JP7494620B2 - 変圧器 - Google Patents
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Description
本開示は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器に関する。
変圧器は、小型から大型のものまで、多種多様な構成を有し、生活環境のあらゆる場面で使用されている。そして、その使用量の多さから、電力損失の大きな一因ともなっており、常に変圧器での損失を抑制する要求が存在する。このため、世界各国では、その損失を抑制するための規格を定めている。その代表的なものとしては、日本のトップランナー規格JIS C 4304: 2013およびJIS C 4306: 2013、米国のDOE規格US Department of Energy 10 CFR Part 431.196、EU規格Commotions Regulation(EU) No.548/2014、中国国家規格GB 20052-2013、インド規格IS 1180 (Part 1):2018などがあり、いずれも定期的な改定作業の都度、許容される損失、あるいはエネルギー効率が厳格化されている。このため、これらの規格に対応する形で、より損失が少ない高効率変圧器が普及している。
変圧器は、鉄心と巻線とを主な構成要素として構成され、鉄心には、一般的に方向性電磁鋼板が多く用いられている。しかし、方向性電磁鋼板よりも低損失な材料として、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯も存在し、このＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いた鉄心も使用されている。
変圧器の損失は、大きく分けると、鉄心で発生しその負荷電流に関わらず常に一定量発生する無負荷損（鉄損）と、巻線で発生しその負荷電流の2乗に比例して発生する負荷損（銅損）とが存在する。それぞれ損失を低減する検討が繰り返し行われ、損失の改善はみられるものの、更なる損失の低減が求められている。
変圧器の損失は、大きく分けると、鉄心で発生しその負荷電流に関わらず常に一定量発生する無負荷損（鉄損）と、巻線で発生しその負荷電流の2乗に比例して発生する負荷損（銅損）とが存在する。それぞれ損失を低減する検討が繰り返し行われ、損失の改善はみられるものの、更なる損失の低減が求められている。
変圧器の無負荷損を低減するため、いくつかの方法が提案されている。
特開２０１７－５４８９６号公報では、無負荷損を低減した効率の良い鉄心を得るため、内周側の接合構造をオーバーラップ接合とし、外周側の接合構造をステップラップ接合とし、内周側に配置されたオーバーラップ構造の鉄心の割合を３２～６２％としたアモルファス材料を用いた巻鉄心を採用する。
特開２００８－７１９８２号公報では、アモルファス合金薄帯を複数層に環状に成形した鉄心と励磁用の巻線を備えて成る変圧器であって、該鉄心を形成するアモルファス合金薄帯の表面に絶縁性の薄膜が形成されていて、このアモルファス合金薄帯表面に絶縁性の薄膜を形成することで、渦電流損の増加を抑制し、変圧器の無負荷損を低減することができる。
特開２００５－７２１６０号公報では、三相五脚巻鉄心変圧器において、巻鉄心の磁性材料にアモルファス合金薄帯と電磁鋼板を同時に用いた構造とする。具体的には、三相五脚巻鉄心変圧器において、外側の一つの巻線とのみ鎖交する巻鉄心を電磁鋼板とし、二つの巻線と鎖交する中央の巻鉄心をアモルファス合金薄帯とする構造である。これにより、巻線を押さえる補強材を不要とし、構造をコンパクトにすることで、組立作業の工数や材料費を低減し、また磁性材料が電磁鋼板のみの場合よりも無負荷損を低減するアモルファス合金薄帯巻鉄心及び三相五脚巻鉄心変圧器を提供する。
特開２０１７－５４８９６号公報では、無負荷損を低減した効率の良い鉄心を得るため、内周側の接合構造をオーバーラップ接合とし、外周側の接合構造をステップラップ接合とし、内周側に配置されたオーバーラップ構造の鉄心の割合を３２～６２％としたアモルファス材料を用いた巻鉄心を採用する。
特開２００８－７１９８２号公報では、アモルファス合金薄帯を複数層に環状に成形した鉄心と励磁用の巻線を備えて成る変圧器であって、該鉄心を形成するアモルファス合金薄帯の表面に絶縁性の薄膜が形成されていて、このアモルファス合金薄帯表面に絶縁性の薄膜を形成することで、渦電流損の増加を抑制し、変圧器の無負荷損を低減することができる。
特開２００５－７２１６０号公報では、三相五脚巻鉄心変圧器において、巻鉄心の磁性材料にアモルファス合金薄帯と電磁鋼板を同時に用いた構造とする。具体的には、三相五脚巻鉄心変圧器において、外側の一つの巻線とのみ鎖交する巻鉄心を電磁鋼板とし、二つの巻線と鎖交する中央の巻鉄心をアモルファス合金薄帯とする構造である。これにより、巻線を押さえる補強材を不要とし、構造をコンパクトにすることで、組立作業の工数や材料費を低減し、また磁性材料が電磁鋼板のみの場合よりも無負荷損を低減するアモルファス合金薄帯巻鉄心及び三相五脚巻鉄心変圧器を提供する。
また、鉄心の材料として用いられるＦｅ基アモルファス合金薄帯においても、損失の低減のための取り組みが行われている。
例えば、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の異常渦電流損失を低減する方法として、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の表面を機械的にスクラッチする方法、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の表面にレーザ光を照射することにより局部的に溶解・急冷凝固させて磁区を細分化するレーザスクライビング法等が知られている。
レーザスクライビング法として、例えば特公平３－３２８８６号公報には、パルスレーザをアモルファス合金薄帯の幅方向に照射することにより、アモルファス合金薄帯の表面を局部的かつ瞬間的に溶解し、次いで急冷凝固させてアモルファス化させたスポットを点列状に形成することにより磁区を細分化する方法が開示されている。
特開昭６１－２５８４０４号公報には、薄帯の表面温度が３００℃以上にある間にレーザ光を薄帯の幅方向に掃引しながら照射することが開示されている。
例えば、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の異常渦電流損失を低減する方法として、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の表面を機械的にスクラッチする方法、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の表面にレーザ光を照射することにより局部的に溶解・急冷凝固させて磁区を細分化するレーザスクライビング法等が知られている。
レーザスクライビング法として、例えば特公平３－３２８８６号公報には、パルスレーザをアモルファス合金薄帯の幅方向に照射することにより、アモルファス合金薄帯の表面を局部的かつ瞬間的に溶解し、次いで急冷凝固させてアモルファス化させたスポットを点列状に形成することにより磁区を細分化する方法が開示されている。
特開昭６１－２５８４０４号公報には、薄帯の表面温度が３００℃以上にある間にレーザ光を薄帯の幅方向に掃引しながら照射することが開示されている。
特公平２－５３９３５号公報には、薄帯を局部的に加熱することにより、この薄帯の長手方向に、２～１００ｍｍの間隔で、しかも該薄帯幅方向となす角度θが３０゜以下で列状に並ぶ条状の結晶化領域を形成すると同時に、前記各領域の板厚方向の平均深さｄと薄帯の厚さＤとの比ｄ／Ｄが０．１以上となるようにすると共に、それらの領域が占める薄帯中での割合が８体積％以下となるようにすることが開示されている。
特開昭６１－２９１０３号公報には、従来材の板厚（20～30μｍ）より大きな板厚（40～80μｍ）の非晶質合金の性能を十分に引き出すために、ビーム径が0.5mmφ以下に絞ったパルスレーザ光を照射することが開示されている。具体的には、板幅50mm、板厚65μｍの非晶質薄帯に、周波数４００Ｈｚ、ビーム径０．２mmφ、出力５Ｗ、ビーム掃引速度１０ｃｍ／ｓｅｅ、点列の間隔５ｍｍの条件でYAGレーザを照射することが記載されている。
特開昭６１－２９１０３号公報には、従来材の板厚（20～30μｍ）より大きな板厚（40～80μｍ）の非晶質合金の性能を十分に引き出すために、ビーム径が0.5mmφ以下に絞ったパルスレーザ光を照射することが開示されている。具体的には、板幅50mm、板厚65μｍの非晶質薄帯に、周波数４００Ｈｚ、ビーム径０．２mmφ、出力５Ｗ、ビーム掃引速度１０ｃｍ／ｓｅｅ、点列の間隔５ｍｍの条件でYAGレーザを照射することが記載されている。
上述したとおり、変圧器の損失は、鉄心で発生する無負荷損と、巻線で発生する負荷損とが主な損失を構成している。変圧器の無負荷損を低減するため、鉄損の小さいＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いることが考えられる。特に、配電用変圧器の場合、高木、山本、山地：「柱上変圧器負荷パターン作成モデルを用いたアモルファス変圧器の評価」P８８５～８９２、電学論B、１２８巻６号、２００８年、あるいはFinal Report, LOT 2: Distribution and power transformers Tasks 1-7 2010/ETE/R/106, January 2011に記載されるように、その年間を通じての負荷率の実効値に相当する平均等価負荷率は１５％程度と低いことが知られており、無負荷損の小さなＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いた変圧器が省エネルギーとＣＯ２排出量削減の観点から極めて有効である。
変圧器の鉄心用のＦｅ基アモルファス合金薄帯としては、ＪＩＳ Ｃ２５３４:２０１７（対応ＩＥＣ規格ＩＥＣ６０４０４－８－１１）の表1と表２に記載されるように普通材と高磁束密度材の２種類に大別され、その鉄損の最大値と占積率の最小値を基準として、各々、１６種類存在する。最も鉄損の小さなもので、その周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損の最大値は０．０８Ｗ／ｋｇ、その周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損の最大値は０．１１Ｗ／ｋｇとなっている。しかし、より高効率の変圧器を得るためには、これよりも小さな鉄損のＦｅ基アモルファス合金薄帯を鉄心に使用する必要がある。
アモルファス合金薄帯の低鉄損化のため、前述したレーザスクライビング法が試みられているが、その鉄損は上記ＪＩＳ Ｃ２５３４:２０１７の表１と表２に記載される最低鉄損値に達していない（例えば、特公平３－３２８８６号公報、特開昭６１－２５８４０４号公報、特公平２－５３９３５号公報、特開昭６１－２９１０３号公報の各々における実施例参照）。
また、レーザ照射によりアモルファス合金薄帯の表面形態が大きく変形することがある。変形が大きい場合、アモルファス合金薄帯を巻いたり、積層したりして鉄心を構成した場合のアモルファス合金薄帯の占積率が低くなる。このようなアモルファス合金薄帯の表面形態の大きな変形は、鉄心特性においては好ましい形態ではない。また、薄帯を局部的に加熱することにより、結晶化領域を形成すると、結晶化により、所望の特性が得られない。
本開示は、前記ＪＩＳ Ｃ２５３４:２０１７の表１と表２に記載される最低鉄損値よりも小さな鉄損値を示すＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心を備えた変圧器であって、その無負荷損の低減された変圧器を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、複数の前記点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、前記鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、前記点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、前記スポット間隔が、０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、前記ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、前記スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、前記レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、前記レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器。
＜２＞ 前記変圧器は単相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１５Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下である、＜１＞に記載の変圧器。
＜３＞ 前記変圧器は３相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．２４Ｗ／ｋｇ以下である、＜１＞に記載の変圧器。
＜４＞ 前記変圧器の定格容量が１０ｋＶＡ以上である、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の変圧器。
＜５＞ 前記ライン間隔ｄ１が１０ｍｍ～６０ｍｍである、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の変圧器。
＜６＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、前記点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ１０％～５０％の範囲内である＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の変圧器。
＜７＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚さが１８μｍ～３５μｍである、＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の変圧器。
＜８＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が７８原子％以上であり、Ｂの含有量が１０原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２２原子％である＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の変圧器。
＜９＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、自由凝固面及びロール面を有し、前記点列状レーザ照射痕部分を除く前記自由凝固面における最大断面高さＲｔが、３．０μｍ以下である＜１＞～＜８＞のいずれかに記載の変圧器。
＜１０＞ 前記点列状レーザ照射痕は、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向を８等分した８個の領域から両端の２個の領域を除く、前記幅方向の中央の６個の領域内に少なくとも形成されている、＜１＞～＜９＞のいずれかに記載の変圧器。
＜１＞ Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、複数の前記点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、前記鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、前記点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、前記スポット間隔が、０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、前記ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、前記スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、前記レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、前記レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器。
＜２＞ 前記変圧器は単相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１５Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下である、＜１＞に記載の変圧器。
＜３＞ 前記変圧器は３相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．２４Ｗ／ｋｇ以下である、＜１＞に記載の変圧器。
＜４＞ 前記変圧器の定格容量が１０ｋＶＡ以上である、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の変圧器。
＜５＞ 前記ライン間隔ｄ１が１０ｍｍ～６０ｍｍである、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の変圧器。
＜６＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、前記点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ１０％～５０％の範囲内である＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の変圧器。
＜７＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚さが１８μｍ～３５μｍである、＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の変圧器。
＜８＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が７８原子％以上であり、Ｂの含有量が１０原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２２原子％である＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の変圧器。
＜９＞ 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、自由凝固面及びロール面を有し、前記点列状レーザ照射痕部分を除く前記自由凝固面における最大断面高さＲｔが、３．０μｍ以下である＜１＞～＜８＞のいずれかに記載の変圧器。
＜１０＞ 前記点列状レーザ照射痕は、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向を８等分した８個の領域から両端の２個の領域を除く、前記幅方向の中央の６個の領域内に少なくとも形成されている、＜１＞～＜９＞のいずれかに記載の変圧器。
本開示の一態様によれば、無負荷損が低減された変圧器が提供される。
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本明細書において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯とは、Ｆｅ基アモルファス合金からなる薄帯を指す。
本明細書において、Ｆｅ基アモルファス合金とは、Ｆｅ（鉄）を主成分とするアモルファス合金を指す。ここで、主成分とは、含有比率（質量％）が最も高い成分を指す。
以下、本開示に関する実施形態について記載する。なお、本開示は、以下に記載の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で適宜変更可能である。
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯とは、Ｆｅ基アモルファス合金からなる薄帯を指す。
本明細書において、Ｆｅ基アモルファス合金とは、Ｆｅ（鉄）を主成分とするアモルファス合金を指す。ここで、主成分とは、含有比率（質量％）が最も高い成分を指す。
以下、本開示に関する実施形態について記載する。なお、本開示は、以下に記載の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で適宜変更可能である。
本開示に関する実施形態の変圧器は、
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、複数の前記点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、前記鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、前記点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、前記スポット間隔が、０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、前記ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、前記スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、前記レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、前記レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器である。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、複数の前記点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、前記鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、前記点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、前記スポット間隔が、０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、前記ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、前記スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、前記レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、前記レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器である。
