JP2001152300A - 高周波域における磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向性電磁鋼板 - Google Patents
高周波域における磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向性電磁鋼板Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高周波域における磁気異方性が小さく従って
モータ特性に優れ、しかもプレス加工性にも優れた無方
向性電磁鋼板を提供する。 【解決手段】 無方向性電磁鋼板について、その成分組
成を所定の範囲に調整すると共に、エプスタイン試験片
を用いた磁気特性測定値について、次式(1)〜(4)の関係
を満足する。 Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63
--- (1) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2
--- (2) 0.35mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋38
0 --- (3) 0.50mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋36
0 --- (4)
モータ特性に優れ、しかもプレス加工性にも優れた無方
向性電磁鋼板を提供する。 【解決手段】 無方向性電磁鋼板について、その成分組
成を所定の範囲に調整すると共に、エプスタイン試験片
を用いた磁気特性測定値について、次式(1)〜(4)の関係
を満足する。 Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63
--- (1) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2
--- (2) 0.35mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋38
0 --- (3) 0.50mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋36
0 --- (4)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主にモーターな
どの回転機器や小型の電源トランス等に使用して好適な
無方向性電磁鋼板に関し、特に高周波域における磁気異
方性を低減して磁気特性の改善を図ると同時に、従来製
品に対し同一鉄損レベルで硬度を下げて、プレス時にお
ける打抜性の有利な改善を図ろうとするものである。
どの回転機器や小型の電源トランス等に使用して好適な
無方向性電磁鋼板に関し、特に高周波域における磁気異
方性を低減して磁気特性の改善を図ると同時に、従来製
品に対し同一鉄損レベルで硬度を下げて、プレス時にお
ける打抜性の有利な改善を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、省エネルギー化の要請が強化され
るに伴って、電気機器類の高効率化指向が高まってき
た。鋼板メーカーは上記の要請に応えるべく、以下に述
べるような様々な手段によって電気機器類用電磁鋼板の
鉄損特性の改善に努めてきた。
るに伴って、電気機器類の高効率化指向が高まってき
た。鋼板メーカーは上記の要請に応えるべく、以下に述
べるような様々な手段によって電気機器類用電磁鋼板の
鉄損特性の改善に努めてきた。
【０００３】さて、電磁鋼板に対するSiの添加は、鋼板
の比抵抗を高めることによって鉄損を低減させる最も有
効な手段であり、この手段は、電磁鋼板の分野において
広く用いられている。また、添加元素としては、AlもSi
と同様の効果を有することが知られる。例えば特開昭53
−66816 号公報には、鋼板の比抵抗を高め、かつ微細な
AlＮの析出による粒成長抑制作用を避けるために、Alの
積極添加が提案されている。また、特開昭55−73819 号
公報では、Alを添加し、かつ焼鈍雰囲気調整により鋼板
表面の内部酸化層を低減することによって、良好な高磁
場特性を達成している。さらに、特開昭54−68716 号公
報および特開昭58−25427 号公報では、Alを添加すると
共に、REM とSbを複合添加したり、高純化したりして、
集合組織を改善することにより鉄損を低減している。
の比抵抗を高めることによって鉄損を低減させる最も有
効な手段であり、この手段は、電磁鋼板の分野において
広く用いられている。また、添加元素としては、AlもSi
と同様の効果を有することが知られる。例えば特開昭53
−66816 号公報には、鋼板の比抵抗を高め、かつ微細な
AlＮの析出による粒成長抑制作用を避けるために、Alの
積極添加が提案されている。また、特開昭55−73819 号
公報では、Alを添加し、かつ焼鈍雰囲気調整により鋼板
表面の内部酸化層を低減することによって、良好な高磁
場特性を達成している。さらに、特開昭54−68716 号公
報および特開昭58−25427 号公報では、Alを添加すると
共に、REM とSbを複合添加したり、高純化したりして、
集合組織を改善することにより鉄損を低減している。
【０００４】その他、特開昭61−87823 号公報では、Al
を添加し、仕上げ焼鈍時の鋼板冷却速度を制御すること
によって、また特開平３−274247号公報では、Alを添加
すると共に、Ｂ，Sb，Snの複合添加により酸窒化を防止
することによって、特開平３−294422号公報では、Alを
添加し、冷間圧延を制御して鋼板ＬＣ特性比を低減する
ことによって、特開平４−63252 号公報では、MnとAlを
複合添加することによって、特開平４−136138号公報で
は、Alを添加すると共に極低Siとし、かつＰ,Sbの添加
により集合組織を改善することによって、いずれも磁気
特性の改善を達成している。以上述べた技術はいずれ
も、電磁鋼板自体の特性改善によって、それを使用する
電気機器の効率向上につなげるものであった。
を添加し、仕上げ焼鈍時の鋼板冷却速度を制御すること
によって、また特開平３−274247号公報では、Alを添加
すると共に、Ｂ，Sb，Snの複合添加により酸窒化を防止
することによって、特開平３−294422号公報では、Alを
