JP2021025074A - Oriented electromagnetic steel sheet, wound iron core, oriented electromagnetic steel sheet production method, and wound iron core production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板、及び、この方向性電磁鋼板を巻回して形成された巻鉄芯に関する。
また、本発明は、方向性電磁鋼板に、その板幅方向に延在する溝を板長方向に所定間隔で形成する溝加工工程を含む方向性電磁鋼板の製造方法、及び、その方向性電磁鋼板を巻回して形成する鋼板巻回工程を含む巻鉄芯の製造方法に関する。
The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction, and a wound iron core formed by winding the grain-oriented electrical steel sheet.
Further, the present invention comprises a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, which includes a groove processing step of forming grooves extending in the plate width direction at predetermined intervals in the plate length direction, and the grain-oriented electrical steel sheet. The present invention relates to a method for manufacturing a wound steel core including a steel sheet winding step of winding a steel sheet to form the steel sheet.
方向性電磁鋼板は、比較的小さな磁化力において磁化する際のエネルギー損失（鉄損）が低いため、例えば変圧器（トランス）の巻鉄芯を製造するために用いられている。このような巻鉄芯に用いられる方向性電磁鋼板は、低鉄損であることが求められる。
方向性電磁鋼板の鉄損を改善する方策の一つとして、方向性電磁鋼板に溝を導入することで溝周辺に磁極を発生させ、磁区を細分化し、異常渦電流損を下げることができる技術（耐ＳＲＡ性磁区制御）が知られている（例えば、特許文献１〜６参照）。耐ＳＲＡ性とは、高温の応力緩和焼鈍「ＳＲＡ（Stress Relief Annealing）」を行っても鉄損改善効果が消滅しないことを意味する。
Since a grain-oriented electrical steel sheet has a low energy loss (iron loss) when magnetized with a relatively small magnetization force, it is used, for example, for manufacturing a wound iron core of a transformer. The grain-oriented electrical steel sheet used for such a wound steel core is required to have a low iron loss.
As one of the measures to improve the iron loss of grain-oriented electrical steel sheet, a technology that can generate magnetic poles around the groove by introducing a groove in the grain-oriented electrical steel sheet, subdivide the magnetic domain, and reduce the abnormal eddy current loss. (SRA-resistant magnetic domain control) is known (see, for example, Patent Documents 1 to 6). The SRA resistance means that the iron loss improving effect is not extinguished even if high-temperature stress relaxation annealing "SRA (Stress Relief Annealing)" is performed.
従来、耐ＳＲＡ性磁区制御のための溝は、方向性電磁鋼板の全幅にわたり形成されている。
耐ＳＲＡ性磁区制御のための溝を設けることにより、鉄損を低くした電磁鋼板を提供できるようになったが、この電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯においては、交流通電時に騒音が発生し易い問題がある。
即ち、電磁鋼板に溝を形成した部分は巻鉄芯において空隙部分となるので、交流通電時の磁歪現象により電磁鋼板に伸縮を生じると、空隙部分が共振点となる可能性があり、低周波騒音などの騒音発生の原因となる問題がある。
Conventionally, a groove for controlling an SRA-resistant magnetic domain is formed over the entire width of a grain-oriented electrical steel sheet.
By providing a groove for controlling the SRA-resistant magnetic domain, it has become possible to provide an electromagnetic steel sheet with low iron loss. However, in the wound iron core constructed by winding this electromagnetic steel sheet, noise is generated when alternating current is applied. There is a problem that is likely to occur.
That is, since the portion where the groove is formed in the electrical steel sheet becomes a gap portion in the wound iron core, if the electromagnetic steel sheet expands or contracts due to the magnetic strain phenomenon during AC energization, the gap portion may become a resonance point and the frequency is low. There is a problem that causes noise such as noise.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、鉄損改善率に優れ、巻鉄芯を構成した場合に騒音を抑制できる方向性電磁鋼板とその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、鉄損改善率に優れ、騒音を抑制した巻鉄芯とその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet having an excellent iron loss improvement rate and capable of suppressing noise when a wound iron core is formed, and a method for manufacturing the same. To do.
Further, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a wound iron core having an excellent iron loss improvement rate and suppressing noise, and a method for manufacturing the same.
「１」本形態の方向性電磁鋼板は、板幅方向に延在する溝を板長方向に所定間隔で複数形成した方向性電磁鋼板であって、巻鉄芯巻回用の板幅を有し、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをａｖｅと定義すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下であることを特徴とする。 "1" The directional electromagnetic steel plate of the present embodiment is a directional electromagnetic steel plate in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction, and has a plate width for winding an iron core. Then, if the standard deviation of the groove depth of the groove along the plate width direction is defined as σ and the average groove depth of the groove along the plate width direction is defined as ave, the groove depth indicated by σ / ave is defined. The variation is 0.05 or more and 0.17 or less.
板幅方向に延在する溝を板長方向に所定間隔で複数形成した方向性電磁鋼板を巻回して巻鉄芯を構成した場合、巻回し積層した下層の方向性電磁鋼板と上層の方向性電磁鋼板との間に溝の存在により空隙を生じる。しかし、溝深さばらつきを０．０５以上０．１７以下としているので、巻鉄芯の振動モードを複雑にできる。この結果、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を用いた場合より、共振を抑制できるので、通電時に発生する騒音を抑制できる。このため、低騒音化した巻鉄芯を提供できる。
また、溝深さばらつきを上述の範囲とすることで鉄損改善率を好適な範囲に維持することができる。
When a grain-oriented electrical steel sheet in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction is wound to form a wound iron core, the directionality of the lower layer directional electromagnetic steel sheet and the upper layer that are wound and laminated. A gap is created due to the presence of a groove between the product and the electromagnetic steel plate. However, since the groove depth variation is 0.05 or more and 0.17 or less, the vibration mode of the wound iron core can be complicated. As a result, resonance can be suppressed as compared with the case of using a grain-oriented electrical steel sheet having grooves having a uniform depth, so that noise generated during energization can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a wound iron core with reduced noise.
Further, by setting the groove depth variation within the above range, the iron loss improvement rate can be maintained within a suitable range.
「２」本形態に係る方向性電磁鋼板において、前記溝深さばらつきが０．０５以上０．１５以下であることが好ましい。 "2" In the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment, the groove depth variation is preferably 0.05 or more and 0.15 or less.
溝深さばらつきを０．０５以上０．１５以下とすることで、より好適な鉄損改善率を得た上に低騒音化した巻鉄芯を形成できる方向性電磁鋼板を提供できる。 By setting the groove depth variation to 0.05 or more and 0.15 or less, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet capable of forming a wound steel core with reduced noise while obtaining a more suitable iron loss improvement rate.
「３」本形態に係る巻鉄芯は、板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板を巻回した巻鉄芯であって、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをａｖｅと定義すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下である方向性電磁鋼板を巻回したことを特徴とする。 "3" The wound iron core according to the present embodiment is a wound iron core obtained by winding a directional electromagnetic steel plate in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction. If the standard deviation of the groove depth of the groove along the direction is defined as σ and the average groove depth of the groove along the plate width direction is defined as ave, the groove depth variation indicated by σ / ave is 0. It is characterized in that a directional electromagnetic steel plate having a value of 05 or more and 0.17 or less is wound.
板幅方向に延在する溝を板長方向に所定間隔で複数形成した方向性電磁鋼板を巻回して巻鉄芯を構成した場合、巻回した下層と上層の方向性電磁鋼板の間に溝の存在により空隙を生じる。しかし、溝深さばらつきを０．０５以上０．１７以下としているので、巻鉄芯の振動モードを複雑にできる結果、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を用いた場合より、共振を抑制することができ、通電時に発生する騒音を抑制できる。このため、低騒音化した巻鉄芯を提供できる。
また、溝深さばらつきを上述の範囲とすることで鉄損改善率を好適な範囲に維持できるとともに低騒音化した巻鉄芯を提供できる。
When a wound iron core is formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction, a groove is formed between the wound lower layer and the upper layer of the grain-oriented electrical steel sheet. Creates voids due to the presence of. However, since the groove depth variation is 0.05 or more and 0.17 or less, the vibration mode of the wound iron core can be complicated, and as a result, resonance occurs more than when a grain-oriented electrical steel sheet having a groove with a uniform depth is used. It can be suppressed, and the noise generated when energized can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a wound iron core with reduced noise.
Further, by setting the groove depth variation within the above range, the iron loss improvement rate can be maintained in a suitable range, and a wound iron core with reduced noise can be provided.
「４」本形態に係る巻鉄芯において、前記溝深さばらつきが０．０５以上０．１５以下である方向性電磁鋼板を巻回したことが好ましい。
溝深さばらつきを０．０５以上０．１５以下とすることで、より好適な鉄損改善率を得た上に低騒音化した方向性電磁鋼板を提供できる。
"4" In the wound iron core according to the present embodiment, it is preferable to wind a grain-oriented electrical steel sheet having a groove depth variation of 0.05 or more and 0.15 or less.
By setting the groove depth variation to 0.05 or more and 0.15 or less, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having a more suitable iron loss improvement rate and reduced noise.
