WO2021045169A1

WO2021045169A1 - 巻鉄心

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Publication number: WO2021045169A1
Application number: PCT/JP2020/033491
Authority: WO
Inventors: 茂木　尚; 崇人水村; 輝幸玉木; 藤村　浩志; 平山　隆
Original assignee: 日本製鉄株式会社
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2021-03-11
Also published as: EP4027359A1; CN114342019A; BR112022003886A2; JPWO2021045169A1; US20220351890A1; CA3152995A1; EP4027359A4; KR20220054393A; AU2020343587A1; AU2020343587B2; MX2022002585A

Abstract

巻鉄心は、複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層された積層体を備え、前記積層体は、複数の屈曲部と、隣り合う前記屈曲部の間に位置する複数の辺部と、を有し、複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部は、積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部に、前記電磁鋼板に面する伝熱経路を有しており、前記伝熱経路は、前記辺部のみにある。

Description

巻鉄心

　本開示は、巻鉄心に関する。

　巻鉄心は、変圧器、リアクトル又はノイズフィルタ等の磁心として用いられている。変圧器においては、従来、高効率化の観点から、低鉄損化が重要な課題の一つとなっており、様々な観点から低鉄損化の検討が行われている。

　例えば、特開２０１７－８４８８９号公報には、コイル状に巻かれた鋼板からなる鉄心の外周に、鋼板の巻方向に周方向バンドが巻かれ、周方向バンドの表面側において、鉄心に巻回された巻き線と該鉄心との間に、振動損失係数η＞０．０１の積層方向バンドが配置された低騒音巻きトランスが開示されている。

　また、例えば、特開２０１８－１４８０３６号公報には、側面視において略矩形状の巻鉄心本体を備える巻鉄心が開示されている。この巻鉄心の巻鉄心本体は、長手方向に平面部とコーナー部とが交互に連続し、当該各コーナー部において隣接する２つの平面部のなす角が９０°であ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み、側面視において略矩形状の積層構造を有している。そして、各コーナー部は、方向性電磁鋼板の側面視において、曲線状の形状を有する屈曲部を２つ以上有しており、且つ、一つのコーナー部に存在する屈曲部それぞれの曲げ角度の合計が９０°である。また、屈曲部の側面視における内面側曲率半径ｒは１ｍｍを超え、３ｍｍ未満である。さらに、方向性電磁鋼板の内面側及び外面側の鋼板面により構成され、長手方向に平行な１８０°磁壁を有する表面に、長手方向の寸法が１５０μｍ以下、板厚方向の寸法が３０μｍ以上である還流磁区が、長手方向に０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の間隔で、幅方向に連続かつ直線的に存在する領域を有している。そして、この還流磁区が存在する領域が、内面側又は外面側の鋼板面表面積の２５％以上を占めている。

　ところで、巻鉄心が用いられた変圧器等は、電気機器や電子機器に広く適用されているが、鉄損により生じる熱により、巻鉄心と、巻鉄心に巻き回される巻線との間に配置される絶縁紙が加熱されて劣化する可能性がある。絶縁紙は劣化により破断する可能性があり、絶縁紙が破断した変圧器は、絶縁破壊する可能性がある。絶縁紙の劣化を防止するため、巻鉄心の温度はなるべく低温に維持される必要がある。一般の変圧器は、巻鉄心の温度上昇を抑制するために、絶縁性の油（絶縁油）中に巻鉄心を収容し、この絶縁油が滞留することにより巻鉄心に生じる熱を放熱している。しかしながら、放熱に寄与する絶縁油と巻鉄心とは巻鉄心の表面でしか接触していない。そのため、巻鉄心の表面のみからしか絶縁油による放熱がされず、巻鉄心の発熱量が大きいと放熱効果が不十分である場合がある。

　本開示は、低い鉄損を維持し、かつ、温度上昇を抑制可能な巻鉄心を提供することを目的とする。

　本開示者らは、巻鉄心の温度上昇の抑制を鋭意検討する中で、巻鉄心に生じる熱の放熱量を増大させるためには、巻鉄心において放熱面積を大きくすることが重要であることを知見した。そして、積層された電磁鋼板の間から放熱することに想到した。一方で、積層された電磁鋼板の間隔を過剰に拡大すると、鉄損が増大する傾向がある。本開示者らは、低い鉄損を維持しつつ、巻鉄心の温度上昇を抑制する可能な巻鉄心について、さらに検討した結果、本開示に至った。

　上記知見に基づいてなされた本開示の一態様の要旨は以下の通りである。
　本開示の一態様の巻鉄心は、複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層された積層体を備え、前記積層体は、複数の屈曲部と、隣り合う前記屈曲部の間に位置する複数の辺部と、を有し、複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部は、積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部に、前記電磁鋼板に面する伝熱経路を有しており、前記伝熱経路は、前記辺部のみにある。

