KR102673711B1

KR102673711B1 - 권철심

Info

Publication number: KR102673711B1
Application number: KR1020247007001A
Authority: KR
Inventors: 다카히토 미즈무라; 히사시 모기; 마사루 다카하시
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2022-10-04
Publication date: 2024-06-11
Also published as: CN117897786A; JPWO2023058655A1; CA3228932A1; JP7239089B1; AU2022361864A1; KR20240033299A

Abstract

본 발명의 권철심은, 복수의 코너부(3)의 굴곡 영역(5A) 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가, 23°≤θ≤50°를 충족하도록 하여, 권철심 내에서 흐르는 자속을 가두도록 코너부(3)가 외측으로 팽출되어 있다.

Description

권철심

본 발명은, 권철심에 관한 것이다.

본원은, 2021년 10월 4일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2021-163557호에 기초해서 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

트랜스의 철심에는 적철심과 권철심이 있다. 그 중, 권철심은, 일반적으로, 방향성 전자 강판을 층상으로 적층하여, 도넛 형상(권회 형상)으로 권회하고, 그 후, 그 권회체를 가압해서 거의 사각형으로 성형함으로써 제조된다(본 명세서 중에서는, 이와 같이 하여 제조되는 권철심을 트랜스 코어라고 칭하는 경우가 있음). 이 성형 공정에 의해 방향성 전자 강판 전체에 기계적인 가공 변형(소성 변형 왜곡)이 생기고, 그 가공 변형이 방향성 전자 강판의 철손을 크게 열화시키는 요인으로 되기 때문에, 응력 제거 어닐링을 행할 필요가 있다.

한편, 권철심의 다른 제조 방법으로서, 권철심의 코너부가 되는 강판의 부분을 곡률 반경이 3mm 이하인 비교적 작은 굴곡 영역이 형성되도록 미리 굽힘 가공하여, 당해 굽힘 가공된 강판을 적층해서 권철심으로 하는, 특허문헌 1 및 인용 문헌 2에 개시된 바와 같은 기술이 개시되어 있다(본 명세서 중에서는, 이와 같이 하여 제조되는 권철심을 유니 코어(등록 상표)라고 칭하는 경우가 있음). 당해 제조 방법에 의하면, 종래와 같은 대규모의 성형 공정이 불필요하고, 강판은 정교하게 절곡되어 철심 형상이 유지되고, 가공 변형도 굽힘부(모퉁이부)에만 집중되기 때문에 상기 어닐링 공정에 의한 변형 제거의 생략도 가능하게 되어, 공업적인 장점은 커서(예를 들어, 설비 투자도 용이) 적용이 진행되고 있다.

일본 특허 공개 제2018-148036호 공보 일본 특허 공개 제2015-141930호 공보

그런데, 유니 코어의 코너부가 되는 강판의 부분을 강판 절곡 가공에 의해 굽힘 성형할 때는, 절곡부에 변형이 도입된다. 그 때문에, 코어를 미어닐링으로 사용할 때는, 절곡부 및 그 주변부에서 변형이 잔류한 채로 있어, 코어 철손(철심의 손실)이 열위가 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 미어닐링으로 사용하는 경우에도 저철손인 권철심을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 중심에 중공부를 갖고, 길이 방향으로 평면부와 굴곡부가 교대로 연속하는 방향성 전자 강판이 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하는 권철심이며, 개별로 절곡 가공된 상기 방향성 전자 강판을 층상으로 적층해서 권회 상태로 조립함으로써, 상기 굴곡부를 포함하는 4개의 코너부를 갖는 직사각 형상으로 형성되고, 1권취마다 적어도 1개소의 접합부를 통해서 복수매의 방향성 전자 강판이 서로 접속되고, 상기 각 코너부의 상기 굴곡부에 의한 굽힘 각도의 합계가 90도인 권철심에 있어서, 상기 각 방향성 전자 강판의 대응하는 굴곡부끼리 판 두께 방향으로 층상으로 적층됨으로써 1개의 굴곡 영역이 형성되고, 상기 권철심의 측면으로 보아, 복수의 상기 코너부의 상기 굴곡 영역 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 층상으로 적층되는 복수의 상기 방향성 전자 강판 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 상기 평면부의 내측 표면을 따라 상기 코너부로 연장되는 연장선과, 상기 코너부를 형성하는 상기 굴곡부간의 상기 평면부의 내측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 P, 층상으로 적층되는 복수의 상기 방향성 전자 강판 중 가장 외측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 상기 평면부의 외측 표면을 따라 상기 코너부로 연장되는 연장선과, 상기 코너부를 형성하는 상기 굴곡부간의 상기 평면부의 외측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 Q, 상기 점 P를 통과함과 함께 상기 코너부로 연장되는 상기 각 방향성 전자 강판의 연장 방향에 대해서 수직인 방향으로 연장되는 직선이 상기 가장 외측의 방향성 전자 강판의 외측 표면과 교차하는 점을 R로 하면, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가, 23°≤θ≤50°를 충족하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명에 있어서, 점 P, Q, R은, 구체적으로는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 길이 방향으로 평면부[4(4a)]와 굴곡부(5)가 교대로 연속하는 방향성 전자 강판(1)이 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하는 권철심을 지면(100) 상에 두고, 예를 들어 연필이나 매직 펜 등의 필기구를 사용하여, 권철심의 측면으로 보아(도 13에 도시되는 시야 방향), 복수의 코너부(3)의 굴곡 영역(5A) 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 방향성 전자 강판(1)의 표면을 따라 지면(100) 상에 선을 그어 구해 나간다. 이 경우, 필기구는, 지면(100)의 색과는 다른 색의 것을 사용하여, 지면(100) 상에서 선을 인식할 수 있도록 한다. 또한, 도 13의 (a)는, 4개의 코너부(3) 중 1개의 주변에서의 권철심의 부위를 측면으로 보아 나타내고 있고, 또한, 도 13의 (b)는, 각 방향성 전자 강판(1)의 대응하는 굴곡부(5)끼리 판 두께 방향으로 층상으로 적층됨으로써 1개의 굴곡 영역(5A)이 형성되는 것을 명확하게 나타내고 있다.

점 P, Q, R의 보다 구체적인 산출 방법으로서는, 먼저 최초로, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판(1) 중 가장 외측에 위치되는 방향성 전자 강판(1a)에 있어서, 그 평면부(4)의 외측 표면을 따라 코너부(3)로 연장되는 연장선 L'1을 필기구로 지면(100) 상에 그린다. 또한, 동일한 방향성 전자 강판(1a)에 있어서, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)의 외측 표면을 따라 연장되는 연장선 L'2를 필기구로 지면(100) 상에 그린다. 그리고 연장선 L'1과 연장선 L'2의 교점을 Q로 한다. 한편, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판(1) 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)에 있어서, 그 평면부(4)의 내측 표면을 따라 코너부(3)로 연장되는 연장선 L'3을 필기구로 지면(100) 상에 그린다. 또한, 동일한 방향성 전자 강판(1b)에 있어서, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)의 내측 표면을 따라 연장되는 연장선 L'4를 필기구로 지면(100) 상에 그린다. 그리고 연장선 L'3과 연장선 L'4의 교점을 P로 한다. 또한, 「내측 표면」이란, 권취 철심의 내측에 면하는 표면이며, 「외측 표면」이란, 권취 철심의 외측에 면하는 표면이다.