また、上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、単板での周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損も低減されている。上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、単板での周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１２０Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．０８Ｗ／ｋｇ以下、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．１１Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．０８Ｗ／ｋｇ以下、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．１１Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、本実施形態における鉄心は、複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心を用いることが好ましい。また、この周回状の鉄心を複数個組み合わせて用いることが好ましい。また、この鉄心としては、複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を積み重ねて構成した積み鉄心を用いてもよいし、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を巻き回して構成した巻鉄心を用いてもよい。
また、本実施形態の変圧器は、単相変圧器または３相変圧器であることが好ましく、その変圧器の定格容量が１０ｋＶＡ以上であることが好ましい。
また、単相変圧器の場合、鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１５Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、３相変圧器の場合、鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．２４Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、本実施形態の変圧器は、単相変圧器または３相変圧器であることが好ましく、その変圧器の定格容量が１０ｋＶＡ以上であることが好ましい。
また、単相変圧器の場合、鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１５Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、３相変圧器の場合、鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．２４Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
実施例１
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の１例を図１に示す。図１に示す変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１と、前記鉄心に巻き回された巻線２とを備える。なお、鉄心をオーバーラップする前の、鉄心が開いた状態で、鉄心に巻線２が組み込まれる。この第１の実施形態の鉄心１は、１つの周回状の鉄心（単相2脚巻鉄心）から構成されている。この実施形態の鉄心１を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相５０Ｈｚ、定格容量１０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例１）の主な特性と重量を従来例１との比較で表１に示す。ここで、実施例１に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は上記特性を有することから、ＪＩＳ Ｃ ２５３４：２０１７の「5アモルファス帯の種類の記号」の定義に従い、鉄心材料を２５ＡＭＰ０６－８８と表記した。従来例1で使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は２５ＡＭＰ０８－８８である。なお、以下の実施例１から実施例８の特性は、シミュレーションによる解析で得られた数値である。
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の１例を図１に示す。図１に示す変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１と、前記鉄心に巻き回された巻線２とを備える。なお、鉄心をオーバーラップする前の、鉄心が開いた状態で、鉄心に巻線２が組み込まれる。この第１の実施形態の鉄心１は、１つの周回状の鉄心（単相2脚巻鉄心）から構成されている。この実施形態の鉄心１を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相５０Ｈｚ、定格容量１０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例１）の主な特性と重量を従来例１との比較で表１に示す。ここで、実施例１に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は上記特性を有することから、ＪＩＳ Ｃ ２５３４：２０１７の「5アモルファス帯の種類の記号」の定義に従い、鉄心材料を２５ＡＭＰ０６－８８と表記した。従来例1で使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は２５ＡＭＰ０８－８８である。なお、以下の実施例１から実施例８の特性は、シミュレーションによる解析で得られた数値である。
実施例１に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅１４２．２ｍｍであり、自由凝固面に点列状レーザ照射痕が形成されており、点列状レーザ照射痕のライン間隔が２０ｍｍであり、スポット間隔が０．２０ｍｍであり、レーザ照射痕の数密度Ｄが０．２５個／ｍｍ２であり、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．０８３Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１０５Ｗ／ｋｇである。
また、従来例１に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅１４２．２ｍｍであり、レーザ照射痕が形成されていなく、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１３０Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１６７Ｗ／ｋｇである。
この実施例１および従来例１において、周回状の鉄心１は、積層数が１８７５枚であり、その重量は表１に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径０．９ｍｍの銅線を用い、３１４３ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×６．０ｍｍの平角線を用い、一つ１００ターンの巻線を並列接続とした。
また、従来例１に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅１４２．２ｍｍであり、レーザ照射痕が形成されていなく、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１３０Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１６７Ｗ／ｋｇである。
この実施例１および従来例１において、周回状の鉄心１は、積層数が１８７５枚であり、その重量は表１に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径０．９ｍｍの銅線を用い、３１４３ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×６．０ｍｍの平角線を用い、一つ１００ターンの巻線を並列接続とした。
表１から、実施例１では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１４９Ｗ／ｋｇとなり、従来例1の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．１９７Ｗ／ｋｇに比べ約２５%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例１が０．７３の比（表１の「エネルギー消費効率比」に記載。以下、同様。）であるのに対し、実施例１では０．７０に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間ＣＯ２排出量も約１５％改善されることが分かる。このことは、表１に記載の「負荷率１５％とした場合の年間ＣＯ２排出量比」が０．８５となっていることから分かる（以下、同様）。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例１が０．７３の比（表１の「エネルギー消費効率比」に記載。以下、同様。）であるのに対し、実施例１では０．７０に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間ＣＯ２排出量も約１５％改善されることが分かる。このことは、表１に記載の「負荷率１５％とした場合の年間ＣＯ２排出量比」が０．８５となっていることから分かる（以下、同様）。
実施例２
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第２の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相６０Ｈｚ、定格容量１０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例２）の主な特性と重量を従来例２との比較で表２に示す。
実施例２に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、実施例１と同一であり、従来例２に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例１と同一である。
この実施例２および従来例２において、周回状の鉄心１は、積層数が１７８５枚であり、その重量は表２に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径０．９ｍｍの銅線を用い、２７７６ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の２．６ｍｍ×６．０ｍｍの平角線を用い、一つ８８ターンの巻線を並列接続とした。
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第２の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相６０Ｈｚ、定格容量１０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例２）の主な特性と重量を従来例２との比較で表２に示す。
実施例２に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、実施例１と同一であり、従来例２に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例１と同一である。
この実施例２および従来例２において、周回状の鉄心１は、積層数が１７８５枚であり、その重量は表２に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径０．９ｍｍの銅線を用い、２７７６ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の２．６ｍｍ×６．０ｍｍの平角線を用い、一つ８８ターンの巻線を並列接続とした。
表２から、実施例２では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１８９Ｗ／ｋｇとなり、従来例２の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．２５９Ｗ／ｋｇに比べ約２７%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例２が０．７２の比であるのに対し、実施例２では０．６８に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１８％改善されることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例２が０．７２の比であるのに対し、実施例２では０．６８に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１８％改善されることが分かる。
実施例３
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第３の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相５０Ｈｚ、定格容量３０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例３）の主な特性と重量を従来例３との比較で表３に示す。
実施例３に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅２１３．４ｍｍであり、自由凝固面に点列状レーザ照射痕が形成されており、点列状レーザ照射痕のライン間隔が２０ｍｍであり、スポット間隔が、０．２０ｍｍであり、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．２５個／ｍｍ２であり、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．０８５Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１０８Ｗ／ｋｇである。
また、従来例３に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅２１３．４ｍｍであり、レーザ照射痕が形成されていなく、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１３２Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１６８Ｗ／ｋｇである。
この実施例３および従来例３において、周回状の鉄心１は、積層数が３０１５枚であり、その重量は表３に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径１．４ｍｍの銅線を用い、１５０９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×１５ｍｍの平角線を用い、一つ４４ターンの巻線を並列接続とした。
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第３の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相５０Ｈｚ、定格容量３０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例３）の主な特性と重量を従来例３との比較で表３に示す。
実施例３に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅２１３．４ｍｍであり、自由凝固面に点列状レーザ照射痕が形成されており、点列状レーザ照射痕のライン間隔が２０ｍｍであり、スポット間隔が、０．２０ｍｍであり、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．２５個／ｍｍ２であり、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．０８５Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１０８Ｗ／ｋｇである。
また、従来例３に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、厚さ２５μｍ、幅２１３．４ｍｍであり、レーザ照射痕が形成されていなく、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１３２Ｗ／ｋｇ、周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１６８Ｗ／ｋｇである。
この実施例３および従来例３において、周回状の鉄心１は、積層数が３０１５枚であり、その重量は表３に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径１．４ｍｍの銅線を用い、１５０９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×１５ｍｍの平角線を用い、一つ４４ターンの巻線を並列接続とした。
表３から、実施例３では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１３８Ｗ／ｋｇとなり、従来例３の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．１９７Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例３が０．７２の比であるのに対し、実施例３では０．６８に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１８％改善されることが分かる。また、前記実施例１の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１４９Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例３では０．１３８Ｗ／ｋｇと０．０１１Ｗ／ｋｇ改善されている。この理由は、鉄心の大型化により鉄心の磁路長に対する曲線部の長さの比が小となり、鉄心曲線部の残留応力による無負荷損加が抑制されたためである。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例３が０．７２の比であるのに対し、実施例３では０．６８に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１８％改善されることが分かる。また、前記実施例１の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１４９Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例３では０．１３８Ｗ／ｋｇと０．０１１Ｗ／ｋｇ改善されている。この理由は、鉄心の大型化により鉄心の磁路長に対する曲線部の長さの比が小となり、鉄心曲線部の残留応力による無負荷損加が抑制されたためである。
実施例４
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第４の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相６０Ｈｚ、定格容量３０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例４）の主な特性と重量を従来例４との比較で表４に示す。
実施例４に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例４に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例４および従来例４において、周回状の鉄心１は、積層数が２７１５枚であり、その重量は表４に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径１．３ｍｍの銅線を用い、１５０９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の４．０ｍｍ×１３ｍｍの平角線を用い、一つ４４ターンの巻線を並列接続とした。
図１に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の第４の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による単相６０Ｈｚ、定格容量３０ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例４）の主な特性と重量を従来例４との比較で表４に示す。
実施例４に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例４に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例４および従来例４において、周回状の鉄心１は、積層数が２７１５枚であり、その重量は表４に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径１．３ｍｍの銅線を用い、１５０９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の４．０ｍｍ×１３ｍｍの平角線を用い、一つ４４ターンの巻線を並列接続とした。