「５」本形態に係る巻鉄芯において、板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板の製造方法であって、板幅方向に沿ってレーザ−光を照射して前記溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをａｖｅと定義すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下である方向性電磁鋼板を形成する方向性電磁鋼板の製造方法。
「６」本形態に係る巻鉄芯において、前記溝深さばらつきを０．０５以上０．１５以下とした方向性電磁鋼板を用いることが好ましい。
"5" A method for manufacturing a directional electromagnetic steel plate in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction in the wound iron core according to the present embodiment, and a laser is formed along the plate width direction. -When the groove is formed by irradiating light, the standard deviation of the groove depth along the plate width direction is defined as σ by adjusting the intensity of the laser beam, and is along the plate width direction. When the average groove depth of the grooves is defined as ave, a method for manufacturing a directional electromagnetic steel plate for forming a directional electromagnetic steel plate having a groove depth variation represented by σ / ave of 0.05 or more and 0.17 or less.
"6" In the wound iron core according to the present embodiment, it is preferable to use a grain-oriented electrical steel sheet having a groove depth variation of 0.05 or more and 0.15 or less.
方向性電磁鋼板にレーザー光を照射して溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、溝深さに所定のばらつきを付加することができる。そして、溝深さばらつきを０．０５以上０．１７以下の範囲とすることで、巻鉄芯を構成した場合にその振動モードを複雑にできる結果、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を用いた場合より、共振を抑制することができ、通電時に発生する騒音を抑制できる。このため、低騒音化した巻鉄芯を提供できる。
より優れた鉄損改善率を得るとともに騒音を低減するには、溝深さばらつきを０．０５以上０．１５以下とした方向性電磁鋼板を用いることが好ましい。
When a groove is formed by irradiating a grain-oriented electrical steel sheet with a laser beam, a predetermined variation can be added to the groove depth by adjusting the intensity of the laser beam. Then, by setting the groove depth variation in the range of 0.05 or more and 0.17 or less, the vibration mode can be complicated when the wound iron core is configured, and as a result, the grain-oriented electrical steel sheet having a groove of a uniform depth Resonance can be suppressed and noise generated during energization can be suppressed as compared with the case of using. Therefore, it is possible to provide a wound iron core with reduced noise.
In order to obtain a more excellent iron loss improvement rate and reduce noise, it is preferable to use a grain-oriented electrical steel sheet having a groove depth variation of 0.05 or more and 0.15 or less.
「７」本形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、長さ方向に沿って鋼板を搬送する途中に、前記板幅方向に沿って板面から離間して設置した複数のレーザー装置からレーザー光を照射し、板幅方向に前記溝を形成する処理を前記板長方向に繰り返し、前記板長方向に所定の間隔で複数の溝を形成することを特徴とする。 "7" The method for manufacturing a directional electromagnetic steel sheet according to the present embodiment is to use a laser from a plurality of laser devices installed apart from the plate surface along the plate width direction while the steel plate is being conveyed along the length direction. The process of irradiating light and forming the grooves in the plate width direction is repeated in the plate length direction, and a plurality of grooves are formed at predetermined intervals in the plate length direction.
「８」本形態に係る巻鉄芯の製造方法は、板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板を巻回して構成される巻鉄芯の製造方法であって、板幅方向に沿ってレーザ−光を照射して前記溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをａｖｅと定義すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下となる方向性電磁鋼板を形成し、この方向性電磁鋼板を巻回することを特徴とする。 "8" The method for manufacturing a wound iron core according to the present embodiment is a wound iron core formed by winding a directional electromagnetic steel plate in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction. In the manufacturing method, when the groove is formed by irradiating a laser beam along the plate width direction, the groove depth of the groove along the plate width direction is standardized by adjusting the intensity of the laser beam. If the deviation is defined as σ and the average groove depth of the groove along the plate width direction is defined as ave, the directional electromagnetic wave in which the groove depth variation indicated by σ / ave is 0.05 or more and 0.17 or less. It is characterized in that a steel plate is formed and this directional electromagnetic steel plate is wound around.
「９」本形態に係る巻鉄芯の製造方法において、前記溝深さばらつきを０．０５以上０．１５以下とすることが好ましい。
「１０」本形態に係る巻鉄芯の製造方法において、長さ方向に沿って鋼板を搬送する途中に、前記板幅方向に沿って板面から離間して設置した複数のレーザー装置からレーザー光を照射し、板幅方向に前記溝を形成する処理を前記板長方向に繰り返し、前記板長方向に所定の間隔で複数の溝を形成した方向性電磁鋼板を巻回することが好ましい。
"9" In the method for manufacturing a wound iron core according to the present embodiment, it is preferable that the groove depth variation is 0.05 or more and 0.15 or less.
"10" In the method for manufacturing a wound iron core according to the present embodiment, laser light is emitted from a plurality of laser devices installed apart from the plate surface along the plate width direction while the steel plate is being conveyed along the length direction. It is preferable that the process of forming the grooves in the plate width direction is repeated in the plate length direction, and a directional electromagnetic steel plate in which a plurality of grooves are formed at predetermined intervals in the plate length direction is wound.
本発明によれば、方向性電磁鋼板の板幅方向に設けた溝の板幅方向に沿う溝深さばらつきを所定の範囲とすることにより、巻鉄芯とした場合に鉄損改善率を高い状態に維持しつつ共振を抑制して低騒音化できる方向性電磁鋼板を提供できる。
また、この方向性電磁鋼板を用いることで鉄損改善率を維持しつつ、低騒音化した巻鉄芯を提供することができる。
According to the present invention, by setting the groove depth variation along the plate width direction of the groove provided in the plate width direction of the grain-oriented electrical steel sheet within a predetermined range, the iron loss improvement rate is high when the wound iron core is used. It is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet capable of suppressing resonance and reducing noise while maintaining the state.
Further, by using this grain-oriented electrical steel sheet, it is possible to provide a wound steel core with low noise while maintaining the iron loss improvement rate.
以下に、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in the drawing used in the following description, in order to make the feature easy to understand, the feature portion may be enlarged and shown for convenience.
＜方向性電磁鋼板の概要＞
方向性電磁鋼板は、鋼板の結晶粒の磁化容易軸（体心立方晶の＜１００＞方向）が製造工程における圧延方向に略揃っている電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、圧延方向に磁化が向いた磁区を、磁壁を挟んで複数配列した構造を有する。このような方向性電磁鋼板は圧延方向に磁化しやすいため、磁力線の方向がほぼ一定に流れるトランスの鉄芯材料に適している。
<Overview of grain-oriented electrical steel sheets>
The grain-oriented electrical steel sheet is an electrical steel sheet in which the easily magnetizing axes of the crystal grains of the steel sheet (the <100> direction of the body-centered cubic crystal) are substantially aligned in the rolling direction in the manufacturing process. The grain-oriented electrical steel sheet has a structure in which a plurality of magnetic domains whose magnetization is oriented in the rolling direction are arranged with a domain wall in between. Since such grain-oriented electrical steel sheets are easily magnetized in the rolling direction, they are suitable as iron core materials for transformers in which the directions of magnetic field lines flow almost constantly.
トランスは、通常、積みトランスと巻きトランスとに大別される。本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、鋼板に巻き変形を加えながらトランスの形状に組み上げる巻きトランスの鉄芯材料として利用される。
図１に示すように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０は、鋼板本体（地鉄）１２と、鋼板本体１２の表裏両面に形成されたグラス被膜１４と、グラス被膜１４上に形成された絶縁被膜１６と、を有する。
Transformers are usually roughly classified into stacking transformers and winding transformers. The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment is used as an iron core material for a winding transformer that is assembled into a transformer shape while applying winding deformation to the steel sheet.
