特開 2022-78444 巻鉄心

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022078444

(43)【公開日】2022-05-25

(54)【発明の名称】巻鉄心

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/245 20060101AFI20220518BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20220518BHJP

【ＦＩ】

H01F27/245 157

H01F30/10 A

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020189125

(22)【出願日】2020-11-13

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100184859

【弁理士】

【氏名又は名称】磯村 哲朗

(74)【代理人】

【識別番号】100123386

【弁理士】

【氏名又は名称】熊坂 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100196667

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100130834

【弁理士】

【氏名又は名称】森 和弘

(72)【発明者】

【氏名】大村 健

(72)【発明者】

【氏名】井上 博貴

(72)【発明者】

【氏名】千田 邦浩

(57)【要約】      （修正有）

【課題】巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に非耐熱型の磁区細分化材を使用した巻鉄心であって、鉄損低減効果により優れる巻鉄心を提供する。
【解決手段】平面部と該平面部に隣接するコーナー部を有し、平面部にラップ部を有し、コーナー部に屈曲部を有する巻鉄心であって、巻鉄心は、前記巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に、非耐熱型の磁区細分化材が使用され、非耐熱型の磁区細分化材は、当該非耐熱型の磁区細分化材の長手方向を横切る方向に延びる還流磁区が形成され、当該還流磁区の長手方向断面積が７５００μｍ^２超であり、ラップ部において、ラップ接合部の総数に対する、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の数の割合が、５０％以上であることを特徴とする巻鉄心。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面部と該平面部に隣接するコーナー部を有し、前記平面部にラップ部を有し、前記コーナー部に屈曲部を有する巻鉄心であって、
前記巻鉄心は、前記巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に、非耐熱型の磁区細分化材が使用され、
前記非耐熱型の磁区細分化材は、当該非耐熱型の磁区細分化材の長手方向を横切る方向に延びる還流磁区が形成され、当該還流磁区の長手方向断面積が７５００μｍ^２超であり、
前記ラップ部において、ラップ接合部の総数に対する、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の数の割合が、５０％以上であることを特徴とする巻鉄心。

【請求項2】

前記還流磁区の深さが６０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の巻鉄心。

【請求項3】

前記非耐熱型の磁区細分化材の長手方向における還流磁区の形成間隔が３．０ｍｍ超８．０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１または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、巻鉄心に関し、特に、非耐熱型の磁区細分化材を素材として作製される巻鉄心に関するものである。

【背景技術】

【0002】

変圧器の損失を低減する一つの方法は、変圧器の鉄心に使用される方向性電磁鋼板の磁気特性を向上させることである。この磁気特性の非常に有効な向上手段としては、前記鋼板表面に突起ロールや電解エッチングによって溝を形成する磁区細分化処理（耐熱型）や、レーザや電子ビーム、プラズマ照射によって微小歪を導入する磁区細分化処理（非耐熱型）が挙げられる。なお、以下、表面に突起ロール、電解エッチング等により物理的に溝を形成する磁区細分化処理が施された鉄心素材を「耐熱型の磁区細分化材」という。また、表面にレーザ、電子ビーム、プラズマ照射等により歪を導入する磁区細分化処理が施された鉄心素材を「非耐熱型の磁区細分化材」または「歪導入型の磁区細分化材」という。

【0003】

鉄心は、積タイプの鉄心（積鉄心）と巻タイプの鉄心（巻鉄心）に分類される。巻タイプの鉄心は、所定の形状になるように鉄心全体に曲げ加工が施されるのが一般的である。鉄心全体に曲げ加工が施された場合、形状矯正した後、鉄心全体に導入された歪を開放するために歪取り焼鈍が実施される。よって、微小歪を導入した非耐熱型の磁区細分化材においては、歪取り焼鈍時に微小歪も除去されてしまい、鉄損低減効果が得られない。よって、歪取り焼鈍を行う巻鉄心には、物理的に溝を形成した耐熱型の磁区細分化材が鉄心素材として使用されてきた。

