(57)【要約】【課題】磁石を保持する部材の透磁性を確保しつつ鉄損を抑えることができ、回転電機の性能を高めることができる回転電機のロータを提供する。【解決手段】複数の磁石７を保持しリング状をなすリング体７１と、リング体７１を一体回転可能に支持するロータ本体５０とを備え、リング体７１は、ロータ本体５０よりも磁気特性が優れている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石を保持しリング状をなす第１部材と、
前記第１部材を一体回転可能に支持する第２部材とを備え、
前記第１部材は、前記第２部材よりも磁気特性が優れていることを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
前記第１部材と前記第２部材とは、溶接、焼きばめ、接着、圧入の何れか一つを用いて互いに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記第１部材は、鉄を主成分とした炭素含有の鋳鉄系の軟磁性材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
前記軟磁性材料は、添加元素にケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン、タングステン、モリブデン、チタン及びリンの少なくとも１元素を含有することを特徴とする請求項３に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記軟磁性材料は、炭素４質量％以下、シリコン１〜５．１質量％を含有することを特徴とする請求項４に記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記第１部材は、フェライト系組織を主とした材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の回転電機のロータ。
【請求項７】
前記第２部材は、鋳造性に優れる材料でかつ非磁性材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電機やモータ等の回転電機に使用されるロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電機用アウターロータにおける磁路形成部位には、炭素鋼材であるＳ１０Ｃ，Ｓ１５Ｃ，Ｓ２５Ｃ，Ｓ４５Ｃ、ＳＰＣ２７０等が用いられ、所定のリング形状に切削加工されて使用されている。この場合、磁石部がリング部の内周領域に接着剤等で接合されている。そして、コイルが巻かれた鉄心コアとの間で磁路を形成し、アウターロータが回転することにより、鉄心コアに巻かれたコイルに誘導電流が流れ、発電が行われる。
【０００３】
また従来、珪素鋼板で形成したリング部の内部に取付孔を形成し、磁石部を取付孔に保持することにより磁石部をリング部の内部に埋設した構造のアウターロータが知られている。
【０００４】
また特許文献１には、回転軸線の回りで回転される取付部と取付部に一体的に形成され回転軸線に沿った内周領域及び外周領域を有するリング部とをもつロータ本体と、ロータ本体のリング部の内周領域において周方向に間隔を隔てて保持された複数個の磁石部とを備えるアウターロータを有するエンジン発電機が開示されている。この公報技術によれば、ロータ本体を構成する取付部及びリング部は金属板材をプレス成形で曲成して形成されているものと考えられる。
【０００５】
特許文献２には、ボス部とボス部から径外方向に延設された取付部とを有する鋳鉄製ロータに樹脂製ファンを設けると共に、磁石部を樹脂製ファンの内部に埋設した構造を有する遠心空冷用フライホイールが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３２８９５７号公報
【特許文献２】特開２００２−０９５１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した発電機用アウターロータによれば、前述したように、アウターロータが回転することにより、鉄心コアに巻かれたコイルに誘導電流が流れ、発電が行われる。この磁路においてアウターロータにおける鉄損によるロスが大きく、効率向上のための妨げとなった。
【０００７】
上記した珪素鋼板で形成したリング部の内部に磁石部を埋設した従来技術に係るアウターロータによれば、鋳鉄を用いるものではない。また特許文献１に係る技術によれば、ロータ本体を構成する取付部及びリング部は金属板材をプレス成形で曲成して形成されたものと考えられる。また、特許文献２に係る技術によれば、磁石部が樹脂製ファンの内部に埋設されているため、磁石部の保持に樹脂ファンを有効利用できるものの、磁石部の周囲に位置する樹脂部分は透磁率が低く、継鉄としての機能を果たすものではなく、磁石部の磁束の利用効率が低い。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、磁石を保持する部材の透磁性を確保しつつ鉄損を抑えることができ、回転電機の性能を高めることができる回転電機のロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の磁石を保持しリング状をなす第１部材と、前記第１部材を一体回転可能に支持する第２部材とを備え、前記第１部材は、前記第２部材よりも磁気特性が優れている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１部材と前記第２部材とは、溶接、焼きばめ、接着、圧入の何れか一つを用いて互いに固定されている。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１部材は、鉄を主成分とした炭素含有の鋳鉄系の軟磁性材料である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記軟磁性材料は、添加元素にケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン、タングステン、モリブデン、チタン及びリンの少なくとも１元素を含有する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記軟磁性材料は、炭素４質量％以下、シリコン１〜５．１質量％を含有する。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の発明において、前記第１部材は、フェライト系組織を主とした材料からなる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の発明において、前記第２部材は、鋳造性に優れる材料でかつ非磁性材料である。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば以下に示す作用を得る。第１部材は、継鉄として機能するものであり、各磁石とともに磁気回路の一部を構成する。第１部材は、第２部材よりも磁気特性が優れている。磁気特性のひとつとして、透磁性が挙げられる。即ち、第１部材は、第２部材よりも透磁性が高い。従って第１部材の材質は、第２部材の材質よりも継鉄として適している。第１部材と第２部材とは、互いに別部材とされている。従って、第１部材は、磁気特性が優れた材料（部材）から形成し、第２部材は、構造材として優れた材料（部材）から形成することが可能となる。このため、例えば一つの部材で第１部材と第２部材とを兼用したロータに比して、本発明の回転電機のロータは、ロータとして機能性及び耐久性を高めることができる。なお、回転電機としては、発電機、モータが挙げられる。ロータとしては、アウターロータ、インナーロータでもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。