JP5983306B2 - Method for manufacturing transformer cores with excellent iron loss - Google Patents

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Description

本発明は、斜角加工が施された方向性電磁鋼板を鉄心材料として積層させる、積み変圧器用鉄心の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an iron core for a stacking transformer in which grain-oriented electrical steel sheets subjected to beveling are laminated as an iron core material.

変圧器鉄心の鉄心材料として用いられる方向性電磁鋼板は、その磁化特性が優れていること、特に鉄損が低いことが求められている。
低鉄損を実現するには、鋼板中の二次再結晶粒を(110)[001]方位(ゴス方位)に高度に揃えることや、製品中の不純物を低減することが重要である。
さらに、結晶方位制御を不純物低減には限界があることから、鋼板の表面に対して物理的な手法で不均一性を導入し、磁区の幅を細分化して鉄損を低減する技術、すなわち磁区細分化技術が開発されている。
A grain-oriented electrical steel sheet used as a core material of a transformer core is required to have excellent magnetization characteristics, particularly low iron loss.
In order to achieve low iron loss, it is important to highly align the secondary recrystallized grains in the steel sheet in the (110) [001] orientation (Goth orientation) and to reduce impurities in the product.
Furthermore, since there is a limit to reducing impurities in crystal orientation control, a technology that introduces non-uniformity to the surface of a steel sheet by a physical method and subdivides the width of the magnetic domain to reduce iron loss, that is, magnetic domain. Subdivision techniques have been developed.

例えば、特許文献1には、最終製品板にレーザーを照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導入することにより、磁区幅を狭くし、鉄損を低減する技術が提案されている。
また、特許文献2には、方向性珪素鋼板に対して、特定方向に電子ビームの照射を行うことにより磁区幅を制御する技術が提案されている。
For example, Patent Document 1 proposes a technique for narrowing the magnetic domain width and reducing iron loss by irradiating a final product plate with a laser and introducing a high dislocation density region into the steel sheet surface layer.
Patent Document 2 proposes a technique for controlling the magnetic domain width by irradiating a directional silicon steel plate with an electron beam in a specific direction.

また、上述した磁区細分化技術の他に、変圧器の鉄心材として用いられる場合には、鉄心材としてスリット及び/又は斜角加工された鋼板の寸法公差が重要となる。
図1は、三相三脚型の変圧器鉄心の概略図を示したものである。図1に示すように、三相三脚型の変圧器鉄心は、主脚、側脚、ヨークの部位からなり、各部位は、方向性電磁鋼板の圧延方向、つまり磁化容易軸方向が鉄心内で作る閉磁路と平行となるよう斜角切断された鋼板からなる。そして、斜角切断された各鋼板は、ステップラップ積みや交互積みといった方法により、磁束の流れを妨げないように積層され、接合される(この鋼板同士が接合されている部分を、以後「接合部」と称する。)。この接合部は、鉄心内磁路において抵抗となる部分であり、変圧器の励磁特性を大きく左右する重要な部分である。
ここで、斜角加工された鋼板の寸法公差が大きな場合には、鋼板同士の接合部に隙間ができ、磁気抵抗が大幅に増加するため、変圧器内の漏れ磁束の増加や、鉄損、励磁電流、騒音の大幅な増加といった励磁特性の劣化を招くという問題がある。
In addition to the above-mentioned magnetic domain refinement technique, when used as a core material of a transformer, the dimensional tolerance of a steel sheet that has been slit and / or beveled as the core material is important.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a three-phase tripod transformer core. As shown in FIG. 1, a three-phase tripod transformer core consists of a main leg, a side leg, and a yoke part, and each part has a rolling direction of a directional electrical steel sheet, that is, an easy magnetization axis direction in the iron core. It consists of a steel plate cut at an oblique angle so as to be parallel to the closed magnetic path to be made. And each steel sheet cut at an oblique angle is laminated and joined so as not to disturb the flow of magnetic flux by a method such as step lap stacking or alternate stacking (hereinafter, the part where the steel sheets are joined is referred to as “joining”). Part "). This junction is a part that becomes a resistance in the magnetic path in the iron core, and is an important part that greatly affects the excitation characteristics of the transformer.
Here, when the dimensional tolerance of the beveled steel sheet is large, a gap is formed at the joint between the steel sheets, and the magnetic resistance is greatly increased. Therefore, an increase in leakage magnetic flux in the transformer, iron loss, There is a problem that excitation characteristics such as excitation current and noise are greatly increased.

また、上述したレーザーや電子ビーム照射による磁区細分化技術は、磁区幅減少による鉄損減少効果と同時に、局所的な熱歪み導入による鋼板内の応力分布変化により、鋼板の照射面に反りが発生する。この反りは、後述するように、鉄心を積層した際に接合部において隙間ができる等の積層不良や、斜角加工の際の寸法公差を大きくすることがある。そのため、上述したレーザーや電子ビーム照射により磁区細分化された電磁鋼板は、斜角精度が悪い場合、素材としての鉄損は小さいものの、変圧器の鉄心とした際にロスが大きくなるという問題があった。   In addition, the magnetic domain fragmentation technology using laser and electron beam irradiation described above causes warpage on the irradiated surface of the steel sheet due to the effect of reducing the iron loss by reducing the magnetic domain width and the change in stress distribution in the steel sheet due to the introduction of local thermal strain. To do. As will be described later, this warpage may increase stacking faults such as a gap at the joint when the iron cores are stacked, and increase the dimensional tolerance during bevel processing. For this reason, the magnetic steel sheets that have been subdivided by the above-mentioned laser or electron beam irradiation have a problem that, when the oblique angle accuracy is poor, the iron loss as a material is small, but the loss increases when the transformer core is used. there were.

上記問題を解決すべく、反りを低減する技術が考案され、開示されている。例えば特許文献3には、ビーム照射面にあらかじめ反りを加えた後、電子ビームを照射することで反りをキャンセルする技術が開示されている。
また、特許文献4には、鋼板両面のついになる位置にレーザービームを照射し、鋼板のそりを改善する技術が開示されている。
In order to solve the above problems, a technique for reducing warpage has been devised and disclosed. For example, Patent Document 3 discloses a technique for canceling a warp by irradiating an electron beam after applying a warp to a beam irradiation surface in advance.
Patent Document 4 discloses a technique for improving the warpage of a steel sheet by irradiating a laser beam to a position on both sides of the steel sheet.

特許文献3及び4の技術を採用すれば、鋼板反りの改善について一定の効果を得ることが可能である。しかしながら、いずれの技術も、鋼板反りを改善するための追加的な工程を要するため、作業の煩雑性や製造コストの観点から、さらなる改善が望まれていた。   If the techniques of Patent Documents 3 and 4 are employed, it is possible to obtain a certain effect with respect to the improvement of the warpage of the steel sheet. However, each technique requires an additional step for improving the warpage of the steel sheet, and therefore further improvement has been desired from the viewpoint of work complexity and manufacturing cost.

特公昭57−2252号公報Japanese Patent Publication No.57-2252 特公平6−072266号公報Japanese Patent Publication No. 6-072266 特開2012−52233号公報JP 2012-52233 A 特許4091749号公報Japanese Patent No. 4091749

本発明の目的は、斜角加工が施された方向性電磁鋼板を変圧器鉄心の材料として積層させる際、鋼板の寸法公差及び鋼板の反り量を制御することで、煩雑な作業や製造コストの高騰を招くことなく、低鉄損かつ優れた励磁特性を有する変圧器鉄心の製造方法を提案することを目的とする。   The purpose of the present invention is to control the dimensional tolerance of steel sheets and the amount of warpage of steel sheets when laminating grain-oriented electrical steel sheets subjected to beveling processing as a material for transformer cores. An object of the present invention is to propose a method for manufacturing a transformer core having low iron loss and excellent excitation characteristics without causing a rise in price.