添加し、冷間圧延を制御して鋼板ＬＣ特性比を低減する
ことによって、特開平４−63252 号公報では、MnとAlを
複合添加することによって、特開平４−136138号公報で
は、Alを添加すると共に極低Siとし、かつＰ,Sbの添加
により集合組織を改善することによって、いずれも磁気
特性の改善を達成している。以上述べた技術はいずれ
も、電磁鋼板自体の特性改善によって、それを使用する
電気機器の効率向上につなげるものであった。
【０００５】一方、最近では、半導体の性能向上、価格
の低下と共に、その周辺技術の飛躍的な向上によって小
型回転機器の制御技術が急速に進歩し、インバーターに
よる回転制御が行われたり、また永久磁石素材の進歩に
よりＤＣブラシレスモーターのような高効率回転機の製
造が可能となった。しかしながら、これに伴って特にモ
ータの駆動条件は複雑化し、高回転域のみならず低回転
域においても励磁条件は歪などによる高周波成分を多く
含むようになってきた。しかも、これが原因で、前述し
たような従来材料を用いたモーター鉄心においてはこれ
以上の鉄損低減が困難となり、モーターの効率改善は頭
打ちとなってきていた。
の低下と共に、その周辺技術の飛躍的な向上によって小
型回転機器の制御技術が急速に進歩し、インバーターに
よる回転制御が行われたり、また永久磁石素材の進歩に
よりＤＣブラシレスモーターのような高効率回転機の製
造が可能となった。しかしながら、これに伴って特にモ
ータの駆動条件は複雑化し、高回転域のみならず低回転
域においても励磁条件は歪などによる高周波成分を多く
含むようになってきた。しかも、これが原因で、前述し
たような従来材料を用いたモーター鉄心においてはこれ
以上の鉄損低減が困難となり、モーターの効率改善は頭
打ちとなってきていた。
【０００６】加えて、低鉄損化のために、SiやAl等の比
抵抗元素の含有量を増加すると、鋼板の硬度が上昇し、
モーターや変圧器のプレス加工時に金型寿命の低下を招
いたり、打ち抜き不良が増加するという問題も発生し
た。
抵抗元素の含有量を増加すると、鋼板の硬度が上昇し、
モーターや変圧器のプレス加工時に金型寿命の低下を招
いたり、打ち抜き不良が増加するという問題も発生し
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の現
状に鑑み開発されたもので、電源トランスの高磁場設計
による高効率化に対応する無方向性電磁鋼板、または高
効率回転器の効率をさらに高めることを目的とした高周
波域における磁気異方性が小さい回転機器用無方向性電
磁鋼板で、しかもプレス加工性も併せて改善した、高周
波域における磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優
れた無方向性電磁鋼板を提案することを目的とする。
状に鑑み開発されたもので、電源トランスの高磁場設計
による高効率化に対応する無方向性電磁鋼板、または高
効率回転器の効率をさらに高めることを目的とした高周
波域における磁気異方性が小さい回転機器用無方向性電
磁鋼板で、しかもプレス加工性も併せて改善した、高周
波域における磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優
れた無方向性電磁鋼板を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、鋼板
の磁気特性を詳細に調査するだけでなく、それを用いて
実際に回転機を作製し、その実機特性と素材特性との関
係について詳細に検討した結果、実機のモーター効率を
高めるためには、商用周波数よりも高周波の領域におけ
る素材の磁気異方性を小さくすることが極めて重要であ
ることの知見を得た。また、打ち抜き等のプレス加工時
に懸念される磁気特性の劣化を防止するには、鋼板の硬
度をその鉄損値に応じて適正範囲に制限することが有効
であることも併せて見出した。この発明は、上記の知見
に立脚するものである。
の磁気特性を詳細に調査するだけでなく、それを用いて
実際に回転機を作製し、その実機特性と素材特性との関
係について詳細に検討した結果、実機のモーター効率を
高めるためには、商用周波数よりも高周波の領域におけ
る素材の磁気異方性を小さくすることが極めて重要であ
ることの知見を得た。また、打ち抜き等のプレス加工時
に懸念される磁気特性の劣化を防止するには、鋼板の硬
度をその鉄損値に応じて適正範囲に制限することが有効
であることも併せて見出した。この発明は、上記の知見
に立脚するものである。
【０００９】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 １．Ｃ：0.0050wt％以下、 Si：0.5 〜4.5 wt％、 Mn：0.1 〜2.5 wt％および Al：0.2 〜2.5 wt％ を含有し、かつ Ｓ：0.01wt％以下 に抑制した組成になり、エプスタイン試験片を用いた圧
延方向（Ｌ方向）、圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延
方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁気特性測定
値について、1.5 Ｔ、50HzにおけるＬ, Ｃ平均鉄損Ｗ
15/50(L+C)[W/kg]と5000 A/mでのＬ, Ｃ平均磁束密度Ｂ
50(L+C)[Ｔ] との間に、次式(1) Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63 --- (1) の関係が成立し、かつ 1.0Ｔ、400Hz におけるＤ鉄損Ｗ
10/400(D)[W/kg] のＬ，Ｃ平均鉄損Ｗ10/400(L+C)[W/k
g] に対する比が、次式(2) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2 --- (2) の範囲を満足し、さらに鋼板の硬度：Ｈv1（JIS Z 224
4、試験荷重：9.807 Ｎ）値が、無方向性電磁鋼板の代
表的な板厚である0.35mm厚と0.50mm厚の時、鉄損値：Ｗ
15/50 ≦5.0 W/kgの範囲において、それぞれ次式(3),
