軸方向に延在するように前記各縦部材を配置し、前記縦部材と磁気的に結合されるように、且つ前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように前記各横部材を配置し、前記縦部材及び前記横部材と磁気的に結合されるように、前記各コーナ部材を前記各横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置する；
ことを特徴とする電力機器用鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力機器用鉄心とその製造方法に関する。特に、縦部材と横部材とを組み合わせて構成される電力機器用鉄心とその製造方法に関する。
本願は、２００９年６月４日に、日本に出願された特願２００９−１３５０６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、変圧器等の電力機器に使用される鉄心を、コイルが巻き回される複数の縦部材と、この縦部材に対して磁気的に結合される複数の横部材とを用いて製造することが行われている。
特許文献１には、図１２Ａ〜１２Ｃに示すように、縦部材１２１ａ〜１２１ｃと、横部材１２２ａ〜１２２ｄとを有する鉄心１２０が開示されている。【０００３】
具体的に特許文献１では、縦部材１２１ａ〜１２１ｃ及び横部材１２２ａ〜１２２ｄとして方向性電磁鋼板（ＧＯ材）を用い、図１２Ａの矢印に示す方向が方向性電磁鋼板の磁化容易軸と一致するように、縦部材１２１ａ〜１２１ｃ及び横部材１２２ａ〜１２２ｄを配置している。また、縦部材１２１ａ〜１２１ｃを構成する方向性電磁鋼板を、鉄心１２０の板厚方向（図１２Ｂ及び図１２Ｃ中の板厚方向）に積層している。さらに、横部材１２２ａ〜１２２ｄを構成する方向性電磁鋼板を、鉄心１２０の高さ方向（図１２Ａ中の高さ方向）に積層している。加えて、特許文献１では、鉄心１２０の中央部分の縦部材１２１ａと、上部の横部材１２２ａ及び１２２ｂとの２本の境界線の交点が鉄心１２０の外周よりも外側に位置している。同様に、鉄心１２０の中央部分の縦部材１２１ａと、下部の横部材１２２ｃ及び１２２ｄとの２本の境界線の交点が鉄心１２０の外周よりも外側に位置している。【０００４】
以上のように鉄心１２０を構成することによって、縦部材１２１ａと各横部材１２２ａ〜１２２ｄとの各境界近傍における回転磁界の発生を抑制し、鉄心１２０の鉄損と鉄心１２０の唸り（鉄心１２０を構成する電磁鋼板が振動することによって生じる騒音）とを低減している。
また、特許文献２には、後述する図１Ａ〜１Ｃの鉄心１０と類似する鉄心が開示されている。しかしながら、特許文献２では、この鉄心に用いられる鋼材の磁気特性を考慮していない。特に、後述する図２Ａに示す回転磁界に対する磁気特性および傾角ｉｎｃに対する磁気特性について考慮されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００５−５６９４２号公報
【特許文献２】日本国特開平６−３４９６４３号公報
【特許文献３】日本国特開２００５−６９９３３号公報
【特許文献４】日本国特開２００６−２５８４８１号公報
【特許文献５】日本国特開２００６−２５８４８０号公報
【特許文献６】日本国特開２００５−１７２５２５号公報
【特許文献７】日本国特開２００５−４３３４０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】藤崎、玉木、安廣「三次元多結晶磁場解析と実測結果との比較」電気学会論文誌Ａ、１２９巻１１号、ｐｐ．８２１−８２６、２００９
【非特許文献２】M. Enokizono, I. Tanabe, and T. Kubota, “Localized distribution of two-dimensional magnetic properties and magnetic domain observation”, J. Magnetism & Magnetic Materials, 196-197, pp.338-340, 1999
【非特許文献３】千田、石田、佐藤、小松原、山口「探針法による方向性電磁鋼板の局所磁気測定」電気学会論文誌Ａ、１０７巻９号、ｐｐ．９４２−９４９、１９９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、縦部材１２１ａ〜１２１ｃの電磁鋼板の積層方向が横部材１２２ａ〜１２２ｄの電磁鋼板の積層方向と異なるように鉄心１２０を構成する必要があった。また、鉄心１２０の中央部分の縦部材１２１ａと、横部材１２２ａ〜１２２ｄとの境界線の交点（上部の交点と下部の交点）を、鉄心１２０の外周よりも外側に位置させる必要があった。
以上のように特許文献１に記載の技術では、鉄心１２０の鉄損を低減するために、縦部材１２１ａ〜１２１ｃ及び横部材１２２ａ〜１２２ｄの形状が制限されるという問題点があった。
また、特許文献２に記載されている変圧器では、変圧器の構造に係る磁束密度特性として、回転磁界に対する磁気特性および傾角ｉｎｃに対する磁気特性を考慮していなかった。そのため、磁気特性が優れた素材（鋼材）を使用しても、構造上、変圧器全体の鉄損を抑えることは困難であった。【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、縦部材及び横部材を組み合わせて構成された鉄心の鉄損を低減し、かつ、従来よりも縦部材及び横部材の形状に対する制限を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様に係るコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、前記コイルの軸方向に延在する、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置される、第二の磁性体からなる複数の横部材と；を備え、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第二の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体の鉄損よりも小さい。
（２）上記（１）に記載の電力機器用鉄心では、前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれる。
（３）上記（１）又は（２）に記載の電力機器用鉄心では、前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第二の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体の平均鉄損よりも小さい。
（４）上記（１）又は（２）に記載の電力機器用鉄心では、前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体の鉄損が、前記第二の磁性体の鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力機器用鉄心。
（５）上記（１）又は（２）に記載の電力機器用鉄心では、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する。
（６）本発明の一態様に係るコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、前記コイルの軸方向に延在し、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、第二の磁性体からなる複数の横部材と；  前記横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置され、第三の磁性体からなる複数のコーナ部材と；を備え、前記各縦部材と、前記各横部材と、前記各コーナ部材とは、それぞれ、磁気的に結合され、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び第三の磁性体中に生じたときの、前記第三の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の鉄損よりも小さい。
（７）上記（６）に記載の電力機器用鉄心では、前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする請求項６に記載の電力機器用鉄心。
（８）上記（６）又は（７）に記載の電力機器用鉄心では、前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第三の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の平均鉄損よりも小さい。
（９）上記（６）又は（７）に記載の電力機器用鉄心では、前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び前記第三の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体及び第二の磁性体の鉄損が、前記第三の磁性体の鉄損よりも小さい。
（１０）上記（６）又は（７）に記載の電力機器用鉄心では、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する。
（１１）本発明の一態様に係る電力機器用鉄心の製造方法は、複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、前記各横部材を構成する第二の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材を構成する第一の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記複数の磁性体から、前記第一の磁性体と前記第二の磁性体とを選定し；前記各縦部材を前記コイルの軸方向に延在するように配置し、前記各横部材を前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように、且つ前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置する。
（１２）本発明の一態様に係る電力機器用鉄心の製造方法は、複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材と複数のコーナ部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材と構成する前記磁性体をそれぞれ選定し；前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材とを作製し；前記コイルの軸方向に延在するように前記各縦部材を配置し、前記縦部材と磁気的に結合されるように、且つ前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように前記各横部材を配置し、前記縦部材及び前記横部材と磁気的に結合されるように、前記各横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に前記各コーナ部材を配置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、横部材を構成する鋼板（磁性体）の回転磁界に対する鉄損又はコーナ部材を構成する鋼板の回転磁界に対する鉄損が、その他の部材を構成する鋼板の回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように鉄心を構成した。したがって、縦部材及び横部材を構成する鋼板の積層方向の組み合わせ等の形状に対する制限を従来よりも低減しながら、電力機器用鉄心の鉄損を低減することができる。よって、縦部材及び横部材を組み合わせて構成された鉄心の鉄損を低減し、従来よりも柔軟に縦部材及び横部材の形状を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る電力機器用鉄心の正面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る電力機器用鉄心の図１ＡのＡ−Ａ’方向から見た断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る電力機器用鉄心の図１ＡのＢ−Ｂ’方向から見た断面図である。
【図２Ａ】回転磁界を説明する図である。
【図２Ｂ】交番磁界を説明する図である。
【図３】縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、一入力条件における各種磁気特性の電磁場解析結果の一例を示す図である。
【図４】縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、各入力条件における各種磁気特性の電磁場解析結果の一例を示す図である。