【0004】

しかしながら、巻鉄心の中でもユニコアやデュオコアタイプの場合、歪が導入されるのはコーナー部の屈曲部のみであり、その領域は全体に占める割合が少ないので、歪取り焼鈍をしなくても鉄損劣化がほとんど生じない。そのため、微小歪を導入した非耐熱型の磁区細分化材を使用して巻鉄心を作製した場合であっても大幅な鉄損低減が期待できる。

【0005】

例えば、特許文献１には、微小歪を導入した磁区細分化材をユニコアに使用する技術が開示されている。これは、屈曲部の曲率半径、微小歪部の還流磁区幅・深さ、微小歪導入間隔を制御して鉄心の損失を低減しようとするものである。また、特許文献２には、屈曲部に導入される双晶の存在量を制御することで、鉄心の損失を低減する技術が開示されている。このような従来知見を１つあるいは複数組み合わせることで一定の鉄損低減効果は得られるが、鉄損低減効果が不十分であったり、鉄損改善効果にばらつき（鉄損が改善したり／しなかったり）が認められたりするなど、まだまだ新たな低損失化技術が求められているのが現状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１４８０３６号公報

【特許文献2】国際公開第２０１８／１３１６１３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に非耐熱型の磁区細分化材を使用した巻鉄心であって、鉄損低減効果により優れる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】

【0008】

巻鉄心の損失（鉄損）を増大させる原因の一つとして、巻鉄心のラップ部で発生する面外方向の磁束の渡りが挙げられる。この磁束の渡り方向は磁化容易軸からは大きく外れているため大きな鉄損増大が発生する。また、この磁束の渡り方向は、磁束分布の均一性も劣化させるため、磁束密度波形歪の増大を招く。この波形歪増大による損失増加も無視できない。しかしながら、ラップ部が存在する巻鉄心の場合、構造上この磁束の渡りをなくすことは困難である。そこで本発明者らは、歪導入型の磁区細分化材に特有の還流磁区の存在に注目した。還流磁区は板厚方向成分を有することから、巻鉄心のラップ部で磁束渡りによって発生する損失低減に寄与するのではないかと考え、還流磁区量と巻鉄心の損失（鉄損）の関係を調査することにした。

【0009】

ＡＥＭ社製ユニコア製造機を使用し、一つのコーナー部に４５度の屈曲部を２か所有する、縦：２５０ｍｍ×横：２５０ｍｍ×幅１００ｍｍの総重量約２０ｋｇの巻鉄心を作製した。前記巻鉄心における接合方式はステップラップとし、巻鉄心におけるラップ代は一定とした。そして、ラップ代を０．５ｍｍ～４０ｍｍの範囲で変化させた複数の巻鉄心を作製した。前記巻鉄心の積層枚数は２００枚、一次および二次コイルの巻数は４０とした。励磁条件は、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．７Ｔとした。巻鉄心の損失（鉄損）は、以下の式を用いて計算した。以下の式において、Ｖ_２（ｔ）は二次電圧の瞬時値、Ｉ_１（ｔ）は一次電流の瞬時値、Ｔは電流・電圧波形の周期である。

【0010】

【数1】

【0011】

鉄心の素材としては、非耐熱型の磁区細分化材を使用した。前記磁区細分化材の磁区細分化処理は、レーザを用いて実施し、処理条件は、シングルモードファイバーレーザを使用し、出力５００Ｗ～５ｋＷ、レーザビーム径８０～８００μｍと変化させた。鋼板（磁区細分化材）表面でのレーザビーム径の変更は焦点距離を変動させることで行った。走査速度は８０ｍ／ｓｅｃ、ビーム線間隔（鋼板圧延方向（長手方向）での走査間隔）は５ｍｍとした。ここでは、レーザビーム径と還流磁区幅を等価と仮定して評価した。