　本開示によれば、低い鉄損を維持し、かつ、温度上昇を抑制可能な巻鉄心を提供することが可能となる。

本開示の第１の実施形態に係る巻鉄心の一例を示す側面図である。第１の実施形態に係る巻鉄心の一例を示す図であって、図１のＸ部の拡大図である。本開示の第２の実施形態に係る巻鉄心の一例を示す図であって、図１のＸ部に対応する部分の拡大図である。試験例での辺部における電磁鋼板の占積率と巻鉄心温度との関係を示すグラフである。試験例での辺部における電磁鋼板の占積率と巻鉄心温度との関係を示すグラフである。

　本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。また、図中の各構成要素の比率、寸法は、実際の各構成要素の比率、寸法を表すものではない。

＜第１の実施形態＞
　まず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係る巻鉄心について説明する。図１は、本実施形態に係る巻鉄心の一例を示す側面図である。図２は、巻鉄心の一例を示す図であって、図１のＸ部の拡大図である。なお、以下では、電磁鋼板Ｓを側面側から見た場合を側面視という。電磁鋼板Ｓの積層方向を適宜「積層方向」という。また、電磁鋼板Ｓの板幅方向を適宜「板幅方向」という。さらに、電磁鋼板Ｓの巻回方向を適宜「巻回方向」という。

　本実施形態に係る巻鉄心１は、図１に示すように、複数枚の電磁鋼板Ｓが側面視（言い換えると、巻鉄心１を側面から見て）で環状に積層された積層体２を備えている。言い換えると、環状に形成された複数枚の電磁鋼板Ｓが板厚方向に積層されて積層体２が形成されている。この積層体２は、複数の屈曲部２１と、互いに隣り合う屈曲部２１の間に位置する複数の辺部２２と、を有する。なお、ここでいう巻鉄心の側面とは、積層された電磁鋼板Ｓの側面によって形成された面をいう。

　積層体２は、図１に示すように、電磁鋼板Ｓが積層されて側面視で八角形に成形されており、複数の屈曲部２１と複数の辺部２２とを有する。具体的には、積層体２は、最内周の電磁鋼板Ｓが４つの隅部２１Ａを形成するように折り曲げられて長方形状をなし、最内周の電磁鋼板Ｓの外周に位置する電磁鋼板Ｓが最内周の電磁鋼板Ｓの隅部２１Ａにおいて折り曲げられ、２つの角部２１Ｂが形成されるように積層されている。ここで、積層体２の屈曲部２１は、一つの隅部２１Ａと、この隅部２１Ａにおいて電磁鋼板Ｓが折り曲げられて形成された２つの角部２１Ｂとを直線で結んだ略三角形の領域の部分である。なお、本開示は、この構成に限定されない。例えば、隅部２１Ａが隣接して２つある場合には、積層体２の屈曲部２１は、２つの隅部２１Ａと、２つの角部２１Ｂとをそれぞれ直線で結んだ略台形の領域の部分としてもよい。また、積層体２の辺部２２は、隣り合う屈曲部２１の間に位置する略直線状の部分である。このように、本実施形態の積層体２は、４つの屈曲部２１と４つの辺部２２を有している。そして、積層体２は、電磁鋼板Ｓの側面側から見たときに、外周に８つの角部２１Ｂを有する八角形をなしている。一方で、積層体２は、内周に４つの隅部２１Ａを有する長方形をなしている。

　積層体２には、例えば、既存の方向性電磁鋼板又は既存の無方向性電磁鋼板を使用することができるが、方向性電磁鋼板を使用することが好ましい。方向性電磁鋼板を積層体２に使用することで、鉄損のうちのヒステリシス損を低減することが可能となり、巻鉄心１の鉄損をより低減することが可能となる。

　電磁鋼板Ｓの厚みは、特段制限されず、例えば、０．２０ｍｍ以上としてもよいし、０．４０ｍｍ以下としてもよい。厚みが小さい（薄い）電磁鋼板Ｓを用いることで、電磁鋼板Ｓの板厚面内において渦電流が生じ難くなり、鉄損のうちの渦電流損をより低減することが可能となる。その結果、巻鉄心１の鉄損を低減することが可能となる。電磁鋼板Ｓの厚みは、好ましくは、０．１８ｍｍ以上である。また、電磁鋼板Ｓの厚みは、好ましくは、０．３５ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．２７ｍｍ以下である。

　積層された電磁鋼板Ｓは、互いに絶縁している。好ましくは、電磁鋼板Ｓの表面に絶縁処理が施されて互いに絶縁されていることが好ましい。電磁鋼板Ｓの層間が絶縁していることで、電磁鋼板Ｓの板厚面内において渦電流が生じ難くなり、渦電流損を低減することが可能となる。その結果、巻鉄心１の鉄損をより低減することが可能となる。例えば、電磁鋼板Ｓの表面には、コロイダルシリカ及びリン酸塩を含有する絶縁コーティング液を用いて絶縁処理が施されていることが好ましい。

