JP2953276B2 - 高周波用無方向性電磁鋼板 - Google Patents
高周波用無方向性電磁鋼板Info
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Description
性電磁鋼板に関し、特に鉄損が低く磁束密度が高い高周
波用無方向性電磁鋼板に関する。
の高効率化が求められており、電気機器を高周波域で使
用することが多くなっている。このため、モーター等の
鉄心に用いられる電磁鋼板には優れた高周波磁気特性が
要求される。
と、渦電流損の増大に起因して、鉄損が急激に増大す
る。このため、鋼板の薄肉化及び鋼板の固有抵抗を上げ
ることにより渦電流損を減少させる試みがなされてき
た。すなわち、従来、高周波用途には、固有抵抗を上げ
る観点から、Si+Alを重量%で1.7〜6.5%程
度添加し、板厚を0.1〜0.25mmとした電磁鋼板が
用いられている。
はSi+Al量を2.0〜4.0%とし、板厚を0.1
〜0.25mmとした高周波用の無方向性電磁鋼板が開示
されている。
や電気自動車に用いられるモーターは、高周波で駆動さ
れるとはいっても、周波数は100〜1000Hz程度
である。このような用途に用いられる電磁鋼板は低鉄損
化による効率向上もさることながら、高磁束密度化によ
る効率向上も要求されている。このような用途に上述の
Si+Alが1.7〜6.5%程度含まれた鋼板を用い
ると、低鉄損化は達成されるものの、飽和磁束密度の低
下に起因する磁束密度の低下は避けられず、高磁束密度
化による効率向上という要望は満たせない状況にある。
のであって、高周波磁化領域において、鉄損が低くかつ
磁束密度が高い高周波用無方向性電磁鋼板を提供するこ
とを目的とする。
せないためには、鋼板中のSi,Al量を少なくする必
要があるが、Si,Al量の低下は当然のことながら渦
電流損の増大に伴う全鉄損の増大につながる。このよう
に相反する特性を両立させるべく本願発明者らが検討を
重ねた結果、以下の知見を得るに至った。
100〜1000Hz程度で磁化した場合に、全鉄損中
ヒステリシス損の占める割合が40〜70%程度であ
る。従って、板厚0.1〜0.25mm程度の薄物電磁鋼
板における高周波鉄損の低減のためには、渦電流損を下
げる以外に、ヒステリシス損を下げることが有効である
と考えられる。
波磁化時における板厚方向の磁束分布に着目した。すな
わち、高周波で鋼板を磁化した場合、磁束の表皮効果に
より、磁束の分布は鋼板板厚方向に均一にならず表層部
に集中する。このため、鋼板表層部の集合組織を制御す
ることにより磁束密度を向上させることができるのみな
らず、ヒステリシス損を低減することも可能となるので
ある。このようなヒステリシス損低減効果に起因して、
板厚0.1〜0.25mm程度の薄物電磁鋼板において
は、従来の成分よりも低Si、低Alの電磁鋼板でも高
周波域で低鉄損の電磁鋼板を得ることができ、しかも低
Si、低Alであることによる飽和磁束密度の向上と、
特定の集合組織の形成により低鉄損であるだけでなく、
磁束密度が高くなることを見出したのである。この発明
は本願発明者らのこのような知見に基づいてなされたも
のである。
005%以下、Si:0.5〜1.0%、Al:0.0
04%以下又は0.1〜0.5%(0.5%は含ま
ず)、N:0.005%以下を含み、板厚tが0.10
〜0.25mmであり、その板面内での(211)、
(222)、(321)、(332)、(200)、
(110)及び(310)面の各面についてのX線積分
反射強度の理論強度に対する比の値をP(hkl)とし
た場合に、以下の式で表されるTP値が1.5以下とな
るような集合組織をその各表面から板厚方向に板厚の3
割以上含むことを特徴とする高周波用無方向性電磁鋼板
を提供するものである。
(321)+P(332)]/[P(200)+P(1
10)+P(310)] また、重量%で、C:0.005%以下、Si:0.5
〜1.0%、Mn:0.2〜1.0%、P:0.2%以
下、S:0.01%以下、Al:0.004%以下又は
0.1〜0.5%(0.5%は含まず)、N:0.00
5%以下を含み、板厚tが0.10〜0.25mmであ
り、その板面内での(211)、(222)、(32
1)、(332)、(200)、(110)及び(31
0)面の各面についてのX線積分反射強度の理論強度に
対する比の値をP(hkl)とした場合に、上記式で表
されるTP値が1.5以下となるような集合組織をその
各表面から板厚方向に板厚の3割以上含むことを特徴と
する高周波用無方向性電磁鋼板を提供するものである。
電磁鋼板において、鋼板断面での平均結晶粒径Dが、
0.1t≦D≦0.7tを満足することを特徴とする高
周波用無方向性電磁鋼板を提供するものである。
向性電磁鋼板において、周波数100〜1000Hzに
おいて、B10≧1.57T、W15/400≦40W/kgで
あることを特徴とする高周波用無方向性電磁鋼板を提供
するものである。
する。
示はいずれも重量%である。
めに有効な元素であり、この効果を十分に発揮させるた
めには0.5%以上含有することが必要である。一方、
Siの添加に伴って飽和磁束密度が低下し、1.0%を
超えるとその値が許容範囲よりも低くなってしまう。従
って、Si量を0.5〜1.0%の範囲に規定する。
細なAlNを形成し、磁気特性を阻害するため、その恐
れが少ない0.004%以下に規定する。一方、0.1
%を超えて添加した場合には、AlNが粗大になるため
磁気特性を劣化させず、固有抵抗の上昇に寄与するが、
0.5%以上になると、Si同様磁束密度を低下させて
しまう。従って、Al量を0.004%以下又は0.1
〜0.5%(0.5%は含まず)の範囲に規定する。
のような問題が生じない0.005%以下に規定する。
特性を劣化させるため、0.005%以下に規定する。
が、以下に示すMn,S,Pを以下のように規定するこ
とにより、さらに良好な特性を得ることができる。
止するために、0.2%以上必要であるが、1.0%を
超えると磁気特性を劣化させる。従って、Mn量を0.