【0012】

図７に、本発明における還流磁区に関する定義を示す。還流磁区幅（図７のｗ）は、磁化の変化が大きい部分にひきつけられやすい磁性コロイドを用いるビッター法によって鋼板表面から還流磁区を観察し、観察された還流磁区の幅を計測することにより求めた。還流磁区深さ（図７のｄ）は、カー効果顕微鏡によって鋼板断面の観察を行い、ビーム照射部で観察される還流磁区から深さを計測して求めた。変圧器損失（鉄損）と鉄心素材鉄損の比である、ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）を評価するために、ＪＩＳ Ｃ ２５６６に記載のＨコイル法を用いた単板磁気測定試験によって、鉄心素材鉄損を測定した。

【0013】

図１に、ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）と、還流磁区の長手方向断面積（還流磁区断面積）の関係を示す。還流磁区断面積は、（還流磁区幅μｍ×還流磁区深さμｍ）とした（図７参照）。図１に示すように、還流磁区断面積が増加するにつれてビルディングファクターが改善する傾向があり、７５００μｍ^２を超えると大幅にＢ．Ｆ．改善効果が得られていることが分かる。

【0014】

図２に、ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）と、巻鉄心におけるラップ代の関係を示す。ここでは、還流磁区断面積を一定にした３条件で前記関係を調査した。すべての条件で、ビルディングファクターが小さくなる最適なラップ代が存在することが明らかになった。また、図１で示した本発明の範囲内である還流磁区断面積（７５００μｍ^２超）を有している場合、ビルディングファクターが良好になる範囲が拡大し、３．０～３０ｍｍのラップ代の範囲でビルディングファクターが良好になる結果が得られた。

【0015】

次に、還流磁区断面積に影響を及ぼす因子である（ｉ）還流磁区幅、（ｉｉ）還流磁区深さの影響度を調査した。還流磁区断面積７８００μｍ^２の条件を基準に、還流磁区幅と還流磁区深さのどちらか一つを変更してビルディングファクターと還流磁区断面積の関係を調査した（図３）。巻鉄心のラップ代は一定とし１２ｍｍである。還流磁区断面積１００００μｍ^２以上になると、還流磁区深さを大きくした方がビルディングファクターの改善がより大きくなっていた。この１００００μｍ^２の時の還流磁区深さは６０μｍであった。以上より、還流磁区深さの因子の方が、ビルディングファクターへの影響が大きく、特に還流磁区深さを６０μｍ以上とすることが効果的であることが明らかになった。

【0016】

上記結果が得られた原因は、明らかにはなっていないが、以下のように考えている。

【0017】

図１で確認された還流磁区断面積増大によってビルディングファクターが改善するのは、還流磁区は板面垂直方向（面直方向）の成分を有しているので、磁束が磁化容易方向でない板面垂直方向を流れる際の損失低減に寄与した。また、還流磁区は主磁区を細分化し渦電流損を低減する効果がある。ラップ接合部では板面長手方向に流れる磁束と、板面垂直方向に流れる磁束が混在しており、磁束分布が不均一になるため磁束波形歪が増大する。この増大した波形歪に起因する渦電流損増大抑制にも大きく寄与したものと考えられる。

【0018】

図２で確認された同一還流磁区体積において、ラップ代が小さくなりすぎるとビルディングファクターが増大するのは、磁束が面直方向に渡る際のエリアが小さくなることで、ラップ部において、磁束の渡り量ではなく、磁束の密度が大きくなったためと考えられる。所定以上の還流磁区断面積を有している場合、磁束が板面垂直方向に渡りやすくなり、磁束が、磁化容易方向でない板面垂直方向を流れる際に発生する損失増大代が抑制され、ラップ代の好適範囲が拡大した。一方、ラップ代が大きくなりすぎるとビルディングファクターが増大するのは、磁束の渡るエリアが大きくなり、磁束の密度は小さくなるもののラップ接合部という磁束の不均一エリアが増大するため、波形歪起因の損失が増大したためと考えられる。所定以上の還流磁区断面積を有している場合、波形歪による鉄損増大が抑えられるため、ラップ代の好適範囲拡大に繋がった。