　図２に示すように、積層体２は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２における積層された電磁鋼板Ｓ間の少なくとも一部にスペーサ３を備えている。スペーサ３が介在する辺部２２において、スペーサ３が介在した電磁鋼板Ｓ間には隙間部分２２Ａが形成される。

　図２に示す積層体２では、１つの辺部２２における３つの電磁鋼板Ｓ間に、電磁鋼板Ｓの一定積層枚数毎にスペーサ３が介在している。これにより、スペーサ３が介在した電磁鋼板Ｓ間には、隙間部分２２Ａが形成されている。巻鉄心１が絶縁油に浸漬されて使用される場合、絶縁油は、隙間部分２２Ａを流れることが可能となる。これにより、隙間部分２２Ａは、電磁鋼板Ｓに生じた熱の伝熱経路となる。そして、隙間部分２２Ａの両側の電磁鋼板Ｓから隙間部分２２Ａを流れる絶縁油に熱が伝達され、電磁鋼板Ｓに生じた熱が放熱される。なお、隙間部分２２Ａは、スペーサ３が電磁鋼板Ｓ間に介在することにより生じた空隙部分をいうが、隙間部分２２Ａの大きさについては、当該空隙部分とスペーサ３とを含む領域をいうものとする。

　隙間部分２２Ａの積層方向長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。隙間部分２２Ａの積層方向長さが１ｍｍ以上であれば、電磁鋼板Ｓの熱を放熱するのに十分な流量の絶縁油が隙間部分２２Ａを流れる。これにより、巻鉄心１の温度上昇をより一層抑制することが可能となる。隙間部分２２Ａの積層方向長さは、より好ましくは１．５ｍｍ以上である。また、隙間部分２２Ａの積層方向長さが２ｍｍ以下であれば、電磁鋼板Ｓから隙間部分２２Ａに漏れ出す磁束（漏れ磁束）の増大が抑制され、鉄損の増大を抑制することが可能となる。隙間部分２２Ａの積層方向長さは、より好ましくは、１．９ｍｍ以下である。なお、隙間部分２２Ａの積層方向長さは、スペーサ３の積層方向長さを変更することで調整可能である。また、ここでいう隙間部分２２Ａの積層方向長さとは、隙間部分２２Ａの電磁鋼板Ｓの積層方向に沿った最大長さを指している。そして、伝熱経路である隙間部分２２Ａの積層方向長さは、１枚の電磁鋼板Ｓの厚み以上である。言い換えると、１枚の電磁鋼板Ｓの厚み以上の隙間を伝熱経路とする。

　また、隙間部分２２Ａの積層方向長さは、板幅方向に略一定であることが好ましい。なお、ここでいう略一定には、隙間部分２２Ａの積層方向長さの±１０％を含む。隙間部分２２Ａの積層方向長さが略一定であることで、隙間部分２２Ａにおける絶縁油の滞留が抑制される。これにより、絶縁油は電磁鋼板Ｓの熱をより一層効率良く放熱することが可能となり、巻鉄心１の温度上昇がより一層抑制される。隙間部分２２Ａの積層方向長さを板幅方向に略一定にするには、スペーサ３の板幅方向長さ又は電磁鋼板Ｓの積層面におけるスペーサ３の位置等を変更すればよい。なお、スペーサ３の板幅方向長さは、電磁鋼板Ｓの板幅方向長さと同じであることが好ましい。言い換えると、スペーサ３は、板幅方向に沿って電磁鋼板Ｓの板幅方向一端から他端まで延びていることが好ましい。

　なお、隙間部分２２Ａは、少なくとも１つの辺部２２に設けられれば巻鉄心１の温度上昇を抑制可能であるが、複数の辺部２２に設けられることが好ましい。隙間部分２２Ａがより多くの辺部２２に設けられることで、巻鉄心１を構成する電磁鋼板Ｓと絶縁油との接触面積が増大し、電磁鋼板Ｓの熱をより効率的に放熱することが可能となる。さらに、隙間部分２２Ａが複数の辺部２２に設けられることで、巻鉄心１の温度上昇が均一に抑制される。したがって、隙間部分２２Ａは、４つの辺部２２すべてに設けられることがより好ましい。なお、積層体２の４つの辺部２２に長さの違いがある場合には、長い辺部に伝熱経路を設けることで、効率よく放熱性を向上させることができる。具体的には、本実施形態の積層体２は、図１に示すように、対向する一対の長辺部と、対向する一対の短辺部とを有しており、少なくとも長辺部にスペーサが介在している。

