特開 2024-110327 積層鉄心、積層鉄心の製造方法及び変圧器

(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】P2024110327

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】積層鉄心、積層鉄心の製造方法及び変圧器

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/245 20060101AFI20240807BHJP

   H01F 27/33 20060101ALI20240807BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20240807BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20240807BHJP

   H01F 30/12 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

H01F27/245 150

H01F27/33

H01F41/02 B

H01F30/10 A

H01F30/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014857

(22)【出願日】2023-02-02

(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】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100203264

【弁理士】

【氏名又は名称】塩川 未久

(72)【発明者】

【氏名】清水 建樹

(72)【発明者】

【氏名】末廣 龍一

(72)【発明者】

【氏名】寺島 敬

【テーマコード（参考）】

5E058

5E062

【Ｆターム（参考）】

5E058AA27

5E062AC05

5E062AC20

(57)【要約】

【課題】変圧器の鉄損の増加を抑制しつつ、変圧器の騒音を低減させる積層鉄心を提供する。
【解決手段】積層鉄心１は、複数の鋼板１０が積層された積層鉄心１であって、ヨーク部２及び脚部３を備える。鋼板１０は、ヨーク部２に含まれる第１鋼板部材１１，１２と、脚部３に含まれる第２鋼板部材１３，１４，１５とを含む。第１鋼板部材１１，１２の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材１３～１５の表面の最大山高さＲｐの比率は、１を超える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の鋼板が積層された積層鉄心であって、ヨーク部及び脚部を備え、
前記鋼板は、前記ヨーク部に含まれる第１鋼板部材と、前記脚部に含まれる第２鋼板部材とを含み、
前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１を超える、積層鉄心。

【請求項2】

前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１．１５以上である、請求項１に記載の積層鉄心。

【請求項3】

前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１．１５以上、且つ１．４５以下である、請求項１に記載の積層鉄心。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載の積層鉄心の製造方法であって、前記第２鋼板部材に対して又は前記第２鋼板部材を形成する前の鋼板に対して、化学研磨、ショットブラスト又はエメリー研磨を実施する、積層鉄心の製造方法。

【請求項5】

請求項１から３までの何れか一項に記載の積層鉄心を備える、変圧器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、積層鉄心、積層鉄心の製造方法及び変圧器に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器に用いられる鉄心には、様々なことが要求される。その中でも、変圧器の騒音を低減させることは、強く要求される。そこで、積層鉄心において、変圧器の騒音を低減させる手法が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－０７７７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、積層鉄心の積層端面に樹脂等の接着剤を塗布することにより、変圧器の騒音を低減させている。しかしながら、積層端面に樹脂等の接着剤を塗布すると、積層鉄心の占積率が低下してしまう場合がある。積層鉄心の占積率が低下すると、変圧器の鉄損が増加してしまう場合がある。

【0005】

かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、変圧器の鉄損の増加を抑制しつつ、変圧器の騒音を低減させる積層鉄心、積層鉄心の製造方法及び変圧器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施形態に係る（１）積層鉄心は、
複数の鋼板が積層された積層鉄心であって、ヨーク部及び脚部を備え、
前記鋼板は、前記ヨーク部に含まれる第１鋼板部材と、前記脚部に含まれる第２鋼板部材とを含み、
前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１を超える。

【0007】

（２）上記（１）の積層鉄心において、
前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１．１５以上であってもよい。

【0008】

（３）上記（１）又は（２）の積層鉄心において、
前記第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する前記第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１．１５以上、且つ１．４５以下であってもよい。

【0009】

本開示の一実施形態に係る（４）積層鉄心の製造方法は、
上記（１）から（３）までの何れか１つの積層鉄心の製造方法であって、前記第２鋼板部材に対して又は前記第２鋼板部材を形成する前の鋼板に対して、化学研磨、ショットブラスト又はエメリー研磨を実施する。

【0010】

本開示の一実施形態に係る（５）変圧器は、
上記（１）から（３）までの何れか１つの積層鉄心を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示の一実施形態によれば、変圧器の鉄損の増加を抑制しつつ、変圧器の騒音を低減させる積層鉄心、積層鉄心の製造方法及び変圧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の一実施形態に係る積層鉄心の概略構成を示す図である。

