方向性电磁钢板及其制造方法与流程

本发明涉及方向性电磁钢板及其制造方法。本技术基于2021年03月26日在日本技术的日本特愿2021-053620号主张优先权，将其内容援引至此。

背景技术：

1、方向性电磁钢板为软磁性材料，主要用作变压器的铁心材料。因此，对于方向性电磁钢板，要求高磁化特性及低铁损这样的磁特性。

2、所谓“铁损”是在将铁心在交流磁场中励磁的情况下作为热能被消耗的电力损耗，从节能的观点出发，要求铁损尽可能低。磁化率、板厚、覆膜张力、杂质量、电阻率、结晶粒径、磁畴尺寸等会影响铁损的高低。关于方向性电磁钢板，即使在开发了各种技术的现在，为了提高能量效率，还在继续进行降低铁损的研究开发。

3、例如，专利文献1中公开了一种通过照射激光而控制磁畴的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，具有：对于方向性电磁钢板的表面，使已聚光的连续波激光一边沿从所述方向性电磁钢板的轧制方向倾斜的方向扫描一边照射的工序；以及一边将扫描所述连续波激光的部分以规定的间隔错开一边重复的工序。将所述连续波激光的平均功率表示为p(w)、将所述扫描的速度表示为vc(mm/s)、将所述规定的间隔表示为pl(mm)、将平均照射能量密度ua定义为ua＝p/(vc×pl)(mj/mm2)时，满足1.0mm≤pl≤3.0mm、及0.8mj/mm2≤ua≤2.0mj/mm2。

4、在专利文献1中示出了，很容易确保高生产率，同时能够降低方向性电磁钢板在l方向及c方向这两个方向上的铁损。

5、另外，专利文献2中公开了一种方向性电磁钢板的制造方法，其通过连续振荡激光束的扫描照射，以相对于钢板的轧制方向大概垂直且以大概一定间隔形成线状的闭合磁畴，改善铁损特性。

6、在专利文献2中示出了，通过使激光为与射束传播方向垂直的截面内的激光强度分布在光轴中心附近具有最大强度的tem00模式，使照射射束的轧制方向聚光直径d[mm]、激光束的扫描线速度v[mm/s]及激光的平均输出功率p[w]为0＜d≤0.2、0.001≤p/v≤0.012的范围，从而得到铁损降低的方向性电磁钢板。

7、另外，专利文献3中公开了一种方向性电磁钢板的制造方法，其对方向性电磁钢板的表面等间隔地照射激光束，以改善磁特性。

8、在专利文献3中示出了，通过使激光为脉冲振荡q开关co2激光，使照射射束形状为在板宽方向具有长轴的椭圆形，将激光脉冲的照射功率密度设定在钢板表面的皮膜损伤阈值以下，从而能够抑制激光照射痕迹的产生；而且通过将椭圆射束的长轴长度设定为板宽方向的脉冲射束照射间隔以上，能够使连续的脉冲射束在钢板表面重叠，赋予对磁特性改善而言必要充分的累计照射能量，抑制激光照射痕迹，得到有效的磁畴控制效果。

9、另一方面，近年来，对于变压器等电磁应用设备，越来越要求降低噪音和振动，对于变压器的铁心中所使用的方向性电磁钢板，要求是适用于低铁损、且低噪音和低振动的材料。作为对于变压器的噪音和振动的原材料中的原因之一，可以认为有方向性电磁钢板的磁致伸缩。在此所谓的“磁致伸缩”是指，对方向性电磁钢板用交流电进行励磁时，由随着该磁化的强度的变化方向性电磁钢板的外形产生略微变化引起的方向性电磁钢板在轧制方向上可见的振动；该磁致伸缩的大小为10-6等级的非常小的磁致伸缩，但该磁致伸缩使铁心产生振动，其传播到变压器的箱体等外部结构物而成为噪音。

10、上述的专利文献1～3中提出的向方向性电磁钢板的激光照射虽然对铁损的降低有效，但是存在由于激光照射所形成的闭合磁畴增大了磁致伸缩，使得装入变压器时的噪音变大(噪音特性劣化)的问题。

11、对于这样的问题，例如专利文献4中公开了一种低铁损、且装入变压器时的噪音小的方向性电磁钢板。

12、在专利文献4中示出了，通过形成钢板表面上的轧制方向的宽度周期性地变化的闭合磁畴区域，且各个所述闭合磁畴区域满足在钢板表面上的轧制方向的最大宽度wmax相对于最小宽度wmin的比(wmax/wmin)为1.2以上且为2.2以下、钢板表面上的轧制方向的平均宽度wave为80μm以上且为250μm以下、板厚方向的最大深度d为32μm以上、(wave×d)/s为0.0007mm以上且为0.0016mm以下的条件，从而能够实现比以往更好的铁损和噪音的平衡。

13、另外，专利文献5中公开了一种方向性电磁钢板，其相对于轧制方向以周期性的间隔沿横穿轧制方向的方向导入局部的应变；在上述应变的附近形成线状的闭合磁畴部，并且在消磁状态下具有从该闭合磁畴部向轧制方向伸长的轧制方向长度为1.2mm以上的梳状磁畴，进而，在沿该闭合磁畴部的区域中每1mm平均形成1.8个以上的该磁畴，将所述闭合磁畴部的线间隔设定为s(mm)时，所述闭合磁畴部的宽度w(mm)与所述闭合磁畴部的板厚方向的深度h(μm)之间满足4mm≤s≤1.5mm、及hw/s≤0.9μm的关系。

