(57)【要約】【課題】圧延方向に対して角度を有する方向に磁化する場合であっても鉄損を低減する。【解決手段】本実施形態に係るベクトル磁気特性制御材は、鋼材の表面に交叉する２方向にスクラッチ処理が施されている。また、本実施形態に係る鉄心は、表面に交叉する２方向にスクラッチ処理が施されている方向性電磁鋼材によって構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に互いに交叉する２方向に線状のスクラッチ処理が施されているベクトル磁気特性制御材。
【請求項２】
少なくとも１方向の線状の前記スクラッチ処理は、２ｍｍ以下の平行間隔で施されている請求項１に記載のベクトル磁気特性制御材。
【請求項３】
三相変圧器の鉄心であって、請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によって構成されている鉄心。
【請求項４】
三相変圧器の鉄心であって、請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によってＴ接続部が構成されている鉄心。
【請求項５】
ギャップを有する鉄心であって、請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によって構成されている鉄心。
【請求項６】
請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によってヨーク部が構成されている鉄心。
【請求項７】
請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によってレグ部が構成されている鉄心。
【請求項８】
回転機の鉄心であって、請求項１または２に記載のベクトル磁気特性制御材によって構成されている鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性電磁鋼材自体に極磁区細分化処理を施したベクトル磁気特性制御材、および、このベクトル磁気特性制御材によって構成される鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、変圧器や回転機における大きな技術動向として、例えば高効率化を定めた規格が制定されるなど、省エネルギー化や効率化が推し進められている。とりわけ、鉄心で発生する電力損失である無負荷損、いわゆる「鉄損」を低減するため、各メーカは、鉄心材料の改良や鉄心構造の改良に注力している。
このような事情を背景として、例えば変圧器の鉄心には、損失の低減を図った素材であるいわゆる方向性電磁鋼材が採用されている。そして、その改良を図るための施策として、高配向性付与、磁区細分化制御、薄板化といった施策が展開されてきた。
【０００３】
なかでも磁区細分化制御は、我が国で開発された最新の鉄損低減技術である。即ち、例えば図１６に示すように、いわゆる方向性電磁鋼材は結晶構造を有しており、各結晶は、例えば図１７に示すように、微細な磁区を有する構造となっている。ここで、方向性電磁鋼材に外部から磁界がかかっていない状態では、並行する磁区は交互に異なる方向に向かう内部磁界を有する状態となる。そのため、方向性電磁鋼材全体として磁界が相互に相殺し、鉄損の発生が抑えられる。
【０００４】
しかし、方向性電磁鋼材に外部から磁界がかけられると、磁区の境目である磁壁が移動して、外部磁界と同じ方向に磁化された領域が広がる。そのため、方向性電磁鋼材全体として磁界を相互に相殺することができなくなり、その結果、鉄損の発生を抑えることができなくなってしまう。特に交流によって方向性電磁鋼材を磁化する場合、磁壁の移動方向が交互に切り替わることから、その磁壁の移動に伴うエネルギーが鉄損として発生しやすくなる。
【０００５】
ここで、鉄損と磁壁の移動速度には明確な相関性が認められており、磁壁の移動速度が大きいほど鉄損が大きくなる。そこで、磁区細分化制御では、この点に着目し、磁区を圧延方向に対して直角な方向である幅方向に細分化し、交流の１サイクルにおいて磁壁が移動する距離を短くする。これにより、磁壁の移動速度を小さくすることができ、鉄損の発生を抑えることができる。なお、磁区を細分化するための手法としては、方向性電磁鋼材の表面にレーザやプラズマを照射して局所的な熱ストレスを与える方法、方向性電磁鋼材の表面にギアによって機械的なストレスを与える方法などが実用化されている。このような手法は、一般的に、スクラッチ処理と称されている。
【０００６】
