(57)【要約】【課題】低鉄損であり微小歪みより磁区制御された方向性電磁鋼板を備える巻鉄心。【解決手段】側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、前記巻鉄心本体は、屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満であり、前記方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に領域を有し、前記還流磁区が存在する領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めていることを特徴とする、巻鉄心。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、
前記巻鉄心本体は、長手方向に平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略矩形状の積層構造を有し、
前記各コーナー部は、方向性電磁鋼板の側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°であり、
前記屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満であり、
前記方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、
前記還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めていることを特徴とする、巻鉄心。
【請求項２】
前記還流磁区が存在する領域を前記方向性電磁鋼板の外面側の鋼板面に有することを特徴とする、請求項１に記載の巻鉄心。
【請求項３】
前記巻鉄心本体の鉄心長が１．５ｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の巻鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄心は、トランス、リアクトル、ノイズフィルター等の磁心として広く用いられている。高効率化などの点から鉄心で生じる鉄損の低減が重要な課題の一つとなっており、従来、様々な観点から低鉄損化の検討が行われている。
【０００３】
特許文献１には、鉄心に用いる一方向性電磁鋼板表面にパルスレーザを照射して、適度な微小歪みを導入することで、当該鋼板の還流磁区発生領域、歪みの深さ分布、及び、磁気特性の関係を最適な条件に合わせる技術が開示されている。このように得られた一方向性電磁鋼板は、優れた低鉄損、低磁気歪み特性を有する旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７９６４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に実用化されている鉄心として、積み鉄心及び巻鉄心が知られている。積み鉄心は平らな鋼板を積み重ねることにより製造するが、巻鉄心は鋼板に曲げ加工を施して製造するため、加工時に変形による歪みが生じる。当該歪みは巻鉄心の鉄損が大きくなる原因となるため、従来技術の巻鉄心の製造方法では、この歪みを除去する焼鈍が不可欠であった。
しかし、レーザ照射などにより電磁鋼板に導入された微小歪みは、曲げ加工する際に変形により生じる歪みと共に、焼鈍により除去されてしまう。
そのため、巻鉄心の低鉄損化を目的として、特許文献１に記載されているような微小歪みが導入された低鉄損な方向性電磁鋼板を、巻鉄心に適用することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、微小歪みにより磁区制御された方向性電磁鋼板を備える低鉄損な巻鉄心を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る巻鉄心は、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、前記巻鉄心本体は、長手方向に平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略矩形状の積層構造を有し、前記各コーナー部は、方向性電磁鋼板の側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°であり、前記屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満であり、前記方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下で、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、前記還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の巻鉄心は、前記還流磁区が存在する領域を前記方向性電磁鋼板の外面側に有することが好ましい。
本発明の巻鉄心は、前記巻鉄心の鉄心長が１．５ｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微小歪みより磁区制御された方向性電磁鋼板を備える低鉄損な巻鉄心を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、巻鉄心の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の実施形態に示される巻鉄心の側面図である。
【図３】図３は、巻鉄心の別の一実施形態を模式的に示す側面図である。
【図４】図４は、図２の実施形態におけるコーナー部付近を拡大した側面図である。
【図５】図５は、図３の実施形態におけるコーナー部付近の拡大した側面図である。
【図６】図６は、巻鉄心を構成する１層の方向性電磁鋼板の一例を模式的に示す側面図である。
【図７】図７は、巻鉄心を構成する１層の方向性電磁鋼板の別の一例を模式的に示す側面図である。
【図８】図８は、方向性電磁鋼板の屈曲部の一例を模式的に示す側面図である。
【図９】図９は、鋼板表面の特定の還流磁区が存在する領域を特定するための模式図である。
【図１０】図１０は、巻鉄心の製造方法における曲げ加工方法の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、実施例１〜１９２、比較例１〜４３６で製造した巻鉄心の寸法を示す模式図である。
【図１２】図１２は、レーザ照射条件及び屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、レーザ照射条件Ｃ−３において、特定還流磁区領域の占有率ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１４】図１４は、レーザ照射条件Ｄ−３において、特定還流磁区領域の占有率ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１５】図１５は、レーザ照射条件Ｃ−４において、特定還流磁区領域の占有率ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１６】図１６は、レーザ照射条件Ｄ−４における、特定還流磁区領域の占有率ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１７】図１７は、レーザ照射条件Ｃ−３における、長手方向の還流磁区の間隔ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、レーザ照射条件Ｄ−３における、長手方向の還流磁区の間隔ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図１９】図１９は、レーザ照射条件Ｃ−４における、長手方向の還流磁区の間隔ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【図２０】図２０は、レーザ照射条件Ｄ−４における、長手方向の還流磁区の間隔ごとに、屈曲部曲率半径とＢＦの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る巻鉄心について順に詳細に説明する。