2〜1.0%の範囲に規定する。
を形成するため、そのような恐れがない0.01%を上
限とする。
めに必要な元素であるが、0.2%を超えて添加すると
磁束密度の低下を招く。従って、P量を0.2%以下と
した。
特性向上のために添加することは何等さしつかえない。
また、これら元素以外の不可避不純物元素は通常の鋼に
含有される程度の量は許容される。
流損の低減に非常に効果的である。しかし、板厚が0.
10mm未満であると、冷間圧延が困難となるだけでな
く、モーターのローター、ステーター組立時の鋼板の積
層数の増大につながり、生産効率が低下してしまう。ま
た、0.25mmを超えると渦電流損が増大し、鉄損の増
大につながる。従って、板厚を0.10〜0.25mmと
した。
した後、X線回折装置を用いて反射法に基づいてX線回
折パターンを測定し、(211)、(222)、(32
1)、(332)、(200)、(110)及び(31
0)面のX線積分反射強度Iから、以下の(1)式で定
義されるP値を求め、さらにこのP値から(2)式で示
すTP値を求め、このTP値の大小で評価する。
(211)、(222、(321)、及び(332)面
のP値の和と、<100>方向を含む(200)、(1
10)、及び(310)面のP値の和との比であるTP
値が低いほど鋼板の磁気特性上良好な集合組織が形成さ
れていることとなる。
磁束の表皮効果により、磁束の分布は鋼板板厚方向に均
一にならず表層部に集中する。例えば、100Hzでは
磁束の約7割が各表面から板厚の3割以内の部分に集中
する。この傾向は、周波数が高くなるにつれて顕著にな
り。1000Hzにおいては表面から板厚の3割以内の
部分に8〜9割の磁束が集中するようになる。このこと
から鋼板の表層部に好ましい集合組織を形成すれば、磁
束密度を向上させることができ、かつヒステリシス損を
効率良く低減できることが理解される。
特に限定されないが、本発明では、鋼板表層部の集合組
織を制御することが重要であるから、熱延板に調圧を加
えた後に熱延板焼鈍を行う方法を適用することが好まし
い。この方法では、調圧率又は焼鈍温度を調整すること
により、鋼板表層部の所望の集合組織の深さを任意に調
整することができる。
て、上記TP値が1.5以下となるような集合組織を各
表面から板厚方向に板厚の3割以上含むことを要件とす
る。その理由は、TP≦1.5とすることにより、磁束
密度が向上する(例えば、従来材よりも磁束密度が0.
03T以上高くなる)ためである。
0Hzで使用することが好ましい。すなわち、集合組織
を制御することによる鉄損低減効果の周波数による影響
に関して、周波数100〜1000Hzの領域では鉄損
の改善効果は大きいが、100Hz未満及び1000H
z超えでは鉄損の改善効果は比較的小さい。これは、1
00Hz未満においては磁束の表皮効果が小さいため
に、板厚表層部の板厚の3割程度の集合組織の調整では
効果が少なく、また1000Hzを超えた場合には、全
鉄損中に占めるヒステリシス損の割合が小さくなるた
め、集合組織の調整によりヒステリシス損を低下させた
としても全鉄損に及ぼす効果が小さいためである。な
お、周波数100〜1000Hzの領域においては、本
発明材のW15の従来材のW15に対する比の値はほぼ一定
であり、集合組織の調整による鉄損の改善効果はこの範
囲において周波数によらない。以上の理由から、上記周
波数範囲で使用することが好ましい。
なるような集合組織を各表面から板厚方向に板厚の3割
以上含むことが必須である。すなわち、磁束密度B10及
び鉄損W15/100のいずれも、TP≦1.5の領域が30
%までは鋼板表面から内部に入るに従って急激に上昇
し、それよりTP≦1.5の領域が深くなっても大きく
変化しない。これは、前述したように、100Hzでは
磁束の約7割が鋼板表面から板厚の部分に集中するため
である。この磁束密度の表皮効果は周波数が高くなるほ
ど顕著となり、磁束がより表層に集中するようになるた
め、これより高周波側でも板厚の3割以上をTP≦1.