【図５】縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、各入力条件における傾角ｉｎｃ及び軸比αの横部材中の発生頻度分布の電磁場解析結果の一例を示す図である。
【図６Ａ】材料１の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図６Ｂ】材料２の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図６Ｃ】材料３の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図７】所定の磁束密度（回転磁界及び交番磁界）に対する重み付け係数の一例を示す図である。
【図８】傾角ｉｎｃの発生頻度と軸比αの発生頻度とを考慮して、横部材中に回転磁界が生じたときの鉄損を算出した結果の一例を示す図である。
【図９Ａ】材料４の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図９Ｂ】材料５の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図９Ｃ】材料６の鉄損の測定結果の一例を示す図である。
【図１０】傾角ｉｎｃの発生頻度と軸比αの発生頻度を考慮して、横部材中に回転磁界が生じたときの鉄損を算出した結果の一例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の第２の実施形態に係る電力機器用鉄心の正面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る電力機器用鉄心の図１１ＡのＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の第２の実施形態に係る電力機器用鉄心の図１１ＡのＢ−Ｂ’断面の断面図である。
【図１２Ａ】従来の電力機器用鉄心の一例の正面図である。
【図１２Ｂ】従来の電力機器用鉄心の一例における図１２ＡのＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図１２Ｃ】従来の電力機器用鉄心の一例における図１２ＡのＢ−Ｂ’断面の断面図である。
【図１３】鉄心内に発生する磁束密度（回転磁界及び交番磁界）の解析モデルの一例を示す概略図である。
【図１４】方向性電磁鋼板（磁性体）の磁気特性（Ｂ−Ｈカーブ）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１Ａ〜１Ｃは、電力機器用鉄心１０の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１Ａは、電力機器用鉄心１０の正面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’方向から見た電力機器用鉄心１０の断面図である。図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ’方向から見た電力機器用鉄心１０の断面図である。
【００１３】
図１Ａに示すように電力機器用鉄心１０は、縦部材１１ａ〜１１ｃと、横部材１２ａ、１２ｂとを有している。この電力機器用鉄心１０は、縦部材にコイル（図示しない）が巻き回されて使用される。そのため、縦部材１１ａ〜１１ｃは、コイルの軸方向に延在する。
横部材１２ａ、１２ｂは、横部材１２ａ、１２ｂの長手方向が電力機器用鉄心１０の横方向と一致するように配置される。そのため、横部材１２ａ、１２ｂは、コイルの軸方向と異なる方向に延在する。また、横部材１２ａは、横部材１２ｂと所定の距離離れた位置に対向して配置される。縦部材１１ａ〜１１ｃは、電力機器用鉄心１０の脚に対応し、横部材１２ａと横部材１２ｂとの間に存在する。この縦部材１１ａ〜１１ｃは、縦部材１１ａ〜１１ｃの長手方向が電力機器用鉄心１０の高さ方向と一致するように配置される。この縦部材１１ａ〜１１ｃは、閉磁路が形成されるように横部材１２ａ、１２ｂと磁気的に結合される。例えば、縦部材の延在方向の端面と縦部材の延在方向と交差する横部材の面とを相互に対向させることにより、閉磁路を形成させている。このようにして、図１Ａでは、横部材１２ａ、１２ｂが、それぞれ、縦部材１１ａ〜１１ｃと磁気的に結合されるように配置されている。
【００１４】
縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂは、例えば、図１Ａに示すような形状に打ち抜かれた方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。
例えば、縦部材１１ａに使用する方向性電磁鋼板（第一の磁性体）は、長方形状の脚部とこの脚部の２つの短辺と連続する先細り形状の突出部とを有する。具体的には、この方向性電磁鋼板の形状は、長方形（脚部）の２つの短辺に二等辺三角形（突出部）の底辺を結合した形状である。ここで、二等辺三角形（突出部）の底辺の長さは、長方形（長方形部）の短辺の長さと同じである。縦部材１１ａは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。
縦部材１１ｂ、１１ｃに使用する方向性電磁鋼板の形状は、上底の長さが、縦部材１１ａを構成する方向性電磁鋼板の脚部の長辺の長さと同じ等脚台形である。縦部材１１ｂ、１１ｃは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。ここで、縦部材１１ｂの形状は、縦部材１１ｃの形状と同一である。
なお、積層された各方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向は、全て略同じである。そのため、縦部材１１ａが最も磁化しやすい方向は、縦部材１１ａを構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向と略一致する。
【００１５】
横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板（第二の磁性体）の形状は、上底（短い底辺）の中央部に溝部を有する等脚台形である。この等脚台形の斜辺の長さは、縦部材１１ｂ、１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の斜辺の長さと同じである。また、方向性電磁鋼板の溝部は、縦部材１１ａを構成する方向性電磁鋼板の突出部と正確にはめ合うことができる形状（例えば、二等辺三角形）を有する。横部材１２ａ、１２ｂは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。ここで、横部材１２ａの形状は、横部材１２ｂの形状と同一である。なお、上述した突出部及び溝部は、必ずしも二等辺三角形である必要はなく、電力機器用鉄心１０を構成した場合に縦部材１１ａと横部材１２ｂとが磁気的に結合される形状であればよい。
電力機器用鉄心１０は、以上のような縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとを組み合わせて固定することによって構成される。尚、図１Ａにおいて、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂ中に示している矢印の方向が磁化容易軸の方向である。また、方向性電磁鋼板の鋼板面内の磁化容易軸と直交する方向（磁化容易軸と板厚方向とに直交する方向）が磁化困難軸（第一の磁化困難軸）の方向である。また、磁化容易軸と磁化困難軸（第一の磁化困難軸）とに直交する方向（板厚方向）が非常な磁化困難軸（第二の磁化困難軸）の方向である。この非常な磁化困難軸（第二の磁化困難軸）の方向は、第一の磁化困難軸の方向に比べ、磁化し難い。
【００１６】
また、本実施形態では、縦部材１１ａ〜１１ｃにおける方向性電磁鋼板の積層方向が、電力機器用鉄心１０の板厚方向（図１Ａ及び図１Ｂ中の板厚方向）と一致している。また、横部材１２ａ、１２ｂにおける方向性電磁鋼板の積層方向も、電力機器用鉄心１０の板厚方向と一致している。すなわち、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の積層方向は、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の積層方向と同じである。なお、図１Ｂ及び１Ｃ中の横線は、方向性電磁鋼板（方向性電磁鋼板１５、１６）を示している。
【００１７】
また、本実施形態では、縦部材１１ａと横部材１２ａとの２つの境界面（すなわち、電力機器用鉄心１０のＴ字の接合部（コーナ部）における縦部材１１ａと横部材１２ａとの境界面）が交わる辺が、電力機器用鉄心１０（横部材１２ａ）の外周面よりも内周側に位置するように縦部材１１ａと横部材１２ａとを構成している。同様に、縦部材１１ａと横部材１２ｂとの２つの境界面（すなわち、電力機器用鉄心１０のＴ字の接合部における縦部材１１ａと横部材１２ｂとの境界面）が交わる辺も、電力機器用鉄心１０（横部材１２ｂ）の外周面よりも内周側に位置するように縦部材１１ａと横部材１２ａとを構成している。このように、本実施形態では、縦部材１１ａの長手方向における先端面は、電力機器用鉄心１０の外周面に露出しないように、直接又は絶縁材を介して横部材１２ａ、１２ｂの内周面と相互に対向している。
【００１８】
電力機器用鉄心１０中には、回転磁界と交番磁界とが生じる。以下では、回転磁界を時間とともに軌跡（磁束密度ベクトル）が回転する磁束密度と定義し、交番磁界を時間とともに軌跡（磁束密度ベクトル）が回転せず同一直線上で変化（振動）する磁束密度と定義する。
本実施形態では、同一の入力条件（例えば、後述の入力磁束密度が１．７［Ｔ］、周波数が５０［Ｈｚ］）において、（１）式を満たす傾角ｉｎｃと、（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなる。
０［°］≦ｉｎｃ≦４［°］  ・・・（１）
０＜α≦０．２              ・・・（２）
ここで、変圧器を構成して方向性電磁鋼板の鉄損を評価してもよく、専用装置（例えば、特許文献３または特許文献４の磁気測定装置）を使用して方向性電磁鋼板の鉄損を測定してもよい。
尚、変圧器を構成して方向性電磁鋼板（磁性体）の鉄損を評価する場合には、入力条件に応じた巻数のコイルを測定対象である変圧器の対応する部材（ここでは、縦部材１１ａ〜１１ｃ）に巻き回すことは言うまでもない。
このように、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、傾角ｉｎｃが（１）式の範囲に含まれ、軸比αが（２）式の範囲に含まれることが好ましい。
【００１９】
図２Ａは、回転磁界を説明する図である。また、図２Ｂは、交番磁界を説明する図である。図２Ａ及び２Ｂ中において、ｘ軸は、磁性体の磁化容易軸方向の磁束密度の大きさであり、ｙ軸は、磁性体の第一の磁化困難軸方向の磁束密度の大きさである。図２Ａ及び２Ｂの紙面垂直方向は、第二の磁化困難軸方向（電磁鋼板の積層方向）であるため、磁束は、主にｘｙ平面内を流れる。回転磁界の場合、交流励磁された磁束密度ベクトルの大きさ及び向きは、交流の１周期の間に時々刻々と変化する。また、交番磁界の場合、交流励磁された磁束密度ベクトルの大きさは、交流の１周期の間に時々刻々と変化する。そこで、ある点における磁束密度ベクトルの軌跡（時間変化）を描くと、図２Ａのように楕円状に変化する場合もあれば、図２Ｂのように直線状に変化する場合もある。図２Ａの回転磁界では、磁束密度変化の１周期における磁束密度ベクトルの向きと大きさとが連続的に変化する。一方、図２Ｂの交番磁界では、磁束密度変化の１周期における磁束密度ベクトルの向きが連続的には変わらない（磁束密度ベクトルの大きさが０になる時に逆方向に変化する）が、磁束密度ベクトルの大きさが連続的に変化する。ここで、回転磁界の軸比αは、以下の（３）式で表される。（３）式において、最大磁束密度Ｂｍａｘは、磁束密度変化の１周期における磁束密度の大きさの最大値である。最小磁束密度Ｂｍｉｎは、磁束密度ベクトルの大きさが最大となる磁束密度ベクトル（最大磁束密度Ｂｍａｘの磁束密度ベクトル）に垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値である。また、回転磁界の傾角ｉｎｃは、図２Ａに示すように、磁気特性を表す楕円の長軸とｘ軸とがなす角度（最大磁束密度Ｂｍａｘを有する磁束密度ベクトルの磁化容易軸からの角度）で表される。一方、交番磁界の傾角ｉｎｃは、図２Ｂに示すように、最大磁束密度Ｂｍａｘの磁束密度ベクトルとｘ軸とがなす角度で表される。
α＝Ｂｍｉｎ／Ｂｍａｘ  ・・・（３）
【００２０】
ここで、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板と、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板とを前述したように異ならせる理由について説明する。
図３は、縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、一入力条件における各種磁気特性の電磁場解析結果の一例を示す図である。
