WO2023112419A1 - 積層鉄心 - Google Patents

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健 大村
義悠 市原
聡一郎 吉▲崎▼
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a laminated core, and more particularly to a core in which butts are present in transformers and rotating machine cores made by laminating electromagnetic steel sheets.
  • Iron cores for transformers and rotating machines are made by laminating electromagnetic steel sheets after processing them into a predetermined shape.
  • a method of working into a predetermined shape generally, punching is used for rotary machines, and beveling is used for transformers.
  • punching is used for rotary machines
  • beveling is used for transformers.
  • a transformer or a rotating machine is manufactured using a laminated core manufactured by punching or beveling, there is a problem of large variations in iron loss.
  • Patent Documents 1 to 3 are available as techniques for reducing the variation in iron loss.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 focuses on strain introduced during processing as a cause of variations in iron loss, and proposes a method of removing plastic strain by annealing a workpiece after punching.
  • Patent Document 2 focuses on the strain as in Patent Document 1, and proposes a method of removing the strain by shaving.
  • Patent Document 3 attention is paid to the stacking accuracy, and by controlling the shape of the steel plate after bevel processing within a predetermined range, the variation in the stacking accuracy is reduced. technology to improve core loss, excitation current, and noise.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laminated core with good iron loss characteristics.
  • the inventors of the present invention found that the magnetic resistance at the butt part (joint part) of the electromagnetic steel sheets, which are the core materials constituting the laminated core, is It was found to be very large, making it extremely difficult for magnetic flux to pass through.
  • the inventors of the present invention have found that the reason why the magnetic resistance is greatly affected is that the arithmetic mean roughness (Ra) of the machined surface of the electrical steel sheet is affected, and the surface roughness of the machined surface is reduced. It has been found that it is very important to reduce the voids generated at the joint.
  • the present inventors have found that when the gap (porosity of the joint surface) generated at the joint becomes small, the insulating coating adhered to the processed surface of the electromagnetic steel sheet also affects the flow of the magnetic flux. I found out.
  • the present invention is made based on the above findings. That is, the gist and configuration of the present invention are as follows.
  • a laminated core formed by laminating electromagnetic steel sheets processed into a predetermined shape and having butt portions where the processed surfaces of the electromagnetic steel sheets are butted against each other, A laminated core in which the electromagnetic steel sheet has an area ratio of a region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the machined surface of 90% or more of the entire machined surface.
  • Ra arithmetic mean roughness
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between [iron core loss/material iron loss] and the area ratio (%) of a region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the machined surface of the core material.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between [iron core loss/material iron loss] and the adhesion area ratio (%) of the insulating coating on the machined surface of the core material.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram (schematic diagram) explaining the mechanism by which an insulating coating adheres to the machined surface of the core material.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a laminated core (transformer core) having butt portions of core materials.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a laminated core (rotating machine core) having butt portions of core materials.
  • the first point in the present invention is to suppress the arithmetic mean roughness of the machined surface of the electromagnetic steel sheet, which is the core material constituting the laminated core, which is the main factor in the deterioration of iron loss characteristics.
  • sheared surfaces and fractured surfaces are formed on the processed surface. Since the fracture surface has a large surface roughness, it is very important to improve the surface properties of this portion.
  • the surface properties of sheared surfaces are relatively good, and it has been found that it is very important to improve the surface properties of sheared surfaces, although it has received little attention so far.
  • the air gap in the butt part (joint part) of the iron core which is generated when the iron core is constructed by butting the machined surfaces of the electromagnetic steel sheets, is reduced, and the magnetic resistance is reduced. This lowers the magnetic flux and facilitates crossing of the magnetic flux, leading to suppression of loss (iron loss).
  • This sheared surface has fine scratches in the shear direction because the material (workpiece) is rubbed by scratches near the cutting edge and welded metal attached near the cutting edge. This damage increases the surface roughness. These fine scratches can be reduced to a certain extent by sharpening the shape of the cutting edge, strictly selecting lubricating oil, etc., and selecting machining conditions that make it difficult for deposits to form near the cutting edge.
  • continuous use of the blade causes the shape of the cutting edge to dull, and no matter how strictly the conditions are selected, it is difficult to completely prevent deposits, etc., from adhering to the vicinity of the cutting edge. Machining methods using blades such as punching, beveling, etc. have stability problems.
  • a processing method using shock waves there is a processing method using shock waves.
  • a shock wave it is necessary to generate plasma on the surface of the steel plate, which is the material to be worked. Therefore, when processing using a pulse laser or continuous (continuous wave) laser with a pulse width of nanoseconds or more, the laser is irradiated to the workpiece (steel plate) in water or in a state where a water film exists on the surface of the steel plate. As a result, expansion of the plasma is suppressed by the moisture, and a shock wave can be generated.
  • the method is not limited to this method, and there is no problem even if a method of controlling processing using a conventional blade with high precision and high frequency is adopted.
  • processing into a predetermined shape means processing the electromagnetic steel sheet, which is the work material, into a shape that matches the shape of the iron core to be manufactured.
  • processing into a predetermined shape means processing the electromagnetic steel sheet, which is the work material, into a shape that matches the shape of the iron core to be manufactured.
  • different machined surface properties were formed by changing the degree of shock wave by changing the laser output and laser beam diameter.
  • an electrical steel sheet was also processed into a predetermined shape by bevel processing using a blade, which is a conventional method.
  • the iron loss of the laminated cores produced from the above-processed electromagnetic steel sheets and the iron loss of the electromagnetic steel sheets that are the core materials were measured, respectively, and the ratio (iron core iron loss/material iron loss) was obtained.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the machined surface of the magnetic steel sheet, which is the core material was measured, and the area ratio (%) of the region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less with respect to the entire machined surface was determined.
  • FIG. 1 shows [iron core loss/material iron loss] obtained above, and the area ratio (% ).
  • the area ratio of the region where the surface roughness (arithmetic mean roughness (Ra)) of the machined surface is 5 ⁇ m or less was derived as follows. First, 50 processed surfaces were observed with a laser microscope, with a thickness of 300 ⁇ m as one field of view. Then, each observation surface was divided into 5 equal parts in the thickness direction and the direction perpendicular to the thickness, and the surface roughness (arithmetic mean roughness (Ra)) was measured for each divided area.