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」、「直角」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１２】
本発明に係る巻鉄心は、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、前記巻鉄心本体は、長手方向に平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略矩形状の積層構造を有し、前記各コーナー部は、方向性電磁鋼板の側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°であり、前記屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満であり、前記方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下で、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、前記還流磁区が存在する領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めていることを特徴とする。
【００１３】
上述のように、レーザ照射などにより微小歪みが導入された方向性電磁鋼板では、磁区が制御されるため、優れた低鉄損特性を示すことが知られている。
しかしながら、このような微小歪みは、曲げ加工時に変形により生じた歪みと共に焼鈍で除去されてしまうため、微小歪みが導入され優れた低鉄損特性を示す方向性電磁鋼板を、曲げ加工後の焼鈍を前提として製造される巻鉄心に応用することはできなかった。
本発明者らは、導入された微小歪みよって特定の還流磁区が存在する領域を有する方向性電磁鋼板を使用した場合に、曲げ加工により形成される屈曲部の内面側の曲率半径を特定の範囲に限定することで、曲げ加工時に生じた歪みを除去することなく、低鉄損の巻鉄心を得ることができることを知見した。
本発明により、微小歪みが導入された方向性電磁鋼板を有する低鉄損な巻鉄心を得ることができる理由は定かではないが、方向性電磁鋼板表面に特定の還流磁区が存在する領域を有し、且つ、屈曲部の内面側の曲率半径が特定範囲にある場合に、曲げ加工時に生じた歪みを打ち消す効果があるためであると推定される。
【００１４】
１．巻鉄心及び方向性電磁鋼板の形状
まず、本発明の巻鉄心の形状について説明する。図１は、巻鉄心の一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の実施形態に示される巻鉄心の側面図である。また、図３は、巻鉄心の別の一実施形態を模式的に示す側面図である。
なお、本発明において側面視とは、巻鉄心を構成する長尺状の方向性電磁鋼板の幅方向（図１におけるＹ軸方向）に視ることをいい、側面図とは側面視により視認される形状を表した図（図１のＹ軸方向の図）である。
【００１５】
本発明の巻鉄心は、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える。当該巻鉄心本体は、方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられ、側面視において略矩形状の積層構造を有する。当該巻鉄心本体を、そのまま巻鉄心として使用してもよいし、必要に応じて巻鉄心を固定するために、結束バンド等、公知の締付具等を備えていてもよい。
【００１６】
本発明において、巻鉄心本体の鉄心長に特に制限はないが、鉄心において鉄心長が変化しても、屈曲部体積は一定であるため屈曲部で発生する鉄損は一定であり、鉄心長が長いほうが屈曲部の体積率は小さくなるため、鉄損劣化への影響も小さいことから１．５ｍ以上であることが好ましく、１．７ｍ以上であるとより好ましい。なお、本発明において、巻鉄心本体の鉄心長とは、側面視による巻鉄心本体の積層方向の中心点における周長をいう。
【００１７】
本発明の巻鉄心は、鉄損が低減されているため、トランス、リアクトル、ノイズフィルター等の磁心など、従来公知のいずれの用途にも好適に用いることができる。
【００１８】
図１及び２に示すように、巻鉄心本体１０は、長手方向に平面部４とコーナー部３とが交互に連続し、当該各コーナー部３において隣接する２つの平面部４のなす角が９０°である方向性電磁鋼板１が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略矩形状の積層構造２を有する。
方向性電磁鋼板１の各コーナー部３は、側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部５を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°となっている。
図２の実施形態は１つのコーナー部３中に２つの屈曲部５を有する場合である。図３の実施形態は１つのコーナー部３中に３つの屈曲部５を有する場合である。
【００１９】
図４及び図５は、それぞれ図２及び図３の実施形態におけるコーナー部付近を拡大した側面図である。図４及び図５において、屈曲部は曲線状の形状を有する部分を示し、当該曲線状の形状を有する部分の両側には直線状の形状を有する部分を有する。
図４及び図５の例に示されるように、本発明では、１つのコーナー部は２つ以上の屈曲部により構成されるため、方向性電磁鋼板の第１の平面部を表す直線状の部分に第１の屈曲部（曲線状の部分）が連続し、その先には直線部分、第２の屈曲部、別の直線部分というように、屈曲部と直線部分が交互に連続し、当該コーナー部における最後の屈曲部に至り、その先に、コーナー部を介して前記第１の平面部に隣接する、方向性電磁鋼板の第２の平面部を表す直線状の部分が連続してなる形状を有する。
【００２０】
図４の例では線分Ａ−Ａ’から線分Ｂ−Ｂ’までの領域をコーナー部３とする。点Ａは、巻鉄心１０の最も内側に配置された方向性電磁鋼板１ａの屈曲部５ａにおける平面部４ａ側の端点であり、点Ａ’は、点Ａを通り方向性電磁鋼板１ａの板面に垂直方向の直線と、巻鉄心本体１０の最も外側の面との交点である。同様に点Ｂは、巻鉄心１０の最も内側に配置された方向性電磁鋼板１ａの屈曲部５ｂにおける平面部４ｂ側の端点であり、点Ｂ’は、点Ｂを通り方向性電磁鋼板１ａの板面に垂直方向の直線と、巻鉄心本体１０の最も外側の面との交点である。図４において当該コーナー部３を介して隣接する２つの平面部４ａと４ｂのなす角はθであり、本発明において当該θは９０°である。屈曲部の曲げ角度φについては後述するが、図４においてφ１＋φ２は９０°となる。
【００２１】
次に、コーナー部３中に屈曲部５を３つ以上有する例について説明する。図５は、図３の実施形態におけるコーナー部付近の拡大図である。図５においても図４と同様に線分Ａ−Ａ’から線分Ｂ−Ｂ’までの領域をコーナー部３とする。図５において、点Ａは平面部４ａに最も近い屈曲部５ａの平面部４ａ側の端点であり、点Ｂは平面部４ｂに最も近い屈曲部５ｂの平面部４ｂ側の端点である。屈曲部が３つ以上ある場合、各屈曲部間には直線部分が存在する。いずれの直線部分が平面部４を構成するかについては、コーナー部を介して隣接する２つの平面部のなす角θが９０°であることを考慮して決定すればよく、これにより平面部４に隣接する屈曲部５が決定される。なお図５の例では、φ１＋φ２＋φ３が９０°となり、一般にコーナー部内にｎ個の屈曲部を有する場合、φ１＋φ２＋・・・＋φｎは９０°となる。
【００２２】
本発明においては、前述するコーナー部の角度θが９０°であることから、φは９０°未満である。加工時の変形による歪み発生を抑制して鉄損を抑える点からは、φは６０°以下であることが好ましく、４５°以下であることがより好ましい。
１つのコーナー部に２つの屈曲部を有する図４の実施形態では、鉄損低減の点から、例えば、φ１＝６０°且つφ２＝３０°とすることや、φ１＝４５°且つφ２＝４５°等とすることができる。また、１つのコーナー部に３つの屈曲部を有する図５の実施形態では、鉄損低減の点から、例えばφ１＝３０°、φ２＝３０°且つφ３＝３０°等とすることができる。更に、生産効率の点からは折り曲げ角度が等しいことが好ましいため、１つのコーナー部に２つの屈曲部を有する場合には、φ１＝４５°且つφ２＝４５°とすることが好ましく、また、１つのコーナー部に３つの屈曲部を有する図５の実施形態では、鉄損低減の点から、例えばφ１＝３０°、φ２＝３０°且つφ３＝３０°とすることが好ましい。
