CN116917521A - 无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法 - Google Patents

无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法 Download PDF

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田中一郎
脇坂岳显
太田俊
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Abstract

该无取向性电磁钢板作为化学组成以质量％计含有Si：1.0％以上5.0％以下，板厚为0.10mm以上0.35mm以下，平均晶体粒径为30μm以上200μm以下，由X1＝(2×B50L+B50C)/(3×Is)规定的X1值小于0.845，由X2＝(B50L+2×B50D+B50C)/(4×Is)规定的X2值为0.800以上，铁损W10/1k为80W/kg以下。

Description

无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的 制造方法
技术领域
本发明涉及无取向性电磁钢板。更详细而言，本发明涉及作为电动汽车或混合动力汽车等的电机的铁芯用而优选的无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法。
本申请基于2021年7月30日于日本申请的特愿2021-126290号来主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
从削减地球温室化气体的必要性出发，在工业领域中正在开发消耗能量少的产品。例如，在汽车领域中，有组合了汽油引擎和电机的混合动力驱动汽车、电机驱动的电动汽车等低油耗汽车。这些低油耗汽车共通的技术是电机，电机的高效化成为重要的技术。
一般，电机由定子(stator)和转子(roter)构成。作为该定子用的铁芯，有一体冲裁型铁芯和分割铁芯。作为一体冲裁型铁芯用和分割铁芯用，要求轧制方向(以下，也称为“L方向”。)和轧制直角方向(以下，也称为“C方向”。)的磁特性良好的无取向性电磁钢板。
另一方面，作为转子用的铁芯，例如有永磁体埋入电机(IPM电机)用的转子铁芯。IPM电机用的转子铁芯在转子内部内置永磁体。因此，作为这种铁芯用，要求磁特性优异且机械特性也优异的无取向性电磁钢板。
另外，作为其内部结构，电机的定子与转子之间的间隙越小，作为电机的性能越提高。因此，电机的各构件要求形状精度高。例如，上述一体冲裁型铁芯通过将钢板坯料冲裁加工为中空圆板状而形成，上述IPM电机用的转子铁芯通过将钢板坯料冲裁加工为圆板状而形成。但是，在将钢板坯料冲裁加工为中空圆板状或圆板状的情况下，有时由于钢板坯料的机械各向异性，冲裁加工后的形状精度降低。因此，作为这些铁芯用，要求机械各向异性小的无取向性电磁钢板。
例如，专利文献1公开了关于磁特性优异的无取向性电磁钢板的技术。专利文献2公开了关于能够提高分割铁芯型电机的电机效率的无取向性电磁钢板的技术。专利文献3公开了关于磁特性优异的无取向性电磁钢板的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5447167号公报
专利文献2：日本特许第5716315号公报
专利文献3：国际公开第2013/069754号
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于，作为电机的铁芯用，提供磁各向异性小且机械各向异性小的无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的主旨如下所述。
(1)本发明的一个方案的无取向性电磁钢板，其特征在于，
具有以下化学组成：以质量％计，含有
C：0.005％以下、
Si：1.0％以上5.0％以下、
sol.Al：小于2.5％、
Mn：3.0％以下、
P：0.3％以下、
S：0.01％以下、
N：0.01％以下、
B：0.10％以下、
O：0.10％以下、
Mg：0.10％以下、
Ca：0.01％以下、
Ti：0.10％以下、
V：0.10％以下、
Cr：5.0％以下、
Ni：5.0％以下、
Cu：5.0％以下、
Zr：0.10％以下、
Sn：0.10％以下、
Sb：0.10％以下、
Ce：0.10％以下、
Nd：0.10％以下、
Bi：0.10％以下、
W：0.10％以下、
Mo：0.10％以下、
Nb：0.10％以下、
Y：0.10％以下，
剩余部分由Fe及杂质构成；
板厚为0.10mm以上0.35mm以下，
平均晶体粒径为30μm以上200μm以下，
由以下(式1)规定的X1值小于0.845，