(4) 0.35mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋380 --- (3) 0.50mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋360 --- (4) の関係を満足することを特徴とする高周波域における磁
気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向性電
磁鋼板。
りである。 １．Ｃ：0.0050wt％以下、 Si：0.5 〜4.5 wt％、 Mn：0.1 〜2.5 wt％および Al：0.2 〜2.5 wt％ を含有し、かつ Ｓ：0.01wt％以下 に抑制した組成になり、エプスタイン試験片を用いた圧
延方向（Ｌ方向）、圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延
方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁気特性測定
値について、1.5 Ｔ、50HzにおけるＬ, Ｃ平均鉄損Ｗ
15/50(L+C)[W/kg]と5000 A/mでのＬ, Ｃ平均磁束密度Ｂ
50(L+C)[Ｔ] との間に、次式(1) Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63 --- (1) の関係が成立し、かつ 1.0Ｔ、400Hz におけるＤ鉄損Ｗ
10/400(D)[W/kg] のＬ，Ｃ平均鉄損Ｗ10/400(L+C)[W/k
g] に対する比が、次式(2) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2 --- (2) の範囲を満足し、さらに鋼板の硬度：Ｈv1（JIS Z 224
4、試験荷重：9.807 Ｎ）値が、無方向性電磁鋼板の代
表的な板厚である0.35mm厚と0.50mm厚の時、鉄損値：Ｗ
15/50 ≦5.0 W/kgの範囲において、それぞれ次式(3),
(4) 0.35mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋380 --- (3) 0.50mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋360 --- (4) の関係を満足することを特徴とする高周波域における磁
気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向性電
磁鋼板。
【００１０】２．上記１において、鋼成分が、さらに Sb：0.005 〜0.12wt％ を含有する組成になることを特徴とする高周波域におけ
る磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向
性電磁鋼板。
る磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向
性電磁鋼板。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体的に説明す
る。さて、発明者らは先ず、市販の種々のＤＣブラシレ
スモーターを入手し、これらと同等の形状に加工できる
金型を作成し、種々の鋼板素材を打抜いてモーターを作
製した。なお、素材特性の評価に際しては、従来の圧延
方向、圧延直角方向のみのエプスタイン評価方法に加え
て、圧延方向に対して45°をなす方向のエプスタイン試
験片（各々Ｌ片，Ｃ片およびＤ片という）を用いた磁気
測定を行った。また、商用周波数だけでなく、50 kHzま
での高周波域における磁気測定を行い、これらを詳細に
解析検討した。
る。さて、発明者らは先ず、市販の種々のＤＣブラシレ
スモーターを入手し、これらと同等の形状に加工できる
金型を作成し、種々の鋼板素材を打抜いてモーターを作
製した。なお、素材特性の評価に際しては、従来の圧延
方向、圧延直角方向のみのエプスタイン評価方法に加え
て、圧延方向に対して45°をなす方向のエプスタイン試
験片（各々Ｌ片，Ｃ片およびＤ片という）を用いた磁気
測定を行った。また、商用周波数だけでなく、50 kHzま
での高周波域における磁気測定を行い、これらを詳細に
解析検討した。
【００１２】図ｌに、モーター効率に及ぼす素材の鉄損
と磁束密度の影響について調べた結果を示す。同図に示
したとおり、素材の 1.5Ｔ、50HzにおけるＬ, Ｃ平均鉄
損Ｗ15/50(L+C)[W/kg]と 5000A/mでのＬ, Ｃ平均磁束密
度Ｂ50(L+C)[Ｔ] との間に、次式(1) Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63 --- (1) の関係が成立する場合に、モーター効率が92％以上の優
れた特性が得られることが判明した。
と磁束密度の影響について調べた結果を示す。同図に示
したとおり、素材の 1.5Ｔ、50HzにおけるＬ, Ｃ平均鉄
損Ｗ15/50(L+C)[W/kg]と 5000A/mでのＬ, Ｃ平均磁束密
度Ｂ50(L+C)[Ｔ] との間に、次式(1) Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63 --- (1) の関係が成立する場合に、モーター効率が92％以上の優
れた特性が得られることが判明した。
【００１３】ただし、上掲式の条件を満足する場合であ
っても、必ずしも全てが92％以上の効率とはならなかっ
た。そこで、発明者らは、この原因を明らかにするため
に、さらに高周波域特性、角度別特性および歪み波解析
などについて詳細な検討を行った。得られた結果を図２
に示す。なお、上記の実験において、素材は全て上掲式
(1) を満足するものを用いた。ここで、Ｗ10/400(L+C)
[W/kg] およびＷ10/400(D)[W/kg] はそれぞれ、素材の
圧延方向とその直角方向との平均および圧延方向に対し
て45℃の方向の、1.0 Ｔ,400 Hzにおける鉄損値であ
る。同図から明らかなように、これらの比が、次式(2) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2 --- (2) の範囲を満足する場合にのみ、良好なモーター効率が安
定して得られることが判明した。
っても、必ずしも全てが92％以上の効率とはならなかっ
た。そこで、発明者らは、この原因を明らかにするため
に、さらに高周波域特性、角度別特性および歪み波解析
などについて詳細な検討を行った。得られた結果を図２