表４から、実施例４では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１８０Ｗ／ｋｇとなり、従来例４の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．２５６Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例４が０．７２の比であるのに対し、実施例４では０．６７に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１９％改善されることが分かる。また、前記実施例２の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１８９Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例４では０．１８０Ｗ／ｋｇと０．００９Ｗ／ｋｇ改善されている。これは、前記実施例３で説明した理由により、減少している。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例４が０．７２の比であるのに対し、実施例４では０．６７に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１９％改善されることが分かる。また、前記実施例２の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１８９Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例４では０．１８０Ｗ／ｋｇと０．００９Ｗ／ｋｇ改善されている。これは、前記実施例３で説明した理由により、減少している。
実施例５
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の別の例を図２に示す。図２に示す変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１を組み合わせた３相３脚巻鉄心（３つの周回状の鉄心の組み合わせ）と、前記鉄心に巻き回された３組の巻線２とを備える。この実施形態の鉄心を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量１００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例５）の主な特性と重量を従来例５との比較で表５に示す。
実施例５に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例５に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例５および従来例５において、周回状の鉄心１は、それぞれ積層数が３４８０枚であり、その重量（３つの周回状の鉄心の合計）は表５に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径２．２ｍｍの銅線を用い、星形結線で６５３ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の０．４ｍｍ×２４７ｍｍのシートを用い、三角結線で36ターンの巻線とした。
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の別の例を図２に示す。図２に示す変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１を組み合わせた３相３脚巻鉄心（３つの周回状の鉄心の組み合わせ）と、前記鉄心に巻き回された３組の巻線２とを備える。この実施形態の鉄心を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量１００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例５）の主な特性と重量を従来例５との比較で表５に示す。
実施例５に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例５に使用したFe基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例５および従来例５において、周回状の鉄心１は、それぞれ積層数が３４８０枚であり、その重量（３つの周回状の鉄心の合計）は表５に示す。
この変圧器の一次巻線は、直径２．２ｍｍの銅線を用い、星形結線で６５３ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の０．４ｍｍ×２４７ｍｍのシートを用い、三角結線で36ターンの巻線とした。
表５から、実施例５では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１８８Ｗ／ｋｇとなり、従来例５の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．２６９Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例５が０．７８の比であるのに対し、実施例５では０．７３に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約２０％改善されることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例５が０．７８の比であるのに対し、実施例５では０．７３に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約２０％改善されることが分かる。
実施例６
図２に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の別の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相６０Ｈｚ、定格容量１００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例６）の主な特性と重量を従来例６との比較で表６に示す。
実施例６に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例６に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。この実施例６および従来例６において、周回状の鉄心１は、積層数が２８９５枚であり、その重量は表６に示す。
この変圧器の一次巻線および二次巻線は、実施例５および従来例５と同じとした。
図２に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の別の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相６０Ｈｚ、定格容量１００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例６）の主な特性と重量を従来例６との比較で表６に示す。
実施例６に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例６に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。この実施例６および従来例６において、周回状の鉄心１は、積層数が２８９５枚であり、その重量は表６に示す。
この変圧器の一次巻線および二次巻線は、実施例５および従来例５と同じとした。
表６から、実施例６では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．２３８Ｗ／ｋｇとなり、従来例６の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．３３９Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例６が０．８１の比であるのに対し、実施例６では０．７７に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１９％改善されることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例６が０．８１の比であるのに対し、実施例６では０．７７に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１９％改善されることが分かる。
実施例７
図２に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の別の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量５００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、本発明実施例７）の主な特性と重量を従来例７との比較で表７に示す。
実施例７に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例７に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例７および従来例７において、周回状の鉄心１は、実施例７の積層数が５６８５枚、従来例７が５９５５枚であり、その重量（３つの周回状の鉄心の合計）は表７に示す。
この実施例７の一次巻線は、３．５ｍｍ×４．５ｍｍの平角銅線を用い、星形結線で３９９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の１．３ｍｍ×４３８ｍｍのシートを用い、三角結線で２２ターンの巻線とした。また、従来例７の一次巻線は、３．２ｍｍ×５．０ｍｍの平角銅線を用い、星形結線で３８１ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の１．４ｍｍ×３８３ｍｍのシートを用い、三角結線で21ターンの巻線とした。
図２に示す本実施形態の鉄心と巻線の構成の変圧器の別の実施例として、ＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量５００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、本発明実施例７）の主な特性と重量を従来例７との比較で表７に示す。
実施例７に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例７に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例７および従来例７において、周回状の鉄心１は、実施例７の積層数が５６８５枚、従来例７が５９５５枚であり、その重量（３つの周回状の鉄心の合計）は表７に示す。
この実施例７の一次巻線は、３．５ｍｍ×４．５ｍｍの平角銅線を用い、星形結線で３９９ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の１．３ｍｍ×４３８ｍｍのシートを用い、三角結線で２２ターンの巻線とした。また、従来例７の一次巻線は、３．２ｍｍ×５．０ｍｍの平角銅線を用い、星形結線で３８１ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の１．４ｍｍ×３８３ｍｍのシートを用い、三角結線で21ターンの巻線とした。
表７から、実施例７では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１７２Ｗ／ｋｇとなり、従来例７の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．２４６Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例７が０．９３の比であるのに対し、実施例７では０．９０に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１６％改善されることが分かる。また、前記実施例５の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１８８Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例７では０．１７２Ｗ／ｋｇと０．０１６Ｗ／ｋｇ改善されている。この理由は、鉄心の大型化により鉄心の磁路長に対する曲線部の長さの比が小となり、鉄心曲線部の残留応力による無負荷損加が抑制されたためである。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例７が０．９３の比であるのに対し、実施例７では０．９０に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１６％改善されることが分かる。また、前記実施例５の鉄心の重量当たりの無負荷損が０．１８８Ｗ／ｋｇだったのに対し、実施例７では０．１７２Ｗ／ｋｇと０．０１６Ｗ／ｋｇ改善されている。この理由は、鉄心の大型化により鉄心の磁路長に対する曲線部の長さの比が小となり、鉄心曲線部の残留応力による無負荷損加が抑制されたためである。
実施例８
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の別の例を図３に示す。この変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１を組み合わせた３相５脚巻鉄心と、前記鉄心に巻き回された３組の巻線２とを備える。この実施形態の鉄心を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量１０００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例８）の主な特性と重量を従来例８との比較で表８に示す。
実施例８に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例８に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例８および従来例８において、周回状の鉄心１は、それぞれ積層数が２６１０枚の鉄心を図３の垂直方向に２つ重ねたものであり、その重量（８つの周回状の鉄心の合計）は表８に示す。
この実施例８の一次巻線は、２．８ｍｍ×７．０ｍｍの平角銅線を用い、三角結線で３７７ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．０ｍｍ×３０５ｍｍのシートを用い、三角結線で１２ターンの巻線とした。また、従来例８の一次巻線は、２．８ｍｍ×７．０ｍｍの平角銅線を用い、三角結線で３７７ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×３０６ｍｍのシートを用い、三角結線で１２ターンの巻線とした。
本実施形態の変圧器の鉄心と巻線の構成の別の例を図３に示す。この変圧器は、積層された複数枚のＦｅ基アモルファス合金薄帯を曲げてオーバーラップ巻きされた周回状の鉄心１を組み合わせた３相５脚巻鉄心と、前記鉄心に巻き回された３組の巻線２とを備える。この実施形態の鉄心を用いたＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３に準拠した本発明による３相５０Ｈｚ、定格容量１０００ｋＶＡの油入り変圧器（以下、実施例８）の主な特性と重量を従来例８との比較で表８に示す。
実施例８に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、実施例３と同一であり、従来例８に使用したＦｅ基アモルファス合金薄帯は、従来例３と同一である。
この実施例８および従来例８において、周回状の鉄心１は、それぞれ積層数が２６１０枚の鉄心を図３の垂直方向に２つ重ねたものであり、その重量（８つの周回状の鉄心の合計）は表８に示す。
この実施例８の一次巻線は、２．８ｍｍ×７．０ｍｍの平角銅線を用い、三角結線で３７７ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．０ｍｍ×３０５ｍｍのシートを用い、三角結線で１２ターンの巻線とした。また、従来例８の一次巻線は、２．８ｍｍ×７．０ｍｍの平角銅線を用い、三角結線で３７７ターン巻かれており、二次巻線は、アルミニウム製の３．２ｍｍ×３０６ｍｍのシートを用い、三角結線で１２ターンの巻線とした。
表８から、実施例８では鉄心の重量当たりの無負荷損失が０．１８８Ｗ／ｋｇとなり、従来例８の鉄心の重量当たりの無負荷損失０．２６９Ｗ／ｋｇに比べ約３０%低減されていることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例８が０．９９９の比であるのに対し、実施例８では０．９９６に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１５％改善されることが分かる。
また、これに対応してＪＩＳ Ｃ ４３０４：２０１３で定められるエネルギー消費効率規格値に対し、従来例８が０．９９９の比であるのに対し、実施例８では０．９９６に改善できており、配電用変圧器の平均等価負荷率１５％としたときの年間CO２排出量も約１５％改善されることが分かる。
以上説明したように、本開示の変圧器は、無負荷損を低減することができるので、特に、平均等価負荷率の低い配電用変圧器などの低損失化およびＣＯ２排出量削減に効果的である。なお、本実施例では巻鉄心変圧器への適用に関し詳細に説明したが、積み鉄心変圧器の場合にも無負荷損の低減効果が得られることは言うまでもない。
〔Ｆｅ基アモルファス合金薄帯〕
本実施形態で用いるＦｅ基アモルファス合金薄帯について、以下に詳しく説明する。
本実施形態で用いるＦｅ基アモルファス合金薄帯は、上記したとおり、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、
複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下である。
また、上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、単板での周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損も低減されている。
また、上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が低減されている。
本実施形態で用いるＦｅ基アモルファス合金薄帯について、以下に詳しく説明する。
本実施形態で用いるＦｅ基アモルファス合金薄帯は、上記したとおり、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、
複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下である。
また、上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、単板での周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損も低減されている。
また、上記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が低減されている。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯（以下、単に「薄帯」ともいう。）では、上記構成を有することにより、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減され、かつ、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
まず、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減されるという効果について説明する。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、上述したとおり、少なくとも一方面に、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を有している。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、この点列状レーザ照射痕を有することにより、磁区が細分化され、その結果、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減される。
このように、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯に点列状レーザ照射痕を形成すること自体は、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損を低減させることに寄与する。
まず、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減されるという効果について説明する。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、上述したとおり、少なくとも一方面に、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を有している。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、この点列状レーザ照射痕を有することにより、磁区が細分化され、その結果、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減される。
このように、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯に点列状レーザ照射痕を形成すること自体は、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損を低減させることに寄与する。
次に、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制されるという効果について説明する。詳細は後述するが、本発明者等は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯にレーザ照射痕を形成することは、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇の原因となる場合があることを見出した。磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇は、磁束密度Ｂ０．０８の低下を招くため、望ましくない。