第１部材と第２部材とは、溶接、焼きばめ、接着、圧入の何れか一つを用いて互いに固定されている。例えば第１部材と第２部材とを締結体を用いて互いに固定すると、回転方向において締結体にて固定した部分の重量と、その他の部分の重量とが大きく変わってしまい回転が円滑に行えないことがあるが、本発明ではそのようなことが軽減される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。鉄を主成分とした炭素含有の鋳鉄系の軟磁性材料としては、鋳鉄及び鋼が挙げられる。軟磁性材料は、炭素を含んでいるため、鋳込み時に溶湯の湯流れ性を向上させて鋳造性をよりいっそう高めることができる。なお、軟磁性材料とは、それにコイルを巻いてコイルに電流を流すと一時的に電磁石になり、電流を切れば、ただの鉄に戻る磁性材料のことをいう。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。添加元素にケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン（ほう素）、タングステン、モリブデン、チタン及びリンの少なくとも１元素を含有する軟磁性材料としては、鋳鉄が挙げられる。ボロンを配合すれば、鉄−ボロン系化合物、鉄−ボロン−炭素系化合物等の化合物がフェライト系マトリックスの粒界に生成されるため、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。
【００１７】
ボロンと同様の作用効果を奏するものとしては、バナジウム、タングステン、モリブデン、及びチタンである。これらのボロン、バナジウム、タングステン、モリブデン、及びチタンは、炭化物生成元素である。なお、炭化物生成元素でないリン（Ｐ）も、炭化物生成元素と同様の作用効果を奏する。リンを配合すれば、鉄―リン系化合物がフェライト系マトリックスの流界に生成されるため、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。また、アルミニウム、ケイ素、ニッケル及びコバルトのうち少なくとも一つを配合すれば、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。シリコンはフェライト化を促進させ、透磁率を高くすることができるが、過剰であれば、硬度が高くなり、切削加工等の後加工をする場合には後加工が困難となり、更に湯流れ性も低下し、鋳造性が低下する傾向が認められる。後加工性や鋳造性等があまり問題とならないときには、シリコン量を増加させることができる。そこで、好ましくは、シリコン量を１．０〜５．１質量％に設定することが望ましい。この場合、シリコン量については、下限側は１．０質量％以上，１．２質量％以上，１．４質量％以上が挙げられ、上限側は３質量％以下，４質量％以下，５．１質量％以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない。従ってシリコン量としては１．０〜５．１質量％が好適であり、１．２〜４質量％がより好適であり、１．４〜３質量％が最適である。但しこれらに限定されるものではない。
【００１９】
前述したようにシリコンはフェライト化を促進させ、鋳鉄製の軟磁性材料の透磁率を高めるのに寄与するため、質量比でシリコン量は炭素量と実質的に同量または炭素量よりも多くすることができる。従って、質量比でシリコン量／炭素量としては、０．９０以上、０．９５以上、１．２以上、１．８以上、また８以下、１０以下、１５以下、２０以下を例示することができる。
【００２０】
炭素は溶湯の凝固開始温度を低下させるため、溶湯の湯流れ性を向上させて鋳造性を改善させるが、炭素が過剰であると、透磁性を損なうおそれがある。そこで、好ましくは、炭素量を４質量％以下に設定することが望ましい。この場合、炭素量については、下限側は０．０１質量％以上，０．１質量％以上，０．５質量％以上が挙げられ、上限側は２．０質量％以下，３．０質量％以下，４．０質量％以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない。従って炭素量としては０．０１〜４．０質量％が好適であり、０．１〜３．０質量％がより好適であり、０．５〜２．０質量％が最適である。但しこれらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、ＣＥ値が２以上の炭素量、シリコン量を含有することが好ましい。これにより良好な鋳造性、磁気特性等が得られる。ＣＥ値は炭素当量であり、ＣＥ値は次の式１で求められる。
【００２２】
ＣＥ値＝炭素量（質量％）＋シリコン量（質量％）×１／３……（式１）
本発明に係るフェライト系鋳鉄は、熱処理して使用しても良いし、あるいは、熱処理なしで使用しても良い。熱処理によりフェライト面積率を高めることができる。熱処理なしで使用するときには、鋳放し状態でフェライト面積率を確保するため、ＣＥ値を高くすることができる。ＣＥ値は熱処理の有無、鋳鉄系軟磁性材料の用途、材質、他の合金元素量、要請される強度、コスト等によっても相違するが、ＣＥ値の下限側としては０．３以上、０．３４以上、０．３５以上、あるいは０．５以上を例示することができ、上限側としては３．６以下、３．７以下、４以下を例示することができる。従って亜共晶領域、共晶領域、過共晶領域のいずれでも良い。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。フェライト系鋳鉄はフェライト系マトリックスをもつ。フェライトはα鉄系であり、固溶している炭素量が少なく、純鉄に近い炭素固溶量であるため、本来的に磁気特性が優れ、高い透磁率をもつ。フェライト系鋳鉄とは、マトリックスにおいて面積率でフェライトが４０％以上占めるものをいう。従って、マトリックスを１００％としたとき、フェライトは面積率で、６０％以上、８０％以上とすることが好ましく、更に９０％以上、９５％以上とすることが好ましい。実質的に１００％とすることがなお好ましい。フェライト面積率が大きいほど、フェライトリッチであり、マトリックスが純鉄に近づき、透磁性は改善される。
【００２４】
ここで、フェライト面積率は、２次元的切断面のマトリックスにおいてフェライトが占める面積率である。マトリックスは黒鉛の面積を含まない意味である。また、黒鉛及び炭化物（セメンタイト及びパーライトを含まない）の双方が生成される場合には、マトリックスは黒鉛及び炭化物を含まない意味である。故に、バナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物、ボロン炭化物等の炭化物が黒鉛と共に生成されている場合には、これらの炭化物の面積、黒鉛の面積を視野面積から差し引いた面積をマトリックスとし、このマトリックスを１００％としたとき、その１００％においてフェライトが占める面積を意味する。
【００２５】
フェライト系鋳鉄は、フェライトが４０％以上占める限り、セメンタイト、パーライト等が生成されていない場合も、セメンタイトやパーライト等が一部に生成されている場合も対象とする。鋳放し状態でチルが生じるとき等には、高温領域（一般的には７００℃以上，１２００℃以下）で加熱保持する熱処理を行うことができる。熱処理によりフェライト面積率を増加させて、磁気特性を改善することができる。
【００２６】