鉄損に優れた磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板を実現するためには、十分な熱歪みを局所的に与えることが重要である。歪みを導入し、鉄損が下がる原理は次の通りである。歪みを導入すると、鋼板内に張力場が発生し、歪みを起点として還流磁区が発生する。この還流磁区の発生により、鋼板の静磁エネルギーが増大するが、それが下がるように180度磁区が細分化され、圧延方向の鉄損は減少することとなる。同時に、還流磁区は磁壁移動のピニングとなり履歴損を増加させることにつながるため、鉄損低減効果が損なわれない範囲で局所的に歪みを導入するのが良い。   In order to realize a grain-oriented electrical steel sheet that has been subjected to magnetic domain refinement with excellent iron loss, it is important to give sufficient thermal strain locally. The principle of introducing the distortion and lowering the iron loss is as follows. When strain is introduced, a tension field is generated in the steel sheet, and a reflux magnetic domain is generated starting from the strain. The generation of the reflux magnetic domain increases the magnetostatic energy of the steel sheet, but the 180 degree magnetic domain is subdivided so that it decreases, and the iron loss in the rolling direction decreases. At the same time, since the return magnetic domain becomes pinning of domain wall motion and leads to an increase in hysteresis loss, it is preferable to introduce strain locally within a range where the effect of reducing iron loss is not impaired.

しかしながら、上述したように、熱歪みを導入することで鋼板に反りが生じ、変圧器の鉄心として用いた際に励磁特性の劣化につながるという問題がある。十分な鉄損低減効果を得ようとした場合、導入する熱歪み量が大きくなるため、鋼板反りは大きくなる傾向がある。つまり、ベストの低鉄損を狙うためには、鋼板反りが大きくなることは避けられない。   However, as described above, there is a problem in that the introduction of thermal strain causes warpage of the steel sheet, leading to deterioration of excitation characteristics when used as an iron core of a transformer. When trying to obtain a sufficient iron loss reduction effect, the amount of thermal strain to be introduced becomes large, so that the warpage of the steel sheet tends to increase. That is, in order to aim for the best low iron loss, it is inevitable that the warpage of the steel plate becomes large.

そこで、斜角加工が施された方向性電磁鋼板について、鋼板反り及び斜角寸法公差と、得られた変圧器鉄心の励磁特性との関係について調査を行い、以下の知見を得た。
I.斜角加工が施された鋼板の寸法公差は、鋼板反りが大きいほど、大きくなる。
II.鋼板反りが大きい場合、同じ斜角寸法公差の鋼板であっても、変圧器鉄心にした時の励磁特性は劣化する。
III.励磁特性が劣化した場合、変圧器鉄心の接合部における漏れ磁束が増加する。
Therefore, for the grain-oriented electrical steel sheet subjected to beveling, the relationship between the warpage of the steel sheet and the bevel dimensional tolerance and the excitation characteristics of the obtained transformer core was investigated, and the following knowledge was obtained.
I. The dimensional tolerance of a steel sheet subjected to beveling increases as the warpage of the steel sheet increases.
II. When the steel sheet warpage is large, even if the steel sheet has the same bevel angle tolerance, the excitation characteristics when the transformer core is used deteriorate.
III. When the excitation characteristics deteriorate, the leakage flux at the junction of the transformer core increases.

つまり、材料となる方向性電磁鋼板に反りが生じた場合、斜角材の寸法精度が悪くなることに加え、接合部における鋼板積み精度が悪くなる結果、接合部において漏れ磁束が大きくなり、励磁特性が劣化すると推定される。
そのため、本発明者らは、鋼板反りが発生した場合でも、接合部における鋼板積み精度が十分に確保される条件を模索した結果、斜角加工後の形状が特定の条件を満たす場合には、磁性劣化を抑えられることを見出した。さらに、この技術は、鋼板反りを矯正するための追加的な工程を必要としないため、作業の煩雑性や製造コストの観点からもメリットがある。
In other words, when warping occurs in the grain-oriented electrical steel sheet, the dimensional accuracy of the beveled material deteriorates, and as a result of the deterioration of the steel sheet stacking accuracy at the joint, the leakage flux increases at the joint and the excitation characteristics Is estimated to deteriorate.
Therefore, as a result of searching for a condition that sufficiently secures the steel sheet stacking accuracy in the joint, even when the steel plate warpage occurs, the present inventors, when the shape after the bevel processing satisfies a specific condition, It has been found that magnetic deterioration can be suppressed. Furthermore, since this technique does not require an additional process for correcting the warpage of the steel sheet, there is a merit from the viewpoint of work complexity and manufacturing cost.

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
1.斜角加工が施された方向性電磁鋼板を鉄心材料として積層させる、積み変圧器用鉄心の製造方法において、前記斜角加工後の鋼板の形状が、下記(1)式及び(2)式を満足することを特徴とする鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。

(設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量(°))≦0.5°−(鋼板反り量(mm))×0.02(°/mm) ・・・(1)
(設計長辺長さに対する加工後長辺長さのずれ量(mm))≦(接合部ラップ代(mm))×0.1−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(2)
ここで、鋼板反り量とは、圧延方向長さが280mmの鋼板のサンプルについて、該鋼板面を地面と垂直に載置し、圧延方向片端30mmを挟んで固定した際の、固定した端(0mm)に対する反対端の変位量(mm)のことをいう。また、接合部ラップ代とは、鉄心の鋼板接合部において各鋼板をずらして積層した際の、鉄心の中での最大のずらし量(mm)のことをいう。
That is, the gist of the present invention is as follows.
1. In the manufacturing method of the iron core for a stacking transformer in which the directional electrical steel sheets subjected to beveling are laminated as iron core materials, the shape of the steel sheet after the beveling satisfies the following expressions (1) and (2) A method for manufacturing a transformer core excellent in iron loss.
(Amount of deviation of post-processing hypotenuse angle with respect to design hypotenuse angle (°)) ≤ 0.5 °-(steel plate warpage (mm)) x 0.02 (° / mm) (1)
(Deviation of long side length after processing (mm)) ≤ (Lap margin (mm)) x 0.1-(Steel warpage (mm)) x 0.05 (2)
Here, the amount of warpage of the steel sheet is a fixed end (0 mm) when a steel sheet sample having a length in the rolling direction of 280 mm is placed with the steel sheet surface perpendicular to the ground and fixed with one end 30 mm in the rolling direction. The amount of displacement (mm) at the opposite end to Further, the joint wrap margin refers to the maximum shift amount (mm) in the iron core when the steel plates are laminated while being shifted in the steel plate joint portion of the iron core.

2.前記斜角加工が施された電磁鋼板は、スリット加工されたスリットコイルであり、該スリットコイルの形状が、下記(3)式を満足することを特徴とする上記1に記載の鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。

(スリット横曲がり量(mm))≦1.0−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(3)
ここで、前記スリット横曲がり量とは、スリット加工された圧延方向長さ2000mmの鋼板のサンプルについて、スリット加工した辺を定盤に押し当てた際、該鋼板と定盤との間に生じる隙間の中で最大の隙間量(mm)のことをいう。
2. The beveled magnetic steel sheet is a slit coil that is slit, and the shape of the slit coil satisfies the following formula (3), which is excellent in iron loss as described in 1 above A method for manufacturing a transformer core.
(Slit bend amount (mm)) ≤ 1.0-(Steel plate warp amount (mm)) x 0.05 (3)
Here, the slit lateral bending amount is a gap generated between the steel plate and the surface plate when the slit processed side is pressed against the surface plate with respect to a sample of a steel plate having a slit direction of 2000 mm in the rolling direction. It means the maximum gap amount (mm).

3.前記方向性電磁鋼板は、線状若しくは点列状のレーザー照射又は電子ビーム照射によって磁区細分化を施したものであり、該線状又は点列状の方向が、鋼板の板幅方向に対して30°以内の角度をなすことを特徴とする上記1又は2に記載の鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。 3. The grain-oriented electrical steel sheet has been subjected to magnetic domain subdivision by linear or dot-line laser irradiation or electron beam irradiation, and the linear or dot-line direction is relative to the plate width direction of the steel sheet. 3. The method for producing a transformer core excellent in iron loss according to the above 1 or 2, wherein the angle is within 30 °.