【００２３】
図８を参照しながら、屈曲部５について更に詳細に説明する。図８は、方向性電磁鋼板の屈曲部（曲線部分）の一例を模式的に示す図である。屈曲部の曲げ角度とは、方向性電磁鋼板屈曲部において、折り曲げ方向の後方側の直線部と前方側の直線部の間に生じた角度差を意味し、屈曲部において、方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂに含まれる曲線部分の両側（点Ｆ及び点Ｇ）それぞれに隣接する直線部分を延長して得られる２つの仮想線Ｌｂ−ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ１、Ｌｂ−ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ２がなす角の補角の角度φとして表される。
各屈曲部の曲げ角度は、９０°未満であり、かつ、一つのコーナー部に存在する全ての屈曲部の曲げ角度の合計は９０°である。
【００２４】
本発明において屈曲部とは、方向性電磁鋼板の側面視において、方向性電磁鋼板の内面を表す線Ｌａ上の点Ｄ及び点Ｅ、並びに、方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂ上の点Ｆ及び点Ｇを下記のとおり定義したときに、方向性電磁鋼板の内面を表す線Ｌａ上で点Ｄと点Ｅとで区切られた線、方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂ上で点Ｆと点Ｇとで区切られた線、前記点Ｄと前記点Ｅを結ぶ直線、及び、前記点Ｆと前記点Ｇを結ぶ直線により囲まれる領域を示す。
【００２５】
ここで、点Ｄ、点Ｅ、点Ｆ及び点Ｇは次のように定義する。
方向性電磁鋼板の内面を表す線Ｌａに含まれる曲線部分における曲率半径の中心点Ａと、方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂに含まれる曲線部分の両側それぞれに隣接する直線部分を延長して得られる前記２つの仮想線Ｌｂ−ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ１、Ｌｂ−ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ２の交点Ｂとを結んだ直線ＡＢが、方向性電磁鋼板の内面を表す線と交わる点を原点Ｃとし、
当該原点Ｃから方向性電磁鋼板の内面を表す線Ｌａに沿って、一方の方向に下記式（２）で表される距離ｍだけ離れた点を点Ｄとし、
当該原点Ｃから方向性電磁鋼板の内面を表す線Ｌａに沿って、他の方向に前記距離ｍだけ離れた点を点Ｅとし、
方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂに含まれる前記直線部分のうち、前記点Ｄに対向する直線部分と、当該点Ｄに対向する直線部分に対し垂直に引かれ且つ前記点Ｄを通過する仮想線との交点を点Ｇとし、
方向性電磁鋼板の外面を表す線Ｌｂに含まれる前記直線部分のうち、前記点Ｅに対向する直線部分と、当該点Ｅに対向する直線部分に対し垂直に引かれ且つ前記点Ｅを通過する仮想線との交点を点Ｆとする。
式（１）：  ｍ  ＝  ｒ  ×（π／４）
（式（１）中、ｍは点Ｃからの距離を表し、ｒは中心点Ａから点Ｃまでの距離（曲率半径）を表す）。
【００２６】
すなわち、ｒは点Ｃ付近の曲線を円弧とみなした場合の曲率半径を示すものであり、本発明では、屈曲部の側面視における内面側曲率半径を表す。曲率半径ｒが小さいほど屈曲部の曲線部分の曲がりは急であり、曲率半径ｒが大きいほど屈曲部の曲線部分の曲がりは緩やかになる。
本発明の巻鉄心では、板厚方向に積層された各方向性電磁鋼板の各屈曲部における曲率半径は、ある程度の誤差を有するものであってもよい。誤差を有する場合には、各屈曲部の曲率半径は、積層された各鋼板の曲率半径の平均値として特定する。また、誤差を有する場合には、その誤差が０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、屈曲部の曲率半径の測定方法にも特に制限はないが、例えば、市販の顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ  ＥＣＬＩＰＳＥ  ＬＶ１５０）を用いて２００倍で観察することにより測定することができる。
本発明では、屈曲部の曲率半径ｒを、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満の範囲として、下記に説明する微小歪みより磁区制御された特定の方向性電磁鋼板と組み合わせることによって、低鉄損な巻鉄心を得ることが可能となった。
【００２７】
図６及び図７は巻鉄心本体における１層分の方向性電磁鋼板の一例を模式的に示す図である。図６及び図７の例に示されるように本発明に用いられる方向性電磁鋼板は、折り曲げ加工されたものであって、２つ以上の屈曲部５から構成されるコーナー部３と、平面部４を有し、１つ以上の方向性電磁鋼板の幅方向端面の接合部６を介して側面視において略矩形の環を形成する。
本発明においては、巻鉄心本体が、全体として側面視が略矩形状の積層構造を有していればよい。図６の例に示されるように、１つの接合部６を介して１枚の方向性電磁鋼板が巻鉄心本体の１層分を構成するものであってもよく、図７の例に示されるように１枚の方向性電磁鋼板が巻鉄心の約半周分を構成し、２つの接合部６を介して２枚の方向性電磁鋼板が巻鉄心本体の１層分を構成するものするものであってもよい。
また別の例としては、２枚の方向性電磁鋼板が巻鉄心本体の１層分を構成する場合、略矩形の３辺に相当する曲げ加工体と、残りの１辺に相当する真直ぐな（側面視が直線状の）鋼板を組み合わせて略矩形状の環を形成してもよい。このように、２枚以上の方向性電磁鋼板が巻鉄心本体の１層分を構成する場合、鋼板の曲げ加工体と、真直ぐな（側面視が直線状の）鋼板とを組み合わせてもよい。さらに別の例としては、巻鉄心本体の２層分以上の長さを有する方向性電磁鋼板を折り曲げ加工して、略矩形状の環が２周回以上連続する曲げ加工体を形成し、これを板厚方向に積み重ねてもよい。
いずれの場合も巻鉄心製造時に隣接する２層間に隙間が生じないようにするため、隣接する２層の方向性電磁鋼板において、内側に配置される方向性電磁鋼板の平面部４の外周長と、外側に配置される方向性電磁鋼板の平面部４の内周長が等しくなるように鋼板の長さ及び屈曲部の位置が調整されている。
【００２８】
本発明において用いられる方向性電磁鋼板の板厚は、特に限定されず、用途等に応じて適宜選択すればよいものであるが、通常０．１５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲内であり、好ましくは０．１８ｍｍ〜０．２３ｍｍの範囲である。
【００２９】
２．方向性電磁鋼板の構成
次に、巻鉄心本体を構成する方向性電磁鋼板の構成について説明する。本発明において用いられる方向性電磁鋼板では、内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、前記還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている。
【００３０】
（１）特定の還流磁区が存在する領域
一般的に方向性電磁鋼板とは、鋼板中の結晶粒の方位が｛１１０｝＜００１＞方位に高度に集積され、磁化容易軸が長手方向に揃った鋼板をいう。磁化容易軸が長手方向に揃っているため、鉄損の少なく磁性に優れるという特性を有する電磁鋼板をいう。
一方で、方向性電磁鋼板では、表面に長手方向に平行な１８０°磁壁で区分された主磁区と呼ばれる縞状の磁区構造が観察されることが知られている。ここで、当該主磁区の幅は、磁壁と静磁エネルギーを極小化するように決定され、この主磁区の幅が広いほど、電磁鋼板の鉄損が相対的に大きいという比例関係があることが知られている。