この場合、磁石を保持する第１部材の透磁性を高めることができ、該第１部材の継鉄としての機能を高めることができる。第１部材の透磁性を高めるためには、第１部材にはパーライトが少ないか、存在しないことが好ましい。パーライト面積率は、２次元的切断面のマトリックスにおいてパーライトが占める面積率であり、求め方は前記したフェライト面積率の求め方を準用する。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて以下に示す作用を得る。例えば第２部材を、桶型形状に製作する場合には、鉄鋼を削りだしてお椀型を製作するよりも、鋳造にて桶型形状を粗方形成し、その後その表面を仕上げ加工することで桶型形状を製作する方が低コストでできる。また、例えば第２部材を、径の大きな貫通孔を有する形状に製作する場合でも同様である。第２部材は、非磁性材料であるため、透磁率が低く、磁気抵抗を有するため、磁気抵抗部としての役割を期待することができ、漏れ磁束の低減に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、磁石を保持する部材の透磁性を確保しつつ鉄損を抑えることができ、回転電機の性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を発電機のアウターロータに適用した実施形態について具体的に説明する。図１に示すように、発電機１は、エンジン（ガスエンジン，ガソリンエンジン，ディーゼルエンジンを含む）等の駆動源により回転される回転軸２と、回転軸２の端部を覆うようにエンジンに固定されたハウジング３と、ハウジング３に接続されたステータ４と、回転軸２の軸端に固定されたアウターロータ５とを有する。アウターロータ５は、回転電機のロータに相当する。
【００３０】
ステータ４は、リング室４０、リング状の内側取付部４１、リング状の外側取付部４２を同軸的にもつカバー４３と、カバー４３の内側取付部４１に取付具としての取付ボルト４４により固定された珪素鋼板からなる積層体で形成されたステータコア４５と、ステータコア４５に巻装されたコイル４６とを有する。ここで、カバー４３の外側取付部４２をハウジング３の着座部３０に取付具としての取付ボルト４４により連結することにより、ステータ４はハウジング３に固定されている。
【００３１】
アウターロータ５は、ロータ本体５０と、ロータ本体５０に固定されたリング体７１と、リング体７１に固定（保持）された複数個の磁石７とを有する。ロータ本体５０は第２部材に相当し、リング体７１は第１部材に相当する。アウターロータ５のロータ本体５０は、桶型形状をなしている。ロータ本体５０は、回転軸２の軸端に固定され回転軸芯Ｐの回りで回転される取付部としてのフランジ部５１と、フランジ部５１の外周部に一体的に且つ同軸的に形成されたリング部５５とを有する。フランジ部５１は円盤状をなしており、回転軸２とリング部５５とを連結させる連結部として機能することができる。フランジ部５１の中央域には、挿通孔５３をもつボス部５２が一体的に形成されている。ボス部５２の挿通孔５３に挿通された取付具としての取付ボルト５４を介して、アウターロータ５のフランジ部５１のボス部５２は回転軸２の軸端に着脱可能に固定されている。ボス部５２は回転軸２の軸端に当接する当接面５２ａを有しており、強化のために、フランジ部５１の他の部位よりも厚肉化されている。この場合、厚肉化されたボス部５２は重量増加により、アウターロータ５におけるフライホイール効果を期待することができる。
【００３２】
アウターロータ５のリング部５５は、フランジ部５１に対して片持ち支持構造とされている。リング部５５には、内周面５７を備えている。リング部５５の内周面５７は、リング部５５の先端側が、該リング部５５の基端側より拡径された段部７０とされている。
【００３３】
リング部５５の段部７０には、リング状をなすリング体７１が固定されている。本実施形態では、リング部５５とリング体７１とは、接着剤にて互いに固定されている。
図２に示すように、リング体７１の内周面７２には、切削加工で形成された着座面６０をもつ着座溝６１を有する。着座溝６１は、内周面７２において周方向に所定間隔毎に形成されている。
【００３４】
図１に示すように、フランジ部５１には、冷却用の風を生成する複数個の羽根部５６が周方向に間隔を隔ててステータコア４５に対面する側に突出形成されている。
図２に示すように、磁石７は、永久磁石で形成されている。磁石７はネオジム系またはサマリウム系等で形成されているが、材質は特に限定されない。各磁石７は、着座溝６１にそれぞれ配置され、接着剤にてリング体７１に固定されている。着座溝６１の一対の溝側面６１ｓには、磁石７が嵌入されている。このため、アウターロータ５の回転速度が変化したときに、磁石７がアウターロータ５から剥離することがない。
【００３５】
図１において、ロータ本体５０は、オーステナイト系鋳鉄を母材として形成されている。オーステナイト系鋳鉄としては、例えばニレジスト鋳鉄、ニクロシラル鋳鉄、ノーマグ鋳鉄などがある。オーステナイト系鋳鉄は、非磁性体である。即ち、ロータ本体５０は、磁気抵抗が大きく、透磁率が低いため、磁気抵抗部として機能することができる。そのため、リング体７１における磁束がロータ本体５０側へ漏れることを抑制でき、漏れ磁束を低減させることができる。従ってリング体７１における良好な磁路形成に有利であり、発電性能を向上させることができる。また、ロータ本体５０は、リング体７１に比して構造部材としての機能が高い鋳鉄とされている。
【００３６】
一方、リング体７１は、黒鉛を含むフェライト系組織を主として形成されている。即ち、リング体７１は、鉄を主成分とした炭素含有の軟磁性材料から形成されている。リング体７１は、ロータ本体５０に比して磁気特性に優れた材質とされている。リング体７１は、フェライト面積率が９０％以上、９５％以上に設定されている。リング体７１は、フェライト面積率が大きくなるほど、パーライト面積率が小さくなるようになっている。
【００３７】
リング体７１を構成するフェライト系鋳鉄には多数の黒鉛が分散している。黒鉛は、球状黒鉛、ＣＶ黒鉛（コンパクト・バーミキュラ黒鉛）、片状黒鉛、塊状黒鉛、多形状黒鉛、バラ状黒鉛、共晶黒鉛のうちの少なくともいずれかの形態とされている。黒鉛はフェライト系マトリックスよりも比抵抗が高いため、渦電流を迂回させる作用を果たすことができ、渦電流損を低減させ、ひいては鉄損の低減に貢献できる。球状黒鉛、ＣＶ黒鉛（コンパクト・バーミキュラ黒鉛）、塊状黒鉛、多形状黒鉛等は、比抵抗を高めて鉄損を低減させることができ、更に、強度確保に有効である。片状黒鉛は黒鉛長が長いため、渦電流の高い迂回性を期待することができる。
【００３８】
上記したフェライト系鋳鉄は、シリコン１．０〜５．１質量％、炭素０．０１〜４．０質量％含む範囲内で、要請される透磁性、強度等を考慮して適宜選択することができる。なお、フェライト系鋳鉄は、シリコン１．２〜４質量％、炭素０．１〜３．０質量％含む範囲内で適宜選択することがより好ましい。さらに、フェライト系鋳鉄は、シリコン１．４〜３質量％、炭素０．５〜２．０質量％含む範囲内で適宜選択することが最適である。
【００３９】
次に、第１比較実験及び第２比較実験を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
＜第１比較実験＞
まず、第１比較実験について説明する。この第１比較実験では、製造例１，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃのテストピース及び比較例１〜３のテストピースを製造し、それらの特性比較を行ったものである。
【００４０】
（製造例１）
表１に示すように、高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０質量％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９．３ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：７０質量％）を重量で１０００ｇと、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％）を重量で１６７０ｇを秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を元湯とした。
【００４１】