由以下(式2)规定的X2值为0.800以上，
以磁通密度1.0T、频率1kHz进行励磁时的铁损W10/1k为80W/kg以下。
X1＝(2×B50L+B50C)/(3×Is) (式1)
X2＝(B50L+2×B50D+B50C)/(4×Is) (式2)
(在此，
B50L是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制方向的磁通密度，
B50C是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制直角方向的磁通密度，
B50D是以磁化力5000A/m进行磁化时的从轧制方向起45°方向的磁通密度，
Is是室温下的自发磁化。)
(2)在上述(1)所记载的无取向性电磁钢板中，
作为所述化学组成，以质量％计，
也可以含有Si：超过3.25％且5.0％以下。
(3)在上述(1)或(2)所记载的无取向性电磁钢板中，
作为所述化学组成，以质量％计，也可以含有以下元素中的至少一种：
C：0.0010％以上0.005％以下、
sol.Al：0.10％以上且小于2.5％、
Mn：0.0010％以上3.0％以下、
P：0.0010％以上0.3％以下、
S：0.0001％以上0.01％以下、
N：超过0.0015％且0.01％以下、
B：0.0001％以上0.10％以下、
O：0.0001％以上0.10％以下、
Mg：0.0001％以上0.10％以下、
Ca：0.0003％以上0.01％以下、
Ti：0.0001％以上0.10％以下、
V：0.0001％以上0.10％以下、
Cr：0.0010％以上5.0％以下、
Ni：0.0010％以上5.0％以下、
Cu：0.0010％以上5.0％以下、
Zr：0.0002％以上0.10％以下、
Sn：0.0010％以上0.10％以下、
Sb：0.0010％以上0.10％以下、
Ce：0.001％以上0.10％以下、
Nd：0.002％以上0.10％以下、
Bi：0.002％以上0.10％以下、
W：0.002％以上0.10％以下、
Mo：0.002％以上0.10％以下、
Nb：0.0001％以上0.10％以下、
Y：0.002％以上0.10％以下。
(4)在上述(1)～(3)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板中，
作为所述化学组成，以质量％计，
Si和sol.Al的合计含量也可以超过4.0％。
(5)在上述(1)～(4)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板中，
所述X1值也可以为0.800以上且小于0.830。
(6)在上述(1)～(5)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板中，
所述X2值也可以为0.805以上0.825以下。
(7)本发明的一个方案的铁芯，也可以包括如上述(1)～(6)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板。
(8)本发明的一个方案的铁芯的制造方法，也可以具有对如上述(1)～(6)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板进行加工、层叠的工序。
(9)本发明的一个方案的电机，也可以包括如上述(7)所记载的铁芯。
(10)本发明的一个方案的电机的制造方法，也可以具有对如上述(1)～(6)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板进行加工并层叠而制造铁芯的工序、以及组装上述铁芯的工序。
发明效果
根据本发明的上述方案，作为电机的铁芯用，能够提供磁各向异性小且机械各向异性小的无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的无取向性电磁钢板的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。但是，本发明并不仅限制于本实施方式所公开的构成，而在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。另外，以下的数值限定范围在其范围内包含下限值和上限值。“超过”或“小于”所示的数值，该值不包含在数值范围内。关于各元素的含量的“％”是指“质量％”。
图1示出本发明的一实施方式的无取向性电磁钢板的示意图。
(化学组成)
首先，说明本实施方式的无取向性电磁钢板的化学组成的限定理由。
本实施方式的无取向性电磁钢板作为化学组成含有Si，根据需要而含有选择元素，剩余部分由Fe和杂质构成。以下，对各元素进行说明。
C：0％以上0.005％以下