  • the arithmetic mean roughness of 1250 areas in total derive the number of regions where the arithmetic mean roughness is 5 ⁇ m or less, and divide by 1250 to obtain the arithmetic mean roughness (Ra) on the processed surface
  • the area ratio of the area of 5 ⁇ m or less was taken as the area ratio. That is, the area ratio (%) of the regions with an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface is calculated by [the number of regions with an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less in the above observation regions (1250 locations)/total Number of observed regions (1250)] ⁇ 100.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) in the present invention is a value measured according to JIS B 0601:2001.
  • the area ratio of a region (area) having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less in the entire measurement region (area) on the processed surface was used as an evaluation parameter.
  • the beam diameter of the laser used for processing is different.
  • the increment of the iron loss of the laminated core with respect to the iron loss of the material is different.
  • the degree of adhesion of the insulating coating component to the processed surface was determined by electron probe microanalyzer (EPMA) analysis.
  • EPMA analysis was performed on the same field of view of the sample observed with the laser microscope (50 points with plate thickness ⁇ 300 ⁇ m as one field of view).
  • Two-dimensional mapping images of were acquired by image analysis. Then, in the acquired two-dimensional mapping image, the area of the element that was not present in the base metal and was contained only in the insulating coating component was taken as the area where the insulating coating was adhered. Then, the ratio of the area to which the insulating coating adhered was obtained from the area of the entire observation field of view, and this was defined as the area ratio (%) of the area to which the insulating coating adhered to the entire processed surface.
  • the adhesion area of the insulating coating component was 45% of the entire processed surface area, whereas in the case of laser processing with a beam diameter of 80 ⁇ m, the insulating coating component was deposited.
  • the adhesion area was 15% of the area of the entire processed surface.
  • the reason why the insulating coating adhered to the processed surface is as follows. When a steel plate is processed into a predetermined shape, when a shock wave hits the steel plate, compressive stress is generated at that portion, and tensile stress is generated around that portion. It is believed that this tensile stress pulled the insulating film into the machined portion, and eventually peeled off and adhered to the machined surface.
  • the difference in the degree of adhesion of the insulating coating to the processed surface due to the difference in the laser beam diameter is that the larger the beam diameter, the larger the laser irradiation area and the greater the amount of the insulating coating affected by the laser processing. I think it's because
  • the second point in the present invention is the suppression of adhesion of the insulating coating to the processed surface as described above.
  • processing was performed using shock waves while the surface was wet, and the diameter of the laser beam was varied to insulate the processed surface.
  • Electromagnetic steel sheets (iron core materials) were manufactured in which the coating ratio was varied.
  • bevel processing was performed under various conditions with different clearances, and electrical steel sheets (iron core materials) were manufactured in which the ratio of the insulating coating on the processed surface was varied.
  • the laser output is changed to produce an electrical steel sheet (iron core material) in which the area ratio of the region with an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface satisfies two conditions, that is, within and outside the range of the present invention. manufactured.
  • the iron loss of the manufactured electromagnetic steel sheet (core material) was measured, and a three-phase three-phase laminated core composed of a yoke and legs was measured using the manufactured electromagnetic steel sheet (core material). The iron loss characteristics of the iron core were evaluated.
  • the laminated core of the present invention is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, and is characterized in that the core has butt portions (joint portions) of core materials.
  • Such a laminated core corresponds to a core composed of a yoke portion (yoke) and leg portions as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-86597 in a transformer core (FIG. 4).
  • split core type rotors and stators as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-201460 are applicable (FIG. 5).
  • the surface roughness (arithmetic mean roughness (Ra)) of the machined surface of the iron core material is less than 90%, the voids in the joints of the laminated core become large. As a result, the passage of the magnetic flux through the joint deteriorates, and the loss (iron loss) of the laminated core increases. Therefore, in the present invention, it is important that the area ratio of the region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the machined surface of the iron core material is 90% or more, more preferably 95% or more of the area of the entire machined surface. is.
  • the area ratio of the region may be 100% of the area of the entire processed surface. It is difficult to achieve this requirement only by improving the fracture surface by beveling or punching, which is generally used, and it is important to improve the state of the sheared surface, which is usually considered to have good surface properties.
  • the adhesion area ratio of the insulating coating on the processed surface is preferably 30% or less of the entire processed surface.
  • the adhesion area ratio of the insulating coating is more preferably 20% or less.
  • the lower limit of the adhesion area ratio of the insulating coating is not particularly limited, and may be 0%.
  • the area ratio of the region where the arithmetic mean roughness (Ra) of the processed surface is 5 ⁇ m or less is within the range of the present invention, even if the area ratio of the insulating coating on the processed surface exceeds 30% and the magnetic flux is difficult to pass, Since the influence of the surface roughness of the machined surface is greater, the core loss characteristics of the laminated core can be obtained better than those in which the area ratio of the regions is outside the scope of the present invention. Better characteristics are obtained when the area ratio of the area with an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface is 90% or more of the entire processed surface, and the insulating coating adhesion area ratio on the processed surface is 30% or less. is the case.
  • the best characteristics are obtained when the area ratio of the area where the arithmetic mean roughness (Ra) of the processed surface is 5 ⁇ m or less is 95% or more of the entire processed surface, and the insulating coating adhesion area ratio on the processed surface is 30% or less. is the case.
  • the magnetic steel sheets used in the present invention may be either oriented magnetic steel sheets or non-oriented magnetic steel sheets.
  • non-oriented electrical steel sheets are used for the cores of rotating machines
  • grain-oriented electrical steel sheets are used for the cores of transformers. .
  • the composition of the electromagnetic steel sheet is also not particularly limited, and for example, a known one can be adopted.
  • the preferred composition range of the grain-oriented electrical steel sheet is described below.
  • Si 2.0 to 8.0% by mass
  • Si is an element effective in increasing the electric resistance of steel and improving iron loss.
  • the Si content is 2.0% by mass or more, the iron loss reduction effect is sufficiently enhanced, while when the Si content exceeds 8.0% by mass, the workability is significantly reduced, and the magnetic flux density is also reduced. become a trend. Therefore, the Si content is preferably in the range of 2.0 to 8.0% by mass.
  • Mn 0.005 to 1.0% by mass
  • Mn is an element necessary for improving hot workability. If the Mn content is less than 0.005% by mass, the addition effect is poor, while if the Mn content exceeds 1.0% by mass, the magnetic flux density tends to decrease. Therefore, the Mn content is preferably in the range of 0.005 to 1.0% by mass.