なお、以下では、二次元の電磁場解析において変圧器に入力する入力磁束密度は、電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部を構成する縦部材の長手方向中心を通り、かつこの縦部材の長手方向に垂直な線上（図１３におけるＭＬ線上）における磁束密度ベクトルを位置平均して、この位置平均された磁束密度ベクトルの１周期（時間変化）における最大磁束密度Ｂｍａｘによって定義される。また、実際に変圧器を構成して使用する場合や三次元の電磁場解析を使用する場合には、位置平均される磁束密度ベクトルとして、電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部を構成する縦部材の長手方向中心を通り、かつこの縦部材の長手方向に垂直な断面における磁束密度ベクトルを使用して、変圧器に入力する入力磁束密度を定義する。
具体的に、図３の入力条件は、入力磁束密度が１［Ｔ］、周波数が５０［Ｈｚ］である。また、同種の方向性電磁鋼板を用いて縦部材及び横部材を構成した。なお、この方向性電磁鋼板においては、例えば特許文献３の磁気測定装置または特許文献４の磁気測定装置を用いて各磁束密度（様々な軸比α及び傾角ｉｎｃを有する交番磁界及び回転磁界）に対する磁気特性を測定することができる。図３中には、「最大磁束密度Ｂｍａｘの分布」、「傾角ｉｎｃの分布」、「軸比αの分布」、「回転磁界（軸比α）及び異方性（傾角ｉｎｃ）を考慮しない鉄損分布」、「回転磁界（軸比α）及び異方性（傾角ｉｎｃ）を考慮した鉄損分布」及び「それらの鉄損分布の差分の分布（鉄損の差分分布）」を示している。
【００２１】
図４は、縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、複数の入力条件における各種磁気特性の電磁場解析結果の一例を示す図である。
具体的に、図４には、入力条件として、１［Ｔ］、１．５［Ｔ］、１．７［Ｔ］、１．９［Ｔ］の入力磁束密度及び５０［Ｈｚ］の周波数を用いた場合の、「最大磁束密度Ｂｍａｘの分布」、「傾角ｉｎｃの分布」及び「軸比αの分布」を示している。
図５は、縦部材と横部材とに同じ材質を使用した場合の、複数の入力条件における傾角ｉｎｃ及び軸比αの横部材中の発生頻度分布の電磁場解析結果の一例を示す図である。
具体的に、図５には、入力条件として、１［Ｔ］、１．５［Ｔ］、１．７［Ｔ］、１．９［Ｔ］の入力磁束密度、５０［Ｈｚ］の周波数を用いた場合の、傾角ｉｎｃ及び軸比αの発生頻度分布を示している。
図３〜５に示す各種磁気特性の電磁場解析結果は、特許文献５に示す磁界解析方法を用いて得られている。以下に、磁界解析に用いた、解析モデルと解析条件とを示す。図１３には、解析対象（鉄心）の解析モデルを示す。図１３に示すように、鉄心２１０の両端の縦部材２１１ｂ、２１１ｃは、上底４５０［ｍｍ］、下底７５０［ｍｍ］、高さ１５０［ｍｍ］の等脚台形の形状（寸法）を有する。また、鉄心２１０の中央の縦部材２１１ａは、長辺４５０［ｍｍ］、短辺１５０［ｍｍ］の長方形に、長辺（底辺）１５０［ｍｍ］の直角二等辺三角形の長辺を接続した形状（寸法）を有する。鉄心２１０の横部材２１２ａ、２１２ｂは、上底４５０［ｍｍ］、下底７５０［ｍｍ］、高さ１５０［ｍｍ］の等脚台形の上底の中心部から長辺（底辺）１５０［ｍｍ］の直角二等辺三角形を切り取った形状を有する。上述した縦部材２１１ａ〜２１１ｃ及び横部材２１２ａ、２１２ｂは、磁性体の磁化容易軸の方向が図１３中のＬ方向と一致するように配置されている。また、長さ３００［ｍｍ］、厚さ２５［ｍｍ］のコイル２１３ａ〜２１３ｃが、縦部材２１１ａ〜２１１ｃのそれぞれに巻き回されている。これらのコイル２１３ａ〜２１３ｃには、図１３中の点線ＭＬにおける入力磁束密度に応じた励磁電流密度の交流が与えられる。すなわち、入力磁束密度を１．０、１．５、１．７、１．９［Ｔ］に制御するために、この入力磁束密度に対応する励磁電流密度且つ周波数５０［Ｈｚ］の交流を流す。また、鉄心２１０に用いる縦部材２１１ａ〜２１１ｃ及び横部材２１２ａ、２１２ｂには、図１４に示す磁気特性（Ｂ−Ｈカーブ）の方向性電磁鋼板を使用している。
【００２２】
横部材については、図３に示すように、回転磁界（軸比α）及び磁界の異方性（傾角ｉｎｃ）を考慮した場合の方が、それらを考慮しない場合よりも鉄損が大きくなる（図３の鉄損の差分分布のコンター図を参照）。また、横部材中に発生する回転磁界については、図３に示すように、軸比αは、概ね上述した（２）式の範囲にある（図３中の軸比α［−］（回転磁界）のコンター図を参照）。この軸比αは、図４及び５に示すように入力条件を変えた場合であってもほとんど変化しない（図４中の軸比α［−］のコンター図、または図５を参照）。したがって、横部材については、上述の（２）式の範囲の軸比αを有する回転磁界が生じたときの鉄損を小さくすれば、横部材全体の鉄損を小さくすることができる。そのため、横部材には、上述の（２）式の範囲の軸比αを有する回転磁界に対する鉄損が小さい方向性電磁鋼板（第二の磁性体）を使用することが好ましい。図３〜５に示すように、特に、軸比αが０．１付近の領域（頻度）が大きい。そのため、横部材には、０．１付近（例えば、０．０５以上０．１５以下）の軸比αを有する回転磁界に対する鉄損が小さい方向性電磁鋼板を使用してもよい。
【００２３】
また、横部材については、図３に示すように、傾角ｉｎｃ［°］は、概ね上述した（１）式の範囲にある（図３中のｉｎｃ［°］（異方性）のコンター図を参照）。この傾角ｉｎｃは、図４及び図５に示すように、励磁する入力磁束密度が１．９［Ｔ］の場合を除くと入力条件を変えた場合であってもほとんど変化しない（図４中のｉｎｃ［°］のコンター図、または図５を参照）。したがって、横部材については、上述の（１）式の範囲の傾角ｉｎｃ［°］を有する回転磁界が生じたときの鉄損を小さくすれば、横部材全体の鉄損をより一層小さくすることができる。そのため、横部材には、上述の（１）式の範囲の傾角ｉｎｃを有する回転磁界に対する鉄損が小さい方向性電磁鋼板（第二の磁性体）を使用することが好ましい。尚、励磁する入力磁束密度が１．９［Ｔ］の場合の傾角ｉｎｃ［°］の分布が、その他の入力磁束密度（入力条件）の場合の傾角ｉｎｃ［°］の分布と異なる。この理由は、励磁する入力磁束密度が１．９［Ｔ］になると方向性電磁鋼板が磁気飽和を起こすためであると考えられる。
以上のことから本実施形態では、前述したように縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板と、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板とが異なる。
【００２４】
次に、電力機器用鉄心１０の製造方法について説明する。
前述したように、本実施形態では、同一の入力条件において、（１）式を満たす傾角ｉｎｃと、（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択している。
なお、電磁場解析には、例えば、特許文献６に示すような磁界解析方法も利用できる。また、直接縦部材と横部材とを用いて鉄心を構成し、非特許文献１〜３に示すような方法により測定を行い、磁気特性を決定してもよい。なお、電磁場解析を行う際には、計算精度と計算時間とを考慮して、各部材中の格子幅及び推定する傾角ｉｎｃ、軸比α、鉄損の階級幅を適切に設定する。後述の磁束密度（回転磁界及び交番磁界）の発生頻度分布は、上述の解析または測定により求めることができる。
【００２５】
さらに、電力機器用鉄心１０に使用する材料（方向性電磁鋼板）の製造方法について説明する。電力機器用鉄心１０に使用する材料の磁気特性は、磁区幅によって大きな影響を受ける。材料の磁区幅を狭くすると、磁壁移動による異常渦電流損が小さくなるので、軸比αが０、傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界に対する鉄損が小さくなる。しかしながら、軸比αが０、傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界から軸比α、傾角ｉｎｃの少なくとも一方を少し変化させた磁束密度（例えば、０．０５の軸比αを有する回転磁界や５［°］の傾角ｉｎｃを有する交番磁界）に対する磁気特性は、磁壁移動以外の影響によって低下することがある。例えば、この磁壁移動以外の影響は、ランセット磁区の形成、困難軸の磁化および回転磁界の発生である。このため、（１）式を満たす傾角ｉｎｃと、（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界に対する材料の磁気特性が劣化し、鉄損が増大することがある。
また、磁区幅を制御する方法として、例えば、レーザ照射などの外部入力によって電磁鋼板にパワー（エネルギー）を注入する方法がある。この方法では、パワーを注入した近傍の磁区構造が複雑になる。その結果、材料の磁気特性が種々の影響を受ける。このため、パワー注入量を適切に制御することによって、電磁鋼板の磁気特性を最適化することができる。
すなわち、複雑な磁区構造に伴う複雑な磁化過程を考慮しながら、パワー注入量を適切に制御することにより、様々な磁気特性をもつ材料を製造することができる。
本実施形態では、例えば、同一の母材（方向性電磁鋼板）に対して、異なるレーザを照射したり、機械的に異なる疵をつけたりすることにより、材料間で磁区幅が異なるように制御する。例えば、これらの材料の中から、縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとに使用する材料を前述したような関係が得られるように選択する。
例えば、仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板に対して、その板幅方向にレーザ光を照射し、方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に所定の間隔（ピッチ）を空けてこのレーザ光の照射部を形成する。このとき、照射するレーザ光のエネルギー、及びレーザ光の照射間隔（上記ピッチ）の少なくとも何れか一方を縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとの間で異ならせることにより、縦部材１１ａ〜１１ｃの鉄損と横部材１２ａ、１２ｂの鉄損との間に前述した関係を満足させる。尚、レーザ光の代わりに、電子ビーム、イオンビーム、赤外線、誘導加熱等の熱線を利用することもできる。また、機械的に疵をつける場合には、例えば、方向性電磁鋼板の表面に対して型を押圧して、その板幅方向に線状の微小歪みを付与し、方向性電磁鋼板の長手方向に所定の間隔（ピッチ）を空けてこの線状の微小歪み部を形成する。このとき、型の大きさ、型を押圧する力、及び型を押圧する間隔（前記ピッチ）の少なくとも何れか一方を縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとの間で異ならせることにより、縦部材１１ａ〜１１ｃの鉄損と横部材１２ａ、１２ｂの鉄損との間に前述した関係を満足させる。なお、上述の微小歪み部を、エッチングにより形成しても良い。
また、熱処理により方向性電磁鋼板中の結晶粒の形状と方位とを制御したり、微量元素の添加により方向性電磁鋼板中に析出物を析出させたりすることによって、磁区構造を制御することもできる。
【００２６】
図６Ａ〜６Ｃには、縦部材及び横部材として使用される方向性電磁鋼板の候補となる材料の鉄損の測定結果の一例を示している。具体的に図６Ａ〜６Ｃでは、０［°］、２［°］または４［°］の傾角ｉｎｃと、０、０．１または０．２の軸比αとを有する磁束密度（回転磁界または交番磁界）が生じたときの３種の材料の鉄損の測定結果の一例を示している。また、図６Ａ〜６Ｃでは、各材料の鉄損を測定する際、変圧器への入力条件は、１．７［Ｔ］の入力磁束密度かつ５０［Ｈｚ］の周波数になる同一の条件である。図６Ａ〜６Ｃにおける単純ａｖｅは、各条件の磁束密度における鉄損［Ｗ／ｋｇ］の単純平均値である。具体的には、この単純ａｖｅは、各条件の磁束密度における鉄損の合計値を測定条件の数（図６Ａ〜６Ｃの例では、９）で割ることにより得られる。
【００２７】
従来では、同じ材料を縦部材及び横部材の双方に用いていた。これに対し、単純ａｖｅ（単純平均）の値が縦部材（ここでは、図６Ａの特性を有する材料１）の材料よりも小さい材料（図６Ｂの特性を有する材料２）を横部材に使用する。
その結果、図６Ａの特性を有する材料１を縦部材に使用し、図６Ｂの特性を有する材料２を横部材に使用した変圧器の鉄損は、図６Ａの特性を有する材料１を縦部材及び横部材の両方に使用した変圧器の鉄損の０．９４倍であった。ここで、各変圧器の横部材の材料以外の材料の製造条件は、それぞれ同じであり、各変圧器の鉄損を測定する際の入力条件は、それぞれ同じである。
【００２８】