As shown in FIG. 1, the grain-oriented
鋼板本体１２は、Ｓｉを含有する鉄合金で構成されている。
変圧器用の巻鉄芯等に加工される直前の、最終的な方向性電磁鋼板１０における鋼板本体１２の組成は、一例として、Ｓｉ；２．０質量％以上４．０質量％以下、Ｃ；０．００３質量％以下、Ｍｎ；０．０５質量％以上０．１５質量％以下、酸可溶性Ａｌ；０．００３質量％以上０．０４０質量％以下、Ｎ；０．００２質量％以下、Ｓ；０．０２質量％以下、残部がＦｅ及び不純物である。鋼板本体１２の厚さは、例えば、０．１５ｍｍ以上、かつ、０．３５ｍｍ以下である。
The
The composition of the
グラス被膜１４は、例えば、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）及びコージライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）などの複合酸化物によって構成されている。グラス被膜１４の厚さは、例えば、１μｍである。
The
絶縁被膜１６は、例えば、コロイド状シリカとリン酸塩（リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウムなど）を主体とするコーティング液やアルミナゾルとホウ酸を混合したコーティング液の塗膜を加熱乾燥させた被膜により構成されている。
上述した構成の方向性電磁鋼板１０は、複数枚重ねられた状態で巻回され、変圧器（トランス）用の図２に示す巻鉄芯５０が形成される。
The insulating
A plurality of grain-oriented
図２に示すように、本実施形態に係る巻鉄芯５０は、略直方体形状をなしており、中央側に空間が形成されている。図２に示すように、空間の開口部を横向き（Ｙ軸向き）とした巻鉄芯５０において、外周の横の長さはＡと表記することができ、縦の長さはＢと表記することができ、奥行きの長さはＣと表記することができる。また、巻鉄芯５０の内周の横の長さはａと表記することができ、縦の長さはｂと表記することができ、内周の奥行きは外周の奥行きと同じ長さに形成されている。巻鉄芯５０は、四隅に製造時に曲げ加工されたコーナ部５２を有する。コーナ部５２は、例えばＲ形状となっている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の巻鉄芯５０は、上述の通り方向性電磁鋼板１０を巻回した構成であるため、方向性電磁鋼板１０を展開すると図３に示す形状となる。図３には、巻鉄芯５０を構成する方向性電磁鋼板１０の長さ方向の一部が示されている。なお、図２のＸ方向が図３の圧延方向（板長方向）に対応し、図２のＹ方向が図３の板幅方向に対応する。また、図３のＦ４−Ｆ４線に沿う断面を図４に示す。
Since the
図３、図４に示すように、方向性電磁鋼板１０においては、鉄損を低減させるために、方向性電磁鋼板１０の製造時の搬送方向（圧延方向）と交差する方向（図の例では９０°交差方向）に延在する溝２０が、鋼板本体（地鉄）１２の表面に圧延方向（板長方向）に所定の間隔で複数形成されている。
本実施形態において、溝２０は方向性電磁鋼板１０の幅方向両端に到達されている。また、溝２０において溝底には凹凸が形成され、板幅方向の位置毎に溝深さが異なるように溝２０の深さにばらつきが付与されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the grain-oriented
In the present embodiment, the
これらの溝２０は、図９を基に後述するようにレーザー照射装置１０６によりレーザー光（レーザービーム）を方向性電磁鋼板１０の表面に集光照射することにより形成されたものである。図３に示す方向性電磁鋼板１０において、板長方向に配列されている複数の溝２０は全て同一ピッチで形成されている。
レーザー照射装置１０６からのレーザー光を方向性電磁鋼板１０に集光照射し、レーザー光を板幅方向一端から他端に走査する間に溝２０を形成する場合、レーザー照射装置１０６から発生させるレーザー光の出力を調整し、板幅方向の位置毎に照射するレーザー光の強度を変化させることで溝２０が形成されている。
These
When the laser beam from the
レーザー光の強度（レーザー光から鋼板に付与されるエネルギー）を変化させる場合、パルスジェネレーター等を用いて、後述するレーザー発振器１０２への入力電圧を変化させることにより、レーザー光のパワーを時間単位で変更しても良いし、レーザー光のフォーカス位置を時間単位で調整しても良いし、レーザー光量調節用のフィルターの偏光量などを調節してレーザー光の強度を時間単位で変更しても良い。例えば、レーザー光の走査速度（スキャン速度）は数１０ｍ／ｓ程度であるので、方向性電磁鋼板１０の幅方向一端から幅方向他端にレーザー光を走査する間に、正弦波、余弦波、三角波、ランダム信号波などに沿うようにレーザー光のパワーやフィルターの偏光量を調節することで、溝深さにばらつきを付与できる。また、レーザー照射装置に設けられている集光レンズと方向性電磁鋼板１０との相対距離を時間あたり変動するように調整することによりフォーカス位置を板厚方向に調節し、溝深さを調整しても良い。
図４は一例として正弦波に合わせてレーザー光のパワーを調節し、溝２０の底部に板幅方向に沿うように断面山型の凸部２０Ａと断面谷型の凹部２０Ｂとを複数連続形成した形状の溝２０が形成された例を描いている。
When changing the intensity of the laser light (energy applied to the steel plate from the laser light), the power of the laser light is changed in hours by changing the input voltage to the
As an example, FIG. 4 shows that the power of the laser beam is adjusted according to a sine wave, and a plurality of
本実施形態の方向性電磁鋼板１０においては、上述の溝深さのばらつきを規定の範囲に収めることが望ましい。
前記板幅方向に沿う溝２０の溝深さの標準偏差をσと定義し、板幅方向に沿う溝２０の平均溝深さをａｖｅと定義すると、（σ／ａｖｅ）で示される溝深さばらつきを０．０５以上０．１７以下とすることが好ましい。この範囲を採用するならば、方向性電磁鋼板１０を用いて図２に示す巻鉄芯５０を構成した場合、巻鉄芯５０として１４％以上の鉄損改善率を得ることができ４％以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
また、溝深さのばらつきとして、前述の範囲内であっても０．０５以上０．１５以下であることがより好ましい。この範囲を採用するならば、巻鉄芯５０を構成した場合、１５％以上の鉄損改善率を得ることができ４％以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
また、溝深さのばらつきの下限値として、０．０７を採用し、０．０７以上とすることがより好ましい。このため、溝深さのばらつきとして、０．０７以上０．１５以下がより好ましい。この範囲を採用するならば、巻鉄芯５０を構成した場合、１５％以上の鉄損改善率を得ることができ、７％以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
なお、溝深さのばらつきを求める場合に適用する標準偏差と平均を求める場合、１つの溝に対し溝の長さ方向（板幅方向）に沿って所定の間隔で２０箇所以上で深さを測定し、１つの溝における標準偏差と平均溝深さを求め、方向性電磁鋼板１０の板長方向に形成されている３つ以上の溝２０の平均値として算出することが好ましい。
In the grain-oriented
If the standard deviation of the groove depth of the
Further, the variation in groove depth is more preferably 0.05 or more and 0.15 or less even within the above range. If this range is adopted, when the
Further, 0.07 is adopted as the lower limit of the variation in the groove depth, and it is more preferable to set it to 0.07 or more. Therefore, the variation in groove depth is more preferably 0.07 or more and 0.15 or less. If this range is adopted, when the
When calculating the standard deviation and the average applied when determining the variation in groove depth, the depth is set at 20 or more points at predetermined intervals along the groove length direction (plate width direction) for one groove. It is preferable to measure and obtain the standard deviation and the average groove depth in one groove, and calculate it as the average value of three or
図３、図４に示すように溝２０を備えた方向性電磁鋼板１０を巻回して図２に示す巻鉄芯を構成すると、巻回し積層した下層側の方向性電磁鋼板１０と上層側の方向性電磁鋼板１０との間に溝２０の存在により空隙を生じる。
本実施形態の方向性電磁鋼板１０を適用した巻鉄芯５０では、板幅方向の全幅に渡り深さ一定の溝を設けた従来構造に対比し、溝深さに上述の範囲のばらつきを有する溝部２０を備えた方向性電磁鋼板１０を適用しているので、前述の溝深さばらつきに起因し、通電時に発生しようとする共振を抑制できる。このため、従来構造より低騒音化できる巻鉄芯５０を提供できる。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the directional
The
溝深さのばらつきは、鉄損改善率（％）と騒音低減率（％）に関連する。
巻鉄芯を交流駆動（例えば５０Ｈｚ）して最大磁束密度（例えば１．７Ｔ）で磁化した場合、方向性電磁鋼板１ｋｇあたりの電気エネルギー損失をＷ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）と表記することができる。
Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）＝トランス鉄損（Ｗ）／トランス重量（ｋｇ）
この巻鉄芯において、巻トランス鉄損は、巻鉄芯に一次素線（励磁巻線）および二次巻線（サーチコイル）をそれぞれ巻き付けて、電力計により測定することができる。
The variation in groove depth is related to the iron loss improvement rate (%) and the noise reduction rate (%).
When the wound iron core is AC-driven (for example, 50 Hz) and magnetized at the maximum magnetic flux density (for example, 1.7 T), the electrical energy loss per 1 kg of grain-oriented electrical steel sheet can be expressed as W17 / 50 (W / kg). it can.
W17 / 50 (W / kg) = Transformer iron loss (W) / Transformer weight (kg)
In this wound iron core, the winding transformer iron loss can be measured by a power meter by winding a primary wire (excited winding) and a secondary winding (search coil) around the wound iron core.
溝なしの方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯のトランス鉄損（Ｗ０）と、所定条件の溝を備えた方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯のトランス鉄損（Ｗｉ）とを対比し、｛（Ｗ０−Ｗｉ）／Ｗ０｝×１００（％）の関係式から、所定条件の溝を備えた方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯についての鉄損改善率（η）を求めることができる。
ここで、溝を全幅に有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯のトランス鉄損を（Ｗｇ）とすると、その鉄損改善率は、上記式から、（η）＝｛（Ｗ０−Ｗｇ）／Ｗ０｝×１００（％）により求められ、後述する実施例に示すように１６．６％などとなる。そのため、所定条件の溝を有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯の鉄損改善率は、この関係式から求められる鉄損改善率として１４％以上を備えることが望ましいと考えられ、１５％以上を備えることがより好ましいと考えられる。鉄損改善率は、巻鉄芯５０として重要な指標であるから、できるだけ高いことが好ましい。
Transformer iron loss (W 0 ) of a wound iron core formed by winding a grainless directional electromagnetic steel sheet and transformer iron loss of a wound steel core formed by winding a directional electromagnetic steel sheet having grooves of predetermined conditions. In comparison with (Wi), from the relational expression of {(W 0 − Wi) / W 0 } × 100 (%), the wound iron core formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet having grooves under predetermined conditions. The iron loss improvement rate (η) can be obtained.