に示す。なお、上記の実験において、素材は全て上掲式
(1) を満足するものを用いた。ここで、Ｗ10/400(L+C)
[W/kg] およびＷ10/400(D)[W/kg] はそれぞれ、素材の
圧延方向とその直角方向との平均および圧延方向に対し
て45℃の方向の、1.0 Ｔ,400 Hzにおける鉄損値であ
る。同図から明らかなように、これらの比が、次式(2) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2 --- (2) の範囲を満足する場合にのみ、良好なモーター効率が安
定して得られることが判明した。
【００１４】上述したように、この発明に従い上掲式
(1), (2)の条件を満足する素材を使用した場合において
のみ、良好なモーター効率が得られる理由は、必ずしも
明らかではないが、以下のように推察できる。つまり、
モーター効率は、モーターの鉄損および銅損が小さいも
のほど高くなる。ここに、鉄損は主に素材の鉄損に影響
され、低鉄損材ほど低鉄損のモーターとなる。一方、銅
損は、素材の磁束密度が高いものものほど透磁率が高く
なり、励磁に要する電流が少なくて済むため、発生する
ジュール損すなわち銅損が低減される。しかしながら、
素材特性が通常理想的な正弦波励磁下で行われるのに対
して、モーターは複雑な形状や、磁路の影響を受け、磁
束波形が歪み、高周波成分を持つことになる。また、最
近では、高効率化のためにインバーター制御が用いら
れ、周波数を変えることによって回転数が変えることが
可能になってきたが、このインバーター周波数は、キャ
リア周波数が高周波であるのみならず、基本周波数も比
較的高周波数が用いられる。
(1), (2)の条件を満足する素材を使用した場合において
のみ、良好なモーター効率が得られる理由は、必ずしも
明らかではないが、以下のように推察できる。つまり、
モーター効率は、モーターの鉄損および銅損が小さいも
のほど高くなる。ここに、鉄損は主に素材の鉄損に影響
され、低鉄損材ほど低鉄損のモーターとなる。一方、銅
損は、素材の磁束密度が高いものものほど透磁率が高く
なり、励磁に要する電流が少なくて済むため、発生する
ジュール損すなわち銅損が低減される。しかしながら、
素材特性が通常理想的な正弦波励磁下で行われるのに対
して、モーターは複雑な形状や、磁路の影響を受け、磁
束波形が歪み、高周波成分を持つことになる。また、最
近では、高効率化のためにインバーター制御が用いら
れ、周波数を変えることによって回転数が変えることが
可能になってきたが、このインバーター周波数は、キャ
リア周波数が高周波であるのみならず、基本周波数も比
較的高周波数が用いられる。
【００１５】このように、実際のモーターでは、通常の
素材評価では考慮されていない高周波成分が効いてく
る。また、通常の素材評価は、Ｌ，Ｃ試験片のみの評価
が主体であるのに対して、モーターでは、使用される電
磁鋼板のすべての方向（圧延方向に対して45°をなすＤ
方向を含めた板面内）に磁束が流れる。従って、上記し
たこの発明の範囲でモーター効率が改善されたのは、モ
ーター内部では、Ｄ方向の特性、特に低磁場、高周波特
性が相対的に重要な役割を果たしていることによるもの
と考えられる。
素材評価では考慮されていない高周波成分が効いてく
る。また、通常の素材評価は、Ｌ，Ｃ試験片のみの評価
が主体であるのに対して、モーターでは、使用される電
磁鋼板のすべての方向（圧延方向に対して45°をなすＤ
方向を含めた板面内）に磁束が流れる。従って、上記し
たこの発明の範囲でモーター効率が改善されたのは、モ
ーター内部では、Ｄ方向の特性、特に低磁場、高周波特
性が相対的に重要な役割を果たしていることによるもの
と考えられる。
【００１６】次に、打ち抜きが磁気特性に与える影響に
ついて調査した結果を示す。前述したモーター作製に用
いた種々の素材の鋼板（板厚：0.35mm）について打ち抜
きを行い、30mm×280 mmおよび 7.5mm×280 mmの２種類
の試験片を採取した。これらの試験片において、 7.5mm
×280 mmの場合は４枚を並列に並ベエプスタイン試験法
により磁気測定を行った。試験では、長さ方向がそれぞ
れ圧延方向および圧延直角方向となるように打ち抜いた
ものを用い、平均の鉄損を求めた。用いた素材のうち、
式(1) および(2) の条件を満たさない素材について、30
mm幅に対する 7.5mm幅のものの鉄損の劣化傾向について
調べた結果を、素材の硬度と鉄損Ｗ15/50 との関係で図
３に示す。ここで、横軸となる鉄損Ｗ15/50 の値は30mm
×280mm の素材の測定結果を用いた。同図より、鉄損の
劣化が10％以上となる場合は、硬度の上昇に伴って多く
なるという一応の傾向は認められたものの、鉄損に対し
ては特段の傾向は認められなかった。
ついて調査した結果を示す。前述したモーター作製に用
いた種々の素材の鋼板（板厚：0.35mm）について打ち抜
きを行い、30mm×280 mmおよび 7.5mm×280 mmの２種類
の試験片を採取した。これらの試験片において、 7.5mm
×280 mmの場合は４枚を並列に並ベエプスタイン試験法
により磁気測定を行った。試験では、長さ方向がそれぞ
れ圧延方向および圧延直角方向となるように打ち抜いた
ものを用い、平均の鉄損を求めた。用いた素材のうち、
式(1) および(2) の条件を満たさない素材について、30
mm幅に対する 7.5mm幅のものの鉄損の劣化傾向について
調べた結果を、素材の硬度と鉄損Ｗ15/50 との関係で図
３に示す。ここで、横軸となる鉄損Ｗ15/50 の値は30mm
×280mm の素材の測定結果を用いた。同図より、鉄損の
劣化が10％以上となる場合は、硬度の上昇に伴って多く
なるという一応の傾向は認められたものの、鉄損に対し
ては特段の傾向は認められなかった。
【００１７】ところが、式(1) および(2) の条件を満た
す素材について、同様な調査を行ったところ、図４に示
すように、鉄損が低くなるについて 7.5mm幅の鉄損が10
％以上劣化する限界の素材硬度が高くなることが判明し
た。同図より、次式(3) Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋380 --- (3) を満足する場合には、打ち抜きによる鉄損劣化が軽減で
きることが明らかになった。
す素材について、同様な調査を行ったところ、図４に示