本発明によれば、煩雑な作業や製造コストの高騰を招くことなく、低鉄損かつ優れた励磁特性を有する変圧器鉄心を製造できる。   According to the present invention, it is possible to manufacture a transformer core having a low iron loss and excellent excitation characteristics without incurring complicated work and an increase in manufacturing cost.

図1は、三相三脚型の変圧器鉄心の概略平面図を示す。FIG. 1 is a schematic plan view of a three-phase tripod transformer core. 図2は、鋼板反り量を説明するための図であり、(a)は、サンプルとなる鋼板のサイズを説明したものであり、(b)は、鋼板面を地面に垂直に置き、圧延方向片端30mmを挟んで固定した状態を上から観察したものである。FIG. 2 is a diagram for explaining the amount of warpage of a steel plate, (a) is a diagram for explaining the size of a steel plate as a sample, and (b) is a drawing in which the steel plate surface is placed perpendicular to the ground and the rolling direction. A state where one end of 30 mm is fixed is observed from above. 図3は、積み変圧器の鉄心各部材の斜辺角度、長辺を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the oblique side angle and the long side of each core member of the stacking transformer. 図4は、積み変圧器の接合部ラップ代を説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining a joint wrap margin of the stacking transformer. 図5は、鋼板の設計斜辺角度からのずれ量と、製造した小型変圧器鉄心の鉄損との関係をプロットしたグラフである。FIG. 5 is a graph plotting the relationship between the deviation from the design hypotenuse angle of the steel sheet and the iron loss of the manufactured small transformer core. 図6は、鋼板反り量と、製造した小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない鋼板の設計斜辺角度からのずれ量との関係をプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph plotting the relationship between the amount of warpage of the steel sheet and the amount of deviation from the design hypotenuse angle of the steel sheet in which the iron loss of the manufactured small transformer core does not increase by 5% or more. 図7は、接合部ラップ代と、製造した小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない鋼板の設計斜辺角度からのずれ量との関係をプロットしたグラフである。FIG. 7 is a graph plotting the relationship between the joint wrap allowance and the amount of deviation from the design hypotenuse angle of the steel sheet in which the iron loss of the manufactured small transformer core does not increase by 5% or more. 図8は、鋼板反り量と、製造した小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない鋼板の設計斜辺角度からのずれ量との関係をプロットしたグラフである。FIG. 8 is a graph plotting the relationship between the amount of warpage of the steel sheet and the amount of deviation from the design hypotenuse angle of the steel sheet in which the iron loss of the manufactured small transformer core does not increase by 5% or more. 図9は、スリット横曲がり量を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the amount of slit lateral bending. 図10は、シャーラインを示した概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing a shear line.

以下、本発明の構成と限定理由を説明する。
本発明は、斜角加工が施された方向性電磁鋼板を鉄心材料として積層させる、積み変圧器用鉄心の製造方法である。
そして、前記斜角加工後の鋼板の形状が、下記(1)式及び(2)式を満足することを特徴とする。

(設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量(°))≦0.5°−(鋼板反り量(mm))×0.02(°/mm) ・・・(1)
(設計長辺長さに対する加工後長辺長さのずれ量(mm))≦(接合部ラップ代(mm))×0.1−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(2)
Hereinafter, the configuration of the present invention and the reasons for limitation will be described.
The present invention is a method for manufacturing an iron core for a stacking transformer in which grain-oriented electrical steel sheets subjected to beveling are laminated as an iron core material.
And the shape of the steel plate after the bevel processing satisfies the following formulas (1) and (2).
(Amount of deviation of post-processing hypotenuse angle with respect to design hypotenuse angle (°)) ≤ 0.5 °-(steel plate warpage (mm)) x 0.02 (° / mm) (1)
(Deviation of long side length after processing (mm)) ≤ (Lap margin (mm)) x 0.1-(Steel warpage (mm)) x 0.05 (2)

以下に、各パラメータの説明を行う。
(鋼板反り量)
前記鋼板反りは、図2(a)に示すように、圧延方向長さ280mmの鋼板サンプルを準備し、図2(b)に示すように、該鋼板面を地面に垂直に載置し、圧延方向片端30mmを挟んで固定した際の、固定した端に対する反対端の変位量(mm)にて定義する。この変位量は、レーザーや電子ビームを照射した面側を正とする。サンプルの鋼板の幅が30mmより小さいと鋼板エッジの歪みによる影響が顕著となるため、鋼板幅は30mmで測定することとする。また、1つの試料につき10枚をサンプリングし、平均した値を試料の反り量(mm)とする。
Each parameter will be described below.
(Steel plate warpage)
As shown in FIG. 2 (a), the steel sheet warpage is prepared by preparing a steel sheet sample with a length of 280 mm in the rolling direction, and placing the steel sheet surface perpendicular to the ground as shown in FIG. 2 (b). It is defined as the amount of displacement (mm) of the opposite end relative to the fixed end when fixed with 30 mm in one direction. The amount of displacement is positive on the side irradiated with the laser or electron beam. If the width of the sample steel plate is smaller than 30 mm, the influence of the distortion of the steel plate edge becomes significant, so the steel plate width is measured at 30 mm. Also, 10 samples are sampled per sample, and the average value is taken as the amount of warping (mm) of the sample.

(設計斜辺角度及びそれに対する加工後斜辺角度のずれ量、並びに、設計長辺長さ及びそれに対する加工後長辺長さのずれ量)
図3に、本発明の積み変圧器用鉄心を構成する各部材、並びに、それらの斜辺角度及び長辺を示す。なお、三相三脚内鉄型以外の形状の斜角材でも、各部材の圧延方向と平行な辺で最も長い辺を長辺と定義する。また、前記斜辺を鋼板同士の接合部をなす辺とし、その辺と圧延方向がなす角度を斜辺角度α1〜α4とする。主脚(六角形)については、斜辺同士がなす角度を斜辺角度α5、α6とする。
(Design oblique side angle and deviation amount of the oblique side angle after machining, and design long side length and deviation amount of the long side length after machining corresponding thereto)
In FIG. 3, each member which comprises the iron core for stacked transformers of this invention, and those hypotenuse angles and long sides are shown. It should be noted that the longest side is defined as the long side in the side parallel to the rolling direction of each member even in a beveled material other than the three-phase tripod inner iron type. Moreover, let the said hypotenuse be the side which makes the junction part of steel plates, and let the angle which the side and the rolling direction make be hypotenuse angle (alpha) 1- (alpha) 4. For the main leg (hexagon), the angles formed by the hypotenuses are assumed to be hypotenuse angles α5 and α6.

また、前記各部材の斜辺角度α1〜α6の計測は、特に限定はされず、例えば、各種角度計測器を用いることができるが、0.1°以上の精度が必要である。前記各部材の長辺長さの計測は、特に限定はされず、例えば、各種計測器等を用いることができるが、0.1mm程度以上の精度が必要である。
本発明では、斜辺角度α1〜α6は読み取り顕微鏡による3点間の変位測定を行い、三角法によって角度を求めた。また、長辺長さは直尺を用いて測定した。1つの試料につき30枚をサンプリングし、平均した値を、試料の加工後斜辺角度(°)、加工後長辺長さ(mm)とする。設計値に対する測定値(加工後斜辺角度、加工後長辺長さ)の値をずれ量として定義する。
Further, the measurement of the oblique sides α1 to α6 of each member is not particularly limited. For example, various angle measuring devices can be used, but accuracy of 0.1 ° or more is required. The measurement of the long side length of each member is not particularly limited. For example, various measuring instruments can be used, but accuracy of about 0.1 mm or more is required.
In the present invention, the hypotenuse angles α1 to α6 are measured by displacement between three points using a reading microscope, and the angles are obtained by trigonometry. The long side length was measured using a straight scale. 30 samples are sampled for one sample, and the average value is taken as the hypotenuse angle (°) after processing and the long side length (mm) after processing. A value of a measured value (an oblique side angle after processing, a long side length after processing) with respect to a design value is defined as a deviation amount.