【図2】図１に示す鋼板を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。各図面は、模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。

【0014】

（積層鉄心の構成）
本実施形態に係る変圧器は、図１に示すような積層鉄心１を備える。積層鉄心１は、三相三脚変圧器に用いることができる。積層鉄心１は、ヨーク部２Ａ，２Ｂと、脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃとを備える。

【0015】

以下、ヨーク部２Ａ，２Ｂを特に区別しない場合、これらは、単に「ヨーク部２」とも記載される。脚部３Ａ，３Ｂ，３Ｃを特に区別しない場合、これらは、単に「脚部３」とも記載される。

【0016】

本実施形態に係る積層鉄心１は、３つの脚部３を備える。ただし、積層鉄心１が備える脚部３の数は、３つに限定されない。積層鉄心１は、積層鉄心１が用いられる変圧器の種類及び構成に応じて、任意の数の脚部３を備えてよい。他の例として、積層鉄心１が三相五脚変圧器に用いられる場合、積層鉄心１は、５つの脚部３を備えてよい。さらに他の例として、積層鉄心１が単相変圧器に用いられる場合、積層鉄心１は、２つの脚部３を備えてよい。

【0017】

脚部３には、コイルが巻かれる。ヨーク部２Ａは、脚部３Ａ～３Ｃの一方の端部を連結する。ヨーク部２Ｂは、脚部３Ａ～３Ｃの他方の端部を連結する。

【0018】

積層鉄心１は、積層された複数の鋼板１０を含む。図１では、積層鉄心１は、積層された５つの鋼板１０を含む例が示されている。ただし、積層鉄心１は、積層鉄心１が用いられる変圧器の用途等に応じて、任意の数の鋼板１０を含んでよい。

【0019】

鋼板１０の材料は、例えば、方向性電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である＜００１＞方位が鋼板の圧延方向に高度にそろった結晶組織を有する。ただし、鋼板１０の材料は、任意の材料であってよい。他の例として、鋼板１０の材料は、磁場の強さ８００［Ａ／ｍ］で励磁した際の磁束密度Ｂ８が任意の値となる電磁鋼板であってもよいし、励磁した際の鉄損が任意の値となる鋼板であってもよい。磁場の強さ８００［Ａ／ｍ］は、電磁鋼板中の結晶粒の方位集積度を測定する指標である。さらに他の例として、鋼板１０の材料は、磁区細分化の処理が実施された鋼板であってもよい。磁区細分化の処理は、例えば、鋼板表面に対して、電解エッチング、歯車ロール又はレーザーエッチング等の処理を実施することにより、鋼板表面に溝を形成する処理である。さらに他の例として、鋼板１０の材料は、後述の最大山高さＲｐを大きくするための表面処理の前後において、レーザー、電子ビーム又はプラズマジェット等による熱歪が導入された非耐熱磁区細分化材であってもよい。

【0020】

鋼板１０の外形は、長方形である。鋼板１０は、図２に示すように、第１鋼板部材１１，１２と、第２鋼板部材１３，１４，１５を有する。以下、第１鋼板部材１１，１２を特に区別しない場合、これらは、単に「第１鋼板部材」とも記載される。以下、第２鋼板部材１３～１５を特に区別しない場合、これらは、単に「第２鋼板部材」とも記載される。

【0021】

第１鋼板部材１１は、積層鉄心１のヨーク部２Ａに含まれる。第１鋼板部材１１が延在する延在方向は、ヨーク部２Ａにおける磁化方向に対応する。第１鋼板部材１１は、方向性電磁鋼板の＜００１＞方位が第１鋼板部材１１の延在方向に対応するように形成される。第１鋼板部材１１は、接合部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅを含む。接合部１１Ａは、第１鋼板部材１１の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１１Ｂは、第１鋼板部材１１の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１１Ａが有する傾斜形状と接合部１１Ｂが有する傾斜形状とは、線対称である。接合部１１Ｅは、Ｖ形状を有する。