従来のスクラッチ処理は、磁区の幅方向に沿う一方向への細分化を目的としていることから、例えば特許文献１〜６に開示されているように、一方向に線状のレーザ痕などを形成する処理となっている。そのため、磁区を幅方向にしか細分化することができず、方向性電磁鋼材の圧延方向に磁化する場合の鉄損低減には効果を発揮できるが、圧延方向に対して角度を有する方向に磁化する場合の鉄損低減には効果を発揮することができない。そのため、例えば三相変圧器の鉄心、ギャップを有する鉄心、回転機の鉄心など圧延方向ＲＤ（Rolling direction）に平行な方向以外の方向例えば圧延方向ＲＤに対して垂直な方向ＴＤ（perpendicular to the rolling direction）：幅方向にも磁化される部位を有する鉄心を方向性電磁鋼材で構成した場合には、鉄損低減効果が限定されてしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−２２５２号公報
【特許文献２】特公昭５８−２６４０５号公報
【特許文献３】特開昭６０−１９２３１０号公報
【特許文献４】特開昭５６−６０００５号公報
【特許文献５】特開昭５４−８４２２９号公報
【特許文献６】特開２００８−６０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したスクラッチ処理に関する技術の改良は、主として、方向性電磁鋼材の製造メーカ側によって行われており、方向性電磁鋼材を用いて鉄心などを製造するユーザ側では行われていなかった。ところが、製造メーカとしては、製造した方向性電磁鋼材がユーザ側でどのような鉄心のどのような部位にどのような方向で使用されるのかを十分に把握あるいは予測できないという実情がある。そのため、製造メーカとしては、現状の「一方向」のみのスクラッチ処理の改良に注力しており、その一方向のみのスクラッチ処理が施された方向性電磁鋼材をどのように使用するのかはユーザ側に委ねている状況である。
【０００９】
よって、製造メーカ側においては、圧延方向ＲＤ（Rolling direction）に対して角度を有する方向に磁化する場合を想定した技術を改良しようとする動機および発想を得る機会が皆無であった。
【００１０】
そこで、本発明者は、従来と全く異なるベクトル磁気特性理論に基づく視点からの発明を提供する。すなわち、従来の考えでは磁場Ｈが小さい場合に限られていたが、磁場Ｈが大きくなっても、磁束密度Ｂと磁場Ｈのベクトル間の位相差角を減少させれば損失を大幅に減少させることができるとする観点に基づき、方向性電磁鋼材自体にベクトル磁気特性制御処理、即ち極磁区細分化処理をして大幅な材料改善をしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のベクトル磁気特性制御材は、方向性電磁鋼材自体の表面に互いに交叉する２方向の線状のスクラッチ処理を施して極磁区細分化したものである。
即ち、本発明のベクトル磁気特性制御材は、方向性電磁鋼材の主たる開発者であった方向性電磁鋼材の製造メーカが全く想定していなかった着想に基づきなされた発明であり、方向性電磁鋼材にいわゆるベクトル磁気特性が制御されたベクトル磁気特性制御材である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベクトル磁気特性制御材は、鉄損のヒステリシス損と渦電流損を大幅に低減する。後述の各実施態様で紹介するように、渦電流損を１２．９〜３０．５％低減することができる。これは、従来の一方向のスクラッチ処理を施した方向性電磁鋼材の鉄損低減率が６．７〜７．５％程度であるのに対して、想定をはるかに超えた極めて顕著な低減率である。
【００１３】
本発明の前記ベクトル磁気特性制御材の用途は極めて広範囲に亘るもので、例えば、限定されるものではないが、三相変圧器の鉄心におけるＴ接続部、ギャップを有する部分、ヨーク部、レグ部等に適用することが出来る。また回転電機等の電磁固定子や電磁回転子に適用して鉄損を大幅に低減して、変圧器や回転電機等の機能の高位安定と大幅な電力節減および寿命の長期化を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る方向性電磁鋼材の平面図
【図２】鉄損（過電流損）低減率の実測結果の一例を示す図
【図３】方向性電磁鋼材を回転磁界で励磁したときに発生する磁束の状況の一例を示す図
【図４】方向性電磁鋼材表面の拡大写真を示す図
【図５】スクラッチ処理した線状の平行間隔を変更した場合における鉄損低減率の実測結果の一例を示す図
【図６】スクラッチ処理の平行間隔に応じた鉄損低減率の変化の一例を示す図
【図７】鉄損低減率の計測エリアの一例を示す図１相当図
【図８】レーザ照射装置の動作条件の一例を示す図
【図９】第２実施形態に係る図１相当図
【図１０】第１実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率との比較結果の一例を示す図（その１）
【図１１】第１実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率との比較結果の一例を示す図（その２）
【図１２】第１実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材の鉄損低減率との比較結果の一例を示す図（その３）
【図１３】三相変圧器の鉄心の構成例を概略的に示す図