(接合部ラップ代)
変圧器鉄心は、交互積みやステップラップ積みなど様々な積み方式を取るが、鋼板接合部において各鋼板が積層方向においてラップするよう、一層(又は二層など複数層)ごとに、鋼板をずらして積層することが一般的である。そして、本発明のラップ代とは、鉄心の鋼板接合部において各鋼板をずらして積層した際の、鉄心の中での最大のずらし量(mm)と定義する。例えば、図4に示すように、3段のステップラップ積みにおいて、1段につき2mm圧延方向(ヨークの長辺方向)にずらして積んだとすると、接合部ラップ代は6mmとなる。
(Joint wrap cost)
The transformer core takes various stacking methods such as alternating stacking and step lap stacking, but the steel plates are shifted for each layer (or multiple layers such as two layers) so that each steel plate wraps in the stacking direction at the steel plate joint. It is common to laminate. The lap allowance of the present invention is defined as the maximum shift amount (mm) in the iron core when the steel plates are laminated while being shifted at the steel plate joint portion of the iron core. For example, as shown in FIG. 4, in a three-step step lap stack, if the stack is shifted by 2 mm in the rolling direction (long side direction of the yoke), the joint wrap margin is 6 mm.

次に、上記式(1)及び(2)について説明する。
(式(1)について)
前記設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量(°)が大きくなると、積層した鋼板同士の接合がうまくできず、接合部に隙間ができる。その結果、漏れ磁束が増加し、変圧器鉄心の励磁特性が劣化する。さらに、前記鋼板反りが生じている場合、積層させて鉄心を組んだ際に積層不良が起こる可能性があり、励磁特性が劣化しやすくなる。そのため、ずれ量が励磁特性に及ぼさない範囲を実験的に調査し、関係式(1)を導出した。
Next, the above formulas (1) and (2) will be described.
(About formula (1))
If the amount of deviation (°) in the post-processing hypotenuse angle with respect to the design hypotenuse angle becomes large, the laminated steel plates cannot be joined well, and a gap is formed at the joint. As a result, the leakage flux increases and the excitation characteristics of the transformer core deteriorate. Further, when the steel plate warpage occurs, a stacking failure may occur when the iron cores are stacked and laminated, and the excitation characteristics are likely to deteriorate. For this reason, the range in which the deviation amount does not affect the excitation characteristics was experimentally investigated, and the relational expression (1) was derived.

まず、磁区細分化を施していない、鋼板反りが0.5mm未満の方向性電磁鋼板のサンプルについて、設計斜辺角度からのずれ量が及ぼす影響を調査した。ワイヤーカット加工により意図的に角度ずれ量(°)が異なる種々の斜角材を作製し、それらを用いて三相三脚型の500mm角の小型変圧器鉄心を積層し、鉄損測定を行った。斜角材の角度ずれ量(°)ごとに小型変圧器鉄心の鉄損(角度ずれ量が0°のときの鉄損を1.00とした相対値)をプロットした結果について、図5に示す。
図5から、角度のずれ量が0.5°を超える範囲では、得られた小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加することがわかった。そのため、低鉄損を確保するためには、前記設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量を0.5°以下とする必要がある。
First, the effect of the deviation from the design hypotenuse angle was investigated on samples of grain-oriented electrical steel sheets that were not subjected to magnetic domain refinement and had a steel sheet warpage of less than 0.5 mm. Various bevel materials with intentionally different angular deviations (°) were produced by wire cutting, and three-phase tripod type 500 mm square small transformer cores were stacked using them to measure the iron loss. FIG. 5 shows the results of plotting the iron loss of the small transformer core (relative value assuming that the iron loss when the angle deviation is 0 ° is 1.00) for each angle deviation (°) of the beveled material.
From FIG. 5, it was found that the iron loss of the obtained small transformer core increased by 5% or more in the range where the angle deviation exceeds 0.5 °. Therefore, in order to ensure a low iron loss, it is necessary to set the amount of deviation of the post-processing hypotenuse angle with respect to the design hypotenuse angle to 0.5 ° or less.

また、前記鋼板反りが及ぼす影響について調査した。前記鋼板に照射する電子ビームの照射出力を調整し、鋼板反りの程度(mm)が異なるサンプルを準備した後、鋼板反り程度(mm)が異なる各サンプルから、さらにワイヤーカット加工を行い意図的に角度ずれ量(°)が異なる種々の斜角材を作製した。その後、鋼板反り程度(mm)が異なり、角度ずれ量(°)が異なる各斜角材を用いて、三相三脚型の500mm角の小型変圧器鉄心を積層し、鉄損測定を行った。そして、それぞれの条件の斜角材について、小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない角度のずれ量(°)の範囲を求めた。鋼板反り量(mm)ごとに、小型変圧器鉄心の鉄損を5%未満に抑えられる角度ずれ量の上限値(°)をプロットした結果について、図6に示す。
図6から、鋼板反りが大きくなる程、鉄損が5%以上増加しない角度のずれ量は小さくなり(許容される角度のずれ量が小さくなり)、プロット結果から導出された近似直線の傾きは、およそ0.02(°/mm)となる。
以上のことから、変圧器鉄心の励磁特性を高く維持するためには、設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量(°)が、0.5°−(鋼板反り量(mm))×0.02(°/mm)以下となる関係(式(1))を満足する必要がある。
Moreover, it investigated about the influence which the said steel plate curvature exerts. After adjusting the irradiation power of the electron beam that irradiates the steel sheet and preparing samples with different degrees of steel sheet warpage (mm), each sample with different degrees of steel sheet warpage (mm) was further intentionally subjected to wire cutting. Various oblique materials with different angle deviations (°) were produced. Thereafter, a three-phase tripod type 500 mm square small transformer core was laminated using each bevel material having different degrees of steel plate warpage (mm) and different angular deviations (°), and the iron loss was measured. Then, the angle deviation (°) range in which the iron loss of the small transformer core did not increase by 5% or more was obtained for the bevel material under each condition. FIG. 6 shows the results of plotting the upper limit (°) of the amount of angular deviation that can suppress the iron loss of the small transformer core to less than 5% for each steel sheet warpage (mm).
From FIG. 6, the greater the steel sheet warp, the smaller the angle deviation that does not increase the iron loss by 5% or more (the smaller the allowable angle deviation), and the slope of the approximate line derived from the plot results is , Approximately 0.02 (° / mm).
From the above, in order to maintain the high excitation characteristics of the transformer core, the amount of deviation (°) in the post-processing hypotenuse angle with respect to the design hypotenuse angle is 0.5 °-(steel plate warpage (mm)) x 0.02 (° / Mm) or less (equation (1)) must be satisfied.

(式(2)について)
前記斜角加工が施された方向性電磁鋼板の設計長辺長さからのずれ量が大きくなると、鋼板同士の接合が上手くできず、接合部に隙間ができる。その結果、漏れ磁束が増加し、変圧器鉄心の励磁特性が劣化する。この励起特性の劣化は、特に鋼板ラップ代に対し、そのずれ量が大きい場合に顕著となる。さらに、前記鋼板反りが生じている場合、積層させて鉄心を組んだ際に積層不良が起こる可能性があり、励磁特性が劣化しやすくなる。そのため、ずれ量が励磁特性に及ぼさない範囲を実験的に調査し、関係式(2)を導出した。
(Regarding formula (2))
If the amount of deviation from the design long side length of the grain-oriented electrical steel sheet subjected to the beveling process becomes large, the steel sheets cannot be joined well, and a gap is formed at the joint. As a result, the leakage flux increases and the excitation characteristics of the transformer core deteriorate. This deterioration of the excitation characteristics becomes remarkable particularly when the deviation amount is large with respect to the steel sheet lapping cost. Further, when the steel plate warpage occurs, a stacking failure may occur when the iron cores are stacked and laminated, and the excitation characteristics are likely to deteriorate. Therefore, the range in which the deviation amount does not affect the excitation characteristics was experimentally investigated, and the relational expression (2) was derived.