【0022】

第１鋼板部材１２は、積層鉄心１のヨーク部２Ｂに含まれる。第１鋼板部材１２が延在する延在方向は、ヨーク部２Ｂにおける磁化方向に対応する。第１鋼板部材１２は、方向性電磁鋼板の＜００１＞方位が第１鋼板部材１２の延在方向に対応するように形成される。第１鋼板部材１２は、接合部１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｆを含む。接合部１２Ｃは、第１鋼板部材１２の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１２Ｄは、第１鋼板部材１２の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１２Ｃが有する傾斜形状と接合部１２Ｄが有する傾斜形状とは、線対称である。接合部１２Ｆは、Ｖ形状を有する。

【0023】

第２鋼板部材１３は、積層鉄心１の脚部３Ａに含まれる。第２鋼板部材１３が延在する延在方向は、脚部３Ａにおける磁化方向に対応する。第２鋼板部材１３は、方向性電磁鋼板の＜００１＞方位が第２鋼板部材１３の延在方向に対応するように形成される。第２鋼板部材１３は、接合部１３Ａ，１３Ｄを含む。接合部１３Ａは、第２鋼板部材１３の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１３Ｄは、第２鋼板部材１３の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１３Ａが有する傾斜形状と接合部１３Ｄが有する傾斜形状とは、線対称である。

【0024】

第２鋼板部材１４は、積層鉄心１の脚部３Ｂに含まれる。第２鋼板部材１４が延在する延在方向は、脚部３Ｂにおける磁化方向に対応する。第２鋼板部材１４は、方向性電磁鋼板の＜００１＞方位が第２鋼板部材１４の延在方向に対応するように形成される。第２鋼板部材１４は、接合部１４Ｅ，１４Ｆを含む。接合部１４Ｅ，１４Ｆは、Ｖ形状を有する。接合部１４Ｅが有する形状と接合部１１Ｅが有する形状とは、略同一形状である。接合部１４Ｆが有する形状と接合部１２Ｆが有する形状とは、略同一形状である。

【0025】

第２鋼板部材１５は、積層鉄心１の脚部３Ｃに含まれる。第２鋼板部材１５が延在する延在方向は、脚部３Ｃにおける磁化方向に対応する。第２鋼板部材１５は、方向性電磁鋼板の＜００１＞方位が第２鋼板部材１５の延在方向に対応するように形成される。第２鋼板部材１５は、接合部１５Ｂ，１５Ｃを含む。接合部１５Ｂは、第２鋼板部材１５の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１５Ｃは、第２鋼板部材１５の延在方向に対して傾斜する傾斜形状を有する。接合部１５Ｂが有する傾斜形状と接合部１５Ｃが有する傾斜形状とは、線対称である。

【0026】

鋼板１０の組み立てでは、接合部１１Ａと接合部１３Ａとが突き合わされ、接合部１１Ｂと接合部１５Ｂとが突き合わされ、接合部１５Ｃと接合部１２Ｃとが突き合わされ、接合部１２Ｄと接合部１３Ｄとが突き合わされる。また、鋼板１０の組み立てでは、接合部１１Ｅと接合部１４Ｅとが突き合わされ、接合部１２Ｆと接合部１４Ｆとが突き合わされる。接合部１１Ａ，１３Ａ等は、接着剤等を介さずに、突き合わされてよい。接合部１１Ａ，１３Ａ等が接着剤等を介さずに突き合わされることにより、接合部１１Ａ，１３Ａ等が接着剤等を介して突き合わされる場合よりも、積層鉄心１における鋼板１０の占積率を高くすることができる。

【0027】

複数の鋼板１０は、接着剤等を介さずに積層される。複数の鋼板１０が接着剤等を介さずに積層されることにより、複数の鋼板１０が接着剤等を介して積層される場合よりも、積層鉄心１における鋼板１０の占積率を高くすることができる。複数の鋼板１０は、任意の方式で積層されてよい。例えば、複数の鋼板１０は、突き合わされる接合部１１Ａ，１３Ａ等においてステップラップ形式で、積層されてよい。

【0028】

本実施形態に係る積層鉄心１では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率は、１を超える。最大山高さＲｐは、表面粗さの指標の１つである。本実施形態において、最大山高さＲｐは、基準長さにおける輪郭曲線の中で最も高い山である。山とは、平均線よりも高い部分である。本実施形態では、最大山高さＲｐは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）の規格の最大山高さＲｐを意味する。第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの最小値は、好適には、後述の表６に示すように、１４．０［μｍ］である。