【0019】

図３に示すように還流磁区幅に比べて還流磁区深さを大きくする方がビルディングファクターを改善する効果が高かったのは、磁束は鋼板表面だけでなく、鋼板内部も通過するので、より鋼板内部まで還流磁区を形成させることで、鋼板内部の磁束も面直方向に方向を変化させやすくなったためと考えられる。

【0020】

上記の調査で明らかになったように還流磁区断面積を制御することによって、ビルディングファクターを大幅に低減できる可能性があることが明らかになった。ただし、ビルディングファクターが低くても、巻きコア損失（巻鉄心損失）が大きければ意味がない。ビルディングファクターは、巻きコア損失（巻鉄心鉄損）を鉄心素材損失（鉄損）で割った値なので、低ビルディングファクターと低巻きコア損失を両立させるためには、鉄心の素材として使用する方向性電磁鋼板の損失（鉄損）が低いことも重要になる。

【0021】

ここでは、鉄心素材損失に及ぼすビーム線間隔の影響について調査した。公知の０．２３ｍｍ方向性電磁鋼板を準備し、レーザにて磁区細分化処理を行い鉄心素材とした。前記鉄心素材の磁束密度はＢ_８＝１．９６Ｔであった。レーザによる磁区細分化処理条件は以下の通りである。まず、出力は１００Ｗ～５００Ｗ、前記鋼板の長手方向におけるビーム線間隔は０．５～１２ｍｍ、レーザビーム径は５０～３００μｍと変化させた。走査速度は１０ｍ／ｓｅｃとした。その他の実験方法、評価方法は前述した方法と同様である。磁区細分化処理後、磁気測定を行い、鉄損Ｗ_{１７／５０}（Ｗ／ｋｇ）を評価した。なお、前記ビーム線間隔は、鉄心素材の長手方向における還流磁区の形成間隔（線間隔：Ｄ）に対応する（図７参照）。

【0022】

図４に示す通り、本発明の還流磁区断面積を有している場合、同一断面積において、線間隔３ｍｍを超えたところで大きく改善し、線間隔８ｍｍを下回ったところで大きく改善していることから、線間隔は３ｍｍ超、８ｍｍ未満が最も低損失の巻鉄心が得られる条件であることが判明した。線間隔が３ｍｍ以下ではこれ以上線間隔を狭くしても磁区細分化効果は飽和し、渦電流損改善効果は変化しなくなる。一方、線間隔が狭くなりすぎるとヒステリシス損が大幅に増加する。よってこれが鉄損増大の原因であると考えられる。逆に、線間隔を８ｍｍ以上とすると鉄損が増大するのは、線間隔を大きくしすぎると磁区細分化効果が低下し、渦電流損が十分に低減しないためである。

【0023】

本発明は上記知見に立脚するものであり、本発明の要旨構成は次のとおりである。

【0024】

［１］平面部と該平面部に隣接するコーナー部を有し、前記平面部にラップ部を有し、前記コーナー部に屈曲部を有する巻鉄心であって、
前記巻鉄心は、前記巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に、非耐熱型の磁区細分化材が使用され、前記非耐熱型の磁区細分化材は、当該非耐熱型の磁区細分化材の長手方向を横切る方向に延びる還流磁区が形成され、当該還流磁区の長手方向断面積が７５００μｍ^２超であり、前記ラップ部において、ラップ接合部の総数に対する、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の数の割合が、５０％以上であることを特徴とする巻鉄心。
［２］前記還流磁区の深さが６０μｍ以上であることを特徴とする［１］に記載の巻鉄心。
［３］前記非耐熱型の磁区細分化材の長手方向における還流磁区の形成間隔が３．０ｍｍ超８．０ｍｍ未満であることを特徴とする［１］または［２］に記載の巻鉄心。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に非耐熱型の磁区細分化材を使用した巻鉄心であって、鉄損低減効果により優れる巻鉄心を提供することができる。