そのため、優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の鉄損を更に改善する目的で、鋼板表面に歪みを導入して磁区制御する技術が知られており、上述の特許文献１では、レーザ照射により形成された還流磁区によって、主磁区の幅を細分化し、鉄損の改善を達成している。
【００３１】
本発明では、内面側及び外面側の鋼板面により構成され、且つ、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、且つ、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が存在する方向性電磁鋼板を使用する。
本発明では、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、且つ、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区（以下、「特定還流磁区」と称する場合がある）が存在する方向性電磁鋼板を使用して、屈曲部の曲率半径ｒを、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満の範囲とすることによって、屈曲部の歪みを焼鈍により除去することなく、低鉄損な巻鉄心を得ることが可能となった。ここで、本発明において還流磁区とは、主磁区の磁化を還流する型の補助磁区をいう。
このような還流磁区の長手方向の寸法の測定方法に特に制限はないが、ＳＥＭの反射電子を用いて観察して測定する方法（磁区ＳＥＭ）等が挙げられる。
また、板厚方向の寸法の測定方法にも制限はないが、例えば、鋼板表層の硝酸でエッチングし、一定の深さごと、磁区ＳＥＭで表層の磁区が観察されるか否かによって、確認することができる（以下、エッチング法と称することがある。）。
【００３２】
また、このような還流磁区の形成方法にも特に制限はないが、還流磁区の寸法の制御が容易であるため、レーザ照射により歪みを導入して形成することが好ましい。例えば、パルスレーザを用いる場合には、レーザビームが重畳するように照射することで長手方向の寸法を、照射径を調整することで、深さ方向の寸法を制御することができる。
このような、レーザ照射による歪みは鋼板の急速加熱、急速冷却によって導入される。レーザ照射による加熱速度は照射されるレーザによって鋼板に導入される単位時間当たりのエネルギー密度に比例する。エネルギー密度は単位面積当たりの照射エネルギーであるエネルギー密度（ｍＪ／ｍｍ２）として制御可能であり、歪の導入効率はより高いエネルギー密度でレーザを照射したほうが高くなる。エネルギー密度は、例えば、８０ｍＪ／ｍｍ２としてもよい。
レーザ照射による還流磁区の長手方向寸法及び板厚方向の寸法は、例えば、照射するレーザのスポット径を変化させることで制御することができる。スポット径は長手方向Ｌおよび幅方向Ｃの長さをそれぞれ７０〜５３０μｍ、２００〜１００００μｍの範囲で調整することで制御することができる。
このためレーザ照射による最適な還流磁区を導入するためにはスポット径は長手方向Ｌの長さが短すぎても効果がなく、長すぎても特性には悪影響を及ぼすことになる。幅方向Ｃに関しては短すぎると効果がなく、長すぎると特性に悪影響はないものの、投入するエネルギー総量が多くなりすぎるためコストの観点から、最適な値が存在する。
屈曲部の歪みを焼鈍により除去することなく、低鉄損な巻鉄心を得るという効果においては、還流磁区の長手方向の寸法は１５０μｍ以下であれば特に制限は無いが、磁区細分化効果を持たせるため、還流磁区の長手方向の寸法は、５０μｍ以上であることが好ましく、７０μｍ以上１００μｍ未満であると更に好ましい。
また、屈曲部の歪みを焼鈍により除去することなく、低鉄損な巻鉄心を得るという効果においては、還流磁区の板厚方向の寸法は３０μｍ以上であれば特に制限は無いが、５０μｍよりも深くなっても効果は飽和するという理由から、還流磁区の板厚方向の寸法は、５０μｍ以下であることが好ましく、３５〜４５μｍであると更に好ましい。
【００３３】
また、本発明では、内面側及び外面側の鋼板面により構成される表面に、特定還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域（以下、「特定還流磁区領域」と称する場合がある）を有し、当該領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている方向性電磁鋼板を使用する。
本発明では、内面側及び外面側の鋼板面により構成される表面に、特定還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、当該領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている方向性電磁鋼板を使用して、屈曲部の曲率半径ｒを、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満の範囲とすることによって、屈曲部の歪みを焼鈍により除去することなく、低鉄損な巻鉄心を得ることが可能となった。
低鉄損な巻鉄心が得られるため、特定還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の５０％以上占めることが好ましく、７５％以上占めると更に好ましい。
【００３４】
ここで、特定還流磁区が存在する領域とは、内面側及び外面側の鋼板面により構成される表面に存在する領域をいい、板厚方向の表面に存在する領域は含まない概念である（以下、内面側及び外面側の鋼板面により構成される表面を、単に、「鋼板表面」と、内面側の鋼板面を、単に、「鋼板内表面」と、外面側の鋼板面を、単に、「鋼板外表面」と称する場合がある。）。
【００３５】
上述のように、方向性電磁鋼板表面には長手方向と平行に幅の広い主磁区が形成されているため、電磁鋼板の幅方向と平行な直線上に、微小歪みを導入することによって還流磁区を形成して、当該主磁区を細分化する。
図９に、鋼板表面の特定還流磁区が存在する領域の模式図を示す。
還流磁区により効率的に主磁区を細分化するため、電磁鋼板の幅方向と平行であり且つ全幅に対して引かれた直線上に、連続的に還流磁区を形成し、この作業を長手方向に繰り返すことによって、鋼板表面の特定還流磁区領域を形成する。
そこで本発明では、まず、鋼板の表面に図９のように原点をとり、長手方向をｘ軸、幅方向をｙ軸としたときに、特定還流磁区が存在する最も小さなｘ座標であるＸ１を通るｙ軸と平行な直線をｌと、特定還流磁区が存在する最も大きなｘ座標Ｘ２を通るｙ軸と平行な直線をｌＭと定めたうえで、当該直線ｌと直線ｌＭの間の領域を特定還流磁区が存在する領域と定める。
なお、還流磁区が存在するとは、直線ｌと直線ｌＭの間（ｘ軸方向）に特定の還流磁区が形成された直線が０．５〜８ｍｍ間隔で存在し、且つ、当該直線中（ｙ軸方向）には連続的に特定還流磁区が存在する状態であれば、特に制限は無い。
特定還流磁区領域が鋼板１枚の中に、８ｍｍを超える間隔で別々に複数存在している場合、各々の領域面積を加えたものを領域面積とする。また、直線ｌと直線ｌＭ（ｘ軸方向）の間隔が０．５ｍｍより小さい領域は、特定還流磁区領域には含まない。
【００３６】
特定還流磁区領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めれば、その分布に特に制限はなく、特定還流磁区領域は一つのみであってもよいし、上述のように、別々に複数存在していてもよい。
巻鉄心の低鉄損化効果が高いことから、特定還流磁区領域の一部又は全部を、鋼板の外面側に有することが好ましい。
微小歪みを導入した電磁鋼板では、表面の張力に伴って鉄損が小さくなることが知られており、環を形成するように加工された電磁鋼板では、外面側表面において、内面側表面よりも強い張力が発生するためである。
【００３７】
（２）母鋼板
上述のように、本発明において用いられる方向性電磁鋼板において母鋼板は、当該母鋼板中の結晶粒の方位が｛１１０｝＜００１＞方位に高度に集積された鋼板であり、圧延方向に優れた磁気特性を有するものである。
本発明において母鋼板は、特に限定されず、方向性電磁鋼板として公知のものの中から、適宜選択して用いることができる。以下、好ましい母鋼板の一例について説明するが、本発明において母鋼板は以下のものに限定されるものではない。