以上のように、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が横部材中に生じたときの鉄損が小さい材料を選択する一方法として、候補となる材料のうち単純ａｖｅの値が最小の材料を選択している。しかしながら、本実施形態では、以下のようにして横部材及び縦部材に使用する材料を決定してもよい。すなわち、図６Ａ〜６Ｃに示した各条件の磁束密度に対応する鉄損に対して、横部材における傾角ｉｎｃ及び軸比αの回転磁界の発生頻度分布（図５を参照）に基づいて決定された重み付け係数を乗算し、重み付け係数を乗じた各鉄損の合計値（加重平均鉄損）を求める。この加重平均鉄損が最も小さい材料を、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの鉄損が小さい材料として選択する。例えば、図５に示す４つの入力条件における発生頻度分布のうち、変圧器の使用状態に近い１．７［Ｔ］の入力磁束密度かつ５０［Ｈｚ］の周波数における発生頻度分布に基づいて、図７に示すような重み付け係数を決定する。すなわち、図７に示す例では、発生頻度分布において発生頻度が高いほど重み付け係数が大きくなり、且つ各重み付け係数の合計値が１となる。例えば、図７において、２［°］の傾角ｉｎｃと０．１の軸比αを有する回転磁界に対する重み付け係数は、発生頻度分布における１［°］超かつ３［°］以下の傾角ｉｎｃと０．０５超かつ０．１５以下の軸比αとを有する回転磁界の発生頻度を、０［°］以上かつ４［°］以下の傾角ｉｎｃと０以上かつ０．２以下の軸比αとを有する磁束密度（回転磁界及び交番磁界）の発生頻度で割ることにより求められる。このように、０［°］、２［°］、４［°］の傾角ｉｎｃを有する磁界に対して、それぞれ、０［°］超かつ１［°］以下、１［°］超かつ３［°］以下、３［°］超かつ４［°］以下の傾角ｉｎｃを有する磁束密度の発生頻度を使用する。同様に、０、０．１、０．２の軸比αを有する磁界に対して、それぞれ、０超かつ０．０５以下、０．０５超かつ０．１５以下、０．１５超かつ０．２以下の軸比αを有する磁束密度の発生頻度を使用する。しかしながら、各条件の磁束密度の重み付け係数の計算方法は、上記の方法に制限されない。例えば、磁気特性を測定する装置の能力に応じて、各条件の磁束密度の重み付け係数を決定するための発生頻度分布の階数の数値範囲を決定しても良い。この重み付け係数の決定方法は、計算精度や計算時間等の条件を勘案して任意に設定することができる。図６Ａ〜６Ｃに示した各材料について、各条件の磁束密度（傾角ｉｎｃ及び軸比α）に対する鉄損に、それぞれの磁束密度に対応する重み付け係数を乗算した値の合計値（加重平均鉄損）を算出する。例えば、図６Ａの特性を有する材料１に対しては、以下の（４）式のように、傾角ｉｎｃと軸比αとを有する磁束密度（回転磁界及び交番磁界）の発生頻度を考慮して、回転磁界が生じた横部材中の鉄損を算出することができる。
0.95×(9/20)＋1.37×(2/20)＋1.61×(1/20)＋1.81×(2/20)＋2.47×(1/20)＋2.90×(1/20)＋2.57×(2/20)＋3.51×(1/20)＋4.12×(1/20)≒1.73［Ｗ／ｋｇ］・・・（４）
【００２９】
材料２および３についても材料１の場合と同様の計算を行った。材料１〜３を横部材として使用した場合の各材料中に生じる鉄損（加重平均鉄損）の計算結果を図８に示す。
なお、横部材については、図８に示す鉄損が最も小さい材料（図６Ａ〜Ｃに示す例では、図６Ｃの特性を有する材料３）を使用している。
【００３０】
その結果、図６Ａの特性を有する材料１を縦部材に使用し、図６Ｃの特性を有する材料３を横部材に使用した変圧器の鉄損は、図６Ａの特性を有する材料１を縦部材及び横部材の両方に使用した変圧器の鉄損の０．９３倍であった。ここで、各変圧器の横部材の材料以外の材料の製造条件は、それぞれ同じであり、各変圧器の鉄損を測定する際の入力条件は、それぞれ同じである。したがって、単純ａｖｅの値を用いて横部材として使用する材料を選択するよりも、傾角ｉｎｃと軸比αとを有する磁束密度の発生頻度に基づいて決定された重み付け係数を各条件の磁束密度に対応する鉄損に乗算した値の合計値（加重平均鉄損）を用いて横部材として使用する材料を選択した方が変圧器の鉄損をより一層低減することができる。
尚、以上のような材料１〜３から何れか一つの材料を選択するために、ＲＡＭをワークエリアとして用い、ＲＯＭに記憶された制御プログラム（材料選択アルゴリズム）をＣＰＵに実行させてもよい。
上述したように、本実施形態では、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、横部材に使用する材料（第二の磁性体）の平均鉄損が、縦部材に使用する材料（第一の磁性体）の平均鉄損よりも小さくなる。この平均鉄損は、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の合計値を、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせの数で除した単純平均鉄損であってもよい。また、平均鉄損は、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が横部材中に発生する頻度に基づいて予め決定され、各磁界に対応する複数の重み付け係数と、各重み付け係数に対応する各磁束密度によって磁性体中に生じる各鉄損との積を合計した加重平均鉄損であってもよい。
【００３１】
以上のように本実施形態では、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように、例えば各方向性電磁鋼板の磁区幅を調整する。したがって、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の積層方向と、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の積層方向とを異ならせたり、鉄心１０の中央部分の縦部材１１ａと横部材１２ａとの間の境界線と、縦部材１１ａと横部材１２ｂとの間の境界線との交点を、鉄心１０の外周よりも外側に位置させたりしなくても、変圧器の鉄損を低減することができる。よって、縦部材及び横部材を組み合わせて構成された鉄心の鉄損を低減でき、縦部材及び横部材の形状に対する制約を従来よりも小さくすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、傾角ｉｎｃが０［°］以上かつ４［°］以下の範囲にあり、軸比α［−］が０以上かつ０．２以下の範囲にある磁束密度について、傾角ｉｎｃと軸比αとを有する磁束密度の発生頻度に基づいて決定された重み付け係数を、各条件の磁束密度に対応する各鉄損に乗算した値の合計値（加重平均鉄損）を用いて、横部材１２ａ、１２ｂとして使用する方向性電磁鋼板を選択した。すなわち、磁束密度の発生頻度に基づく重み付けをした鉄損（加重平均鉄損）において、横部材１２ａ、１２ｂの鉄損は、縦部材１１ａ〜１１ｃの鉄損よりも小さい。したがって、実際に横部材１２ａ、１２ｂに生じている磁束密度（特に、回転磁界）による鉄損がより小さい方向性電磁鋼板を横部材１２ａ、１２ｂとして使用することができる。
【００３３】
尚、本実施形態では、０［°］、２［°］または４［°］の傾角ｉｎｃと、０、０．１または０．２の軸比αとを有する磁束密度（９種類の磁束密度）が生じたときの各条件の磁束密度に対応する各鉄損を用いて３種の材料から、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂに使用する材料をそれぞれ選択した場合を例に挙げて説明した（図６Ａ〜６Ｃを参照）。なお、単純平均（算術平均）及び加重平均を使用する場合には、０［°］、４［°］を含む所定の傾角ｉｎｃと、０、０．２を含む所定の軸比αとにより定まる磁束密度（交番磁界と回転磁界とを含む少なくとも４種類の磁界）が生じたときの各条件の磁束密度に対応する各鉄損を用いて２種以上の材料から、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂに使用する材料をそれぞれ選択してもよい。このように加重平均を使用する場合には、所定の磁束密度の区分（階数）、すなわち、所定の傾角ｉｎｃと所定の軸比αとの組み合わせの数に応じて重み付け係数の数も変化する。この組み合わせ（所定の磁束密度）の数を多くすれば、計算負荷が大きくなるが、実際に横部材１２ａ、１２ｂに生じている磁束密度（特に、回転磁界）をより一層正確に計算結果に反映させることができる。よって、実際に横部材１２ａ、１２ｂに生じている磁束密度（特に、回転磁界）による鉄損がより一層小さい方向性電磁鋼板を横部材１２ａ、１２ｂとして使用することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃと上記（２）式を満たす軸比αとを有する回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択した場合を例に挙げて説明した。特に、本実施形態では、少なくとも、上記（１）式を満たす所定の傾角ｉｎｃ及び上記（２）式を満たす所定の軸比αを有する回転磁界を考慮して、横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択している。しかしながら、この回転磁界の傾角ｉｎｃ及び軸比αは、（１）式及び（２）式の範囲に制限されない。より広い範囲の傾角ｉｎｃ及び軸比αを有する磁束密度を考慮すれば、より一層正確に横部材１２ａ、１２ｂに生じる鉄損を計算することができる。また、より狭い範囲の傾角ｉｎｃ及び軸比αを有する磁束密度を考慮すれば、より一層高速かつ簡便に横部材１２ａ、１２ｂに生じる鉄損を計算することができる。例えば、回転磁界の軸比αを、以下の（５）式の範囲に設定してもよい。また、上記実施形態では、磁性体の磁化容易軸と異なる方向の磁束密度（回転磁界及び傾角ｉｎｃが０［°］でない交番磁界）を考慮して、横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択してもよい。この磁性体の磁化容易軸と異なる方向の磁束密度は、傾角ｉｎｃが０［°］でない交番磁界と、傾角ｉｎｃが０［°］である回転磁界とを含んでもよい。
０＜α≦０．１  ・・・（５）
また、所定の傾角ｉｎｃと所定の軸比αとを有する回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択してもよい。すなわち、この回転磁界の傾角ｉｎｃ及び軸比αは、（１）式及び（２）式の範囲に制限されない。例えば、軸比αが０．１、傾角ｉｎｃが２［°］の回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板（例えば、図６Ｂに示す材料２）の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板（例えば、図６Ａに示す材料１）の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択してもよい。更に、傾角ｉｎｃを考慮せずに軸比αのみを考慮して、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂに用いる方向性電磁鋼板を決定してもよい。傾角ｉｎｃが（１）式の範囲の何れかであり、且つ、軸比αが（２）式の範囲の何れかである回転磁界が生じたときの、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択することもできる。
【００３５】
また、本実施形態では、図１Ａ〜１Ｃに示すように、鉄心１０の中央部分の縦部材１１ａと横部材１２ａとの間の境界線と、縦部材１１ａと横部材１２ｂとの間の境界線との交点が、鉄心１０の外周よりも内側に位置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、鉄心１０の中央部分の縦部材１１ａと横部材１２ａとの間の境界線と、縦部材１１ａと横部材１２ｂとの間の境界線との交点が、鉄心１０の外周と一致するようにしたり、鉄心の外周よりも外側に位置するようにしたりしてもよい。
また、本実施形態では、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の積層方向と、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の積層方向とが同じである場合を例に挙げて説明したが、これらの積層方向が異なってもよい。しかしながら、電磁場解析を確実に行い、横部材１２ａ、１２ｂ中の磁場を容易に推定できるように、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の積層方向と、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の積層方向とが同じであることが好ましい。更に、少なくとも２つの縦部材が、２つの横部材と磁気的に結合するようにこの２つの横部材の間に配置されていれば、縦部材及び横部材の数及び形状は、図１Ａ〜１Ｃに示した実施形態に限定されない。
【００３６】