C(碳元素)作为杂质而含有，是使磁特性劣化的元素。因此，C含量为0.005％以下。优选为0.003％以下。C含量优选少，因此不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，由于工业上使含量为0％并不容易，因此也可以使下限值超过0％，也可以为0.0010％。
Si：1.0％以上5.0％以下
Si(硅)是对提高钢板的电阻率而降低铁损有效的元素。因此，Si含量为1.0％以上。另外，作为电机的铁芯用的无取向性电磁钢板，Si是对减小磁各向异性并且减小机械各向异性有效的元素。在这种情况下，Si含量优选为超过3.25％、更优选为3.27％以上、进一步优选为3.30％以上、更进一步优选为3.40％以上。另一方面，若过剩含有则磁通密度显著降低。因此，Si含量为5.0％以下。Si含量优选为4.0％以下、更优选为3.5％以下。
sol.Al：0％以上且小于2.5％
Al(铝)是对提高钢板的电阻率而降低铁损有效的选择元素，但若过剩含有则磁通密度显著降低。因此，sol.Al含量为小于2.5％。sol.Al不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，优选使sol.Al含量为0.10％以上。此外，sol.Al是指酸可溶性铝。
在此，Si和Al是对减小磁各向异性并且减小机械各向异性有效的元素。因此，Si和sol.Al的合计含量优选为超过4.0％，更优选为超过4.10％、进一步优选为超过4.15％。另一方面，由于Si和Al的固溶强化能力高，因此若过剩含有则冷轧变得困难。因此，Si和sol.Al的合计含量优选为小于5.5％。
Mn：0％以上3.0％以下
Mn(锰)是对提高钢板的电阻率而降低铁损有效的选择元素。但是，与Si或Al相比，Mn的合金成本高，因此若Mn含量增多则在经济方面不利。因此，Mn含量为3.0％以下。优选为2.5％以下。Mn不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Mn含量优选为0.0010％以上、更优选为0.010％以上。
P：0％以上0.3％以下
P(磷)一般是作为杂质而含有的元素。但是，由于具有改善无取向性电磁钢板的织构而提高磁特性的作用，因此也可以根据需要而含有。但是，由于P也是固溶强化元素，因此若P含量过剩，则钢板硬质化，冷轧变得困难。因此，P含量为0.3％以下。P含量优选为0.2％以下。P不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，P含量优选为0.0010％以上、更优选为0.015％以上。
S：0％以上0.01％以下
S(硫)作为杂质而含有，与钢中的Mn结合而形成微细的MnS，阻碍退火时的晶粒的生长，使无取向性电磁钢板的磁特性劣化。因此，S含量为0.01％以下。S含量优选为0.005％以下、更优选为0.003％以下。S含量优选少，因此不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，由于工业上使含量为0％并不容易，因此也可以使下限值为0.0001％。
N：0％以上0.01％以下
N(氮)作为杂质而含有，与Al结合而形成微细的AlN，阻碍退火时的晶粒的生长，使磁特性劣化。因此，使N含量为0.01％以下。N含量优选为0.005％以下、更优选为0.003％以下。N含量优选少，因此不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，由于工业上使含量为0％并不容易，因此下限值也可以为0.0001％以上、也可以为超过0.0015％、也可以为0.0025％以上。
Sn：0％以上0.10％以下
Sb：0％以上0.10％以下
Sn(锡)和Sb(锑)是具有改善无取向性电磁钢板的织构而提高磁特性(例如，磁通密度)的作用的选择元素，因此也可以根据需要而含有。但是，若过剩含有，则有时使钢脆化而引起冷轧断裂，另外有时使磁特性劣化。因此，Sn和Sb的含量分别为0.10％以下。Sn和Sb不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Sn含量优选为0.0010％以上、更优选为0.01％以上。另外，Sb含量优选为0.0010％以上、优选为0.002％以上、更优选为0.01％以上、进一步优选为超过0.025％。
Ca：0％以上0.01％以下
Ca(钙)通过生成粗大的硫化物来抑制微细的硫化物(MnS、Cu2S等)的析出，因此是对夹杂物控制有效的选择元素，若适度添加，则具有提高晶粒生长性、提高磁特性(例如，铁损)的作用。但是，若过剩含有，则上述作用带来的效果饱和而导致成本增加。因此，Ca含量为0.01％以下。Ca含量优选为0.008％以下、更优选为0.005％以下。Ca不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，优选使Ca含量为0.0003％以上。Ca含量优选为0.001％以上、更优选为0.003％以上。