【００３８】
母鋼板の化学組成は、特に限定されるものではないが、例えば、質量％で、Ｓｉ：０．８％〜７％、Ｃ：０％よりも高く０．０８５％以下、酸可溶性Ａｌ：０％〜０．０６５％、Ｎ：０％〜０．０１２％、Ｍｎ：０％〜１％、Ｃｒ：０％〜０．３％、Ｃｕ：０％〜０．４％、Ｐ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．３％、Ｓｂ：０％〜０．３％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｓ：０％〜０．０１５％、Ｓｅ：０％〜０．０１５％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることが好ましい。上記母鋼板の化学組成は、結晶方位を｛１１０｝＜００１＞方位に集積させたＧｏｓｓ集合組織に制御するために好ましい化学成分である。母鋼板中の元素のうち、ＳｉおよびＣが基本元素であり、酸可溶性Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｓ、およびＳｅが選択元素である。これらの選択元素は、その目的に応じて含有させればよいので下限値を制限する必要がなく、実質的に含有していなくてもよい。また、これらの選択元素が不可避的不純物として含有されても、本発明の効果は損なわれない。母鋼板は、基本元素および選択元素の残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。
なお、本発明において、「不可避的不純物」とは、母鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から不可避的に混入する元素を意味する。
また、方向性電磁鋼板では二次再結晶時に純化焼鈍を経ることが一般的である。純化焼鈍においてはインヒビター形成元素の系外への排出が起きる。特にＮ、Ｓについては濃度の低下が顕著で、５０ｐｐｍ以下になる。通常の純化焼鈍条件であれば、９ｐｐｍ以下、さらには６ｐｐｍ以下、純化焼鈍を十分に行えば、一般的な分析では検出できない程度（１ｐｐｍ以下）にまで達する。
母鋼板の化学成分は、鋼の一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、母鋼板の化学成分は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。具体的には、例えば、被膜除去後の母鋼板の中央の位置から３５ｍｍ角の試験片を取得し、島津製作所製ＩＣＰＳ−８１００等（測定装置）により、予め作成した検量線に基づいた条件で測定することにより特定できる。なお、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。
なお、母鋼板の化学成分は、方向性電磁鋼板から後述の方法により後述のグラス被膜およびリンを含有する被膜等を除去した鋼板を母鋼板としてその成分を分析した成分である。
【００３９】
母鋼板の製造方法は、特に限定されず、従来公知の方向性電磁鋼板の製造方法を適宜選択することができる。製造方法の好ましい具体例としては、例えば、Ｃを０．０４〜０．１質量％とし、その他は上記母鋼板の化学組成を有するスラブを１０００℃以上に加熱して熱間圧延を行った後、必要に応じて熱延板焼鈍を行い、次いで、１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷延により冷延鋼板とし、当該冷延鋼板を、例えば湿水素−不活性ガス雰囲気中で７００〜９００℃に加熱して脱炭焼鈍し、必要に応じて更に窒化焼鈍し、１０００℃程度で仕上焼鈍する方法などが挙げられる。
本発明において母鋼板の厚みは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００４０】
（３）被膜
本発明において方向性電磁鋼板は、本発明の効果を損なわない範囲で表面に被膜を有していてもよい。このような被膜としては、例えば、母鋼板上に形成されるグラス被膜などが挙げられる。グラス被膜としては、例えば、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、及びコーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１６）より選択される１種以上の酸化物を有する被膜が挙げられる。
【００４１】
グラス被膜の形成方法は特に限定されず、公知の方法の中から適宜選択することができる。例えば、前記母鋼板の製造方法の具体例において、冷延鋼板にマグネシア（ＭｇＯ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から選択される１種以上を含有する焼鈍分離剤を塗布した後で、前記仕上焼鈍を行う方法が挙げられる。なお当該焼鈍分離剤は、仕上焼鈍時の鋼板同士のスティッキングを抑制する効果も有している。例えば前記マグネシアを含有する焼鈍分離剤を塗布して仕上焼鈍を行った場合、母鋼板に含まれるシリカと反応して、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を含むグラス被膜が母鋼板表面に形成される。
本発明においてグラス被膜の厚みは特に限定されないが、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
３．巻鉄心の製造方法
本発明に係る巻鉄心の製造方法は、前記本発明に係る巻鉄心を製造することができれば特に制限はないが、通常、方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、当該還流磁区が存在する領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている方向性電磁鋼板を準備する工程と、前記方向性電磁鋼板上に予め割り当てたコーナー部形成領域ごとに少なくとも２か所を曲げ加工して曲率半径ｒが、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満である屈曲部を形成することにより、前記方向性電磁鋼板を、平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である曲げ加工体に成形する工程、前記曲げ加工体である方向性電磁鋼板を、コーナー部同士を位置合わせし、板厚方向に重ねあわせて積層し、側面視において略矩形状の積層体を形成する工程とを有し、前記曲げ加工体を形成する工程後に焼鈍工程を有さない製造方法により効率よく製造することができる。
以下上記巻鉄心の製造方法について、順に詳細に説明する。
【００４３】
まず、方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、当該領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている方向性電磁鋼板を準備する。当該方向性電磁鋼板は製造してもよく、市販品を入手してもよい。当該方向性電磁鋼板の製造方法や化学組成については前述したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００４４】
次に、上記方向性電磁鋼板を所望の長さに切断した後、当該方向性電磁鋼板上に予め割り当てた各コーナー部形成領域に少なくとも２か所を曲げ加工して曲率半径ｒが、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満である屈曲部を形成することすることにより、前記方向性電磁鋼板から、平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である曲げ加工体を成形する。
曲げ加工の方法について図を参照して説明する。図１０は、巻鉄心の製造方法における曲げ加工方法の一例を示す模式図である。
加工機の構成は特に限定されるものではないが、例えば、図１０（Ａ）に示されるように、通常、プレス加工のためのダイス２２とパンチ２４とを有し、更に方向性電磁鋼板２１を固定するガイド２３などを有している。方向性電磁鋼板２１は、搬送方向２５の方向に搬送され、予め設定された位置で固定される（図１０（Ｂ））。次いでパンチ２４で予め設定された所定の力で加圧することにより、折れ曲がり角度φの屈曲部を有する曲げ加工体が得られる。