【図１４】Ｔ接続部に回転磁界が発生することを概略的に示す図
【図１５】ギャップ入り鉄心の構成例を概略的に示す図
【図１６】方向性電磁鋼材の結晶構造の一例を概略的に示す図
【図１７】方向性電磁鋼材の各結晶が微細な磁区を有していることを概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、方向性電磁鋼材自体の表面に互いに交叉する２方向の線状のスクラッチ処理を施して極磁区細分化した本発明のベクトル磁気特性制御材の前記極磁区細分化処理の実施形態と適用実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態で実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
例えば図１に示すように、本第１実施形態に係る方向性電磁鋼材１への極磁区細分化処理は、従来の１方向線のみのスクラッチ処理とは異なり、当該鋼材の表面の圧延方向ＲＤ及び圧延方向ＲＤに対して垂直な方向ＴＤに沿って互いに交叉する第１方向線rd-1と第２方向線td-1のスクラッチ処理Ｓが施されている。この場合、第１方向線rd-1は、方向性電磁鋼材１の圧延方向ＲＤと完全に同一あるいはほぼ同一の方向で設定されている。また、第２方向線td-1は、方向性電磁鋼材１の圧延方向ＲＤに対して完全に垂直な方向ＴＤあるいはほぼ直角な方向で設定されている。そして、第１方向線rd-1と第２方向線td-1は、相互に完全に直角あるいはほぼ直角となる関係である。なお、第１方向線rd-1は、圧延方向ＲＤに対して所定の変位角度を有する方向で設定してもよい。また、第２方向線td-1は、方向性電磁鋼材１の圧延方向ＴＤに垂直な方向ＴＤに対して所定の変位角度を有する方向で設定してもよい。また、この第１方向線rd-1と第２方向線td-1は、相互に直角となる関係でなくてもよく、一方が他方に対して所定の変位角度を有して傾いている関係となるように設定してもよい。
【００１７】
例えば図２に示す実測結果は、本第１実施形態に係る第１方向線rd-1と第２方向線td-1のスクラッチ処理Ｓを施した方向性電磁鋼材１を実際に作成し、全ての磁化方向に対する鉄損を比較するために、その方向性電磁鋼材１を有効な回転磁界で励磁したときの鉄損と従来の方向性電磁鋼材を有効な回転磁界で励磁したときの鉄損とを比較した結果を示している。なお、従来の方向性電磁鋼材として、圧延方向ＲＤに対して垂直な方向ＴＤのみの第２方向線td-1のスクラッチ処理を施した従来構成１と、圧延方向ＲＤのみの第１方向線rd-1のスクラッチ処理を施した従来構成２を用いた。また、例えば図３には、方向性電磁鋼材を回転磁界で励磁したときに発生する磁束の状況を示している。即ち、回転磁界で励磁することにより、例えば図３（ａ）に示すような交番磁束および図３（ｂ）に示すような回転磁束が発生する。
【００１８】
なお、今回の実測では、最大磁束密度(Bmax)は１．０［Ｔ］であった。但し、最大磁束密度は、例えば０．１〜１．１［Ｔ］の範囲で変動し得る。また、傾斜角度(θＢ)は０［ｄｅｇ］であった。また、軸比率(α)は１．０であった。軸比率(α)は、最少磁束密度(Bmin)を最大磁束密度(Bmax)で除算した値(α= Bmin／Bmax)である。
【００１９】
以上の条件で実施した図２に例示する実測結果によれば、圧延方向ＲＤに対して垂直な方向ＴＤのみの第２方向線td-1のスクラッチ処理を施した従来構成１の方向性電磁鋼材では、その鉄損低減率は僅か６．７［％］にとどまった。また、圧延方向ＲＤのみの第１方向線rd-1のスクラッチ処理を施した従来構成２の方向性電磁鋼材では、その鉄損低減率は僅か７．５［％］にとどまった。これに対して、本第１実施形態に係る第１方向線rd-1と第２方向線td-1のスクラッチ処理Ｓを施した方向性電磁鋼材１では、その鉄損低減率は１２．９［％］であった。即ち、本実施形態に係る方向性電磁鋼材１によれば、従来の１方向線のみのスクラッチ処理を施した方向性電磁鋼材に対して、著しく高い鉄損低減率が実現されていることが確認された。
【００２０】
例えば図４には、方向性電磁鋼材表面の拡大写真を示している。図４（ａ）は第１方向線rd-1と第２方向線td-1の何れもスクラッチ処理を施していない方向性電磁鋼材(Without laser)の表面、図４（ｂ）は圧延方向ＲＤに垂直な方向ＴＤのみに沿った第２方向線td-1にスクラッチ処理を施した方向性電磁鋼材(Laser scratches in the TD)の表面、図４（ｃ）は圧延方向ＲＤに平行な第１方向線rd-1のみにスクラッチ処理を施した方向性電磁鋼材(Laser scratches in the RD)の表面、図４（ｄ）は圧延方向ＲＤに平行な方向線rd-1と圧延方向ＲＤに垂直な方向ＴＤに平行な方向線td-1を交叉してスクラッチ処理を施した方向性電磁鋼材(Laser scratches in the TD+RD)の表面を拡大して示している。即ち、図４（ｄ）に示す方向性電磁鋼材、つまり、本実施形態に係る方向性電磁鋼材によれば、図４（ａ）〜（ｃ）に示す従来の方向性電磁鋼材に比べ、磁区が最も微細に分割されていることが確認できる。