Cr：0％以上5.0％以下
Cr(铬)是提高固有电阻而提高磁特性(例如，铁损)的选择元素。但是，若过剩含有，则有时使饱和磁通密度降低，另外上述作用带来的效果饱和而导致成本增加。因此，Cr含量为5.0％以下。Cr含量优选为0.5％以下、更优选为0.1％以下。Cr不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Cr含量优选为0.0010％以上。
Ni：0％以上5.0％以下
Ni(镍)是提高磁特性(例如，饱和磁通密度)的选择元素。但是，若过剩含有，则上述作用带来的效果饱和而导致成本增加。因此，Ni含量为5.0％以下。Ni含量优选为0.5％以下、更优选为0.1％以下。Ni不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Ni含量优选为0.0010％以上。
Cu：0％以上5.0％以下
Cu(铜)是提高钢板强度的选择元素。但是，若过剩含有，则有时使饱和磁通密度降低，另外上述作用带来的效果饱和而导致成本增加。因此，Cu含量为5.0％以下。Cu含量优选为0.1％以下。Cu不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Cu含量优选为0.0010％以上。
Ce：0％以上0.10％以下
Ce(铈)通过生成粗大的硫化物、氧硫化物来抑制微细的硫化物(MnS、Cu2S等)的析出，是使晶粒生长性良好而降低铁损的选择元素。但是，若过剩含有，则有时在硫化物和氧硫化物以外还生成氧化物，使铁损劣化，另外上述作用带来的效果饱和而导致成本增加。因此，Ce含量为0.10％以下。Ce含量优选为0.01％以下、更优选为0.009％以下、进一步优选为.008％以下。Ce不需要限制下限值，下限值也可以为0％。但是，为了更可靠地得到上述作用带来的效果，Ce含量优选为0.001％以上。Ce含量更优选为0.002％以上、进一步优选为0.003％以上、更进一步优选为0.005％以上。
本实施方式的无取向性电磁钢板的化学组成除了上述元素以外，作为选择元素，例如也可以含有B、O、Mg、Ti、V、Zr、Nd、Bi、W、Mo、Nb、Y。这些选择元素的含量基于公知的见解进行控制即可。例如，这些选择元素的含量为以下即可。
B：0％以上0.10％以下
O：0％以上0.10％以下
Mg：0％以上0.10％以下
Ti：0％以上0.10％以下
V：0％以上0.10％以下
Zr：0％以上0.10％以下
Nd：0％以上0.10％以下
Bi：0％以上0.10％以下
W：0％以上0.10％以下
Mo：0％以上0.10％以下
Nb：0％以上0.10％以下
Y：0％以上0.10％以下
另外，本实施方式的无取向性电磁钢板作为化学组成，以质量％计，优选含有以下元素中的至少一种：
C：0.0010％以上0.005％以下、
sol.Al：0.10％以上且小于2.5％、
Mn：0.0010％以上3.0％以下、
P：0.0010％以上0.3％以下、
S：0.0001％以上0.01％以下、
N：超过0.0015％且0.01％以下、
B：0.0001％以上0.10％以下、
O：0.0001％以上0.10％以下、
Mg：0.0001％以上0.10％以下、
Ca：0.0003％以上0.01％以下、
Ti：0.0001％以上0.10％以下、
V：0.0001％以上0.10％以下、
Cr：0.0010％以上5.0％以下、
Ni：0.0010％以上5.0％以下、
Cu：0.0010％以上5.0％以下、
Zr：0.0002％以上0.10％以下、
Sn：0.0010％以上0.10％以下、
Sb：0.0010％以上0.10％以下、
Ce：0.001％以上0.10％以下、
Nd：0.002％以上0.10％以下、
Bi：0.002％以上0.10％以下、
W：0.002％以上0.10％以下、
Mo：0.002％以上0.10％以下、
Nb：0.0001％以上0.10％以下、
Y：0.002％以上0.10％以下。
另外，B含量优选为0.01％以下，O含量优选为0.01％以下，Mg含量优选为0.005％以下，Ti含量优选为0.002％以下，V含量优选为0.002％以下，Zr含量优选为0.002％以下，Nd含量优选为0.01％以下，Bi含量优选为0.01％以下，W含量优选为0.01％以下，Mo含量优选为0.01％以下，Nb含量优选为0.002％以下，Y含量优选为0.01％以下。另外，Ti含量优选为0.001％以上，V含量优选为0.002％以上，Nb含量优选为0.002％以上。