Here, assuming that the transformer iron loss of the wound iron core formed by winding a directional electromagnetic steel plate having a groove in the entire width is (Wg), the iron loss improvement rate is (η) = {(W) from the above equation. It is obtained by 0 − Wg) / W 0 } × 100 (%), and is 16.6% or the like as shown in Examples described later. Therefore, it is considered desirable that the iron loss improvement rate of the wound iron core formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet having a groove under a predetermined condition is 14% or more as the iron loss improvement rate obtained from this relational expression. , 15% or more is considered to be more preferable. Since the iron loss improvement rate is an important index for the
騒音低減率（％）は、巻鉄芯を交流（例えば５０Ｈｚ）で最大磁束密度（例えば１．７Ｔ）で磁化した際の騒音として、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯と、溝深さにばらつきを有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯との比較から求めることができる。
均一な溝深さの方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音（Ｎ０）と、溝深さにばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音（Ｎ）を比較し、｛（Ｎ０−Ｎ）／Ｎ０｝×１００（％）の関係式から騒音低減率（％）を求めることができる。
この関係式から求められる騒音低減率（％）として、４％以上が望ましいと考えられる。騒音低減率（％）については、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきの値が向上するにつれて、低下するが、深さばらつきの範囲が０．０５〜０．１７の範囲であれば、４〜１６．６％程度の騒音低減率を確保できる。
このため、前記式の関係を満足することが好ましい。
The noise reduction rate (%) is determined by winding a grain-oriented electrical steel sheet having grooves of uniform depth as noise when the wound iron core is magnetized at the maximum magnetic flux density (for example, 1.7 T) at alternating current (for example, 50 Hz). It can be obtained from a comparison between the constructed iron core and the wound steel core formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet having a variation in groove depth.
Comparing the transformer noise (N 0 ) in the wound iron core made of grain-oriented electrical steel sheets with uniform groove depth and the transformer noise (N) in the wound iron core made of grain-oriented electrical steel sheets with varying groove depths, The noise reduction rate (%) can be obtained from the relational expression of {(N 0 −N) / N 0} × 100 (%).
It is considered that 4% or more is desirable as the noise reduction rate (%) obtained from this relational expression. The noise reduction rate (%) decreases as the value of the groove depth variation indicated by σ / ave increases, but if the range of the depth variation is in the range of 0.05 to 0.17, 4 A noise reduction rate of about 16.6% can be secured.
Therefore, it is preferable to satisfy the relationship of the above formula.
ここで、比較例として、図１５、図１６に示すように、巻鉄芯に使われる板幅の全幅に亘って溝１２０が形成され、均一な深さを有する溝１２０が形成された方向性電磁鋼板１１０、及び、この方向性電磁鋼板１１０を巻回して形成した巻鉄芯１５０を例に挙げて、方向性電磁鋼板について説明する。
方向性電磁鋼板の曲げ加工においては、通常、鋼板が圧延方向に曲げられる。
Here, as a comparative example, as shown in FIGS. 15 and 16, the
In bending of grain-oriented electrical steel sheets, the steel sheets are usually bent in the rolling direction.
巻鉄芯１５０においては、方向性電磁鋼板１１０が内周側から外周側に巻回され、方向性電磁鋼板１１０が巻層毎に積層されているが、方向性電磁鋼板１１０の全幅に渡るように溝１２０が形成されていると、巻鉄芯１５０の積層構造の内部に複数の空隙が存在することとなる。
図１６は略図のため、巻鉄芯１５０の最外層表面に存在する溝１２０のみを描いているが、巻鉄芯１５０を構成する方向性電磁鋼板１１０の全長に渡り間欠的に溝１２０を形成しているので、溝１２０による空隙は巻鉄芯１５０の内層側から外層側に複数存在する。また、参考のため、図６に均一な深さの溝１２０を備えた方向性電磁鋼板１１０の断面構造を示しておく。
In the
Since FIG. 16 is a schematic diagram, only the
図１５に示す巻鉄芯１５０においてその内層側から外層側にかけて複数の空隙が存在すると、巻鉄芯１５０全体の剛性が低下するため、交流通電により方向性電磁鋼板１１０が伸縮した場合、巻鉄芯１５０から騒音が発生し易くなる。また、空隙が複数存在すると巻回構造の巻鉄芯１５０において遊びの部分が多く存在するので、滑り等に起因して巻鉄芯１５０から騒音が発生し易くなる。
If a plurality of voids are present in the
図１５、図１６に示す構造に対し、図２〜図４に示すように溝深さにばらつきを有する溝２０を備えた方向性電磁鋼板１０からなる巻鉄芯５０であるならば、板幅方向に沿って溝２０の深さが位置毎に異なり、共振モードが複雑になるので、共振を抑制することができ、低騒音化した巻鉄芯５０を提供できる。
If the
なお、本実施形態において説明した方向性電磁鋼板１０は、レーザー照射装置に付加した正弦波に起因するパワー変動に応じ、凸部２０Ａと凹部２０Ｂを有する凹凸形状の溝底形状を有したが、溝底形状はこの実施形態の例に限るものではない。
例えば、レーザー照射装置１０６のパワーに三角波やランダム波を送ることで、凹凸形状の異なる図５に示す断面形状の凹凸部２０Ｃを有する方向性電磁鋼板１０を製造し、これを巻鉄芯製造用の方向性電磁鋼板として用いても良い。また、歯の形状がランダムに構成された歯型ロールを用いて方向性電磁鋼板１０を製造することにより、ランダムな溝深さ分布を作るよういにしても良い。
The grain-oriented
For example, by sending a triangular wave or a random wave to the power of the
＜巻鉄芯の製造方法の流れ＞
図７を参照しながら、本実施形態に係る巻鉄芯５０の製造方法の流れについて説明する。
巻鉄芯５０の製造工程は、図７に示すように、鋳造工程Ｓ２と、熱間圧延工程Ｓ４と、焼鈍工程Ｓ６と、冷間圧延工程Ｓ８と、脱炭焼鈍工程Ｓ１０と、焼鈍分離剤塗布工程Ｓ１２と、最終仕上げ焼鈍工程Ｓ１４と、絶縁被膜形成工程Ｓ１６と、板幅方向鉄損測定工程Ｓ１８と、レーザー加工工程Ｓ２０と、再絶縁被膜形成工程Ｓ２２と、鋼板巻回工程Ｓ３０とを含む。
<Flow of manufacturing method of wound iron core>
The flow of the manufacturing method of the
As shown in FIG. 7, the manufacturing process of the
鋳造工程Ｓ２では、所定の組成に調整された溶鋼を連続鋳造機等に供給して、鋳塊を連続的に形成する。熱間圧延工程Ｓ４では、鋳塊を所定温度（例えば１１５０〜１４００℃）に加熱して熱間圧延を行う。これにより、所定厚さ（例えば厚さ１．８〜３．５ｍｍ）の熱間圧延材が形成される。 In the casting step S2, molten steel adjusted to a predetermined composition is supplied to a continuous casting machine or the like to continuously form ingots. In the hot rolling step S4, the ingot is heated to a predetermined temperature (for example, 1150 to 1400 ° C.) to perform hot rolling. As a result, a hot-rolled material having a predetermined thickness (for example, a thickness of 1.8 to 3.5 mm) is formed.
焼鈍工程Ｓ６では、熱間圧延材に対して、例えば、加熱温度７５０〜１２００℃、加熱時間３０秒〜１０分の条件で熱処理を行う。冷間圧延工程Ｓ８では、熱間圧延材の表面を酸洗した後に、冷間圧延を行う。これにより、所定厚さ（例えば、厚さ０．１５〜０．３５ｍｍ）の冷間圧延材が形成される。 In the annealing step S6, the hot rolled material is heat-treated under the conditions of, for example, a heating temperature of 750 to 1200 ° C. and a heating time of 30 seconds to 10 minutes. In the cold rolling step S8, the surface of the hot rolled material is pickled and then cold rolled. As a result, a cold-rolled material having a predetermined thickness (for example, a thickness of 0.15 to 0.35 mm) is formed.