【００２１】
また、本第１実施形態に係る前記第１方向線rd-1と第２方向線td-1のスクラッチ処理は、各方向線の何れにおいても所定の平行間隔を有して施されている。この場合、この所定の平行間隔は、０［ｍｍ］を含まない２［ｍｍ］以下の平行間隔で設定することが好ましい。例えば図５に示す実測結果は、スクラッチ処理において各方向線rd-1、td-1の所定の平行間隔を２［ｍｍ］〜０．２５［ｍｍ］の範囲で変更した場合において、回転磁界により励磁したときの鉄損の変化を示すものである。そして、図６には、スクラッチ処理の間隔に応じた鉄損低減率の変化の一例を示している。即ち、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬ(Laser scratches Pitch)を２．００［ｍｍ］で設定した場合の鉄損低減率は１２．９［％］であった。また、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬを１．００［ｍｍ］で設定した場合の鉄損低減率は１９．０［％］であった。また、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬを０．５０［ｍｍ］で設定した場合の鉄損低減率は３０．５［％］であった。また、スクラッチ処理の各方向rd-1、td-1線の平行間隔ＰＬを０．２５［ｍｍ］で設定した場合の鉄損低減率は２８．６［％］であった。このように、今回の実測結果によれば、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬを０．５０［ｍｍ］で設定した場合に鉄損低減率が最も高くなることが確認された。また、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬが狭い方が、鉄損低減率が高くなる傾向があることが確認された。
【００２２】
今回の実測により、スクラッチ処理の各方向線rd-1、td-1の平行間隔ＰＬを２．００［ｍｍ］〜０．２５［ｍｍ］とした場合に有意な鉄損低減が得られることが確認できた。なお、今回の実測では、方向ＲＤに沿うスクラッチ処理の方向線rd-1、td-1の平行間隔と方向ＴＤに沿うスクラッチ処理の方向線rd-1、td-1の平行間隔とを同じ間隔で設定した。しかし、方向ＲＤに沿うスクラッチ処理の方向線rd-1、td-1の平行間隔と方向ＴＤに沿うスクラッチ処理の方向線rd-1、td-1の平行間隔とを異ならせて設定してもよい。また、方向ＴＤ，ＲＤのうち少なくとも１方向のスクラッチ処理の方向線rd-1、td-1の平行間隔のみを、０［ｍｍ］を含まない２［ｍｍ］以下の平行間隔、より好ましくは、２．００［ｍｍ］〜０．２５［ｍｍ］の範囲の平行間隔で設定するようにしてもよい。
【００２３】
なお、本第１実施形態では、例えば図７に示すように、例えば８０［ｍｍ］×８０［ｍｍ］の方向性電磁鋼材１のほぼ中央部に設定した計測エリアＲにおいて発生する鉄損の低減を測定した。また、本実施形態では、例えばガルバノスキャナなどで構成される図示しない周知のレーザ照射装置により方向性電磁鋼材１にスクラッチ処理を施した。この場合、例えば図８に示すように、レーザの照射出力(Laser power)は２０［Ｗ］、レーザの照射速度(Laser speed)は８０００［ｍｍ／ｓ］、レーザの照射モード(Laser mode)は波形が連続する連続波形モード(Continuous wave mode)、レーザの照射方向(Scratch direction)は方向ＴＤおよび方向ＲＤの２方向で設定した。
【００２４】
本第１実施形態に係る方向性電磁鋼材１によれば、当該鋼材の表面に相互に交叉する第１方向線rd-1と第２方向線td-1のスクラッチ処理が施されていることにより、磁区が、当該鋼材の圧延方向ＲＤに対して垂直な方向ＴＤである幅方向だけでなく、当該鋼材の圧延方向ＲＤに沿う方向である長さ方向にも細分化された極めて微細な磁区構造が実現される。即ち、複数の粒状に近い磁区に分割されたような磁区構造となる。これにより、磁区が並ぶ方向に対して傾斜した磁界に対しても、該長さ方向に並ぶ磁区のそれぞれにおいて磁界の傾斜に応じて磁壁が移動するようになる。そのため、磁壁の移動がスムーズとなり、当該鋼材の圧延方向ＲＤに対して所定の角度を有する方向に磁化する場合であっても鉄損を低減することができる。
【００２５】
（第２実施形態）