すように、鉄損が低くなるについて 7.5mm幅の鉄損が10
％以上劣化する限界の素材硬度が高くなることが判明し
た。同図より、次式(3) Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋380 --- (3) を満足する場合には、打ち抜きによる鉄損劣化が軽減で
きることが明らかになった。
【００１８】さらに、板厚：0.50mmの素材について、上
記した0.35mm厚の場合と同様な磁気測定を行った。得ら
れた結果を、図５に示すが、同図に示したとおり、次式
(4) Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋360 --- (4) を満足する場合には、打ち抜きによる鉄損劣化が軽減で
きることが明らかになった。
記した0.35mm厚の場合と同様な磁気測定を行った。得ら
れた結果を、図５に示すが、同図に示したとおり、次式
(4) Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋360 --- (4) を満足する場合には、打ち抜きによる鉄損劣化が軽減で
きることが明らかになった。
【００１９】この理由については必ずしも明らかではな
いが、発明者らは次のように考えている。打ち抜きによ
って磁気特性が劣化するのは、打ち抜き端面が剪断され
る際の変形による歪みの影響が大きい。この変形の度合
は、素材の結晶粒径や集合組織に影響を受けると考えら
れる。一般に、硬度が上がるにつれ打抜性は悪くなる
が、結晶粒径や集合組織を適正化することにより、打ち
抜き後の磁気特性を劣化させる限界の硬度が高くなると
考えられる。鉄損Ｗ15/50 は、結晶粒径や集合組織に影
響されると考えられるが、鉄損Ｗ15/50 が低くなるにつ
れて、結晶粒径や集合組織が打抜性に良好な状態に適正
化されているものと考えられる。このような打抜性が良
好である限界硬度の鉄損Ｗ15/50 に対する依存性は、素
材が式(1) および(2) を満たす場合に顕著になる。つま
り磁気特性の異方性が小さくなることより、剪断された
方向の差による打抜性の差（すなわち磁性劣化の差）が
小さくなり、相対的に結晶粒径や集合組織が打抜性に与
える影響が大きくなるためと考えられる。従って、打抜
性が良好な硬度の範囲が式(3) あるいは式(4) で表され
るようになったものと考えられる。
いが、発明者らは次のように考えている。打ち抜きによ
って磁気特性が劣化するのは、打ち抜き端面が剪断され
る際の変形による歪みの影響が大きい。この変形の度合
は、素材の結晶粒径や集合組織に影響を受けると考えら
れる。一般に、硬度が上がるにつれ打抜性は悪くなる
が、結晶粒径や集合組織を適正化することにより、打ち
抜き後の磁気特性を劣化させる限界の硬度が高くなると
考えられる。鉄損Ｗ15/50 は、結晶粒径や集合組織に影
響されると考えられるが、鉄損Ｗ15/50 が低くなるにつ
れて、結晶粒径や集合組織が打抜性に良好な状態に適正
化されているものと考えられる。このような打抜性が良
好である限界硬度の鉄損Ｗ15/50 に対する依存性は、素
材が式(1) および(2) を満たす場合に顕著になる。つま
り磁気特性の異方性が小さくなることより、剪断された
方向の差による打抜性の差（すなわち磁性劣化の差）が
小さくなり、相対的に結晶粒径や集合組織が打抜性に与
える影響が大きくなるためと考えられる。従って、打抜
性が良好な硬度の範囲が式(3) あるいは式(4) で表され
るようになったものと考えられる。
【００２０】次に、この発明において、素材の成分組成
を前記の範囲に限定した理由について説明する。 Ｃ：0.0050wt％以下 Ｃは、γ域を拡大しα−γ変態点を低下させる。また、
焼鈍中にγ相がα粒界にフィルム状に生成しα粒の成長
を抑制するため、Ｃは基本的に少なくする必要がある。
さらに、SiやAlのα相安定化元素を多く含有し、全温度
域でγ相が生成しない場合でもＣ含有量が0.0050wt％を
超えると鉄損特性の時効劣化を引き起こすおそれがあ
る。従って、この発明では、Ｃ含有量は0.0050wt％以下
に限定した。
を前記の範囲に限定した理由について説明する。 Ｃ：0.0050wt％以下 Ｃは、γ域を拡大しα−γ変態点を低下させる。また、
焼鈍中にγ相がα粒界にフィルム状に生成しα粒の成長
を抑制するため、Ｃは基本的に少なくする必要がある。
さらに、SiやAlのα相安定化元素を多く含有し、全温度
域でγ相が生成しない場合でもＣ含有量が0.0050wt％を
超えると鉄損特性の時効劣化を引き起こすおそれがあ
る。従って、この発明では、Ｃ含有量は0.0050wt％以下
に限定した。
【００２１】Si：0.5 〜4.5 wt％ Siは、鋼の比抵抗を高め鉄損を低下させる有用元素であ
り、その効果を得るためには最低 0.5wt％が必要であ
る。しかしながら、過度の添加は硬度を上昇させ冷間圧
延性を劣化させるので、上限を4.5 wt％とした。
り、その効果を得るためには最低 0.5wt％が必要であ
る。しかしながら、過度の添加は硬度を上昇させ冷間圧
延性を劣化させるので、上限を4.5 wt％とした。
【００２２】Al：0.2 〜2.5 wt％ Alは、Siと同様、鋼の比抵抗を高め鉄損を低下させる働
きがあるので、0.2 wt％以上添加するが、その含有量が
多い場合には連続鋳造でのモールドとの潤滑性が低下し
鋳造が困難となるので、上限は2.5 wt％とした。
きがあるので、0.2 wt％以上添加するが、その含有量が
多い場合には連続鋳造でのモールドとの潤滑性が低下し
鋳造が困難となるので、上限は2.5 wt％とした。
【００２３】Mn：0.1 〜2.5 wt％ Mnは、SiやAlほどではないが、鋼の比抵抗を高め、鉄損
を低下させる作用があり、また熱間圧延性の改善にも有
効に寄与するが、含有量が0.1 wt％に満たないとその添
加効果に乏しく、一方含有量があまり多くなると冷聞圧
延性が劣化するので、上限は2.5 wt％とした。
を低下させる作用があり、また熱間圧延性の改善にも有
効に寄与するが、含有量が0.1 wt％に満たないとその添
加効果に乏しく、一方含有量があまり多くなると冷聞圧
延性が劣化するので、上限は2.5 wt％とした。
【００２４】Ｓ：0.01wt％以下 Ｓは、析出物、介在物を形成し、粒成長性を阻害するの
で、その混入は極力低減する必要があるが、混入量が0.