脱炭焼鈍工程Ｓ１０では、冷間圧延材に対し、例えば、加熱温度７００〜９００℃、加熱時間１〜３分の条件で熱処理を行い、鋼板本体１２を形成する。鋼板本体１２の表面には、シリカ（ＳｉＯ２）を主体とする酸化物層が形成される。焼鈍分離剤塗布工程Ｓ１２では、鋼板本体１２の酸化物層の上に、マグネシア（ＭｇＯ）を主体とする焼鈍分離剤を塗布する。
In the decarburization annealing step S10, the cold-rolled material is heat-treated under the conditions of, for example, a heating temperature of 700 to 900 ° C. and a heating time of 1 to 3 minutes to form the
最終仕上げ焼鈍工程Ｓ１４では、焼鈍分離剤が塗布された鋼板本体１２を例えばコイル状に巻き取った状態で、バッチ式炉内に挿入して熱処理を行う。熱処理条件は、例えば、加熱温度１１００〜１３００℃、加熱時間２０〜２４時間である。この際、鋼板本体１２の圧延方向と磁化容易軸とが一致した、いわゆるゴス粒が優先的に結晶成長する。この結果、仕上げ焼鈍の後に結晶方位性（結晶配向性）が高い方向性電磁鋼板１０が得られることとなる。また、最終仕上げ焼鈍工程Ｓ１４により、酸化物層と焼鈍分離剤が反応し、鋼板本体１２の表面にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなるグラス被膜１４が形成される。
In the final finish annealing step S14, the
絶縁被膜形成工程Ｓ１６では、コイル状に巻き取られた鋼板本体１２を巻き解して板状に伸ばして搬送する。そして、鋼板本体１２の両面に形成されたグラス被膜１４の上に絶縁剤を塗布、焼付けを行い、絶縁被膜１６を形成する。絶縁被膜１６が形成された鋼板本体１２は、コイル状に巻き取られる。
In the insulating film forming step S16, the steel plate
板幅方向鉄損測定工程Ｓ１８では、例えば、後述するレーザー加工工程Ｓ２０で溝２０を板幅方向に形成する場合において、所定の間隔で分けられた領域毎の鉄損の値を前もって測定する。板幅方向鉄損測定工程Ｓ１８で鉄損を測定しておくことで、続くレーザー加工工程Ｓ２０において、先の測定結果に基づき、所定間隔で分けられた領域毎のレーザー加工の条件を変えることができる。
なお、板幅方向鉄損測定工程Ｓ１８は必須ではなく、特に、方向性電磁鋼板１０が得られる最終仕上げ焼鈍工程Ｓ１４より前に、レーザー加工工程を行う場合（後述する図８（Ａ）、図８（Ｂ）の場合）等には、板幅方向鉄損測定工程Ｓ１８を省略できる。
In the plate width direction iron loss measuring step S18, for example, when the
It should be noted that the iron loss measurement step S18 in the plate width direction is not essential, and in particular, when the laser processing step is performed before the final finish annealing step S14 in which the grain-oriented
レーザー加工工程Ｓ２０では、コイル状に巻き取られた鋼板本体１２を巻き解して板状に伸ばして水平搬送する。そして、後述するレーザー照射装置１０６によって、鋼板本体１２の片面に向けてレーザー光を集光・照射し、圧延方向に搬送される方向性電磁鋼板１０の圧延方向と交差する交差方向、例えば９０°交差方向にレーザービームを走査する。
これにより、鋼板本体１２の表面に、延在する溝２０が、前記圧延方向（鋼板１０の長さ方向）に所定間隔で複数形成される。なお、レーザービームの集光・照射は、鋼板本体１２の表面及び裏面の両方から行ってもよい。このレーザー加工工程Ｓ２０は、溝加工工程の一例である。
In the laser processing step S20, the steel plate
As a result, a plurality of extending
再絶縁被膜形成工程Ｓ２２では、溝２０が形成された鋼板本体１２に対して、絶縁被膜形成工程Ｓ１６と同様に絶縁被膜１６を形成する。すなわち、２回目の絶縁被膜１６を形成する。前記の一連の工程により、前記圧延方向と交差する方向に延在する溝２０が、鋼板本体１２（地鉄）の表面に圧延方向に所定間隔で形成された方向性電磁鋼板１０が製造される。
In the reinsulating film forming step S22, the insulating
このように、本実施形態では、鋼板本体１２の表面にグラス被膜１４及び絶縁被膜１６を形成し、レーザービームの照射によって磁区制御された方向性電磁鋼板１０を製造する。すなわち、上述した工程Ｓ２〜Ｓ２２が、方向性電磁鋼板１０の製造工程となる。
As described above, in the present embodiment, the
鋼板巻回工程Ｓ３０では、まず、溝２０が形成された方向性電磁鋼板１０を圧延方向に所定長さだけカットし、複数枚準備する。そして、複数枚の方向性電磁鋼板１０を重ねた状態で巻回することで、図２に示す巻鉄芯５０が製造される。すなわち、上述した工程Ｓ２〜Ｓ２２に、鋼板巻回工程Ｓ３０を加えた工程が、巻鉄芯５０の製造工程となる。
In the steel sheet winding step S30, first, the grain-oriented
なお、以上の説明では、レーザー加工工程Ｓ２０を絶縁被膜形成工程Ｓ１６の後に行うこととしたが、この順序に限定されず、レーザー加工工程Ｓ２０を絶縁被膜形成工程Ｓ１６よりも前に行ってもよい。
例えば、方向性電磁鋼板１０の製造工程において、図８（Ａ）に示すように、冷間圧延工程Ｓ８の後に、レーザー加工工程Ｓ２０を行ってもよい。この場合、図８（Ａ）に示すように、レーザー加工工程Ｓ２０の後に絶縁被膜形成工程Ｓ１６を行なうので、図７に示す再絶縁被膜形成工程Ｓ２２が不要となり、方向性電磁鋼板１０の製造工程（結果的に、巻鉄芯５０の製造工程も）を短縮できる。
In the above description, the laser processing step S20 is performed after the insulating film forming step S16, but the order is not limited to this, and the laser processing step S20 may be performed before the insulating film forming step S16. ..
For example, in the manufacturing process of the grain-oriented
また、図８（Ｂ）に示すように、脱炭焼鈍工程Ｓ１０の後に、レーザー加工工程Ｓ２０を行ってもよい。さらに、図８（Ｃ）に示すように、最終仕上げ焼鈍工程Ｓ１４の後に、レーザー加工工程Ｓ２０を行ってもよい。これらの場合においても、レーザー加工工程Ｓ２０の後に絶縁被膜形成工程Ｓ１６が行われるので、図７に示す再絶縁被膜形成工程Ｓ２２が不要となり、方向性電磁鋼板１０の製造工程（結果的に、巻鉄芯５０の製造工程も）を短縮できる。 Further, as shown in FIG. 8B, the laser processing step S20 may be performed after the decarburization annealing step S10. Further, as shown in FIG. 8C, a laser machining step S20 may be performed after the final finish annealing step S14. Also in these cases, since the insulating film forming step S16 is performed after the laser processing step S20, the reinsulating film forming step S22 shown in FIG. 7 becomes unnecessary, and the manufacturing process of the directional electromagnetic steel plate 10 (resulting in winding). The manufacturing process of the iron core 50) can be shortened.
＜レーザー照射装置の構成＞
図９を参照しながら、方向性電磁鋼板１０にレーザービームを照射して溝２０を形成するレーザー照射装置１００の構成の一例について説明する。この例のレーザー照射装置１００は、圧延方向に一定速度で水平搬送される方向性電磁鋼板１０の絶縁被膜１６の上から圧延方向と交差する交差方向（例えば９０°交差方向）にレーザービームを照射し、その交差方向に延在する溝２０を形成する。
<Construction of laser irradiation device>
An example of the configuration of the
レーザー照射装置１００は、レーザー発振器１０２と、伝送ファイバ１０４と、レーザー照射装置１０６とを、それぞれ複数有する。これら複数のレーザー発振器１０２、複数の伝送ファイバ１０４、複数のレーザー照射装置１０６の各構成はいずれも同様である。
図９に示す形態では、１つの方向性電磁鋼板１０を水平搬送しながらレーザー加工した後、３本の仮想線Ｌに沿って切断し、４本の方向性電磁鋼板１０Ａを得る場合に適用するレーザー照射装置１００を描いている。
レーザー照射装置１００においては、１つの方向性電磁鋼板１０Ａに相当する幅に対し、個々のレーザー照射装置１０６が設置されている。また、これらレーザー照射装置１０６は、互いの位置の干渉を避けるために、方向性電磁鋼板１０の上方空間に、方向性電磁鋼板１０の板幅方向に位置ずれするように設置されている。
The
The embodiment shown in FIG. 9 is applied to the case where one grain-oriented
In the
レーザー発振器１０２は、例えば高出力のレーザービームを出射することができる。伝送ファイバ１０４は、レーザー発振器１０２から出射されたレーザービームをレーザー照射装置１０６まで伝送する光ファイバである。
The
レーザー発振器１０２の種類としては、微小集光特性に優れ、狭い溝を形成できる観点等から、ファイバレーザーまたはディスクレーザーが好ましい。ファイバレーザーまたはディスクレーザーは、波長が近紫外域から近赤外域（例えば１μｍ帯）にあるため、レーザービームを光ファイバにより高効率で伝送が可能であり、レーザービームを光ファイバで伝送することで比較的コンパクトなレーザー照射装置１００を実現できる。また、レーザー発振器１０２は連続波レーザーでもパルスレーザーでもよい。
As the type of the
レーザー照射装置１０６は、レーザー発振器１０２から伝送ファイバ１０４により伝送されたレーザービームを方向性電磁鋼板１０に集光・走査させる。ここで、レーザービームの集光形状は、例えばレーザー照射に伴う溶融物の発生を抑制する観点等から、楕円形状が好ましい。
なお、図９の説明では、方向性電磁鋼板１０上のレーザービームの集光形状が楕円形状であることとしたが、これに限定されない。例えば、レーザービームの集光形状が、真円形状であってもよい。
The
In the description of FIG. 9, the condensing shape of the laser beam on the grain-oriented
また、上述の説明では、レーザー発振器１０２がファイバレーザーまたはディスクレーザーであることとしたが、これらに限定されない。例えば、レーザー発振器１０２が、ＣＯ２レーザーであってもよい。
Further, in the above description, the
図９に示す装置では、１つの方向性電磁鋼板１０Ａに相当する幅に対し、レーザー照射装置１０６を設けている。
このうち、レーザー照射装置１０６が方向性電磁鋼板１０Ａの幅方向にレーザービームを集光照射し、走査することによって溝２０を形成する。