まず、磁区細分化を施していない、鋼板反りが0.5mm未満の方向性電磁鋼板のサンプルについて、設計長辺長さからのずれ量が及ぼす影響を調査した。ワイヤーカット加工により意図的に長さずれ量(mm)が異なる種々の斜角材を作製した。その後、長さずれ量(mm)が異なる種々の斜角材について、ラップ代の異なる設計で、三相三脚型の500mm角の小型変圧器鉄心を積層し、鉄損測定を行った。そして、それぞれの条件の斜角材について、小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない設計長辺長さからのずれ量(mm)の範囲を求めた。ラップ代(mm)ごとに、小型変圧器鉄心の鉄損を5%未満に抑えられる長辺長さからのずれ量の上限値(mm)をプロットした結果について、図7に示す。
図7から、ラップ代が大きくなる程、鉄損が5%以上増加しない長辺長さからのずれ量は小さくなり(許容される長辺長さからのずれ量が小さくなり)、プロット結果から導出された近似直線の傾きは、およそ0.1となる。
First, the effect of the deviation from the design long side length was investigated on a sample of grain-oriented electrical steel sheet that was not subjected to magnetic domain refinement and had a steel sheet warpage of less than 0.5 mm. Various bevel materials with different length deviations (mm) were produced intentionally by wire cutting. After that, various bevel materials with different length deviations (mm) were laminated with three-phase tripod type 500mm square small transformer cores with different lap allowances, and the iron loss was measured. Then, for the bevel material under each condition, the range of the deviation (mm) from the design long side length in which the iron loss of the small transformer core did not increase by 5% or more was obtained. FIG. 7 shows the results of plotting the upper limit value (mm) of the deviation from the long side length that can suppress the iron loss of the small transformer core to less than 5% for each lapping margin (mm).
From FIG. 7, the larger the lap allowance, the smaller the deviation from the long side length where the iron loss does not increase by 5% or more (the deviation from the allowable long side length becomes smaller). The slope of the derived approximate line is about 0.1.

また、前記鋼板反りが及ぼす影響について調査した。電子ビームの照射出力を調整し反りが異なる試料を準備し、前記鋼板に照射する電子ビームの照射出力を調整し、鋼板反りの程度(mm)が異なるサンプルを準備した後、鋼板反り程度(mm)が異なる各サンプルから、さらにワイヤーカット加工を行い意図的に設計長辺長さからのずれ量(mm)が異なる種々の斜角材を作製した。その後、鋼板反り程度(mm)が異なり、設計長辺長さからのずれ量(mm)が異なる各斜角材を用いて、三相三脚型の500mm角の小型変圧器鉄心を積層し、鉄損測定を行った。その際、鋼板ラップ代は10mmに固定した。そして、それぞれの条件の斜角材について、小型変圧器鉄心の鉄損が5%以上増加しない設計長辺長さからのずれ量(mm)の範囲を求めた。鋼板反り量(mm)ごとに、小型変圧器鉄心の鉄損を5%未満に抑えられる設計長辺長さからのずれ量の上限値(mm)をプロットした結果について、図8に示す。
図8から、鋼板反り量(mm)が大きいほど、鉄損が5%以上増加しない設計長辺長さからのずれ量の上限値(mm)は小さくなり(許容される設計長辺長さからのずれ量(mm)が小さくなり)、プロット結果から導出された近似直線の傾きは、およそ0.05となる。
以上のことから、変圧器鉄心の励磁特性を高く維持するためには、設計長辺長さに対する加工後長辺長さのずれ量(mm)が、(接合部ラップ代(mm))×0.1−(鋼板反り量(mm))×0.05以下となる関係(式(2))を満足する必要がある。
Moreover, it investigated about the influence which the said steel plate curvature exerts. Prepare samples with different warpage by adjusting the electron beam irradiation output, adjust the electron beam irradiation output to the steel plate, prepare samples with different steel plate warpage degree (mm), and then steel plate warpage degree (mm ) Were further cut from each sample to intentionally produce various bevel materials with different deviations (mm) from the design long side length. After that, three-phase tripod type 500mm square small transformer cores were laminated using each bevel material with different steel plate warpage degree (mm) and deviation from design long side length (mm). Measurements were made. At that time, the steel plate lapping cost was fixed to 10 mm. Then, for the bevel material under each condition, the range of the deviation (mm) from the design long side length in which the iron loss of the small transformer core did not increase by 5% or more was obtained. FIG. 8 shows the result of plotting the upper limit value (mm) of the deviation from the design long side length that can suppress the iron loss of the small transformer core to less than 5% for each steel plate warpage amount (mm).
From Fig. 8, the upper limit (mm) of the deviation from the design long side length where the iron loss does not increase by 5% or more becomes smaller as the steel plate warp amount (mm) is larger (from the allowable design long side length). And the slope of the approximate straight line derived from the plot result is about 0.05.
From the above, in order to maintain the high excitation characteristics of the transformer core, the deviation (mm) of the long side length after processing relative to the design long side length is (joint wrap margin (mm)) x 0.1 -It is necessary to satisfy the relationship (formula (2)) which is (steel plate warpage (mm)) x 0.05 or less.

また、上記式(1)及び(2)のような斜角形状の公差を得るためには、斜角加工を行うコイルスリットの形状、特にスリット横曲がり量が小さいことが重要であることがわかった。そのため、本発明の製造方法では、前記斜角加工が施された電磁鋼板がスリット加工されたスリットコイルであり、該スリットコイルの形状が下記(3)式を満足することが好ましい。

(スリット横曲がり量(mm))≦1.0−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(3)
In addition, in order to obtain the bevel angle tolerance as in the above formulas (1) and (2), it is important that the shape of the coil slit to be beveled, in particular, the amount of lateral bending of the slit is small. It was. Therefore, in the manufacturing method of the present invention, it is preferable that the magnetic steel sheet subjected to the bevel processing is a slit coil in which the slit processing is performed, and the shape of the slit coil satisfies the following formula (3).
(Slit bend amount (mm)) ≤ 1.0-(Steel plate warp amount (mm)) x 0.05 (3)

(スリット横曲がり量)
前記スリット横曲がり量とは、図9に示すように、スリット加工された圧延方向長さ2000mmの鋼板のサンプルについて、スリット加工した辺を定盤に押し当てた際、該鋼板と定盤との間に生じる隙間の中で最大の隙間量(mm)のことをいう。より具体的には、1つの試料につき10枚をサンプリングし、その両スリット辺を測定した平均値を、サンプルのスリット横曲がり量とする。
(Slit side bending amount)
As shown in FIG. 9, the amount of slit lateral bending is, as shown in FIG. 9, when a slitted steel plate having a length in the rolling direction of 2000 mm is pressed against the surface plate with the side subjected to the slit processing, This is the largest gap amount (mm) among the gaps created between them. More specifically, 10 samples are sampled per sample, and the average value obtained by measuring both slit sides is taken as the amount of slit bending of the sample.

(式(3)について)
図10に示すように、鋼板を鉄心斜角形状に加工する場合、所定の幅にスリットしたコイルをシャーにより剪断を行う。その際、鋼板がコイル進行方向に対しずれている場合、シャー加工後の斜辺角度や長さにすれが生じるため、横曲がりが生じたスリットコイルを加工すると、斜辺角度や長辺長さにずれが生じることがある。
斜角加工を行うコイルスリットと斜角材形状の調査を行ったところ、所望の斜角形状の公差を得るためには、上記式(3)を満たすことが好ましいことがわかった。
(Regarding formula (3))
As shown in FIG. 10, when a steel plate is processed into an iron core bevel, the coil slit to a predetermined width is sheared with a shear. At that time, if the steel sheet is displaced with respect to the coil traveling direction, slippage occurs in the hypotenuse angle and length after shearing. May occur.
As a result of investigating the shape of the coil slit and the bevel material for performing bevel processing, it was found that it is preferable to satisfy the above formula (3) in order to obtain a desired bevel shape tolerance.