  • Ni 0.03 to 1.50% by mass
  • Sn 0.01 to 1.50% by mass
  • Sb 0.005 to 1.50% by mass
  • Cu 0.03 to 3.0% by mass
  • P At least one selected from 0.03 to 0.50% by mass
  • Mo 0.005 to 0.10% by mass
  • Cr 0.03 to 1.50% by mass
  • Ni improves the hot-rolled sheet structure It is a useful element for improving magnetic properties by However, if the Ni content is less than 0.03% by mass, the effect of improving the magnetic properties is small. On the other hand, if the Ni content exceeds 1.50% by mass, the secondary recrystallization tends to become unstable and the magnetic properties tend to deteriorate. becomes. Therefore, when Ni is contained, the Ni content is preferably in the range of 0.03 to 1.50% by mass.
  • Sn, Sb, Cu, P, Mo, and Cr are elements useful for improving magnetic properties, respectively. Exceeding the above upper limit of each component hinders the development of secondary recrystallized grains. Therefore, when the above elements are contained, it is preferable to contain them within the above content ranges.
  • the balance is preferably Fe and unavoidable impurities. In addition, it is preferable to reduce the amount of components other than the above components as much as possible.
  • Si should be 0.5% by mass or more
  • Al should be 0.1% by mass or more
  • Mn should be 0.05% by mass or more
  • P should be 0.01% by mass or more. is preferred.
  • the upper limits of the contents of these elements are Si: 6.5 mass%, Al: 3.0 mass%, and Mn: 3.0 mass%, respectively. %, and P: 0.5% by mass.
  • Si less than 0.5% by mass
  • Al less than 0.1% by mass
  • Mn less than 0.05% by mass
  • P Even if it is less than 0.01% by mass, there is no problem.
  • Sb, Sn, and Cr known as elements for improving magnetic properties can be added singly or in combination of two or more.
  • the contents of these elements are preferably Sn: 0.5% by mass or less, Sb: 0.5% by mass or less, and Cr: 5.0% by mass or less. This is because even if the content exceeds the above range, the effect of improving the magnetic properties is saturated, and no effective effect of improving the magnetic properties can be expected, and the effect of improving the magnetic properties commensurate with the increase in the alloy cost cannot be obtained. be.
  • the balance is preferably Fe and unavoidable impurities. In addition, it is preferable to reduce the amount of components other than the above components as much as possible.
  • the electromagnetic steel sheet used in the present invention preferably has an insulating coating on its surface (both front and back surfaces).
  • the insulating coating is not particularly limited for both grain-oriented electrical steel sheets and non-oriented electrical steel sheets, and for example, known insulating coatings can be applied.
  • insulating coatings for grain-oriented electrical steel sheets include coatings composed of forsterite coatings mainly composed of MgO and tension coatings composed mainly of magnesium phosphate or aluminum phosphate. Further, for example, ceramic coatings made of nitrides, carbides, and carbonitrides formed by physical vapor deposition and chemical vapor deposition can be used.
  • An example of an insulating coating formed on the surface of a non-oriented electrical steel sheet is a composite insulating coating containing an inorganic substance as a main component and an organic substance.
  • the composite insulating coating is mainly composed of at least one of metal salts such as metal chromates and metal phosphates, or inorganic substances such as colloidal silica, Zr compounds, and Ti compounds, and fine organic resins are dispersed. Insulating coatings with
  • the method of manufacturing the electromagnetic steel sheets, which are the raw materials of the laminated core, is not particularly limited, and the control parameters of each manufacturing method may be adjusted to control within the scope of the present invention.
  • a preferred method is to irradiate a processed portion of a steel sheet with a nanosecond pulse laser with a nanosecond pulse width, a microsecond pulse laser with a microsecond pulse width, or a continuous laser in water or with a water film on the surface of the steel sheet.
  • a processing method using generated shock waves can be mentioned. In machining using conventional mechanical blades, it is unavoidable that the material (workpiece) is rubbed by scratches near the edge of the cutting edge and welded metal attached near the edge of the cutting edge. with fine scratches.
  • the processing method is not limited to the processing method using the shock wave.
  • the nanosecond pulse laser means a laser with a pulse width of 1 nanosecond or more and less than 1000 nanoseconds
  • the microsecond pulse laser means a laser with a pulse width of 1 microsecond or more and less than 1000 microseconds.
  • the manufacturing method of the laminated core of the present invention there is a step of processing an electromagnetic steel sheet as a material into a predetermined shape (processing step), and laminating the electromagnetic steel sheets (core material) processed into a predetermined shape in the above step. and a method of manufacturing a laminated core, which includes a lamination step in which the machined surfaces are butted against each other to form a laminated core. Then, in the working step, the raw material electromagnetic steel sheet is worked so that the area ratio of the region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the worked surface is 90% or more of the entire worked surface.
  • the electromagnetic steel sheet as a material has an insulating coating on the surface
  • the raw material and It is preferable to process the magnetic steel sheet.
  • Example 1 C: 0.01 mass%, Si: 2.2 mass%, Mn: 0.15 mass%, Ni: 0.1 mass%, Al: 60 mass ppm, N: 40 mass ppm, Se: 10 mass ppm and A steel slab containing 5 ppm by mass of S, with the balance being Fe and unavoidable impurities, was produced by continuous casting. After the steel slab was heated to 1200° C., it was hot-rolled into a hot-rolled sheet having a thickness of 2.0 mm, and then subjected to hot-rolled sheet annealing at 1050° C. for 120 seconds. Next, after removing subscales on the surface by pickling with hydrochloric acid, cold rolling was performed to obtain a cold-rolled sheet having a sheet thickness of 0.30 mm.
  • an annealing separator containing MgO as a main component was applied, and final finish annealing was performed at 1150° C. for 20 hours for the purpose of secondary recrystallization, formation of a forsterite film, and purification.
  • a coating liquid for forming an insulating tension film having a concentration of 60% by mass containing colloidal silica and aluminum phosphate it was baked at 880° C. to form an insulating film. This baking treatment also serves as flattening annealing.
  • a sample for evaluating the iron loss characteristics of the material was taken from the electromagnetic steel sheet coil produced as described above, and subjected to strain relief annealing at 800°C for 3 hours, and then the iron loss characteristics of the material according to JIS C 2550. evaluated.
  • the manufactured coil was processed to match the shape of the core of the transformer.
  • the magnetic steel sheets (core material) processed into a predetermined shape were laminated and the core materials were butted together to produce a three-phase, three-legged transformer core of 1500 kVA and a core weight of 1200 kg.