上述化学组成可以通过钢的一般的分析方法进行测定。例如，化学组成可以使用ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry：电感耦合等离子体原子发射光谱法)进行测定。此外，sol.Al使用用酸将试样加热分解后的滤液通过ICP-AES进行测定。另外，C和S可以使用燃烧－红外线吸收法，N使用惰性气体熔融－热导法，O可以使用惰性气体熔融－非分散型红外线吸收法进行测定。
此外，上述化学组成是不包含绝缘被膜等的无取向性电磁钢板的组成。在作为测定试样的无取向性电磁钢板在表面具有绝缘被膜等的情况下，将其除去后进行测定。例如，可以通过以下方法除去绝缘被膜等。首先，将具有绝缘被膜等的无取向性电磁钢板依次浸渍于氢氧化钠水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液后，进行清洗。最后，用热风进行干燥。由此，能够得到除去了绝缘被膜的无取向性电磁钢板。另外，也可以通过磨削除去绝缘被膜等。
(磁特性)
关于磁通密度，由以下(式1)规定的X1值为小于0.845。
另外，由以下(式2)规定的X2值为0.800以上。
X1＝(2×B50L+B50C)/(3×Is) (式1)
X2＝(B50L+2×B50D+B50C)/(4×Is) (式2)
在此，
B50L是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制方向的磁通密度，
B50C是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制直角方向的磁通密度，
B50D是以磁化力5000A/m进行磁化时的从轧制方向起45°方向的磁通密度，
Is是室温下的自发磁化。
(式1)和(式2)中的Is可以通过以下(式3)和(式4)求出。此外，(式3)假设钢板的自发磁化被Fe以外的元素单纯地稀释而求出自发磁化。另外，(式3)中的钢板的密度可以按照JIS Z8807:2012进行测定。另外，在实施了绝缘被膜的情况下，可以在具有绝缘被膜的状态下通过该方法进行测定，在后面说明的磁特性的评价时也使用相同的密度值。另外，(式3)中的Fe的密度可以设为7.873g/cm3。
Is＝2.16×{钢板的密度}/(Fe的密度)}×[Fe的含量(质量％)]/100(式3)
Fe的含量(质量％)＝100(质量％)－[C、Si、Mn、sol.Al、P、S、N、B、O、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Ni、Cu、Zr、Sn、Sb、Ce、Nd、Bi、W、Mo、Nb、Y的合计含量(质量％)](式4)
作为电机的铁芯用的无取向性电磁钢板，为了减小磁各向异性并且减小机械各向异性，X1值优选为0.800以上、或优选为小于0.830。另外，为了使圆度更优异，X2值优选为0.805以上、或优选为0.825以下。
关于铁损，以磁通密度1.0T、频率1kHz进行励磁时的铁损W10/1k为80W/kg以下。铁损W10/1k优选为70W/kg以下、更优选为49W/kg以下。此外，铁损W10/1k不需要限制下限值，根据需要，也可以使下限值为30W/kg。
磁特性可以通过JIS C2556:2015中规定的单板磁特性试验法(Single SheetTester：SST)进行测定。此外，也可以替代采集JIS中规定的尺寸的实验片而采集更小尺寸的试验片，例如采集宽度55mm×长度55mm的试验片，进行依据单板磁特性试验法的测定。另外，在不能采集宽度55mm×长度55mm的试验片的情况下，也可以使用2张宽度8mm×长度16mm的试验片作为宽度16mm×长度16mm的试验片来进行依据单板磁特性试验法的测定。此时，优选设为换算成JIS C 2550:2011中规定的爱泼斯坦试验器中的测定值的爱泼斯坦相当值。
(平均晶体粒径)
晶体粒径无论过大或过小都存在高频条件下的铁损劣化的情况。因此，平均晶体粒径为30μm以上200μm以下。
平均晶体粒径可以通过JIS G0551:2020中规定的切断法进行测定。例如，可以使用在纵截面组织照片中针对板厚方向和轧制方向通过切断法测定出的晶体粒径的平均值。作为该纵截面组织照片，可以使用光学显微镜照片，例如使用以50倍的倍率拍摄的照片即可。
(板厚)
板厚为0.35mm以下。优选为0.30mm以下。另一方面，由于过度的薄化会使钢板、电机的生产率显著降低，因此板厚为0.10mm以上。优选为0.15mm以上。
板厚可以通过测微计进行测定。此外，作为测定试样的无取向性电磁钢板在表面具有绝缘被膜等的情况下，在将其除去后进行测定。绝缘被膜的除去方法如以上所述。
此外，作为机械各向异性，优选真圆冲裁加工后的圆度为超过0.9997且1.0000以下。具体而言，在用外径为79.5mm的圆板状的模具进行冲裁加工并层叠60张冲裁品而进行铆接成形时，优选成形品的外周圆的直径的最小值除以成形品的外周圆的直径的最大值而得到的值(圆度)为超过0.9997且1.0000以下。