또한, 점 R은, 점 P를 통과함과 함께 코너부(3)로 연장되는 각 방향성 전자 강판(1)의 연장 방향에 대해서 수직인 방향으로 연장되는 직선 L'5가 가장 외측의 방향성 전자 강판(1a)의 외측 표면과 교차하는 점으로서 규정한다. 그리고 각도 θ는, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각도이며, 본 발명에서는, 23°≤θ≤50°로 설정된다.

또한, 동일한 코너부(3)를 구성하는 다른 굴곡 영역(5A)에 관해서 점 (P), (Q), (R)을 구하는 경우도 이상과 마찬가지로 하여 행한다.

본 발명자들은, 유니 코어의 형태를 이루는 권철심에 있어서, 유니 코어의 코너부가 되는 강판의 부분을 강판 절곡 가공에 의해 굽힘 성형할 때는, 절곡부가 되는 굴곡부에 변형이 도입되고, 이 변형에 의해 코어 철손이 열위가 된다는 실정을 근거로 하여, 코어 철손이 열위가 되는 한 요인으로서, 굴곡부를 포함하는 코너부의 형태에 주목해서, 각도 θ가 작게 설정되어 코너부가 권철심의 내측으로 인입된 상태에 있으면, 즉, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이, 각도 θ가 22.5도(종래에 있어서 일반적인 각도)로 설정되어(도 12에는, θ=22.5도를 규정하는 가장 외측의 방향성 전자 강판(1a)의 굴곡부에서의 상기 교점이 Q'로 나타내짐) 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)가 파선으로 나타내지는 바와 같이 폭 D1(작은 두께 T1)로 연장되면, 도 11에 도시하는 바와 같이 권철심 내에서 흐르는 자속(80)이 코너부(3)에서 전부 구부러지지 않고 외측으로 튀어나와 공기 중으로 누설되어, 철손이 악화하는 것에 반해, 각도 θ를 22.5도보다 크게 설정해서 코너부를 권철심의 외측으로 돌출시키도록 하면, 즉, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이, 각도 θ를 22.5도보다 크게 설정하여, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)가 실선으로 나타내지는 바와 같이 폭 D2(큰 두께 T2)로 연장되도록 하면, 공기 중으로 튀어나오는 상기 자속(80)이 감소해서 철손이 양호해진다는 지견을 얻었다.

그리고 본 발명자들은, 코너부의 외측으로의 돌출 정도에 관해서 예의 검토한 결과, 각 방향성 전자 강판의 대응하는 굴곡부끼리 판 두께 방향으로 층상으로 적층됨으로써 형성되는 코너부의 복수의 굴곡 영역 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 평면부의 내측 표면을 따라 코너부로 연장되는 연장선과, 코너부를 형성하는 굴곡부간의 평면부의 내측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 P, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판 중 가장 외측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 평면부의 외측 표면을 따라 코너부로 연장되는 연장선과, 코너부를 형성하는 굴곡부간의 평면부의 외측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 Q, 점 P를 통과함과 함께 코너부로 연장되는 각 방향성 전자 강판의 연장 방향에 대해서 수직인 방향으로 연장되는 직선이 가장 외측의 방향성 전자 강판의 외측 표면과 교차하는 점을 R로 했을 때, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가, 23°≤θ≤50°를 충족하도록 하여, 코너부의 외측으로의 돌출 정도를 최적화하면, 코너부에서 공기 중으로 튀어나오는 자속을 효과적으로 감소시켜 철손을 낮게 억제할 수 있음을 밝혀냈다.

여기서, θ가 23°를 하회하면, 권철심 내에서 흐르는 자속이 코너부에서 전부 구부러지지 않고 외측으로 튀어나오는 상태로 코너부가 권철심의 내측을 향해서 인입된(가라앉은) 형태로 되어, 자속이 공기 중으로 누설되어, 철손이 악화한다. 이에 반해, θ를 23° 이상으로 크게 해 나가면, 권철심 내에서 흐르는 자속을 가두도록 코너부가 외측으로 팽출되어 나가기 때문에, 공기 중으로 튀어나오는 자속이 감소하여, 철손이 양호해진다. 한편, θ가 50°를 상회하면, 각 방향성 전자 강판에 있어서 그 인접하는 굴곡부끼리의 사이의 간격(평면부를 사이에 두고 인접하는 굴곡부끼리의 사이의 간격)이 좁아지고, 그것에 수반하여, 굽힘 변형에 의해 형상이 변형된 굴곡부 및 그 주변부끼리가 동일한 방향성 전자 강판에 있어서 근접할 뿐만 아니라, 판 두께 방향에서 적층되는 별개의 방향성 전자 강판간에 있어서도 형상이 변형된 굴곡부 및 그 주변부끼리가 밀하게 접촉하게 되어, 결과적으로, 변형의 적층에 의해 탄성 응력이 커져서, 철손이 열위가 된다. 나아가, 소음이 커진다.

이와 같이, 적어도 임의의 1개의 코너부에서의 적어도 임의의 1개의 굴곡 영역에 관해서, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가 23°≤θ≤50°를 충족하도록 하여, 코너부의 최적의 외측 팽출 형태를 실현하면, 코어를 미어닐링으로 사용하는 경우라도, 잔류 변형이 적은 코어(철손 열화가 작은 코어)를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서, 23°≤θ≤50°라는 조건은, 적어도 임의의 1개의 코너부에서의 적어도 임의의 1개의 굴곡 영역에서 충족되어 있으면 되지만, 권철심에 존재하는 가능한 한 많은 굴곡 영역에서 충족되는 것이 바람직하고, 권철심에 존재하는 모든 굴곡 영역에서 충족되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 이에 관해서, 예를 들어 1개의 코너부에 3개 이상의 굴곡 영역이 존재하는 경우에는, 적어도, 코너부로 연장되는 각 방향성 전자 강판이 코너부에서 최초로 굴곡부를 형성하는 굴곡 영역에서, 23°≤θ≤50°라는 조건이 충족되어 있으면 된다.

또한, 권철심의 두께 방향으로 인접하는 2매의 방향성 전자 강판을 대비한 경우에, 코너부를 형성하는 굴곡부간의 평면부의 길이가 다르게 되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 코너부를 형성하는 굴곡부간의 평면부가, 외측을 향할수록 길게 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판으로부터 외측으로 m매째(m은 1 내지 M-1의 정수. M은 최외층의 방향성 전자 강판을 나타냄)에 적층되는 방향성 전자 강판의 길이와 (m+1)매째에 적층되는 방향성 전자 강판의 길이를 비교한 경우에, (m+1)매째의 방향성 전자 강판은, m매째의 방향성 전자 강판보다 길어지는 것이 바람직하다. 이 조건이 충족될 경우, 방향성 전자 강판을 적층하는 작업이 용이해진다. 즉, m매째의 방향성 전자 강판의 외측에 (m+1)매째의 방향성 전자 강판을 끼워 넣기 쉬워진다.

