JP2022070250A - 巻鉄心、巻鉄心の製造方法及び巻鉄心製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心損失を低減でき、方向性電磁鋼板の使用量を低減できるとともに、より入手性が高い高鉄損の方向性電磁鋼板を用いる場合であっても同等又は同一の損失の鉄心が得られる、巻鉄心、巻鉄心の製造方法及び巻鉄心製造装置を提供する。【解決手段】本発明の巻鉄心は、長手方向に第１の屈曲部４と第２の屈曲部５とが交互に連続する方向性電磁鋼板１が板厚方向に積み重ねられた部分を含む。積層された方向性電磁鋼板１のうちのいずれか１枚以上は、第１の屈曲部４が弾性変形を付与されて成り、第１の屈曲部４の側面視において、弾性変形の付与前後における第１の屈曲部４の高さの差分の指標である｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下である。【選択図】図７

Description

本発明は、巻鉄心、巻鉄心の製造方法及び巻鉄心製造装置に関する。

トランスの鉄心には積鉄心と巻鉄心とがある。そのうち、巻鉄心は、一般に、方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて、ドーナツ状（巻回形状）に巻回し、その後、その巻回体を加圧してほぼ角型に成形することにより製造される（本明細書中では、このようにして製造される巻鉄心をトランココアと称する場合がある）。この成形工程によって方向性電磁鋼板全体に機械的な加工歪（塑性変形歪）が入り、その加工歪が方向性電磁鋼板の鉄損を大きく劣化させる要因となるため、歪取り焼鈍を行なう必要がある。

一方、巻鉄心の別の製造方法として、巻鉄心のコーナー部となる鋼板の部分を曲率半径が３ｍｍ以下の比較的小さな屈曲領域が形成されるように予め曲げ加工し、当該曲げ加工された鋼板を積層して巻鉄心とする、特許文献１乃至３のような技術が開示されている（本明細書中では、このようにして製造される巻鉄心をユニコア（登録商標）と称する場合がある）。当該製造方法によれば、従来のような大掛かりな成形工程が不要で、鋼板は精緻に折り曲げられて鉄心形状が保持され、加工歪も曲げ部（角部）のみに集中するため上記焼鈍工程による歪除去の省略も可能となり、工業的なメリットは大きく適用が進んでいる。

また、鉄心を形成する方向性電磁鋼板には、磁化容易軸が圧延方向に揃った電磁鋼板である方向性電磁鋼板が用いられる。そのような方向性電磁鋼板には、方向性電磁鋼板の表面に、圧延方向と交差する方向に周期的に細い複数の歪（磁区制御用の歪）を導入して、その部位に発生する還流磁区を起点に１８０°磁区を細分化することで鉄損を低減させた、いわゆる歪導入型の磁区制御材がある（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、このような磁区制御用の歪を導入した歪導入型の磁区制御材である方向性電磁鋼板を、巻鉄心に用いた場合には、前述した歪取り焼鈍工程を行なうことによって、（磁区制御用の起点となる歪、及び、加工歪を含む）歪が消失してしまうため、結果として磁区制御効果も消失し、鉄損の低い巻鉄心にならない。したがって、歪導入型の磁区制御材は、一般に、加圧成形や焼鈍工程が不要な積鉄心、あるいは、焼鈍工程を省くことができるユニコアの製造において使用される。

さらに、方向性電磁鋼板には、その表面に、圧延方向と交差する方向に周期的に溝を形成することで、還流磁区と同様の効果により、１８０°磁区を細分化して鉄損を低減した、鉄損が低減される磁区制御効果を得る、いわゆる溝形成型の磁区制御材もある（例えば、特許文献５参照）。このような溝形成型の磁区制御材は、歪取り焼鈍を行なっても磁区制御効果が消失しないため、巻鉄心の材料として用いることができる。しかしながら、溝形成型の鉄損改善効果（磁区制御効果）は、歪導入型の鉄損改善効果に比べて小さい。

特開２００５－２８６１６９号公報 特許第６２２４４６８号公報 特開２０１８－１４８０３６号公報 特開２００３－３４７１２８号公報 国際公開第２０１１／１２５６７２号

前述したトランココア及びユニコアの形態のいずれにおいても、歪導入型及び溝形成型の磁区制御材を用いた巻鉄心では、同一材料（方向性電磁鋼板）から鉄心を作成するにあたり、鉄心損失を低減することが求められる。また、鉄心に使用する方向性電磁鋼板の使用量を低減すること、及び、同一の損失の鉄心を得ることも求められる。さらには、より入手性が高い高鉄損の方向性電磁鋼板を用いても同等の損失の鉄心を得られることが望まれる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、鉄心損失を低減でき、方向性電磁鋼板の使用量を低減できるとともに、より入手性が高い高鉄損の方向性電磁鋼板を用いる場合であっても同等又は同一の損失の鉄心が得られる、巻鉄心、巻鉄心の製造方法及び巻鉄心製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一実施形態の巻鉄心は、長手方向に、曲率の小さい第１の屈曲部（以降、「低屈曲部」と呼称する）と曲率の大きい第２の屈曲部（以降、「高屈曲部」と呼称する）とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心であって、積層された方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上において、低屈曲部の少なくとも１つが弾性変形を付与されて成り、弾性変形によって円弧状に湾曲された低屈曲部の側面視において、低屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、ａ点とｂ点を結んだ直線の長さをＬ、ａ点からｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、弾性変形を除荷した状態における側面視において、除荷後の低屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、ａａ点からｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、曲線Ｒ２上の点のうちｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下である。

本発明者らは、前述したトランココア及びユニコアの形態のいずれにおいても、歪導入型及び溝形成型の磁区制御材を用いた巻鉄心では、同一材料（方向性電磁鋼板）から鉄心を作成するにあたり、鉄心損失を低減することが求められるという現状を踏まえ、検討した。まず、鉄損評価方法であるエプスタイン試験において、方向性電磁鋼板に一定の曲率の弾性変形を付与することにより鉄損が低下するという事実に着目し、検討を進めた。実際に、巻鉄心内部において積層される方向性電磁鋼板の直線状の任意の平面部に一定の曲率の弾性変形を付与したまま鉄心として固定化する、もしくは積層される方向性電磁鋼板の一部領域において加工やコイルの巻き癖等によって残存している湾曲部（低屈曲部）に平坦となるよう弾性変形を付与したまま鉄心として固定化することにより鉄損低減が発現するという知見を得た。これは、鉄心作成時に鋼板に弾性変形を加えることで、凸側には引張応力が凹側には圧縮応力が付与される。その弾性変形に起因する引張応力付与による磁区細分化効果によって、鉄損低減効果と、圧縮応力付与による鉄損の上昇する効果とが打ち消しあうが、弾性変形を付与した範囲では、前者の効果が後者の効果を上回ることにより結果として鉄損低減の効果が発現するものであると考えられる。