この点に関し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する方向（以下、幅方向という）の中央部における中心線間隔であるライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔であるスポット間隔をｄ２（ｍｍ）とする。そして、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２となっている。要するに、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ照射痕のスポット間隔及びライン間隔をある程度広げ、レーザ照射痕の個数がある程度少なくなっている（即ち、レーザ照射痕の数密度がある程度小さくなっている）。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ照射痕のスポット間隔及びライン間隔をある程度広げ、レーザ照射痕の数密度をある程度小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
なお、点列状レーザ照射痕が薄帯の幅方向の中央部に及んでいない場合、ライン間隔は、その点列状レーザ照射痕を薄帯の幅方向において中央部に及ぶ位置に延長して測定することができる。
更に、励磁電力の上昇に伴う磁束密度Ｂ０．０８の低下も抑制される。
この点に関し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する方向（以下、幅方向という）の中央部における中心線間隔であるライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔であるスポット間隔をｄ２（ｍｍ）とする。そして、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２となっている。要するに、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ照射痕のスポット間隔及びライン間隔をある程度広げ、レーザ照射痕の個数がある程度少なくなっている（即ち、レーザ照射痕の数密度がある程度小さくなっている）。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ照射痕のスポット間隔及びライン間隔をある程度広げ、レーザ照射痕の数密度をある程度小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
なお、点列状レーザ照射痕が薄帯の幅方向の中央部に及んでいない場合、ライン間隔は、その点列状レーザ照射痕を薄帯の幅方向において中央部に及ぶ位置に延長して測定することができる。
更に、励磁電力の上昇に伴う磁束密度Ｂ０．０８の低下も抑制される。
以上のようにして、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減され、かつ、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
以下、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯による上記効果について、従来技術との対比を交えて更に詳細に説明する。
以下、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯による上記効果について、従来技術との対比を交えて更に詳細に説明する。
従来、鉄損及び励磁電力は、磁束密度１．３Ｔの条件で測定することが一般的であった。
例えば、前述した特開昭６１－２９１０３号公報の実施例には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面にＹＡＧレーザを、点列の間隔を５ｍｍとして照射（このときの数密度Ｄは０．８個／ｍｍ２である）することにより、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損が低減されることが開示されている。
また、前述した国際公開第２０１１／０３０９０７号の実施例４には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面に、レーザ光を照射し、５ｍｍの長手方向間隔にて凹部列を形成した場合（このときの数密度Ｄは０．８個／ｍｍ２である）において、凹部の深さｔ１と薄帯の厚さＴとの比ｔ１／Ｔが０．０２５～０．１８であること等の条件を満足する場合には、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損及び皮相電力が低減されることが開示されている。国際公開第２０１１／０３０９０７号における皮相電力は、本明細書でいう励磁電力に対応する。
また、前述した国際公開第２０１２／１０２３７９号の実施例１には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面に、波状凹凸が形成されており、波状凹凸が、長手方向にほぼ一定間隔で並ぶ幅方向谷部を有し、谷部の平均振幅が２０ｍｍ以下となる場合には、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損及び励磁電力が低減されることが開示されている。
例えば、前述した特開昭６１－２９１０３号公報の実施例には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面にＹＡＧレーザを、点列の間隔を５ｍｍとして照射（このときの数密度Ｄは０．８個／ｍｍ２である）することにより、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損が低減されることが開示されている。
また、前述した国際公開第２０１１／０３０９０７号の実施例４には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面に、レーザ光を照射し、５ｍｍの長手方向間隔にて凹部列を形成した場合（このときの数密度Ｄは０．８個／ｍｍ２である）において、凹部の深さｔ１と薄帯の厚さＴとの比ｔ１／Ｔが０．０２５～０．１８であること等の条件を満足する場合には、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損及び皮相電力が低減されることが開示されている。国際公開第２０１１／０３０９０７号における皮相電力は、本明細書でいう励磁電力に対応する。
また、前述した国際公開第２０１２／１０２３７９号の実施例１には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面に、波状凹凸が形成されており、波状凹凸が、長手方向にほぼ一定間隔で並ぶ幅方向谷部を有し、谷部の平均振幅が２０ｍｍ以下となる場合には、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損及び励磁電力が低減されることが開示されている。
しかし、近年では、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を用いて作製される変圧器の小型化等の観点から、磁束密度１．３Ｔの条件における鉄損及び励磁電力ではなく、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損及び励磁電力を低減させることが求められる場合がある。
この点に関し、本発明者等の検討により、ある種のＦｅ基アモルファス合金薄帯（具体的には、レーザ照射痕の数密度が高いＦｅ基アモルファス合金薄帯）では、磁束密度１．３Ｔの条件で測定した場合には励磁電力がある程度低減されていても、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定した場合には励磁電力が大幅に上昇することが判明した。
以下、この点を、図５及び図６を参照しながら詳述する。
この点に関し、本発明者等の検討により、ある種のＦｅ基アモルファス合金薄帯（具体的には、レーザ照射痕の数密度が高いＦｅ基アモルファス合金薄帯）では、磁束密度１．３Ｔの条件で測定した場合には励磁電力がある程度低減されていても、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定した場合には励磁電力が大幅に上昇することが判明した。
以下、この点を、図５及び図６を参照しながら詳述する。
図５は、レーザ加工されていないＦｅ基アモルファス合金薄帯、スポット間隔０．０５ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯、スポット間隔０．１０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯、及び、スポット間隔０．２０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯の４種のＦｅ基アモルファス合金薄帯について、磁束密度と鉄損との関係を示すグラフである。
図６は、同様に、磁束密度と励磁電力との関係を示すグラフである。
図６は、同様に、磁束密度と励磁電力との関係を示すグラフである。
図５及び図６において、スポット間隔０．０５ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯は、ライン間隔を６０ｍｍとしたこと以外は後述の比較例１０２と同様の条件で作製したものである。このときの数密度Ｄは０．３３個／ｍｍ２である。
図５及び図６において、スポット間隔０．１０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯は、ライン間隔を６０ｍｍとしたこと以外は後述の実施例１０１と同様の条件で作製したものである。このときの数密度Ｄは０．１６７個／ｍｍ２である。
図５及び図６において、スポット間隔０．２０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯は、後述の実施例１０３と同様の条件で作製したものである（ライン間隔は２０ｍｍ）。このときの数密度Ｄは０．２５個／ｍｍ２である。
図５及び図６において、レーザ加工されていないＦｅ基アモルファス合金薄帯は、後述の比較例１０１と同様の条件で作製したものである。
図５及び図６において、スポット間隔０．１０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯は、ライン間隔を６０ｍｍとしたこと以外は後述の実施例１０１と同様の条件で作製したものである。このときの数密度Ｄは０．１６７個／ｍｍ２である。
図５及び図６において、スポット間隔０．２０ｍｍにてレーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯は、後述の実施例１０３と同様の条件で作製したものである（ライン間隔は２０ｍｍ）。このときの数密度Ｄは０．２５個／ｍｍ２である。
図５及び図６において、レーザ加工されていないＦｅ基アモルファス合金薄帯は、後述の比較例１０１と同様の条件で作製したものである。
図５に示されるように、いずれの条件のＦｅ基アモルファス合金薄帯においても、磁束密度が上昇するにつれ、鉄損が緩やかに上昇することがわかる。
更に、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯に対し、スポット間隔０．０５ｍｍ、スポット間隔０．１０ｍｍ、及びスポット間隔０．２０ｍｍの各条件のレーザ加工を施すことにより、鉄損が低減されることもわかる。レーザ加工によって鉄損が低減される効果自体は、特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号等の公知文献に記載されているとおりである。
更に、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯に対し、スポット間隔０．０５ｍｍ、スポット間隔０．１０ｍｍ、及びスポット間隔０．２０ｍｍの各条件のレーザ加工を施すことにより、鉄損が低減されることもわかる。レーザ加工によって鉄損が低減される効果自体は、特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号等の公知文献に記載されているとおりである。
図６に示されるように、磁束密度１．３Ｔの条件においては、４種のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、励磁電力にはほとんど差が無いことがわかる。即ち、磁束密度１．３Ｔの条件においては、レーザ加工の有無は、励磁電力にはほとんど影響しないことがわかる。従って、磁束密度１．３Ｔにて鉄損及び励磁電力を測定する前提の下では、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯に対しレーザ加工を施すことにより、励磁電力をほとんど上昇させることなく、鉄損低減の効果を得ることができる。
しかし、図６において、スポット間隔０．０５ｍｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯に注目すると、磁束密度が１．３Ｔを超えると、励磁電力が急激に上昇することがわかる。その結果、磁束密度が１．４５Ｔの条件の下では、スポット間隔０．０５ｍｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯は、他の３種のＦｅ基アモルファス合金薄帯と比較して、励磁電力が著しく高くなることがわかる。
しかし、図６において、スポット間隔０．０５ｍｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯に注目すると、磁束密度が１．３Ｔを超えると、励磁電力が急激に上昇することがわかる。その結果、磁束密度が１．４５Ｔの条件の下では、スポット間隔０．０５ｍｍのＦｅ基アモルファス合金薄帯は、他の３種のＦｅ基アモルファス合金薄帯と比較して、励磁電力が著しく高くなることがわかる。
以上のように、本発明者等は、スポット間隔が０．０５ｍｍである場合等、レーザ照射痕のスポット間隔が狭過ぎる場合には、磁束密度が１．４５Ｔの条件での励磁電力が著しく高くなる傾向があることを知見した（図６参照）。更に、本発明者等は、スポット間隔を０．２０ｍｍのように拡げることにより（即ち、レーザ照射痕の数密度を小さくすることにより）、磁束密度１．４５Ｔの条件下での励磁電力の上昇を抑制できることも知見した（図６参照）。
更に、本発明者等は、スポット間隔を０．１０ｍｍ又は０．２０ｍｍのように拡げても、レーザ加工による鉄損低減の効果が得られることも知見した（図５参照）。
これらの知見は、後述の実施例の表９にも示されている。
このことから、スポット間隔を広げること、並びに、数密度Ｄを小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件下で、励磁電力の上昇を抑制し、低損失なＦｅ基アモルファス合金薄帯が得られることを知見した。
更に、本発明者等は、スポット間隔を０．１０ｍｍ又は０．２０ｍｍのように拡げても、レーザ加工による鉄損低減の効果が得られることも知見した（図５参照）。
これらの知見は、後述の実施例の表９にも示されている。
このことから、スポット間隔を広げること、並びに、数密度Ｄを小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件下で、励磁電力の上昇を抑制し、低損失なＦｅ基アモルファス合金薄帯が得られることを知見した。
また、本発明者等は、複数の点列状レーザ照射痕のライン間隔を拡げることによっても（例えば、ライン間隔を１０ｍｍ以上とすることによっても）、スポット間隔を拡げた場合と同様に、磁束密度１．４５Ｔの条件下での励磁電力の上昇を抑制でき、かつ、レーザ加工による鉄損低減の効果を得ることができることを知見した。
この知見については、後述の実施例の表１０に示されている。
この知見については、後述の実施例の表１０に示されている。
ところで、例えば前述した国際公開第２０１２／１０２３７９号に記載されているとおり、従来から、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面に波状凹凸を形成することにより、鉄損を低減することが行われていた。波状凹凸は、チャターマーク等とも称されているものであり、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を製造（鋳造）する際のパドルの振動に起因して発生する（例えば、国際公開第２０１２／１０２３７９号の段落０００８参照）。波状凹凸を形成して鉄損を低減する技術においては、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造条件を調整することにより、意図的に、自由凝固面に波状凹凸を形成する。
波状凹凸を形成して鉄損を低減する技術に対し、例えば特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号に記載の従来のレーザ加工の技術は、自由凝固面に波状凹凸を形成することに代えて、自由凝固面にレーザ加工を施すことにより、波状凹凸と同様の効果（鉄損等の低減の効果）を得ようとする技術である。このため、従来のレーザ加工の技術では、波状凹凸に類似した形状を形成するために、ライン間隔を狭くして（例えば、特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号の実施例に記載のとおり、ライン間隔を５ｍｍとして）、即ち、レーザ照射痕の数密度を比較的高くして、レーザ照射痕を形成していた。
従来は、励磁電力を、磁束密度１．３Ｔの条件で測定していたために、レーザ照射痕の数密度を高くすることのデメリット（即ち、励磁電力の上昇）は、認識されていなかった。しかし前述したとおり、本発明者等は、レーザ照射痕の数密度を高くした場合には、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力が上昇することを見出し、かつ、レーザ照射痕の数密度を小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できることを見出した。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、この知見によってなされたものである。
従って、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、薄帯の表面にレーザ照射痕が形成されている点では特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号に記載の技術と共通するが、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、レーザ照射痕の数密度を小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制しようとする技術である点で、特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号に記載の技術とは全く異なる。
従来は、励磁電力を、磁束密度１．３Ｔの条件で測定していたために、レーザ照射痕の数密度を高くすることのデメリット（即ち、励磁電力の上昇）は、認識されていなかった。しかし前述したとおり、本発明者等は、レーザ照射痕の数密度を高くした場合には、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力が上昇することを見出し、かつ、レーザ照射痕の数密度を小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できることを見出した。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、この知見によってなされたものである。
従って、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、薄帯の表面にレーザ照射痕が形成されている点では特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号に記載の技術と共通するが、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、レーザ照射痕の数密度を小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制しようとする技術である点で、特開昭６１－２９１０３号公報及び国際公開第２０１１／０３０９０７号に記載の技術とは全く異なる。
以下、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯及びその好ましい態様について、より詳細に説明する。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、自由凝固面及びロール面を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯である。
自由凝固面及びロール面を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯は、単ロール法によって製造（鋳造）される薄帯である。鋳造時、冷却ロールに接して急冷凝固された面がロール面であり、ロール面に対して反対側の面（即ち、鋳造時、雰囲気に暴露されていた面）が、自由凝固面である。単ロール法については、国際公開第２０１２／１０２３７９号等の公知文献を適宜参照できる。
自由凝固面及びロール面を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯は、単ロール法によって製造（鋳造）される薄帯である。鋳造時、冷却ロールに接して急冷凝固された面がロール面であり、ロール面に対して反対側の面（即ち、鋳造時、雰囲気に暴露されていた面）が、自由凝固面である。単ロール法については、国際公開第２０１２／１０２３７９号等の公知文献を適宜参照できる。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、鋳造後、カットされていない状態の薄帯（例えば、鋳造後にロール状に巻き取られたロール体）であってもよいし、鋳造後、所望とする大きさに切り出された薄帯片であってもよい。
＜レーザ照射痕、点列状レーザ照射痕＞
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、少なくとも一方面に、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を複数有する。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、少なくとも一方面に、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を複数有する。