  • Primary and secondary windings were provided on three legs and excited at 1.7 T/50 Hz with a phase shift of 120° to measure the core loss of the transformer (laminated core).
  • the processing of the above iron core material was performed by an underwater laser method, the laser used was a single mode fiber laser that is a continuous wave, and the processing speed was set to 50 mpm.
  • the laser output was varied from 0.5 to 5.0 kW, and the laser beam diameter was varied from 10 to 300 ⁇ m.
  • the laser beam diameter is the diameter of the laser beam on the surface of the steel plate that is the work material.
  • Table 1 shows specific laser outputs and processing speeds.
  • the area ratio of the region with an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface is within the range of the present invention, and the area ratio of the insulating coating on the processed surface is within the preferred range of the present invention.
  • Iron loss increase is large compared to .
  • no. Nos. 5 and 7 show that the iron loss increment is suppressed as compared with the case where the area ratio of the region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the machined surface is outside the scope of the present invention.
  • a laminated core with good core loss characteristics can be obtained by using, as a core material, an electrical steel sheet in which the area ratio of a region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface satisfies the range of the present invention. can be done.
  • a coating solution for forming an insulating film which is a mixture of aluminum dichromate, emulsion resin and ethylene glycol, was applied to the surface of the steel plate, and then baked at 300° C. to form an insulating film.
  • the iron core material was processed by laser processing with a water film of 3 ⁇ m on the surface of the steel sheet, using shock waves to create a predetermined shape. After that, the core materials were stacked to form a laminated core (stator).
  • the no-load loss of the manufactured motor was measured at 3500 rpm using a motor characteristic evaluation device comprising a brake motor, a tachometer, a torque meter, a power meter, and the like.
  • a nanosecond pulse laser was used to process the iron core material shape, and the processing speed was set to 100 mpm.
  • the laser output was varied within the range of 3.0 to 8.0 kW, and the laser beam diameter was varied within the range of 10 to 300 ⁇ m.
  • Table 2 shows specific laser outputs and processing speeds.
  • the area ratio of the region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface is within the range of the present invention, and the area ratio of the insulating coating on the processed surface is within the preferred range of the present invention.
  • the increase in iron loss is relatively large. However, no. Nos. 5 and 7 show that the increase in iron loss is suppressed as compared with the case where the area ratio of the area having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the machined surface is outside the range of the present invention.
  • a laminated core with good core loss characteristics is obtained by using an electrical steel sheet whose area ratio of a region having an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 ⁇ m or less on the processed surface satisfies the range of the present invention as a core material. be able to.

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Abstract

鉄損特性が良好な積層鉄心を提供する。　本発明の積層鉄心は、所定の形状に加工された電磁鋼板が積層されてなり、かつ、前記電磁鋼板の加工面が突き合わされた突合せ部を有し、前記電磁鋼板は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が、加工面全体の９０％以上である。