　隙間部分２２Ａを有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率は、８６．０％以上９１．０％未満であることが好ましい。隙間部分２２Ａを有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率が８６．０％以上であることで、低い鉄損を維持することが可能である。隙間部分２２Ａを有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率は、より好ましくは、８９．５％以上である。また、隙間部分２２Ａを有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率が９１．０％未満であることで、巻鉄心１の温度上昇をより一層抑制することが可能となる。なお、積層体２の辺部２２における占積率は、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－５：２０１１に基づいて算出可能である。なお、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－５：２０１１は、ＩＥＣ６０４０４－１３：１９９５，「Ｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ－Ｐａｒｔ１３：Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｅｎｓｉｔｙ, ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｔａｃｋｉｎｇｆａｃｔｏｒｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔａｎｄｓｔｒｉp」に対応している。

　また、隙間部分２２Ａは、積層方向において、辺部２２の内周面と隙間部分２２Ａとの距離、辺部２２の外周面と隙間部分２２Ａとの距離、及び隣り合う隙間部分２２Ａの距離が等しくなるように設けることが好ましい。これにより、絶縁油によって巻鉄心１がより均一に冷却され、巻鉄心１の温度上昇が抑制される。隙間部分２２Ａが辺部２２における１つの電磁鋼板Ｓ間に設けられる場合、隙間部分２２Ａは、辺部２２の内周面と隙間部分２２Ａとの距離及び辺部２２の外周面と隙間部分２２Ａとの距離が略同一となる位置に設けられることが好ましい。

　スペーサ３は、辺部２２における電磁鋼板Ｓ間に介在して隙間部分２２Ａを形成する。スペーサ３の素材は、非磁性体であることが好ましい。スペーサ３が非磁性体であれば、スペーサ３における渦電流の発生を防止でき、その結果、鉄損の増大を抑制することが可能となる。スペーサ３の素材は、具体的には、樹脂、銅又は真鍮等が好ましい。これらの中でも、スペーサ３の素材は、銅であることが好ましい。銅は、熱伝導率が高い材料であるため、スペーサ３に銅を用いることで、隙間部分２２Ａだけではなくスペーサ３そのものによっても電磁鋼板Ｓの熱を放熱することが可能となる。

　また、スペーサ３は、積層体２の辺部２２のみに介在させることが好ましい。言い換えると、隙間部分２２Ａは、積層体２の辺部２２のみに設けられることが好ましい。これは、屈曲部２１に隙間部分を設けた場合、放熱面積の増大よりも、隙間部分からの磁束の漏れ出しによる鉄損の増大が懸念されるため、屈曲部２１よりも放熱面積を大きく確保できる辺部２２に隙間部分２２Ａを設けることが好ましい。

　スペーサ３の大きさは、隙間部分２２Ａを形成できれば特段制限されない。しかしながら、上記のとおり、隙間部分２２Ａの積層方向長さを１ｍｍ以上２ｍｍ以下とするために、スペーサ３の積層方向長さは１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。また、巻鉄心１の温度上昇を抑制可能な隙間部分２２Ａが形成されれば、１つの電磁鋼板Ｓ間に介在するスペーサ３の数量も特段制限されない。

　また、図２では、１つの辺部２２において、３つの電磁鋼板Ｓ間にスペーサ３が介在しているが、スペーサ３が介在する電磁鋼板Ｓ間の数は、図２に示した態様に限られず、巻鉄心１の大きさに応じて決定してもよい。しかしながら、スペーサ３が、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２において、１つ以上３つ以下の電磁鋼板Ｓ間にあることで、巻鉄心１の温度上昇を抑制しつつ、鉄損の増大をより一層抑制することが可能となる。よって、スペーサ３は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２において、１つ以上３つ以下の電磁鋼板Ｓ間にあることが好ましい。

＜第２の実施形態＞
　続いて、図１及び図３を参照して、第２の実施形態に係る巻鉄心について説明する。図３は、本開示の第２の実施形態に係る巻鉄心の一例を示す図であって、図１のＸ部に対応する部分の拡大図である。

　本実施形態に係る巻鉄心１は、図１に示すように、複数の電磁鋼板Ｓが側面視で環状に積層され、複数の屈曲部２１と、互いに隣り合う屈曲部２１の間に位置する辺部２２と、を有する積層体２を備えている。図３に示すように、積層体２は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２における積層された電磁鋼板Ｓ間の少なくとも一部に伝熱体４を備えている。本実施形態に係る巻鉄心１は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２における積層された電磁鋼板Ｓ間の少なくとも一部に伝熱体４を備える点で、第１の実施形態に係る巻鉄心１と異なる。本実施形態に係る積層体２の基本構成は、第１の実施形態に係る積層体２と同様であるため、ここでは積層体２の説明は省略する。以下では、伝熱体４について詳細に説明する。

　上記のとおり、伝熱体４は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２における積層された電磁鋼板Ｓ間の少なくとも一部に備えられる。伝熱体４は、図３では、１つの辺部２２において３つの電磁鋼板Ｓ間にある。伝熱体４が複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２における積層された電磁鋼板Ｓ間の少なくとも一部に備えられることで、電磁鋼板Ｓに生じた熱は、伝熱体４を流れ、巻鉄心１の外部に放熱される。よって、伝熱体４は、電磁鋼板Ｓに生じた熱の伝熱経路である。