在上述圆度超过0.9997时，可视为冲裁构件的形状精度高。其结果，在作为电机使用时，能够优选地抑制齿槽转矩的增加、振动噪音的增加。上述圆度优选超过0.9998、更优选为0.9999以上。
上述圆度可以通过以下方法进行测定。使用25t连续顺序进给冲压机，以250行程/分钟的冲裁速度，通过外径为79.5mm的圆板状(真圆)的模具对无取向性电磁钢板进行冲裁。层叠60张冲裁品，作为铁芯进行铆接。所得到的圆板状的铁芯模拟电机中的转子铁芯，外周圆的圆度能够成为与定子铁芯的气隙精度的指标。在多个部位对所得到的圆板状铁芯的外周圆的直径进行测定，将测定出的直径的最大值与最小值之比作为圆度。具体而言，在用外径为79.5mm的圆板状(真圆)的模具进行冲裁加工并层叠60张冲裁品而进行铆接成形时，将成形品的外周圆的直径的最小值除以成形品的外周圆的直径的最大值而得到的值作为圆度。
本实施方式的无取向性电磁钢板作为电机的铁芯用，磁各向异性小且机械各向异性小。例如，本实施方式的无取向性电磁钢板满足X1值：小于0.845、X2值：0.800以上以及铁损W10/1k：80W/kg以下，其结果，可得到圆度优异这一效果。进而，本实施方式的无取向性电磁钢板如果适当地控制化学组成和制造条件，则满足X1值：小于0.830、X2值：0.800以上以及铁损W10/1k：49W/kg以下，其结果，可得到圆度更优异这一效果。在这种情况下，作为电机的铁芯用，能够判断为磁各向异性小且机械各向异性小。
(铁芯及电机)
由于本实施方式的无取向性电磁钢板磁各向异性小且机械各向异性小，因此适于电动汽车、混合动力汽车等的电机的铁芯。因此，包含本实施方式的无取向性电磁钢板的铁芯示出优异的性能。另外，由于本实施方式的无取向性电磁钢板适于铁芯，因此包含该铁芯的电机示出优异的性能。
(制造方法)
以下，说明本实施方式的无取向性电磁钢板的制造方法的一个示例。此外，本实施方式的无取向性电磁钢板只要具有上述构成，则制造方法没有特别限定。以下制造方法是用于制造本实施方式的无取向性电磁钢板的一个示例，是本实施方式的无取向性电磁钢板的制造方法的优选的示例。
本实施方式的无取向性电磁钢板的制造方法的特征在于，具有以下工序(A)～(D)。
(A)第1冷轧工序：对具有上述化学组成的热轧钢板实施10％以上75％以下的压下率的冷轧。
(B)中间退火工序：对通过第1冷轧工序而得到的冷轧钢板实施中间退火，将从500℃至650℃的平均升温速度设为300℃/秒以上1000℃以下，将保持温度设为700℃以上1100℃以下，将保持时间设为10秒以上300秒以下(0.0028小时以上0.0833小时以下)，并且将从700℃至500℃的平均冷却速度设为25℃/秒以上。
(C)第2冷轧工序：对通过中间退火工序而得到的中间退火钢板实施50％以上85％以下的压下率的冷轧而制成0.10mm以上0.35mm以下的板厚。
(D)最终退火工序：实施将通过第2冷轧工序而得到的冷轧钢板保持在900℃以上1200℃以下的温度范围的最终退火。
以下，对各工序进行说明。
(第1冷轧工序)
在第1冷轧工序中，对具有上述化学组成的热轧钢板实施10％以上75％以下的压下率(累积压下率)的冷轧。
若第1冷轧工序中的压下率小于10％或超过75％，则有时不能得到作为目标的磁特性和圆度。因此，第1冷轧工序中的压下率为10％以上75％以下。
冷轧时的钢板温度、轧制辊直径等冷轧的上述以外的条件没有特别限定，根据热轧钢板的化学组成、作为目标的钢板的板厚等进行适当选择。
热轧钢板通常在通过酸洗将热轧时在钢板表面生成的氧化皮除去后供于冷轧。像后面说明那样，在对热轧钢板实施热轧板退火的情况下，在热轧板退火前或热轧板退火后的任意一方进行酸洗即可。
(中间退火工序)
在中间退火工序中，对通过上述第1冷轧工序而得到的冷轧钢板实施中间退火，将从500℃至650℃的平均升温速度设为300℃/秒以上1000℃以下，将保持温度设为700℃以上1100℃以下，将保持时间设为10秒以上300秒以下(0.0028小时以上0.0833小时以下)，进而将从700℃至500℃的平均冷却速度设为25℃/秒以上。
在不满足中间退火工序中的上述各条件的情况下，有时不能得到作为目标的磁特性和圆度。中间退火的上述以外的条件没有特别限定。
此外，从700℃至500℃的平均冷却速度不需要限制上限值，但根据需要，也可以将上限值设为70℃/秒。
保持温度优选为850℃以上。另外，保持时间优选为180秒以下(0.05小时以下)。进而，优选使从700℃至500℃的平均冷却速度为28℃/秒以上。特别是，在满足本实施方式的各条件的基础上，如果同时满足Si含量：超过3.25％、从500℃至650℃的平均升温速度：300℃/秒以上、保持温度：850℃以上且保持时间：180秒以下、使从700℃至500℃的平均冷却速度为33℃/秒以上，则能够得到优选地兼顾磁特性和圆度的无取向性电磁钢板。