そしてルツボに、球状化処理剤（東洋電化製ＴＤＣＲ−５／Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型，アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（鉄−シリコン系）を重量で３０ｇを用い、注湯流接種を行った。鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。鋳物は、熱処理することなく、鋳放しされたものである。
【００４２】
この鋳物から磁気特性測定用のリング状のテストピース（直径３６ｍｍ、内径１９ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を切削加工により切りだし、このテストピースについて焼鈍し（１０００℃×５時間）た。なお、以下で説明する製造例２Ａ〜５Ｃのテストピースも、このテストピースと同じサイズである。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表２に示すように、上記方法により製造された製造例１のテストピースは、炭素：３．３質量％、シリコン：４．８質量％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる球状黒鉛鋳鉄である。製造例１のテストピースは、マンガンは０．２〜０．６質量％程度（表では示していない）、不可避のリン、イオウが含まれている。この球状黒鉛鋳鉄は、シリコンを含むフェライトマトリックスに球状黒鉛が分散したフェライト系鋳鉄である。製造例１のテストピースは、フェライト面積率が１００％と純鉄と同じ値となった。
【００４５】
【表２】
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【００４６】
（製造例２Ａ）
高純度の銑鉄、鋼材、加炭剤、フェロシリコン、フェロボロン塊体を表１に示す重量で秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を元湯とした。そしてルツボに、球状化処理剤（Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型，アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（鉄−シリコン系）を重量で３０ｇ用い、注湯流接種を行った。鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。そして製造例１と同様に、鋳物からテストピースを切りだした。このテストピースは、熱処理していない。
【００４７】
表２に示すように、上記方法により製造された製造例２Ａのテストピースは、炭素：２質量％、シリコン：３質量％、ボロン：０．０７質量％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる鋳鉄系軟磁性材料である。この鋳物（製造例２Ａのテストピース）では、ＣＶ（コンパクト・バーミュキュラー）黒鉛がフェライト系マトリックスに分散している。製造例２Ａのテストピースは、フェライト面積率が９５％と純鉄に近い値となった。
【００４８】
（製造例２Ｂ）
炭素：２．３質量％、シリコン：３．４質量％、ボロン：０．０３質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料（製造例２Ｂのテストピース）を、製造例２Ａと同様な方法及び使用材料は表１に示す重量に変更して作製した。この鋳鉄（製造例２Ｂのテストピース）ではＣＶ（コンパクト・バーミュキュラー）黒鉛がフェライト系マトリックスに分散している。表２に示すように、製造例２Ｂのテストピースは、フェライト面積率が９６％と純鉄に近い値となった。
【００４９】
（製造例３Ａ）
製造例３シリーズは炭化物生成元素としてバナジウムを配合した場合である。先ず、高純度の銑鉄、鋼材、加炭剤、フェロシリコン、フェロバナジウム（ＦｅＶ）を表３に示す重量で秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を元湯とした。そしてルツボに、球状化処理剤（Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型，アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（鉄−シリコン系）を重量で３０ｇ用い、注湯流接種を行った。鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。この鋳物からテストピースを切りだした。このテストピースは、熱処理していない。
【００５０】
【表３】
2005287107.tif 000005
【００５１】
表２に示すように、上記方法により製造された製造例３Ａのテストピースは、炭素：３．６質量％、シリコン：４．８７質量％、炭化物系形成元素であるバナジウム：２．０３質量％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる球状黒鉛鋳鉄である。製造例３Ａのテストピースは、マンガンが０．２〜０．６質量％（表では示していない）程度、不可避のリン、イオウが含まれている。製造例３Ａのテストピースは、フェライト面積率が９５％と純鉄に近い値となった。
【００５２】
この場合、フェライト系マトリックスに球状黒鉛が分散して生成されていたが、球状化が充分には行われず球状が崩れた多形状黒鉛も生成していた。バナジウムが含まれているため、球状化処理したとしても、球状化率は多少低下するものである。多形状黒鉛は渦電流の迂回性を高めるのに寄与できるものと推察される。更にフェライト系マトリックスに、平均粒径が３０μｍ以下の粒状のバナジウム炭化物（ＶＣ）が分散して生成されていた。フェライト系マトリックス含まれている炭素を炭化物生成元素であるバナジウムが消費してバナジウム炭化物（ＶＣ）を生成するため、フェライト系マトリックスにおける炭素量が低減され、これによりフェライト系マトリックスが純鉄の組成に一層近くなり、透磁性が改善され、磁束密度が向上するものと推察される。
【００５３】
（製造例３Ｂ）
炭素：２．１１質量％、シリコン：３．９１質量％、バナジウム：０．９９質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料（製造例３Ｂのテストピース）を、製造例３Ａと同様な方法及び使用材料は表３に示す重量に変更して作製した。表２に示すように、製造例３Ｂのテストピースは、フェライト面積率が１００％と純鉄と同じ値となった。
【００５４】
（製造例３Ｃ）
炭素：２質量％、シリコン：１．５質量％、バナジウム：０．４９質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料（製造例３Ｃのテストピース）を、製造例３Ａと同様な方法及び使用材料は表３に示す重量に変更して作製した。表２に示すように、製造例３Ｃのテストピースは、フェライト面積率が９９％と純鉄に近い値となった。
【００５５】
（製造例３Ｄ）
炭素：２．０１質量％、シリコン：１．６６質量％、バナジウム：０．５３５質量％、ボロン：０．０５質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料（製造例３Ｄのテストピース）を、製造例３Ａと同様な方法及び使用材料は表３に示す重量に変更して作製した。この場合、フェロボロン（ＦｅＢ）塊体を重量で１４ｇ用い、湯流接種時にフェロシリコンと共に添加した。表２に示すように、製造例３Ｄのテストピースは、フェライト面積率が９９％と純鉄に近い値となった。
【００５６】
（製造例４Ａ）