　伝熱体４の素材は、高熱伝導率であることが好ましい。伝熱体４の素材が高熱伝導率の材料であることで、電磁鋼板Ｓに生じた熱をより一層効率よく放熱することができる。これにより、巻鉄心１の温度上昇を抑制することが可能となる。また、伝熱体４の素材は、非磁性体かつ絶縁体の材料であることが好ましい。伝熱体４の素材が非磁性体かつ絶縁性の材料であれば、伝熱体４における渦電流の発生を防止できる。その結果、鉄損の増大を抑制することが可能となる。具体的には、伝熱体４の素材は、フェノール樹脂（ベークライト）であることがより好ましい。フェノール樹脂は、高い熱伝導率を有し、非磁性体かつ絶縁体であるため、電磁鋼板Ｓに生じた熱を効率よく放熱することで巻鉄心１の温度上昇を抑制することができ、かつ、伝熱体４における渦電流の発生を防止することで鉄損の増大を抑制することが可能となる。伝熱体４には、より詳細には、紙基材フェノール樹脂積層板、布基材フェノール樹脂積層板、ガラス布基材フェノール樹脂積層板であることが好ましい。

　なお、伝熱体４の形状は、特段制限されないが、辺部２２の電磁鋼板Ｓ間に広く介在することが好ましい。伝熱体４が辺部２２の電磁鋼板Ｓ間に広く介在すれば、電磁鋼板Ｓと伝熱体４との接触面積が増大し、電磁鋼板Ｓの熱をより効率的に放熱することが可能となり、巻鉄心１の温度上昇を抑制することが可能となる。

　なお、伝熱体４は、少なくとも１つの辺部２２に設けられれば巻鉄心１の温度上昇を抑制可能であるが、複数の辺部２２に設けられることが好ましい。伝熱体４がより多くの辺部２２に設けられることで、巻鉄心１を構成する電磁鋼板Ｓと絶縁油との接触面積が増大し、電磁鋼板Ｓの熱が伝熱体４を介して絶縁油に効率的に流れる。すなわち、電磁鋼板Ｓの熱をより効率的に放熱することが可能となる。さらに、伝熱体４が複数の辺部２２に設けられることで、巻鉄心１の温度上昇が均一に抑制される。したがって、伝熱体４は、４つの辺部２２に設けられることがより好ましい。

　伝熱体４を有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率は、８６．０％以上９１．０％未満であることが好ましい。伝熱体４を有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率が８６．０％以上であることで、低い鉄損を維持することが可能である。伝熱体４を有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率は、より好ましくは、８９．５％以上である。また、伝熱体４を有する辺部２２における電磁鋼板Ｓの占積率が９１．０％未満であることで、巻鉄心１の温度上昇をより一層抑制することが可能となる。なお、占積率は、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－５：２０１１に基づいて算出可能であるが、本実施形態においては、伝熱体４の質量は考慮せずに算出するものとする。

　また、伝熱体４は、積層方向において、辺部２２の内周面と伝熱体４との距離、辺部２２の外周面と伝熱体４との距離、及び隣り合う伝熱体４の距離が等しくなるように設けることが好ましい。これにより、巻鉄心１は伝熱体４を介する絶縁油によってより均一に冷却され、巻鉄心１の温度上昇が抑制される。伝熱体４が辺部２２における１つの電磁鋼板Ｓ間に設けられる場合、伝熱体４は、辺部２２の内周面と伝熱体４との距離及び辺部２２の外周面と伝熱体４との距離が略同一となる位置に設けられることが好ましい。

　また、図３では、１つの辺部２２において、３つの電磁鋼板Ｓ間に伝熱体４が介在しているが、伝熱体４が介在する電磁鋼板Ｓ間の数は、図３に示した態様に限られず、巻鉄心１の大きさに応じて決定してもよい。しかしながら、伝熱体４が、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２において、１つ以上３つ以下の電磁鋼板Ｓ間にあることで、巻鉄心１の温度上昇を抑制しつつ、鉄損の増大をより一層抑制することが可能となる。よって、伝熱体４は、複数の辺部２２のうちの少なくとも１つの辺部２２において、１つ以上３つ以下の電磁鋼板Ｓ間にあることが好ましい。

＜変形例＞
　以下では、本開示の上記実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本開示の上記実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本開示の上記実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本開示の上記実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本開示の上記実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。