14、在专利文献5中暗示了，以hw/s表示的应变导入量指标会影响铁损及噪音。

15、但是，在专利文献4及5的技术中，由于对于闭合磁畴的轧制方向宽度赋予周期性，以及由于控制梳状磁畴的个数，因此，可以推测需要特殊的电子束照射条件，且难以得到高的生产率。

16、另外，除此以外，作为进行闭合磁畴的控制的技术，例如专利文献6、7中公开了一种方向性电磁钢板的制造方法，其提供一种不损伤覆膜地形成闭合磁畴、且变压器铁损和bf极低的方向性电磁钢板。

17、另外，专利文献8中示出了，通过形成利用了电子束的特征的、对降低铁损有利的闭合磁畴形状，得到在广泛的板厚范围内低铁损化的方向性电磁钢板。

18、另外，专利文献9中公开了一种铁心用方向性电磁钢板，其在相对于钢板面内的轧制方向为60°至120°的方向上具有通过由lab6放出的电子束形成的线状应变。

19、另外，专利文献10中公开了一种控制射束照射区域中所占的射束照射痕迹的面积比率的、绝缘性和耐腐蚀性良好的方向性电磁钢板及其制造方法。

20、但是，关于为了降低铁损而控制闭合磁畴、用于实现低噪音的闭合磁畴控制，均没有研究。

21、现有技术文献

22、专利文献

23、专利文献1：日本专利第4669565号公报

24、专利文献2：日本专利第4510757号公报

25、专利文献3：日本专利第3361709号公报

26、专利文献4：日本专利第6060988号公报

27、专利文献5：日本专利第6176282号公报

28、专利文献6：日本专利第6169695号公报

29、专利文献7：日本专利第6245296号公报

30、专利文献8：国际公开第2014/068962号

31、专利文献9：日本专利第5954421号公报

32、专利文献10：国际公开第2013/099272号

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、如上所述，以往未公开使铁损特性和噪音特性同时充分提高的方向性电磁钢板及其制造方法。

3、本发明的课题为提供一种铁损特性(特别是利用能量射线照射的铁损的改善率)和噪音特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法。

4、用于解决课题的手段

5、方向性电磁钢板通过能量射线的照射，照射部被急速加热及急速冷却。其结果是，在照射部附近的钢板内部产生应变(残余应变)。在应变在轧制方向上为压缩应变、或者在板厚方向上为拉伸应变的情况下，在产生该应变的区域中生成闭合磁畴。该闭合磁畴的形成是与轧制方向平行/反平行的180°磁畴细分化的驱动力，因此，对于低铁损化是有利的。但是，一般地，如果形成闭合磁畴，则磁致伸缩的程度变大，因此，装入变压器时的噪音变大(噪音特性劣化)。

6、本发明人对该闭合磁畴的尺寸与铁损特性及噪音特性的关系进行深入调查。研究的结果可以看出，通过将闭合磁畴的深度控制在规定的范围，能够在能量射线照射后兼顾低铁损和低噪音。另外可以看出，通过不仅控制闭合磁畴的大小，而且控制闭合磁畴内的应变的状态，能够得到良好的铁损和噪音的平衡。在此所谓的“能量射线”是指激光束或电子束。

7、本发明鉴于上述见解而完成。本发明的主旨如下所述。

8、[1]本发明的一种方式涉及的方向性电磁钢板，具备：母材钢板；玻璃覆膜，其形成在所述母材钢板上；以及张力赋予绝缘覆膜，其形成在所述玻璃覆膜上，在所述母材钢板上存在沿与轧制方向交叉的方向连续或断续地延伸的多个线状的应变，彼此相邻的所述多个线状的应变的轧制方向上的间隔为10mm以下，在存在所述应变的区域中存在闭合磁畴，所述闭合磁畴的自所述母材钢板的表面起的板厚方向的长度d为30～60μm，所述轧制方向的长度w为200μm以下，所述闭合磁畴内存在的所述轧制方向的压缩应变显示出最大值的自母材钢板表面起的深度m与所述长度d的比率m/d为超过0.30且小于0.90的范围。

9、[2]本发明的另一种方式涉及的方向性电磁钢板的制造方法包含磁畴细分化工序，所述磁畴细分化工序对于具备母材钢板、形成在所述母材钢板上的玻璃覆膜、以及形成在所述玻璃覆膜上的张力赋予绝缘覆膜的方向性电磁钢板，通过对所述张力赋予绝缘覆膜的表面照射能量射线，在所述母材钢板的表面附近导入沿与轧制方向交叉的方向延伸的多个线状的应变；在所述磁畴细分化工序中，所述多个线状的应变中相邻的线状的应变的轧制方向的间隔为10mm以下，使用单位为w的能量射线输出功率p和单位为mm2的能量射线照射截面积s、以(p/s)定义的单位为w/mm2的能量射线功率密度ip满足下述式(1)，使用所述能量射线输出功率p和单位为mm/秒的能量射线扫描速度vs、以(p/vs)定义的单位为j/mm的能量射线投入能量up满足下述式(2)，并且，

10、使用所述能量射线的单位为μm的与射束扫描方向垂直的方向的直径dl及所述射束扫描方向的直径dc、以(dl/dc)定义的射束长宽比以及所述dl分别满足下述式(3)及下述式(4)。

11、250≤ip≤5200(1)

12、0.007＜up≤0.050(2)

13、0.0010＜dl/dc＜1.0000(3)

14、10≤dl＜200(4)

15、发明效果

16、根据本发明的上述方式，能够提供一种铁损特性和噪音特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法。