具体的には、そのような弾性変形の付与は、弾性変形が付与される低屈曲部において、上記｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下の関係を満たすように、積層された方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、好ましくは、巻鉄心作成時に巻き回した鋼板から見て鉄心の内側（内窓側）に位置される１枚以上の方向性電磁鋼板に関し、例えば治具に対して方向性電磁鋼板の低屈曲部を押し当てることにより成される。そして、低屈曲部にそのような弾性変形が付与された方向性電磁鋼板は、弾性変形状態を保ったまま、鋼板の巻き回し終了後に治具等により固定化することにより、その変形状態のまま鉄心として固定化される。これにより、同一の方向性電磁鋼板を用いて鉄心を作成した場合、用いた鋼板重量が同一であっても、より鉄心損失を低減せしむることができる。また、鉄心に使用する方向性電磁鋼板の使用量の低減を図った上で、同一の損失の鉄心を得ることができる。さらに、そのようにして使用される方向性電磁鋼板よりも市中にて入手し易い、より鉄損の高い方向性電磁鋼板を用いても、同等の損失の鉄心を得ることができる。

なお、上記構成の巻鉄心は、方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回し、その巻回体を加圧することにより成形される、いわゆるトランココアの形態を成していてもよく、あるいは、個別に折り曲げ加工された方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより形成される、いわゆるユニコアの形態を成していてもよい。

また、本発明は、トランココアの形態を成す上記構成の巻鉄心の製造方法も提供する。具体的には、そのような製造方法は、方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回する積層巻回工程と、前記積層巻回工程による巻回によって得られる前記方向性電磁鋼板の巻回体を加圧することにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、加圧工程と、前記加圧工程により前記方向性電磁鋼に導入される機械的な加工歪を除去する歪取り焼鈍工程と、積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与工程と、を含み、前記歪取り焼鈍工程の後、前記弾性変形付与工程において、前記第１の屈曲部が治具によって押し当てられることにより弾性変形されたまま鉄心として固定され、前記弾性変形付与工程において前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする。

また、本発明は、ユニコアの形態を成す上記構成の巻鉄心の製造方法も提供する。具体的には、そのような製造方法は、方向性電磁鋼板を個別に折り曲げ加工する折り曲げ加工工程と、前記折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、組み付け工程と、積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与工程と、を含み、前記折り曲げ加工工程の後、前記弾性変形付与工程において、前記第１の屈曲部が治具に押し当てられることにより弾性変形され、その変形状態のまま鉄心として固定され、前記弾性変形付与工程において前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする。

さらに、本発明は、トランココアの形態を成す上記構成の巻鉄心の製造装置も提供する。具体的には、そのような製造装置は、方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回する積層巻回部と、前記積層巻回部による巻回によって得られる前記方向性電磁鋼板の巻回体を加圧することにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、加圧加工部と、前記加圧加工部により前記方向性電磁鋼に導入される機械的な加工歪を除去する歪取り焼鈍部と、積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与部と、を備え、前記弾性変形付与部は、歪取り焼鈍された前記方向性電磁鋼板の前記第１の屈曲部を、治具に押し当てることにより弾性変形させ、前記弾性変形付与部は、前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする。

また、本発明は、ユニコアの形態を成す上記構成の巻鉄心の製造装置も提供する。具体的には、そのような製造装置は、方向性電磁鋼板を個別に折り曲げ加工する折り曲げ加工部と、前記折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、組み付け部と、積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与部と、を備え、前記弾性変形付与部は、折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板の前記第１の屈曲部を、治具に押し当てることにより弾性変形させ、前記弾性変形付与部は、前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする。

上記構成の巻鉄心の製造方法及び製造装置によれば、同一の方向性電磁鋼板を用いて、用いる鋼板重量が同一であっても、鉄心損失がさらに低減した巻鉄心を製造することができる。また、鉄心に使用する方向性電磁鋼板の使用量の低減を図った上で、同一の損失の鉄心を得ることができる。さらに、そのようにして使用される方向性電磁鋼板よりも市中にて入手し易い、より鉄損の高い方向性電磁鋼板を用いても、同等の損失の鉄心を得ることができる。

本発明によれば、鉄心損失を低減でき、方向性電磁鋼板の使用量を低減できるとともに、より入手性が高い高鉄損の方向性電磁鋼板を用いる場合であっても同等又は同一の損失の鉄心が得られる、巻鉄心、巻鉄心の製造方法及び巻鉄心製造装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る巻鉄心を模式的に示す斜視図である。 図１の実施形態に示される巻鉄心の側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る巻鉄心を模式的に示す側面図である。 巻鉄心を構成する１層の方向性電磁鋼板の一例を模式的に示す側面図である。 巻鉄心を構成する１層の方向性電磁鋼板の他の一例を模式的に示す側面図である。 本発明の巻鉄心を構成する方向性電磁鋼板の高屈曲部の一例を模式的に示す側面図である。 方向性電磁鋼板の平面部もしくは低屈曲部に付与される弾性変形を説明するための図である。 方向性電磁鋼板の平面部もしくは低屈曲部に弾性変形を付与するための装置及び方法の第１の例（例１）を示す断面図である。 方向性電磁鋼板の平面部もしくは低屈曲部に弾性変形を付与するための装置及び方法の第２の例（例２）を示す断面図である。 平面部もしくは低屈曲部に弾性変形を伴う方向性電磁鋼板を含むトランココアの形態を成す巻鉄心の製造装置の構成を概略的に示すブロック図である。 平面部もしくは低屈曲部に弾性変形を伴う方向性電磁鋼板を含むユニコアの形態を成す巻鉄心の製造装置の構成を概略的に示すブロック図である。 特性評価の際に製造した巻鉄心の寸法を示す模式図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る巻鉄心について順に詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。なお、下記する数値限定範囲には、下限値及び上限値がその範囲に含まれる。「超」又は「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。また、化学組成に関する「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」、「直角」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
また、本明細書において「方向性電磁鋼板」のことを単に「鋼板」又は「電磁鋼板」と記載し、「巻鉄心」のことを単に「鉄心」と記載する場合もある。

