本发明涉及可以得到在电源接通时产生的变压器的励磁涌流小的变压器的取向性电磁钢板及其制造方法，以及使用了该取向性电磁钢板的变压器用铁芯。
背景技术：
1、设计变压器时，必须注意的控制因素之一为励磁涌流。
2、励磁涌流是指在接通变压器的瞬间、瞬时电压降低、瞬时停电等对非励磁状态的变压器施加电压的瞬间产生的瞬态励磁电流，但其励磁电流的电流量有时会达到额定电流的几倍～几十倍。另外，虽说是瞬间产生的瞬态电流，但如果流过这样的大电流，则设备可能发生误动作，导致紧急停止等大规模故障。
3、因此，作为励磁涌流对策，需要设置i)变压器保护继电器、ii)受电用过流继电器、iii)高压限流熔断器、iv)进相电容器等各种交流滤波设备，导致成本升高。因此，减少励磁涌流量的需求极高。
4、另外，已知该励磁涌流很大程度上是由变压器的电源接通时的“剩余磁通”和“电压的相位角”引起的。即，如果控制电压的相位角，则能够减少励磁涌流。(参考专利文献1)
5、现有技术文献
6、专利文献
7、专利文献1：国际公开第2010/035778号
技术实现思路
1、然而，虽然控制电压的相位角可以减少励磁涌流，但为了这样的控制，需要复杂的控制和新的附属设备。因此，该方法仍然存在导致成本升高、设备的大型化等不利的问题。
2、本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种能够减少变压器铁芯的剩余磁通的取向性电磁钢板及其制造方法、以及使用该取向性电磁钢板的变压器用铁芯。
3、发明人等为了解决上述问题反复进行了深入研究。
4、这里，由于产生励磁涌流的主要原因是铁芯内的剩余磁通，因此认为如果控制构成铁芯的取向性电磁钢板本身的剩余磁通特性，则能够控制励磁涌流，对取向性电磁钢板本身的剩余磁通密度与励磁涌流的关系进行了详细研究。
5、此外，变压器还需要低损耗。因此，在本研究中使用通过激光实施了磁畴细化处理的0.23mm厚的低铁损材料。并且，准备了10种不同激光照射条件的线圈。激光照射是将i)输出、ii)偏转速度、iii)光束直径各种组合来实施确认试验。
6、然后，使用aem公司制的unicore制造机，分别对上述10种线圈的取向性电磁钢板在一个角部实施两处45°的弯曲部。此外，使用该具有弯曲部的取向性电磁钢板，制作10种纵：250mm×横：250mm×宽度：100mm的总质量：约20kg的单相卷铁芯。
7、首先，在该单相卷铁芯中，进行频率：50hz、磁通密度：1.70t的恒定运转，测量恒定的一次侧电流值。以下将其称为恒定电流。
8、接下来，在铁芯内部磁通密度达到1.70t的时刻关闭励磁电源，切断电源。在励磁涌流达到最大的相位与该电源的切断时偏离180°的状态下再次接通电源，评价此时产生的一次侧电流值即励磁涌流。应予说明，恒定电流和励磁涌流通过安装在初级绕组的电流传感器来测量。
9、将各单相卷铁芯的评价结果示于表1。
10、[表1]
11、
12、如表1所示，励磁涌流与恒定电流的比例根据激光照射条件不同而变化，这启示应变的导入状态会影响励磁涌流。
13、接着，分别测定制作上述10种铁芯的各取向性电磁钢板的剩余磁通密度，调查与上述电流比例的关系。测定条件是从各铁芯制作中使用的取向性电磁钢板线圈中切出36张30mm×280mm的样品，用爱泼斯坦试验框进行。励磁条件设为频率：50hz、磁通密度：1.70t和1.50t。(以下，简记为50hz/1.50t的情况下，是指励磁条件为频率：50hz、磁通密度：1.50t。)
14、应予说明，通常取向性电磁钢板的特性评价采用磁通密度：1.70t，但在高磁场下，晶体取向对磁化的流动影响变大，因此很难反映出先前结果所启示的应变的影响。因此，在认为晶体取向的影响小且易于反映应变的影响的磁通密度：1.50t下也进行评价。
15、进而，将各铁芯中使用的取向性电磁钢板的剩余磁通密度设为以下所示的2个条件。