【0026】

本発明によれば、特に、非耐熱型（歪導入型）の磁区細分化処理を施して、鉄損を大幅に低減した方向性電磁鋼板を鉄心の素材とし、低鉄損という素材の特徴を最大限反映させたビルディングファクターの小さい低損失の巻鉄心を提供することができる。本発明によれば、特に、ユニコアタイプ、デュオコアタイプの巻鉄心において、ラップ部で発生する大きな損失（鉄損）を抑制することが可能になり、損失の小さい巻鉄心を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）と、還流磁区の長手方向断面積（還流磁区断面積）の関係を示すグラフである。

【図2】ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）と、巻鉄心におけるラップ代の関係を示すグラフである。

【図3】還流磁区幅と還流磁区深さのいずれかを変更し、ビルディングファクター（Ｂ．Ｆ．）と還流磁区断面積の関係を調査した結果を示すグラフである。

【図4】鉄心素材鉄損と、線間隔の関係を示すグラフである。

【図5】巻鉄心の構成を示す模式図（側面図）である。

【図6】巻鉄心における接合方式（ステップラップ接合、オーバーラップ接合）を説明する模式図である。

【図7】還流磁区に関する定義を説明する模式図である。

【図8】非耐熱型の磁区細分化材を少なくとも一部に使用した巻鉄心の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の巻鉄心の構成について具体的に説明する。

【0029】

＜巻鉄心＞
巻鉄心としては、コーナー部に屈曲部を有し、平面部にラップ部を有する歪取り焼鈍不要なタイプ、例えばユニコアタイプやデュオコアタイプの巻鉄心に有効である。歪取り焼鈍が必要なトランコタイプの巻鉄心の場合、本発明のポイントである還流磁区が歪取り焼鈍で消滅してしまうため、本発明の効果が得られない。図５に巻鉄心を側面視したときの模式図を示すが、最内周の鋼板の湾曲が終了した点において、積層垂直方向に直線を引き、この直線をコーナー部と平面部の境界とする。図５に示すように、本発明の巻鉄心は、平面部と該平面部に隣接するコーナー部を有している。前記巻鉄心において、前記平面部とコーナー部は交互に連続しており、側面視した場合の形状は略矩形状である。本発明の巻鉄心は、平面部にラップ部を有しており、コーナー部に屈曲部を有している。なお、巻鉄心がユニコアタイプの場合では、４つの平面部のうち１つの平面部にラップ部を有しており、デュオコアタイプの場合では、４つの平面部のうち２つの平面部にラップ部を有している。ラップ部には、鉄心素材である鋼板を、板厚方向にラップ代を設けて積層したことで生じる接合部（ラップ接合部）が存在する。

【0030】

接合方式は、図６に示すようにオーバーラップタイプ（オーバーラップ接合）とステップラップタイプ（ステップラップ接合）が一般的である。どの方式であっても本発明の効果を得ることができるが、磁束の板面垂直方向の磁束の渡りが発生する回数が大きい方が本発明を適用することによる効果が高い。図６に示すように、オーバーラップタイプとステップラップタイプでは、ステップラップタイプの方が、磁束の渡りが発生する回数が多いので、ステップラップタイプの鉄心で本発明を適用する方が効果は高い。また、ユニコアは一周回中にラップ接合部が１か所、デュオコアは一周回中にラップ接合部が２か所なので、デュオコアへの適用の方がより本発明の効果を享受できる。