屈曲部の曲率半径ｒを、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満の範囲とする方法に特に制限はないが、通常、ダイス２２とパンチ２４間の距離やダイス２２とパンチ２４の形状を変更することにより、屈曲部の曲率半径ｒを上記特定の範囲に調整することができる。
板厚方向に積層された各方向性電磁鋼板の屈曲部における曲率半径ｒが一致するように設定して加工するが、加工された鋼板の曲率半径には、鋼板表層の粗度や形状によって誤差が生じる場合がある。誤差が生じる場合であっても、その誤差が０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
上述のように、屈曲部の曲率半径の測定方法にも特に制限はないが、例えば、市販の顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ  ＥＣＬＩＰＳＥ  ＬＶ１５０）を用いて２００倍で観察することにより測定することができる。
【００４５】
通常、巻鉄心の製造工程においては、上記曲げ加工後に屈曲部の歪みを焼鈍により除去する工程が必須である。
本発明では、方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下で、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、当該領域が内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている方向性電磁鋼板を使用して、屈曲部の曲率半径ｒを、１ｍｍを超え、３ｍｍ未満の範囲に調整することによって、曲げ加工時に生じた歪みを打ち消す効果が得られるため、屈曲部の歪みを焼鈍により除去する工程を経ることなく、低鉄損な巻鉄心を得ることが可能である。
【００４６】
次いで、前記曲げ加工体である方向性電磁鋼板を、コーナー部同士を位置合わせし、板厚方向に重ねあわせて積層し、側面視において略矩形状の積層体を形成することにより、巻鉄心本体を得ることができる。得られた巻鉄心本体は、そのまま巻鉄心として使用してもよいが、更に必要に応じて結束バンド等、公知の締付具等を用いて固定して巻鉄心としてもよい。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の実施例を挙げながら、本発明の技術的内容について更に説明する。以下に示す実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した条件例であり、本発明は、この条件例に限定されるものではない。また本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
なお、以下の実施例の記載においては、「特定還流磁区領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積に対して占る割合」を「特定還流磁区領域の占有率」と称する場合がある。
【００４９】
１．還流磁区の寸法と屈曲部の曲率半径の関係の検討
（実施例１）
母鋼板上にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を含むグラス被膜を有する方向性電磁鋼板を準備した。当該方向性電磁鋼板に対する曲げ加工後に環状構造の外面側となる表面に対して、当該外面側の鋼板面表面積の１００％（以下、照射領域の占有率と称することがある。）、すなわち外面側全体に、長手方向に０．５ｍｍ間隔で、幅方向に連続かつ直線的にパルスレーザを照射した。なお、パルスレーザの照射条件は、表１に示すＣ−３とした。
当該方向性電磁鋼板を屈曲部の曲率半径が１．２５ｍｍとなるように調整しながら曲げ加工を行い、１つのコーナー部にφが４５°の屈曲部を２つ有し、側面視において略矩形の環を形成する方向性電磁鋼板を得た。次いで当該方向性電磁鋼板を積層することで、図１１に示される寸法の巻鉄心を得た。
【００５０】
【表１】
2018148036.tif 000003
【００５１】
（実施例２〜２０）
実施例１において、パルスレーザの照射条件及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表３のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜２０の巻鉄心を得た。
【００５２】
（比較例１〜１５０）
実施例１において、パルスレーザの照射条件及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表３のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜１５０の巻鉄心を得た。
【００５３】
２．特定還流磁区領域の占有率と屈曲部の曲率半径の関係の検討
（実施例２１〜１００）
実施例１において、パルスレーザ照射領域の占有率及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表４のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２１〜１００の巻鉄心を得た。
（比較例１５１〜３１０）
実施例１において、パルスレーザ照射領域の占有率及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表４のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１５１〜３１０の巻鉄心を得た。
【００５４】
３．特定還流磁区の長手方向の間隔と屈曲部の曲率半径の関係の検討
（実施例１０１〜１８０）
実施例１において、パルスレーザの長手方向の照射間隔及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表５のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１０１〜１８０の巻鉄心を得た。
（比較例３１１〜４３０）
実施例１において、パルスレーザの長手方向の照射間隔及び屈曲部の曲率半径をそれぞれ表１及び表５のとおり変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例３１１〜４３０の巻鉄心を得た。
【００５５】
４．特定還流磁区領域を内面側に有する場合と外面側に有する場合の影響に関する検討
（実施例１８１〜１９２）
実施例１において、屈曲部の曲率半径１．５ｍｍとし、方向性電磁鋼板の内面側又は外面側におけるパルスレーザの照射領域の占有率が下記表６に示すとおりとなるように、方向性電磁鋼板の内面側又は外面側に、パルスレーザを０．５ｍｍ間隔で照射したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１８１〜１９２の巻鉄心を得た。
（比較例４３１〜４３６）
実施例１８１において、パルスレーザの照射条件、及び、方向性電磁鋼板の内面側又は外面側におけるパルスレーザ照射領域の占有率を下記表６に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例４３１〜４３６の巻鉄心を得た。
【００５６】
４．鉄心長の影響に関する検討
（実施例１９３〜２０７）
実施例１において、屈曲部の曲率半径１．５ｍｍとし、方向性電磁鋼板の外面側表面に対して、当該外面側の鋼板面表面積の２５％となるように、パルスレーザを０．５ｍｍ間隔で照射し、鉄心長を下記表７のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１９３〜２０７の巻鉄心を得た。
【００５７】
５．評価方法
（１）還流磁区の寸法測定
上記実施例及び比較例で準備したレーザ照射領域に対し、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；  ＳＥＭ）による磁区観察を行い、長手方向の寸法、板厚方向の寸法を測定した。なお、板厚方向の寸法は、上述のエッチング法により測定した。