点列状レーザ照射痕を構成する複数のレーザ照射痕の各々は、レーザ加工（即ち、レーザ照射）によってエネルギーが付与された痕跡でありさえすればよく、レーザ照射痕の形状（平面視形状及び断面形状）については特に制限はない。
複数のレーザ照射痕の各々が、レーザ照射によってエネルギーが付与された痕跡でありさえすれば、レーザ照射による鉄損低減の効果が得られる。
複数のレーザ照射痕の各々が、レーザ照射によってエネルギーが付与された痕跡でありさえすれば、レーザ照射による鉄損低減の効果が得られる。
レーザ照射痕の平面視形状としては、王冠状、ドーナツ状、フラット状等、どのような平面視形状であってもよい。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯におけるレーザ照射痕の耐候性（錆び防止）、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の占積率向上の観点からみると、レーザ照射痕の平面視形状としては、ドーナツ状又はフラット状が好ましく、フラット状がより好ましい。フラット状であると、薄帯を積層させて鉄心を構成した場合、薄帯間の空間を抑制し、鉄心の薄帯密度を向上させることができる。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯におけるレーザ照射痕の耐候性（錆び防止）、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の占積率向上の観点からみると、レーザ照射痕の平面視形状としては、ドーナツ状又はフラット状が好ましく、フラット状がより好ましい。フラット状であると、薄帯を積層させて鉄心を構成した場合、薄帯間の空間を抑制し、鉄心の薄帯密度を向上させることができる。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とした場合に、ライン間隔は１０ｍｍ～６０ｍｍであることが好ましい。
なお、幅方向とは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向である。
また、点列状レーザ照射痕が薄帯の自由凝固面及びロール面の両面に形成されている場合、ライン間隔は、薄帯を透過的に見た場合の両面の点列状レーザ照射痕を対象に、測定される。例えば、点列状レーザ照射痕が、薄帯の鋳造方向で、両面に交互に、形成されている場合、「互いに隣り合う点列状レーザ照射痕」は、一方の面に形成された点列状レーザ照射痕と、他方の面に形成され、かつ鋳造方向に隣接する点列状レーザ照射痕とが対象となる。
ライン間隔が１０ｍｍ以上であることにより、ライン間隔が１０ｍｍ未満である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できる。
ライン間隔が６０ｍｍ以下であることにより、ライン間隔が６０ｍｍ超である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される鉄損を低減させる効果に優れる。
ライン間隔は、より好ましくは１０ｍｍ～５０ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍ～４０ｍｍであり、さらに好ましくは１０ｍｍ～３０ｍｍである。
なお、幅方向とは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向である。
また、点列状レーザ照射痕が薄帯の自由凝固面及びロール面の両面に形成されている場合、ライン間隔は、薄帯を透過的に見た場合の両面の点列状レーザ照射痕を対象に、測定される。例えば、点列状レーザ照射痕が、薄帯の鋳造方向で、両面に交互に、形成されている場合、「互いに隣り合う点列状レーザ照射痕」は、一方の面に形成された点列状レーザ照射痕と、他方の面に形成され、かつ鋳造方向に隣接する点列状レーザ照射痕とが対象となる。
ライン間隔が１０ｍｍ以上であることにより、ライン間隔が１０ｍｍ未満である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できる。
ライン間隔が６０ｍｍ以下であることにより、ライン間隔が６０ｍｍ超である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される鉄損を低減させる効果に優れる。
ライン間隔は、より好ましくは１０ｍｍ～５０ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍ～４０ｍｍであり、さらに好ましくは１０ｍｍ～３０ｍｍである。
複数の点列状レーザ照射痕の方向は、略平行であることが好ましいが、略平行であることに限定されない。薄帯の幅方向の中央部において、ライン間隔が１０ｍｍ～６０ｍｍであることが好ましい。複数の点列状レーザ照射痕の方向は、平行であってもよいし平行でなくてもよい。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の「幅方向の中央部」とは、幅方向の中心から幅方向両端に向かってある程度の幅をもった部分とすることができる。例えば、幅方向の中心から幅方向両端に向かって、前記「ある程度の幅」が幅全体の１／４となる領域の範囲を中央部とすることができる。中でも、前記「ある程度の幅」が幅全体の１／２となる領域の範囲を中央部とすることがより好ましい。
本開示の一実施形態として、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向が、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する幅方向に対して、互いに平行でない配置関係を有していてもよい。
つまり、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とのなす角度を１０°以上として鋳造方向に対して鋭角又は鈍角の傾斜角をもって交差していてもよい。
つまり、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とのなす角度を１０°以上として鋳造方向に対して鋭角又は鈍角の傾斜角をもって交差していてもよい。
本開示の他の一実施形態として、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向が、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向及び厚さ方向に直交する方向に対して、略平行であることが好ましい。
複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向がＦｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向及び厚さ方向に直交する方向に対して略平行であるとは、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向と、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向及び厚さ方向に直交する方向と、のなす角度が１０°以下であることを意味する。
但し、複数の点列状レーザ照射痕が略平行であることに限定されない。
複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向がＦｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向及び厚さ方向に直交する方向に対して略平行であるとは、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向と、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向及び厚さ方向に直交する方向と、のなす角度が１０°以下であることを意味する。
但し、複数の点列状レーザ照射痕が略平行であることに限定されない。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、一実施形態として、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向に対して、略平行であることが好ましい。
複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向がＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向に対して略平行であるとは、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とのなす角度が１０°以下であることを意味する。
但し、複数の点列状レーザ照射痕が略平行であることに限定されない。
複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向がＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向に対して略平行であるとは、複数の点列状レーザ照射痕の各々の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とのなす角度が１０°以下であることを意味する。
但し、複数の点列状レーザ照射痕が略平行であることに限定されない。
上記のとおり、点列状レーザ照射痕の方向は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に平行でなくてもよく、点列状レーザ照射痕の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向とのなす角度が１０°超の傾斜角をもっていてもよい。このように、１０°超の傾斜角をもっていても、点列状レーザ照射痕は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられていると解釈する。この傾斜角は４５°未満が好ましく、さらに４０°以下が好ましく、さらに３０°以下が好ましく、さらに２０°以下が好ましい。最も好ましくは１０°以下である。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、点列状レーザ照射痕が薄帯の鋳造方向に一定の間隔で設けられたレーザ照射痕列を、薄帯の幅方向に１つ有する態様でもよいし、薄帯の幅方向に２つ以上有する態様でもよい。
具体的には、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、鋳造方向に直交する幅方向において、
（１）前記「幅方向の中央部」に一列有する態様（以下、単一列群という。）でもよいし、（２）前記「幅方向の中央部」に複数列有する態様（以下、複数列群という。）でもよい。
以下、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を「照射痕列の群」ともいう。
後者の複数列群では、照射痕列の群が薄帯の幅方向に複数存在し、複数の群間において、点列状レーザ照射痕の各々の位置が幅方向の同一線上にある必要はなく、点列状レーザ照射痕の各々が鋳造方向にずれた位置関係となっていてもよい。例えば、薄帯の幅方向に照射痕列の群が２つ存在する場合、２つの群は薄帯の幅方向中央部の照射痕列非形成領域により隔てられ、一方の群中に並ぶ複数の点列状レーザ照射痕と他方の群中に並ぶ複数の点列状レーザ照射痕とが、鋳造方向に一定の距離ずらして互いに交互に存在する位置関係となっていてもよい。
（１）前記「幅方向の中央部」に一列有する態様（以下、単一列群という。）でもよいし、（２）前記「幅方向の中央部」に複数列有する態様（以下、複数列群という。）でもよい。
以下、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を「照射痕列の群」ともいう。
後者の複数列群では、照射痕列の群が薄帯の幅方向に複数存在し、複数の群間において、点列状レーザ照射痕の各々の位置が幅方向の同一線上にある必要はなく、点列状レーザ照射痕の各々が鋳造方向にずれた位置関係となっていてもよい。例えば、薄帯の幅方向に照射痕列の群が２つ存在する場合、２つの群は薄帯の幅方向中央部の照射痕列非形成領域により隔てられ、一方の群中に並ぶ複数の点列状レーザ照射痕と他方の群中に並ぶ複数の点列状レーザ照射痕とが、鋳造方向に一定の距離ずらして互いに交互に存在する位置関係となっていてもよい。
本開示におけるライン間隔は、以下のようにして求められる値である。
上記（１）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に一列有する単一列群として有する場合、ライン間隔は、単一列群中において鋳造方向に互いに隣り合う２つの点列状レーザ照射痕間の間隔を任意に５箇所選択して測定し、測定値の平均値とすることができる。この場合、単一列群を構成する複数の点列状レーザ照射痕は、一定の間隔をおいて存在することが好ましいが、任意の間隔で存在してもよい。
また、上記（２）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に複数列からなる複数列群として有する場合、ライン間隔は、複数列群中の各「照射痕列の群」ごとに上記方法と同様にして求めた値（平均値）を更に平均した値とすることができる。この場合、各「照射痕列の群」を構成する複数の点列状レーザ照射痕は、一定の間隔をおいて存在することが好ましいが、任意の間隔で存在してもよい。
上記（１）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に一列有する単一列群として有する場合、ライン間隔は、単一列群中において鋳造方向に互いに隣り合う２つの点列状レーザ照射痕間の間隔を任意に５箇所選択して測定し、測定値の平均値とすることができる。この場合、単一列群を構成する複数の点列状レーザ照射痕は、一定の間隔をおいて存在することが好ましいが、任意の間隔で存在してもよい。
また、上記（２）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に複数列からなる複数列群として有する場合、ライン間隔は、複数列群中の各「照射痕列の群」ごとに上記方法と同様にして求めた値（平均値）を更に平均した値とすることができる。この場合、各「照射痕列の群」を構成する複数の点列状レーザ照射痕は、一定の間隔をおいて存在することが好ましいが、任意の間隔で存在してもよい。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、複数の点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍである。したがって、スポット間隔を０．１０ｍｍ未満として連続的に形成された構成は含まれない。
スポット間隔が０．１０ｍｍ以上であることにより、スポット間隔が０．１０ｍｍ未満である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できる（前述の図６参照）。
スポット間隔が０．５０ｍｍ以下であることにより、スポット間隔が０．５０ｍｍ超である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される鉄損を低減させる効果に優れる。
スポット間隔は、好ましくは０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍであり、より好ましくは０．２０ｍｍ～０．４０ｍｍである。
スポット間隔が０．１０ｍｍ以上であることにより、スポット間隔が０．１０ｍｍ未満である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制できる（前述の図６参照）。
スポット間隔が０．５０ｍｍ以下であることにより、スポット間隔が０．５０ｍｍ超である場合と比較して、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される鉄損を低減させる効果に優れる。
スポット間隔は、好ましくは０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍであり、より好ましくは０．２０ｍｍ～０．４０ｍｍである。
前述のとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、点列状レーザ照射痕を構成するレーザ照射痕の数密度を従来よりも小さくすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制しようとするものである。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、スポット間隔をｄ２（ｍｍ）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄを下記式で算出される値とする。
Ｄ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）
数密度Ｄは、ライン間隔及びスポット間隔から算出される値であり、形成されているレーザ照射痕の密度を表している。即ち、あるライン間隔とスポット間隔を有する単位面積（ｍｍ２）中において、ｄ１×ｄ２×Ｄ＝１を満たす数密度（Ｄ）が０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
レーザ照射痕の数密度Ｄを適正な値（従来より小さい値）とすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制することができる。
Ｄ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）
数密度Ｄは、ライン間隔及びスポット間隔から算出される値であり、形成されているレーザ照射痕の密度を表している。即ち、あるライン間隔とスポット間隔を有する単位面積（ｍｍ２）中において、ｄ１×ｄ２×Ｄ＝１を満たす数密度（Ｄ）が０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
レーザ照射痕の数密度Ｄを適正な値（従来より小さい値）とすることにより、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制することができる。
点列状レーザ照射痕を構成するレーザ照射痕の数密度Ｄとしては、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２とする。
点列状レーザ照射痕を構成するレーザ照射痕の数密度Ｄとしては、より好ましくは０．１０個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
点列状レーザ照射痕を構成するレーザ照射痕の数密度Ｄとしては、より好ましくは０．１０個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
本開示における点列状レーザ照射痕が複数存在する場合、数密度Ｄは、場合に応じて以下のようにして求めることができる。
上記（１）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に一列有する単一列群として有する場合、数密度Ｄは、単一列群を構成する複数の点列状レーザ照射痕から「互いに隣り合う点列状レーザ照射痕」を任意に５箇所選択し、それぞれのライン間隔及びスポット間隔を測定してそれぞれ測定値の平均値を求め、ライン間隔の平均値及びスポット間隔の平均値から上記式より数密度Ｄを求める。求めた数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることで、本発明の効果が奏される。
また、上記（２）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に複数列からなる複数列群として有する場合、数密度Ｄは、複数列群中の各「照射痕列の群」ごとに上記と同様の方法にて求める。そして、求めた数密度Ｄのうち、複数列群中の少なくとも１つの「照射痕列の群」における数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることで効果が奏され、本発明の効果がより奏される点で、求めた数密度Ｄの平均値が０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることが好ましく、複数列群中の全ての「照射痕列の群」における数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることがより好ましい。
上記（１）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に一列有する単一列群として有する場合、数密度Ｄは、単一列群を構成する複数の点列状レーザ照射痕から「互いに隣り合う点列状レーザ照射痕」を任意に５箇所選択し、それぞれのライン間隔及びスポット間隔を測定してそれぞれ測定値の平均値を求め、ライン間隔の平均値及びスポット間隔の平均値から上記式より数密度Ｄを求める。求めた数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることで、本発明の効果が奏される。
また、上記（２）のように、鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕を、前記「幅方向の中央部」に複数列からなる複数列群として有する場合、数密度Ｄは、複数列群中の各「照射痕列の群」ごとに上記と同様の方法にて求める。そして、求めた数密度Ｄのうち、複数列群中の少なくとも１つの「照射痕列の群」における数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることで効果が奏され、本発明の効果がより奏される点で、求めた数密度Ｄの平均値が０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることが好ましく、複数列群中の全ての「照射痕列の群」における数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２の範囲にあることがより好ましい。
ここで、「鋳造方向」とは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を鋳造する際の冷却ロールの周方向に対応する方向であり、言い換えれば、鋳造後、カットされる前のＦｅ基アモルファス合金薄帯の長手方向に対応する方向である。
なお、切り出された薄帯片においても、薄帯片の自由凝固面及び／又はロール面を観察することにより、「鋳造方向」がどの方向であるかを確認できる。例えば、薄帯片の自由凝固面及び／又はロール面には、鋳造方向に沿った薄いスジが観測される。また、鋳造方向に直交する方向が幅方向である。