方向性電磁鋼板１０Ａは板長方向に所定の速度で順次搬送されているので、レーザー照射装置１０６によるレーザー照射を所定の間隔で繰り返すことで方向性電磁鋼板１０Ａの長さ方向に所定のピッチで溝２０を複数形成できる。
In the device shown in FIG. 9, the
Of these, the
Since the grain-oriented
レーザー照射装置１０６からレーザー光を方向性電磁鋼板１０に集光照射し、溝２０を形成する場合、レーザー照射装置１０６から発生させるレーザー光のパワーを調整し、板幅方向の位置毎に照射するレーザー光の強度を変化させることで溝２０を形成することができる。
When the directional
レーザー光の強度を変化させる場合、方向性電磁鋼板１０の幅方向一端から幅方向他端にレーザー光を走査する間に正弦波あるいは余弦波あるいはランダム信号波などに沿うようにレーザー光を調整するか、レーザー光のパワーやフィルターの偏光量を調節することで溝深さにばらつきを付与できる。
When changing the intensity of the laser beam, the laser beam is adjusted so as to follow a sine wave, a cosine wave, a random signal wave, or the like while scanning the laser beam from one end in the width direction to the other end in the width direction of the directional
溝深さにばらつきを有する溝２０を備えた方向性電磁鋼板１０は、巻きトランスの鉄芯（巻鉄芯）として利用される。方向性電磁鋼板は元々巻鉄芯のサイズに応じた板幅で製造されるか、または、溝形成後に適宜巻鉄芯のサイズに応じた板幅に切り分けられる。そして、巻鉄芯の製造時に、巻鉄芯に好適な板幅となった方向性電磁鋼板の曲げ加工が行なわれる。
図９では、一例として、方向性電磁鋼板１０の製造後に３本の仮想線Ｌに沿って方向性電磁鋼板１０を板幅方向に４つに切断する場合を示したが、方向性電磁鋼板１０を切断する数は任意で良く、後に図１３を基に説明する変形例のように切断しない場合を想定しても良い。
The grain-oriented
FIG. 9 shows, as an example, a case where the grain-oriented
＜変形例＞
前記実施形態では、図９に示すように、方向性電磁鋼板１０を板幅方向に複数に切断することに対応させ、方向性電磁鋼板１０に複数列の溝２０を形成した。しかしながら、図１３に示すように、方向性電磁鋼板１０を板幅方向に複数に切断することなく一枚の鋼板として巻鉄芯に使用する場合は、方向性電磁鋼板１０に対し１列に溝２０を形成してもよい。
<Modification example>
In the above embodiment, as shown in FIG. 9, a plurality of rows of
図１３に示す変形例において、方向性電磁鋼板１０に対し１列の溝２０を形成することができる。
前記実施形態では、溝加工工程において、レーザー加工によって方向性電磁鋼板１０に溝２０を形成したが、例えば、エッチング加工や電子ビーム加工などのレーザー加工以外の除去加工によって方向性電磁鋼板１０に溝２０を形成してもよい。
In the modified example shown in FIG. 13, one row of
In the above embodiment, in the grooving step, the
また、溝加工工程では、転写加工によって方向性電磁鋼板１０に溝２０を形成してもよい。例えば、図１４に示す変形例では、転写加工の一例として、歯型ロール３０と押付ロール４０を用いて方向性電磁鋼板１０を板厚方向の両側から挟み込み、歯型ロール３０の歯部３２を方向性電磁鋼板１０の表面に押し付けることにより、方向性電磁鋼板１０に溝２０を形成している。
Further, in the groove processing step, the
本変形例では、歯型ロール３０の軸長を方向性電磁鋼板１０の板幅方向の長さと同等に形成し、歯型ロール３０の歯部３２の先端側に凹凸部を形成した構造を採用できる。
この構造の歯部３２を方向性電磁鋼板１０の表面に押し付けることで板幅方向の位置毎に深さの異なる溝２０を形成できる。
In this modification, a structure is adopted in which the axial length of the
By pressing the
また、図９、図１０に示すように、仮想線Ｌに沿って方向性電磁鋼板１０を板幅方向に複数に切断する場合、歯部３２を歯型ロール３０の軸方向に断続的に複数形成することにより、複数の溝２０を板幅方向に間隔を空けて断続的に形成してもよい。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, when a plurality of grain-oriented
歯型ロール３０を前述のように構成しても、方向性電磁鋼板１０の製造後に仮想線Ｌで方向性電磁鋼板１０を板幅方向に複数に切断することにより、図３に示す構成の方向性電磁鋼板１０Ａを複数得ることができる。
Even if the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれまで説明した実施形態に限定されない。
本発明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、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例を採用できることは明らかであり、これらの例についても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと解釈できる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the embodiments described so far.
It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can adopt various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, the example of can be interpreted as belonging to the technical scope of the present invention.
本実施例に係る方向性電磁鋼板を以下に記載の条件の基、製造した。
まず、方向性電磁鋼板の製造するための材料（出発材料）として、Ｓｉ；３．０質量％、Ｃ；０．０５質量％、Ｍｎ；０．１質量％、酸可溶性Ａｌ；０．０２質量％、Ｎ；０．０１質量％、Ｓ；０．０１質量％、残部がＦｅ及び不純物、といった組成のスラブを準備した。このスラブに対して、１２８０℃で熱間圧延を実施し、厚さ２．３ｍｍの熱間圧延材を製出した。
The grain-oriented electrical steel sheet according to this example was manufactured under the conditions described below.
First, as a material (starting material) for producing a directional electromagnetic steel plate, Si; 3.0% by mass, C; 0.05% by mass, Mn; 0.1% by mass, acid-soluble Al; 0.02% by mass. A slab having a composition of%, N; 0.01% by mass, S; 0.01% by mass, and the balance of Fe and impurities was prepared. The slab was hot-rolled at 1280 ° C. to produce a hot-rolled material having a thickness of 2.3 mm.
次に、熱間圧延材に対し、１０００℃×１分の条件で熱処理を行った。熱処理後に酸洗処理を施した上で冷間圧延を実施し、厚さ０．２３ｍｍの冷間圧延材を製出した。この冷間圧延材に対して、８００℃×２分の条件で脱炭焼鈍を実施した。次に、脱炭焼鈍後の冷間圧延材の両面に、マグネシアを主成分とする焼鈍分離材を塗布した。 Next, the hot rolled material was heat-treated under the conditions of 1000 ° C. × 1 minute. After the heat treatment, it was pickled and then cold-rolled to produce a cold-rolled material having a thickness of 0.23 mm. This cold-rolled material was decarburized and annealed under the conditions of 800 ° C. × 2 minutes. Next, an annealed separator containing magnesia as a main component was applied to both sides of the cold-rolled material after decarburization and annealing.
そして、焼鈍分離材を塗布した冷間圧延材をコイル状に巻き取った状態で、バッチ式炉に装入し、１２００℃×２０時間の条件で仕上げ焼鈍を実施した。これにより、表面にグラス被膜１４が形成された鋼板地鉄（鋼板本体１２）を製造した。次に、グラス被膜１４の上に、リン酸アルミニウムからなる絶縁材を塗布、焼き付け（８５０℃×１分）し、１回目の絶縁被膜１６を形成した。
Then, the cold-rolled material coated with the annealing separator was wound into a coil and charged into a batch-type furnace, and finish annealing was performed under the conditions of 1200 ° C. × 20 hours. As a result, a steel plate base iron (steel plate main body 12) having a
次に、グラス被膜１４及び絶縁被膜１６が形成された板幅２００ｍｍの鋼板本体１２に対し、レーザービームを照射し、鋼板本体１２の表面板長方向に３ｍｍピッチで溝２０を形成した。
Next, the steel plate
ここで、本実施例では、図１３に示す構成のレーザー照射装置１０６において、レーザー発振器１０２に加える出力電圧信号を、周期Ｔの正弦波とし、振幅が±２５％程度以内となるように調整する。例えば、電圧１０Ｖで１０００Ｗのレーザーパワーを出力する場合には、Ｖ（ｔ）＝１０×（１＋０．２５ｓｉｎ（（２π／Ｔ）ｔ）））で規定される電圧をレーザー発振器１０２に付与することにより、レーザー光の出力による方向性電磁鋼板へのエネルギー付加量を変動させた。
基準の照射条件としては、レーザービーム強度を１０００Ｗ、ビーム走査速度を３０ｍ／ｓとした。また、レーザービームの形状は楕円形状であり、ビーム径の圧延方向は０．１ｍｍであり、ビーム径の走査方向は０．３ｍｍである。かかる照射条件により、幅が５０μｍで、深さが２０μｍの溝を形成できた。
Here, in the present embodiment, in the
The standard irradiation conditions were a laser beam intensity of 1000 W and a beam scanning speed of 30 m / s. The shape of the laser beam is elliptical, the rolling direction of the beam diameter is 0.1 mm, and the scanning direction of the beam diameter is 0.3 mm. Under such irradiation conditions, a groove having a width of 50 μm and a depth of 20 μm could be formed.