또한, m매째의 방향성 전자 강판의 길이와 (m+1)매째의 방향성 전자 강판의 길이의 차분을 △L_m으로 하고, 모든 m에 대해서 △L_m을 평균한 값을 <△L>로 했을 때, <△L>이 이하의 수식 (1)을 충족하는 것이 바람직하다.

<△L>=10×t×{(πθ/180)³+(πθ/180)} (1)

수식 (1)에서, t는 각 방향성 전자 강판의 두께이다. 수식 (1)이 충족될 경우, 모든 코너부에서 θ가 동일하고, t는 모든 방향성 전자 강판에서 동일한 것으로 한다. 이 조건이 충족될 경우, 권철심의 소음이 저감된다.

방향성 전자 강판의 두께 t의 평가 방법에 대해서는, 이하와 같이 한다. 유니 코어 제작 시에 사용한 방향성 전자 강판으로부터, 길이 방향으로 30mm 이상, 폭 방향으로 30mm 이상의 치수의 단판을 10매 잘라내어, 이들 10매를 적층해서 마이크로미터(Mitutoyo제 고정밀도 디지매틱 마이크로미터 MDH-25MB)를 사용하여 적층체의 총 두께를 측정한다. 측정은 이하의 방법으로 행한다. 즉, 적층체의 10개소에서 적층체의 두께를 측정하여, 가장 큰 값의 1/10을 방향성 전자 강판의 두께 t로 정의한다. 길이 방향으로 30mm 이상, 폭 방향으로 30mm 이상의 치수의 단판에 대해서는, 유니 코어로부터 채취해도 상관없다. 이 경우, 굴곡부를 제외한 평면부로부터 채취하는데, 먼저 강판 절단용 가위 등으로 굴곡부를 제거해 두는 것이 바람직하다. 길이 방향 30mm 이상, 폭 방향 30mm 이상의 치수의 단판을 잘라내기 위해서는 전단기를 사용하는데, 당해 단판의 치수 정밀도를 담보해서 잘라내기 위해, 방향성 전자 강판의 공칭 판 두께가 전단기의 사양 범위 내일 필요가 있어, 해당 전단기로서 예를 들어 아이자와 텟코쇼제의 정밀 전단기로 형식이 ABH-512를 들 수 있다.

본 발명에 따르면, 미어닐링으로 사용하는 경우에도 저철손의 권철심을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시 형태에 나타내지는 권철심의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 권철심을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는 권철심을 구성하는 1층의 방향성 전자 강판의 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 5는 권철심을 구성하는 1층의 방향성 전자 강판의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 권철심을 구성하는 방향성 전자 강판의 굴곡부의 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 7의 (a)는 본 발명에 관한 권철심을 제조하기 위한 제조 장치의 절곡 가공부의 개략적인 전체도이고, (b)는 (a)의 절곡 가공부의 가공기의 개략적인 상세 사시도이다.
도 8은 유니 코어의 형태를 이루는 본 발명에 관한 권철심의 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 9는 1개의 코너부가 2개의 굴곡부를 갖는 경우의 23°≤θ≤50° 설정을 위한 강판의 길이 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 1개의 코너부가 3개의 굴곡부를 갖는 경우의 23°≤θ≤50° 설정을 위한 강판의 길이 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 권철심 내에서 흐르는 자속이 코너부에서 전부 구부러지지 않고 외측으로 튀어나와 공기 중으로 누설되어 있는 상태를 나타내는, 권철심의 4개의 코너부 중 1개의 주변에서의 부위를 측면으로 보아 도시하는 개략도이다.
도 12는 도 11의 상태로부터 권철심 내에서 흐르는 자속을 가두도록 코너부를 외측으로 팽출시킨 상태를 나타내는, 권철심의 4개의 코너부 중 1개의 주변에서의 부위를 측면으로 보아 도시하는 개략도이다.
도 13은 권철심의 4개의 코너부 중 1개의 주변에서의 부위를 측면으로 보아 도시하는 개략도이며, 각도 θ의 규정 방법을 도시하는 도면이다.
도 14는 특성 평가 시에 제조한 권철심의 치수를 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심에 대해서 순서대로 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 하기하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「초과」 또는 「미만」으로 나타내는 수치는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 또한, 화학 조성에 관한 「％」는, 특별히 언급이 없는 한 「질량％」를 의미한다.

또한, 본 명세서에서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건 그리고 그것들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」, 「수직」, 「동일」, 「직각」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 구애되지 않고, 마찬가지의 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함해서 해석하는 것으로 한다.

또한, 본 명세서에서 「방향성 전자 강판」을 단순히 「강판」 또는 「전자 강판」으로 기재하고, 「권철심」을 단순히 「철심」으로 기재하는 경우도 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심은, 측면으로 보아 대략 직사각 형상의 권철심 본체를 구비하는 권철심이며, 해당 권철심 본체는, 길이 방향으로 평면부와 굴곡부가 교대로 연속한 방향성 전자 강판이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면으로 보아 대략 다각 형상의 적층 구조를 갖는다. 상기 굴곡부의 측면으로 보았을 때의 내면측 곡률 반경 r은, 예를 들어 1.0mm 이상 5.0mm 이하이다. 상기 방향성 전자 강판은, 일례로서, 질량％로, Si: 2.0 내지 7.0％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 화학 조성을 갖고, Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖는다.

이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상에 대해서 구체적으로 설명한다. 여기서 설명하는 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상 자체는, 특별히 새로운 것은 아니며, 공지의 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상에 준한 것에 지나지 않는다.

도 1은 권철심의 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는 도 1의 실시 형태에 나타내지는 권철심의 측면도이다. 또한, 도 3은 권철심의 다른 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 측면도이다.

또한, 본 발명에서 측면으로 보아란, 권철심을 구성하는 긴 형상의 방향성 전자 강판의 폭 방향(도 1에서의 Y축 방향)으로 보는 것을 말하며, 측면도란 측면으로 보았을 때 시인되는 형상을 나타낸 도면(도 1의 Y축 방향의 도면)이다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심은, 측면으로 보아 대략 다각 형상의 권철심 본체를 구비한다. 당해 권철심 본체는, 방향성 전자 강판이, 판 두께 방향으로 적층되어, 측면으로 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조를 갖는다. 당해 권철심 본체를, 그대로 권철심으로서 사용해도 되고, 필요에 따라서 적층된 복수의 방향성 전자 강판을 일체적으로 고정하기 위해서, 결속 밴드 등, 공지의 체결 도구 등을 구비하고 있어도 된다.