【0031】

巻鉄心において、ラップ接合部のラップ代（図６参照）が３．０ｍｍ未満であると、磁束の集中による鉄損劣化が大きく、本発明の効果が十分に得られない。一方、ラップ代が３０ｍｍ超であると、磁束不均一領域の増大による磁束波形歪増大の影響の方が大きくなり、本発明の効果がこちらも十分に得られない。よって、本発明の効果を享受することができるラップ代は３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲となる。１つの巻鉄心において、ラップ代は一定ないし略一定である場合が一般的であるが、ラップ代が一定でない巻鉄心でも本発明は有効である。このような場合でも、ラップ接合部の総数に対し、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるラップ接合部の数の割合［（ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるラップ接合部の数／ラップ接合部の総数）×１００］が５０％以上であれば、本発明の効果を享受できる。前記割合は、７５％以上であることが好ましい。

【0032】

巻鉄心の製造方法は、特に限定されず、例えば公知の方法を採用することができる。より具体的には、ＡＥＭ社製のユニコア製造機を使用すると、設計サイズを製造機に読み込ませると、設計図通りのサイズに鋼板がせん断、屈曲部加工されて１枚ずつ作製されるので、この加工済みの鋼板（素材）を積層させる（板厚方向に積み重ねる）ことで上記巻鉄心を作製することができる。本発明においては、巻鉄心を製造する際、ラップ部に関する要件を本発明の範囲内に制御すれば、それ以外の、鉄心サイズやコーナー部における屈曲部の屈曲角度、屈曲部数などは特に限定されない。

【0033】

本発明の巻鉄心は、該巻鉄心を構成する素材の少なくとも一部に所定の非耐熱型（歪導入型）の磁区細分化材を使用することが必須である。ここで、巻鉄心の素材の少なくとも一部に所定の非耐熱型の磁区細分化材を使用するとは、巻鉄心を構成する鉄心素材のうち少なくとも一周回（一層）を所定の非耐熱型の磁区細分化材で構成することを意味する。これは、本発明の効果を享受するためには、巻鉄心における少なくとも１箇所のラップ接合部において所定の非耐熱型の磁区細分化材が使用される必要があるからである。

【0034】

なお、本発明の巻鉄心において、所定の非耐熱型の磁区細分化材を使用する周回（層）の位置は、特に限定されない。例えば、図８に示すように、巻鉄心の最外周を含む一周回以上を所定の非耐熱型の磁区細分化材で構成してもよいし（図８（ａ））、巻鉄心の最内周を含む一周回以上を所定の非耐熱型の磁区細分化材で構成してもよいし（図８（ｂ））、巻鉄心内部の周回の一周回以上を所定の非耐熱型の磁区細分化材で構成してもよい（図８（ｃ））。さらに、複数の周回を所定の非耐熱型の磁区細分化材で構成する場合には、当該磁区細分化材を、連続して積層してもよいし（図８（ａ）～（ｃ））、連続して積層しなくてもよい（図８（ｄ））。なお、図８中、灰色の周回が所定の非耐熱型の磁区細分化材であることを示している。

【0035】

また、本発明の巻鉄心において、所定の非耐熱型の磁区細分化材の使用量が多いほど本発明の効果をより享受できるため、所定の非耐熱型の磁区細分化材は、巻鉄心（巻鉄心コア）の全積層数（全積層枚数）に対して、好ましくは５０％以上の積層数（積層枚数）、より好ましくは７５％以上の積層数（積層枚数）に使用されることが推奨される。１００％所定の非耐熱型の磁区細分化材で巻鉄心を作製した場合、本発明の効果を最大限享受することが可能になる。

【0036】

＜非耐熱型の磁区細分化材＞
本発明における非耐熱型の磁区細分化材は、方向性電磁鋼板表面にレーザ、電子ビーム、プラズマ照射等により歪（微小歪）を導入する磁区細分化処理が施されたものである。前記方向性電磁鋼板としては、特に限定されず、例えば常法によって得られるものを使用できる。方向性電磁鋼板としては、集積度が高い方が磁区細分化効果も高くなるので、鉄損低減の観点から磁束密度Ｂ_８は１．９２Ｔ以上であることが好ましい。

