(57)【要約】【課題】    ＥＩ型鉄心またはＣＩ型鉄心において効果的に鉄損を低減し、かつ製造効率を低下させないレーザー照射方法を適用した鉄心を提供する。【解決手段】  方向性電磁鋼板を積層したＥＩ型またはＣＩ型鉄心において、圧延方向に対してほぼ平行な方向にレーザー照射痕を付与した方向性電磁鋼板を積層してなることを特徴とする鉄損の低い変圧器用鉄心。またレーザー照射痕の方向を、１．８８Ｔ以下の方向性電磁鋼板を用いる場合は圧延方向に対して１５°以下の範囲、更に１．８８Ｔ以上の方向性電磁鋼板を用いる場合には圧延方向に対して１０°以下の範囲としたことを特徴とする。【選択図】    図３
2005327911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板を積層したＥＩ型またはＣＩ型鉄心において、圧延方向に対してほぼ平行な方向にレーザー照射痕を付与した方向性電磁鋼板を積層してなることを特徴とする鉄損の低い変圧器用鉄心。
【請求項２】
１．８８Ｔ以下の方向性電磁鋼板を用いる場合、レーザー照射痕の方向を圧延方向に対して１５°以下の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の鉄損の低い変圧器用鉄心。
【請求項３】
１．８８Ｔ以上の方向性電磁鋼板を用いる場合、レーザー照射痕の方向を圧延方向に対して１０°以下の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の鉄損の低い変圧器用鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＩ型鉄心またはＣＩ型鉄心に関するもので、更に詳述すると、レーザー照射痕の方向が一定範囲内となるように製造された方向性電磁鋼板を用いた鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器は、鋼板が積層されて製作される鉄心と、導線を複数回巻いて筒状に製作されるコイルからなり、このコイルを鉄心が貫通する構造となっている。その鉄心は、良好な磁気特性を得るために閉じた形状、いわゆる閉磁路となっている。
この変圧器構造を得るための方法の一つに、鉄心の周りに導線を巻きつける方法があるが、これは作業として困難であるため、ほとんど実施されていない。その代わりに用いられている方法は、鉄心に開口部を設けておき、あらかじめ単体で製作されたコイルをその開口部から挿入して、後から鉄心を閉じるもので、様々な方法が実用化されている。
【０００３】
その一つとして、比較的小型の変圧器に用いられているＥＩ型鉄心またはＣＩ型鉄心がある。これは、鉄心構成部材として、図１に示すＥとＩ、あるいは図２に示すＣとＩに形状が似た鋼板片を使用するもので、これらをコイルに差し込んで組み合わせて積層し、閉磁路を構成させるものである。また鉄心各部の寸法を図１と図２に示すようにして、符号ａを適当な値にすると、切り屑を発生させることなく鉄心を製造することができ、材料の使用効率を１００％とすることができる。
【０００４】
この鉄心の損失を低減させる方法の一つとして、鉄心材料として低鉄損のものを使用することが考えられる。例えば無方向性電磁鋼板に代えて方向性電磁鋼板を用いる方法がある。なお、方向性電磁鋼板は圧延方向に磁化されたときに最も低鉄損となるため、前記の方法を用いる時は圧延方向に磁化される部分を極力多くするために、図３の符号１で示す矢印の方向に圧延方向が一致するように材料加工を行う。
【０００５】
更なる低損失の実現のために、特許文献１で開示されているレーザー照射が施された方向性電磁鋼板を用いる方法もある。このレーザー照射は、方向性電磁鋼板の圧延方向に伸びる磁区の幅を減少させるもので、これによって、圧延方向に励磁されたときの鉄損を低減するものである。このときレーザー照射痕の方向は圧延方向に対し、ほぼ直角の方向である。
【０００６】
前記の方法を更に改良した方法が特許文献２に開示されている。この方法は次に説明するようなものである。即ち、ＥＩ型鉄心とＣＩ型鉄心での磁束の流れ方の例を図３の符号２の破線で示す。これから分かる様に、図３の符号３の部分は圧延方向の直角方向に磁束が流れる。このような条件下では、レーザー照射痕が圧延方向に向く様にレーザー照射した方が低鉄損が得られる。従って、レーザー照射痕の方向が、図３の符号３の部分は圧延方向に、その他の部分は圧延方向の直角方向になるようにすると、レーザー照射痕の方向をすべて同じとするよりも低損失の鉄心が得られる。
【特許文献１】特開昭５５−１８５６６号公報
【特許文献２】特開昭５６−８３０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の方法は、鉄心の低損失化という観点からは非常に効果的である。しかし、実施面では問題がある。特許文献１の方法は、レーザー照射痕がすべて一定方向であるために、方向性電磁鋼板の製造過程でレーザー照射を鋼板全面に施すことで、効率的製造が可能となる。一方、特許文献２の方法では、鋼板をＥＩ型またはＣＩ型に加工した後に、１枚ごとに鉄心の部分に合わせてレーザー照射を施す必要がある。このため、作業は非常に手間を要するものとなり、製造効率が下がるため、コスト面で不利になってしまう。従って、特許文献１の方法よりも更に低損失の鉄心を実現でき、かつ特許文献２の方法の製造面での問題を回避することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）方向性電磁鋼板を積層したＥＩ型またはＣＩ型鉄心において、圧延方向に対してほぼ平行な方向にレーザー照射痕を付与した方向性電磁鋼板を積層してなることを特徴とする鉄損の低い変圧器用鉄心。