본 실시 형태에 있어서, 권철심 본체의 철심 길이에 특별히 제한은 없지만, 철심에 있어서 철심 길이가 변화해도, 굴곡부 체적은 일정하기 때문에 굴곡부에서 발생하는 철손은 일정하며, 철심 길이가 긴 편이 굴곡부의 체적률은 작아지기 때문에, 철손 열화에의 영향도 작은 점에서 1.5m 이상인 것이 바람직하고, 1.7m 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 권철심 본체의 철심 길이란, 측면으로 보았을 때의 권철심 본체의 적층 방향의 중심점에서의 둘레 길이를 말한다.

이러한 권철심은, 종래 공지의 어느 용도에도 적합하게 사용할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 철심은, 측면으로 보아 대략 다각 형상인 것을 특징으로 한다. 이하의 도면을 사용한 설명에서는, 도시 및 설명을 단순하게 하기 위해서, 일반적인 형상이기도 한 대략 직사각 형상(사각형)의 철심으로 설명하지만, 굴곡부의 각도나 수, 평면부의 길이에 따라, 다양한 형상의 철심이 제조 가능하다. 예를 들어, 모든 굴곡부의 각도가 45°로 평면부의 길이가 동등하면, 측면으로 보면 팔각형이 된다. 또한, 각도가 60°로 6개의 굴곡부를 갖고, 평면부의 길이가 동등하면, 측면으로 보면 육각형이 된다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 권철심 본체(10)는, 길이 방향으로 평면부(4)와 굴곡부(5)가 교대로 연속하는 방향성 전자 강판(1)이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면으로 보아 중공부(15)를 갖는 대략 직사각 형상의 적층 구조(2)를 갖는다. 굴곡부(5)를 포함하는 코너부(3)는, 측면으로 보아, 곡선상의 형상을 갖는 굴곡부(5)를 2개 이상 갖고 있고, 1개의 코너부(3)에 존재하는 굴곡부(5) 각각의 굽힘 각도의 합계가 예를 들어 90°로 되어 있다. 코너부(3)는, 인접하는 굴곡부(5, 5)간에, 상기 평면부(4)보다 짧은 평면부(4a)를 갖고 있다. 따라서, 코너부(3)는, 2 이상의 굴곡부(5)와, 1개 이상의 평면부(4a)를 갖는 형태로 되어 있다. 또한, 도 2의 실시 형태는 1개의 굴곡부(5)가 45°이다(1개의 코너부(3)에 2개의 굴곡부(5)를 가짐). 도 3의 실시 형태는 1개의 굴곡부(5)가 30°이다(1개의 코너부(3)에 3개의 굴곡부(5)를 가짐).

이러한 예에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 철심은, 다양한 각도를 갖는 굴곡부에 의해 구성할 수 있지만, 가공 시의 변형에 의한 변형 발생을 억제해서 철손을 억제하는 점에서는, 굴곡부(5)의 굽힘 각도 φ(φ1, φ2, φ3)는 60° 이하인 것이 바람직하고, 45° 이하인 것이 보다 바람직하다. 1개의 철심이 갖는 굴곡부의 굽힘 각도 φ는 임의로 구성하는 것이 가능하다. 예를 들어, φ1=60°이면서 또한 φ2=30°로 할 수 있다. 생산 효율의 점에서는 절곡 각도가 동등한 것이 바람직하며, 어느 일정 이상의 변형 개소를 적게 하면 사용하는 강판의 철손에 의해 제작하는 철심의 철손을 작게 할 수 있을 경우는, 다른 각도 조합의 가공으로 해도 된다. 설계는 철심 가공에서 중시하는 포인트로부터 임의로 선택할 수 있다.

도 6을 참조하면서, 굴곡부(5)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 도 6은 방향성 전자 강판(1)의 굴곡부(곡선 부분)(5)의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 굴곡부(5)의 굽힘 각도란, 방향성 전자 강판 굴곡부에 있어서, 절곡 방향의 후방측 직선부와 전방측의 직선부 사이에 생긴 각도 차를 의미하며, 방향성 전자 강판(1)의 외면에서, 굴곡부(5)를 사이에 두는 양측의 평면부(4)의 표면인 직선 부분을 연장해서 얻어지는 2개의 가상선 Lb-elongation1, Lb-elongation2가 이루는 각의 보각 각도 φ로서 표현된다. 이때, 연장되는 직선이 강판 표면으로부터 이탈하는 점이, 강판 외면측의 표면에서의 평면부와 굴곡부의 경계이며, 도 6에서는 점 F 및 점 G이다. 또한, 2개의 가상선 Lb-elongation1, Lb-elongation2의 교점이 점 B이다.

또한, 점 F 및 점 G 각각으로부터 강판 외표면에 수직인 직선을 연장하여, 강판 내면측의 표면과의 교점을 각각 점 E 및 점 D로 한다. 이 점 E 및 점 D가 강판 내면측의 표면에서의 평면부(4)와 굴곡부(5)의 경계이다.

그리고 본 발명에서 굴곡부(5)란, 방향성 전자 강판(1)의 측면으로 보아, 상기 점 D, 점 E, 점 F, 점 G에 의해 둘러싸이는 방향성 전자 강판(1)의 부위이다. 도 6에서는, 점 D와 점 E 사이의 강판 표면, 즉, 굴곡부(5)의 내측 표면을 La, 점 F와 점 G 사이의 강판 표면, 즉, 굴곡부(5)의 외측 표면을 Lb로서 나타내고 있다.

또한, 이 도면에는, 굴곡부(5)의 측면으로 보았을 때의 내면측 곡률 반경 r이 나타내져 있다. 상기 La를 점 E 및 점 D를 통과하는 원호로 근사함으로써, 굴곡부(5)의 곡률 반경 r을 얻는다. 곡률 반경 r이 작을수록 굴곡부(5)의 곡선 부분의 굴곡이 급하고, 곡률 반경 r이 클수록 굴곡부(5)의 곡선 부분의 굴곡이 완만해진다.

본 발명의 권철심에서는, 판 두께 방향으로 적층된 각 방향성 전자 강판(1)의 각 굴곡부(5)에서의 곡률 반경 r은, 어느 정도의 변동을 갖는 것이어도 된다. 이 변동은, 성형 정밀도에 기인하는 변동인 경우도 있고, 적층 시의 취급 등에서 의도하지 않은 변동이 발생하는 경우도 생각할 수 있다. 이러한 의도하지 않은 오차는, 현재의 통상의 공업적인 제조라면 0.2mm 정도 이하로 억제하는 것이 가능하다. 이러한 변동이 큰 경우는, 충분히 다수의 강판에 대해서 곡률 반경을 측정하여, 평균함으로써 대표적인 값을 얻을 수 있다. 또한, 어떠한 이유로 의도적으로 변화시키는 것도 생각할 수 있는데, 본 발명은 그러한 형태를 제외하는 것은 아니다.

또한, 굴곡부(5)의 곡률 반경 r의 측정 방법에도 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 시판되는 현미경(Nikon ECLIPSE LV150)을 사용하여 200배로 관찰함으로써 측정할 수 있다. 구체적으로는, 관찰 결과로부터, 곡률 중심 A점을 구하는데, 이 산출 방법으로서, 예를 들어 선분 EF와 선분 DG를 점 B와는 반대측의 내측으로 연장시킨 교점을 A, 점 A와 점 B를 직전에서 연결했을 때 강판 내면측과의 교점(원호 La 상의 점)을 C로 규정하면, 곡률 반경 r의 크기는, 선분 AC의 길이에 해당한다.