【0029】

このように本実施形態に係る積層鉄心１では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１を超えることにより、第２鋼板部材の表面は、第１鋼板部材の表面よりも粗くなる。このように脚部３に含まれる第２鋼板部材の表面が粗くなることにより、積層鉄心１における複数の第２鋼板部材間の摩擦力を大きくすることができる。積層鉄心１における複数の第２鋼板部材間の摩擦力を大きくすることにより、複数の鋼板１０を接着剤等を介さずに積層させても、積層鉄心１において複数の鋼板１０が横滑りしにくくなる。積層鉄心１において複数の鋼板１０が横滑りしにくくなることにより、積層鉄心１の剛性を高めることができる。積層鉄心１の剛性を高めることにより、積層鉄心１の固有振動を低減させることができる。ここで、積層鉄心１の固有振動とは、積層鉄心１が１つの構造体として特定の周波数で振動することである。したがって、本実施形態では、積層鉄心１の固有振動を低減させることにより、積層鉄心１を備える変圧器の騒音を低減させることができる。さらに、本実施形態に係る積層鉄心１では、複数の鋼板１０を接着剤等を介さずに積層させることにより、積層鉄心１における鋼板１０の占積率を高くすることができる。積層鉄心１における鋼板１０の占積率を高くすることにより、積層鉄心１を備える変圧器の鉄損の増加を抑制することができる。

【0030】

さらに、本実施形態に係る積層鉄心１を備える変圧器では、脚部３には、コイルが巻かれる。そのため、脚部３は、部品等によって締め付けられない。これに対し、ヨーク部２は、クランプ又はブラケット等の部品によって締め付けられる。このようにヨーク部２が締め付けられることにより、第１鋼板部材の最大山高さＲｐを大きくしなくても、積層鉄心１における複数の鋼板１０が横滑りしにくくなる。本実施形態では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐを第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐよりも大きくしないことにより、変圧器の鉄損の増加を抑制することができる。つまり、本実施形態では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１を超えることにより、変圧器の鉄損の増加を抑制することができる。

【0031】

よって、本実施形態に係る積層鉄心１では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１を超えることにより、積層鉄心１を備える変圧器の鉄損の増加を抑制しつつ、当該変圧器の騒音を低減させることができる。この効果については、実験２の結果も参照されたい。

【0032】

（実験１：横滑り）
鉄心材料である鋼板の最大山高さＲｐと横滑りとの関係について実験した。鉄心材料としてリン塩酸系絶縁被膜付きの方向性電磁鋼板を用いた。この方向性電磁鋼板は、公知の方法を用いて作製されたものである。この方向性電磁鋼板を長方形状の鋼板部材に分割した。この長方形状の鋼板部材は、幅方向のサイズが３０［ｍｍ］であり、長さ方向のサイズが２８０［ｍｍ］であり、厚さ方向のサイズが０．２３［ｍｍ］である。分割後の一部の鋼板部材に対して表面を荒らすための表面処理を実施した。表面処理は、鋼板部材を１［ｍｏｌ／Ｌ］の水酸化ナトリウム水溶液に２分間浸漬させる処理とした。これにより、表面処理を実施した鋼板部材と、表面処理を実施しない表面未処理の鋼板部材とを準備した。

【0033】

表面処理を実施した鋼板部材及び表面未処理の鋼板部材のそれぞれを積層させ、表面処理を実施した鋼板部材による積層体と、表面未処理の鋼板部材による積層体とを準備した。この２つの積層体のそれぞれの積層数は、７０層とした。この２つの積層体について、横滑りのしやすさを測定した。測定方法としては、積層体を水平の台に載せ、その台を水平に対して１度ずつ最大９０度まで傾けていき、積層体中の鋼板部材が動き出した角度を測定する方法を採用した。この測定方法では、積層体中の鋼板部材が動き出したときの台の角度が９０度に近いほど、その積層体は、横滑りしにくいと言える。実験では、積層体が１つの剛体として振る舞い、積層体が横滑りをせずにそのまま動き出すことを防ぐために、積層体の１／２の高さのストッパーを台上に設けた。

【0034】

表１に、実験１の結果を示す。鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、株式会社キーエンス製レーザ顕微鏡ＶＫ－Ｘ１００を用いた表面粗さ測定により測定した。