Description

積層鉄心
　本発明は、積層鉄心に関し、特に、電磁鋼板を積層して作製される変圧器や回転機用鉄心の中で突合せ部が存在する鉄心に関するものである。
　変圧器や回転機用の鉄心は、電磁鋼板を所定の形状に加工した後、それらを積層して作製される。所定の形状に加工する方法としては、一般的には回転機用では打ち抜き加工、変圧器用では斜角加工が用いられる。打ち抜き加工や斜角加工によって作製された積層鉄心を用いて変圧器や回転機を作製すると、鉄損のばらつきが大きいという問題がある。
　この鉄損のばらつきを低減する技術としては、例えば特許文献１～３がある。特許文献１では、鉄損のばらつきの原因として加工時に導入される歪に着目し、打ち抜き加工後の被加工材を焼鈍して塑性歪を除去する方法が提案されている。特許文献２では、特許文献１と同様に歪に着目し、この歪をシェービング加工で除去する方法が提案されている。特許文献３では、積み精度に着目し、斜角加工後の鋼板形状を所定の範囲内に制御することで積み精度のばらつきが低下し、結果として鋼板接合部の空隙が小さくなり、変圧器鉄心の鉄損、励磁電流、騒音が改善するという技術を開示している。
特開平７－２９８５７０号公報 特開２０１１－２１７５６５号公報 特開２０１４－８６５９７号公報
　上記従来の技術を適用することで、ある程度の積層鉄心の鉄損の特性向上が実現可能であるが、更なる特性向上が求められているのが現状である。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鉄損特性が良好な積層鉄心を提供することを目的とする。
　本発明者らは、鉄損が設計値よりも大幅に大きくなった積層鉄心を詳細に分析した結果、積層鉄心を構成する鉄心素材である電磁鋼板の突合せ部（接合部）での磁気抵抗が非常に大きくなっており、磁束が非常に通過しにくい状態になっていることを突き止めた。本発明者らは、更なる調査により磁気抵抗に大きな影響を与えているのは、前記電磁鋼板の加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）が影響しており、加工面の表面粗さを低下させ、接合部で発生する空隙を小さくすることが非常に重要であることを見出した。さらに、本発明者らは、接合部で発生する空隙（接合面の空隙率）が小さくなった場合は、前記電磁鋼板の加工面に付着する絶縁被膜も磁束の通りに影響を与えることも新たに知見した。
　本発明は、上記した知見に基づきなされたものである。すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
［１］所定の形状に加工された電磁鋼板が積層されてなり、かつ、前記電磁鋼板の加工面が突き合わされた突合せ部を有する積層鉄心であって、
前記電磁鋼板は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が、加工面全体の９０％以上である、積層鉄心。
［２］前記電磁鋼板は、表面に絶縁被膜を有し、前記加工面における前記絶縁被膜の付着した面積の面積率が、加工面全体の３０％以下である、［１］に記載の積層鉄心。
　本発明によれば、鉄損特性が良好な積層鉄心を提供することができる。本発明によれば、回転機や変圧器用鉄心の鉄損特性を大幅に改善させることが可能になる。
図１は、［鉄心の鉄損／素材鉄損］と、鉄心素材の加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率（％）との関係を示す図である。 図２は、［鉄心の鉄損／素材鉄損］と、鉄心素材の加工面における絶縁被膜の付着面積率（％）との関係を示す図である。 図３は、鉄心素材の加工面に絶縁被膜が付着するメカニズムを説明する説明図（模式図）である。 図４は、鉄心素材の突合せ部を有する積層鉄心（変圧器用鉄心）の一例を示す模式図である。 図５は、鉄心素材の突合せ部を有する積層鉄心（回転機用鉄心）の一例を示す模式図である。
　以下、本発明について具体的に説明する。
　本発明における第一のポイントは、鉄損特性劣化の主要因である積層鉄心を構成している鉄心素材である電磁鋼板の加工面の算術平均粗さを抑制することである。一般的な加工方法である打ち抜き加工や斜角加工といった刃を使用する加工では、加工面に、せん断面および破断面が形成される。破断面は表面粗さが大きいので、この部分の表面性状を改善することは非常に重要である。一方で、せん断面は比較的表面性状が良好で、これまで注目度は低かったが、せん断面の表面性状を改善することも非常に重要であることが判明した。せん断面を含む加工面の算術平均粗さを制御することによって、電磁鋼板の加工面同士を突き合わせて鉄心を構成した際に生じる鉄心の突合せ部（接合部）の空隙が小さくなり、磁気抵抗が下がって磁束の渡りが容易になり、損失（鉄損）の抑制につながる。
　このせん断面には、刃先付近の傷や、刃先付近についた溶着金属等によって材料（被加工材）がこすられるために、せん断方向に細かい傷がつく。この傷が表面粗さを増大させている。この細かい傷は、刃先形状を先鋭化し、潤滑油などの選定を厳密に行い、刃先付近に溶着物がつきにくい加工条件を選定すれば、ある程度低減することができる。しかしながら、刃を連続使用することで刃先の形状は鈍化していくし、どんなに条件を厳密に選定しても完全に刃先付近への溶着物等の付着を防止することは困難なため、せん断加工、打ち抜き加工、斜角加工などの刃を用いた加工方法は安定性に問題がある。
　よって、刃を用いた加工ではない方法を選択する方がより好ましい。具体的には、衝撃波を利用した加工方法が挙げられる。衝撃波を発生させるためには、加工が施される被加工材である鋼板表面にプラズマを生成させる必要がある。そのため、パルス幅がナノ秒以上のパルスレーザあるいは連続（連続波）レーザを用いて加工する場合では、水中または鋼板表面に水膜がある状態で前記レーザを被加工材（鋼板）に照射する。これにより、水分によってプラズマの膨張が抑制され、衝撃波を発生させることが可能になる。前述したような方法で加工することが好ましいが、この方法に限定されるわけではなく、従来の刃を用いた加工などを高精度・高頻度に制御する方法を採用しても問題はない。
　今回、連続レーザを水中で被加工材である電磁鋼板に照射することで衝撃波を発生させて所定の形状の電磁鋼板（鉄心素材）とする加工を実施し、継鉄と脚部で構成された三相三脚の積層鉄心を作製し、その鉄心の鉄損特性を評価した。ここで、所定の形状に加工するとは、被加工材である電磁鋼板を、作製する鉄心形状に合わせた形状に加工することを意味する。被加工材である電磁鋼板を所定の形状に加工する際、レーザ出力とレーザビーム径を変化させて、衝撃波の程度を変化させることで異なる加工面性状を形成させた。比較として、従来法である刃を用いた斜角加工でも電磁鋼板を所定の形状に加工した。
　上記加工した電磁鋼板からそれぞれ作製した積層鉄心の鉄損と、鉄心素材である電磁鋼板の鉄損（素材鉄損）をそれぞれ測定し、その割合（鉄心の鉄損／素材鉄損）を求めた。また、鉄心素材である電磁鋼板の加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定し、加工面全体に対する算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率（％）を求めた。
　図１に、上記で求めた、［鉄心の鉄損／素材鉄損］と、鉄心素材として用いた電磁鋼板の加工面全体に対する算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率（％）との関係を示す。ここで、加工面の表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ））が５μｍ以下の領域の面積率は以下のように導出した。まず、板厚×３００μｍを１視野として、５０カ所の加工面をレーザ顕微鏡を用いて観察した。そして、各観察面を板厚方向・板厚直角方向にそれぞれ５等分ずつに分割し、分割した領域ごとに表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ））を計測した。全体で１２５０カ所の領域の算術平均粗さを測定し、その中で算術平均粗さが５μｍ以下の領域数を導出し、１２５０で除することで、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率とした。すなわち、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率（％）は、［上記観察領域（１２５０カ所）のうち算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域数／全観察領域数（１２５０）］×１００で算出した。なお、本発明において算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１に準拠して測定される値である。加工面における全測定領域（面積）における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域（面積）の面積率を評価パラメータとして使用した。