도 4 및 도 5는 권철심 본체에서의 1층분의 방향성 전자 강판(1)의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4 및 도 5의 예에서 사용되는 방향성 전자 강판(1)은, 유니 코어 형태의 권철심을 실현하기 위해서 절곡 가공된 것으로서, 2개 이상의 굴곡부(5)와, 평면부(4)를 갖고, 1개 이상의 방향성 전자 강판(1)의 길이 방향(도면 중 X 방향) 단부면의 접합부(6)를 통해서 측면으로 보아 대략 다각형의 환을 형성한다.

본 실시 형태에서는, 권철심 본체가, 전체로서 측면으로 보아 대략 다각 형상의 적층 구조를 갖고 있으면 된다. 도 4의 예에 나타내는 바와 같이, 1개의 접합부(6)를 통해서 1매의 방향성 전자 강판이 권철심 본체의 1층분을 구성하는(1권취마다 1개소의 접합부(6)를 통해서 1매의 방향성 전자 강판이 접속되는) 것이어도 되고, 도 5의 예에 나타내는 바와 같이 1매의 방향성 전자 강판(1)이 권철심의 약 반주분을 구성하고, 2개의 접합부(6)를 통해서 2매의 방향성 전자 강판(1)이 권철심 본체의 1층분을 구성하는(1권취마다 2개소의 접합부(6)를 통해서 2매의 방향성 전자 강판이 서로 접속되는) 것으로 하는 것이어도 된다.

본 실시 형태에서 사용되는 방향성 전자 강판(1)의 판 두께는, 특별히 한정되지 않고 용도 등에 따라서 적절하게 선택하면 되는 것이지만, 통상 0.15mm 내지 0.35mm의 범위 내이며, 바람직하게는 0.18mm 내지 0.27mm의 범위이다.

또한, 방향성 전자 강판을 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않고 종래 공지의 방향성 전자 강판의 제조 방법을 적절하게 선택할 수 있다. 제조 방법의 바람직한 구체예로서는, 예를 들어 C를 0.04 내지 0.1질량％로 하고, 그 밖에는 상기 방향성 전자 강판의 화학 조성을 갖는 슬래브를 1000℃ 이상으로 가열해서 열간 압연을 행한 후, 필요에 따라 열연판 어닐링을 행하고, 이어서, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 둔 2회 이상의 냉연에 의해 냉연 강판으로 하고, 당해 냉연 강판을, 예를 들어 습수소-불활성 가스 분위기 중에서 700 내지 900℃로 가열해서 탈탄 어닐링하고, 필요에 따라서 또한 질화 어닐링하고, 어닐링 분리제를 도포한 뒤에, 1000℃ 정도에서 마무리 어닐링하고, 900℃ 정도에서 절연 피막을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 그 후, 마찰 계수를 조정하기 위한 도장 등을 실시해도 된다.

또한, 일반적으로 예를 들어, 레이저 조사, 전자 빔 조사, 숏 피닝, 초음파 진동법, 강판 표면을 나이프 등의 금속이나 세라믹편 등으로 괘선을 그리는 기계 가공법, 강판 표면에의 이온 주입법, 도핑법, 방전 가공법, 도금과 열처리를 조합한 방법 등을 적용하여, 변형이나 홈 등을 도입한 「자구 제어」라고 불리는 처리를 강판의 제조 공정에서 공지의 방법으로 실시한 강판이어도 본 발명 효과를 누릴 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 이상과 같은 형태를 구비하는 방향성 전자 강판(1)으로 구성되는 권철심(권철심 본체(10))은, 개별로 절곡 가공된 방향성 전자 강판(1)을 층상으로 적층해서 권회 형상으로 조립함으로써, 굴곡부(5)를 포함하는 4개의 코너부(3)를 갖는 직사각 형상으로 형성되고, 1권취마다 적어도 1개소의 접합부(6)를 통해서 복수매의 방향성 전자 강판(1)이 서로 접속되고, 각 코너부(3)의 굴곡부(5)에 의한 굽힘 각도의 합계가 90도로 되어 있다. 이 경우, 상술한 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 각 방향성 전자 강판(1)의 대응하는 굴곡부(5)끼리 판 두께 방향으로 층상으로 적층됨으로써 1개의 굴곡 영역(5A)이 형성된다(도 2도 참조). 그리고 이러한 권철심(권철심 본체(10))은, 그 측면으로 보아, 복수의 코너부(3)의 굴곡 영역(5A) 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 특히 본 실시 형태에서는 모든 굴곡 영역(5A)에 관해서, 도 12에 도시하는 바와 같이, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판(1) 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)에서의, 평면부(4)의 내측 표면을 따라 코너부(3)로 연장되는 연장선 L'3과, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)의 내측 표면을 따라 연장되는 연장선 L'4의 교점을 P, 층상으로 적층되는 복수의 방향성 전자 강판(1) 중 가장 외측에 위치되는 방향성 전자 강판(1a)에서의, 평면부(4)의 외측 표면을 따라 코너부(3)로 연장되는 연장선 L'1과, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5, 5)간의 평면부(4a)의 외측 표면을 따라 연장되는 연장선 L'2의 교점을 Q, 점 P를 통과함과 함께 코너부(3)로 연장되는 각 방향성 전자 강판(1)의 연장 방향에 대해서 수직인 방향으로 연장되는 직선 L'5가 가장 외측의 방향성 전자 강판(1a)의 외측 표면과 교차하는 점을 R로 하면, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가, 23°≤θ≤50°를 충족하는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, 평면부(4)에서의 권철심의 일정 두께(적층 두께) T에 대해서 코너부(3)에서의 권철심의 두께 T2가 커지고, 권철심 내에서 흐르는 자속(80)을 가두도록 코너부(3)가 외측으로 팽출되게 된다. 또한, 점 P, Q, R의 보다 구체적인 산출 방법에 대해서는, 도 13에 관련해서 이미 설명했으므로, 여기서는 반복해서 설명하지 않는다.

이와 같이 23°≤θ≤50°를 충족하도록 각 방향성 전자 강판(1)을 절곡해서 권회 형상으로 조립하기 위해서는, 1권취마다 각 방향성 전자 강판(1)의 길이(길이 방향의 치수)를 변화시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 층상으로 적층되는 판 두께 t의 복수의 각 방향성 전자 강판(1) 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째(m은 1 내지 M-1의 정수. M은 최외층의 방향성 전자 강판을 나타냄)에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이를, 가장 내측의 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, m, θ, 판 두께 t의 함수인 소정의 크기만큼 길게 하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이 경우, (m+1)매째의 방향성 전자 강판(1)은, m매째의 방향성 전자 강판(1)보다 길어진다. 즉, 코너부(3)를 형성하는 굴곡부(5)간의 평면부(4a)가, 외측을 향할수록 길어진다. 이에 의해, 방향성 전자 강판을 적층하는 작업이 용이해진다. 즉, m매째의 방향성 전자 강판의 외측에 (m+1)매째의 방향성 전자 강판을 끼워 넣기 쉬워진다. 그러한 제어를 가능하게 하는 절곡 가공기(52)의 일례가 도 7에 도시된다.