01wt％以下であれば許容できる。
で、その混入は極力低減する必要があるが、混入量が0.
01wt％以下であれば許容できる。
【００２５】以上、必須成分および抑制成分について説
明したが、この発明では、その他にも必要に応じて以下
の元素を適宜添加することができる。 Sb：0.005 〜0.12wt％ Sbは、集合組織を改善して磁束密度を向上させるだけで
なく、鋼板表層の特にアルミの酸窒化を抑制し、さらに
これに伴う表層細粒の生成を抑制することにより表面硬
度の上昇を抑えて、打ち抜き加工性を向上させる作用が
あるが、含有量が0.005 wt％に満たないとその添加効果
に乏しく、一方0.12wt％を超えると粒成長性が阻害され
磁気特性の劣化するので、Sbは 0.005〜0.12wt％の範囲
で含有させるものとした。
明したが、この発明では、その他にも必要に応じて以下
の元素を適宜添加することができる。 Sb：0.005 〜0.12wt％ Sbは、集合組織を改善して磁束密度を向上させるだけで
なく、鋼板表層の特にアルミの酸窒化を抑制し、さらに
これに伴う表層細粒の生成を抑制することにより表面硬
度の上昇を抑えて、打ち抜き加工性を向上させる作用が
あるが、含有量が0.005 wt％に満たないとその添加効果
に乏しく、一方0.12wt％を超えると粒成長性が阻害され
磁気特性の劣化するので、Sbは 0.005〜0.12wt％の範囲
で含有させるものとした。
【００２６】Ｐ：0.1 wt％以下 Ｐも、SiやAlほどではないが、鋼の比抵抗を高め、鉄損
を低下させる効果があり、また粒界偏析により冷延再結
晶後の集合組織を改善して磁束密度を向上させる効果が
あるので、必要に応じて添加してもよい。しかしなが
ら、過度の粒界偏析は粒成長性を阻害し鉄損を劣化させ
るので、その上限は 0.1wt％とする。
を低下させる効果があり、また粒界偏析により冷延再結
晶後の集合組織を改善して磁束密度を向上させる効果が
あるので、必要に応じて添加してもよい。しかしなが
ら、過度の粒界偏析は粒成長性を阻害し鉄損を劣化させ
るので、その上限は 0.1wt％とする。
【００２７】その他、Ni，CuおよびCr等も比抵抗を高め
る元素であるので、添加してもよいが、いずれも10wt％
を超えると圧延性が劣化するので、10wt％以下で添加す
ることが好ましい。
る元素であるので、添加してもよいが、いずれも10wt％
を超えると圧延性が劣化するので、10wt％以下で添加す
ることが好ましい。
【００２８】次に、この発明の好適製造条件について説
明する。熱延条件は特に規定しないが、省エネルギーの
ため、スラブ加熱温度は1200℃以下とすることが望まし
い。熱延板焼鈍は、800 ℃以上でなければ磁束密度を向
上させることが難しいので、800 ℃以上の温度域で行う
ことが好ましい。
明する。熱延条件は特に規定しないが、省エネルギーの
ため、スラブ加熱温度は1200℃以下とすることが望まし
い。熱延板焼鈍は、800 ℃以上でなければ磁束密度を向
上させることが難しいので、800 ℃以上の温度域で行う
ことが好ましい。
【００２９】ついで、１回または中間焼鈍を含む２回の
圧延を施すが、この冷間圧延において、集合組織を適正
とするためには、50℃以上の温度域で少なくとも20％以
上の圧下を施すことが好ましい。つまり、比較的低磁
場、高周波域でのＤ方向の鉄損を良くするには、磁化容
易軸である＜１００＞がＤ方向を向くのが理想的である
が、それに加えて磁化困難軸である＜１１１＞をある程
度含んでいることが好ましいことが究明された。そし
て、上記のような集合組織とするには、冷間圧延の際、
50℃以上の温度域で少なくとも20％以上の圧下を施すこ
とが重要なのである。
圧延を施すが、この冷間圧延において、集合組織を適正
とするためには、50℃以上の温度域で少なくとも20％以
上の圧下を施すことが好ましい。つまり、比較的低磁
場、高周波域でのＤ方向の鉄損を良くするには、磁化容
易軸である＜１００＞がＤ方向を向くのが理想的である
が、それに加えて磁化困難軸である＜１１１＞をある程
度含んでいることが好ましいことが究明された。そし
て、上記のような集合組織とするには、冷間圧延の際、
50℃以上の温度域で少なくとも20％以上の圧下を施すこ
とが重要なのである。
【００３０】この理由は明確ではないが、磁区構造に起
因するものと推定している。ここに、圧延温度が50℃未
満であったり、圧下率が20％未満であったりするとＤ//
＜１１１＞の生成が不十分であり良好なＤ特性が得られ
ない。なお、この圧延は、ゼンジマー圧延でも達成可能
であるが、生産効率の観点からはタンデム圧延の方が好
ましい。
因するものと推定している。ここに、圧延温度が50℃未
満であったり、圧下率が20％未満であったりするとＤ//
＜１１１＞の生成が不十分であり良好なＤ特性が得られ
ない。なお、この圧延は、ゼンジマー圧延でも達成可能
であるが、生産効率の観点からはタンデム圧延の方が好
ましい。
【００３１】仕上げ焼鈍については、その温度が 850℃
に満たないと粒成長が不十分で良好なＬ，Ｃ，Ｄ鉄損が
得られないので、850 ℃以上とすることが好ましい。
に満たないと粒成長が不十分で良好なＬ，Ｃ，Ｄ鉄損が
得られないので、850 ℃以上とすることが好ましい。
【００３２】
【実施例】実施例１ 表１に成分組成になる鋼スラブを、通常のガス加熱炉に
より1150℃に加熱したのち、熱間圧延により2.6 mm厚の
熱延板とした。ついで 950℃でｌ分の熱延板焼鈍後、４
スタンドのタンデム圧延機により0.35mm厚に仕上げた。
この時、第４番目のスタンドの入側の温度は80℃で、圧
下率は32％とした。ついで 950℃で再結晶焼鈍を施した
のち、コーティング処理を施して製品板とした。得られ
た製品板から、素材評価のためＬ，Ｃ，Ｄ方向のエプス
タイン試験片を採取し、磁気特性を測定した。また、30