例えば図９に示す方向性電磁鋼材２への極磁区細分化処理は、従来とは異なり、交叉する第１と第２の２つの方向線rd-2、td-2に沿って線状のスクラッチ処理Ｓが施されている。この場合、第１方向線rd-2は、方向性電磁鋼材１の圧延方向ＲＤに対して所定角度Ａ傾斜させた方向で設定されている。この場合、所定角度Ａは４５［°］で設定されている。また、第２方向線td-2は、方向性電磁鋼材１の圧延方向ＲＤに対して所定角度Ｂ傾斜させた方向で設定されている。この場合、所定角度Ｂは１３５［°］で設定されている。そして、第１方向線rd-2と第２方向線td-2は、相互に完全に直角あるいはほぼ直角となる関係で交叉してある。なお、第１方向線rd-2の所定角度Ａは、適宜変更して実施することができる。また、第２方向線td-2の所定角度Ｂは、適宜変更して実施することができる。また、第１方向線rd-2と第２方向線td-2は、相互に直角となる関係で交叉していなくてもよく、一方が他方に対して傾いている関係となるように設定してもよい。また第１方向線rd-2と第２方向線td-2のスクラッチ処理の平行間隔も適宜変更して実施することができる。
【００２６】
例えば図１０には、第１実施形態に係る方向性電磁鋼材１の鉄損低減率（ａ）と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材２の鉄損低減率（ｂ）とを比較して示している。即ち、方向性電磁鋼材２によっても方向性電磁鋼材１とほぼ同等の鉄損低減率が実現されることが確認された。なお、この比較試験において、回転磁界の最大磁束密度(Bmax)は０．１〜１．８［Ｔ］であり、傾斜角度(θＢ)は０［ｄｅｇ］であり、軸比率(α)は０であった。
【００２７】
また、例えば図１１には、第１実施形態に係る方向性電磁鋼材１の鉄損低減率（ａ）と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材２の鉄損低減率（ｂ）とを比較して示している。即ち、方向性電磁鋼材２によっても方向性電磁鋼材１とほぼ同等の鉄損低減率が実現されることが確認された。なお、この比較試験において、回転磁界の最大磁束密度(Bmax)は０．１〜１．０［Ｔ］であり、傾斜角度(θＢ)は９０［ｄｅｇ］であり、軸比率(α)は０であった。
【００２８】
また、例えば図１２には、第１実施形態に係る方向性電磁鋼材１の鉄損低減率（ａ）と第２実施形態に係る方向性電磁鋼材２の鉄損低減率（ｂ）とを比較して示している。即ち、方向性電磁鋼材２によっても方向性電磁鋼材１とほぼ同等の鉄損低減率が実現されることが確認された。なお、この比較試験において、回転磁界の最大磁束密度(Bmax)は０．１〜１．０［Ｔ］であり、傾斜角度(θＢ)は０［ｄｅｇ］であり、軸比率(α)は１であった。
【００２９】
本第２実施形態に係る方向性電磁鋼材２によっても、相互に交叉する２方向のスクラッチ処理により極磁区細分化処理が施されていることにより、磁区が、圧延方向ＲＤに対して垂直（直角）な方向ＴＤである幅方向だけでなく、圧延方向ＲＤに沿う方向である長さ方向にも細分化された極めて微細な磁区構造が実現される。即ち、複数の粒状に近い磁区に分割されたような磁区構造となる。これにより、磁区が並ぶ方向に対して傾斜した磁界に対しても、該長さ方向に並ぶ磁区のそれぞれにおいて磁界の傾斜に応じて磁壁が移動するようになり、磁壁の移動がスムーズとなって、圧延方向ＲＤに対して角度を有する方向に磁化する場合であっても鉄損を低減することができる。
【００３０】
（第３実施形態）
この第３実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、例えば図１３に示すように、三相変圧器の鉄心３は、Ｌ型に接続されるコーナ部３ａやＴ型に接続されるいわゆるＴ接続部３ｂを有する構成である。これらコーナ部３ａやＴ接続部３ｂでは、当該部分を構成する方向性電磁鋼材の圧延方向に対して角度を有する方向にも磁化される。そのため、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって鉄心３を構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３１】
（第４実施形態）
この第４実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって少なくとも一部分が構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、三相変圧器の鉄心３において、特にＴ接続部３ｂでは、例えば図１４に示すように、回転磁界が発生することが認められており、当該部分を構成する方向性電磁鋼材の圧延方向に対して角度を有する方向にも磁化される。そのため、特にＴ接合部３ｂでは、回転磁界による大きな鉄損が生じていた。
【００３２】
そこで、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって鉄心３のＴ接合部３ｂを構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。また、鉄心３の一部分であるＴ接合部３ｂのみを方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２の使用量を抑えることができ、スクラッチ処理に要するコストを抑制しつつ、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３３】