【0037】

前記鋼板表面には、通常フォルステライト被膜が形成されているが、形成されていなくてもよい。また、必要に応じて、前記鋼板表面に絶縁コーティングが施されたものを使用してもよい。ここでの絶縁コーティングとは、鉄損低減のために、鋼板に張力を付与するコーティング（張力コーティング）を意味する。張力コーティングとしては、シリカを含有する無機系コーティングや、物理蒸着法、化学蒸着法等によるセラミックコーティング等が挙げられる。

【0038】

[磁区細分化処理]
本発明では巻鉄心素材の少なくとも一部に、磁区細分化処理が施された非耐熱型の磁区細分化材を使用する。磁区細分化の処理方法としては特に限定されず、例えば公知のレーザ、プラズマ、電子ビーム等を用いることができる。また、処理条件も特に限定されず、例えば公知の処理条件で処理することができる。処理条件としては、照射方向（照射によって形成される還流磁区が延びる方向）は非耐熱型の磁区細分化材の圧延方向（長手方向、図７のＲＤ方向）を横切る方向とする。照射方向は、好適には圧延方向に対し６０°～９０°の方向とする。なお、前記９０°の方向は、圧延直角方向（図７のＴＤ方向）に相当する。また、出力は５０Ｗ～５ｋＷ、走査速度は生産性の観点から１０ｍ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。

【0039】

磁区細分化処理のポイントは、還流磁区の長手方向断面積（還流磁区断面積）を７５００μｍ^２超にすることである。これよりも還流磁区断面積が小さい場合は、還流磁区の量が十分でないため、最適なラップ代の拡大やラップ部の損失低減という本発明の効果が得られない。還流磁区断面積は、より好ましくは１００００μｍ^２以上である。

【0040】

線間隔（還流磁区の形成間隔）については、特に限定されないが、最も重要な巻鉄心の損失をできる限り低減するという目的のためには、非耐熱型の磁区細分化材の長手方向における線間隔を３．０ｍｍ超８．０ｍｍ未満にすることが好ましい。また、還流磁区の深さは６０μｍ以上にすることで本発明の効果をより得ることができる。より深くにまで還流磁区を形成させる方法は特に限定されないが、ビーム径を小さくしてエネルギー密度を高めることが好適である。還流磁区を深く形成させるという観点からはビーム径は０．２ｍｍ以下にすることが好ましい。

【実施例0041】

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明は、該実施例によって何ら限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨に適合する範囲で適宜変更することが可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。

【0042】

（実施例１）
同一の磁束密度（Ｂ_８＝１．９２Ｔ）を有する方向性電磁鋼板を準備し、レーザまたは電子ビーム照射によって磁区細分化処理を施した。それぞれの照射条件（出力、照射線間隔、偏向速度、ビーム径）を表１に示す。その後、素材鉄損Ｗ_{１７／５０}、還流磁区断面積、還流磁区深さ、還流磁区幅を導出した。

【0043】

上記非耐熱型の磁区細分化処理が施された方向性電磁鋼板を鉄心素材として使用して、巻鉄心を作製した。巻鉄心の重量は約４０ｋｇ、容量は３０ｋＶＡである。巻鉄心は、１つの平面部にラップ部を有し（一周回中にラップ接合部が１か所）、コーナー部に屈曲部を有するユニコアと、２つの平面部にラップ部を有し（一周回中にラップ接合部が２か所）、コーナー部に屈曲部を有するデュオコアとした。なお、１つの巻鉄心中でのラップ代は一定とした。また、ユニコアおよびデュオコアは、屈曲部の角度を４５°にして方向性電磁鋼板を加工した後、積層することで作製した。そして、表２に示すようにラップ代を変化させた巻鉄心を作製した。その後、作製した巻鉄心の損失Ｗ_{１７／５０}を測定した。