本発明の一実施の形態に係る巻鉄心は、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心であって、該巻鉄心本体は、長手方向に曲率が比較的小さい低屈曲部（第１の屈曲部）と、曲率が比較的大きい高屈曲部（第２の屈曲部）とが交互に連続した方向性電磁鋼板が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において略多角形状の積層構造を有する。前記高屈曲部は巻鉄心本体のコーナー部を構成する部位であって、塑性変形を伴い屈曲されている。前記高屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは、例えば、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。前記方向性電磁鋼板は、一例として、質量％で、Ｓｉ：２．０～７．０％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有し、Ｇｏｓｓ方位に配向する集合組織を有する。なお本実施形態における「低屈曲部」とは、高屈曲部の曲率よりも小さい曲率を有する部位であって、曲率がゼロ（曲率半径は無限大）であってもよい。すなわち、本実施形態の「低屈曲部」とは、平面部に弾性変形が付与されることで円弧上に湾曲された部位、および、予め曲率の付与された状態の湾曲部（例えば、コイルの巻き癖）に弾性変形が付与されることで略平坦化された部位を含む。すなわち、本実施形態でいう「低屈曲部」は、円弧上に湾曲された湾曲部、または略平坦化された平面部を含む。また、複数の低屈曲部のうち少なくとも１つの低屈曲部に、所定の曲率の弾性変形もしくは平面化を図るための弾性変形が付与されていればよい。

次に、本発明の一実施の形態に係る巻鉄心及び方向性電磁鋼板の形状について具体的に説明する。ここで説明する巻鉄心及び方向性電磁鋼板の形状自体は、特に目新しいものではなく、公知の巻鉄心及び方向性電磁鋼板の形状に準じたものに過ぎない。
図１は、巻鉄心の一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の実施形態に示される巻鉄心の側面図である。また、図３は、巻鉄心の別の一実施形態を模式的に示す側面図である。
なお、本発明において側面視とは、巻鉄心を構成する長尺状の方向性電磁鋼板の幅方向（図１におけるＹ軸方向）に視ることをいい、側面図とは側面視により視認される形状を表わした図（図１のＹ軸方向の図）である。

本発明の一実施の形態に係る巻鉄心は、側面視において略多角形状の巻鉄心本体１０を備える。当該巻鉄心本体１０は、方向性電磁鋼板１が、板厚方向に積み重ねられ、側面視において略矩形状の積層構造２を有する。当該巻鉄心本体１０を、そのまま巻鉄心として使用してもよいし、必要に応じて積み重ねられた複数の方向性電磁鋼板を一体的に固定するために、結束バンド等、公知の締付具等を備えていてもよい。

本実施の形態において、巻鉄心本体１０の鉄心長に特に制限はないが、鉄心において鉄心長が変化しても、高屈曲部５の体積は一定であるため高屈曲部５で発生する鉄損は一定である。鉄心長が長いほうが巻鉄心本体１０に対する高屈曲部５の体積率は小さくなるため、鉄損劣化への影響も小さい。よって、巻鉄心本体１０の鉄心長は長いほうが好ましい。巻鉄心本体１０の鉄心長は、１．５ｍ以上であることが好ましく、１．７ｍ以上であるとより好ましい。なお、本実施形態において、巻鉄心本体１０の鉄心長とは、側面視による巻鉄心本体１０の積層方向の中心点における周長をいう。

このような本実施形態の巻鉄心は、従来公知のいずれの用途にも好適に用いることができる。

本実施の形態に係る鉄心は、側面視において略多角形状であることを特徴とする。以下の図を用いた説明においては、図示及び説明を単純にするため、一般的な形状でもある略矩形状（四角形）の鉄心で説明するが、高屈曲部の角度や数、低屈曲部の長さによって、様々な形状の鉄心が製造可能である。例えば、全ての高屈曲部の角度が４５°で低屈曲部の長さが等しければ、側面視は八角形になる。また、角度が６０°である６個の屈曲部を有し、低屈曲部の長さが等しければ側面視は六角形となる。
図１及び図２に示されるように、巻鉄心本体１０は、長手方向に低屈曲部４と、高屈曲部５を含むコーナー部３とが交互に連続する方向性電磁鋼板１が、板厚方向に積み重ねられた部分を含み、側面視において中空部１５を有する略矩形状の積層構造２を有する。高屈曲部５を含むコーナー部３は、側面視において、曲線状の形状を有する高屈曲部５を２つ以上有しており、１つのコーナー部３に存在する高屈曲部５のそれぞれの曲げ角度の合計が例えば約９０°となっている。コーナー部３は、隣り合う高屈曲部５，５間に、側面視した場合の長手方向の長さが前記低屈曲部４の長さ（後述する長さＬ）よりも短い低屈曲部４ａを有している。したがって、コーナー部３は、２以上の高屈曲部５と、１つ以上の低屈曲部４ａとを有する形態となっている。なお、図２の実施形態は１つのコーナー部３中に２つの高屈曲部５を有する場合であって、１つの高屈曲部５が４５°である。図３の実施形態は１つのコーナー部３中に３つの高屈曲部５を有する場合であって、１つの屈曲部５が３０°である。

これらの例に示されるように、本実施の形態の鉄心は、様々な角度を有する高屈曲部により構成できるが、加工時の変形を抑制して鉄損を抑える点からは、高屈曲部５の曲げ角度φ（φ１、φ２、φ３）は６０°以下であることが好ましく、４５°以下であることがより好ましい。１つの鉄心が有する高屈曲部の曲げ角度φは任意に構成することが可能である。例えば、φ１＝６０°且つφ２＝３０°とすることができる。生産効率の点からは折り曲げ角度（曲げ角度）が等しいことが好ましく、ある一定以上の変形箇所を少なくすれば用いる鋼板の鉄損により作成する鉄心の鉄損を小さくできる場合は、異なる角度の組み合わせの加工としてもよい。設計は鉄心加工にて重視するポイントから任意に選択することができる。

図６を参照しながら、高屈曲部５および低屈曲部４，４ａについて更に詳細に説明する。図６は、方向性電磁鋼板１の形状（曲線部分）の一例を模式的に示す図である。高屈曲部５と低屈曲部４，４ａは次のように区分される。
１枚の方向性電磁鋼板１の側面視の形状において、まず鋼板外面Ｌｂ上に任意の点Ｑを設定し、点Ｑにおいて鋼板外面を表す曲線（以降、この曲線を外面曲線と呼称することがある）に接する仮想直線Ｙを定める。さらに、直線Ｙよりも板厚方向内側と外側の両側に、２本の平行直線Ｙ１、Ｙ２を定める。平行直線Ｙ１およびＹ２と直線Ｙとの間隔は、それぞれ０．１ｍｍとする。そして、点Ｑから、鋼板外表面Ｌｂに沿った鋼板長手方向前方および後方の各方向に延伸する２つの曲線Ｑ－Ｓ（各１．０ｍｍ）を合わせた外面曲線Ｓ－Ｓを考えたとき、この２つの曲線Ｑ－Ｓがともに、その一部でも平行直線Ｙ１とＹ２の間の領域から離脱する場合（つまり図６に示すような場合）、点Ｘが高屈曲部５に存在すると判断する。他方、２つの曲線Ｑ－Ｓのどちらかの一方でも、平行直線Ｙ１とＹ２の間の領域内に留まる場合、点Ｑが低屈曲部４，４ａに存在すると判断する。図６においては、点Ｆ及び点Ｇが、鋼板外面側の表面における高屈曲部５と低屈曲部４，４ａとの境界となる。なお、高屈曲部５の曲げ角度φとは、方向性電磁鋼板１の高屈曲部５において、折り曲げ方向の後方側の低屈曲部４，４ａと前方側の低屈曲部４，４ａとの間に生じた角度差を意味し、方向性電磁鋼板１の外面Ｌｂにおいて、境界点Ｆ及びＧの表面に接するように直線で延長して得られる２つの仮想線Ｌｂ－ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ１、Ｌｂ－ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ２がなす角の補角の角度φとして表わされる。