製造例４シリーズはフェライト面積率を抑えつつアルミニウムを配合した場合である。先ず、表４に示すように、高純度の銑鉄、鋼材、加炭剤、フェロシリコンを秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を出湯する直前に、金属アルミニウムを重量で５３０ｇ添加して該湯を湯元とした。そしてルツボに、球状化処理剤（Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型，アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（鉄−シリコン系）を重量で３０ｇ用い、注湯流接種を行った。鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。テストピースは、熱処理することなく、鋳放し状態で使用される。
【００５７】
【表４】
2005287107.tif 000006
【００５８】
表２に示すように、上記方法により製造された製造例４Ａのテストピースは、炭素：２．４７質量％、シリコン：２．７８質量％、アルミニウム：１．８４質量％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる鋳鉄を形成した。なおマンガンは０．２〜０．６質量％（表では示していない）程度、不可避のリン、イオウが含まれている。この場合、フェライト系マトリックスに球状黒鉛、コンパクト・バーミュキュラー黒鉛（ＣＶ黒鉛）が分散して生成されていた。製造例４Ａのテストピースは、フェライト面積率が４３％になった。
【００５９】
（製造例４Ｂ）
炭素：２．５５質量％、シリコン：２．６８質量％、アルミニウム：０．９０質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄（製造例４Ｂのテストピース）を、製造例４Ａと同様な方法及び使用材料は表４に示す重量に変更して作製した。表２に示すように、製造例４Ｂのテストピースは、フェライト面積率が４０％になった。
【００６０】
（製造例５Ａ）
製造例５シリーズはフェライト面積率を高めつつアルミニウムを配合した場合である。先ず、高純度の銑鉄、鋼材、加炭剤、フェロシリコン、金属アルミニウムを表５で示す重量で秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を元湯とした。そしてルツボに、球状化処理剤（Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型，アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（鉄−シリコン系）を重量で３０ｇ用い、注湯流接種を行った。鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。この鋳物からテストピースを切りだした。このテストピースは、熱処理していない。
【００６１】
【表５】
2005287107.tif 000007
【００６２】
表２に示すように、上記方法により製造された製造例５Ａのテストピースは、炭素：３．５質量％、シリコン：４．８４質量％、アルミニウム：２．０５質量％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる鋳鉄である。製造例５Ａのテストピースは、マンガンは０．２〜０．６質量％（表では示していない）程度、不可避のリン、イオウが含まれている。この場合、フェライト系マトリックスに球状黒鉛、コンパクト・バーミュキュラー黒鉛（ＣＶ黒鉛）、多形状黒鉛が分散して生成されていた。製造例５Ａのテストピースは、フェライト面積率が９５％と純鉄に近い値となった。
【００６３】
（製造例５Ｂ）
炭素：３．４７質量％、シリコン：５．１質量％、アルミニウム：２．０７質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄（製造例５Ｂのテストピース）を、製造例５Ａと同様な方法及び使用材料は表５に示す重量に変更して作製した。表２に示すように、製造例５Ｂのテストピースは、フェライト面積率が９６％と純鉄に近い値となった。
【００６４】
（製造例５Ｃ）
炭素：３．３２質量％、シリコン：４．９８質量％、アルミニウム：１．５４質量％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄（製造例５Ｃのテストピース）を、製造例５Ａと同様な方法及び使用材料は表５に示す重量に変更して作製した。表２に示すように、製造例５Ｃのテストピースは、フェライト面積率が９５％と純鉄に近い値となった。
【００６５】
（比較例１〜３）
さらに比較例１〜３として炭素鋼であるＳ１５Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ４５Ｃからそれぞれリング状のテストピース（直径３６ｍｍ、内径１９ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を形成した。
【００６６】
表２に示すように、比較例１であるＳ１５Ｃは炭素量０．１５質量％、フェライト面積率９８％であり、比較例２であるＳ２５Ｃは炭素量０．２５質量％、フェライト面積率９７％であり、比較例３であるＳ４５Ｃは炭素量０．４５質量％、フェライト面積率９６％である。
（製造例１〜５Ｃのテストピースと比較例１〜３のテストピースとの特性比較）
上記製造例１〜５Ｃ及び比較例１〜３のテストピースを用いて交流磁気特性測定を実施した。各テストピースには、テスト用励磁コイルを２００ターン巻き、テスト用検出コイルを５０ターン巻いた。交流磁気特性測定には、岩崎通信機（株）Ｂ−Ｈアナライザー  ＳＹ−８２３２を用い、交流周波数２４０Ｈｚ、磁界１００００Ａ／ｍという条件下で、飽和磁界密度（ｍＴ）、鉄損（ｋＷ／ｍ３）について測定した。交流測定時における測定装置の磁気特性値のバラツキは１％以内であった。
【００６７】
製造例１〜５Ｃ及び比較例１〜３のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）及び体積当たりの鉄損が、それぞれ表６に示す結果となった。
【００６８】
【表６】
2005287107.tif 000008
【００６９】
従って、表６に示すように、製造例１〜５Ｃのテストピースは、比較例１〜３のテストピースに比して、飽和磁束密度が大きくなり、かつ鉄損が小さくなり、軟磁性材料として好適に機能できる。
【００７０】
また、表７は、製造例２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃのテストピースに対して、交流周波数を２４０Ｈｚから２００Ｈｚ及び４００Ｈｚに変更して交流磁気特性測定を実施したものである。
【００７１】
【表７】
2005287107.tif 000009
【００７２】
表６も合わせて参照すると、製造例２Ａ，２Ｂのテストピースは、交流周波数が２００Ｈｚ、２４０Ｈｚ、４００Ｈｚと大きくなるにつれ、飽和磁束密度（Ｂｍ）が次第に減少し、鉄損が次第に大きくなる特性が表れた。
【００７３】
製造例３Ａ〜３Ｃのテストピースは、交流周波数が２００Ｈｚの場合及び４００Ｈｚの場合に比して２４０Ｈｚの場合が最も飽和磁束密度（Ｂｍ）が大きく、鉄損は、交流周波数が大きくなるにつれ次第に大きくなる特性が現れた。
【００７４】
製造例５Ａ〜５Ｃのテストピースにおいても、製造例３Ａ〜３Ｃのテストピースと同様の特性が現れた。
＜第２比較実験＞
次に、第２比較実験について説明する。この第２比較実験では、製造例６〜９のテストピース及び比較例４〜６のテストピースを製造し、それらの特性比較を行ったものである。
（製造例６）