測定結果を表１に示す。照射条件Ｃ−３、Ｄ−３、Ｃ−４及びＤ−４の場合に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が鋼板表面に確認された。なお、照射条件Ｃ−３、Ｄ−３、Ｃ−４及びＤ−４においては、レーザ照射領域と特定還流磁区領域が一致した。
【００５８】
（２）ビルディングファクタ
実施例及び比較例の巻鉄心に対して、それぞれＪＩＳ  Ｃ  ２５５０−１に記載の励磁電流法を用いた測定を、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．７Ｔの条件で行い、各巻鉄心の鉄損値ＷＡを求めた。
実施例並びに比較例の巻鉄心を構成する方向性電磁鋼板単板のレーザ照射条件、照射間隔、及び、照射領域の占有率を反映するように、実施例及び比較例の巻鉄心の製造に用いた素材鋼板が巻かれた各フープから、方向性電磁鋼板を取り出して、幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの試料をせん断採取した。当該試料に対して、ＪＩＳ  Ｃ  ２５５６に記載のＨコイル法を用いた電磁鋼板単板磁気特性試験による測定を、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．７Ｔの条件で行い、実施例及び比較例の巻鉄心の製造に用いた各素材鋼板単板の鉄損値ＷＢを求めた。
また、参考として、下記表２に、長手方向の間隔を０．５ｍｍとした場合に表１に示す条件でレーザ照射した素材鋼板の、レーザ照射領域の占有率と鉄損値ＷＢとの関係を示す。長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が鋼板表面に確認された照射条件Ｃ−３、Ｄ−３、Ｃ−４及びＤ−４の素材鋼板で、他の素材鋼板と比較して、鉄損値ＷＢが低いことが確認された。
前記巻鉄心の鉄損値ＷＡを、前記電磁鋼板単板の鉄損値ＷＢで除することによりビルディングファクタ（ＢＦ）を求めた。本発明においてはＢＦが小さいほど、素材鋼板に対する曲げ加工の影響が少ないと評価できる。また、照射条件Ｃ−３、Ｄ−３、Ｃ−４及びＤ−４の低鉄損の鋼板を用いて製造した巻鉄心のＢＦが低ければ、従来技術の巻鉄心と比較して、鉄損が低減された巻鉄心であると評価することができる。
【００５９】
【表２】
2018148036.tif 000004
【００６０】
６．評価結果
還流磁区の寸法（レーザ照射条件）と屈曲部の曲率半径の関係に関する検討結果を表３−１から表３−１７に示す。また、図１２に、表３−１から表３−１７における、レーザ照射条件及び曲率半径がＢＦに及ぼす影響を図示する。
図１２に示すように、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が鋼板表面に確認されなかった、レーザ照射なし、並びに、Ａ−１〜Ａ−４、Ｂ−１〜Ｂ−４、Ｃ−１、Ｃ−２、Ｄ−１及びＤ−２の条件でレーザ照射した鋼板を用いた比較例１〜１１０及び１２１〜１４０の巻鉄心では、曲率半径ｒの大小に関係なく、ＢＦが１．１１以上と、素材鋼板に対する曲げ加工により、鉄損が悪化した。
また、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が鋼板表面に確認されたＣ−３、Ｃ−４、Ｄ−３及びＤ−４の条件によりレーザ照射した鋼板を用いて曲率半径ｒを１ｍｍ以下、又は、３ｍｍ以上に設定して製造した比較例１１１、１１２、１１３〜１２０、１４１，１４２、及び、１４３〜１５０の巻鉄心でも、ＢＦが１．１３以上と、素材鋼板に対する曲げ加工により、鉄損が悪化した。
【００６１】
これらに対し、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が鋼板表面に確認されたＣ−３、Ｃ−４、Ｄ−３及びＤ−４の条件によりレーザ照射した鋼板を用いて、曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定して製造した実施例１〜２０巻鉄心では、ＢＦが１．０１以下となり、素材鋼板に対して曲げ加工しても鉄損は殆ど悪化しないことが明らかとなった。
【００６２】
【表３−１】
2018148036.tif 000005
【００６３】
【表３−２】
2018148036.tif 000006
【００６４】
【表３−３】
2018148036.tif 000007
【００６５】
【表３−４】
2018148036.tif 000008
【００６６】
【表３−５】
2018148036.tif 000009
【００６７】
【表３−６】
2018148036.tif 000010
【００６８】
【表３−７】
2018148036.tif 000011
【００６９】
【表３−８】
2018148036.tif 000012
【００７０】
【表３−９】
2018148036.tif 000013
【００７１】
【表３−１０】
2018148036.tif 000014
【００７２】
【表３−１１】
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【００７３】
【表３−１２】
2018148036.tif 000016
【００７４】
【表３−１３】
2018148036.tif 000017
【００７５】
【表３−１４】
2018148036.tif 000018
【００７６】
【表３−１５】
2018148036.tif 000019
【００７７】
【表３−１６】
2018148036.tif 000020
【００７８】
【表３−１７】
2018148036.tif 000021
【００７９】
次に、特定還流磁区領域の占有率（％）の影響に関する検討結果を表４−１から４−４に示す。また、図１３〜１６に、表４−１〜表４−４における、特定還流磁区領域の占有率（％）の影響を図示する。
図１３に示すように、長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＣ−３の条件によりレーザ照射した鋼板を用いて曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定して製造した巻鉄心では、鋼板外面側表面における特定還流磁区領域の占有率が１０〜２０％であっても、素材鋼板に対する曲げ加工により、鉄損が悪化することをある程度は抑制したが、ＢＦは１．０２以上と、曲げ加工による鉄損の悪化を完全に抑制することはできなかった。
これらに対して、鋼板外面側表面における特定還流磁区領域の占有率が２５％以上である鋼板を用いて曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定して製造した巻鉄心では、ＢＦは１．０２以下であり、曲げ加工による鉄損の悪化をほぼ完全に抑制できることが明らかとなった。
また、図１４〜１６に示すように、長手方向の寸法が５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＤ−３の条件によりレーザ照射した鋼板、長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が５０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＣ−４の条件によりレーザ照射した鋼板、長手方向の寸法が５０μｍ、板厚方向の寸法が５０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＤ−４の条件によりレーザ照射した鋼板を用いて製造された巻鉄心でも同様に、鋼板外面側における特定還流磁区領域の占有率が２５％未満である場合には曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定しても、曲げ加工の影響を完全に除去することができないが、鋼板外面側表面における特定還流磁区領域の占有率が２５％以上である場合には、曲げ加工による鉄損の悪化をほぼ完全に抑制できることが明らかとなった。
【００８０】
【表４−１】
2018148036.tif 000022
【００８１】
【表４−２】