斜角加工を行うシャーラインの設定により多少異なるが、前記鋼板反りがない場合には、スリット横曲がり量が1.0 mm以下である場合に、設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量が0.5°以下となる。さらに、鋼板反りある場合、剪断の際の板の遊びが大きくなり、斜辺角度や長辺長さにずれが生じた。その影響は、おおよそ横曲がり量に換算して、(鋼板反り量(mm))×0.05と推定される。
その結果、スリット横曲がり量(mm)は、1.0−(鋼板反り量(mm))×0.05の関係(式(3))を満足することが好ましい。
Although there is a slight difference depending on the shear line setting for beveling, when there is no steel plate warpage, the amount of deviation of the post-processing hypotenuse angle with respect to the design hypotenuse angle is 0.5 ° when the slit bend amount is 1.0 mm or less. It becomes as follows. Furthermore, when there was a warpage of the steel plate, the play of the plate during shearing became large, and the oblique side angle and the long side length were shifted. The effect is estimated to be (steel plate warpage (mm)) × 0.05 in terms of the amount of lateral bending.
As a result, it is preferable that the slit lateral bending amount (mm) satisfies the relationship of 1.0− (steel plate warpage amount (mm)) × 0.05 (formula (3)).

前記スリット横曲がりを減らす方策としては、スリット時の張力を上げることや、スリット条の両端に製品としない捨て条を設けることが挙げられる。
前記スリット時の張力を上げると、スリット時の鋼板が安定し、横曲がり量は小さくなる。ただし、張力を大きくし過ぎると鋼板内に歪みが導入され、磁気特性が劣化する。そのため、張力は3.0kg/mm2より小さくすることが望ましい。前記スリット条の両端に捨て条を作ると、捨て条の部分がコイルエッジから伝わる振動のバッファーとなり、スリット時の鋼板が安定し、横曲がり量が小さくなる。
As a measure for reducing the slit bending, it is possible to increase the tension at the time of slitting, or to provide a strip that is not a product at both ends of the slit strip.
When the tension at the time of slitting is increased, the steel plate at the time of slitting is stabilized and the amount of lateral bending is reduced. However, if the tension is excessively increased, strain is introduced into the steel sheet and the magnetic properties deteriorate. Therefore, it is desirable that the tension is smaller than 3.0 kg / mm 2 . If the strip is made at both ends of the slit strip, the portion of the strip becomes a buffer for vibration transmitted from the coil edge, the steel plate at the time of slitting is stabilized, and the amount of lateral bending is reduced.

(磁区細分化)
また、本発明の変圧器鉄心の製造に用いられる方向性電磁鋼板に磁区細分化を施す手法としては、大きなエネルギーを、ビーム径を絞って導入することができるレーザー照射や電子ビーム照射が適している。
レーザー発振の形態としては、ファイバー、CO2、YAGなど問わない。また、連続照射タイプのレーザー、Qスイッチ型などパルス発振タイプのレーザー照射いずれも、形状が本発明の範囲式を満たす限り適する。レーザー照射の際の、平均レーザー出力P(W)、ビームの走査速度V(m/s)ビーム径d(mm)は、本発明の範囲を満たす限り、特に制限しない。ただし、磁区細分化効果を十分に得られることが必要となるので、単位長さ当たりのエネルギー入熱量P/Vは10 W・s/mより大きいことが好ましい。また、レーザー照射は鋼板に連続状に照射しても、点列状に照射しても良い。点列に歪みを導入する方法は、ビームを素早く走査しながら所定の時間間隔で停止し、本発明に適合する時間、その点でビームを照射しつづけた後、また走査を開始するというプロセスを繰り返すことにより実現する。点列状に照射する際の、点間の間隔は、広すぎると磁区細分化効果が小さくなるので、0.40mm以下が好ましい。
(Magnetic domain subdivision)
In addition, as a technique for performing magnetic domain subdivision on the grain-oriented electrical steel sheet used in the manufacture of the transformer core of the present invention, laser irradiation or electron beam irradiation that can introduce large energy with a reduced beam diameter is suitable. Yes.
The form of laser oscillation is not limited to fiber, CO 2 , YAG, or the like. Further, both continuous irradiation type laser and pulse oscillation type laser irradiation such as Q switch type are suitable as long as the shape satisfies the range formula of the present invention. The average laser output P (W), beam scanning speed V (m / s), and beam diameter d (mm) at the time of laser irradiation are not particularly limited as long as the range of the present invention is satisfied. However, since it is necessary to sufficiently obtain the magnetic domain fragmentation effect, the energy heat input amount P / V per unit length is preferably larger than 10 W · s / m. Further, the laser irradiation may be performed continuously on the steel sheet or in a point sequence. The method of introducing distortion into a point sequence is a process of quickly scanning the beam, stopping at predetermined time intervals, continuing to irradiate the beam at that point for a time consistent with the present invention, and then starting the scan again. Realize by repeating. When the distance between the dots when irradiating in a point sequence is too wide, the effect of subdividing the magnetic domain becomes small, so 0.40 mm or less is preferable.

次に、電子ビーム照射による磁区細分化の条件を述べる。照射の際の、加速電圧E(kV)、ビーム電流I(mA)、ビームの走査速度V(m/s)は、形状が本発明の範囲式を満たす限り、特に制限しない。ただし、磁区細分化効果を十分に得られることが必要となるので、単位長さ当たりのエネルギー入熱量E×I/Vは6W・s/mより大きいことが好ましい。真空度については、電子ビームを鋼板に照射する加工室において、2 Pa以下であることが望ましい。これより真空度(圧力)が大きいと、電子銃から鋼板までの行路の中で、残存ガスによりビームがぼやけ、磁区細分化効果が小さくなる。また、照射は鋼板に連続状に照射しても、点列状に照射しても良い。   Next, conditions for magnetic domain subdivision by electron beam irradiation will be described. The acceleration voltage E (kV), beam current I (mA), and beam scanning speed V (m / s) during irradiation are not particularly limited as long as the shape satisfies the range formula of the present invention. However, since it is necessary to sufficiently obtain the magnetic domain fragmentation effect, it is preferable that the energy heat input E × I / V per unit length is larger than 6 W · s / m. The degree of vacuum is desirably 2 Pa or less in the processing chamber that irradiates the steel sheet with the electron beam. When the degree of vacuum (pressure) is higher than this, the beam is blurred by the residual gas in the path from the electron gun to the steel plate, and the magnetic domain subdivision effect is reduced. Further, the irradiation may be performed continuously on the steel sheet or in a point sequence.

前記鋼板に点列に歪みを導入する方法は、ビームを素早く走査しながら所定の時間間隔で停止し、本発明に適合する時間、その点でビームを照射しつづけた後、また走査を開始するというプロセスを繰り返すことにより実現する。電子ビーム照射でこのプロセスを実現するには、容量の大きなアンプを用いて、電子ビームの偏向電圧を変化させれば良い。点列状に照射する際の、点間の間隔は、広すぎると磁区細分化効果が小さくなるので、0.40mm以下が好ましい。   In the method of introducing strain into the point sequence in the steel sheet, the beam is quickly scanned and stopped at a predetermined time interval, and the beam is irradiated at that point for a time suitable for the present invention, and then scanning is started again. This is achieved by repeating the process. In order to realize this process by electron beam irradiation, the deflection voltage of the electron beam may be changed using an amplifier having a large capacity. When the distance between the dots when irradiating in a point sequence is too wide, the effect of subdividing the magnetic domain becomes small, so 0.40 mm or less is preferable.

前記レーザー、電子ビーム照射による磁区細分化の圧延方向の照射列間隔は、間隔が狭いほど鋼板反りを大きくするが、形状が本発明の範囲式を満たす限り制限しない。ただし、磁区細分化効果を高めるためには、前記圧延方向の照射列間隔を3〜5mmの範囲とすることが好ましい。さらに、点列と圧延直角方向がなす角度は、30°以内であることが好ましい。   The irradiation column interval in the rolling direction of magnetic domain subdivision by laser and electron beam irradiation increases the steel plate warpage as the interval is narrow, but is not limited as long as the shape satisfies the range formula of the present invention. However, in order to enhance the magnetic domain refinement effect, it is preferable that the irradiation row interval in the rolling direction is in the range of 3 to 5 mm. Furthermore, the angle formed by the point sequence and the direction perpendicular to the rolling is preferably within 30 °.