도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 이 절곡 가공기(52)에는, 방향성 전자 강판(1)을 롤상으로 권회해서 형성된 후프재를 보유 지지하는 강판 공급부로서의 디코일러(75)로부터 방향성 전자 강판(1)이 소정의 반송 속도로 조출됨으로써 공급된다. 이와 같이 하여 공급된 방향성 전자 강판(1)은, 절곡 가공기(52)에 있어서, 적절하게 적당한 크기로 절단됨과 함께, 1매씩과 같이, 소수매마다 개별로 절곡되는 절곡 가공을 받는다. 구체적으로, 절곡 가공기(52)는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 공급된 방향성 전자 강판(1)을 상하로 끼워 넣도록 보유 지지하면서 송출하는 이송 롤(55)과, 그렇게 해서 보내지는 방향성 전자 강판(1)을 적당한 크기로 절단하는 절단기(56)와, 절단된 방향성 전자 강판(1)을 절곡해서 굴곡부(5)를 형성하는 굴곡 형성부(60)를 갖는다. 굴곡 형성부(60)는, 방향성 전자 강판(1)을 하측으로부터 지지하는 다이스(59)와, 다이스(59) 상의 방향성 전자 강판(1)을 상측으로부터 압박하는 패드(57)와, 파선 화살표로 나타낸 바와 같이 소정의 가공 속도로 소정량만큼 하방으로 눌려 내려감으로써 다이스(59)로부터 돌출되는 방향성 전자 강판(1)의 자유단부를 절곡해서 굴곡부(5)를 형성하는 펀치(58)를 갖는다. 그리고 본 실시 형태에서는, 이러한 절곡 가공기(52)를 사용하여, 방향성 전자 강판(1)의 이송 길이를 (예를 들어 이송 롤(55)의 이송 속도를 바꾸거나 하여) 1권취마다 바꿈으로써, 1권취마다 각 방향성 전자 강판(1)의 길이(길이 방향의 치수)를 변화시켜서, 상술한 23°≤θ≤50°를 충족하도록 하여, 도 12에 도시되는 바와 같은 외측으로 팽출되는 코너부(3)를 얻게 되어 있다.

그러한 강판(1)의 길이 제어는, 예를 들어 이하와 같이 해서 행해진다. 즉, 도 9에 도시하는 바와 같이, 1개의 코너부(3)가 2개의 굴곡 영역(5A)을 갖는(각 강판(1)이 2개의 굴곡부(5)에 의해 1개의 코너부(3)를 형성하는) 경우, 1매의 강판(1)의 두께를 t(여기서는, 모든 강판(1)의 두께 t가 동일한 것으로 함)로 하면, 1개의 코너부(3)에 있어서, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이는, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 기하학적으로는 2×(x+y)만큼 길게 되어 있다. 따라서, 코너부(3)가 4개 있는 것을 생각하면(여기서는, 모든 코너부(3)가 동일한 형상을 갖는(θ가 동일한) 것으로 함), 철심 전체에 있어서, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이는, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 기하학적으로는 8×(x+y)만큼 길게 되어 있다.

여기서, (x+y)에 관해서, x를 1변에 갖는 삼각형 PMN 및 y를 1변에 갖는 삼각형 PNS를 생각하면, 1개의 코너부(3)에서의 굴곡 영역(5A)의 수를 n, ∠SPN=α로, 선분 PN의 길이를 z로 해서,

θ'=(π/180)θ

x=m×t×tanθ'

y=z×sinα

가 성립된다.

여기서,

cosθ'=mt/z

α=(π/2n)-θ'

이므로,

y=z×sinα=mt×sin((π/2n)-θ')/cosθ'

가 된다.

따라서, 도 9에서는, n=2이므로, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이를, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 8×(x+y)=8×mt(tanθ'+sin((π/4)-θ')/cosθ')만큼 길어지도록 제어해서 23°≤θ≤50°를 충족하도록 한다. 단, m=1일 경우(주목하고 있는 방향성 전자 강판(1)이 방향성 전자 강판(1b)으로 될 경우), 방향성 전자 강판(1)의 길이는 임의로 결정된다.

한편, 도 10에 도시하는 바와 같이, 1개의 코너부(3)가 3개의 굴곡 영역(5A)을 갖는(각 강판(1)이 3개의 굴곡부(5)에 의해 1개의 코너부(3)를 형성하는) 경우에도, 1매의 강판(1)의 두께를 t로 하면, 1개의 코너부(3)에 있어서, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이는, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 기하학적으로는 2×(x+y)만큼 길게 되어 있다. 따라서, 코너부(3)가 4개 있는 것을 생각하면, 철심 전체에 있어서, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이는, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 기하학적으로는 8×(x+y)만큼 길게 되어 있다.

여기서, (x+y)에 관해서, x를 1변에 갖는 삼각형 PMN 및 y를 1변에 갖는 삼각형 VWZ를 생각하면, 1개의 코너부(3)에서의 굴곡 영역(5A)의 수를 n, ∠ZVW=α로, 선분 PN의 길이를 z로 해서,

θ'=(π/180)θ

x=m×t×tanθ'

y=z×tanα

가 성립된다.

여기서,

cosθ'=mt/z

α=π/4n

이므로,

y=z×tanα=mt×tan(π/4n)/cosθ'

가 된다.

따라서, 도 10에서는, n=3이므로, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)으로부터 외측으로 m매째에 적층되는 방향성 전자 강판(1)의 길이를, 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판(1b)의 길이보다, 8×(x+y)=8×mt(tanθ'+tan(π/12)/cosθ')만큼 길어지도록 제어해서 23°≤θ≤50°를 충족하도록 한다. 단, m=1일 경우(주목하고 있는 방향성 전자 강판(1)이 방향성 전자 강판(1b)으로 될 경우), 방향성 전자 강판(1)의 길이는 임의로 결정된다.

여기서, 상술한 예에서는, m매째의 방향성 전자 강판(1)의 길이를 기하학적으로 결정하였지만, 다른 방법에 의해 m매째의 방향성 전자 강판(1)의 길이를 결정해도 된다. 예를 들어, m매째의 방향성 전자 강판(1)의 길이와 (m+1)매째의 방향성 전자 강판(1)의 길이의 차분을 △L_m으로 하고, 모든 m에 대해서 △L_m을 평균한 값을 <△L>로 했을 때, <△L>이 이하의 수식 (1)을 충족하도록, m매째의 방향성 전자 강판(1)의 길이를 결정해도 된다. 단, m=1일 경우(주목하고 있는 방향성 전자 강판(1)이 방향성 전자 강판(1b)으로 될 경우), 방향성 전자 강판(1)의 길이는 임의로 결정된다.