　また、上記の各実施形態では、積層体における外周が八角形の場合を説明したが、本開示は、これに限定されない。積層体における外周は、多角形、角丸方形、長円形、又は楕円形等であってもよい。例えば、長円形の積層体は、電磁鋼板を巻き回して製造される。一方、八角形の積層体は、環状に折り曲げた複数の電磁鋼板を板厚方向に積層して製造される。環状に折り曲げた複数の電磁鋼板を板厚方向に積層して製造した積層体は、電磁鋼板を巻き回して製造した積層体と比較して、屈曲部における占積率が小さくなり易い。そのため、積層体２の複数の屈曲部２１のうちの少なくとも一つの屈曲部２１の占積率を高くしてもよい。具体的には、圧縮手段を用いて屈曲部２１を内周側及び外周側から圧縮することで、屈曲部２１における電磁鋼板Ｓ間の隙間を小さくすることができる。これにより、屈曲部２１の占積率が高くなり、積層体２の低騒音化を図ることができる。

　上述した実施形態では、積層体における内周が四角形の場合を説明したが、本開示は、これに限定されず、積層体における内周は、多角形、角丸方形、長円形、又は楕円形等とすることができる。例えば、積層体における内周が八角形の場合、八角形の隣り合う２つの頂点を結ぶ部分が隅部となり、積層体における内周が長円形の場合は、弧状の部分が隅部となる。積層体における内周が、多角形、角丸方形、長円形、又は楕円形等の場合において、屈曲部は、隣り合う一の辺部と他の辺部との間に位置し、一の辺部における電磁鋼板Ｓ及び他の辺部における電磁鋼板Ｓの延在方向に対して、電磁鋼板Ｓが屈曲して積層された部分である。

　また、積層体の内周は、外周の形状に応じた形状であってもよい。例えば、積層体の外周が八角形の場合は、内周は八角形であってもよいし、積層体の外周が角丸方形の場合は、内周は角丸方形であってもよい。

　図２及び図３に示した伝熱経路（隙間部分２２Ａ、伝熱体４）は、あくまでも一例であり、上記の態様に限られないことはいうまでもない。例えば、重なり合う電磁鋼板Ｓのうち、一方の電磁鋼板Ｓの辺部２２を構成する部分に折り曲げ加工で凹状部分を形成し、この凹状部分の内側を隙間部分としてもよい。

　以上、本開示に係る実施形態を複数説明した。これらの実施形態に係る巻鉄心は、複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層され、複数の屈曲部と、隣り合う屈曲部の間に位置する辺部と、を有する積層体を備え、複数の辺部のうちの少なくとも１つの辺部は、積層された電磁鋼板間の少なくとも一部に、電磁鋼板に面する伝熱経路を有する。この伝熱経路により、交流磁場をかけた際に電磁鋼板に生じる熱が効率よく放熱され、巻鉄心の温度上昇が抑制される。また、この伝熱経路は、辺部における積層された電磁鋼板間の少なくとも一部に設けられるため、電磁鋼板から伝熱経路への漏れ磁束は少なく、低い鉄損が維持される。

　本実施形態に係る巻鉄心は、変圧器（不図示）に適用可能である。本実施形態に係る変圧器は、本実施形態に係る巻鉄心と、１次巻線と、２次巻線とを備える。１次巻線に交流電圧が印加されることにより、巻鉄心に磁束が生じ、生じた磁束の変化により、２次巻線に電圧が生じる。当該巻鉄心は、複数の辺部のうちの少なくとも１つの辺部は、積層された電磁鋼板間の少なくとも一部に伝熱経路を有するため、巻鉄心に生じた熱はこの伝熱経路を通じて放熱される。その結果、低い鉄損が維持され、かつ、温度上昇が抑制される。

　次に、本開示の試験例について説明する。本試験例での条件は、本開示の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本開示は、この一条件例に限定されるものではない。本開示は、本開示の要旨を逸脱せず、本開示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。

（試験例１）
　厚みが０．２３ｍｍの方向性電磁鋼板を積層し、４つの屈曲部と４つの辺部とを有する略八角形の積層体を作製した。積層方向における積層体の長さは２０ｍｍとし、４つの辺部のそれぞれが表１に示す数の隙間部分を有する巻鉄心を以下の条件で製造した。積層体の４つの辺部のそれぞれについて、電磁鋼板間にフェノール樹脂（ベークライト）製のスペーサを介在させ、隙間部分を設けた。隙間部分は、積層方向において、辺部の内周面と隙間部分との距離、辺部の外周面と隙間部分との距離、及び隣り合う隙間部分の距離が等しくなるように設けた。変圧器Ｎｏ．２では、隙間部分を、辺部の内周面と隙間部分との距離及び辺部の外周面と隙間部分との距離が略同一となる位置に設けた。隙間部分について、積層方向長さは１ｍｍ、板幅方向長さは３００ｍｍ、巻回方向長さは１００ｍｍとした。この巻鉄心に巻線を巻き回し、タンク内に当該巻鉄心を設置してこのタンク内を絶縁油で満たし、容量が２０ｋＶＡの変圧器を製造した。