次に、溝２０が形成された鋼板本体１２に対して、２回目の絶縁被膜１６を形成した。これにより、図３、図４に示す方向性電磁鋼板１０と同等構成の方向性電磁鋼板を製造した。
なお、レーザービームを照射して溝を形成する場合、上述したレーザー発振器１０２に付与する電圧の条件を変更することで形成する凹凸部の大きさを変更し、以下の表１に示す溝深さの平均値（Ａｖｅ：μｍ）と最大値（ＭＡＸ：μｍ）と最小値（ＭＩＮ：μｍ）の溝を形成し、実施例１、２の方向性電磁鋼板試料を作製した。
実施例１及び実施例２では、電圧１０Ｖで１０００Ｗのレーザーパワーを出力する場合を想定し、実施例１ではレーザー発振器１０２に付与する電圧として、Ｖ（ｔ）＝１０×（１＋０．２５ｓｉｎ（（２π／Ｔ）ｔ）））（Ｖ）を用い、実施例２ではレーザー発振器１０２に付与する電圧として、Ｖ（ｔ）＝１０×（１＋０．１０ｓｉｎ（（２π／Ｔ）ｔ））（Ｖ）を用いた。また、実施例１及び実施例２ではともに周期Ｔ＝３３（ｍｓｅｃ）とした。
また、対比のために深さ２０μｍ一定の溝（比較例１）を形成した方向性電磁鋼板試料を作成し、更に、板幅方向一端と他端に溝を形成しない溝なし部を板幅方向に１０ｍｍ設け、これらの溝なし部の間に、板幅方向に沿って深さ一定（２０μｍ深さ）の溝（比較例２）を形成した方向性電磁鋼板試料を作製した。
比較例１ではレーザー発振器１０２に付与する電圧として、Ｖ＝１０（Ｖ）を用い、比較例２ではレーザー発振器１０２に付与する電圧として、溝部ではＶ＝１０（Ｖ）を用い、エッジ部ではＶ＝０（Ｖ）を用いた。
実施例２、比較例１、２の試料において、上述した溝作成条件と溝深さ以外の製造条件は同等である。
Next, the second insulating
When the groove is formed by irradiating the laser beam, the size of the uneven portion formed by changing the condition of the voltage applied to the
In the first and second embodiments, it is assumed that a laser power of 1000 W is output at a voltage of 10 V, and in the first embodiment, the voltage applied to the
Further, for comparison, a grain-oriented electrical steel sheet sample in which a groove having a constant depth of 20 μm (Comparative Example 1) was formed was prepared, and further, a grooveless portion in which no groove was formed at one end and the other end in the plate width direction was formed in the plate width direction. A grain-oriented electrical steel sheet sample was prepared in which a groove (Comparative Example 2) having a constant depth (20 μm depth) was formed along the plate width direction between these grooveless portions.
In Comparative Example 1, V = 10 (V) is used as the voltage applied to the
In the samples of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2, the above-mentioned groove forming conditions and manufacturing conditions other than the groove depth are the same.
作製したそれぞれの方向性電磁鋼板を用いて巻鉄芯試料を試作した。巻鉄芯は図２に示す各サイズ、Ａ＝２７０ｍｍ、Ｂ＝２００ｍｍ、Ｃ＝２００ｍｍ、積層厚６０ｍｍ、ａ＝１５０ｍｍ、ｂ＝７０ｍｍ、重量６８ｋｇとした。 A wound iron core sample was prototyped using each of the prepared grain-oriented electrical steel sheets. The wound iron core had each size shown in FIG. 2, A = 270 mm, B = 200 mm, C = 200 mm, laminated thickness 60 mm, a = 150 mm, b = 70 mm, and weight 68 kg.
作製した各巻鉄芯試料に対し、溝深さばらつき「標準偏差（σ）／平均溝深さ（ａｖｅ）」の値と鉄損改善率（％）の相関関係を求めるとともに、溝深さばらつきと騒音低減率（％）の相関関係を求めた。
また、これらの相関関係を広い範囲で求めるために、表１に示す実施例および比較例と同様に溝深さの平均値（Ａｖｅ：μｍ）と最大値（ＭＡＸ：μｍ）と最小値（ＭＩＮ：μｍ）の溝を種々形成し、実施例１、２の方向性電磁鋼板試料と同様の試料を複数作成し、これら複数の試料を用いて以下の定義に従い鉄損改善率と騒音低減率を求めた。
各例において溝深さの平均値（Ａｖｅ：μｍ）と最大値（ＭＡＸ：μｍ）と最小値（ＭＩＮ：μｍ）、および、溝深さばらつきの値は、１つの溝に対し、用いた方向性電磁鋼板の板長方向に沿って２０箇所で深さを測定し、３つの溝のそれぞれにおいて個々に平均値（Ａｖｅ：μｍ）と最大値（ＭＡＸ：μｍ）と最小値（ＭＩＮ：μｍ）を求め、溝深さばらつきを求めるとともに、選択した全ての溝の平均値を求めた結果である。
For each wound iron core sample prepared, the correlation between the value of the groove depth variation "standard deviation (σ) / average groove depth (ave)" and the iron loss improvement rate (%) was obtained, and the groove depth variation and the groove depth variation were obtained. The correlation of noise reduction rate (%) was calculated.
Further, in order to obtain these correlations in a wide range, the average value (Ave: μm), the maximum value (MAX: μm), and the minimum value (MIN) of the groove depths are the same as in the Examples and Comparative Examples shown in Table 1. : Μm) grooves were formed in various ways, and a plurality of samples similar to the grain-oriented electrical steel sheet samples of Examples 1 and 2 were prepared, and the iron loss improvement rate and noise reduction rate were determined using these multiple samples according to the following definitions. I asked.
In each example, the average value (Ave: μm), maximum value (MAX: μm), minimum value (MIN: μm) of the groove depth, and the value of the groove depth variation are the directions used for one groove. Depth is measured at 20 points along the plate length direction of the sex electromagnetic steel plate, and the average value (Ave: μm), maximum value (MAX: μm), and minimum value (MIN: μm) are individually measured in each of the three grooves. Is obtained, the groove depth variation is obtained, and the average value of all the selected grooves is obtained.
「鉄損改善率の定義」
巻鉄芯を交流駆動（５０Ｈｚ）して最大磁束密度（１．７Ｔ）で磁化した場合、方向性電磁鋼板１ｋｇあたりの電気エネルギー損失をＷ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）と表記することができる。
Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）＝トランス鉄損（Ｗ）／トランス重量（ｋｇ）
この巻鉄芯において、巻トランス鉄損は、巻鉄芯に一次素線（励磁巻線）および二次巻線（サーチコイル）をそれぞれ巻き付けて、電力計により測定した。
"Definition of iron loss improvement rate"
When the wound iron core is AC-driven (50 Hz) and magnetized at the maximum magnetic flux density (1.7 T), the electrical energy loss per 1 kg of the grain-oriented electrical steel sheet can be expressed as W17 / 50 (W / kg).
W17 / 50 (W / kg) = Transformer iron loss (W) / Transformer weight (kg)
In this wound iron core, the winding transformer iron loss was measured by a power meter by winding a primary wire (excited winding) and a secondary winding (search coil) around the wound iron core.
溝なしの方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯のトランス鉄損（Ｗ０）と、所定条件の溝を備えた方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯（加工比率１００％）のトランス鉄損（Ｗｉ）を対比し、｛（Ｗ０−Ｗｉ）／Ｗ０｝×１００（％）の関係式から、鉄損改善率（η）を求めた。
溝なしの方向性電磁鋼板からなる試料のトランス鉄損は６１．２Ｗであり、Ｗ１７／５０＝０．９０（Ｗ／ｋｇ）＝Ｗ０に設定した。
全幅に亘り均一な深さ（２０μｍ）の溝を有する方向性電磁鋼板（加工比率１００％）からなる試料のトランス鉄損（Ｗｇ）は２５．５Ｗであり、Ｗ１７／５０＝０．７５（Ｗ／ｋｇ）＝Ｗｇに設定した。
鉄損改善率は溝なしの方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯を基準として、標準偏差（σ）／平均溝深さ（ａｖｅ）の値が異なる種々の方向性電磁鋼板を用いて構成した複数の巻鉄芯の値を算出し、相関性を求めた。その結果を図１１に示す。
Transformer iron loss (W 0 ) of a wound steel core formed by winding a grainless directional electromagnetic steel plate, and a wound steel core composed of a wound steel core having a groove of a predetermined condition (processing ratio 100). %) Of trans iron loss (Wi) was compared, and the iron loss improvement rate (η) was obtained from the relational expression of {(W 0 − Wi) / W 0} × 100 (%).