<△L>=10×t×{(πθ/180)³+(πθ/180)} (1)

이 조건이 충족될 경우, 권철심의 소음이 저감된다.

또한, 이상과 같은 강판 길이 제어 및 절곡 가공을 수반하는 권철심의 제조를 가능하게 하는 장치가 도 8에 블록도로 개략적으로 나타내져 있다. 도 8은 유니 코어의 형태를 이루는 권철심의 제조 장치(70)를 개략적으로 나타내고 있으며, 이 제조 장치(70)는, 방향성 전자 강판(1)을 개별로 절곡 가공하는 절곡 가공부(71)를 구비하고 있고, 또한, 절곡 가공된 방향성 전자 강판(1)을 층상으로 적층해서 권회 형상으로 조립함으로써, 길이 방향으로 평면부(4)와 굴곡부(5)가 교대로 연속하는 방향성 전자 강판(1)이 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하는 권회 형상의 권철심을 형성하는 조립부(72)를 구비해도 된다.

절곡 가공부(71)에는, 상술한 바와 같이, 방향성 전자 강판(1)을 롤상으로 권회해서 형성된 후프재를 보유 지지하는 디코일러(75)로부터 방향성 전자 강판(1)이 소정의 반송 속도로 조출됨으로써 공급된다. 이와 같이 하여 공급된 방향성 전자 강판(1)은, 절곡 가공부(71)에서, 적절하게 적당한 크기로 절단됨과 함께, 1매씩과 같이, 소수매마다 개별로 절곡되는 절곡 가공을 받는다. 이와 같이 해서 얻어진 방향성 전자 강판(1)에서는, 절곡 가공에서 생기는 굴곡부(5)의 곡률 반경이 매우 작아지기 때문에, 절곡 가공에 의해 방향성 전자 강판(1)에 부여되는 가공 변형은 매우 작은 것이 된다. 이와 같이, 가공 변형의 밀도가 커진다고 상정되는 한편, 가공 변형의 영향이 있는 체적을 작게 할 수 있으면, 어닐링 공정을 생략할 수 있다.

또한, 절곡 가공부(71)는, 상술한 바와 같은 강판 길이 제어 및 절곡 가공을 수반하는 절곡 가공기(52)를 포함한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 들면서, 본 발명의 기술적 내용에 대해서 더 설명한다. 이하에 나타내는 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 조건 예이며, 본 발명은, 이 조건 예에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

이 실시예에서는, 표 1에 나타내는 방향성 전자 강판(강종(강판 No.) A 내지 E)을 사용하여, 표 2에 나타내는 철심을 제작하고, 철심 특성을 측정하였다. 상세한 제조 조건 및 특성을 표 3A 내지 3C에 나타낸다.

구체적으로, 표 1에는, 각 강종 A 내지 E에 관해서, 방향성 전자 강판의 판 두께(mm) 및 자기 특성이 나타내져 있다. 방향성 전자 강판의 자기 특성은, JIS C 2556:2015에 규정된 단판 자기 특성 시험법(Single Sheet Tester: SST)에 기초하여 측정하였다. 자기 특성으로서, 800A/m으로 여자했을 때의 강판 압연 방향의 자속 밀도 B8(T), 또한, 교류 주파수: 50Hz, 여자 자속 밀도: 1.7T에서의 철손(W/kg)을 측정하였다.

[표 1]

또한, 본 발명자들은, 각 강종 A 내지 E를 소재로 해서, 표 2 및 도 14에 나타내는 형상을 갖는 철심 a-1, a-2, b-1, b-2를 제조하였다. 여기서, L1은 권철심의 한쪽의 서로 평행한 내면측 평면부간 거리, L2는 권철심의 다른 쪽의 서로 평행한 내면측 평면부간 거리, L3은 권철심의 적층 두께, L4는 권철심의 적층 강판 폭, L5는 권철심의 최내부의 서로 직각으로 배치된 평면부간 거리, r은 권철심의 내면측의 굴곡부(5)의 곡률 반경(r은 표 2 중에 기재하지 않음), φ는 권철심의 상술한 굴곡부(5)의 굽힘 각도이다. 대략 직사각 형상의 철심 a-1은, 도 2 및 도 14에 도시하는 바와 같이 1개의 코너부(3)에서의 굴곡부(5)의 개수가 2개이며, 도 4에 도시하는 바와 같이 1권취마다의 접합부(6)의 수가 1개이다. 대략 직사각 형상의 철심 a-2는, 도 2 및 도 14에 도시하는 바와 같이 1개의 코너부(3)에서의 굴곡부(5)의 개수가 2개이며, 도 5에 도시하는 바와 같이 1권취마다의 접합부(6)의 수가 2개이다. 대략 직사각 형상의 철심 b-1은, 도 3에 도시하는 바와 같이 1개의 코너부(3)에서의 굴곡부(5)의 개수가 3개이며, 도 4에 도시하는 바와 같이 1권취마다의 접합부(6)의 수가 1개이다. 대략 직사각 형상의 철심 b-2는, 도 3에 도시하는 바와 같이 1개의 코너부(3)에서의 굴곡부(5)의 개수가 3개이며, 도 5에 도시하는 바와 같이 1권취마다의 접합부(6)의 수가 2개이다.

[표 2]

그리고 본 발명자 등은, 표 3A 내지 3C에 나타내는 바와 같이, 각 강종(강판 No.) A 내지 E를 소재로 해서 제조한 철심 a-1, a-2, b-1, b-2에서의 95개의 시험품에 관해서, 상술한 절곡 가공법을 적용하여, 코너부(3)의 외측으로의 돌출 정도, 즉, 각도 θ를 다양하게 바꾸고, 나아가, 각 층을 구성하는 (즉, m매째의) 방향성 전자 강판의 길이를 다양하게 바꾸어, 철심의 철손(W/kg) 및 소재(강판)의 철손(W/kg)에 기초하여 철손비(=철심 철손/소재 철손)를 측정해서 평가하였다. 평가에 있어서, D는 철손비가 1.25 이상을 나타내고, C는 철손비가 1.17 이상이고 1.24 이하를 나타내고, B는 철손비가 1.15 이상이고 1.16 이하를 나타내고, A는 철손비가 1.14 이하를 나타내고 있다.

또한, 이하의 방법에 의해 철심의 소음을 평가하였다. 즉, 철심을 여자하여, 소음을 측정하였다. 이 소음 측정은 암 소음이 16dBA인 무향실 내에서, 소음계를 철심 표면으로부터 0.3m의 위치에 설치하고, 청감 보정으로서 A 특성을 사용해서 행하였다. 또한 여자에서는 주파수를 50Hz, 자속 밀도를 1.7T로 하였다. 결과를 표 3A 내지 3C에 나타낸다.