【0044】

表１に示すように、素材Ａは磁区細分化処理を行わなかった。これに対し、磁区細分化処理を行った素材Ｂ～Ｐの素材鉄損は低減していた。また、線間隔が３．０ｍｍ超８．０ｍｍ未満の素材Ｂ、Ｃ、Ｆ～Ｈ、Ｋ～Ｍ、Ｐは、線間隔が３．０ｍｍ以下の素材Ｄ、Ｉ、Ｎ、線間隔が８．０ｍｍ以上の素材Ｅ、Ｊ、Ｏと比較して、素材鉄損の低減効果により優れることが分かる。

【0045】

【表1】

【0046】

表２に示すように、磁区細分化処理を施していない素材Ａのみで作製したＮｏ．１、２の巻鉄心は接合部での損失が非常に大きく、損失・ビルディングファクターともに非常に大きくなっていた。Ｎｏ．１とＮｏ．２を比較すると、Ｎｏ．２のデュオコアの方が損失・ビルディングファクターともに大きい。これはラップ接合部の数がデュオコアの方が大きいためである。Ｎｏ．６、７、１７、１８、２８、２９は発明例の巻鉄心と比較して、損失・ビルディングファクターが大きい。これはラップ接合部のラップ代が本発明範囲を外れているためである。また、Ｎｏ．３、１４、２５も損失・ビルディングファクターが大きいが、これは素材に形成した還流磁区の還流磁区断面積が本発明範囲を外れているためである。

【0047】

Ｎｏ．１１、１２、２２、２３、３０、３１は発明例であるが、Ｎｏ．１１、１２はＮｏ．４と比較して、Ｎｏ．２２、２３はＮｏ．１５と比較して、Ｎｏ．３０、３１はＮｏ．２６と比較して、ビルディングファクターは同等で良好であるが、損失が大きい。これは素材の線間隔が最適化されていないためである。また、発明例Ｎｏ．８、９、１０、１９、２０、２１は、巻鉄心を構成する素材の一部に本発明範囲外の素材（素材Ａ）を使用した巻鉄心であるが、巻鉄心を１００％本発明範囲内の素材で構成した発明例と比較するとビルディングファクターが高い。また、Ｎｏ．１３、２４は、ビルディングファクターが最適値であるＮｏ．４、５、１５、１６、２６、２７のビルディングファクターに対してやや高い傾向となり、特にＮｏ．２４は十分な還流磁区体積を有しているにも関わらず前記最適値のビルディングファクターに対してやや高い傾向となった。これは、還流磁区深さが好適な範囲から外れているためと考えられる。最も好適な条件で作製されたＮｏ．４、５、１５、１６、２６、２７は、最もビルディングファクターが良好で、損失絶対値も最良である。

【0048】

【表2】

【0049】

（実施例２）
実施例１の素材Ａ、Ｃ、Ｈ、Ｍを使用して、ラップ代以外は、実施例１と同じ形のユニコアを作製した。実施例２では、実施例１と異なり、ラップ代を各周回（各層）で表３に示す「各層で変化させたラップ代」の値の範囲で変化させた。なお、一部の巻鉄心（表３の「各層で変化させたラップ代」に示す値が一定値）ではラップ代をその値で一定（固定）とした。本発明で重要なラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の割合（ラップ接合部の総数に対する、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の数の割合）は表３に記載した。表３の結果を見ると、磁区細分化処理を施していない素材Ａを使用した場合、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の存在割合に関係なく、非常にビルディングファクターが高い。一方で、所定の磁区細分化処理を施した素材Ｃ、Ｈ、Ｍを使用した場合、ラップ代が３．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下のラップ接合部の存在割合が本発明範囲内の場合、良好なビルディングファクターを示していることが分かる。

【0050】

【表3】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】