なお、切り出された薄帯片においても、薄帯片の自由凝固面及び／又はロール面を観察することにより、「鋳造方向」がどの方向であるかを確認できる。例えば、薄帯片の自由凝固面及び／又はロール面には、鋳造方向に沿った薄いスジが観測される。また、鋳造方向に直交する方向が幅方向である。
また、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ１０％～５０％であることが好ましい。なお、ここでの「％」は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体を１００％としている。
なお、点列状レーザ照射痕の方向が幅方向に対して傾きを持つ場合は、傾きを持った点列状レーザ照射痕自体の長さではなく、点列状レーザ照射痕が形成されている部分において薄帯の幅方向における長さに換算した値を点列状レーザ照射痕の長さとする。
なお、点列状レーザ照射痕の方向が幅方向に対して傾きを持つ場合は、傾きを持った点列状レーザ照射痕自体の長さではなく、点列状レーザ照射痕が形成されている部分において薄帯の幅方向における長さに換算した値を点列状レーザ照射痕の長さとする。
上記長さの割合が５０％であるとは、点列状レーザ照射痕が、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の中央を起点とし、幅方向に一端及び他端にまで到達していることを意味する。この「中央を起点とし、幅方向に一端及び他端まで達している」とは、一端及び他端それぞれにおいて、点列状レーザ照射痕の端のレーザ照射痕とＦｅ基アモルファス合金薄帯の端部との間隔が、レーザ照射痕のスポット間隔以下であることを意味する。
例えば、点列状レーザ照射痕の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とが平行である場合、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の点列状レーザ照射痕の方向の長さ全体は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の全幅に対応する。
また、上記長さの割合が１０％とは、幅方向の中心から幅方向両端に向かってそれぞれ１０％ずつの長さを有していること、即ち、幅全体中の中心領域として幅長の２０％の長さの点列状レーザ照射痕を有していることをいう。換言すると、点列状レーザ照射痕が、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の両端に、幅方向の全体の長さに対して４０％ずつの余白を残して形成されていることを意味する。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の点列状レーザ照射痕の、幅方向の長さ全体に占める点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ２５％以上であることがより好ましい。
例えば、点列状レーザ照射痕の方向とＦｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向とが平行である場合、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の点列状レーザ照射痕の方向の長さ全体は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の全幅に対応する。
また、上記長さの割合が１０％とは、幅方向の中心から幅方向両端に向かってそれぞれ１０％ずつの長さを有していること、即ち、幅全体中の中心領域として幅長の２０％の長さの点列状レーザ照射痕を有していることをいう。換言すると、点列状レーザ照射痕が、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の両端に、幅方向の全体の長さに対して４０％ずつの余白を残して形成されていることを意味する。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の点列状レーザ照射痕の、幅方向の長さ全体に占める点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ２５％以上であることがより好ましい。
更には、点列状レーザ照射痕は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向を８等分した８個の領域から両端の２個の領域を除く、前記幅方向中央の６個の領域内に少なくとも形成されていることが好ましい。
＜自由凝固面の粗さ（最大断面高さＲｔ）＞
ところで、例えば前述の国際公開第２０１２／１０２３７９号に記載のとおり、従来、自由凝固面に波状凹凸を設けることにより、鉄損を低減させることが行われていた。
しかし、本発明者等の検討によると、波状凹凸は、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を招く場合があることがわかった。
従って、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制する観点からみて、波状凹凸は、極力低減されていることが好ましい。
具体的には、自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分における最大断面高さＲｔは、３．０μｍ以下であることが好ましい。最大断面高さＲｔが３．０μｍ以下であることは、自由凝固面に波状凹凸が無いか、又は、波状凹凸が低減されていることを意味する。
ところで、例えば前述の国際公開第２０１２／１０２３７９号に記載のとおり、従来、自由凝固面に波状凹凸を設けることにより、鉄損を低減させることが行われていた。
しかし、本発明者等の検討によると、波状凹凸は、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を招く場合があることがわかった。
従って、磁束密度１．４５Ｔの条件で測定される励磁電力の上昇を抑制する観点からみて、波状凹凸は、極力低減されていることが好ましい。
具体的には、自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分における最大断面高さＲｔは、３．０μｍ以下であることが好ましい。最大断面高さＲｔが３．０μｍ以下であることは、自由凝固面に波状凹凸が無いか、又は、波状凹凸が低減されていることを意味する。
本明細書中において、自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分における最大断面高さＲｔは、自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分について、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２ＲＣ（位相補償）として測定（評価）する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向とする。また、評価長さを４．０ｍｍとする上記測定は、詳細には、カットオフ値０．８ｍｍにて連続して５回測定することにより行う。
自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分における最大断面高さＲｔは、より好ましくは２．５μｍ以下である。
また、最大断面高さＲｔの下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、最大断面高さＲｔの下限は、好ましくは０．８μｍであり、より好ましくは１．０μｍである。
自由凝固面における複数の点列状レーザ照射痕以外の部分における最大断面高さＲｔは、より好ましくは２．５μｍ以下である。
また、最大断面高さＲｔの下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、最大断面高さＲｔの下限は、好ましくは０．８μｍであり、より好ましくは１．０μｍである。
＜化学組成＞
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の化学組成には特に制限はなく、Ｆｅ基アモルファス合金の化学組成（即ち、Ｆｅ（鉄）を主成分とする化学組成）であればよい。但し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯による効果をより効果的に得る観点から、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の化学組成は、以下の化学組成Ａであることが好ましい。
好ましい化学組成である化学組成Ａは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が７８原子％以上であり、Ｂの含有量が１０原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２２原子％である化学組成である。
以下、化学組成Ａについて、より詳細に説明する。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の化学組成には特に制限はなく、Ｆｅ基アモルファス合金の化学組成（即ち、Ｆｅ（鉄）を主成分とする化学組成）であればよい。但し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯による効果をより効果的に得る観点から、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の化学組成は、以下の化学組成Ａであることが好ましい。
好ましい化学組成である化学組成Ａは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が７８原子％以上であり、Ｂの含有量が１０原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２２原子％である化学組成である。
以下、化学組成Ａについて、より詳細に説明する。
化学組成Ａにおいて、Ｆｅの含有量は７８原子％以上である。
Ｆｅ（鉄）は、アモルファス構造であっても最も磁気モーメントが大きい遷移金属の一つであり、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系のアモルファス合金では磁性の担い手となる。
Ｆｅの含有量は７８原子％以上である場合には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の飽和磁束密度（Ｂｓ）を高くすることができる（例えば、１．６Ｔ程度のＢｓを実現できる）。更に、後述する好ましい磁束密度Ｂ０．０８（１．５２Ｔ以上）を達成し易くなる。
Ｆｅの含有量は、好ましくは８０原子％以上であり、さらに好ましくは８０．５原子％以上であり、更に好ましくは８１．０原子％以上である。また、好ましくは８２．５原子％以下であり、更に好ましくは８２．０原子％以下である。
Ｆｅ（鉄）は、アモルファス構造であっても最も磁気モーメントが大きい遷移金属の一つであり、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系のアモルファス合金では磁性の担い手となる。
Ｆｅの含有量は７８原子％以上である場合には、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の飽和磁束密度（Ｂｓ）を高くすることができる（例えば、１．６Ｔ程度のＢｓを実現できる）。更に、後述する好ましい磁束密度Ｂ０．０８（１．５２Ｔ以上）を達成し易くなる。
Ｆｅの含有量は、好ましくは８０原子％以上であり、さらに好ましくは８０．５原子％以上であり、更に好ましくは８１．０原子％以上である。また、好ましくは８２．５原子％以下であり、更に好ましくは８２．０原子％以下である。
化学組成Ａにおいて、Ｂの含有量は、１０原子％以上である。
Ｂ（ホウ素）は、アモルファス形成に寄与する元素である。Ｂの含有量が１０原子％以上である場合には、アモルファス形成能がより向上する。
また、Ｂの含有量が１０原子％以上である場合には、鋳造方向に磁区が配向しやすく、磁区幅が広くなることにより磁束密度（Ｂ０．０８）が向上しやすい。
Ｂの含有量は、好ましくは１１原子％以上であり、さらに好ましくは１２原子％以上であり、さらに好ましくは１３原子％以上である。
Ｂの含有量の上限は、後述するＢ及びＳｉの合計含有量にもよるが、好ましくは１６原子％である。
Ｂ（ホウ素）は、アモルファス形成に寄与する元素である。Ｂの含有量が１０原子％以上である場合には、アモルファス形成能がより向上する。
また、Ｂの含有量が１０原子％以上である場合には、鋳造方向に磁区が配向しやすく、磁区幅が広くなることにより磁束密度（Ｂ０．０８）が向上しやすい。
Ｂの含有量は、好ましくは１１原子％以上であり、さらに好ましくは１２原子％以上であり、さらに好ましくは１３原子％以上である。
Ｂの含有量の上限は、後述するＢ及びＳｉの合計含有量にもよるが、好ましくは１６原子％である。
化学組成Ａにおいて、Ｂ及びＳｉの合計含有量は、１７原子％～２２原子％である。
Ｓｉ（ケイ素）は、溶湯状態で表面に偏析し、溶湯の酸化を防ぐ効果を有する元素である。さらに、Ｓｉは、アモルファス形成の助剤として作用し、ガラス転移温度を上昇させる効果があり、より熱的に安定なアモルファス相を形成させる元素でもある。
Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％以上である場合には、上述したＳｉの効果が効果的に発揮される。
また、Ｂ及びＳｉの合計含有量が２２原子％以下である場合には、磁性の担い手であるＦｅの量を多く確保できるので、飽和磁束密度Ｂｓの向上及び磁束密度Ｂ０．０８の向上の点で有利である。
Ｓｉの含有量は、好ましくは２．０原子％以上であり、より好ましくは２．４原子％以上であり、更に好ましくは３．５原子％以上である。
Ｓｉの含有量の上限は、Ｂ及びＳｉの合計含有量にもよるが、好ましくは６．０原子％である。
Ｓｉ（ケイ素）は、溶湯状態で表面に偏析し、溶湯の酸化を防ぐ効果を有する元素である。さらに、Ｓｉは、アモルファス形成の助剤として作用し、ガラス転移温度を上昇させる効果があり、より熱的に安定なアモルファス相を形成させる元素でもある。
Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％以上である場合には、上述したＳｉの効果が効果的に発揮される。
また、Ｂ及びＳｉの合計含有量が２２原子％以下である場合には、磁性の担い手であるＦｅの量を多く確保できるので、飽和磁束密度Ｂｓの向上及び磁束密度Ｂ０．０８の向上の点で有利である。
Ｓｉの含有量は、好ましくは２．０原子％以上であり、より好ましくは２．４原子％以上であり、更に好ましくは３．５原子％以上である。
Ｓｉの含有量の上限は、Ｂ及びＳｉの合計含有量にもよるが、好ましくは６．０原子％である。
上記化学組成Ａの中でも、後述する鉄損及び励磁電力をより向上させる観点からは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯のより好ましい化学組成は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が８０原子％以上であり、Ｂの含有量が１２原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２０原子％である。
化学組成Ａは、不純物を含有する。
この場合、化学組成Ａに含有される不純物は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
不純物としては、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢ以外のあらゆる元素が挙げられるが、具体的には、例えば、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、希土類元素などが挙げられる。
これらの元素は、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの総質量に対し、総量で１．５質量％以下の範囲で含有することができる。これらの元素の総含有量は、好ましくは１．０質量％以下であり、更に好ましくは０．８質量％以下であり、更に好ましくは０．７５質量％以下である。なお、この範囲で、これらの元素は添加されていてもかまわない。
この場合、化学組成Ａに含有される不純物は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
不純物としては、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢ以外のあらゆる元素が挙げられるが、具体的には、例えば、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、希土類元素などが挙げられる。
これらの元素は、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの総質量に対し、総量で１．５質量％以下の範囲で含有することができる。これらの元素の総含有量は、好ましくは１．０質量％以下であり、更に好ましくは０．８質量％以下であり、更に好ましくは０．７５質量％以下である。なお、この範囲で、これらの元素は添加されていてもかまわない。
＜厚さ＞
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の厚さには特に制限はないが、厚さは、好ましくは１８μｍ～３５μｍである。
厚さが１８μｍ以上であることは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯のうねり抑制、ひいては占積率向上の点で有利である。
厚さが３５μｍ以下であることは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の脆化抑制、磁気的飽和性の点で有利である。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚さは、より好ましくは２０μｍ～３０μｍである。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の厚さには特に制限はないが、厚さは、好ましくは１８μｍ～３５μｍである。
厚さが１８μｍ以上であることは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯のうねり抑制、ひいては占積率向上の点で有利である。
厚さが３５μｍ以下であることは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の脆化抑制、磁気的飽和性の点で有利である。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚さは、より好ましくは２０μｍ～３０μｍである。
＜鉄損＞
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ加工（レーザ照射痕の形成）による磁区の細分化により、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減される。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損は、０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であり、好ましくは０．１４０Ｗ／ｋｇ以下であり、更に好ましくは０．１３０Ｗ／ｋｇ以下である。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損の下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、鉄損の下限は、好ましくは０．０５０Ｗ／ｋｇである。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬも低減される。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬが０．１２０Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損も低減される。周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．０８Ｗ／ｋｇ以下、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．１１Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、レーザ加工（レーザ照射痕の形成）による磁区の細分化により、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損が低減される。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損は、０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であり、好ましくは０．１４０Ｗ／ｋｇ以下であり、更に好ましくは０．１３０Ｗ／ｋｇ以下である。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損の下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、鉄損の下限は、好ましくは０．０５０Ｗ／ｋｇである。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬも低減される。本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬが０．１２０Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
また、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損も低減される。周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．０８Ｗ／ｋｇ以下、または周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．３Ｔにおける鉄損が０．１１Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。
Ｆｅ基アモルファス合金薄帯における鉄損の測定は、ＪＩＳ Ｃ２５３５：２０１７もしくはＪＩＳ Ｈ７１５２：１９９６に従い測定される。
＜励磁電力＞