　巻鉄心について、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－５：２０１１に基づいて辺部における電磁鋼板の占積率を算出した。また、製造した変圧器について、ＪＥＣ－２２００に基づいて鉄損（無負荷損）を測定した。製造した変圧器を１２時間稼動させた後の巻鉄心の温度を測定した。表１に、１つの辺部あたりの隙間部分の数、占積率、温度、鉄損及び鉄損増加率を示す。また、図４に、辺部における電磁鋼板の占積率と巻鉄心温度との関係を示す。なお、表１中の占積率は、４つの辺部における電磁鋼板の占積率の平均値である。

　製造した変圧器は以下の基準で評価した。隙間部分を設けていない変圧器Ｎｏ．１の温度を基準として変圧器温度が低下しており、かつ、変圧器Ｎｏ．１の鉄損を基準とした鉄損増加率が１０％未満である場合、評価結果を「Ａ（優）」とし、変圧器Ｎｏ．１の温度を基準として変圧器温度が低下していない場合、又は、変圧器Ｎｏ．１の鉄損を基準とした鉄損増加率が１０％以上である場合、評価結果を「Ｂ（良好）」とした。なお、評価結果は、ＢよりもＡが良好である。なお、表１中の発明例は本開示を適用した実施例を指し、比較例は本開示を適用していない例を指す。

　辺部に設けられる隙間部分の数が増加したことで、巻鉄心と絶縁油との接触面積が増大し、巻鉄心の温度が低下した。また、図４に示すように、占積率が低下するに伴い、巻鉄心温度が低下した。変圧器Ｎｏ．４では、温度上昇が顕著に抑制された。変圧器Ｎｏ．５は、温度上昇が抑制されているものの、鉄損の増加率が１０％超となった。

（試験例２）
　厚みが０．２０ｍｍの方向性電磁鋼板を用い、試験例１と同様の方法で巻鉄心を作製し、作製した巻鉄心を用いて容量が１ｋＶＡの変圧器を製造した。積層方向における積層体の長さは２０ｍｍとし、４つの辺部のそれぞれが表２に示す数の隙間部分を有する巻鉄心を以下の条件で製造した。隙間部分について、積層方向長さは１ｍｍ、板幅方向長さは２００ｍｍ、巻回方向長さは７０ｍｍとした。製造した変圧器について、試験例１と同様に辺部における電磁鋼板の占積率、巻鉄心の温度及び鉄損（無負荷損）を測定した。表２に、１つの辺部あたりの隙間部分の数、占積率、温度、鉄損及び鉄損増加率を示す。また、図５に、辺部における電磁鋼板の占積率と巻鉄心温度との関係を示す。なお、表２中の占積率は、４つの辺部における電磁鋼板の占積率の平均値である。変圧器の評価は、試験例１と同様の基準で行った。なお、表２中の発明例は本開示を適用した実施例を指し、比較例は本開示を適用していない例を指す。

（試験例３）
　厚みが０．２３ｍｍの方向性電磁鋼板を積層し、４つの屈曲部と４つの辺部とを有する略八角形の積層体を作製した。積層方向における積層体の長さは２０ｍｍとし、４つの辺部のうちの１つの辺部に表３に示す数の伝熱体を有する巻鉄心を以下の条件で製造した。積層体のうちの１つの辺部について、電磁鋼板間にベークライト製のスペーサを介在させ、隙間部分を設けた。隙間部分は、積層方向において、辺部の内周面と隙間部分との距離、辺部の外周面と隙間部分との距離、及び隣り合う隙間部分の距離が等しくなるように設けた。変圧器Ｎｏ．２では、隙間部分を、辺部の内周面と隙間部分との距離及び辺部の外周面と隙間部分との距離が略同一となる位置に設けた。隙間部分について、積層方向長さは１ｍｍ、板幅方向長さは１５０ｍｍ、巻回方向長さは１００ｍｍとした。この巻鉄心に巻線を巻き回し、タンク内に当該巻鉄心を設置してこのタンク内を絶縁油で満たし、容量が１０ｋＶＡの変圧器を製造した。製造した変圧器について、試験例１と同様の方法で、隙間部分を有する辺部における電磁鋼板の占積率、巻鉄心の温度及び鉄損（無負荷損）を測定した。表３に、隙間部分を有する辺部における隙間部分の数、占積率、温度、鉄損及び鉄損増加率を示す。なお、表３中の占積率は、隙間部分を有する辺部における電磁鋼板の占積率である。変圧器の評価は、試験例１と同様の基準で行った。なお、表３中の発明例は本開示を適用した実施例を指し、比較例は本開示を適用していない例を指す。

　以上、本開示によれば、低い鉄損を維持し、かつ、温度上昇を抑制可能となる。

　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

　以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

　（付記１）
　複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層された積層体を備え、
　前記積層体は、複数の屈曲部と、隣り合う前記屈曲部の間に位置する複数の辺部と、を有し、
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部は、積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部に、前記電磁鋼板に面する伝熱経路を有しており、
　前記伝熱経路は、前記辺部のみにある、巻鉄心。