表８に示すように、高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０質量％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：９０質量％）を重量で７３３ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％以上）を重量で９７３ｇを溶解用ルツボに入れる。その溶解用ルツボを高周波炉にて溶解し、この溶解した湯を元湯とする。１６００℃にて溶解した元湯を、小型ルツボに注ぐ。そしてルツボに、球状化処理剤（東洋電化製ＴＤＣＲ−５／Ｍｇ：４．８質量％、シリコン：４６質量％、Ｃａ：２．４質量％、残部：Ｆｅ）を重量で３６０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に鉄屑にて球状化処理剤をカバーした。このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。その後、鋳型（自硬性の砂型、アルカリフェノールをバインダとして使用）に元湯を注湯する。注湯温度は１５００℃で、注湯時は大阪特殊合金製のカルバロイ（鉄−シリコン系）を用い、注湯流接種（鉄ボロン化合物の粉末６６ｇを添加しながら注湯する）を行った。鋳型へ注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出す。なお、鋳型内のキャビティは、直径６０ｍｍ、高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳物が形成できるように形成した。
【００７５】
この鋳物（軟磁性材料）から厚さ２．２ｍｍの円盤を切削により切り出し、この円盤を窒素、水素、二酸化炭素の混合ガス（二酸化炭素ガスがリッチ）雰囲気中で９５０〜１０５０℃の温度領域で熱処理し、円盤の炭素成分をその表層から徐々に除去した。その後、その円盤から直径２６ｍｍ、内径１９ｍｍ、厚さ２ｍｍのテストピースを切削により切り出した。
【００７６】
【表８】
2005287107.tif 000010
【００７７】
表９に示すように、製造例６のテストピースは、炭素：０．２４６質量％、シリコン：１．４７質量％、ボロン：０．０５質量％を含み、残部実質的に鉄からなる軟磁性材料となった。製造例６のテストピースは、透磁性を妨げるマトリックス炭素量が０．０１質量％以下に抑えることができた。製造例６のテストピースは、フェライト面積率が９９％以上であり純鉄に近い値となった。
【００７８】
【表９】
2005287107.tif 000011
【００７９】
（製造例７）
製造例７は、製造例６における配合割合を変更したものに相当する。詳しくは、表８に示すように、製造例７は、高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０質量％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：９０質量％）を重量で５６８ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％以上）を重量で１７１３ｇを材料として製造したテストピースである。この製造例７では、ボロンを添加していない。
【００８０】
表９に示すように、製造例７のテストピースは、炭素：０．１８質量％、シリコン：２．８２質量％を含み、残部実質的に鉄からなる軟磁性材料となった。製造例７のテストピースは、透磁性を妨げるマトリックス炭素量が０．０１質量％以下に抑えることができた。製造例７のテストピースは、フェライト面積率が９９％以上であり純鉄に近い値となった。
【００８１】
（製造例８）
製造例８は、製造例７における配合割合を変更したものに相当する。詳しくは、表８に示すように、製造例８は、高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０質量％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：９０質量％）を重量で５８０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％以上）を重量で９９０ｇを材料として製造したテストピースである。
【００８２】
なお、この製造例８のテストピースに対しては、窒素、水素、二酸化炭素の混合ガス雰囲気を用いて表面処理を行うのではなく、真空中で１０００℃の温度で５時間熱処理を行ったものである。円盤は、この熱処理によりフェライト面積率を高めることができる。
【００８３】
この結果、表９に示すように、製造例８のテストピースは、炭素：１．６２質量％、シリコン：１．５２質量％を含み、残部実質的に鉄からなる軟磁性材料となった。製造例８のテストピースは、透磁性を妨げるマトリックス炭素量が０．０６質量％に抑えることができた。製造例８のテストピースは、フェライト面積率が９９％以上であり純鉄に近い値となった。
【００８４】
（製造例９）
製造例９は、製造例８における配合割合を変更したものに相当する。詳しくは、表８に示すように、製造例９は、高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０質量％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：９０質量％）を重量で５６８ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０質量％以上）を重量で１７１３ｇを材料として製造したテストピースである。
【００８５】
この結果、表９に示すように、製造例９のテストピースは、炭素：１．５５質量％、シリコン：３．０１質量％を含み、残部実質的に鉄からなる軟磁性材料となった。製造例９のテストピースは、透磁性を妨げるマトリックス炭素量が０．０４質量％に抑えることができた。製造例９のテストピースは、フェライト面積率が９９％以上であり純鉄に近い値となった。
【００８６】
（比較例４〜６）
さらに比較例４〜６として炭素鋼であるＳ１５Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ４５Ｃからそれぞれリング状のテストピース（直径２６ｍｍ、内径１９ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を形成した。
【００８７】
表９に示すように、比較例４であるＳ１５Ｃは炭素量０．１５質量％、フェライト面積率９８％であり、比較例５であるＳ２５Ｃは炭素量０．２５質量％、フェライト面積率９７％であり、比較例６であるＳ４５Ｃは炭素量０．４５質量％、フェライト面積率９６％である。
（製造例６〜９のテストピースと比較例４〜６のテストピースとの特性比較）
上記製造例６〜９及び比較例４〜６のテストピースを用いて交流磁気特性測定を実施した。各テストピースには、テスト用励磁コイルを２００ターン巻き、テスト用検出コイルを５０ターン巻いた。交流磁気特性測定には、岩崎通信機（株）Ｂ−Ｈアナライザー  ＳＹ−８２３２を用い、交流周波数４００Ｈｚ、磁界１００００Ａ／ｍという条件下で、飽和磁界密度（ｍＴ）、鉄損（ｋＷ／ｍ３）について測定した。交流測定時における測定装置の磁気特性値のバラツキは１％以内であった。
【００８８】
この結果、表１０に示すように、製造例６のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１７１０ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は９４５２ｋＷ／ｍ３となった。製造例７のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６４８ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は３３６０ｋＷ／ｍ３となった。製造例８のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５４８ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は７７９８ｋＷ／ｍ３となった。製造例９のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５１４ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は５５１３ｋＷ／ｍ３となった。比較例４のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６４０ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１３５３７ｋＷ／ｍ３となった。比較例５のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６３９ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１３５２１ｋＷ／ｍ３となった。比較例６のテストピースは、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６３７ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１３０２２ｋＷ／ｍ３となった。