【0035】

【表1】

【0036】

表１に示すように、表面未処理の鋼板部材の最大山高さＲｐは、１２．２［μｍ］であった。表面未処理の鋼板部材による積層体中の鋼板部材が動き出した角度は、３５度であった。また、表面処理を実施した鋼板部材の最大山高さＲｐは、１６．５［μｍ］であった。表面処理を実施した鋼板部材による積層体中の鋼板部材が動き出した角度は、４８度であった。

【0037】

以上の実験１の結果から、発明者らは、表面処理によって表面を荒らした鋼板部材による積層体の方が、表面未処理の鋼板部材による積層体よりも、横滑りしにくいとの知見を得た。

【0038】

（実験２：変圧器の騒音及び鉄損）
実験２では、積層鉄心を備える変圧器の騒音及び鉄損を測定した。まず、表２に示す条件１から４の鋼板部材を用いて積層鉄心を組み立てた。この鋼板部材は、ヨーク部に含まれる第１鋼板部材と、脚部に含まれる第２鋼板部材とを含む。表面処理は、実験１と同じく、１［ｍｏｌ／Ｌ］の水酸化ナトリウム水溶液に２分間浸漬させる処理とした。積層鉄心の組み立てでは、条件１から条件４の鋼板部材を７０層、ラップ長さ２［ｍｍ］の２枚組の５層ステップラップ形式で積層した。

【0039】

【表2】

【0040】

条件１では、全ての鋼板部材すなわち第１鋼板部材及び第２鋼板部材に対して、表面処理を実施しなかった。つまり、全ての鋼板部材は、表面未処理である。

【0041】

条件２では、全ての鋼板部材すなわち第１鋼板部材及び第２鋼板部材に対して、表面処理を実施した。

【0042】

条件３では、ヨーク部に含まれる第１鋼板部材に対して表面処理を実施し、脚部に含まれる第２鋼板部材に対して表面処理を実施しなかった。

【0043】

条件４では、脚部に含まれる第２鋼板部材に対して表面処理を実施し、ヨーク部に含まれる第１鋼板部材に対しては表面処理を実施しなかった。

【0044】

条件１から４の鋼板部材のサイズは、表３に示すようなサイズとした。高さａは、図２に示すように、積層鉄心の高さである。幅ｂは、図２に示すように、積層鉄心の幅である。長さｃは、図２に示すように、２つの脚部の間の隙間の高さである。間隔ｄは、図２に示すように、２つの脚部の間隔である。長さｅは、中央部の第２鋼板部材の長さである。角度ｆは、接合部が第１鋼板部材の延在方向に対して傾斜する角度である。厚さは、鋼板の厚さである。つまり、条件１から４の鋼板部材では、高さａを５００［ｍｍ］、幅ｂを５００［ｍｍ］、長さｃを３００［ｍｍ］、間隔ｄを１００［ｍｍ］、長さｅを４００ｍｍ、角度ｆを４５度、厚さを０．２３［ｍｍ］とした。

【0045】

【表3】

【0046】

積層鉄心の組み立て後、ヨーク部の表面及び裏面に当て板を当て、その上からクランプで０．２［МＰａ］の圧力が均一にかかるように締め付けた。脚部については、脚部にコイルを巻く妨げにならないように、脚部に硝子テープを巻くことにより脚部を固定した。３つの脚部のそれぞれに５０ターンの１次コイルと２次コイルとを１本ずつ巻き、三相三脚変圧器用の積層鉄心とした。この積層鉄心に対して周波数５０［Ｈｚ］で励磁最大磁束密度１．７［Ｔ］の条件で三相励磁を行い、変圧器の騒音及び鉄損を測定した。

【0047】

変圧器の騒音測定では、積層鉄心を囲み、且つ等間隔に位置する８か所で騒音を測定した。この８か所は、積層鉄心の高さの１／２の高さで、積層鉄心の表面から３０［ｃｍ］離れて位置する。この８か所の平均値を変圧器の騒音とした。

【0048】

変圧器の鉄損測定では、三相励磁中の１次電流及び２次電圧を電力計で測定して無負荷損失を計算した。さらに、その無負荷損失を積層鉄心の重量で除算することにより、変圧器の鉄損を算出（測定）した。