（第５実施形態）
この第５実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、例えば図１５に示すギャップを有する鉄心５は、例えばリアクトルや一部の変換装置用の変圧器などに採用される鉄心である。なお、ギャップとなる空隙には、図示しない絶縁性材料などが充填される。この種の鉄心５において、例えばギャップの近傍部分５ａあるいは近傍部分５ｂなどでは、当該部分を構成する方向性電磁鋼材の圧延方向に対して角度を有する方向にも磁化される。そのため、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって鉄心５を構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３４】
（第６実施形態）
この第６実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって少なくとも一部分が構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、例えば鉄心３あるいは鉄心５において、特にコイルが巻回されないヨーク部では、当該部分を構成する方向性電磁鋼材の圧延方向に対してほぼ直角な方向に磁化される傾向が強い。
【００３５】
そこで、コイルが巻回されないヨーク部の全体あるいは少なくとも一部を上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。また、鉄心の一部分であるヨーク部のみを方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２の使用量を抑えることができ、スクラッチ処理に要するコストを抑制しつつ、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３６】
（第７実施形態）
この第７実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって少なくとも一部分が構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、例えばギャップを有する鉄心５では、コイルが巻回されるレグ部が複数のブロック鉄心５ｃで構成されている。そのため、ギャップ部分において生じる磁束の広がり、いわゆるフリンジングにより、ブロック鉄心５ｃは、当該ブロック鉄心５ｃを構成する方向性電磁鋼材の圧延方向以外の方向にも磁化される。
【００３７】
そこで、レグ部を形成するブロック鉄心５ｃを上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。また、鉄心の一部分であるレグ部のみ、さらには当該レグ部を構成するブロック鉄心５ｃのみを方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２の使用量を抑えることができ、スクラッチ処理に要するコストを抑制しつつ、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。さらに、複数のブロック鉄心５ｃのうち上端および下端のブロック鉄心５ｃのみを方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成することにより、スクラッチ処理に要するコストを一層抑制しつつ、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３８】
（第８実施形態）
この第８実施形態は、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって構成される鉄心に係る実施形態である。即ち、回転電機の鉄心は、その殆どの部位において、方向性電磁鋼材の圧延方向に対して傾斜した方向にも磁化される。そのため、上述した方向性電磁鋼材１あるいは方向性電磁鋼材２によって回転電機の鉄心を構成することにより、上述した作用や効果を効果的に得ることができる。
【００３９】
（その他の実施形態）
本実施形態は、上述した複数の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形または拡張することができる。
例えば、周知のプラズマ照射装置によって、方向性電磁鋼材に、交叉する２方向のスクラッチ処理による極磁区細分化処理を施してもよい。また、図示しない微小なギアによって、方向性電磁鋼材に、交叉する２方向のスクラッチ処理による極磁区細分化処理を施してもよい。また、スクラッチ処理による極磁区細分化処理を施すための方法は、レーザ照射による方法、プラズマ照射による方法、ギアによる機械的な方法に限られるものではない。
【００４０】