(第2冷轧工序)
在第2冷轧工序中，对通过上述中间退火工序而得到的中间退火钢板实施50％以上85％以下的压下率(累积压下率)的冷轧而制成0.10mm以上0.35mm以下的板厚。
若第2冷轧工序中的压下率小于50％或超过85％，则有时不能得到作为目标的磁特性和圆度。因此，第2冷轧工序中的压下率为50％以上85％以下。
板厚设为0.10mm以上0.35mm以下。板厚优选为0.15mm以上0.30mm以下。
冷轧时的钢板温度、轧制辊直径等冷轧的上述以外的条件没有特别限定，根据钢板的化学组成、作为目标的钢板的板厚等进行适当选择。
(最终退火工序)
在最终退火工序中，实施将通过上述第2冷轧工序而得到的冷轧钢板保持在900℃以上1200℃以下的温度范围的最终退火。
在最终退火工序中的最终退火温度小于900℃时，因晶粒生长不足，有时平均晶体粒径小于30μm而无法得到充分的磁特性。因此，最终退火温度设为900℃以上。另一方面，在最终退火温度超过1200℃时，晶粒生长会过度进行，有时平均晶体粒径超过200μm而无法得到充分的磁特性。因此，最终退火温度为1200℃以下。
保持在900℃以上1200℃以下的温度范围的最终退火时间可以没有特别规定，为了更可靠地得到良好的磁特性而优选为1秒以上。另一方面，从生产率的观点出发，优选将最终退火时间设为120秒以下。
最终退火的上述以外的条件没有特别限定。
(热轧板退火工序)
也可以对供于上述第1冷轧工序的热轧钢板实施热轧板退火。通过实施热轧板退火，可得到更良好的磁特性。
热轧板退火可以通过箱式退火和连续退火的任意一种进行。在通过箱式退火进行的情况下，优选在700℃以上900℃以下的温度范围保持1小时以上20小时以下。在通过连续退火进行的情况下，优选在850℃以上1100℃以下的温度范围保持1秒以上180秒以下。
热轧板退火的上述以外的条件没有特别限定。
(热轧工序)
供于上述第1冷轧工序的热轧钢板能够通过对具有上述化学组成的钢块或钢片(以下，也称为“板坯”。)实施热轧而得到。
在热轧中，通过连续铸造法或对钢块进行分块轧制的方法等一般的方法将具有上述化学组成的钢制成板坯，装入加热炉并实施热轧。此时，在板坯温度高的情况下也可以不装入加热炉而进行热轧。
热轧的各种条件没有特别限定。
(其他工序)
在上述最终退火工序后，按照一般的方法，也可以进行将仅由有机成分、仅由无机成分、或由有机无机复合物形成的绝缘被膜涂布于钢板表面的涂布工序。从减轻环境负荷的观点出发，也可以涂布不含铬的绝缘被膜。另外，涂布工序也可以是实施通过加热、加压而发挥粘接能力的绝缘涂布的工序。作为发挥粘接能力的涂布材料，可以使用丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂或三聚氰胺树脂等。
(铁芯的制造方法及电机的制造方法)
可以使用如上述这样制造的本实施方式的无取向性电磁钢板来制造铁芯。该铁芯的制造方法可以具有加工并层叠上述的无取向性电磁钢板的工序。另外，可以使用该铁芯来制造电机。该电机的制造方法可以具有加工并层叠上述的无取向性电磁钢板而制造铁芯的工序以及组装该铁芯的工序。
[实施例1]
通过实施例来更具体地说明本发明的一个方式的效果，但实施例中的条件是为了确认本发明的实施可能性和效果而采用的一个条件例，本发明并不限定于该一个条件例。本发明只要不脱离本发明的主旨，达成本发明的目的，就能够采用各种条件。以下，例示实施例和比较例，具体说明本发明。
使用调整了化学组成的板坯，在表1～16所示的条件下实施各工序来制造无取向性电磁钢板。此外，在未实施热轧板退火的情况下，在热轧后实施酸洗。在实施热轧板退火的情况下，实验No.1、7和19在热轧板退火前实施酸洗，除此以外在热轧板退火后实施酸洗。另外，最终退火的保持时间设为30秒。
关于所制造的无取向性电磁钢板，测定了化学组成、板厚、平均晶体粒径、关于磁通密度的X1值和X2值、铁损W10/1k、以及圆度。它们的测定方法如上所述。将它们的测定结果示于表1～表16。此外，所制造的无取向性电磁钢板的化学组成与板坯的化学组成实质上相同。表中由“－”表示的元素表示没有进行有意的控制和制造。另外，表中由“3.3”表示的Si含量为超过3.25％。另外，表中由“－”表示的制造条件表示没有进行该控制。另外，所制造的无取向性电磁钢板的板厚与第2冷轧工序后的最终板厚相同。
此外，作为机械各向异性，将圆度定义为上述的圆板状铁芯的外周圆的直径的最大值与最小值之比，通过以下基准来评价圆度。
Excellent(优秀)：圆度为0.9999以上1.0000以下
Very Good(非常好)：圆度为超过0.9998～小于0.9999
Good(良好)：圆度为超过0.9997～0.9998以下
Poor(差)：圆度为0.9997以下