16、即，第一剩余磁通密度为交流励磁时的交流磁滞损耗曲线中的磁化力零时的磁通密度(参考图1)。以下，将该磁化力为零时的磁通密度记为恒定剩余磁通密度。
17、另外，第二剩余磁通密度为磁通达到最大时切断电源，且从磁通密度变化饱和的切断时起0.1s后的磁通密度(参考图2)。以下，将从该切断时起0.1s后的磁通密度特别记为切断剩余磁通密度br。
18、将相对于各剩余磁通密度的励磁涌流与恒定电流的比例(以下，称为电流比)的关系分别示于图3。如图3的(a)、(b)所示，恒定剩余磁通密度与电流比均未确认到显著的相关性。另一方面，发现如图3的(c)、(d)所示，在切断磁通密度中，在达到1.50t时切断，从该切断起0.1s后测定得到的切断磁通密度，即切断剩余磁通密度br与电流比之间存在特别好的相关性。应予说明，在图3中，切断的磁通密度在(a)和(c)中为1.50t，(b)和(d)中为1.70t。
19、应予说明，恒定剩余磁通密度未观察到相关性的原因并不明确，但认为原因是切断时的磁通行为与恒定时的磁通行为明显不同。
20、根据以上内容可知，为了评价能够抑制励磁涌流的材料，在应变敏感性高的低磁场(1.50t)中，掌握作为实际励磁涌流的产生原因的切断时的剩余磁通是极其重要的。
21、根据图3(c)记载的数据可知，通过改变作为一般的激光照射时的控制因素的i)输出、ii)偏转速度、iii)光束直径，切断剩余磁通密度br发生变化。因此，如果以切断剩余磁通密度br作为评价指标来探索最佳的激光照射条件，能够在一定程度上抑制励磁涌流。
22、然而，在上述研究中还同时发现，仅组合通常的激光照射条件，励磁涌流的抑制效果并不充分。因此，发明人等进行了进一步降低切断剩余磁通密度br的方案的研究。
23、这里，试着考虑激光内的品质。
24、可以认为以一定输出从振荡器中发出的激光的强度在激光内不均匀，中心部强度高，激光品质好。因此，调查了激光品质对切断剩余磁通密度br和励磁涌流产生的影响。作为改变激光品质的手段，在激光路径上设置孔口，在除去外周部(认为品质差的位置)的激光后，使激光会聚并照射到钢板上(参考图4)。即，在除去激光时，通过改变孔口直径来改变会聚的激光品质。
25、在上述的研究中，孔口直径越小，外周部被除去的激光量越多，因此实施被认为是更高品质的激光下的照射。
26、应予说明，在本研究中，首先，在孔口设置前后都在相同的条件下对激光对准纸(刻录纸)进行激光照射，并进行光束直径和被孔口切割的范围的确认。刻录纸是仅被激光照射的部分变色的热敏纸。
27、图5示出本发明中定义的外周部的光束切割比例。首先，测量孔口设置前的光束形状(图5的(a))。将该形状复制到新的刻录纸上后，设置孔口，对记录有该孔口设置前的光束直径的刻录纸照射激光(图5的(b))。接下来，确定最外周部未被切割的部分，导出该部分被切割的比例(图5的(c))。将该最小光束切割率作为外周部除去比例。
28、作为一个例子，在制作变压器no.6的线圈的照射条件的基础上，仅改变孔口直径来向钢板内部导入应变。此时，为了使导入钢板的激光强度相同，根据透射率改变激光输出。具体而言，激光透射率为50％的情况下，将激光输出设为2倍，导入应变。
29、透射率的测定使用摄像头型光束分析仪分别测定数码相机的各像素所接收的光强度，计算孔口设置前的光束强度的总和与孔口设置后的光束强度的总和的比例(＝孔口设置后的光束强度的总和/孔口设置前的光束强度的总和)。这里测定的光束强度不是到达钢板表面的光束，而是针对刚刚通过孔口后的直径。
30、图6示出外周部除去比例与切断剩余磁通密度br(50hz/1.50t)的关系。发现如果外周部除去比例增加，则切断剩余磁通密度br大幅降低。特别地可知，如果外周部除去比例为20％以上，则可以稳定地获得由激光品质改善引起的降低切断剩余磁通密度br的效果。