また、本実施形態では、縦部材１１ａ〜１１ｃとして使用する方向性電磁鋼板（の磁区幅）と、横部材１２ａ、１２ｂとして使用する方向性電磁鋼板（の磁区幅）とを異ならせるために、同一の母材に対してレーザを照射する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにして方向性電磁鋼板の磁気特性（磁気異方性）を制御する必要はない。例えば、縦部材１１ａ〜１１ｃとして使用する方向性電磁鋼板（の磁区幅）と、横部材１２ａ、１２ｂとして使用する方向性電磁鋼板（の磁区幅）とを異ならせるために、熱処理時間及び熱処理温度の少なくとも何れか一方を変えたり、鋼板（母材）の成分を変えたりしてもよい。
また、本実施形態では、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂとして方向性電磁鋼板を用いた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、磁性体の板を用いていれば、必ずしも方向性電磁鋼板を用いる必要はない。例えば、縦部材１１ａ〜１１ｃ及び横部材１２ａ、１２ｂとして無方向性電磁鋼板を用いることができる。
【００３７】
上述の例では、図６Ａ〜６Ｃに示すように、傾角ｉｎｃが０［°］であり、軸比αが０である交番磁界が生じたときの鉄損について、縦部材に使用する材料の鉄損と横部材に使用する材料の鉄損とが同じである。これに対し、軸比αが０、傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が生じたときの鉄損について、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、横部材を構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材に使用する方向性電磁鋼板を選択してもよい。なお、前述の説明と内容が重複する部分については、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、縦部材については、回転磁界（軸比α）及び異方性（傾角ｉｎｃ）を考慮した場合であっても縦部材中に生じる鉄損は概ね変わらない（図３中の鉄損の差分分布のコンター図を参照）。また、縦部材については、図４に示すように、入力条件を変えた場合であっても、軸比αは、一様に概ね０［−］である（図４中の軸比α［−］のコンター図を参照）。したがって、縦部材については、軸比αが０［°］の交番磁界が生じたときの鉄損を小さくすれば、縦部材全体の鉄損を小さくすることができる。
【００３９】
また、縦部材については、図３に示すように、傾角ｉｎｃ［°］は、概ね０［°］であり（図３のｉｎｃ［°］（異方性）のコンター図を参照）、図４に示すように、入力条件を変えた場合であっても、傾角ｉｎｃは、概ね０［°］から変わらない（図４のｉｎｃ［°］のコンター図を参照）。したがって、縦部材については、傾角ｉｎｃ［°］が０［°］の交番磁界が生じたときの鉄損を小さくすれば、縦部材全体の鉄損をより一層小さくすることができる。
そこで、本実施形態では、軸比αが０、傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が各種方向性電磁鋼板に生じたときの、縦部材１１ａ〜１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、横部材１２ａ、１２ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択している。
したがって、縦部材１１ａ〜１１ｃに使用する方向性電磁鋼板の鉄損と横部材１２ａ、１２ｂに使用する方向性電磁鋼板の磁束密度に対する鉄損との間に前述の関係が得られるように母材（方向性電磁鋼板）の磁区幅を制御してもよい。同一の母材に対してレーザ光を照射したり、機械的に疵をつけたりすることにより、母材（方向性電磁鋼板）の磁区幅を制御することができる。
【００４０】
図９Ａ〜９Ｃには、縦部材及び横部材として使用される方向性電磁鋼板の候補となる材料の鉄損の測定結果の一例を示している。具体的に図９Ａ〜９Ｃでは、０［°］、２［°］または４［°］の傾角ｉｎｃと、０、０．１または０．２の軸比αとを有する磁束密度が生じたときの３種の材料の鉄損の測定結果の一例を示している。また、図９Ａ〜９Ｃでは、各材料の鉄損を測定する際、変圧器への入力条件は、１．７［Ｔ］の入力磁束密度かつ５０［Ｈｚ］の周波数になる同一の条件である。図９Ａ〜９Ｃにおける単純ａｖｅは、各条件の磁束密度における鉄損［Ｗ／ｋｇ］の単純平均値（算術平均）である。具体的には、この単純ａｖｅは、各条件の磁束密度における鉄損の合計値を測定条件の数（図９Ａ〜９Ｃの例では、９）で割ることにより得られる。
【００４１】
従来では、複数の材料を比較して、傾角ｉｎｃが０［°］であり、且つ軸比αが０である交番磁界が生じた場合に鉄損が最も小さい材料（図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図９Ｂの特性を有する材料５）を縦部材及び横部材の双方に用いていた。これに対し、傾角ｉｎｃが０［°］であり、軸比αが０である交番磁界が生じたときの鉄損が最も小さい材料（図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図９Ｂの特性を有する材料５）を縦部材に使用する。一方、単純ａｖｅの値が最も小さい材料（図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図９Ａの特性を有する材料４）を横部材に使用する。
その結果、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材に使用し、図９Ａの特性を有する材料４を横部材に使用した変圧器の鉄損は、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材及び横部材の両方に使用した変圧器の鉄損の０．９６倍であった。ここで、各変圧器の横部材の材料以外の材料の製造条件は、それぞれ同じであり、各変圧器の鉄損を測定する際の入力条件は、それぞれ同じである。
【００４２】
以上のように、上記（１）を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの鉄損が小さい材料を選択する一方法として、候補となる材料のうち単純ａｖｅの値が最小の材料を選択している。しかしながら、以下のようにして横部材及び縦部材に使用する材料を決定することもできる。すなわち、図９Ａ〜９Ｃに示した各条件の磁束密度に対応する鉄損に対して、横部材における傾角ｉｎｃ及び軸比αの発生頻度分布（図５を参照）に基づいて決定された重み付け係数を乗算し、重み付け係数を乗じた各鉄損の合計値（加重平均鉄損）を求める。この加重平均鉄損が最も小さい材料を、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの鉄損が小さい材料として選択する。例えば、図５に示す４つの入力条件における発生頻度分布のうち、変圧器の使用状態に近い１．７［Ｔ］の入力磁束密度かつ５０［Ｈｚ］の周波数における発生頻度分布に基づいて、図７に示したような重み付け係数を決定する。図９Ａ〜９Ｃに示した各材料について、各条件の磁束密度（傾角ｉｎｃ及び軸比α）に対する各鉄損値に、それぞれの磁束密度に対応する重み付け係数を乗算した値の合計値（加重平均鉄損）を算出する。
【００４３】
図１０には、横部材中の磁束密度（回転磁界及び交番磁界）について、傾角ｉｎｃが０［°］以上かつ４［°］以下の範囲にあり、軸比α［−］が０以上０．２以下の範囲にあるときの、横部材中に生じる鉄損を算出（推定）した結果の一例を示している。
本実施形態では、図９Ａ〜９Ｃを参照して、傾角ｉｎｃが０［°］であり、且つ軸比αが０である交番磁界が生じたときの鉄損が最も小さい材料（図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図９Ｂの特性を有する材料５）を縦部材に使用する。一方、図１０に示す鉄損（加重平均鉄損）が最も小さい材料（図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図９Ｃの特性を有する材料６）を横部材に使用する。
【００４４】
その結果、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材に使用し、図９Ｃの特性を有する材料６を横部材に使用した変圧器の鉄損は、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材及び横部材の両方に使用した変圧器の鉄損の０．９４倍であった。ここで、各変圧器の横部材の材料以外の材料の製造条件は、それぞれ同じであり、各変圧器の鉄損を測定する際の入力条件は、それぞれ同じである。したがって、単純ａｖｅの値を用いて横部材として使用する材料を選択するよりも、傾角ｉｎｃと軸比αとを有する磁束密度の発生頻度に基づいて決定された重み付け係数を各条件の磁束密度に対応する鉄損に乗算した値の合計値（加重平均鉄損）を用いて横部材として使用する材料を選択した方が変圧器の鉄損をより一層低減することができる。
尚、以上のような材料４〜６から何れか一つの材料を選択するために、ＲＡＭをワークエリアとして用い、ＲＯＭに記憶された制御プログラム（材料選択アルゴリズム）をＣＰＵに実行させてもよい。
以上のように本実施形態では、傾角ｉｎｃ［°］が０［°］の交番磁界が生じたときの縦部材に使用する材料の鉄損が、横部材に使用する材料の鉄損よりも小さくなるように縦部材に使用する方向性電磁鋼板を選択した。そのため、鉄心全体に生じる鉄損をより一層減少させることができる。尚、各条件の磁束密度（傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせ）、種々の鉄心の構成、方向性電磁鋼板の製造方法、磁性材料の種類等の各種条件を採用することができる。
本実施形態のコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、図６Ａ〜６Ｃ、図７、図８または図９Ａ〜９Ｃ、図１０を用いて説明した方法によって製造することができる。この方法では、回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材とに使用する磁性体（方向性電磁鋼板）を選定している。すなわち、各横部材を構成する方向性電磁鋼板の回転磁界に対する鉄損が、各縦部材を構成する方向性電磁鋼板の回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、複数の方向性電磁鋼板から、各縦部材と各横部材とを構成する方向性電磁鋼板（第一の磁性体及び第二の磁性体）を選定する。構成された各縦部材をコイルの軸方向に延在するように配置し、構成された各横部材をコイルの軸方向と異なる方向に延在するように、且つ各縦部材と磁気的に結合されるように配置する。
上記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることが好ましい。また、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が方向性電磁鋼板中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、横部材を構成する方向性電磁鋼板の磁束密度に対する平均鉄損が、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の磁束密度に対する平均鉄損よりも小さくなるように、複数の方向性電磁鋼板から、各縦部材と各横部材とを構成する方向性電磁鋼板を選定することが好ましい。さらに、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界によって方向性電磁鋼板中に生じる鉄損を測定し、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の交番磁界に対する鉄損が、横部材を構成する方向性電磁鋼板の交番磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、複数の方向性電磁鋼板から、各縦部材と各横部材とを構成する方向性電磁鋼板を選定してもよい。加えて、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有する縦部材を構成する方向性電磁鋼板及び横部材を構成する方向性電磁鋼板について、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向が、縦部材の延在方向と一致し、横部材を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向が、横部材の延在方向と一致し、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の第二の磁化困難軸の方向が、横部材を構成する方向性電磁鋼板の第二の磁化困難軸の方向と一致するように各縦部材と各横部材とを配置してもよい。