0WのＤＣブラシレスモーターを試作してそのモーター効
率を測定した。さらに、各製品板の硬度：Ｈv1（JIS Z
2244、試験荷重：9.807 Ｎ）についても測定した。かく
して得られた結果を整理して表２に示す。
より1150℃に加熱したのち、熱間圧延により2.6 mm厚の
熱延板とした。ついで 950℃でｌ分の熱延板焼鈍後、４
スタンドのタンデム圧延機により0.35mm厚に仕上げた。
この時、第４番目のスタンドの入側の温度は80℃で、圧
下率は32％とした。ついで 950℃で再結晶焼鈍を施した
のち、コーティング処理を施して製品板とした。得られ
た製品板から、素材評価のためＬ，Ｃ，Ｄ方向のエプス
タイン試験片を採取し、磁気特性を測定した。また、30
0WのＤＣブラシレスモーターを試作してそのモーター効
率を測定した。さらに、各製品板の硬度：Ｈv1（JIS Z
2244、試験荷重：9.807 Ｎ）についても測定した。かく
して得られた結果を整理して表２に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】表２から明らかなように、この発明に従え
ば、高周波域における磁気異方性が小さい素材ひいては
良好なモーター特性が得られている。また、この発明の
適合例はいずれも適正な硬度を有していてプレス加工性
にも優れている。
ば、高周波域における磁気異方性が小さい素材ひいては
良好なモーター特性が得られている。また、この発明の
適合例はいずれも適正な硬度を有していてプレス加工性
にも優れている。
【００３６】実施例２ 表１の鋼記号Ａ，Ｇの素材を用いて製品を製造するに当
たり、タンデム圧延条件を種々変化させて圧延を行い、
これを 880℃で再結晶焼鈍後、コーティング処理を施し
て得た製品板から、素材評価のためＬ，Ｃ，Ｄ方向のエ
プスタイン試験片を採取して特性を測定し、また300Wの
ＤＣブラシレスモーターを試作してそのモーター効率を
測定した。なお、タンデム圧延機は４スタンドよりな
り、このうちスタンド入側の温度が一番高いものについ
て、入側温度と圧下率を記載した。さらに、各製品板の
硬度：Ｈv1（JIS Z 2244、試験荷重：9.807 Ｎ）につい
ても測定した。素材特性およびモーター効率についての
測定結果を表３に、また硬度の測定値を表４にそれぞれ
示す。
たり、タンデム圧延条件を種々変化させて圧延を行い、
これを 880℃で再結晶焼鈍後、コーティング処理を施し
て得た製品板から、素材評価のためＬ，Ｃ，Ｄ方向のエ
プスタイン試験片を採取して特性を測定し、また300Wの
ＤＣブラシレスモーターを試作してそのモーター効率を
測定した。なお、タンデム圧延機は４スタンドよりな
り、このうちスタンド入側の温度が一番高いものについ
て、入側温度と圧下率を記載した。さらに、各製品板の
硬度：Ｈv1（JIS Z 2244、試験荷重：9.807 Ｎ）につい
ても測定した。素材特性およびモーター効率についての
測定結果を表３に、また硬度の測定値を表４にそれぞれ
示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】表３，４から明らかなように、この発明鋼
板はいずれも、高周波域における磁気異方性が小さく、
良好なモーター特性が得られているだけでなく、適正な
硬度を有していてプレス加工性にも優れている。
板はいずれも、高周波域における磁気異方性が小さく、
良好なモーター特性が得られているだけでなく、適正な
硬度を有していてプレス加工性にも優れている。
【００４０】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、高周波域
における磁気異方性が小さく、従って特に回転機器用と
しての磁気特性に優れ、しかも打抜性等のプレス加工性
にも優れた無方向性電磁鋼板を安定して得ることができ
る。
における磁気異方性が小さく、従って特に回転機器用と
しての磁気特性に優れ、しかも打抜性等のプレス加工性
にも優れた無方向性電磁鋼板を安定して得ることができ
る。
【図１】 モーター効率に及ぼす素材の鉄損Ｗ15/50(L+
C)と磁束密度Ｂ50(L+C)の関係を示したグラフである。
C)と磁束密度Ｂ50(L+C)の関係を示したグラフである。
【図２】 モーター効率に及ぼす素材のＤ鉄損Ｗ10/400
(D) とＬ，Ｃ平均鉄損Ｗ 10/400(L+C) の関係を示したグ
ラフである。
(D) とＬ，Ｃ平均鉄損Ｗ 10/400(L+C) の関係を示したグ
ラフである。
【図３】 式(1) および(2) の条件を満たさない素材
（板厚：0.35mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損
Ｗ15/50 の影響を示したグラフである。
（板厚：0.35mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損
Ｗ15/50 の影響を示したグラフである。
【図４】 式(1) および(2) の条件を満たす素材（板
厚：0.35mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損Ｗ
15/50 の影響を示したグラフである。
厚：0.35mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損Ｗ
15/50 の影響を示したグラフである。
【図５】 式(1) および(2) の条件を満たす素材（板
厚：0.50mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損Ｗ
15/50 の影響を示したグラフである。
厚：0.50mm）の鉄損劣化に及ぼす素材の硬度と鉄損Ｗ
15/50 の影響を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K033 AA01 CA03 CA09 5E041 AA11 CA02 CA04 NN00 NN01 NN13 NN15