31、应予说明，虽然切断剩余磁通密度br降低的原因尚不清楚，但认为这是由于改善激光品质而使激光的会聚性、钢板侵入性等提高，导入的应变分布大幅变化的结果。
32、接着，利用孔口直径改变外周部除去比例来改变切断剩余磁通密度br，调查了切断剩余磁通密度br与励磁涌流的关系。在该调查中，在作为一个例子，在制作变压器no.4的线圈的照射条件的基础上，根据透射率改变激光输出，以使如上所述导入钢板的激光强度相同。评价用变压器使用与表1相同类型的变压器来实施。
33、图7示出切断剩余磁通密度(50hz/1.50t)与励磁涌流/恒定电流(电流比)的关系。励磁磁通密度在1.30～1.90t间变化。如上所述可知，在使用1.50t下求出的切断剩余磁通密度br为1.00t以下的钢板的变压器中，在全部条件下都能抑制励磁涌流的产生。
34、通过孔口的设置除去外周部是本发明的重点，但即使相同的孔口，由于设置位置的偏离等，透过光束的品质也不同。例如，如果光束中心与孔口中心一致，则中心附近的光束透过，但如果中心偏离，则偏离中心的光束透过。
35、发明人等认为这种透过的光束品质的差异也会产生不少影响，调查了透过的光束内的强度分布与切断剩余磁通密度br的关系。
36、通过改变孔口与光束的中心位置来改变透过的光束内的强度分布。以光束内的最大强度为基准进行归一化，将最大强度比例与最小强度比例之差作为光束品质的偏差评价因素。在各条件下的外周部除去比例全部为20％以上。
37、图8示出透过的光束中的光束强度的偏差与切断剩余磁通密度br(50hz/1.50t)的关系。发现如果透过的光束中的光束强度的偏差减少，则切断剩余磁通密度br大幅降低。特别地可知在将光束强度的偏差控制在0.80以下的情况下，可以进一步获得切断剩余磁通密度br的减少效果。为了稳定地获得该效果，光束强度的偏差更优选为0.50以下。
38、应予说明，光束内的强度偏差可以使用市售的光束分析仪对光束内的强度分布进行测定，求出各测定点相对于全部测定点的最大强度的强度比例(光束强度的标准化)，通过求出最大强度比例与最小强度比例之差来导出。强度测定方法没有特别限定，对荧光板照射激光束，用波长分离反射镜分离荧光，并在照相机内部的光接收表面形成荧光图像的方法等。在本发明中，使用canare制的高输出激光用光束分析仪bpf系列测定激光内的强度分布。
39、应予说明，虽然上述研究是使用激光进行的，但可知通过选择条件，使用电子束也能得到相同的效果。以下，在称为光束等的情况下，是指本发明中的高能束，具体而言是指激光、等离子体或电子束。
40、本发明立足于上述见解，本发明的要旨构成如下。
41、1.一种取向性电磁钢板，是通过从钢板的至少一个表面向钢板内部以与钢板轧制方向交叉的方式线性地导入的应变来进行磁畴细化得到的取向性电磁钢板，下述切断剩余磁通密度br为1.00t以下。
42、记
43、切断剩余磁通密度br：在取向性电磁钢板的轧制方向产生以50hz的正弦波变化的磁化，该磁化达到1.50t时切断电源，从该切断起0.1s后的磁通密度
44、2.一种取向性电磁钢板的制造方法，是制造上述1所述的取向性电磁钢板的方法，通过在对经过最终退火的钢板的表面照射高能束来实施磁畴细化处理时，在该高能束的照射的路径上设置孔口，除去该高能束的外周部，然后使其会聚而向钢板导入应变，下述切断剩余磁通密度br为1.00t以下。
45、记
46、切断剩余磁通密度br：在取向性电磁钢板的轧制方向产生以50hz的正弦波变化的磁化，该磁化达到1.50t时切断电源，从该切断起0.1s后的磁通密度
47、3.根据上述2所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，上述除去外周部后的光束的光束强度的偏差为0.80以下。
48、4.一种变压器用铁芯，使用上述1所述的取向性电磁钢板而成。
49、根据本发明，能够提供一种在用作变压器的铁芯材料的情况下能够抑制励磁涌流的产生的取向性电磁钢板。