さらに、点Ｆ及び点Ｇのそれぞれから鋼板外表面に垂直な直線を延長し、鋼板内面側の表面との交点をそれぞれ点Ｅ及び点Ｄとする。この点Ｅ及び点Ｄが鋼板内面側の表面における低屈曲部４，４ａと高屈曲部５との境界である。
そして、本実施形態において高屈曲部５とは、方向性電磁鋼板１の側面視において、上記点Ｄ、点Ｅ、点Ｆ、点Ｇにより囲まれる方向性電磁鋼板１の部位である。図６においては、点Ｄと点Ｅとの間の鋼板表面、すなわち、高屈曲部５の内側表面をＬａ、点Ｆと点Ｇとの間の鋼板表面、すなわち、高屈曲部５の外側表面をＬｂとして示している。
また、低屈曲部４，４ａは、高屈曲部５に隣接しており、中でもコーナー部３内に配置された低屈曲部４ａは、その両側に高屈曲部５が配置されているため、高屈曲部５に挟まれた領域であるといえる。なお本実施形態では、巻鉄心本体１０を構成する複数の低屈曲部４，４ａのうち、少なくとも１つの低屈曲部に所定の曲率（ゼロを含む）の弾性変形が付与されていればよい。例えば、コーナー部３内の低屈曲部４ａの曲率はゼロ（つまり平面）とし、隣接するコーナー３間に配置された低屈曲部４には所定の曲率が付与された形状（例えば、湾曲）としてもよい。鉄心損失の低減、および鉄心の素材である鋼板使用量の低減の観点からは、巻鉄心本体１０を構成する全ての低屈曲部において、所定の曲率の弾性変形が付与されて湾曲状をされていることが好ましい。

また、この図６には、高屈曲部５の側面視における内面側曲率半径ｒ（以下、単に曲率半径ｒとも称する。）が表わされている。上記Ｌａを点Ｅ及び点Ｄを通過する円弧で近似することで、高屈曲部５の曲率半径ｒを得る。曲率半径ｒが小さいほど高屈曲部５の曲線部分の曲がりは急であり、曲率半径ｒが大きいほど高屈曲部５の曲線部分の曲がりは緩やかになる。
本実施形態の巻鉄心では、板厚方向に積層された各方向性電磁鋼板１の各高屈曲部５における曲率半径ｒは、ある程度の変動を有するものであってもよい。この変動は、成形精度に起因する変動であることもあり、積層時の取り扱いなどで意図せぬ変動が発生することも考えられる。このような意図せぬ誤差は、現在の通常の工業的な製造であれば０．２ｍｍ程度以下に抑制することが可能である。このような変動が大きい場合は、十分に多数の鋼板について曲率半径を測定し、平均することで代表的な値を得ることができる。また、何らかの理由で意図的に変化させることも考えられるが、本実施形態はそのような形態を除外するものではない。

なお、高屈曲部５の曲率半径ｒの測定方法にも特に制限はないが、例えば、市販の顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ ＥＣＬＩＰＳＥ ＬＶ１５０）を用いて２００倍で観察することにより測定することができる。具体的には、観察結果から、図６に示すような曲率中心Ａ点を求めるが、この求め方として、例えば、線分ＥＦと線分ＤＧを点Ｂとは反対側の内側に延長させた交点をＡと規定すれば、曲率半径ｒの大きさは、線分ＡＣの長さに該当する。本実施形態発明では、高屈曲部５の曲率半径ｒは特に制限されない、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲としてよい。高屈曲部５の曲率半径ｒは、好ましくは３ｍｍ以下である。この場合に、本実施形態発明の効果がより顕著に発揮される。

図４及び図５は巻鉄心本体１０における１層分の方向性電磁鋼板１の一例を模式的に示す図である。図４及び図５の例で用いられる方向性電磁鋼板１は、ユニコア形態の巻鉄心を実現するべく、折り曲げ加工されたものであって、２つ以上の高屈曲部５と、低屈曲部４，４ａとを有し、１つ以上の方向性電磁鋼板１の長手方向の端面である接合部６を介して側面視において略多角形の環を形成する。
本実施の形態においては、巻鉄心本体１０が、全体として側面視が略多角形状の積層構造を有していればよい。図４の例に示されるように、１つの接合部６を介して１枚の方向性電磁鋼板１が巻鉄心本体１０の１層分を構成する（つまり、一巻ごとに１箇所の接合部６を介して１枚の方向性電磁鋼板１が接続される）ものであってもよく、図５の例に示されるように１枚の方向性電磁鋼板１が巻鉄心の約半周分を構成し、２つの接合部６を介して２枚の方向性電磁鋼板１が巻鉄心本体１０の１層分を構成する（つまり、一巻ごとに２箇所の接合部６を介して２枚の方向性電磁鋼板１が互いに接続される）ものであってもよい。

本実施の形態において用いられる方向性電磁鋼板１の板厚は、特に限定されず、用途等に応じて適宜選択すればよいものであるが、通常０．１５ｍｍ～０．３５ｍｍの範囲内であり、好ましくは０．１８ｍｍ～０．２７ｍｍの範囲である。

また、方向性電磁鋼板１を製造する方法は、特に限定されず、従来公知の方向性電磁鋼板の製造方法を適宜選択することができる。製造方法の好ましい具体例としては、例えば、Ｃを０．０４～０．１質量％とし、その他は上記方向性電磁鋼板１の化学組成を有するスラブを１０００℃以上に加熱して熱間圧延を行った後、必要に応じて熱延板焼鈍を行ない、次いで、１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷延により冷延鋼板とし、当該冷延鋼板を、例えば湿水素－不活性ガス雰囲気中で７００～９００℃に加熱して脱炭焼鈍し、必要に応じて更に窒化焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布した上で、１０００℃程度で仕上げ焼鈍し、９００℃程度で絶縁皮膜を形成する方法が挙げられる。さらに、その後、摩擦係数を調整するための塗装などを実施してもよい。
また、一般的に「磁区制御」と呼ばれる処理を鋼板の製造工程において公知の方法で施した鋼板であっても本発明効果を享受できる。