【００４５】
（第２の実施形態）
前述した第１の実施形態では、縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとに異なる方向性電磁鋼板を用いた場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、縦部材と横部材とが組み合わさっているＴ字状の接続部を形成するコーナ部に位置する方向性電磁鋼板が、その他の領域に位置する方向性電磁鋼板と異なる場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とでは、縦部材及び横部材の構成の一部が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、詳細な説明を省略する。
【００４６】
図１１Ａ〜１１Ｃは、電力機器用鉄心１１０の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１１Ａは、電力機器用鉄心１１０の正面図である。図１１Ｂは、Ａ−Ａ’方向から見た電力機器用鉄心１１０の断面図である。図１１Ｃは、図１１ＡのＢ−Ｂ’方向から見た電力機器用鉄心１１０の断面図である。
【００４７】
図１１Ａに示すように電力機器用鉄心１１０は、縦部材１１１ａ〜１１１ｃと、横部材１１２ａ〜１１２ｄと、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂとを有している。この電力機器用鉄心１１０は、縦部材にコイル（図示しない）が巻き回されて使用される。そのため、縦部材１１１ａ〜１１１ｃは、コイルの軸方向に延在する。
横部材１１２ａ〜１１２ｄは、横部材１１２ａ〜１１２ｄの長手方向が電力機器用鉄心１１０の横方向と一致するように配置される。そのため、横部材１１２ａ、１１２ｂは、コイルの軸方向と異なる方向に延在する。また、横部材１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ横部材１１２ｃ、１１２ｄと所定の距離離れた位置に対向して配置される。コーナ部材１１３ａは、横部材１１２ａと横部材１１２ｂとの間に存在し、コーナ部材１１３ｂは、横部材１１２ｃと横部材１１２ｄとの間に存在する。縦部材１１１ａ〜１１１ｃは、電力機器用鉄心１１０の脚に対応し、コーナ部材１１３ａ及び横部材１１２ａ、１１２ｂとコーナ部材１１３ｂ及び横部材１１２ｃ、１１２ｄとの間に存在する。この縦部材１１１ａ〜１１１ｃは、縦部材１１１ａ〜１１１ｃの長手方向が電力機器用鉄心１１０の高さ方向と一致するように配置される。そのため、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂは、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に位置する。縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂは、閉磁路が形成されるように相互に磁気的に結合される。
【００４８】
縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂは、例えば、図１１Ａに示すような形状に打ち抜かれた方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。
例えば、縦部材１１１ａは、長方形状の方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。
縦部材１１１ｂ、１１１ｃに使用する方向性電磁鋼板の形状は、上底の長さが、縦部材１１１ａを構成する方向性電磁鋼板の長手方向（長辺）の長さと同じ等脚台形である。縦部材１１１ｂ、１１１ｃは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。ここで、縦部材１１１ｂの形状は、縦部材１１１ｃの形状と同一である。
なお、積層された各方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向は、全て略同じである。そのため、縦部材１１１ａが最も磁化しやすい方向は、縦部材１１１ａを構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向と略一致する。
【００４９】
横部材１１２ａ〜１１２ｄに使用する方向性電磁鋼板の形状は、縦部材１１１ｂ、１１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の斜辺の長さと同じ斜辺の長さを有する直角台形である。横部材１１２ａ〜１１２ｄは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。ここで、横部材１１２ａの形状は、横部材１１２ｂの形状と同一である。
本実施形態では、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂは、矩形状である。この矩形の一方の辺（第一の辺）の長さは、横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する直角台形状の方向性電磁鋼板の高さと同じである。また、この矩形の他方の辺（第二の辺）の長さは、縦部材１１１ａを構成する方向性電磁鋼板の短辺の長さと同じである。コーナ部材１１３ａ、１１３ｂは、この方向性電磁鋼板をその板厚方向に積層させることにより構成される。ここで、コーナ部材１１３ａの形状は、コーナ部材１１３ｂの形状と同一である。
【００５０】
電力機器用鉄心１１０は、以上のような縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを組み合わせて固定することによって構成される。尚、図１１Ａにおいて、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄ中に示している矢印の方向が磁化容易軸の方向である。
【００５１】
また、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、縦部材１１１ａ〜１１１ｃを構成する方向性電磁鋼板の積層方向は、横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する方向性電磁鋼板の積層方向及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の積層方向と同じである。なお、図１１Ｂ及び１１Ｃ中の横線は、方向性電磁鋼板（方向性電磁鋼板１１５〜１１７）を示している。
【００５２】
（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と、（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に位置するコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、その他の領域に位置する各部材（縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄ）を構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるようにコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択している。
このように、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、傾角ｉｎｃが（１）式の範囲に含まれ、軸比αが（２）式の範囲に含まれることが好ましい。
【００５３】
また、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が生じたときの、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部以外の領域に位置する縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する方向性電磁鋼板の鉄損（すなわち、磁化容易軸の方向に平行な交番磁界による鉄損）が、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に位置するコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄに使用する方向性電磁鋼板を選択している。
【００５４】
図３及び図４に示したように、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部における鉄損が回転磁界の影響を強く受ける。そのため、このコーナ部の領域の鉄損を低減できれば、電力機器用鉄心１１０の鉄損を確実に低減することができる。そのため、本実施例では、電力機器用鉄心１１０に縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを用いている。
縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板を製造するために、本実施形態では、第１の実施形態と同様の製造方法を使用することができる。例えば、同一の母材（方向性電磁鋼板）に対して、異なるレーザを照射したり、機械的に異なる疵をつけたりすることにより、材料間で磁区幅が異なるように制御する。例えば、これらの材料の中から、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用する材料を前述したような関係が得られるように選択する。
例えば、仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板に対して、その板幅方向にレーザ光を照射し、方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に所定の間隔（ピッチ）を空けてこのレーザ光の照射部を形成する。このとき、照射するレーザ光のエネルギー、及びレーザ光の照射間隔（上記ピッチ）の少なくとも何れか一方を縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとの間で異ならせることにより、縦部材１１ａ〜１１ｃの鉄損と横部材１２ａ、１２ｂの鉄損との間に前述した関係を満足させる。尚、レーザ光の代わりに、電子ビーム、イオンビーム、赤外線、誘導加熱等の熱線を利用することもできる。また、機械的に疵をつける場合には、例えば、方向性電磁鋼板の表面に対して型を押圧して、その板幅方向に線状の微小歪みを付与し、方向性電磁鋼板の長手方向に所定の間隔（ピッチ）を空けてこの線状の微小歪み部を形成する。このとき、型の大きさ、型を押圧する力、及び型を押圧する間隔（前記ピッチ）の少なくとも何れか一方を縦部材１１ａ〜１１ｃと横部材１２ａ、１２ｂとの間で異ならせることにより、縦部材１１ａ〜１１ｃの鉄損と横部材１２ａ、１２ｂの鉄損との間に前述した関係を満足させる。なお、上述の微小歪み部を、エッチングにより形成しても良い。
また、熱処理により方向性電磁鋼板中の結晶粒の形状と方位とを制御したり、微量元素の添加により方向性電磁鋼板中に析出物を析出させたりすることによって、磁区構造を制御することもできる。この平均鉄損は、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の合計値を、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせの数で除した単純平均鉄損であってもよい。また、平均鉄損は、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が横部材中に発生する頻度に基づいて予め決定され、各磁界に対応する複数の重み付け係数と、各重み付け係数に対応する各磁束密度によって磁性体中に生じる各鉄損との積を合計した加重平均鉄損であってもよい。
また、傾角ｉｎｃが（１）式の範囲の何れかであり、且つ、軸比αが（２）式の範囲の何れかである回転磁界が生じたときの、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に位置するコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、その他の領域に位置する各部材（縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄ）を構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるようにコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択することもできる。
【００５５】
具体的に図１１Ａ〜１１Ｃに示した例では、傾角ｉｎｃが０［°］であり、軸比αが０である交番磁界が生じたときの鉄損が最も小さい材料（図９Ｂの特性を有する材料５）を縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄに使用する。一方、単純ａｖｅの値が最も小さい材料（図９Ａの特性を有する材料４）をコーナ部材１１３ａ、１１３ｄに使用する。