표 3A 내지 3C에서, 시험 No.2-a, 5-a, 6-a, 7-a, 14-a, 15-a, 17-a, 20-a, 21-a, 25-a, 27-a, 30-a, 32-a, 35-a, 37-a, 39-a, 42-a, 45-a, 47-a, 48-a, 49-a, 50-a, 51-a, 52-a, 54-a, 57-a, 59-a, 64-a에서는, m매째의 방향성 전자 강판의 길이를 기하학적으로(즉, 도 9에 도시하는 바와 같이) 결정하였다. 다른 시험 No.에서는, m매째의 방향성 전자 강판의 길이를, 수식 (1)이 충족되도록 결정하였다. 즉, m매째의 방향성 전자 강판의 길이와 (m+1)매째의 방향성 전자 강판의 길이의 차분의 전체 평균값 <△L>을 구하고, <△L>이 수식 (1)을 충족하도록 m매째의 방향성 전자 강판의 길이 L_m을 조정하였다. 결과를 표 3A 내지 3C에 나타낸다.

각 방향성 전자 강판(m매째의 방향성 전자 강판)의 길이 방향의 길이 L_m을 원하는 값으로 하기 위해서는, 상술한 제조 장치(70)에 있어서, 이송 길이를 제어해서 목적으로 하는 길이로 설정해 둘 필요가 있다. 한편, 완성된 유니 코어로부터 m매째의 방향성 전자 강판을 발취해서 당해 방향성 전자 강판의 길이 방향의 길이 L_m(cm)를 이하와 같이 구함으로써 방향성 전자 강판의 길이 L_m의 평가를 할 수 있다.

먼저 유니 코어로부터 발취한 m매째와 (m+1)매째의 2매의 방향성 전자 강판의 중량을 측정한다. 측정은 상명천칭(시마즈 세이사쿠쇼제 UP1023X)을 사용해서, 소수 셋째자리까지의 1매마다의 중량 Κ(g)를 측정한다. 이어서 방향성 전자 강판의 폭 w(cm)를 자로 측정한다. 이것은 소수 첫째자리까지로 한다. 마지막으로 해당 방향성 전자 강판의 두께 t인데, 이것은 상술한 방법으로 구한다. 그리고 철의 밀도를 7.65g/㎤를 사용하여, m매째의 방향성 전자 강판의 길이 L_m을 이하로부터 구한다. (m+1)매째의 방향성 전자 강판의 길이 L_m+1도 마찬가지의 방법으로 구한다.

L_m=Κ/(7.65×w×t)

이어서, 이하의 수식에 의해 m매째의 방향성 전자 강판의 길이 L_m과 (m+1)매째의 방향성 전자 강판의 길이 L_m+1의 차분 △L_m을 구한다.

△L_m(mm)=10*(L_m+1-L_m)

이와 같이 하여 최내측의 방향성 전자 강판(m=1)으로부터 1매 외측의 방향성 전자 강판의 길이의 차분 △L₁, 1매 외측의 방향성 전자 강판(m=2)의 길이와 2매 외측의 방향성 전자 강판의 길이의 차분 △L₂, 마찬가지로 △L₃, △L₄, … △L_M-1 최외측까지 이것을 구한다. 단, M은 최외측의 적층 매수를 가리킨다. 그리고 이들을 평균한 것을 전체 평균값 <△L>로 한다.

[표 3A]

[표 3B]

[표 3C]

표 3A 내지 3C로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 두께, 1개의 코너부(3)에서의 굴곡부(5)의 개수, 1권취마다의 접합부(6)의 수에 관계없이, θ를 23° 이상 50° 이하로 설정함으로써, 철손비가 1.24 이하로 억제되어 있다(권철심의 철손이 억제되어 있음). 특히, θ가 30°를 초과하면, 철손비가 1.14 이하로 되어, 철손이 충분히 억제되어 있다.

나아가, 전체 평균값 <△L>을 수식 (1)이 충족되도록 결정함으로써, 소음을 저감할 수 있다.

이상의 결과에 의해, 본 실시 형태를 포함하는 본 발명의 권철심은, 유니 코어 형태를 이룸과 함께, 23°≤θ≤50°를 충족함으로써, 철손 열화가 작아지는 것으로 밝혀졌다.

1: 방향성 전자 강판
4: 평면부
5: 굴곡부
5A: 굴곡 영역
6: 접합부
10: 권철심(권철심 본체)

Claims

중심에 중공부를 갖고, 길이 방향으로 평면부와 굴곡부가 교대로 연속하는 방향성 전자 강판이 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하는 권철심이며, 개별로 절곡 가공된 상기 방향성 전자 강판을 층상으로 적층해서 권회 상태로 조립함으로써, 상기 굴곡부를 포함하는 4개의 코너부를 갖는 직사각 형상으로 형성되고, 1권취마다 적어도 1개소의 접합부를 통해서 복수매의 방향성 전자 강판이 서로 접속되고, 상기 각 코너부의 상기 굴곡부에 의한 굽힘 각도의 합계가 90도인 권철심에 있어서,
상기 각 방향성 전자 강판의 대응하는 굴곡부끼리 판 두께 방향으로 층상으로 적층됨으로써 1개의 굴곡 영역이 형성되고,
상기 권철심의 측면으로 보아, 복수의 상기 코너부의 상기 굴곡 영역 중 적어도 임의의 1개에 관해서, 층상으로 적층되는 복수의 상기 방향성 전자 강판 중 가장 내측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 상기 평면부의 내측 표면을 따라 상기 코너부로 연장되는 연장선과, 상기 코너부를 형성하는 상기 굴곡부간의 상기 평면부의 내측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 P, 층상으로 적층되는 복수의 상기 방향성 전자 강판 중 가장 외측에 위치되는 방향성 전자 강판에서의, 상기 평면부의 외측 표면을 따라 상기 코너부로 연장되는 연장선과, 상기 코너부를 형성하는 상기 굴곡부간의 상기 평면부의 외측 표면을 따라 연장되는 연장선의 교점을 Q, 상기 교점 P를 통과함과 함께 상기 코너부로 연장되는 상기 각 방향성 전자 강판의 연장 방향에 대해서 수직인 방향으로 연장되는 직선이 상기 가장 외측의 방향성 전자 강판의 외측 표면과 교차하는 점을 R로 하면, 직선 PQ와 직선 PR이 이루는 각 θ가, 23°≤θ≤50°를 충족하는 것을 특징으로 하는 권철심.
제1항에 있어서, 상기 권철심의 두께 방향으로 인접하는 2매의 상기 방향성 전자 강판을 대비한 경우에, 상기 코너부를 형성하는 상기 굴곡부간의 상기 평면부의 길이가 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 권철심.
제2항에 있어서, 가장 내측에 위치되는 상기 방향성 전자 강판으로부터 세어서 m매째의 상기 방향성 전자 강판의 길이와 (m+1)매째의 방향성 전자 강판의 길이의 차분을 △L_m으로 하고, 모든 m에 대해서 △L_m을 평균한 값을 <△L>로 했을 때, <△L>이 이하의 수식 (1)을 충족하는 것을 특징으로 하는 권철심.
<△L>=10×t×{(πθ/180)³+(πθ/180)} (1)
상기 수식 (1)에서, t는 상기 각 방향성 전자 강판의 두께이다.