このような形態を備える方向性電磁鋼板１から構成される巻鉄心に係る本実施の形態を含む本発明では、積層される方向性電磁鋼板１のうちのいずれか１枚以上に関し、方向性電磁鋼板１の任意の低屈曲部４，４ａに一定の曲率の弾性変形が（側面視において長手方向に対して垂直な方向（ｚ方向；鋼板厚さＴ方向）で）付与されている。
図７に、弾性変形付与前後における方向性電磁鋼板１の形状の変化を示す。なお、図７（ａ）および（ｂ）では説明の便宜上、積層される方向性電磁鋼板１のうち１枚を抜き出して図示している。また図７（ａ）では、低屈曲部４に弾性変形付与する前の状態を破線で、弾性変形が付与されている状態を実線で示している。図７（ｂ）は低屈曲部４に付与された弾性変形を除荷した状態を示している。本実施形態の巻鉄心においては、弾性変形の付与前後における低屈曲部４の高さの差分が一定の範囲内に調整される。具体的には、
図７に実線で示されるように、弾性変形によって、例えば円弧状に湾曲された低屈曲部４の側面視において、低屈曲部４の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、ａ点とｂ点を結んだ直線の長さをＬ、ａ点からｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、さらに、弾性変形を除荷した状態における側面視において、除荷後の低屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、ａａ点からｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、曲線Ｒ２上の点のうちｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下である。これにより、弾性変形を付与しない従来と比べて鉄損を低下させることができる。｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌが０．１００超となると、後述するビルディングファクタ（ＢＦ）を十分に抑制できない場合がある。その理由は、次のとおりと考えられる。鋼板に弾性変形が付与されると、鋼板には引張応力と圧縮応力の両方が印加される。引張応力によって鋼板中の磁区細分化効果が発現し、結果、鉄損低減が生じる一方、圧縮応力が大きくなると磁区の向きが鋼板の圧延方向から板厚方向に変化するため鉄損増加が生じてしまう。前者の磁区細分化は一定の応力で限界となる。一方で、圧縮応力の影響は応力の増加に伴い大きくなるため、結果的に鉄損が良好となる弾性応力の範囲が定まる。その上限が、０．１００以下である。

なお、このような指標値｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌを評価する際は、まず、鉄心を構成する複数の方向性電磁鋼板の少なくとも一部に弾性変形が付与され、かつ拘束された状態で、側面視で低屈曲部４の形状を測定する。その後、拘束を解放して弾性応力を除荷した状態で、側面視で低屈曲部４に相当する部位の形状を測定する。すなわち、方向性電磁鋼板が拘束された状態での側面視から、ｈ１ｍとＬを求め、拘束を解放した状態での側面視からｈ２ｍを求める。この際、ａ点、ｂ点、ａａ点、ｂｂ点および変形の高さ（ｈ１ｍ、ｈ２ｍ）を決定する円弧Ｒ１、Ｒ２は、鋼板板厚の中心面上に設定するものとする。

また、方向性電磁鋼板１の低屈曲部４，４ａをこのように弾性的に変形させる手法としては、特定形状を有する治具を低屈曲部４，４ａに押し当てて、湾曲状もしくは平坦に変形させた状態で鋼板を拘束固定することが考えられる。以下では、図８及び図９を参照し、方向性電磁鋼板１の平面状の低屈曲部に弾性変形を付与して湾曲状の低屈曲部を形成するための装置及び方法について具体的に説明する。

図８には、鋼板１の厚さＴ方向で外力を加えて低屈曲部４に弾性変形を付与するための装置及び方法の第１の例（例１）が示されている。
この例１では、まず、図８の（ａ）に示されるように、屈曲部５が形成された折り曲げ加工後の方向性電磁鋼板１を弾性変形付与用のブロック治具８０に押し当てる。この場合、ブロック治具８０は、弾性変形が付与されるべき鋼板１の低屈曲部４が載置される平面部載置面８０ａと、既に形成された鋼板１の屈曲部５の曲げ角度に対応する角度を平面部載置面８０ａに対して成すように平面部載置面８０ａの両側から斜め下方に延びる傾斜面８０ｂ，８０ｂとを有しており、屈曲部５を有する方向性電磁鋼板１が平面部載置面８０ａ及び傾斜面８０ｂ，８０ｂに沿うように位置決めされる。また、ブロック治具８０には、平面部載置面８０ａの延在方向に対して略直交する方向（鋼板１の厚さＴ方向）に延びて平面部載置面８０ａで開口する複数のネジ穴８０ｃが互いに所定の間隔を隔てて設けられており、これらのネジ穴８０ｃ内には、該ネジ穴８０ａに螺合する雄ネジを外周面に有するスライダピン８２が、ネジ穴８０ｃの開口に対して突没できるようにスライド可能に設けられている。

図８の（ａ）に示されるようにして屈曲部５を有する方向性電磁鋼板１を平面部載置面８０ａ及び傾斜面８０ｂ，８０ｂに沿うように位置決めしたら、今度は、図８の（ｂ）に示されるように、スライダピン８２をスライドさせてネジ穴８０ｃの開口から突出させることにより、鋼板１の低屈曲部４にその厚さＴ方向で外力を加えて低屈曲部４を弾性変形させる。この場合、前述した０＜｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌ≦０．１０の関係が満たされるような曲率を伴う弾性変形が成されるようにスライダピン８２のストロークが調整される。そして、そのようにして低屈曲部４に弾性変形を付与したら、その弾性変形状態を維持（凍結）させるべく図８の（ｃ）に示されるように固定具８５を用いて鋼板１を固定化する。その後、この固定化状態で、図８の（ｄ）に示されるようにブロック治具８０を鋼板１（鉄心）から取り外す。

図９には、鋼板１の厚さＴ方向で外力を加えて低屈曲部４に弾性変形を付与するための装置及び方法の第２の例（例２）が示されている。
この例２では、まず、図９の（ａ）に示されるように、屈曲部５が形成された折り曲げ加工後の方向性電磁鋼板１の低屈曲部４（弾性変形が付与されるべき低屈曲部）を、前述した０＜｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌ≦０．１０の関係が満たされるような曲率を伴う曲面９２ａを有する曲率治具９２上に載置する。この場合、曲率治具９２はブロック治具９０と着脱可能に連結されており、ブロック治具９０は、曲率治具９２が載置される載置面９０ａと、既に形成された鋼板１の屈曲部５の曲げ角度に対応する角度を載置面９０ａに対して成すように載置面９０ａの両側から斜め下方に延びる傾斜面９０ｂ，９０ｂとを有している。また、ブロック治具９０には、載置面９０ａの延在方向に対して略直交する方向（鋼板１の厚さＴ方向）に延びて載置面９０ａで開口する複数のネジ穴９０ｃが互いに所定の間隔を隔てて設けられており、これらのネジ穴９０ｃ内には、該ネジ穴９０ａに螺合する雄ネジを外周面に有するスライダピン９４が、ネジ穴９０ｃの開口に対して突没できるようにスライド可能に設けられている。そして、スライダピン９４がネジ穴９０ｃの開口から突出することにより、その突出部位を介して曲率治具９２とブロック治具９０とが連結されるようになっている。