　結果を図１に示す。図１に示すように、レーザ加工したものでは加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が９０％以上となることで、鉄心素材である電磁鋼板の鉄損（素材鉄損）に対する積層鉄心の鉄損増加率が抑制されていることが分かった。比較とした斜角加工では、種々の条件で加工を試みたが、今回は、せん断面の性状を制御するのが困難で、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が９０％以上となる電磁鋼板（鉄心素材）を得ることはできなかった。
　さらに、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が加工面全体の９０％以上の電磁鋼板を鉄心素材として用いた場合において、加工に用いたレーザのビーム径が異なる場合、素材鉄損に対する積層鉄心の鉄損の増分が異なることが判明した。この原因を調査した結果、絶縁被膜成分の加工面への付着程度が異なることが判明した。絶縁被膜成分の加工面への付着程度は、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）分析により求めた。具体的には、レーザ顕微鏡観察したサンプルの同じ視野（板厚×３００μｍを１視野として、５０カ所）についてＥＰＭＡ分析を行い、地鉄には存在せず、絶縁被膜成分にのみ含まれている元素の二次元マッピング画像を画像解析によって取得した。そして、取得した二次元マッピング画像において、地鉄には存在せず、絶縁被膜成分にのみ含まれている元素の領域を絶縁被膜の付着した面積とした。そして、上記観察視野全体の面積のうち、絶縁被膜の付着した面積の割合を求め、これを、加工面全体に対する絶縁被膜の付着した面積の面積率（％）とした。その結果、ビーム径２００μｍでレーザ加工したものは、絶縁被膜成分の付着面積が加工面全体の面積の４５％であったのに対して、ビーム径８０μｍでレーザ加工したものは、絶縁被膜成分の付着面積が加工面全体の面積の１５％であった。
　絶縁被膜が加工面に付着した原因としては次のように考えている。鋼板を所定の形状に加工する際に、衝撃波が鋼板に当たるとその部分では圧縮応力が発生し、それによってその部分の周辺には引張応力が発生する。この引張応力によって絶縁被膜は加工部に引き込まれ、最終的には剥離して加工面に付着したものと考えている。レーザのビーム径の相違により、加工面への絶縁被膜の付着の程度が相違したのは、ビーム径が大きい方がレーザの照射面積が広く、レーザ加工による影響を受けた絶縁被膜の量が多かったためではないかと考えている。
　本発明における第二のポイントは、上述したように加工面への絶縁被膜の付着抑制である。今回、パルス幅がマイクロ秒のマイクロ秒パルスレーザを使用して、表面に水分を付着させた状態で衝撃波を利用した加工を実施し、そのときのレーザビーム径を変化させて加工面での絶縁被膜の付着割合を変化させた電磁鋼板（鉄心素材）を製造した。比較として、クリアランスを変更した種々の条件で斜角加工を行い、加工面での絶縁被膜の付着割合を変化させた電磁鋼板（鉄心素材）を製造した。さらにレーザ加工では、レーザ出力を変更して加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲内と範囲外の２条件となる電磁鋼板（鉄心素材）を製造した。並行して、前記製造した電磁鋼板（鉄心素材）の鉄損を測定し、さらに、継鉄と脚部で構成された三相三脚の積層鉄心を前記製造した電磁鋼板（鉄心素材）を用いて作製し、その鉄心の鉄損特性を評価した。
　結果を図２に示す。図２に示されるように、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲内であれば、加工面への絶縁被膜の付着割合（付着面積率）によらず鉄損劣化抑制効果は確認できる。さらに、加工面への絶縁被膜の付着割合が３０％以下で最も高い鉄損劣化抑制効果が得られることが判明した。また、比較とした斜角加工した電磁鋼板（鉄心素材）では加工面における絶縁被膜の付着面積率を３０％以下に低減することができなかった。これは、刃を用いた加工を行う際にも絶縁被膜が加工部分へ引っ張られるが、その影響面積がレーザ加工より大きく、より多くの絶縁被膜が加工部に入り込んだためと考えられる（図３）。
　次に、本発明に係る積層鉄心に関して具体的に説明する。
　本発明の積層鉄心は、電磁鋼板を複数枚積層することで構成され、該鉄心に鉄心素材の突合せ部（接合部）が存在することが特徴である。このような積層鉄心としては、変圧器用鉄心においては特開２０１４－８６５９７号公報に示されるような継鉄部（ヨーク）と脚部で構成される鉄心が該当する（図４）。また、回転機用においては特開２０１９－２０１４６０号公報に開示されているような分割コアタイプのロータやステータが該当する（図５）。
　鉄心素材の加工面において、該加工面の表面粗さ（算術平均粗さ（Ｒａ））が５μｍ以下の領域の面積率が９０％未満になると、積層鉄心としたときの接合部の空隙が大きくなり、接合部の磁束の通りが悪くなり積層鉄心の損失（鉄損）が増大する。よって、本発明では、鉄心素材の加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率を、加工面全体の面積の９０％以上、より好ましくは９５％以上にすることが重要である。前記領域の面積率は、加工面全体の面積の１００％であってもよい。この規定は、一般的に用いられる斜角や打ち抜き加工による破断面の改善だけでは達成困難で、通常、表面性状が良好とされているせん断面の状態も改善することが重要である。
　また、鉄心素材が表面に絶縁被膜を有する場合において、加工面における絶縁被膜の付着面積率が３０％より大きくなると、その付着部分では磁束が流れにくくなるので、損失（鉄損）が増大してしまう。よって、加工面における絶縁被膜の付着面積率は、加工面全体の３０％以下であることが好ましい。前記絶縁被膜の付着面積率は２０％以下がより好ましい。なお、前記絶縁被膜の付着面積率の下限は特に限定されず０％であってもよい。加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲内であれば、加工面における絶縁被膜の付着面積率が３０％超となり磁束が渡りにくくなっても、加工面の表面粗さの影響の方が大きいため、前記領域の面積率が本発明の範囲外のものよりも良好な積層鉄心の鉄損特性が得られる。より良好な特性が得られるのは、加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が加工面全体の９０％以上かつ加工面における絶縁被膜の付着面積率が３０％以下の場合である。最も良好な特性が得られるのは、加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が加工面全体の９５％以上かつ加工面における絶縁被膜の付着面積率が３０％以下の場合である。
　本発明で使用される電磁鋼板は、方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板どちらでもよい。一般的には回転機用の鉄心には無方向性電磁鋼板、変圧器用の鉄心には方向性電磁鋼板が使用されるが、例外も存在するので特にどちらの電磁鋼板を使用するかは限定されない。
　電磁鋼板の組成も特に限定されず、例えば公知のものを採用することができる。以下に、方向性電磁鋼板の好適な組成範囲を述べる。