Trans iron loss of a sample consisting of grain-oriented electrical steel sheet without grooves is 61.2W, was set to W17 / 50 = 0.90 (W / kg) =
The transformer iron loss (Wg) of a sample made of grain-oriented electrical steel sheet (
The iron loss improvement rate is based on a wound iron core made of grainless grain-oriented electrical steel sheets, and is composed of various grain-oriented electrical steel sheets having different standard deviation (σ) / average groove depth (ave) values. The value of the winding iron core was calculated, and the correlation was obtained. The result is shown in FIG.
鉄損改善率（η）＝｛（Ｗ０−Ｗｇ）／Ｗ０｝×１００（％）として、均一な深さ（深さ２０μｍ）の溝を有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯の鉄損改善率は１６．６％となった。
巻鉄芯を備えたトランスにおいては、鉄損改善率が重要なため、上述のように求められる鉄損改善率が１４％以上必要と判断し、より望ましくは鉄損改善率が１５％以上必要と判断した。
Iron loss improvement rate (η) = {(W 0 − Wg) / W 0 } × 100 (%), and iron cored from grain steel made of grain-oriented electrical steel sheet with grooves of uniform depth (
In a transformer equipped with a wound iron core, the iron loss improvement rate is important, so it is judged that the iron loss improvement rate required as described above is 14% or more, and more preferably 15% or more is required. I decided.
「騒音低減率の定義」
騒音低減率（％）は、巻鉄芯を交流（５０Ｈｚ）で最大磁束密度（１．７Ｔ）で磁化した際の騒音として、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯と、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯の騒音の比較から求めた。
均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音（Ｎ０）と、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音（Ｎ）を比較し、｛（Ｎ０−Ｎ）／Ｎ０｝×１００（％）の関係式から騒音低減率（％）を求めた。騒音低減率は、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯を基準として、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯との比較により求めた。
均一深さ（深さ２０μｍ）の溝を有する方向性電磁鋼板からなる試料のトランス騒音は、Ｎ０＝５０ｄＢＡとなった。
"Definition of noise reduction rate"
The noise reduction rate (%) was configured by winding a grain-oriented electrical steel sheet having grooves of uniform depth as noise when the wound iron core was magnetized at alternating current (50 Hz) at the maximum magnetic flux density (1.7 T). It was obtained by comparing the noise of the wound iron core and the wound iron core formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet having a variation in groove depth.
The transformer noise (N 0 ) in the wound iron core made of the grain-oriented electrical steel sheet having grooves of uniform depth and the transformer noise (N) in the wound iron core made of the grain-oriented electrical steel sheet having the groove depth variation were compared. The noise reduction rate (%) was obtained from the relational expression of {(N 0 −N) / N 0} × 100 (%). The noise reduction rate was determined by comparing with a wound steel core made of grain-oriented electrical steel sheets having grooves of uniform depth as a reference and a core made of grain-oriented electrical steel sheets having groove depth variations.
The transformer noise of the sample made of the grain-oriented electrical steel sheet having grooves of a uniform depth (
｛（Ｎ０−Ｎ）／Ｎ０｝×１００（％）の関係式から騒音低減率（％）を求めることができる。 The noise reduction rate (%) can be obtained from the relational expression of {(N 0 −N) / N 0} × 100 (%).
図１１に示す結果から、トランスにおいて重要な鉄損改善率を重要視し、１４％以上必要と判断し、騒音低減率については、４％以上必要と判断すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下の範囲が望ましいと判断できる。
なお、鉄損改善率を更に重要視し、１５％以上必要と判断し、騒音低減率について４％以上必要と判断すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１５以下の範囲が望ましいと判断できる。
また、鉄損改善率を更に重要視し、１５％以上必要と判断し、騒音低減率について７％以上必要と判断すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０７以上０．１５以下の範囲が望ましいと判断できる。
From the results shown in FIG. 11, when it is judged that the iron loss improvement rate, which is important for the transformer, is important, 14% or more is necessary, and the noise reduction rate is 4% or more, the groove depth indicated by σ / ave is determined. It can be judged that the range in which the variation is 0.05 or more and 0.17 or less is desirable.
If it is judged that the iron loss improvement rate is more important, 15% or more is necessary, and the noise reduction rate is 4% or more, the groove depth variation indicated by σ / ave is 0.05 or more and 0.15. It can be judged that the following range is desirable.
Further, when the iron loss improvement rate is further emphasized and it is judged that 15% or more is necessary and the noise reduction rate is 7% or more, the groove depth variation indicated by σ / ave is 0.07 or more and 0.15. It can be judged that the following range is desirable.
「溝深さばらつきの具体構造」
図１２に実施例１、２と比較例１、２で適用した溝深さばらつきの具体構造を示す。
比較例１は、全幅に渡り深さ２０μｍの均一深さの溝が形成されている場合の方向性電磁鋼板の測定例を示し、比較例２は板幅方向両端に幅２０ｍｍの溝なし部を形成し、残りの部分は深さ２０μｍ一定の溝を形成した方向性電磁鋼板の測定例を示す。
実施例１、２は、それぞれ表１に示す溝深さの平均値（Ａｖｅ：μｍ）と最大値（ＭＡＸ：μｍ）と最小値（ＭＩＮ：μｍ）の溝の測定例である。
なお、本実施例では、平均溝深さが２０μｍとなる場合を例として示したが、平均溝深さが１５μｍ以下であると磁区制御（異常渦電流損低減）効果が不十分となり、２０μｍ以上でほぼ飽和（異常渦電流損が飽和）する一方、平均溝深さが３５μｍ以上であるとヒステリシス損が劣化し、重量減による占積率（実体積／計算体積による重量）の悪化も問題になることから、平均溝深さとしては、１５μｍ以上３５μｍ以下であることが望ましい。
そうした平均溝深さが１５μｍ以上３５μｍ以下であれば、溝深さの標準偏差σを平均溝深さａｖｅで割ることで、磁区制御効果はある程度相殺されるため、図１１に示す溝深さばらつきσ／ａｖｅと鉄損改善率との関係は、平均溝深さによらず維持される。
"Specific structure of groove depth variation"
FIG. 12 shows the specific structure of the groove depth variation applied in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
Comparative Example 1 shows a measurement example of a grain-oriented electrical steel sheet in a case where a groove having a uniform depth of 20 μm is formed over the entire width, and Comparative Example 2 shows a grooveless portion having a width of 20 mm at both ends in the plate width direction. A measurement example of a grain-oriented electrical steel sheet formed and the remaining portion having a constant groove with a depth of 20 μm is shown.
Examples 1 and 2 are measurement examples of grooves having an average groove depth (Ave: μm), a maximum value (MAX: μm), and a minimum value (MIN: μm) shown in Table 1, respectively.
In this embodiment, the case where the average groove depth is 20 μm is shown as an example, but if the average groove depth is 15 μm or less, the magnetic domain control (abnormal eddy current loss reduction) effect becomes insufficient, and 20 μm or more. While it is almost saturated (abnormal eddy current loss is saturated), if the average groove depth is 35 μm or more, the hysteresis loss deteriorates, and the space factor (actual volume / weight due to calculated volume) deteriorates due to weight reduction. Therefore, it is desirable that the average groove depth is 15 μm or more and 35 μm or less.
If the average groove depth is 15 μm or more and 35 μm or less, the magnetic domain control effect is offset to some extent by dividing the standard deviation σ of the groove depth by the average groove depth ave. Therefore, the groove depth variation shown in FIG. The relationship between σ / ave and the iron loss improvement rate is maintained regardless of the average groove depth.
Ｃ…板幅、１０…方向性電磁鋼板、１２…鋼板本体（地鉄）、１４…グラス被膜、１６…絶縁被膜、２０…溝、２０Ａ…凸部、２０Ｂ…凹部、、５０…巻鉄芯、５２…コーナ部、１００…レーザー照射装置、１０２…レーザー発振器、１０４…電送ファイバ、１０６…レーザー照射装置、Ｌ…仮想線、１０Ａ…方向性電磁鋼板。 C ... Plate width, 10 ... Directional electromagnetic steel plate, 12 ... Steel plate body (ground steel), 14 ... Glass coating, 16 ... Insulation coating, 20 ... Groove, 20A ... Convex, 20B ... Concave, 50 ... Winding iron core , 52 ... Corner section, 100 ... Laser irradiation device, 102 ... Laser oscillator, 104 ... Transmission fiber, 106 ... Laser irradiation device, L ... Virtual line, 10A ... Directional electromagnetic steel plate.
Claims (10)
板幅方向に沿ってレーザ−光を照射して前記溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをａｖｅと定義すると、σ／ａｖｅで示される溝深さばらつきが０．０５以上０．１７以下となる方向性電磁鋼板を形成し、この方向性電磁鋼板を巻回する巻鉄芯の製造方法。 A method for manufacturing a wound iron core, which is formed by winding a grain-oriented electrical steel sheet in which a plurality of grooves extending in the plate width direction are formed at predetermined intervals in the plate length direction.
When the groove is formed by irradiating the laser beam along the plate width direction, the standard deviation of the groove depth of the groove along the plate width direction is defined as σ by adjusting the intensity of the laser beam. If the average groove depth of the groove along the plate width direction is defined as ave, a directional electromagnetic steel plate having a groove depth variation represented by σ / ave of 0.05 or more and 0.17 or less is formed. A method for manufacturing a wound iron core around which a directional electromagnetic steel plate is wound.
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