【００５６】
その結果、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄに使用し、図９Ａの特性を有する材料４をコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用した変圧器の鉄損は、図９Ｂの特性を有する材料５を縦部材及び横部材の両方に使用した変圧器の鉄損の０．９５倍であった。ここで、各変圧器の横部材の材料以外の材料の製造条件は、それぞれ同じであり、各変圧器の鉄損を測定する際の入力条件は、それぞれ同じである。
【００５７】
尚、第１の実施形態で説明したように、図９Ａ〜９Ｃに示した各条件の磁束密度に対応する鉄損に対して、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部における傾角ｉｎｃ及び軸比αの発生頻度分布に基づいて決定された重み付け係数を乗算し、重み付け係数を乗じた各鉄損の合計値（加重平均鉄損）を求めてもよい。この加重平均鉄損が最も小さい材料を、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用してもよい。しかしながら、電力機器用鉄心１１０のＴ字状の接続部を形成するコーナ部には、概ね一様な回転磁界が生じるので、本実施形態では、このような重み付けを行わず鉄損の単純ａｖｅが低い材料をコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに選択することが好ましい。
したがって、本実施形態では、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、コーナ部に使用する材料（第三の磁性体）の平均鉄損が、縦部材に使用する材料（第一の磁性体）及び横部材に使用する材料（第二の磁性体）の平均鉄損よりも小さくなる。
【００５８】
以上のように本実施形態では、上記（１）式を満たす傾角ｉｎｃ［°］と上記（２）式を満たす軸比α［−］とを有する回転磁界が生じたときの、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように、例えば各方向性電磁鋼板の磁区幅を調整する。また、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が生じたときの、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する方向性電磁鋼板の鉄損（すなわち、磁化容易軸の方向に平行な交番磁界による鉄損）が、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるように、例えば各方向性電磁鋼板の磁区幅を調整する。したがって、各部材の材料（鋼板）の積層方向を異ならせたり、鉄心の中央部分の縦部材と横部材との間の２つの境界線の交点を、鉄心の外周よりも外側に位置させたりしなくても、変圧器の鉄損を低減することができる。よって、縦部材及び横部材を組み合わせて構成された鉄心の鉄損を低減でき、縦部材及び横部材の形状に対する制約を従来よりも小さくすることができる。
【００５９】
尚、本実施形態では、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が生じたときの、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ及び横部材１１２ａ〜１１２ｄを構成する方向性電磁鋼板の鉄損が、コーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損よりも小さくなるようにコーナ部材１１３ａ、１１３ｂに使用する方向性電磁鋼板を選択する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにしてコーナ部材に使用する材料を選択する必要はない。例えば、第１の実施形態と同様に、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界が生じたときの、縦部材１１１ａ〜１１１ｃ、横部材１１２ａ〜１１２ｄ、及びコーナ部材１１３ａ、１１３ｂを構成する方向性電磁鋼板の鉄損がそれぞれ同じであってもよい。
また、本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、回転磁界または交番磁界の種類（傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせ）、種々の鉄心の構成、方向性電磁鋼板の製造方法、磁性材料の種類等の種々の条件を採用することができる。ただし、電力機器用鉄心にＴ字状の接続部を形成するコーナ部が形成される必要がある。なお、このコーナ部に使用するコーナ部材及びＴ字状を構成する縦部材には、種々の形状を使用することができる。例えば、第一の実施形態と同様に、Ｔ字状を構成する縦部材が先細り形状の突出部を有してもよく、コーナ部材がこの突出部とはめ合うことができる形状を有してもよい。また、例えば、コーナ部材の第二の辺の長さが、縦部材の短辺の長さよりも長くてもよい。
本実施形態のコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、図６Ａ〜６Ｃ、図７、図８または図９Ａ〜９Ｃ、図１０を用いて説明した方法によって製造することができる。この方法では、回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材と複数のコーナ部材とに使用する磁性体（方向性電磁鋼板）を選定している。すなわち、各コーナ部材を構成する方向性電磁鋼板の回転磁界に対する鉄損が、各縦部材及び各横部材を構成する方向性電磁鋼板の回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、各縦部材と各横部材と各コーナ部材とを構成する方向性電磁鋼板をそれぞれ選定する。構成された各縦部材をコイルの軸方向に延在するように配置し、縦部材と磁気的に結合されるように、且つコイルの軸方向と異なる方向に延在するように各横部材を配置し、縦部材及び横部材と磁気的に結合されるように、各コーナ部材を各横部材の延在方向、且つ電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置する。
上記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることが好ましい。また、傾角ｉｎｃと軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が方向性電磁鋼板中に生じたときの各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、コーナ部材を構成する方向性電磁鋼板の磁束密度に対する平均鉄損が、縦部材及び横部材を構成する方向性電磁鋼板の磁束密度に対する平均鉄損よりも小さくなるように、複数の方向性電磁鋼板から、各縦部材と各横部材と各コーナ部材とを構成する方向性電磁鋼板を選定することが好ましい。さらに、軸比αが０であり、且つ傾角ｉｎｃが０［°］である交番磁界によって方向性電磁鋼板中に生じる鉄損を測定し、縦部材及び横部材を構成する方向性電磁鋼板の交番磁界に対する鉄損が、コーナ部材を構成する方向性電磁鋼板の交番磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、複数の方向性電磁鋼板から、各縦部材と各横部材とを構成する方向性電磁鋼板を選定してもよい。加えて、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有する縦部材を構成する方向性電磁鋼板及び横部材を構成する方向性電磁鋼板について、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向が、縦部材の延在方向と一致し、横部材を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向が、横部材の延在方向と一致し、縦部材を構成する方向性電磁鋼板の第二の磁化困難軸の方向が、横部材を構成する方向性電磁鋼板の第二の磁化困難軸の方向と一致するように各縦部材と各横部材とを配置してもよい。
【００６０】
尚、前述した各実施形態において、例えば電力機器用鉄心１０、１１０の縦部材１１、１１１に対してコイルを巻き回して使用される電力機器であれば、どのような電力機器にも電力機器用鉄心１０、１１０を適用することができる。例えば、電力機器用鉄心１０、１１０は、変圧器、リアクタ、モータ等の電力機器に対して使用することができる。また、本実施形態では、三脚の変圧器を想定した鉄心について説明したが、五脚の変圧器に対しても例えば縦部材を増やすことにより三脚の変圧器と同様に鉄損の少ない鉄心を構成できる。また、前述した各実施形態では、電磁鋼板を磁性体として積層した場合について述べた。しかしながら、鉄粉（磁性粉）を焼結して製造した磁性焼結体や、バルク鉄のような板材以外の磁性材料に対しても上記各実施形態と同様の構成を採用することができる。つまり、回転磁界に対して磁性体（磁性材料）の磁気特性が変化する場合には、本発明の技術思想を適用することができる。このように、磁性体（材料）が、例えば方向性電磁鋼板やバルク鉄のような強磁性体であれば、本発明の技術思想を適用することができる。
また、上記各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、その技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で本発明を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
縦部材及び横部材を組み合わせて構成された鉄心の鉄損を低減でき、縦部材及び横部材の形状に対する制約を従来よりも小さくすることができる電力機器用鉄心を提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１１０    電力機器用鉄心
１１、１１１    縦部材
１５、１１５    第一の磁性体（方向性電磁鋼板）
１２、１１２    横部材
１６、１１６    第二の磁性体（方向性電磁鋼板）
１１３    コーナ部材
１１７    第三の磁性体（方向性電磁鋼板）
【図１Ａ】
2010140381.tif 000003
【図１Ｂ】
2010140381.tif 000004
【図１Ｃ】
2010140381.tif 000005
【図２Ａ】
2010140381.tif 000006
【図２Ｂ】
2010140381.tif 000007
【図６Ａ】
2010140381.tif 000008
【図６Ｂ】
2010140381.tif 000009
【図６Ｃ】
2010140381.tif 000010
【図７】
2010140381.tif 000011
【図８】
2010140381.tif 000012
【図９Ａ】
2010140381.tif 000013
【図９Ｂ】
2010140381.tif 000014
【図９Ｃ】
2010140381.tif 000015
【図１０】
2010140381.tif 000016
【図１１Ａ】
2010140381.tif 000017
【図１１Ｂ】
2010140381.tif 000018
【図１１Ｃ】
2010140381.tif 000019
【図１２Ａ】
2010140381.tif 000020
【図１２Ｂ】
2010140381.tif 000021
【図１２Ｃ】
2010140381.tif 000022
【図１４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１３】
2010140381.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月18日(2011.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心であって、
前記コイルの軸方向に延在する、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；
前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置される、第二の磁性体からなる複数の横部材と；
を備え、
磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第二の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体の鉄損よりも小さく、
前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする電力機器用鉄心。