以上に説明した本実施形態に係るベクトル磁気特性制御材は、方向性電磁鋼材の表面に互いに交叉する２方向にスクラッチ処理による極磁区細分化処理が施されている。また、以上に説明した本実施形態に係る鉄心は、該交叉する２方向のスクラッチ処理による極磁区細分化処理が施されている方向性電磁鋼材によって構成されている。よって、本実施形態に係るベクトル磁気特性制御材あるいはベクトル磁気特性制御材を適用した鉄心によれば、圧延方向ＲＤに対して角度を有する方向に磁化する場合であっても鉄損を低減することができる。
【００４１】
なお、ベクトル磁気特性制御材とその用途を説明した前記各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。前記各実施形態およびその変形は、前記特徴として記載した技術条件の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
図面中、１は方向性電磁鋼材、２は方向性電磁鋼材、３は三相変圧器の鉄心（鉄心）、５はギャップを有する鉄心（鉄心）を示す。
【図１】
2015106631.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
2015106631.tif 000006
【図６】
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【図７】
2015106631.tif 000008
【図８】
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【図９】
2015106631.tif 000010
【図１０】
2015106631.tif 000011
【図１１】
2015106631.tif 000012
【図１２】
2015106631.tif 000013
【図１３】
2015106631.tif 000014
【図１４】
2015106631.tif 000015
【図１５】
2015106631.tif 000016
【図１６】
2015106631.tif 000017
【図１７】
2015106631.tif 000018
【図４】
2015106631.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月13日(2013.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015106631.tif 000020
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015106631.tif 000021
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2015106631.tif 000022
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015106631.tif 000023
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2015106631.tif 000024
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2015106631.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月28日(2014.11.28)
【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】
鋼材の表面に互いに交叉する２方向に線状のスクラッチ処理が施されているベクトル磁気特性制御材。
【請求項２】
少なくとも１方向の線状の前記スクラッチ処理は、２ｍｍ以下の平行間隔で施されている請求項１に記載のベクトル磁気特性制御材。
【請求項３】
鋼材の表面に互いに交叉する２方向に線状のスクラッチ処理が施されているベクトル磁気特性制御材によって構成されている鉄心。
【請求項４】
前記ベクトル磁気特性制御材は、少なくとも１方向の線状の前記スクラッチ処理が２ｍｍ以下の平行間隔で施されている請求項３に記載の鉄心。
【請求項５】
三相変圧器の鉄心であって、前記ベクトル磁気特性制御材によって構成されている請求項３または４に記載の鉄心。
【請求項６】
三相変圧器の鉄心であって、前記ベクトル磁気特性制御材によってＴ接続部が構成されている請求項３または４に記載の鉄心。
【請求項７】
ギャップを有する鉄心であって、前記ベクトル磁気特性制御材によって構成されている請求項３または４に記載の鉄心。
【請求項８】
前記ベクトル磁気特性制御材によってヨーク部が構成されている請求項３または４に記載の鉄心。
【請求項９】
前記ベクトル磁気特性制御材によってレグ部が構成されている請求項３または４に記載の鉄心。
【請求項１０】
回転機の鉄心であって、前記ベクトル磁気特性制御材によって構成されている請求項３または４に記載の鉄心。