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ：0.0050wt％以下、 Si：0.5 〜4.5 wt％、 Mn：0.1 〜2.5 wt％および Al：0.2 〜2.5 wt％ を含有し、かつ Ｓ：0.01wt％以下 に抑制した組成になり、エプスタイン試験片を用いた圧
延方向（Ｌ方向）、圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延
方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁気特性測定
値について、1.5 Ｔ、50HzにおけるＬ, Ｃ平均鉄損Ｗ
15/50(L+C)[W/kg]と5000 A/mでのＬ, Ｃ平均磁束密度Ｂ
50(L+C)[Ｔ] との間に、次式(1) Ｂ50(L+C) ≧0.03・Ｗ15/50(L+C)＋1.63 --- (1) の関係が成立し、かつ 1.0Ｔ、400Hz におけるＤ鉄損Ｗ
10/400(D)[W/kg] のＬ，Ｃ平均鉄損Ｗ10/400(L+C)[W/k
g] に対する比が、次式(2) Ｗ10/400(D) ／Ｗ10/400(L+C) ≦ 1.2 --- (2) の範囲を満足し、さらに鋼板の硬度：Ｈv1（JIS Z 224
4、試験荷重：9.807 Ｎ）値が、無方向性電磁鋼板の代
表的な板厚である0.35mm厚と0.50mm厚の時、鉄損値：Ｗ
15/50 ≦5.0 W/kgの範囲において、それぞれ次式(3),
(4) 0.35mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−83.3・Ｗ15/50(L+C)＋380 --- (3) 0.50mm±0.02mm厚時：Ｈv1≦−63.6・Ｗ15/50(L+C)＋360 --- (4) の関係を満足することを特徴とする高周波域における磁
気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向性電
磁鋼板。 - 【請求項２】 請求項１において、鋼成分が、さらに Sb：0.005 〜0.12wt％ を含有する組成になることを特徴とする高周波域におけ
る磁気異方性が小さくかつプレス加工性に優れた無方向
性電磁鋼板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33559799A JP4507316B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | Ｄｃブラシレスモーター |
| PCT/JP2000/008220 WO2001038595A1 (fr) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | Feuille d'acier electromagnetique non orientee a anisotropie magnetique reduite dans la region des hautes frequences et excellente ouvrabilite a la presse |
| EP00976408A EP1156128B1 (en) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | Non-oriented electromagnetic steel sheet having reduced magnetic anisotropy in high frequency region and excellent press workability |
| KR1020017009349A KR20010101681A (ko) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | 고주파 영역에서 작은 자기 이방성 및 우수한 프레스가공성을 갖는 무방향성 전자기 강판 |
| DE60020217T DE60020217T2 (de) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | Nicht-orientiertes magnetisches stahlblech mit reduzierter magnetischer anisotropie in hochfrequenzbereichen und hervorragender pressbearbeitbarkeit |
| CN00805274A CN1129677C (zh) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | 在高频区磁学各向异性小压制成形性好的非定向电磁钢板 |
| US09/889,907 US6428632B1 (en) | 1999-11-26 | 2000-11-21 | Non-oriented electromagnetic steel sheet having reduced magnetic anisotropy in high frequency region and excellent press workability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33559799A JP4507316B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | Ｄｃブラシレスモーター |
Publications (2)
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