　（付記２）
　前記伝熱経路を有する前記辺部における前記電磁鋼板の占積率は、８６．０％以上９１．０％未満である、付記１に記載の巻鉄心。

　（付記３）
　前記電磁鋼板の積層方向における前記伝熱経路の長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である、付記１又は付記２に記載の巻鉄心。

　（付記４）
　前記伝熱経路は、複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部において、１つ以上３つ以下の前記電磁鋼板間にある、付記１～付記３のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　（付記５）
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部における積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部にスペーサを備え、
　前記スペーサにより前記電磁鋼板間に生じた隙間部分が前記伝熱経路である、付記１～付記４のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　（付記６）
　前記スペーサは、非磁性体である、付記５に記載の巻鉄心。

　（付記７）
　前記伝熱経路は、非磁性かつ絶縁性の伝熱体で形成される、付記１～付記４のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　（付記８）
　前記伝熱経路は、フェノール樹脂により形成される、付記７に記載の巻鉄心。

　（付記９）
　すべての前記辺部に前記伝熱経路がある、付記１～付記８のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　（付記１０）
　前記辺部には、第１辺部と、該第１辺部よりも長い第２辺部とがあり、
　前記伝熱経路は、前記第２辺部のみにある、付記１～付記８のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　（付記１１）
　側面から見たときの前記積層体の形状は、４つの前記辺部と４つの前記屈曲部とを有する八角形である、付記１～付記１０のいずれか１項に記載の巻鉄心。

（付記１２）
　複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層され、複数の屈曲部と、隣り合う前記屈曲部の間に位置する辺部と、を有する積層体を備え、
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部は、積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部に、前記電磁鋼板に面する伝熱流路を有する、巻鉄心。

（付記１３）
　前記伝熱流路を有する前記辺部における前記電磁鋼板の占積率は、８６．０％以上９１．０％未満である、付記１２に記載の巻鉄心。

（付記１４）
　前記電磁鋼板の積層方向における前記伝熱流路の長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である、付記１２又は付記１３に記載の巻鉄心。

（付記１５）
　前記伝熱流路は、複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部において、１つ以上３つ以下の前記電磁鋼板間に備えられる、付記１２～付記１４のいずれか１項に記載の巻鉄心。

（付記１６）
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部における積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部にスペーサを備え、
　前記スペーサにより前記電磁鋼板間に生じた隙間部分が前記伝熱流路である、付記１２～付記１５のいずれか１項に記載の巻鉄心。

（付記１７）
　前記スペーサは、非磁性体である、付記１６に記載の巻鉄心。

（付記１８）
　前記伝熱流路は、非磁性かつ絶縁性の伝熱体で形成される、付記１２～付記１５のいずれか１項に記載の巻鉄心。

（付記１９）
　前記伝熱流路は、フェノール樹脂により形成される、付記１８に記載の巻鉄心。

（付記２０）
　側面から見たときの前記積層体の形状は、八角形である、付記１２～付記１９のいずれか１項に記載の巻鉄心。

　なお、２０１９年９月３日に出願された日本国特許出願２０１９－１６０５４４号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims

　複数の電磁鋼板が側面視で環状に積層された積層体を備え、
　前記積層体は、複数の屈曲部と、隣り合う前記屈曲部の間に位置する複数の辺部と、を有し、
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部は、積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部に、前記電磁鋼板に面する伝熱経路を有しており、
　前記伝熱経路は、前記辺部のみにある、巻鉄心。
　前記伝熱経路を有する前記辺部における前記電磁鋼板の占積率は、８６．０％以上９１．０％未満である、請求項１に記載の巻鉄心。
　前記電磁鋼板の積層方向における前記伝熱経路の長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の巻鉄心。
　前記伝熱経路は、複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部において、１つ以上３つ以下の前記電磁鋼板間にある、請求項１～３のいずれか１項に記載の巻鉄心。
　複数の前記辺部のうちの少なくとも１つの前記辺部における積層された前記電磁鋼板間の少なくとも一部にスペーサを備え、
　前記スペーサにより前記電磁鋼板間に生じた隙間部分が前記伝熱経路である、請求項１～４のいずれか１項に記載の巻鉄心。
　前記スペーサは、非磁性体である、請求項５に記載の巻鉄心。
　前記伝熱経路は、非磁性かつ絶縁性の伝熱体で形成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の巻鉄心。
　前記伝熱経路は、フェノール樹脂により形成される、請求項７に記載の巻鉄心。
　すべての前記辺部に前記伝熱経路がある、請求項１～８のいずれか１項に記載の巻鉄心。
　前記辺部には、第１辺部と、該第１辺部よりも長い第２辺部とがあり、
　前記伝熱経路は、前記第２辺部のみにある、請求項１～８のいずれか１項に記載の巻鉄心。
　側面から見たときの前記積層体の形状は、４つの前記辺部と４つの前記屈曲部とを有する八角形である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の巻鉄心。