【0049】

表４に、実験２の結果を示す。鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、実験１と同じく、株式会社キーエンス製レーザ顕微鏡ＶＫ－Ｘ１００を用いた表面粗さ測定により測定した。

【0050】

【表4】

【0051】

条件１では、第１銅板部材の表面の最大山高さＲｐは、１２．４［μｍ］であった。第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１２．２［μｍ］であった。変圧器の騒音は、６２．２［ｄＢＡ］であった。変圧器の鉄損は、１．０２［Ｗ／ｋｇ］であった。

【0052】

条件２では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１６．７［μｍ］であった。第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１６．５［μｍ］であった。変圧器の騒音は、５７．３［ｄＢＡ］であった。変圧器の鉄損は、１．１０［Ｗ／ｋｇ］であった。

【0053】

条件３では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１６．５［μｍ］であった。第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１２．２［μｍ］であった。変圧器の騒音は、６２．０［ｄＢＡ］であった。変圧器の鉄損は、１．１１［Ｗ／ｋｇ］であった。

【0054】

条件４では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１２．３［μｍ］であった。第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１６．８［μｍ］であった。変圧器の騒音は、５７．５［ｄＢＡ］であった。変圧器の鉄損は、１．０１［Ｗ／ｋｇ］であった。

【0055】

条件２から条件４では、条件１よりも、変圧器の騒音が低減された。この結果から、鋼板部材の表面の最大山高さＲｐを大きくすることにより、変圧器の騒音を低減可能であることが分かる。ただし、条件３では、条件１と比較して、変圧器の騒音低減の度合いが小さかった。この理由は、ヨーク部が締め付けられることにより、ヨーク部に含まれる第１鋼板部材の最大山高さＲｐを大きくしなくても、積層鉄心における複数の鋼板が横滑りしにくくなるためである。

【0056】

条件２及び条件３では、条件１よりも、変圧器の鉄損が大きくなった。この結果から、変圧器の鉄損の観点からは、ヨーク部に含まれる第１鋼板部材の最大山高さＲｐを大きくしない方がよいことが分かる。

【0057】

以上の実験２の結果から、発明者らは、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１を超える場合、変圧器の鉄損の増加を抑制しつつ、変圧器の騒音を低減可能であるとの知見を得た。

【0058】

（実験３：変圧器の騒音及び鉄損）
実験３では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの好適な比率を評価した。実験３では、第１鋼板部材及び第２鋼板部材の最大山高さＲｐを変えながら、変圧器の騒音及び鉄損を測定した。積層鉄心に用いる鋼板部材のサイズは、表５に示サイズとした。つまり、高さａを７００［ｍｍ］、幅ｂを７００［ｍｍ］、長さｃを４２０［ｍｍ］、間隔ｄを１４０［ｍｍ］、長さｅを５６０ｍｍ、角度ｆを４５度、厚さを０．２３［ｍｍ］とした。積層鉄心の組み立てでは、表５に示すサイズの鋼板部材を７０層、ラップ長さ２［ｍｍ］の２枚組の１０層ステップラップ形式で積層した。組み立て後、３つの脚部のそれぞれに５０ターンの１次コイルと２次コイルとを１本ずつ巻き、三相三脚変圧器用の積層鉄心とした。この積層鉄心に対して周波数５０［Ｈｚ］で励磁最大磁束密度１．７［Ｔ］の条件で三相励磁を行い、変圧器の騒音及び鉄損を測定した。

【0059】

【表5】

【0060】

表６に、実験３の結果を示す。第１鋼板部材及び第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、実験１と同じく、株式会社キーエンス製レーザ顕微鏡ＶＫ－Ｘ１００を用いた表面粗さ測定により測定した。