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力は、好ましくは０．２００ＶＡ／ｋｇ以下であり、より好ましくは０．１７０ＶＡ／ｋｇ以下であり、更に好ましくは０．１６５ＶＡ／ｋｇ以下である。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、励磁電力の下限は、好ましくは０．１００ＶＡ／ｋｇである。
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制される。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力は、好ましくは０．２００ＶＡ／ｋｇ以下であり、より好ましくは０．１７０ＶＡ／ｋｇ以下であり、更に好ましくは０．１６５ＶＡ／ｋｇ以下である。
周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の下限には特に制限はないが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造適性の観点から、励磁電力の下限は、好ましくは０．１００ＶＡ／ｋｇである。
＜磁束密度Ｂ０．０８＞
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制されるので、励磁電力の上昇に伴う磁束密度Ｂ０．０８の低下が抑制され、その結果、磁束密度Ｂ０．０８を高く維持できる。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件における磁束密度Ｂ０．０８は、好ましくは１．５２Ｔ以上である。
周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件における磁束密度Ｂ０．０８の上限は特に制限はないが、上限は、好ましくは１．６２Ｔである。
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、磁束密度１．４５Ｔの条件における励磁電力の上昇が抑制されるので、励磁電力の上昇に伴う磁束密度Ｂ０．０８の低下が抑制され、その結果、磁束密度Ｂ０．０８を高く維持できる。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件における磁束密度Ｂ０．０８は、好ましくは１．５２Ｔ以上である。
周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件における磁束密度Ｂ０．０８の上限は特に制限はないが、上限は、好ましくは１．６２Ｔである。
＜比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕＞
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、従来の条件である磁束密度１．３Ｔよりも高い磁束密度である、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損及び励磁電力を低く抑えることができる。
このため、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕（以下、「Ｂｍ／Ｂｓ比」ともいう）が従来よりも高い条件の動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力を抑制できる。
前述したとおり、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、従来の条件である磁束密度１．３Ｔよりも高い磁束密度である、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損及び励磁電力を低く抑えることができる。
このため、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕（以下、「Ｂｍ／Ｂｓ比」ともいう）が従来よりも高い条件の動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力を抑制できる。
この点に関し、従来の一例に係るＦｅ基アモルファス合金薄帯は、飽和磁束密度Ｂｓが１．５６Ｔであり、かつ、動作磁束密度Ｂｍが１．３５Ｔの条件（即ち、Ｂｍ／Ｂｓ比＝０．８７）で用いられていた（例えば、IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS Vol:44, Issue:11,Nov.2008,pp.4104-4106（特に、p.4106）参照）。
これに対し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、例えば、後述の実施例の化学組成（Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４）を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯のＢｓは、１．６３Ｔである。Ｂｓは、化学組成によってほぼ一義的に定まる。この場合の本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、１．４３Ｔ以上（好ましくは１．４５Ｔ～１．５０Ｔ）のＢｍにて用いることが可能である。Ｂｍが１．４３Ｔである場合のＢｍ／Ｂｓ比は、０．８８であり、Ｂｍが１．５０Ｔである場合のＢｍ／Ｂｓ比は、０．９２である。
これに対し、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯において、例えば、後述の実施例の化学組成（Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４）を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯のＢｓは、１．６３Ｔである。Ｂｓは、化学組成によってほぼ一義的に定まる。この場合の本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、１．４３Ｔ以上（好ましくは１．４５Ｔ～１．５０Ｔ）のＢｍにて用いることが可能である。Ｂｍが１．４３Ｔである場合のＢｍ／Ｂｓ比は、０．８８であり、Ｂｍが１．５０Ｔである場合のＢｍ／Ｂｓ比は、０．９２である。
以上の理由により、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｂｍ／Ｂｓ比が０．８８～０．９４（好ましくは０．８９～０．９２）であることを満足する動作磁束密度Ｂｍにて用いられる用途に特に好適である。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｂｍ／Ｂｓ比が０．８８～０．９４（好ましくは０．８９～０．９２）であることを満足する動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力の増大を抑制できる。
本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｂｍ／Ｂｓ比が０．８８～０．９４（好ましくは０．８９～０．９２）であることを満足する動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力の増大を抑制できる。
～Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の製造方法（製法Ｘ）～
上述した本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、好ましくは以下の製法Ｘによって製造することができる。
製法Ｘは、
Ｆｅ基アモルファス合金からなり、自由凝固面及びロール面を有する素材薄帯を準備する工程（以下、「素材準備工程」ともいう）と、
素材薄帯の自由凝固面及びロール面の少なくとも一方面に対し、レーザ加工により、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を複数形成することにより、複数の点列状レーザ照射痕を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯を得る工程（以下、「レーザ加工工程」ともいう）と、
を有し、
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、複数の点列状レーザ照射痕の各々における複数のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
製法Ｘは、必要に応じ、素材準備工程及びレーザ加工工程以外のその他の工程を有していてもよい。
上述した本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、好ましくは以下の製法Ｘによって製造することができる。
製法Ｘは、
Ｆｅ基アモルファス合金からなり、自由凝固面及びロール面を有する素材薄帯を準備する工程（以下、「素材準備工程」ともいう）と、
素材薄帯の自由凝固面及びロール面の少なくとも一方面に対し、レーザ加工により、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕を複数形成することにより、複数の点列状レーザ照射痕を有するＦｅ基アモルファス合金薄帯を得る工程（以下、「レーザ加工工程」ともいう）と、
を有し、
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に設けられた複数の点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、複数の点列状レーザ照射痕の各々における複数のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、スポット間隔が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である。
製法Ｘは、必要に応じ、素材準備工程及びレーザ加工工程以外のその他の工程を有していてもよい。
－素材準備工程－
製法Ｘにおける素材準備工程は、自由凝固面及びロール面を有する素材薄帯を準備する工程である。
ここでいう素材薄帯は、鋳造後、カットされていない状態の薄帯（例えば、鋳造後にロール状に巻き取られたロール体）であってもよいし、鋳造後、所望とする大きさに切り出された薄帯片であってもよい。素材薄帯は、いわば、レーザ照射痕が形成される前の段階の、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯である。
素材薄帯における自由凝固面及びロール面は、それぞれ、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯における自由凝固面及びロール面と同義である。
素材薄帯の好ましい態様（例えば好ましい化学組成、好ましいＲｔ）は、レーザ照射痕の有無を除けば、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の好ましい態様と同様である。
製法Ｘにおける素材準備工程は、自由凝固面及びロール面を有する素材薄帯を準備する工程である。
ここでいう素材薄帯は、鋳造後、カットされていない状態の薄帯（例えば、鋳造後にロール状に巻き取られたロール体）であってもよいし、鋳造後、所望とする大きさに切り出された薄帯片であってもよい。素材薄帯は、いわば、レーザ照射痕が形成される前の段階の、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯である。
素材薄帯における自由凝固面及びロール面は、それぞれ、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯における自由凝固面及びロール面と同義である。
素材薄帯の好ましい態様（例えば好ましい化学組成、好ましいＲｔ）は、レーザ照射痕の有無を除けば、本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯の好ましい態様と同様である。
素材準備工程は、予め鋳造された（即ち、既に完成した）素材薄帯を、レーザ加工工程に供するために単に準備するだけの工程であってもよいし、素材薄帯を新たに鋳造する工程であってもよい。
また、素材準備工程は、素材薄帯の鋳造、及び、素材薄帯からの薄帯片の切り出しの少なくとも一方を行う工程であってもよい。
また、素材準備工程は、素材薄帯の鋳造、及び、素材薄帯からの薄帯片の切り出しの少なくとも一方を行う工程であってもよい。
－レーザ加工工程－
製法Ｘにおけるレーザ加工工程では、素材薄帯の自由凝固面及びロール面の少なくとも一方面に対し、レーザ加工により（即ち、レーザを照射することにより）、複数のレーザ照射痕（詳細には、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕）を形成する。
レーザ照射工程によって形成されるレーザ照射痕及び点列状レーザ照射痕の好ましい態様（好ましい、ライン間隔、スポット間隔、レーザ照射痕の数密度等）は、前述した本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯におけるレーザ照射痕及び点列状レーザ照射痕の好ましい態様と同様である。
製法Ｘにおけるレーザ加工工程では、素材薄帯の自由凝固面及びロール面の少なくとも一方面に対し、レーザ加工により（即ち、レーザを照射することにより）、複数のレーザ照射痕（詳細には、複数のレーザ照射痕から構成される点列状レーザ照射痕）を形成する。
レーザ照射工程によって形成されるレーザ照射痕及び点列状レーザ照射痕の好ましい態様（好ましい、ライン間隔、スポット間隔、レーザ照射痕の数密度等）は、前述した本開示のＦｅ基アモルファス合金薄帯におけるレーザ照射痕及び点列状レーザ照射痕の好ましい態様と同様である。
前述のとおり、複数のレーザ照射痕の各々は、レーザ照射によってエネルギーが付与された痕跡でありさえすれば、レーザ照射による鉄損低減の効果が得られる。
従って、レーザ加工工程におけるレーザの条件には特に制限はないが、好ましい条件は以下のとおりである。
レーザ光の照射エネルギーをＦｅ基アモルファス合金薄帯の厚みに対して制御することにより、凹部の直径や凹部の深さを制御することができる。
従って、レーザ加工工程におけるレーザの条件には特に制限はないが、好ましい条件は以下のとおりである。
レーザ光の照射エネルギーをＦｅ基アモルファス合金薄帯の厚みに対して制御することにより、凹部の直径や凹部の深さを制御することができる。
レーザ加工工程において、各レーザ照射痕を形成するためのレーザの出力（以下、「レーザ出力」ともいう）として、好ましくは０．４ｍＪ～２．５ｍＪであり、より好ましくは０．６ｍＪ～２．５ｍＪであり、更に好ましくは０．８ｍＪ～２．５ｍＪであり、更に好ましくは１．０ｍＪ～２．０ｍＪであり、更に好ましくは１．３ｍＪ～１．８ｍＪである。
レーザビームの直径（以下、「スポット径」ともいう）は、５０μｍ～２００μｍが好ましい。
レーザ出力をスポット面積によって除した値を、レーザのエネルギー密度と定義した場合、エネルギー密度としては、好ましくは０．０１Ｊ／ｍｍ２～１．５０Ｊ／ｍｍ２であり、より好ましくは０．０２Ｊ／ｍｍ２～１．３０Ｊ／ｍｍ２であり、更に好ましくは０．０３Ｊ／ｍｍ２～１．０２Ｊ／ｍｍ２である。
レーザビームの直径（以下、「スポット径」ともいう）は、５０μｍ～２００μｍが好ましい。
レーザ出力をスポット面積によって除した値を、レーザのエネルギー密度と定義した場合、エネルギー密度としては、好ましくは０．０１Ｊ／ｍｍ２～１．５０Ｊ／ｍｍ２であり、より好ましくは０．０２Ｊ／ｍｍ２～１．３０Ｊ／ｍｍ２であり、更に好ましくは０．０３Ｊ／ｍｍ２～１．０２Ｊ／ｍｍ２である。
レーザのパルス幅は、５０ｎｓｅｃ以上が好ましく、より好ましくは１００ｎｓｅｃ以上である。パルス幅を上記範囲にすることにより、レーザ照射痕を形成した薄帯片の鉄損等の磁気特性を効率的に改善できる。
パルス幅とは、レーザ照射されている時間のことをいい、パルス幅が小さいことは照射時間が短いことを指す。即ち、照射レーザ光の全エネルギーは、単位時間当たりのエネルギーとパルス幅の積で表される。
パルス幅とは、レーザ照射されている時間のことをいい、パルス幅が小さいことは照射時間が短いことを指す。即ち、照射レーザ光の全エネルギーは、単位時間当たりのエネルギーとパルス幅の積で表される。
レーザ処理では、凹部の形成にあたり、パルスレーザ光を薄帯幅方向に走査して照射する。
レーザ光源としては、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２ガスレーザ、ファイバーレーザなどを利用することができる。中でも、高出力で高周波のパルスレーザ光を長時間に亘り安定的に照射することができる点で、ファイバーレーザが好ましい。ファイバーレーザでは、ファイバーに導入されたレーザ光が、ファイバー両端の回折格子によりＦＢＧ（Fiber Bragg grating）の原理で発振する。レーザ光は、細長いファイバー中で励起されるので、結晶内部に生じる温度勾配によりビーム品質が低下する熱レンズ効果の問題がない。更に、ファイバーコアは、数ミクロンと細いので、レーザ光は高出力でもシングルモードで伝播するだけでなく、ビーム径が絞られ、高エネルギー密度のレーザ光が得られる。そのうえ、焦点深度が長いので、２００ｍｍ以上と幅広の薄帯にも精度良く凹部列を形成できる。ファイバーレーザのパルス幅は、通常マイクロ秒～ピコ秒程度である。
レーザ光源としては、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２ガスレーザ、ファイバーレーザなどを利用することができる。中でも、高出力で高周波のパルスレーザ光を長時間に亘り安定的に照射することができる点で、ファイバーレーザが好ましい。ファイバーレーザでは、ファイバーに導入されたレーザ光が、ファイバー両端の回折格子によりＦＢＧ（Fiber Bragg grating）の原理で発振する。レーザ光は、細長いファイバー中で励起されるので、結晶内部に生じる温度勾配によりビーム品質が低下する熱レンズ効果の問題がない。更に、ファイバーコアは、数ミクロンと細いので、レーザ光は高出力でもシングルモードで伝播するだけでなく、ビーム径が絞られ、高エネルギー密度のレーザ光が得られる。そのうえ、焦点深度が長いので、２００ｍｍ以上と幅広の薄帯にも精度良く凹部列を形成できる。ファイバーレーザのパルス幅は、通常マイクロ秒～ピコ秒程度である。
レーザ光の波長は、レーザ光源により、約２５０ｎｍ～１１００ｎｍであるが、９００ｎｍ～１１００ｎｍの波長が、合金薄帯において十分吸収されるため好適である。
レーザ光のビーム径としては、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。また、ビーム径は、５００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がより好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。
レーザ光のビーム径としては、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。また、ビーム径は、５００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がより好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。
また、レーザ加工工程は、単ロール法による鋳造後であって巻取り前の素材薄帯に対してレーザ加工を施す工程であってもよいし、巻取り後の素材薄帯（ロール体）から巻き出された素材薄帯に対しレーザ加工を施す工程であってもよいし、巻取り後の素材薄帯（ロール体）から巻き出された素材薄帯から切り出された薄帯片に対しレーザ加工を施す工程であってもよい。
レーザ加工工程が、単ロール法による鋳造後であって巻取り前の素材薄帯に対してレーザ加工を施す工程である場合、製法Ｘは、例えば、冷却ロールと巻取りロールとの間に、レーザ加工装置が配置されたシステムを用いて実施する。
レーザ加工工程が、単ロール法による鋳造後であって巻取り前の素材薄帯に対してレーザ加工を施す工程である場合、製法Ｘは、例えば、冷却ロールと巻取りロールとの間に、レーザ加工装置が配置されたシステムを用いて実施する。
以下、本開示の変圧器に用いるのに適したＦｅ基アモルファス合金薄帯の実施例を示す。
〔実施例１０１〕
＜素材薄帯（レーザ加工される前のＦｅ基アモルファス合金薄帯）の製造＞
単ロール法により、Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成を有し、厚さが２５μｍであり、幅が２１０ｍｍである素材薄帯（即ち、レーザ加工される前のＦｅ基アモルファス合金薄帯）を製造した。ここで、「Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成」とは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が８２原子％であり、Ｂの含有量が１４原子％であり、Ｓｉの含有量が４原子％である化学組成を意味する。
以下、素材薄帯の製造の詳細を説明する。
＜素材薄帯（レーザ加工される前のＦｅ基アモルファス合金薄帯）の製造＞
単ロール法により、Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成を有し、厚さが２５μｍであり、幅が２１０ｍｍである素材薄帯（即ち、レーザ加工される前のＦｅ基アモルファス合金薄帯）を製造した。ここで、「Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成」とは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が８２原子％であり、Ｂの含有量が１４原子％であり、Ｓｉの含有量が４原子％である化学組成を意味する。
以下、素材薄帯の製造の詳細を説明する。
素材薄帯の製造は、Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成を有する溶湯を１３００℃の温度に保持し、次いでこの溶湯をスリットノズルから、軸回転する冷却ロールの表面に噴出した。噴出された溶湯を冷却ロールの表面で急冷凝固させ、素材薄帯を得た。このとき、冷却ロールの表面における、溶湯のパドルが形成されるスリットノズルの直下の周辺の雰囲気は、非酸化性ガス雰囲気とした。スリットノズルにおける、スリット長さは２１０ｍｍとし、スリット幅は０．６ｍｍとした。冷却ロールの材質はＣｕ系合金とし、冷却ロールの周速は２７ｍ／ｓとした。溶湯を噴出する圧力及びノズルギャップ（即ち、スリットノズル先端と冷却ロール表面とのギャップ）は、製造される素材薄帯の自由凝固面における最大断面高さＲｔ（詳細には、素材薄帯の鋳造方向に沿って測定された最大断面高さＲｔ）が、３．０μｍ以下となるように調整した。