如表1～16所示，在试验No.1～91中，本发明例均作为无取向性电磁钢板，磁各向异性小且机械各向异性小。另一方面，在试验No.1～91中，比较例的磁特性和圆度的至少一方不优异。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
工业可利用性
根据本发明的上述方案，作为电机的铁芯用，能够提供磁各向异性小且机械各向异性小的无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法，因此工业可利用性高。
附图标记说明
1：无取向性电磁钢板
L：轧制方向
C：轧制直角方向
D：从轧制方向起45°方向

Claims (10)

1.一种无取向性电磁钢板，其特征在于，具有以下化学组成：以质量％计，含有C：0.005％以下、
Si：1.0％以上5.0％以下、
sol.Al：小于2.5％、
Mn：3.0％以下、
P：0.3％以下、
S：0.01％以下、
N：0.01％以下、
B：0.10％以下、
O：0.10％以下、
Mg：0.10％以下、
Ca：0.01％以下、
Ti：0.10％以下、
V：0.10％以下、
Cr：5.0％以下、
Ni：5.0％以下、
Cu：5.0％以下、
Zr：0.10％以下、
Sn：0.10％以下、
Sb：0.10％以下、
Ce：0.10％以下、
Nd：0.10％以下、
Bi：0.10％以下、
W：0.10％以下、
Mo：0.10％以下、
Nb：0.10％以下、
Y：0.10％以下，
剩余部分由Fe及杂质构成；
板厚为0.10mm以上0.35mm以下，
平均晶体粒径为30μm以上200μm以下，
由以下(式1)规定的X1值小于0.845，
由以下(式2)规定的X2值为0.800以上，
以磁通密度1.0T、频率1kHz进行励磁时的铁损W10/1k为80W/kg以下，
X1＝(2×B50L+B50C)/(3×Is) (式1)
X2＝(B50L+2×B50D+B50C)/(4×Is) (式2)
在此，
B50L是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制方向的磁通密度，
B50C是以磁化力5000A/m进行磁化时的轧制直角方向的磁通密度，
B50D是以磁化力5000A/m进行磁化时的从轧制方向起45°方向的磁通密度，
Is是室温下的自发磁化。
2.如权利要求1所述的无取向性电磁钢板，其特征在于，
作为所述化学组成，以质量％计，
含有Si：超过3.25％且5.0％以下。
3.如权利要求1或2所述的无取向性电磁钢板，其特征在于，
作为所述化学组成，以质量％计，含有以下元素中的至少一种：
C：0.0010％以上0.005％以下、
sol.Al：0.10％以上且小于2.5％、
Mn：0.0010％以上3.0％以下、
P：0.0010％以上0.3％以下、
S：0.0001％以上0.01％以下、
N：超过0.0015％且0.01％以下、
B：0.0001％以上0.10％以下、
O：0.0001％以上0.10％以下、
Mg：0.0001％以上0.10％以下、
Ca：0.0003％以上0.01％以下、
Ti：0.0001％以上0.10％以下、
V：0.0001％以上0.10％以下、
Cr：0.0010％以上5.0％以下、
Ni：0.0010％以上5.0％以下、
Cu：0.0010％以上5.0％以下、
Zr：0.0002％以上0.10％以下、
Sn：0.0010％以上0.10％以下、
Sb：0.0010％以上0.10％以下、
Ce：0.001％以上0.10％以下、
Nd：0.002％以上0.10％以下、
Bi：0.002％以上0.10％以下、
W：0.002％以上0.10％以下、
Mo：0.002％以上0.10％以下、
Nb：0.0001％以上0.10％以下、
Y：0.002％以上0.10％以下。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的无取向性电磁钢板，其特征在于，
作为所述化学组成，以质量％计，
Si和sol.Al的合计含量超过4.0％。
5.如权利要求1至4的任意一项所述的无取向性电磁钢板，其特征在于，
所述X1值为0.800以上且小于0.830。
6.如权利要求1至5的任意一项所述的无取向性电磁钢板，其特征在于，
所述X2值为0.805以上0.825以下。
7.一种铁芯，其包括如权利要求1至6的任意一项所述的无取向性电磁钢板。
8.一种铁芯的制造方法，其具有对如权利要求1至6的任意一项所述的无取向性电磁钢板进行加工、层叠的工序。
9.一种电机，其包括如权利要求7所述的铁芯。
10.一种电机的制造方法，其具有对如权利要求1至6的任意一项所述的无取向性电磁钢板进行加工并层叠而制造铁芯的工序、以及组装所述铁芯的工序。
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