2018148036.tif 000023
【００８２】
【表４−３】
2018148036.tif 000024
【００８３】
【表４−４】
2018148036.tif 000025
【００８４】
次に、幅方向に連続かつ直線的に存在する特定還流磁区の、長手方向の間隔の影響に関する検討結果を表５−１〜５−４に示す。また、図１７〜２０に、表５−１〜５−４における、幅方向に連続かつ直線的に存在する特定還流磁区の、長手方向の間隔の影響を図示する。
図１３に示すように、Ｃ−３の条件によりレーザ照射し、幅方向に連続かつ直線的に存在する長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区の長手方向の間隔が９ｍｍである鋼板を用いて製造した比較例３３１〜３４０の巻鉄心では、曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定しても、ＢＦが１．１５以上であり、曲げ加工により生じる鉄損の悪化をほとんど抑制することができなかった。
これに対して、幅方向に連続かつ直線的に存在する長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区の長手方向の間隔が０．５から８ｍｍである鋼板を用いて製造した巻鉄心では、曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定した場合（実施例１０１〜１２０）には、ＢＦは１．０２以下であり、曲げ加工により生じる鉄損の悪化をほぼ抑制できることが明らかとなった。
また、図１８から２０に示すように、長手方向の寸法が５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＤ−３の条件によりレーザ照射した鋼板、長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が５０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＣ−４の条件によりレーザ照射した鋼板、長手方向の寸法が５０μｍ、板厚方向の寸法が５０μｍである還流磁区が鋼板表面に確認されたＤ−４の条件によりレーザ照射した鋼板を用いて製造された巻鉄心でも同様に、前記特定還流磁区の長手方向の間隔が９ｍｍである鋼板を用いて製造した巻鉄心では、曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定しても、曲げ加工により生じる鉄損の悪化をほとんど抑制することができないが、前記特定還流磁区の長手方向の間隔が０．５から８ｍｍである鋼板を用いて製造した巻鉄心では、曲率半径ｒを１．２５ｍｍ以上２．９ｍｍ以下に設定した場合には、曲げ加工により生じる鉄損の悪化をほぼ抑制できることが明らかとなった。
【００８５】
【表５−１】
2018148036.tif 000026
【００８６】
【表５−２】
2018148036.tif 000027
【００８７】
【表５−３】
2018148036.tif 000028
【００８８】
【表５−４】
2018148036.tif 000029
【００８９】
次に、特定還流磁区領域が内面側に配置された場合と外面側に配置された場合の影響に関する検討結果を表６に示す。
【００９０】
【表６】
2018148036.tif 000030
【００９１】
表６に示すように、鋼板表面に長手方向の寸法が１５０μｍ、板厚方向の寸法が３０μｍである還流磁区が存在する場合であっても、鋼板の外面側又は内面側表面における特定還流磁区領域の占有率が２５％未満である比較例４３１〜４３６の巻鉄心では、ＢＦが１．０３以上であり、低鉄損な巻鉄心を得ることができなかった。
【００９２】
これらに対し、鋼板の外面側又は内面側表面における特定還流磁区領域の占有率が２５％以上である実施例１８１〜１９２の巻鉄心では、ＢＦが１．０３以下であり、曲げ加工により生じる鉄損の悪化をほとんど抑制できることが明らかとなった。
【００９３】
ここで、実施例１８１〜１８８の巻鉄心を特定還流磁区領域の占有率が同じ条件で比較すると、特定還流磁区領域が内面側に配置された実施例１８５〜１８８の巻鉄心のＢＦが１．０１〜１．０３であるのに対し、特定還流磁区領域が外面側に配置された実施例１８１〜１８４の巻鉄心のＢＦが０．９８〜１．０１であった。
従って、特定還流磁区領域の占有率が同じ電磁鋼板では、特定還流磁区領域が外面側に配置されている方が、曲げ加工により生じる鉄損悪化の抑制効果が高いことが明らかとなった。
また、特定還流磁区領域が外面側に配置された実施例１８１〜１８４の巻鉄心と、特定還流磁区領域が両面に配置された実施例１８９〜１９２の巻鉄心では、外面側の特定還流磁区領域の占有率が同じ条件で比較すると、ＢＦがほとんど同一であったことから、特定還流磁区領域が外面側に配置されている場合に、更に内面側に特定還流磁区領域を配置しても、ＢＦには大きくは影響しないことが明らかとなった。
【００９４】
鉄心長の影響に関する検討結果を表７に示す。
【００９５】
【表７】
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【００９６】
表７に示すとおり、鉄心長が１．５ｍ以上である実施例２０３〜２０７の巻鉄心は、ＢＦが０．９２以下であり、鉄心長が１．５ｍ未満である実施例１９３〜２０２の巻鉄心と比較して、ＢＦが低いことが明らかとなった。
【００９７】
以上の結果より、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、前記巻鉄心本体は、長手方向に平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°である方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略矩形状の積層構造を有し、前記各コーナー部は、方向性電磁鋼板の側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°であり、前記屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満であり、前記方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有し、前記還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めていることを特徴とする、本発明の巻鉄心は、低鉄損な特性を備えることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００９８】
１、１ａ  方向性電磁鋼板
２  積層体
３  コーナー部
４、４ａ、４ｂ  平面部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  屈曲部
６  接合部
１０  巻鉄心本体（巻鉄心）
２１  方向性電磁鋼板
２２  ダイス
２３  ガイド
２４  パンチ
２５  搬送方向
２６  加圧方向
【図１】
2018148036.tif 000032
【図２】
2018148036.tif 000033
【図３】
2018148036.tif 000034
【図４】
2018148036.tif 000035
【図５】
2018148036.tif 000036
【図６】
2018148036.tif 000037
【図７】
2018148036.tif 000038
【図８】
2018148036.tif 000039
【図９】
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【図１０】
2018148036.tif 000041
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018148036.tif 000044
【図１４】
2018148036.tif 000045
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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