【００８９】
【表１０】
2005287107.tif 000012
【００９０】
従って、製造例６のテストピースは、比較例４〜６のテストピースに比して、飽和磁束密度が大きくなり、かつ鉄損が小さくなり、軟磁性材料として好適に機能できる。製造例７のテストピースは、比較例４〜６のテストピースに比して、飽和磁束密度が同等以上で、かつ鉄損が約４分の１となり、軟磁性材料として好適に機能できる。製造例８のテストピースは、比較例４〜６のテストピースに比して、飽和磁束密度が若干劣るものの、鉄損が約半分となり、軟磁性材料として好適に機能できる。製造例９のテストピースは、比較例４〜６のテストピースに比して、飽和磁束密度が若干劣るものの、鉄損が半分以下となり、軟磁性材料として好適に機能できる。
【００９１】
また、表１１は、製造例６〜９のテストピースに対して、交流周波数を４００Ｈｚから２００Ｈｚ及び２４０Ｈｚに変更して交流磁気特性測定を実施したものである。
製造例６のテストピースは、交流周波数を２００Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１７０１ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は３２５５ｋＷ／ｍ３となり、交流周波数を２４０Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１７１２ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は４４９４ｋＷ／ｍ３となった。
【００９２】
製造例７のテストピースは、交流周波数を２００Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６４８ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１４３３ｋＷ／ｍ３となり、交流周波数を２４０Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１６５０ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１８１８ｋＷ／ｍ３となった。
【００９３】
製造例８のテストピースは、交流周波数を２００Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５５４ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は２６７５ｋＷ／ｍ３となり、交流周波数を２４０Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５５０ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は３６９９ｋＷ／ｍ３となった。
【００９４】
製造例９のテストピースは、交流周波数を２００Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５１７ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は１９１５ｋＷ／ｍ３となり、交流周波数を２４０Ｈｚに変更した場合には、飽和磁束密度（Ｂｍ）が１５１６ｍＴとなり、体積当たりの鉄損は２６３５ｋＷ／ｍ３となった。
【００９５】
【表１１】
2005287107.tif 000013
【００９６】
従って、表１０も合わせて参照すると、製造例６のテストピースは、交流周波数が２００Ｈｚ、２４０Ｈｚ、４００Ｈｚと大きくなるにつれ、飽和磁束密度（Ｂｍ）はほぼ変わらず、鉄損が次第に大きくなる特性が表れた。製造例７〜９のテストピースにおいても、製造例６のテストピースと同様の特性が表れた。
【００９７】
従って、製造例６〜９のテストピースは、上記実験例では、交流周波数が２００Ｈｚの場合の方が、交流周波数が４００Ｈｚの場合と比較して、鉄損を抑えつつ飽和磁束密度を確保できるため軟磁性材料として好適に機能できる。
【００９８】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）リング体７１は、継鉄として機能するものであり、各磁石７とともに磁気回路の一部を構成する。リング体７１は、ロータ本体５０よりも磁気特性が優れている。磁気特性のひとつとして、透磁性が挙げられる。即ち、リング体７１は、ロータ本体５０よりも透磁性が高い。従ってリング体７１の材質は、ロータ本体５０の材質よりも継鉄として適している。リング体７１とロータ本体５０とは、互いに別部材とされている。従って、リング体７１は、磁気特性が優れた材料（部材）から形成し、ロータ本体５０は、構造材として優れた材料（部材）から形成することが可能となる。このため、例えば一つの部材でリング体７１とロータ本体５０とを兼用したロータに比して、本実施形態のアウターロータ５は、ロータとして機能性及び耐久性を高めることができる。従って、本実施形態のアウターロータ５は、磁石７を保持するリング体７１の透磁性を確保しつつ鉄損を抑えることができ、発電機１の性能を高めることができる。
【００９９】
（２）リング部５５とリング体７１とは、接着剤にて互いに固定した。例えばリング体７１とロータ本体５０とを締結体（例えばボルト）を用いて互いに固定すると、回転方向において締結体にて固定した部分の重量と、その他の部分の重量とが大きく変わってしまい回転が円滑に行えないことがあるが、本発明ではそのようなことが軽減される。
【０１００】
（３）リング体７１は、炭素を含んでいるため、鋳込み時に溶湯の湯流れ性を向上させて鋳造性をよりいっそう高めることができる。
（４）リング体７１（製造例６のテストピース）は、ボロンを配合したため、鉄−ボロン系化合物、鉄−ボロン−炭素系化合物等の化合物がフェライト系マトリックスの粒界に生成されるため、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。
【０１０１】
（５）シリコンはフェライト化を促進させ、透磁率を高くすることができるが、過剰であれば、硬度が高くなり、切削加工等の後加工をする場合には後加工が困難となり、更に湯流れ性も低下し、鋳造性が低下する傾向が認められる。後加工性や鋳造性等があまり問題とならないときには、シリコン量を増加させることができる。リング体７１（製造例６〜９のテストピース）は、シリコン量が１．４〜３質量％の範囲にほぼ入り、最適なシリコン量となった。
【０１０２】
前述したようにシリコンはフェライト化を促進させ、鋳鉄製の軟磁性材料であるリング体７１の透磁率を高めるのに寄与するため、質量比でシリコン量は炭素量と実質的に同量または炭素量よりも多くすることができる。製造例１，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃのテストピースは、質量比でシリコン量／炭素量としては、それぞれ１．４５，１．５，１．４７，１．３５，１．８５，０．７５，０．８３，１．１３，１．０５，１．３８，１．４７，１．５となった。製造例６，７，８，９のテストピースは、質量比でシリコン量／炭素量としては、それぞれ５．９８、１５．６７、０．９４、１．９４となった。