図９の（ａ）に示されるようにして鋼板１の低屈曲部４を曲率治具９２上に載置したら、今度は、図９の（ｂ）に示されるように、ブロック治具９０と共に曲率治具９２を鋼板１の低屈曲部４に押し付けることにより、鋼板１の低屈曲部４にその厚さＴ方向で外力を加えて低屈曲部４を弾性変形させる。このとき、鋼板１は、弾性変形されるべき低屈曲部４が曲率治具９２の曲面９２ａに沿って湾曲するとともに、それ以外の部位がブロック治具９０の傾斜面９０ｂ，９０ｂに沿うようになる。そして、そのようにして低屈曲部４に弾性変形を付与したら、その弾性変形状態を維持（凍結）させるべく図９の（ｃ）に示されるように固定具９５を用いて鋼板１と曲率治具９２とを固定化する。その後、この固定化状態で、スライダピン９４がネジ穴９０ｃ内に完全に没するようにスライダピン９４をスライドさせて曲率治具９２とブロック治具９０との連結状態を解除し、図９の（ｄ）に示されるようにブロック治具９０を曲率治具９２（したがって鋼板１）から取り外す。

なお、上述の図８、図９のような治具を使用して、｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌが０超、０．１００以下となるように弾性変形を付与する場合、付与すべき弾性変形量は「変形の拘束を解除した際の変形量」を知る必要がある。しかし、これは一般的には、治具を一旦押し当ててその後治具を鋼板から離した際の変形量と等しいことから、事前に確認し押し当ての程度を決定することは困難なことではない。また例えば拘束中に弾性変形量が時効等のために変化するような状況が予想される場合でも、通常作業として鋼材の時効挙動を制御している当業者であれば、そのような影響を事前に評価して治具の押し当ての程度を決定することは困難なことではない。

また、以上のような弾性変形は、素材となるロール状の方向性電磁鋼板、巻回された状態での方向性電磁鋼板、歪取り焼鈍された状態での方向性電磁鋼板の形状を考慮して付与される。例えば、平坦な素材を使用し、巻回後に平坦を維持している部位を湾曲させるように弾性変形を付与する状況が考えられる。他方で、素材の状態でコイルの巻き癖がついた方向性電磁鋼板、つまり湾曲した電磁鋼板を平坦に拘束されるように弾性変形を付与する状況も考えられる。さらに巻回に伴い生ずる塑性変形を弾性変形とともに歪取り焼鈍で開放し、その上で弾性変形を付与する状況が考えられる。この場合は、歪取り焼鈍がどのような形状で実施されたかも考慮して、弾性変形付与後の形状を考える必要がある。

以上のような弾性変形を伴う方向性電磁鋼板１を含む巻鉄心の製造を可能にする装置の代表的な例を図１０及び図１１にブロック図で概略的に示す。
図１０は、トランココアの形態を成す巻鉄心の製造装置６０を概略的に示している。この製造装置６０は、方向性電磁鋼板１を層状に積み重ねて巻回する積層巻回部６１と、積層巻回部６１による巻回によって得られる方向性電磁鋼板１の巻回体を加圧することにより、長手方向に低屈曲部４と高屈曲部５とが交互に連続する方向性電磁鋼板１が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、加圧加工部６２と、加圧加工部６２により方向性電磁鋼１に導入される機械的な加工歪を除去する歪取り焼鈍部（焼鈍部）６４と、積層される方向性電磁鋼板１のうちのいずれか１枚以上に関し、低屈曲部４に対して一定の曲率の弾性変形を付与する弾性変形付与部６６を少なくとも備える。なお、上記歪取り焼鈍部６４による歪取り焼鈍工程は適宜省略することが可能である。

積層巻回部６１には、方向性電磁鋼板１をロール状に巻き回して形成されたフープ材を保持する鋼板供給部５０から方向性電磁鋼板１が所定の搬送速度で繰り出されることによって供給される。このようにして供給された方向性電磁鋼板１は、積層巻回部６１において層状に積み重ねて巻回される（積層巻回工程）。その後、加圧加工部６２において加圧されることにより、例えば図１～図６に関連して前述したような長手方向に低屈曲部４と高屈曲部５とが交互に連続する方向性電磁鋼板１が板厚方向に積み重ねられた部分を含む略多角形状の巻鉄心が形成される（加圧工程）。このようにして形成された巻鉄心は、その後、歪取り焼鈍部６４において焼鈍されることにより、加圧加工部６２で方向性電磁鋼板１に導入された機械的な加工歪が除去される（歪取り焼鈍工程）。そして、この製造装置６０において、弾性変形が付与されるべき方向性電磁鋼板１は、歪取り焼鈍工程の後、弾性変形付与部６６によって、例えば図８及び図９に関連して前述した弾性変形付与態様により（前述したように曲率の指標値｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌが０＜｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌ≦０．１００の関係を満たすべく）低屈曲部４が弾性変形され（弾性変形付与工程）、その変形されたまま固定部６８で鉄心として固定される（図８及び図９に関連して前述した弾性変形状態を維持するための固定化）。

図１１は、ユニコアの形態を成す巻鉄心の製造装置７０を概略的に示している。この製造装置７０は、方向性電磁鋼板１を個別に折り曲げ加工する折り曲げ加工部７１と、折り曲げ加工された方向性電磁鋼板１を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより、長手方向に低屈曲部４と高屈曲部５とが交互に連続する方向性電磁鋼板１が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、組み付け部７２と、積層される方向性電磁鋼板１のうちのいずれか１枚以上に関し、少なくとも１つの平面部４に対して一定の曲率の弾性変形を付与し、高屈曲部５よりも曲率の小さい低屈曲部４，４ａを形成する弾性変形付与部７４とを備える。