(その他条件)
本発明の変圧器鉄心の製造に用いられる方向性電磁鋼板を製造する方法については、上述した以外の事項については特に限定されないが、推奨される方向性電磁鋼板の成分組成及び製造方法について述べる。
(Other conditions)
About the method of manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet used for manufacture of the transformer core of this invention, although it does not specifically limit about matters other than having mentioned above, the component composition and manufacturing method of a grain-oriented electrical steel sheet recommended are described.

本発明の製造方法において、インヒビターを利用する場合、例えばAlN系インヒビターを利用する場合であればAl及びNを、またMnS・MnSe系インヒビターを利用する場合であればMnとSe及び/又はSを適量含有させればよい。もちろん、両インヒビターを併用してもよい。この場合におけるAl,N,S及びSeの好適含有量はそれぞれ、Al:0.01〜0.065質量%、N:0.005〜0.012質量%、S:0.005〜0.03質量%、Se:0.005〜0.03質量%である。   In the production method of the present invention, when an inhibitor is used, for example, Al and N are used when an AlN inhibitor is used, and Mn, Se, and / or S are used when an MnS / MnSe inhibitor is used. An appropriate amount may be contained. Of course, both inhibitors may be used in combination. The preferred contents of Al, N, S and Se in this case are Al: 0.01 to 0.065 mass%, N: 0.005 to 0.012 mass%, S: 0.005 to 0.03 mass%, and Se: 0.005 to 0.03 mass%, respectively. .

なお、本発明の製造方法は、Al,N,S,Seの含有量を制限した、インヒビターを使用しない方向性電磁鋼板にも適用することができる。その場合には、Al,N,S及びSe量はそれぞれ、Al:100 質量ppm以下、N:50 質量ppm以下、S:50 質量ppm以下、Se:50 質量ppm以下に抑制することが好ましい。   In addition, the manufacturing method of this invention is applicable also to the grain-oriented electrical steel sheet which restricted content of Al, N, S, and Se and does not use an inhibitor. In that case, the amounts of Al, N, S and Se are preferably suppressed to Al: 100 mass ppm or less, N: 50 mass ppm or less, S: 50 mass ppm or less, and Se: 50 mass ppm or less.

その他の基本成分および任意添加成分について述べると、次の通りである。
C:0.08質量%以下
C量が0.08質量%を超えると製造工程中に磁気時効の起こらない50質量ppm以下までCを低減することが困難になるため、0.08質量%以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Cを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はない。
Other basic components and optional added components are described as follows.
C: 0.08% by mass or less
If the amount of C exceeds 0.08 mass%, it becomes difficult to reduce C to 50 mass ppm or less, at which no magnetic aging occurs during the production process. In addition, regarding the lower limit, since a secondary recrystallization is possible even for a material not containing C, there is no need to provide it.

Si:2.0〜8.0質量%
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0質量%に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、8.0質量%を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0〜8.0質量%の範囲とすることが好ましい。
Si: 2.0 to 8.0 mass%
Si is an element effective in increasing the electrical resistance of steel and improving iron loss. However, if the content is less than 2.0% by mass, a sufficient iron loss reduction effect cannot be achieved, while 8.0% by mass. If it exceeds 1, the workability is remarkably lowered and the magnetic flux density is also lowered. Therefore, the Si content is preferably in the range of 2.0 to 8.0% by mass.

Mn:0.005〜1.0質量%
Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005質量%未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0質量%を超えると製品板の磁束密度が低下するため、 Mn量は0.005〜1.0質量%の範囲とすることが好ましい。
Mn: 0.005 to 1.0 mass%
Mn is an element necessary for improving the hot workability. However, if the content is less than 0.005% by mass, the effect of addition is poor, whereas if it exceeds 1.0% by mass, the magnetic flux density of the product plate decreases. The amount of Mn is preferably in the range of 0.005 to 1.0 mass%.

上記の基本成分以外に、磁気特性改善成分として、次に述べる元素を適宜含有させることができる。   In addition to the above basic components, the following elements can be appropriately contained as magnetic property improving components.

Ni:0.03〜1.50質量%、Sn:0.01〜1.50質量%、Sb:0.005〜1.50質量%、Cu:0.03〜3.0質量%、P:0.03〜0.50質量%、Mo:0.005〜0.10質量%およびCr:0.03〜1.50質量%のうちから選んだ少なくとも1種
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03質量%未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.5質量%を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。そのため、Ni量は0.03〜1.5質量%の範囲とするのが好ましい。
Ni: 0.03-1.50% by mass, Sn: 0.01-1.50% by mass, Sb: 0.005-1.50% by mass, Cu: 0.03-3.0% by mass, P: 0.03-0.50% by mass, Mo: 0.005-0.10% by mass and Cr: At least one selected from 0.03 to 1.50 mass%
Ni is an element useful for improving the magnetic properties by improving the hot-rolled sheet structure. However, if the content is less than 0.03% by mass, the effect of improving the magnetic properties is small. On the other hand, if the content exceeds 1.5% by mass, the secondary recrystallization becomes unstable and the magnetic properties deteriorate. Therefore, the amount of Ni is preferably in the range of 0.03 to 1.5 mass%.

また、Sn、Sb、Cu、P、Cr及びMoはそれぞれ磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記した各成分の下限に満たないと、磁気特性の向上効果が小さく、一方、上記した各成分の上限量を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害されるため、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物及びFeである。   In addition, Sn, Sb, Cu, P, Cr and Mo are each an element useful for improving the magnetic properties, but if any of them does not meet the lower limit of each component described above, the effect of improving the magnetic properties is small, If the upper limit amount of each component described above is exceeded, the development of secondary recrystallized grains is hindered. In addition, the remainder other than the said component is an unavoidable impurity and Fe mixed in a manufacturing process.

上記好適成分組成に調整した鋼素材を、通常の造塊法、連続鋳造法でスラブとしてもよいし、100mm以下の厚さの薄鋳片を直接連続鋳造法で製造することもできる。スラブは、通常の方法で加熱して熱間圧延に供するが、鋳造後加熱せずに直ちに熱間圧延に供してもよい。薄鋳片の場合には熱間圧延しても良いし、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進めてもよい。次いで、必要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、一回又は中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延により最終板厚とし、その後脱炭焼鈍ついで最終仕上げ焼鈍を施した後、絶縁張力コーティングの塗布、及び平坦化焼鈍を施す。その後、レーザー照射あるいは電子ビームにより磁区細分化処理を施す。さらに、所望の幅にスリット加工を行い、斜角加工を行う。   The steel material adjusted to the above suitable component composition may be made into a slab by a normal ingot-making method or a continuous casting method, or a thin cast piece having a thickness of 100 mm or less can be directly produced by a continuous casting method. The slab is heated by a normal method and subjected to hot rolling, but may be immediately subjected to hot rolling without being heated after casting. In the case of a thin slab, hot rolling may be performed, or the hot rolling may be omitted and the subsequent process may be performed as it is. Next, after performing hot-rolled sheet annealing as necessary, the final sheet thickness is obtained by one or more cold rollings sandwiching intermediate annealing, followed by decarburization annealing and final finishing annealing, and then the insulation tension Application of coating and planarization annealing. Thereafter, magnetic domain subdivision processing is performed by laser irradiation or electron beam. Further, slit processing is performed to a desired width, and bevel processing is performed.