5とすれば十分である。
tの範囲が好ましい。すなわち、D/tが0.1〜0.
7の範囲、すなわち結晶粒径Dが0.1t〜0.7tの
範囲で鉄損がより低下する。これは、結晶粒径Dが0.
1t〜0.7tの範囲である場合には鋼板表層部に所望
の集合組織が適度に発達するが、結晶粒径Dが0.1t
未満であると所望の集合組織が得られても粒界が磁壁移
動を妨げるためにヒステリシス損が増大し、逆に結晶粒
径Dが0.7tを超えるとヒステリシス損は小さくなる
ものの渦電流損が増大し、全鉄損が増大するためであ
る。
る方法について説明する。本発明においては、鋼板表層
部の集合組織を制御することが重要であり、適宜の手法
を用いて鋼板表層部の集合組織を調整する必要がある
が、その手法に関しては何等制約はなく、前述した熱延
調圧−焼鈍プロセスの他どのような手法でも用いること
ができる。
るプロセスで良い。すなわち、製鋼に関しては、転炉で
吹錬した溶鋼を脱ガス処理して所定の成分に調整すれば
よい。また、熱間圧延も通常の条件でよい。冷間圧延に
関しては1回でも、中間焼鈍を挟んで2回以上行っても
いずれでもよく、最終的に所望の板厚となればよい。最
終焼鈍に関しても通常の焼鈍でよく、この最終焼鈍条件
を制御することにより、結晶粒径を所望のものとするこ
とが可能となる。
においては、熱延板調圧率を4.5%、熱延板焼鈍条件
を830℃×3時間とし、冷間圧延により板厚を0.2
mmとした後、最終焼鈍を840℃×2分間行うことに
より所望の集合組織を得ることが可能となる。
Cu、Zr等の添加により本発明の集合組織を得ること
は何等問題はない。
厚2.0mmに熱間圧延した後酸洗し、表1に示す熱延
板調圧条件及び熱延板焼鈍条件で熱延板調圧−焼鈍を行
なう。これら鋼板を引き続き板厚0.1〜0.25mm
まで冷間圧延し、表1に示す条件で最終焼鈍を行なう。
なお、熱延板焼鈍は100%H2 雰囲気で行い、最終焼
鈍は25%H2 −75%N2 雰囲気で行なう。
表層部の集合組織を調整することにより、高周波磁化領
域において鉄損が低くかつ磁束密度が高い高周波用無方
向性電磁鋼が提供される。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.5〜1.0%、Al:0.004%以下又は
0.1〜0.5%(0.5%は含まず)、N:0.00
5%以下を含み、板厚tが0.10〜0.25mmであ
り、その板面内での(211)、(222)、(32
1)、(332)、(200)、(110)及び(31
0)面の各面についてのX線積分反射強度の理論強度に
対する比の値をP(hkl)とした場合に、以下の式で
表されるTP値が1.5以下となるような集合組織をそ
の各表面から板厚方向に板厚の3割以上含むことを特徴
とする高周波用無方向性電磁鋼板。 TP=[P(211)+P(222)+P(321)+
P(332)]/[P(200)+P(110)+P
(310)] - 【請求項2】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.5〜1.0%、Mn:0.2〜1.0%、P:
0.2%以下、S:0.01%以下、Al:0.004
%以下又は0.1〜0.5%(0.5%は含まず)、
N:0.005%以下を含み、板厚tが0.10〜0.
25mmであり、その板面内での(211)、(22
2)、(321)、(332)、(200)、(11
0)及び(310)面の各面についてのX線積分反射強
度の理論強度に対する比の値をP(hkl)とした場合
に、以下の式で表されるTP値が1.5以下となるよう
な集合組織をその各表面から板厚方向に板厚の3割以上
含むことを特徴とする高周波用無方向性電磁鋼板。 TP=[P(211)+P(222)+P(321)+
P(332)]/[P(200)+P(110)+P
(310)] - 【請求項3】 鋼板断面での平均結晶粒径Dが、0.1
t≦D≦0.7tを満足することを特徴とする請求項1
又は2記載の高周波用無方向性電磁鋼板。 - 【請求項4】 周波数100〜1000Hzにおいて、
B10≧1.57T、W15/400≦40W/kgであること
を特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の高周波
用無方向性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5295415A JP2953276B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 高周波用無方向性電磁鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5295415A JP2953276B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 高周波用無方向性電磁鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07150309A JPH07150309A (ja) | 1995-06-13 |
JP2953276B2 true JP2953276B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=17820313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5295415A Expired - Fee Related JP2953276B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 高周波用無方向性電磁鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2953276B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5295415A patent/JP2953276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07150309A (ja) | 1995-06-13 |
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