（２）１．８８Ｔ以下の方向性電磁鋼板を用いる場合、レーザー照射痕の方向を圧延方向に対して１５°以下の範囲としたことを特徴とする前記（１）記載の鉄損の低い変圧器用鉄心。
（３）１．８８Ｔ以上の方向性電磁鋼板を用いる場合、レーザー照射痕の方向を圧延方向に対して１０°以下の範囲としたことを特徴とする前記（１）記載の鉄損の低い変圧器用鉄心。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、レーザー照射痕の方向は圧延方向に対して一定の角度とすることができ、鉄心の加工後にその部分ごとにレーザー照射痕の方向が変わるようにレーザー照射する必要がないため、高い製造効率を確保でき、コスト面で不利になることを回避できる。また、レーザー照射痕の方向を最適な角度とすることで、鉄心製作後に低い鉄損を実現できる。なお、鉄心の鉄損が低くなる理由は以下のように推測される。
【００１０】
まず、レーザー照射痕の方向の、圧延方向に対する角度をθ°と定義する。圧延方向の鉄損を低減する際、通常θ＝９０°としてレーザー照射処理をするが、表１はθ＝９０°の鉄損を基準として、θを０°から２０°まで変化させたときの鉄損にどの程度の差が生じるかを実測した結果である。用いた試料は一辺が１０ｃｍの単板で、この鉄損を単板磁気測定装置で実測した。励磁方向は、圧延方向とその直角方向とした。励磁条件は１．６Ｔ、５０Ｈｚとした。表の数値の単位はＷ／ｋｇである。
【００１１】
【表１】
2005327911.tif 000003
【００１２】
特許文献１にも示されている標準的なレーザー照射方法であるθ＝９０°での鉄損に対して、θを０°から２０°にすると圧延方向に励磁した時の鉄損は増大する。しかし、励磁を直角方向とした時はほとんどのθで鉄損は低下する。すなわち、図３の符号３の部分付近で鉄損低減が得られることになり、これが鉄心全体の鉄損低減を引き起こすと考えられる。
【００１３】
表１及び図３で示すように、レーザー照射痕の付与方向が圧延方向に対してほぼ平行であれば、良好な低鉄損を得ることができる。また表１から、適用する方向性電磁鋼板が１．８８Ｔ以下の場合は圧延方向に対して１５°以下の範囲が、また１．８８Ｔ以上の場合には圧延方向に対して１０°以下の範囲が、それぞれ好適であることが分かる。
一般的に、方位集積度のより高い、即ちＢ8 がより高い材料ほど、θを０°〜２０°とした場合の圧延方向の鉄損の劣化が大きい。そのため本発明は、Ｂ8 が１．８８Ｔ以上の場合は、圧延と直角方向の改善代が比較的大きなθ＝０°〜１０°の範囲、またＢ8 が１．８８Ｔ以下の場合にはθ＝０°〜１５°の範囲に、それぞれ限定した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、方向性電磁鋼板の製造工程で、絶縁皮膜の塗布終了後にレーザー照射を所定の条件で行う。この後、再び絶縁皮膜を塗布しても良い。これをＥＩあるいはＣＩの型に連続的に打ち抜いて所要量の鋼板片を作製し、これを積層して鉄心を作製する。あるいは、鉄心に打ち抜いた後に歪み取り焼鈍を実施し、それからレーザー照射を所定の条件で行ってもよい。
【実施例１】
【００１５】
Ｂ8 が１．９３Ｔで板厚が０．３０ｍｍの方向性電磁鋼板に、レーザー照射をエネルギー密度０．２Ｊ／ｃｍ2 、照射痕間隔５ｍｍで、レーザー照射痕が圧延方向に平行になる条件（θ＝０°）と直角になる条件（θ＝９０°）の２条件で実施した。これを用いて、図１の形状でａ＝２０ｍｍの鉄心を製作した。これに試験用のコイルを設置して、２水準の磁束密度で鉄損を実測した結果を表２に示す。
いずれの磁束密度でも、本発明に適合するθ＝０°の条件の方が低鉄損となっている。  
【００１６】
【表２】
2005327911.tif 000004
【実施例２】
【００１７】
Ｂ8 が１．８４Ｔで板厚が０．３０ｍｍの方向性電磁鋼板に、レーザー照射をエネルギー密度０．２Ｊ／ｃｍ2 、照射痕間隔５ｍｍで、照射痕が圧延方向に平行になる条件（θ＝０°）と直角になる条件（θ＝９０°）の２条件で実施した。これを用いて、図１の形状でａ＝２０ｍｍの鉄心を製作した。これに試験用のコイルを設置して、２水準の磁束密度で鉄損を実測した結果を表３に示す。
いずれの磁束密度でも、本発明に適合するレーザー照射条件の方が低鉄損となっている。
【００１８】
【表３】
2005327911.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＥＩ型鉄心の例を示す図。
【図２】ＣＩ型鉄心の例を示す図。
【図３】ＥＩ型およびＣＩ型鉄心での磁束の流れを示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１：電磁鋼板の圧延方向
２：磁束線
３：磁束が鋼板の圧延方向と直角な方向に流れる領域
【図１】
2005327911.tif 000006
【図２】
2005327911.tif 000007
【図３】
2005327911.tif 000008