　Ｓｉ：２．０～８．０質量％
　Ｓｉは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素である。Ｓｉ含有量が２．０質量％以上であると鉄損低減効果が十分に高められ、一方、Ｓｉ含有量が８．０質量％を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下する傾向となる。そのため、Ｓｉ含有量は２．０～８．０質量％の範囲とすることが好ましい。
　Ｍｎ：０．００５～１．０質量％
　Ｍｎは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素である。Ｍｎ含有量が０．００５質量％未満ではその添加効果に乏しく、一方、Ｍｎ含有量が１．０質量％を超えると磁束密度が低下する傾向となる。そのため、Ｍｎ含有量は０．００５～１．０質量％の範囲とすることが好ましい。
　Ｎｉ：０．０３～１．５０質量％、Ｓｎ：０．０１～１．５０質量％、Ｓｂ：０．００５～１．５０質量％、Ｃｕ：０．０３～３．０質量％、Ｐ：０．０３～０．５０質量％、Ｍｏ：０．００５～０．１０質量％およびＣｒ：０．０３～１．５０質量％のうちから選んだ少なくとも１種
　Ｎｉは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、Ｎｉ含有量が０．０３質量％未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方、Ｎｉ含有量が１．５０質量％を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する傾向となる。そのため、Ｎｉを含有する場合、Ｎｉ含有量は０．０３～１．５０質量％の範囲とするのが好ましい。
　また、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｐ、ＭｏおよびＣｒはそれぞれ磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記した各成分の下限に満たないと、磁気特性の向上効果が小さく、一方、上記した各成分の上限を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害される。そのため、上記元素を含有する場合、それぞれ上記含有量の範囲で含有させることが好ましい。
　残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが好ましい。また、上記成分以外の成分に関しては、できる限り低減することが好ましい。
　次に、無方向性電磁鋼板の好適な組成範囲を述べる。
　Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｐを含有することで、電気抵抗を高めることが可能で、本発明の趣旨を損なうことなく、更なる鉄損の改善が達成できる。鉄損低減効果をより享受するためには、Ｓｉは０．５質量％以上、Ａｌは０．１質量％以上、Ｍｎは０．０５質量％以上、Ｐは０．０１質量％以上含有させることが好ましい。一方、これらの元素を大量に添加すると加工性が劣化するので、これらの元素の含有量の上限は、それぞれＳｉ：６．５質量％、Ａｌ：３．０質量％、Ｍｎ：３．０質量％、Ｐ：０．５質量％とすることが好ましい。ただし、これらの元素を添加しなくても、本発明の効果は十分に得られるので、Ｓｉ：０．５質量％未満、Ａｌ：０．１質量％未満、Ｍｎ：０．０５質量％未満、Ｐ：０．０１質量％未満であっても問題はない。
　また、上記成分に加えて、磁気特性の改善元素として知られるＳｂ、Ｓｎ、Ｃｒを単独でまたは２種以上を組み合わせて添加することが出来る。これらの元素の含有量は、それぞれＳｎ：０．５質量％以下、Ｓｂ：０．５質量％以下およびＣｒ：５．０質量％以下とすることが好ましい。なぜなら、前記含有量の範囲を超えて添加しても磁気特性改善効果は飽和して、効果的な磁気特性改善効果は期待できず、合金コストアップに見合った磁性改善効果が得られないからである。
　残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが好ましい。また、上記成分以外の成分に関しては、できる限り低減することが好ましい。
　本発明で使用する電磁鋼板は、表面（表裏面）に絶縁被膜を有することが好ましい。前記絶縁被膜は方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板ともに特に限定されることはなく、例えば公知の絶縁被膜を適用することができる。
　方向性電磁鋼板の絶縁被膜としては、例えばＭｇＯを主体としたフォルステライト被膜とリン酸マグネシウムあるいはリン酸アルミニウムを主成分とする張力被膜からなる被膜が挙げられる。また、例えば、物理蒸着法、化学蒸着法により形成される、窒化物、炭化物、炭窒化物からなるセラミック被膜が挙げられる。
　無方向性電磁鋼板の表面に形成される絶縁被膜としては、例えば、無機物を主体として、さらに有機物を含んだ複合絶縁被膜が挙げられる。複合絶縁被膜としては、例えばクロム酸金属塩、リン酸金属塩などの金属塩、または、コロイダルシリカ、Ｚｒ化合物、Ｔｉ化合物等の無機物の少なくとも１種を主体とし、微細な有機樹脂が分散している絶縁被膜が挙げられる。
　積層鉄心の素材となる電磁鋼板の製造方法は、特に限定されず、各製造方法の制御パラメータを調整して本発明の範囲に制御すればよい。好ましい方法としては、パルス幅がナノ秒のナノ秒パルスレーザやパルス幅がマイクロ秒のマイクロ秒パルスレーザもしくは連続レーザを水中または鋼板表面に水膜がある状態で鋼板の加工部に照射することで発生する衝撃波を用いた加工方法が挙げられる。従来の機械的な刃を用いた加工では、切刃刃先付近の傷や、刃先付近についた溶着金属等によって材料（被加工材）がこすられることは不可避であるために、材料にはせん断方向に細かい傷がつく。よって、機械的ではなく上記のような衝撃波を用いた加工では、原理上、加工面の粗さを増大させる因子が少なく、安定的に粗さが小さい加工面を得ることが可能になる。また、衝撃波を用いた加工は非常に短い時間で加工が完了するので、衝撃波で発生する圧縮応力が影響を及ぼす範囲も非常に限定的となる。その結果、加工面に流れ込む絶縁被膜の量も抑制できる。ただし、その他の従来より用いられている打ち抜き加工や斜角加工でも高精度・高頻度に加工条件を制御すれば、本発明の範囲内ないし好適範囲内に加工面粗さや絶縁被膜付着率を制御することは不可能ではない。よって、加工方法としては、上記衝撃波を用いた加工方法に限定されることはない。なお、ナノ秒パルスレーザとは、パルス幅が１ナノ秒以上１０００ナノ秒未満のレーザ、マイクロ秒パルスレーザとは、パルス幅が１マイクロ秒以上１０００マイクロ秒未満のレーザを意味する。
　本発明の積層鉄心の製造方法の一例としては、素材となる電磁鋼板を所定の形状に加工する工程（加工工程）と、前記工程で所定の形状に加工した電磁鋼板（鉄心素材）を積層し、かつ、加工面を突き合わせて積層鉄心とする積層工程を含む、積層鉄心の製造方法が挙げられる。そして、前記加工工程では、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が、加工面全体の９０％以上となるように、素材となる電磁鋼板に加工を施す。また、素材となる電磁鋼板が、表面に絶縁被膜を有する場合、前記加工工程では、加工面における絶縁被膜の付着した面積の面積率が、加工面全体の３０％以下となるように、素材となる電磁鋼板に加工を施すことが好ましい。
　（実施例１）
　Ｃ：０．０１質量％、Ｓｉ：２．２質量％、Ｍｎ：０．１５質量％、Ｎｉ：０．１質量％、Ａｌ：６０質量ｐｐｍ、Ｎ：４０質量ｐｐｍ、Ｓｅ：１０質量ｐｐｍおよびＳ：５質量ｐｐｍを含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の成分組成になる鋼スラブを連続鋳造にて製造した。前記鋼スラブを、１２００℃に加熱後、熱間圧延により板厚：２．０ｍｍの熱延板としたのち、１０５０℃で１２０秒の熱延板焼鈍を施した。ついで、塩酸酸洗により表面のサブスケールを除去したのち、冷間圧延を実施して、板厚：０．３０ｍｍの冷延板とした。