【０１０３】
炭素は溶湯の凝固開始温度を低下させるため、溶湯の湯流れ性を向上させて鋳造性を改善させるが、炭素が過剰であると、透磁性を損なうおそれがある。リング体７１（製造例６〜９のテストピース）は、炭素量が０．０１〜２．０質量％の範囲に入り、好適な炭素量となった。
【０１０４】
また、製造例１，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃのテストピースは、前記（式１）から求められるＣＥ値が、それぞれ４．９，３，３．４３，５．２２，３．４１，２．５，２．５６，３．４０，３．４４，５．１１，５．１７，４．９８となった。製造例６，７，８，９のテストピースは、前記（式１）から求められるＣＥ値が、それぞれ０．７４、０．９４、２．１３、２．５５となった。即ち、製造例１〜５Ｃ，８，９のテストピースは、ＣＥ値が２以上の炭素量、シリコン量を含有しており、これにより良好な鋳造性、磁気特性等が得られる。
【０１０５】
（６）リング体７１（製造例６，７，８，９のテストピース）は、フェライト面積率が、９９％以上となった。従って、リング体７１は、フェライトリッチであり、マトリックスが純鉄に近づき、透磁性が非常に優れている。
【０１０６】
（７）リング体７１は、フェライト系鋳鉄を母材として形成されている。このためリング体７１は、磁石７からの磁束が透過するヨークとして効率よく使用することができ、磁路形成に有利であり、発電性能を向上させることができる。
【０１０７】
更に前述したようにフェライト系鋳鉄に分散されている黒鉛はフェライト系マトリックスよりも比抵抗が高いため、渦電流を迂回させる作用を果たすことができ、渦電流損の低減、ひいては鉄損の低減に貢献することができ、この意味においても発電性能を向上させることができる。
【０１０８】
また、リング体７１をリング状に製作する場合には、鉄鋼を削りだしてリング形状のリング体７１を製作するよりも、鋳造にて円盤体（またはリング体）を形成し、その後その円盤体（リング体）を仕上げ削りすることでリング状のリング体７１を製作する方が低コストでできる。
【０１０９】
（８）ロータ本体５０は、オーステナイト系鋳鉄を母材として形成した。即ち、ロータ本体５０は、鋳造性に優れる材料でかつ非磁性材料である。ロータ本体５０を、桶型形状に製作する場合には、鉄鋼を削りだして桶型形状を製作するよりも、鋳造にて桶型形状を粗方形成し、その後その表面を仕上げ加工することで桶型形状を製作する方が低コストでできる。また、ロータ本体５０の製造個数が１０万個以下であれば、プレス金型を製作するよりも、鋳造を用いた方が製作コストを低減できる。ロータ本体５０は、非磁性材料であるため、透磁率が低く、磁気抵抗を有するため、磁気抵抗部としての役割を期待することができ、漏れ磁束の低減に寄与することができる。
【０１１０】
（９）リング体７１は溶湯を凝固させた鋳鉄で形成されている。この場合、図３において、リング体７１は、その外面よりも、その厚み中央領域５９の方が冷却速度が相対的に遅くなる。このためリング体７１の内周面７２のフェライト面積率は、リング体７１の厚み中央領域５９におけるフェライト面積率よりも低めとなるおそれがある。この場合、磁石７側において高い透磁率が得るには好ましくない。
【０１１１】
そこで本実施形態によれば、図４に示すように、前述したように、リング体７１の内周面７２に切削加工を施し、着座面６０を有する着座溝６１を形成している。着座溝６１の着座面６０は、リング体７１の厚み方向におけるフェライトリッチで透磁性が良い中央領域５９よりも径内側に位置しつつも、中央領域５９に近づいている。このため着座面６０付近におけるフェライト面積率が高くなる。このため磁石７を保持するリング体７１を、磁石７からの磁束が透過するヨークとして一層効率よく使用することができ、この意味においても発電性能を向上させることができる。
【０１１２】
なお、前記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・ロータ本体５０を、オーステナイト系鋳鉄を母材として形成していたが、どのような鋳鉄を母材として形成してもよい。要は、リング体７１は、ロータ本体５０に比して磁気特性が優れているのであれば、ロータ本体５０がどのような鋳鉄を母材として形成してもよい。また、ロータ本体５０をステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、樹脂にて形成してもよい。
【０１１３】
・リング体７１（製造例６のテストピース）は、ボロンを含有するように形成していた。これに限らず、リング体７１（製造例６のテストピース）に、添加元素としてケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン、タングステン、モリブデン、チタン及びリンの少なくとも１元素を含有するように形成してもよい。バナジウム、タングステン、モリブデン、及びチタンをリング体７１に配合すると、ボロンをリング体７１に配合させた場合と同様に、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。これらのボロン、バナジウム、タングステン、モリブデン、及びチタンは、炭化物生成元素である。なお、炭化物生成元素でないリン（Ｐ）をリング体７１に配合した場合にも、炭化物生成元素と同様の作用効果を奏する。リンをリング体７１に配合すれば、鉄―リン系化合物がフェライト系マトリックスの流界に生成されるため、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。また、アルミニウム、ケイ素、ニッケル及びコバルトのうち少なくとも一つをリング体７１に配合すれば、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できる。
【０１１４】
・リング部５５とリング体７１とを接着剤にて互いに固定していたが、それらを溶接、焼きばめ、圧入等を用いて互いに固定するようにしてもよい。このように構成しても前記実施形態の効果（２）と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
・リング体７１を、炭素鋼であるＳ１５Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ４５Ｃのうち何れか一つで形成してもよい。この場合、リング体７１は、鉄を主成分とした炭素含有の軟磁性材料、フェライト系組織を主とした材料に相当する。
【０１１６】
・本実施形態では、本発明の回転電機のロータを、発電機１のアウターロータ５として具体化していた。これに限らず、このアウターロータ５の構成を、発電機のインナーロータ、モータのアウターロータ、モータのインナーロータなどに応用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本実施形態における発電機の正断面図。
【図２】図１のアウターロータのＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】着座溝を形成していないリング体を示す断面図。
【図４】着座溝を形成したリング体を示す断面図。
【符号の説明】
【０１１８】
５…回転電機のロータとしてのアウターロータ、７…磁石、５０…第２部材としてのロータ本体、７１…第１部材、鉄を主成分とした炭素含有の軟磁性材料、フェライト系組織を主とした材料としてのリング体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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