【請求項２】
前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第二の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体の平均鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電力機器用鉄心。
【請求項３】
前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体の鉄損が、前記第二の磁性体の鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電力機器用鉄心。
【請求項４】
前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、
前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、
前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、
前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力機器用鉄心。
【請求項５】
コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心であって、
前記コイルの軸方向に延在し、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；
前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、第二の磁性体からなる複数の横部材と；
前記横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置され、第三の磁性体からなる複数のコーナ部材と；
を備え、
前記各縦部材と、前記各横部材と、前記各コーナ部材とは、それぞれ、磁気的に結合され、
磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び第三の磁性体中に生じたときの、前記第三の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の鉄損よりも小さく、
前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする電力機器用鉄心。
【請求項６】
前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第三の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の平均鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の電力機器用鉄心。
【請求項７】
前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び前記第三の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体及び第二の磁性体の鉄損が、前記第三の磁性体の鉄損よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の電力機器用鉄心。
【請求項８】
前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、
前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、
前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、
前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する
ことを特徴とする請求項５に記載の電力機器用鉄心。
【請求項９】
複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、
前記各横部材を構成する第二の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材を構成する第一の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記複数の磁性体から、前記第一の磁性体と前記第二の磁性体とを選定し；
前記各縦部材を前記コイルの軸方向に延在するように配置し、前記各横部材を前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように、且つ前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置し；
前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする電力機器用鉄心の製造方法。
【請求項１０】
複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材と複数のコーナ部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、
前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材とを構成する前記磁性体をそれぞれ選定し；
前記コイルの軸方向に延在するように前記各縦部材を配置し、前記縦部材と磁気的に結合されるように、且つ前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように前記各横部材を配置し、前記縦部材及び前記横部材と磁気的に結合されるように、前記各コーナ部材を前記各横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置し；
前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれることを特徴とする電力機器用鉄心の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）本発明の一態様に係るコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、前記コイルの軸方向に延在する、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置される、第二の磁性体からなる複数の横部材と；を備え、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第二の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体の鉄損よりも小さく、前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれる。
（２）上記（１）に記載の電力機器用鉄心では、前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記各条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第二の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体の平均鉄損よりも小さい。
（３）上記（１）に記載の電力機器用鉄心では、前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体の鉄損が、前記第二の磁性体の鉄損よりも小さい。
（４）上記（１）に記載の電力機器用鉄心では、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する。
（５）本発明の一態様に係るコイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心は、前記コイルの軸方向に延在し、第一の磁性体からなる複数の縦部材と；前記コイルの軸方向と異なる方向に延在し、第二の磁性体からなる複数の横部材と；  前記横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に配置され、第三の磁性体からなる複数のコーナ部材と；を備え、前記各縦部材と、前記各横部材と、前記各コーナ部材とは、それぞれ、磁気的に結合され、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び第三の磁性体中に生じたときの、前記第三の磁性体の鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の鉄損よりも小さく、前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれる。
（６）上記（５）に記載の電力機器用鉄心では、前記傾角ｉｎｃと前記軸比αとの組み合わせにより決定される複数の条件の磁束密度が磁性体中に生じたときの前記条件の磁束密度に対応する複数の鉄損の平均値を平均鉄損と定義した場合に、前記第三の磁性体の平均鉄損が、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体の平均鉄損よりも小さい。
（７）上記（５）に記載の電力機器用鉄心では、前記軸比αが０であり、且つ前記傾角ｉｎｃが０°である交番磁界が前記第一の磁性体、前記第二の磁性体、及び前記第三の磁性体中に生じたときの、前記第一の磁性体及び第二の磁性体の鉄損が、前記第三の磁性体の鉄損よりも小さい。
（８）上記（５）に記載の電力機器用鉄心では、前記第一の磁性体及び前記第二の磁性体は、それぞれ、互いに直交する磁化容易軸と第一の磁化困難軸と前記第一の磁化困難軸よりも磁化困難な第二の磁化困難軸とを有し、前記第一の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記縦部材の延在方向と一致し、前記第二の磁性体の磁化容易軸の方向は、前記横部材の延在方向と一致し、前記第一の磁性体の第二の磁化困難軸の方向は、前記第二の磁性体の第二の磁化困難軸の方向と一致する。
（９）本発明の一態様に係る電力機器用鉄心の製造方法は、複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、前記各横部材を構成する第二の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材を構成する第一の磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記複数の磁性体から、前記第一の磁性体と前記第二の磁性体とを選定し；前記各縦部材を前記コイルの軸方向に延在するように配置し、前記各横部材を前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように、且つ前記各縦部材と磁気的に結合されるように配置し；前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれる。
（１０）本発明の一態様に係る電力機器用鉄心の製造方法は、複数の磁性体を準備し、磁束密度変化の１周期において最大の大きさを有する磁束密度ベクトルが磁性体の磁化容易軸となす角度である傾角ｉｎｃと、前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルに垂直な２つの磁束密度ベクトルの大きさの平均値を前記最大の大きさを有する磁束密度ベクトルの大きさで除した値である軸比αとにより定義され、かつ前記軸比αが０超である回転磁界によって磁性体中に生じる鉄損を測定して、複数の縦部材と複数の横部材と複数のコーナ部材とに使用する磁性体を選定する、コイルが巻き回されて使用される電力機器用鉄心の製造方法であって、前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材と構成する前記磁性体をそれぞれ選定し；前記各コーナ部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損が、前記各縦部材及び前記各横部材を構成する磁性体の前記回転磁界に対する鉄損よりも小さくなるように、前記各縦部材と前記各横部材と前記コーナ部材とを作製し；前記コイルの軸方向に延在するように前記各縦部材を配置し、前記縦部材と磁気的に結合されるように、且つ前記コイルの軸方向と異なる方向に延在するように前記各横部材を配置し、前記縦部材及び前記横部材と磁気的に結合されるように、前記各横部材の延在方向、且つ前記電力機器用鉄心のＴ字状の接続部を形成するコーナ部に前記各コーナ部材を配置し；前記回転磁界の内、各磁性体の鉄損を比較する回転磁界の条件について、前記傾角ｉｎｃが０［°］以上４［°］以下の範囲に含まれ、前記軸比αが０超０．２以下の範囲に含まれる。
【国際調査報告】
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