【0061】

【表6】

【0062】

Ｎｏ．１～１５では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１２．２［μｍ］であった。Ｎｏ．１～１５において、Ｎｏ．１が比較例であり、Ｎｏ．２～１５が実施例である。Ｎｏ．２～４（実施例）では、Ｎｏ．１（比較例）と比較すると、最大山高さＲｐの比率の変化が小さい。そのため、この実験では、Ｎｏ．２～４（実施例）において変圧器の鉄損の増加の抑制及び騒音の低減についての顕著な改善は、見られなかった。しかしながら、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１．１５以上となるＮｏ．５～１５（実施例）では、Ｎｏ．１（比較例）と比較して、変圧器の鉄損の増加の抑制及び騒音の低減についての顕著な改善が、見られた。特に、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１．１５以上、且つ１．４５以下となるＮｏ．５～１１（実施例）では、良好な結果を得られた。最大山高さＲｐの比率が１．４５以上であるＮｏ．１２～１５の結果がＮｏ．５～１１の結果よりも悪くなった理由は、第２鋼板部材の表面が表面処理によって荒れてしまったためと考えられる。つまり、Ｎｏ．１２～１５では、第２鋼板部材の表面が表面処理によって荒れてしまったことにより、第２鋼板部材間の摩擦力が大きくなるよりも、第２鋼板部材間の接触面積が小さくなってしまったためと考えられる。

【0063】

Ｎｏ．１６～３４では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐは、１３．８［μｍ］であった。Ｎｏ．１６～３４において、Ｎｏ．１６～１９が比較例であり、Ｎｏ．２０～３４が実施例である。Ｎｏ．２０～２３（実施例）では、Ｎｏ．１６（比較例）と比較すると、最大山高さＲｐの比率の変化が小さい。そのため、この実験３では、Ｎｏ．２０～２３（実施例）において変圧器の鉄損の増加の抑制及び騒音の低減についての顕著な改善は、見られなかった。しかしながら、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１．１５以上となるＮｏ．２４～３４（実施例）では、Ｎｏ．１６等（比較例）と比較して、変圧器の鉄損の増加の抑制及び騒音の低減についての顕著な改善が、見られた。特に、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率が１．１５以上、且つ１．４５以下となるＮｏ．２４～３２（実施例）では、良好な結果を得られた。最大山高さＲｐの比率が１．４５以上であるＮｏ．３３～３４の結果がＮｏ．２４～３２の結果よりも悪くなった理由は、上述したように、第２鋼板部材の表面が表面処理によって荒れてしまったためと考えられる。

【0064】

Ｎｏ．３５～４５では、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の表面の最大山高さＲｐの比率を１程度に維持した状態で、第１鋼板部材及び第２鋼板部材の最大山高さＲｐを大きくした。Ｎｏ．３５～４５において、Ｎｏ．３６～４５が比較例であり、Ｎｏ．３５が実施例である。Ｎｏ．３５～４５の結果から、当該比率が１程度であると、変圧器の鉄損の増加の抑制及び騒音の低減についての顕著な改善が見られないことが分かる。

【0065】

（積層鉄心の製造方法）
積層鉄心の製造方法について説明する。まず、仕上げ焼鈍後に絶縁被膜が塗布された方向性電磁鋼板を準備する。次に、仕上げ焼鈍後に絶縁被膜が塗布された方向性電磁鋼板から第１鋼板部材及び第２鋼板部材を形成する。第２鋼板部材の形成後、第２鋼板部材に対して表面処理を実施する。表面処理は、第２鋼板部材の最大山高さＲｐを大きくする処理である。表面処理は、例えば、化学研磨、ショットブラスト又はエメリー研磨等である。一方、第１鋼板部材に対しては表面処理を実施しない。例えば、第１鋼板部材の表面の最大山高さＲｐに対する第２鋼板部材の最大山高さＲｐの比率が１．１５以上、且つ１．４５以下になるように、第２鋼板部材に対して表面処理を実施してよい。第１鋼板部材に対して表面処理を実施せず、第２鋼板部材に対して表面処理を実施することにより、積層鉄心の製造コストを削減することができる。ただし、第２鋼板部材を形成する前の方向性電磁鋼板に対して表面処理を実施してもよい。

【0066】

積層鉄心の製造方法に含まれる他の処理については、公知の処理が採用されてよい。

【0067】

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。

【符号の説明】

【0068】

１ 積層鉄心
１０ 鋼板
１１，１２ 第１鋼板部材
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｆ 接合部
１３，１４，１５ 第２鋼板部材
１３Ａ，１３Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１５Ｂ，１５Ｃ 接合部
２，２Ａ，２Ｂ ヨーク部
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 脚部

【図1】

【図2】