＜レーザ加工＞
素材薄帯からサンプル片を切り出し、切り出したサンプル片に対してレーザ加工を施すことにより、レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯片を得た。
以下、詳細を説明する。
素材薄帯からサンプル片を切り出し、切り出したサンプル片に対してレーザ加工を施すことにより、レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯片を得た。
以下、詳細を説明する。
図４は、レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯片（薄帯１０）の自由凝固面を概略的に示す概略平面図である。
図４に示す薄帯１０の長さＬ１（即ち、素材薄帯から切り出すサンプル片の長さ）は１２０ｍｍとし、薄帯１０の幅Ｗ１（即ち、素材薄帯から切り出すサンプル片の幅）は２５ｍｍとした。サンプル片は、サンプル片の長さ方向と素材薄帯の長さ方向とが一致し、かつ、サンプル片の幅方向と素材薄帯の幅方向とが一致する向きに切り出した。
切り出したサンプル片の自由凝固面にパルスレーザを照射することにより、複数のレーザ照射痕１４から構成される点列状レーザ照射痕１２を複数形成し、薄帯１０を得た。
詳細には、サンプル片（レーザ加工前の薄帯１０。以下同じ。）の自由凝固面に、複数のレーザ照射痕１４を、サンプル片の幅方向に対して平行な方向に一列に形成することにより、点列状レーザ照射痕１２を形成した。点列状レーザ照射痕１２は、サンプル片の幅方向の全域にわたって形成した。即ち、点列状レーザ照射痕のサンプル片の幅方向についての長さが、サンプル片の全幅に対して１００％となるようにした。これは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、線状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ５０％であることに相当する。
以上の点列状レーザ照射痕１２を複数形成した。複数の点列状レーザ照射痕１２の方向は、平行となるようにした。
図４に示す薄帯１０の長さＬ１（即ち、素材薄帯から切り出すサンプル片の長さ）は１２０ｍｍとし、薄帯１０の幅Ｗ１（即ち、素材薄帯から切り出すサンプル片の幅）は２５ｍｍとした。サンプル片は、サンプル片の長さ方向と素材薄帯の長さ方向とが一致し、かつ、サンプル片の幅方向と素材薄帯の幅方向とが一致する向きに切り出した。
切り出したサンプル片の自由凝固面にパルスレーザを照射することにより、複数のレーザ照射痕１４から構成される点列状レーザ照射痕１２を複数形成し、薄帯１０を得た。
詳細には、サンプル片（レーザ加工前の薄帯１０。以下同じ。）の自由凝固面に、複数のレーザ照射痕１４を、サンプル片の幅方向に対して平行な方向に一列に形成することにより、点列状レーザ照射痕１２を形成した。点列状レーザ照射痕１２は、サンプル片の幅方向の全域にわたって形成した。即ち、点列状レーザ照射痕のサンプル片の幅方向についての長さが、サンプル片の全幅に対して１００％となるようにした。これは、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、線状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ５０％であることに相当する。
以上の点列状レーザ照射痕１２を複数形成した。複数の点列状レーザ照射痕１２の方向は、平行となるようにした。
点列状レーザ照射痕１２における、スポット間隔ＳＰ１（即ち、レーザ照射痕１４の中心点間隔）、及び、ライン間隔ＬＰ１（即ち、点列状レーザ照射痕１２の中心線間隔）は、表９に示す通りとした。
また、薄帯１０におけるレーザ照射痕の数密度（個／ｍｍ２）は、表９に示す通りとした。レーザ照射痕の数密度Ｄ（個／ｍｍ２）は、下記式より算出した。
Ｄ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）
式中、ｄ１はライン間隔（単位：ｍｍ）を表し、ｄ２はスポット間隔（単位：ｍｍ）を表す。
また、薄帯１０におけるレーザ照射痕の数密度（個／ｍｍ２）は、表９に示す通りとした。レーザ照射痕の数密度Ｄ（個／ｍｍ２）は、下記式より算出した。
Ｄ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）
式中、ｄ１はライン間隔（単位：ｍｍ）を表し、ｄ２はスポット間隔（単位：ｍｍ）を表す。
パルスレーザの照射条件は、以下の通りとした。
－パルスレーザの照射条件－
レーザ発振器としては、ＩＰＧフォトニクス社のパルスファイバーレーザ（ＹＬＰ－ＨＰ－２－Ａ３０－５０－１００）を使用した。このレーザ発振器のレーザ媒質はＹｂドープのガラスファイバーであり、発振波長は１０６４ｎｍである。上記レーザ発振器のファイバー端のコリメータからの出射ビーム径は、６．２ｍｍとした。
一方、サンプル片の自由凝固面におけるレーザのスポット径は、６０．８μｍとなるように調整した。ビーム径の調整は、光学部品であるビームエキスパンダ（ＢＥ）と、ｆθ：ｆ２５４ｍｍの集光レンズ（焦点距離２５４ｍｍ）と、を用いて行った。
ビームモードＭ２は３．３（マルチモード）とした。
レーザの出力は２．０ｍＪとし、レーザのパルス幅は、２５０ｎｓｅｃとした。
ＢＥによるビームの拡大倍率は３倍とし、Ｆｏｃｕｓは０ｍｍとした。ここで、Ｆｏｃｕｓとは、集光レンズの焦点距離（２５４ｍｍ）と、集光レンズから薄帯の自由凝固面までの実際の距離と、の差（絶対値）を意味する。
また、入射径Ｄとスポット径Ｄ０との間に、Ｄ０＝４λｆ／πＤ（ここで、λはレーザの波長を表し、ｆは焦点距離を表す）の関係が成り立つことから、ビームの拡大倍率ＢＥが大きくなるにつれ（即ち、入射径Ｄが大きくなるにつれ）、スポット径Ｄ０が小さくなる傾向となる。
－パルスレーザの照射条件－
レーザ発振器としては、ＩＰＧフォトニクス社のパルスファイバーレーザ（ＹＬＰ－ＨＰ－２－Ａ３０－５０－１００）を使用した。このレーザ発振器のレーザ媒質はＹｂドープのガラスファイバーであり、発振波長は１０６４ｎｍである。上記レーザ発振器のファイバー端のコリメータからの出射ビーム径は、６．２ｍｍとした。
一方、サンプル片の自由凝固面におけるレーザのスポット径は、６０．８μｍとなるように調整した。ビーム径の調整は、光学部品であるビームエキスパンダ（ＢＥ）と、ｆθ：ｆ２５４ｍｍの集光レンズ（焦点距離２５４ｍｍ）と、を用いて行った。
ビームモードＭ２は３．３（マルチモード）とした。
レーザの出力は２．０ｍＪとし、レーザのパルス幅は、２５０ｎｓｅｃとした。
ＢＥによるビームの拡大倍率は３倍とし、Ｆｏｃｕｓは０ｍｍとした。ここで、Ｆｏｃｕｓとは、集光レンズの焦点距離（２５４ｍｍ）と、集光レンズから薄帯の自由凝固面までの実際の距離と、の差（絶対値）を意味する。
また、入射径Ｄとスポット径Ｄ０との間に、Ｄ０＝４λｆ／πＤ（ここで、λはレーザの波長を表し、ｆは焦点距離を表す）の関係が成り立つことから、ビームの拡大倍率ＢＥが大きくなるにつれ（即ち、入射径Ｄが大きくなるにつれ）、スポット径Ｄ０が小さくなる傾向となる。
上記の照射条件において、レーザ出力（２．０ｍＪ）を、サンプル片の自由凝固面におけるレーザのビーム径（６０．８μｍ）によって除した値を、エネルギー密度と定義した場合、エネルギー密度をＪ／ｍｍ２単位で表すと、０．６８９Ｊ／ｍｍ２となる。
＜測定及び評価＞
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯（図４中の薄帯１０）について、以下の測定及び評価を行った。結果を表９に示す。
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯（図４中の薄帯１０）について、以下の測定及び評価を行った。結果を表９に示す。
（非レーザ加工領域の最大断面高さＲｔ）
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面中、点列状レーザ照射痕１２以外の部分（即ち、非レーザー加工領域）について、ＪＩＳＢ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２ＲＣ（位相補償）として、最大断面高さＲｔを測定した。ここで、評価長さの方向は、素材薄帯の鋳造方向となるように設定した。評価長さを４．０ｍｍとする上記測定は、詳細には、カットオフ値０．８ｍｍにて連続して５回測定することにより行った。評価長さを４．０ｍｍとする上記測定を、非レーザ加工領域中の３箇所について行い、得られた３つの測定値の平均値を、本実施例における最大断面高さＲｔ（μｍ）とした。
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯の自由凝固面中、点列状レーザ照射痕１２以外の部分（即ち、非レーザー加工領域）について、ＪＩＳＢ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２ＲＣ（位相補償）として、最大断面高さＲｔを測定した。ここで、評価長さの方向は、素材薄帯の鋳造方向となるように設定した。評価長さを４．０ｍｍとする上記測定は、詳細には、カットオフ値０．８ｍｍにて連続して５回測定することにより行った。評価長さを４．０ｍｍとする上記測定を、非レーザ加工領域中の３箇所について行い、得られた３つの測定値の平均値を、本実施例における最大断面高さＲｔ（μｍ）とした。
（鉄損ＣＬの測定）
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件、並びに、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．５０Ｔの条件の２条件にて、鉄損ＣＬを、交流磁気測定器により正弦波励磁で測定した。
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件、並びに、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．５０Ｔの条件の２条件にて、鉄損ＣＬを、交流磁気測定器により正弦波励磁で測定した。
（励磁電力ＶＡの測定）
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件、並びに、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．５０Ｔの条件にて、励磁電力ＶＡを、交流磁気測定器により正弦波励磁で測定した。
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．４５Ｔの条件、並びに、周波数６０Ｈｚ及び磁束密度１．５０Ｔの条件にて、励磁電力ＶＡを、交流磁気測定器により正弦波励磁で測定した。
（磁束密度Ｂ０．０８の測定）
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件で、磁束密度Ｂ０．０８を測定した。
レーザ加工されたＦｅ基アモルファス合金薄帯について、周波数６０Ｈｚ及び磁場８Ａ／ｍの条件で、磁束密度Ｂ０．０８を測定した。
〔比較例１０１〕
レーザ加工を行わなかったこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。結果を表９、表１０に示す。
レーザ加工を行わなかったこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。結果を表９、表１０に示す。
〔実施例１０２～１１４、比較例１０２～１０４〕
スポット間隔及びライン間隔の組み合わせを、表９及び表１０に示すように変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
なお、これらの例において、最大断面高さＲｔも異なる値となっているが、この最大断面高さＲｔについては意図的にコントロールしたものではない。最大断面高さＲｔが３．０μｍ以下の範囲において、最大断面高さＲｔを意図的にコントロールすることは技術的に困難である。結果を表９及び表１０に示す。
スポット間隔及びライン間隔の組み合わせを、表９及び表１０に示すように変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
なお、これらの例において、最大断面高さＲｔも異なる値となっているが、この最大断面高さＲｔについては意図的にコントロールしたものではない。最大断面高さＲｔが３．０μｍ以下の範囲において、最大断面高さＲｔを意図的にコントロールすることは技術的に困難である。結果を表９及び表１０に示す。
〔比較例１０５〕
最大断面高さＲｔが３．０μｍ超となるように、溶湯を噴出する圧力及びノズルギャップを調整したこと以外は比較例１０１と同様の評価を行った。結果を表１０に示す。この比較例１０５のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、自由凝固面に波状の凹凸が形成されていた。
最大断面高さＲｔが３．０μｍ超となるように、溶湯を噴出する圧力及びノズルギャップを調整したこと以外は比較例１０１と同様の評価を行った。結果を表１０に示す。この比較例１０５のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、自由凝固面に波状の凹凸が形成されていた。
表９及び表１０に示すように、スポット間隔（即ち、複数のレーザ照射痕の中心点間隔）が０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、かつ、レーザ照射痕の数密度Ｄが０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２である実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬ及び励磁電力ＶＡが低減されていた。また、実施例１０１～１１４のライン間隔（即ち、複数の点列状レーザ照射痕の中心線間隔）は１０ｍｍ～６０ｍｍであった。
これに対し、レーザ照射痕が形成されていない比較例１０１のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬが高かった。
また、スポット間隔が０．１０ｍｍ未満である比較例１０２のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
また、ライン間隔が１０ｍｍ未満である比較例１０３及び１０４のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
また、レーザ照射痕を有さず、自由凝固面の非レーザ加工領域における最大断面高さＲｔが３．０μｍ超である比較例１０５のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
これに対し、レーザ照射痕が形成されていない比較例１０１のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬが高かった。
また、スポット間隔が０．１０ｍｍ未満である比較例１０２のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
また、ライン間隔が１０ｍｍ未満である比較例１０３及び１０４のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
また、レーザ照射痕を有さず、自由凝固面の非レーザ加工領域における最大断面高さＲｔが３．０μｍ超である比較例１０５のＦｅ基アモルファス合金薄帯では、鉄損ＣＬは低減されているものの、励磁電力ＶＡが高かった。
＜レーザ照射痕の形状＞
実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯のレーザ照射痕の平面視形状を、光学顕微鏡によって観察した。結果、いずれの実施例においても、レーザ照射痕の平面視形状は王冠状であった。ここで、王冠状とは、レーザ照射痕の縁の部分に、溶融合金が飛散した痕跡が残っている形状を意味する。
実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯のレーザ照射痕の平面視形状を、光学顕微鏡によって観察した。結果、いずれの実施例においても、レーザ照射痕の平面視形状は王冠状であった。ここで、王冠状とは、レーザ照射痕の縁の部分に、溶融合金が飛散した痕跡が残っている形状を意味する。
ところで、Ｆｅ８２Ｓｉ４Ｂ１４の化学組成を有する実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯における飽和磁束密度Ｂｓは、１．６３Ｔである。
実施例１０１～１１４において、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬ及び励磁電力ＶＡは、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．８９（＝１．４５／１．６３）であることを満足する動作磁束密度ＢｍにてＦｅ基アモルファス合金薄帯を使用することを想定した例であり、磁束密度１．５０Ｔの条件における鉄損ＣＬ及び励磁電力ＶＡは、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．９２（＝１．５０／１．６３）であることを満足する動作磁束密度ＢｍにてＦｅ基アモルファス合金薄帯を使用することを想定した例である。
表９及び表１０の結果から、実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．８８～０．９４であることを満足する動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力を抑制できることが期待される。
実施例１０１～１１４において、磁束密度１．４５Ｔの条件における鉄損ＣＬ及び励磁電力ＶＡは、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．８９（＝１．４５／１．６３）であることを満足する動作磁束密度ＢｍにてＦｅ基アモルファス合金薄帯を使用することを想定した例であり、磁束密度１．５０Ｔの条件における鉄損ＣＬ及び励磁電力ＶＡは、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．９２（＝１．５０／１．６３）であることを満足する動作磁束密度ＢｍにてＦｅ基アモルファス合金薄帯を使用することを想定した例である。
表９及び表１０の結果から、実施例１０１～１１４のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、比率〔動作磁束密度Ｂｍ／飽和磁束密度Ｂｓ〕が０．８８～０．９４であることを満足する動作磁束密度Ｂｍにて用いた場合においても、鉄損及び励磁電力を抑制できることが期待される。
Claims (10)
- Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の少なくとも一方面に、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の鋳造方向に直交する方向に沿って設けられた点列状レーザ照射痕を複数有し、複数の前記点列状レーザ照射痕のうち、互いに隣り合う点列状レーザ照射痕間の、前記鋳造方向に直交する幅方向の中央部における中心線間隔をライン間隔とし、前記点列状レーザ照射痕を構成する個々のレーザ照射痕の中心点間隔をスポット間隔とした場合に、前記スポット間隔が、０．１０ｍｍ～０．５０ｍｍであり、前記ライン間隔をｄ１（ｍｍ）とし、前記スポット間隔をｄ２（ｍｍ）とし、前記レーザ照射痕の数密度ＤをＤ＝（１／ｄ１）×（１／ｄ２）としたとき、前記レーザ照射痕の数密度Ｄが、０．０５個／ｍｍ２～０．５０個／ｍｍ２であり、
前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の単板での周波数６０Ｈｚ、磁束密度１．４５Ｔにおける鉄損が０．１５０Ｗ／ｋｇ以下であるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いて構成された鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線とを備える変圧器。 - 前記変圧器は単相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１５Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下である、請求項１に記載の変圧器。
- 前記変圧器は３相変圧器であって、前記鉄心の重量当たりの無負荷損が５０Ｈｚにおいて０．１９Ｗ／ｋｇ以下、または６０Ｈｚにおいて０．２４Ｗ／ｋｇ以下である、請求項１に記載の変圧器。
- 前記変圧器の定格容量が１０ｋＶＡ以上である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記ライン間隔ｄ１が１０ｍｍ～６０ｍｍである、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向の長さ全体に占める、前記点列状レーザ照射痕の幅方向の長さの割合が、幅方向の中心から幅方向両端に向かう方向にそれぞれ１０％～５０％の範囲内である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の厚さが１８μｍ～３５μｍである、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、及び不純物からなり、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの合計含有量を１００原子％とした場合に、Ｆｅの含有量が７８原子％以上であり、Ｂの含有量が１０原子％以上であり、Ｂ及びＳｉの合計含有量が１７原子％～２２原子％である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、自由凝固面及びロール面を有し、前記点列状レーザ照射痕部分を除く前記自由凝固面における最大断面高さＲｔが、３．０μｍ以下である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の変圧器。
- 前記点列状レーザ照射痕は、前記Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向を８等分した８個の領域から両端の２個の領域を除く、前記幅方向の中央の６個の領域内に少なくとも形成されている、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の変圧器。
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