　ついで、酸化度ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２＝０．４０、均熱温度：８６０℃で６０秒保持する脱炭焼鈍を施した。その後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶・フォルステライト被膜形成および純化を目的とした最終仕上げ焼鈍を１１５０℃、２０Ｈｒの条件で実施した。そして、コロイダルシリカとリン酸アルミニウムからなる濃度６０質量％の絶縁張力被膜形成用のコーティング液を塗布した後、８８０℃にて焼付けて絶縁被膜を形成した。この焼付け処理は、平坦化焼鈍も兼ねている。
　その後、上記のようにして作製した電磁鋼板コイルより、素材の鉄損特性評価用サンプルを採取し、８００℃で３時間の歪取り焼鈍を行った後に、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０に従って前記素材の鉄損特性を評価した。前記素材特性の評価と並行して、作製した上記コイルに変圧器の鉄心形状に合わせた加工を施した。そして、所定の形状に加工した後の電磁鋼板（鉄心素材）を積層し、かつ、鉄心素材を突き合せて１５００ｋＶＡ、鉄心重量１２００ｋｇの３相３脚変圧器鉄心を作製した。３つの脚に一次および二次巻き線を行い、１２０°ずつ位相をずらして１．７Ｔ／５０Ｈｚで励磁し、変圧器（積層鉄心）の鉄損を測定した。
　上記鉄心素材の加工は、水中レーザ方式で行い、レーザは連続波であるシングルモードファイバーレーザを使用し、加工速度を５０ｍｐｍとした。レーザ出力を０．５～５．０ｋＷ、レーザビーム径を１０～３００μｍの範囲内で変化させた。なお、本明細書においてレーザビーム径は、被加工材である鋼板表面でのレーザビーム径である。具体的なレーザ出力、加工速度に関しては表１に示す。加工後の鉄心素材（電磁鋼板）において、加工面全体に対する、加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率（％）および加工面における絶縁被膜の付着面積率（％）を上述のように評価した。
　表１に結果を示す。Ｎｏ．１、２、３、４、６は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲を満足しており、さらに加工面における絶縁被膜の付着面積率が本発明の好適範囲を満たしている。Ｎｏ．１、２、３、４、６は、鉄心素材から積層鉄心としたときの鉄損劣化が抑制されていることが分かる。Ｎｏ．８、９、１０、１１は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲外であることから、鉄心素材から積層鉄心としたときの鉄損劣化が非常に大きくなっている。Ｎｏ．５、７は、加工面における絶縁被膜の付着面積率は本発明の好適範囲を外れているが、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率は本発明の範囲内である。Ｎｏ．５、７は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲内で、かつ、加工面における絶縁被膜の付着面積率が本発明の好適範囲内のものに比べると鉄損増分が大きい。しかしながら、Ｎｏ．５、７は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲外のものよりは鉄損増分は抑制されていることが分かる。このように、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲を満足する電磁鋼板を鉄心素材とすることで、鉄損特性が良好な積層鉄心を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　（実施例２）
　Ｓｉ：３．１質量％、Ｍｎ：０．０３質量％、Ａｌ：０．３質量％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを製造し、熱間圧延により１．８ｍｍの熱延板とした。その後、１０００℃×６０ｓｅｃの熱延板焼鈍の後、冷間圧延により板厚０．３０ｍｍとし、続いて１０４０℃×１０ｓｅｃ、Ｎ２：Ｈ２＝７０：３０（体積比）、露点－５０℃の条件で仕上げ焼鈍を行った。その後、鋼板表面に重クロム酸アルミニウム、エマルジョン樹脂およびエチレングリコールを混合した絶縁被膜形成用のコーティング液を塗布した後、３００℃で焼き付けて絶縁被膜を形成した。
　かくして得られた電磁鋼板コイルから、圧延方向と圧延直角方向に半量ずつのエプスタイン試験片を切り出しＪＩＳ　Ｃ　２５５０－３で定める方法により素材の鉄損Ｗ１０／４００を評価した。前記素材の評価と並行して、このコイルより所定の形状に加工して得た電磁鋼板（鉄心素材）を積層させ、かつ、鉄心素材を突き合わせて分割型ステータとした。３相４極２４スロットの分布巻き希土類磁石ＩＰＭモータ（定格出力７２０Ｗ）の一体型ロータ、および前記分割型ステータを用いてモータに組みあげた。
　上記鉄心素材の加工は、鋼板表面に３μｍの水膜が存在する状態でレーザ加工することで、衝撃波を利用して所定の形状とする加工とした。その後、前記鉄心素材を回し積みして積層鉄心（ステータ）とした。作製したモータについて、ブレーキモータと回転計、トルク計、電力計などからなるモータ特性評価装置を用いて回転数３５００ｒｐｍの無負荷損を測定した。
　鉄心素材形状への加工はナノ秒パルスレーザを使用し、加工速度を１００ｍｐｍとした。レーザ出力を３．０～８．０ｋＷ、レーザビーム径を１０～３００μｍの範囲内で変化させた。具体的なレーザ出力、加工速度に関しては表２に示す。加工後の鉄心素材（電磁鋼板）において、加工面全体に対する、加工面の算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率（％）および加工面における絶縁被膜の付着面積率（％）を上述のように評価した。
　表２に結果を示す。Ｎｏ．１、２、３、４、６は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲を満足しており、さらに加工面における絶縁被膜の付着面積率が本発明の好適範囲を満たしている。Ｎｏ．１、２、３、４、６は、鉄心素材から積層鉄心としたときの鉄損劣化が抑制されていることが分かる。Ｎｏ．８、９、１０、１１は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲外であることから、鉄心素材から積層鉄心としたときの鉄損劣化が非常に大きくなっている。Ｎｏ．５、７は、加工面における絶縁被膜の付着面積率は本発明の好適範囲を外れているが、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率は本発明範囲内である。Ｎｏ．５、７は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明範囲内で、かつ、加工面における絶縁被膜の付着面積率が本発明の好適範囲内のものに比べると鉄損増分が大きい。しかしながら、Ｎｏ．５、７は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍ以下の領域の面積率が本発明範囲外のものよりは鉄損増分は抑制されていることが分かる。このように、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が本発明の範囲を満足する電磁鋼板を鉄心素材とすることで、鉄損特性が良好な積層鉄心を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (2)

  1. 　所定の形状に加工された電磁鋼板が積層されてなり、かつ、前記電磁鋼板の加工面が突き合わされた突合せ部を有する積層鉄心であって、
    前記電磁鋼板は、加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下の領域の面積率が、加工面全体の９０％以上である、積層鉄心。
  2. 　前記電磁鋼板は、表面に絶縁被膜を有し、前記加工面における前記絶縁被膜の付着した面積の面積率が、加工面全体の３０％以下である、請求項１に記載の積層鉄心。
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