折り曲げ加工部７１には、方向性電磁鋼板１をロール状に巻き回して形成されたフープ材を保持する鋼板供給部５０から方向性電磁鋼板１が所定の搬送速度で繰り出されることによって供給される。このようにして供給された方向性電磁鋼板１は、折り曲げ加工部７１において、適宜適当なサイズに切断されるとともに、１枚ずつといったように、少数枚毎に個別に折り曲げられる、折り曲げ加工を受ける（折り曲げ加工工程）。こうして得られた方向性電磁鋼板１では、折り曲げ加工で生じる高屈曲部５の曲率半径ｒが極めて小さくなるため、折り曲げ加工によって方向性電磁鋼板１に付与される加工歪は極めて小さいものとなる。したがって、焼鈍工程を省くことができる。また、このようにして切断されて折り曲げられた方向性電磁鋼板１は、組み付け部７２により、層状に積み重ねられて巻回形状に組み付けられることにより、巻鉄心を構成する（組み付け工程）。そして、この製造装置７０において、弾性変形が付与されるべき方向性電磁鋼板１は、弾性変形付与部７４によって、例えば図８及び図９に関連して前述した弾性変形付与態様により（前述したように曲率の指標値｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌが０＜｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌ≦０．１００の関係を満たすべく）低屈曲部４が弾性変形され（弾性変形付与工程）、その変形状態のまま組み付け部７２で組み付けられて鉄心として固定され、或いは、固定部７６で固定（図８及び図９に関連して前述した弾性変形状態を維持するための固定化）された後に、組み付け部７２により巻回形状に組み付けられる。

なお図８および図９に代表されるように、本発明の代表的な実施形態としては、巻鉄心の内窓側（中空部１５側）から外側に押圧し、高屈曲部間に配置された低屈曲部（コーナー部の低屈曲部を含む）を大きい曲率半径から小さい曲率半径に湾曲させ、巻鉄心外側に凸となるように低屈曲部を加工することで弾性応力を付与している。一方、上記実施形態とは反対に、巻鉄心の外側から内窓側に押圧することで、巻鉄心内側に凸となる低屈曲部を形成することで弾性応力を付与してもよい。すなわち、巻鉄心外側に凸となる低屈曲部を加工形成する方法、および巻鉄心内側に凸となる低屈曲部を加工形成する方法のいずれに方法においても、巻鉄心に弾性応力を付与することでは本発明の効果を享受することが可能である。

（実施例）
以下、本発明の実施例を挙げながら、本発明の技術的内容について更に説明する。以下に示す実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した条件例であり、本発明は、この条件例に限定されるものではない。また本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
この実施例では、表１に示す組成（残部はＦｅ及び不純物）を有する方向性電磁鋼板（鋼板Ｎｏ．１～３）を用いて、表２に示す鉄心を作成し、鉄心特性を測定した。詳細な製造条件および特性を表３に示す。

具体的に、表１には方向性電磁鋼板の化学組成（質量％）及び磁気特性が示されている。方向性電磁鋼板の磁気特性は、ＪＩＳ Ｃ ２５５６：２０１５に規定された単板磁気特性試験法（Single Sheet Tester：ＳＳＴ）に基づいて測定した。磁気特性として、８００Ａ／ｍで励磁したときの鋼板の圧延方向の磁束密度Ｂ８（Ｔ）、更に、交流周波数：５０Ｈz、励磁磁束密度：１．７Ｔでの鉄損（Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ））を測定した。また、表１には、各鋼板Ｎｏ．１～３に関して、鋼板板厚（ｍｍ）及び磁区制御におけるレーザ及び溝形成の有無も示されている。

また、本発明者らは、各鋼板Ｎｏ．１～３を素材として、表２および図１２に示す形状を有する鉄心コアＮｏ．ａ、ｂを製造した。ここで、Ｌ１はＸ軸方向に平行で、中心ＣＬを含む平断面での巻鉄心の最内周にある互いに平行な方向性電磁鋼板１間の距離（（内面側平面部間距離）であり、Ｌ２はＺ軸方向に平行で、中心ＣＬを含む縦断面での巻鉄心の最内周にある互いに平行な方向性電磁鋼板１間の距離（内面側平面部間距離）であり、Ｌ３はＸ軸方向に平行で、中心ＣＬを含む平断面での巻鉄心の積層厚さ（積層方向の厚さ）であり、Ｌ４はＸ軸方向に平行で中心ＣＬを含む平断面での巻鉄心の積層鋼板幅であり、Ｌ５は巻鉄心の最内部の互いに隣り合って、かつ、合わせて直角をなすように配置された平面部間距離（屈曲部間の距離）である。言い換えると、Ｌ５は、最内周の方向性電磁鋼板の平面部４，４ａのうち、最も長さが短い平面部４ａの長手方向の長さである。φは巻鉄心の前述した屈曲部５の曲げ角度（°）である。表２の略矩形状の鉄心コアＮｏ．ａ、ｂは、内面側平面部距離Ｌ１である平面部４が距離Ｌ１のほぼ中央で分割されており、「略コの字」の形状を有する２つの鉄心を結合した構造となっている。また、図１２には、前述したように弾性変形が付与される低屈曲部４が弾性応力付与箇所（イ）として太線で明示されている。このようにして製造される鉄心は、１つのコーナー部３に２つの高屈曲部５を有するユニコア形態の巻鉄心である。

そして、本発明者らは、表３に示されるように、各鋼板Ｎｏ．１～３を素材とし、コアＮｏ．ａもしくはＮｏ．ｂの形状を有する３４個の鉄心を製造した。曲げ加工法として、曲げ角度φ＝４５°の鉄心については曲率半径ｒ＝１．０ｍｍの金型を用いた片側自由曲げ工法を適用し、曲げ角度φ＝９０°の鉄心については曲率半径ｒ＝１５ｍｍを実現する金型を用いた巻回体加圧工法を適用した。巻回体加圧工法による鉄心の曲げ角度は外面側ほど大きくなり、最外面側において曲率半径ｒ＝６０ｍｍであった。各鉄心の弾性応力付与箇所を前述した例１（図８参照；スライダピン３本による３点曲げ）と例２（図９参照）とで変え、また、前述した弾性変形を伴う円弧状の低屈曲部４の両端間（図６のａ点とｂ点間）の長さＬを１７４ｍｍ、１２５ｍｍもしくは１９５ｍｍに設定した状態で円弧の高さｈ１ｍを様々に変えて拘束した。弾性応力の付与方向における「Ａ」は、鉄心の内窓に治具をあて内窓側から鉄心外側に向けて押圧して弾性応力を付与する場合を意味し、「Ｂ」は、鉄心の外側から治具をあて鉄心外側から内窓側に向けて押圧して弾性応力を付与する場合を意味する。
次に、弾性応力付与箇所を拘束した各鉄心について無負荷損失を求め、表１に示す素材鋼板の磁気特性との比を取ることでビルディングファクタ（ＢＦ）を求めた。その後、拘束治具を外した状態において高さｈ２ｍを測定した。なお、Ｎｏ．２６～３１については、素材として鋼板Ｎｏ．１を用いているが、鋼板コイル製造時の巻き癖を残した材料を使用している。このため、除荷後の高さｈ２は必ずしもゼロになるわけではない。ここで、加工方法のうち「片側自由曲げ工法」とは、ダイス上に載置された方向性電磁鋼板の一方側を押え部材によって押し付けて固定状態で拘束しつつ方向性電磁鋼板の他方側である片側自由端部に対してパンチを下向きに押し付けることにより、この片側自由端部をその厚さ方向で加圧して折り曲げる工法のことをいう。「巻回体加圧」とは、一般的なトランココアで適用されている、予めコイル状に巻回した方向性電磁鋼板フープを金型により略矩形に成形する方法のことをいう。なお、表３中、加工調整における（※１）は、曲げ角度が狙いの値となるように金型（パンチ）のストローク調整がなされていることを示している。
鋼板形状（Ｌ、ｈ１ｍ、ｈ２ｍ）は、積層された鋼板のうち、積層中央に位置する鋼板を代表として測定している。また、ｈ１およびｈ２は側面視において、巻回軸の外側に向かう方向を正、巻回軸の内側に向かう方向を負として評価した。
前述した寸法要件、すなわち、０＜｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌ≦０．１００の関係を満たす実施例と、前記関係を満たさない比較例とを見れば分かるように、実施例においてはビルディングファクタ（ＢＦ）が１．１２以下に抑えられている（巻鉄心の鉄損が抑制されている）。

１ 方向性電磁鋼板
４，４ａ 低屈曲部
５ 高屈曲部
１０ 巻鉄心（巻鉄心本体）
６１ 積層巻回部
６２ 加圧加工部
６４ 焼鈍部
６６，７４ 弾性変形付与部
７１ 折り曲げ加工部
７２ 組み付け部
ａ，ｂ 両端
Ｐ 頂点

Claims (7)

1. 長手方向に、第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心であって、
   積層された前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上において、前記第１の屈曲部の少なくとも１つが弾性変形を付与されて成り、
   前記弾性変形によって円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、
   前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、
   前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、
   前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、
   直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、
   さらに、弾性変形を除荷した状態における側面視において、
   除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、
   前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、
   直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、
   ｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下である
   ことを特徴とする巻鉄心。
2. 前記方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回し、その巻回体を加圧することにより成形されることを特徴とする請求項１に記載の巻鉄心。
3. 個別に折り曲げ加工された方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の巻鉄心。
4. 方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回する積層巻回工程と、
   前記積層巻回工程による巻回によって得られる前記方向性電磁鋼板の巻回体を加圧することにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、加圧工程と、
   前記加圧工程により前記方向性電磁鋼に導入される機械的な加工歪を除去する歪取り焼鈍工程と、
   積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与工程と、
   を含み、
   前記歪取り焼鈍工程の後、前記弾性変形付与工程において、前記第１の屈曲部が治具によって押し当てられることにより弾性変形されたまま鉄心として固定され、
   前記弾性変形付与工程において前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、
   前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、
   前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、
   前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、
   直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、
   さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、
   除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、
   前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、
   直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、
   ｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする
   ことを特徴とする巻鉄心の製造方法。
5. 方向性電磁鋼板を個別に折り曲げ加工する折り曲げ加工工程と、
   前記折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、組み付け工程と、
   積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与工程と、
   を含み、
   前記折り曲げ加工工程の後、前記弾性変形付与工程において、前記第１の屈曲部が治具に押し当てられることにより弾性変形され、その変形状態のまま鉄心として固定され、
   前記弾性変形付与工程において前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、
   前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、
   前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、
   前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、
   直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、
   さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、
   除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、
   前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、
   直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、
   ｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする
   ことを特徴とする巻鉄心の製造方法。
6. 方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回する積層巻回部と、
   前記積層巻回部による巻回によって得られる前記方向性電磁鋼板の巻回体を加圧することにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、加圧加工部と、
   前記加圧加工部により前記方向性電磁鋼に導入される機械的な加工歪を除去する歪取り焼鈍部と、
   積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与部と、
   を備え、
   前記弾性変形付与部は、歪取り焼鈍された前記方向性電磁鋼板の前記第１の屈曲部を、治具に押し当てることにより弾性変形させ、
   前記弾性変形付与部は、前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、
   前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、
   前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、
   前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、
   直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、
   さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、
   除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、
   前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、
   直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、
   ｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする
   ことを特徴とする巻鉄心の製造装置。
7. 方向性電磁鋼板を個別に折り曲げ加工する折り曲げ加工部と、
   前記折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板を層状に積み重ねて巻回形状に組み付けることにより、長手方向に第１の屈曲部と前記第１の屈曲部よりも曲率の大きい第２の屈曲部とが交互に連続する方向性電磁鋼板が板厚方向に積み重ねられた部分を含む巻回形状の巻鉄心を形成する、組み付け部と、
   積層される前記方向性電磁鋼板のうちのいずれか１枚以上に関し、前記第１の屈曲部に対して弾性変形を付与する弾性変形付与部と、
   を備え、
   前記弾性変形付与部は、折り曲げ加工された前記方向性電磁鋼板の前記第１の屈曲部を、治具に押し当てることにより弾性変形させ、
   前記弾性変形付与部は、前記第１の屈曲部に弾性変形を付与する際、前記治具を押し当てることにより円弧状に湾曲された前記第１の屈曲部の側面視において、
   前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａ点、ｂ点、
   前記ａ点と前記ｂ点を結んだ直線の長さをＬ、
   前記ａ点から前記ｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ１とし、
   直線ａｂの延伸方向をｍ１軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ１軸とした座標において、前記ｍ１軸上での位置座標を点ａ：０、点ｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ１上の点のうちｎ１軸方向の座標が最大となる点をｈ１ｍとし、
   さらに、押し当てた前記治具を引き離した状態における側面視において、
   除荷後の前記第１の屈曲部の両端における板厚中心点をそれぞれａа点、ｂｂ点、
   前記ａａ点から前記ｂｂ点に亘る板厚中心に沿った円弧を曲線Ｒ２とし、
   直線ａａ－ｂｂの延伸方向をｍ２軸、および直線ａｂに垂直な方向をｎ２軸とした座標において、前記ｍ２軸上での位置座標を点ａａ：０、点ｂｂ：１と定義し、
   前記曲線Ｒ２上の点のうち前記ｈ１のｍ１軸座標と同じ座標における点のｎ軸方向の座標をｈ２ｍとした時、
   ｜ｈ１ｍ－ｈ２ｍ｜／Ｌの最大値が、０超、０．１００以下とする
   ことを特徴とする巻鉄心の製造装置。

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