本発明の実施例について説明する。
(サンプル1〜24)
最終板厚0.23mmに圧延された、Si:3%を含有する冷延板を、脱炭、一次再結晶焼鈍した後、MgOを主成分とした焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶過程と純化過程を含む最終焼鈍を施し、フォルステライト被膜を有する方向性電磁鋼板を得た。その後、60%のコロイダルシリカとリン酸アルミニウムからなる絶縁コートを塗布、800℃にて焼付けた。次いで、圧延方向と直角に圧延方向に3mm間隔で、ファイバーレーザにて線状に連続レーザー照射、若しくは0.32mmの点間隔で点列状に電子ビーム照射を行い(表1を参照。)、磁区細分化処理を行った。
その結果、磁束密度B8値で1.92T〜1.94T、W17/50で0.68〜0.71 W/kgの鋼板材料が得られた。この材料について、鋼板反り(mm)の測定を行った(表1)。
Examples of the present invention will be described.
(Samples 1-24)
Cold-rolled sheet containing Si: 3%, rolled to a final sheet thickness of 0.23mm, decarburized and primary recrystallization annealed, and then applied with an annealing separator containing MgO as the main component, followed by secondary recrystallization process And the final annealing including a purification process was performed to obtain a grain-oriented electrical steel sheet having a forsterite film. Thereafter, an insulating coat composed of 60% colloidal silica and aluminum phosphate was applied and baked at 800 ° C. Next, continuous laser irradiation was performed linearly with a fiber laser at intervals of 3 mm in a direction perpendicular to the rolling direction or with a fiber laser, or electron beams were irradiated in a point sequence at a point interval of 0.32 mm (see Table 1). Subdivision processing was performed.
As a result, a steel plate material having a magnetic flux density B8 value of 1.92 T to 1.94 T and W17 / 50 of 0.68 to 0.71 W / kg was obtained. The steel sheet warpage (mm) was measured for this material (Table 1).

次に、表1に示すスリット条件で、鋼板材料を150mm幅にスリット加工を行った。スリット加工によって得られたスリットコイルについて、コイル横曲がり量(mm)の測定を行った。
さらに、スリットを行ったコイルを2種類の変圧器鉄心設計(接合部ラップ代が24mmとなる交互積み、接合部ラップ代が16mmとなるステップラッブ積み)にて斜角加工を行った。両設計共に、外形約800mm、鉄心重量900kgの三相三脚内鉄型である。この加工材について、形状測定(斜辺角度、長辺長さの測定)を行った。測定結果を表1に示す。
Next, the steel sheet material was slit to a width of 150 mm under the slit conditions shown in Table 1. With respect to the slit coil obtained by the slit processing, the coil lateral bending amount (mm) was measured.
In addition, the coil with slits was beveled with two types of transformer core designs (alternate stacking with a joint lap allowance of 24 mm and step rub stacking with a joint wrap allowance of 16 mm). Both designs are three-phase tripod iron types with an outer diameter of about 800mm and an iron core weight of 900kg. About this processed material, shape measurement (measurement of oblique side angle and long side length) was performed. The measurement results are shown in Table 1.

そして、これらの斜角加工を行った鋼板材料を鉄心に組み、3φ、1000kVAの油入り変圧器を作製し、1.7T、50Hzの時の鉄損及び励磁電流を測定した。測定結果を表1に示す。   Then, the steel plate materials subjected to the bevel processing were assembled in an iron core to produce a 3φ, 1000 kVA oil-filled transformer, and the iron loss and excitation current at 1.7 T, 50 Hz were measured. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0005983306
Figure 0005983306

表1の結果から、斜角形状が式(1)、(2)及び(3)を満たす方向性電磁鋼板を用いた適合例については、比較例と比べ、鉄損は5%以上、励磁電流は20%以上優れており、良好な励磁特性を有する変圧器鉄心が得られることがわかった。   From the results shown in Table 1, the iron loss is 5% or more and the excitation current for the conforming example using the grain oriented electrical steel sheet whose beveled shape satisfies the formulas (1), (2) and (3), compared with the comparative example. Is superior to 20% or more, and it was found that a transformer core having good excitation characteristics can be obtained.

本発明によれば、斜角加工が施された方向性電磁鋼板を変圧器鉄心の材料として積層させる際、鋼板の寸法公差及び鋼板の反り量を制御することで、煩雑な作業や製造コストの高騰を招くことなく、低鉄損かつ優れた励磁特性を有する変圧器鉄心を製造できる。 According to the present invention, when laminating a directional electrical steel sheet subjected to beveling as a material for a transformer core, by controlling the dimensional tolerance of the steel sheet and the amount of warpage of the steel sheet, complicated work and manufacturing cost can be reduced. A transformer core having a low iron loss and excellent excitation characteristics can be produced without causing a rise.

Claims (3)

斜角加工が施された方向性電磁鋼板を鉄心材料として積層させる、積み変圧器用鉄心の製造方法において、
前記斜角加工後の鋼板の形状が、下記(1)式及び(2)式を満足することを特徴とする鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。

(設計斜辺角度に対する加工後斜辺角度のずれ量(°))≦0.5°−(鋼板反り量(mm))×0.02(°/mm) ・・・(1)
(設計長辺長さに対する加工後長辺長さのずれ量(mm))≦(接合部ラップ代(mm))×0.1−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(2)
ここで、鋼板反り量とは、圧延方向長さが280mmの鋼板のサンプルについて、該鋼板面を地面と垂直に載置し、圧延方向片端30mmを挟んで固定した際の、固定した端(0mm)に対する反対端の変位量(mm)のことをいう。また、接合部ラップ代とは、鉄心の鋼板接合部において各鋼板をずらして積層した際の、鉄心の中での最大のずらし量(mm)のことをいう。
In the manufacturing method of the iron core for a stacking transformer, in which a grain-oriented electrical steel sheet subjected to beveling is laminated as a core material,
The method of manufacturing a transformer core excellent in iron loss, wherein the shape of the steel sheet after the oblique processing satisfies the following formulas (1) and (2).
(Amount of deviation of post-processing hypotenuse angle with respect to design hypotenuse angle (°)) ≤ 0.5 °-(steel plate warpage (mm)) x 0.02 (° / mm) (1)
(Deviation of long side length after processing (mm)) ≤ (Lap margin (mm)) x 0.1-(Steel warpage (mm)) x 0.05 (2)
Here, the amount of warpage of the steel sheet means a fixed end (0 mm) when a steel sheet sample with a length in the rolling direction of 280 mm is placed with the steel sheet surface perpendicular to the ground and fixed with one end 30 mm in the rolling direction. The amount of displacement (mm) at the opposite end to Further, the joint wrap margin refers to the maximum shift amount (mm) in the iron core when the steel plates are laminated while being shifted in the steel plate joint portion of the iron core.
前記斜角加工が施された電磁鋼板は、スリット加工されたスリットコイルであり、該スリットコイルの形状が、下記(3)式を満足することを特徴とする請求項1に記載の鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。

(スリット横曲がり量(mm))≦1.0−(鋼板反り量(mm))×0.05 ・・・(3)
ここで、前記スリット横曲がり量とは、スリット加工された圧延方向長さ2000mmの鋼板のサンプルについて、スリット加工した辺を定盤に押し当てた際、該鋼板と定盤との間に生じる隙間の中で最大の隙間量(mm)のことをいう。
2. The iron loss according to claim 1, wherein the beveled magnetic steel sheet is a slit coil that is slit, and the shape of the slit coil satisfies the following expression (3): An excellent transformer core manufacturing method.
(Slit bend amount (mm)) ≤ 1.0-(Steel plate warp amount (mm)) x 0.05 (3)
Here, the slit lateral bending amount is a gap generated between the steel plate and the surface plate when the slit processed side is pressed against the surface plate with respect to a sample of a steel plate having a slit direction of 2000 mm in the rolling direction. It means the maximum gap amount (mm).
前記方向性電磁鋼板は、線状若しくは点列状のレーザー照射又は電子ビーム照射によって磁区細分化を施したものであり、該線状又は点列状の方向が、鋼板の板幅方向に対して30°以内の角度をなすことを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄損に優れた変圧器鉄心の製造方法。
The grain-oriented electrical steel sheet has been subjected to magnetic domain subdivision by linear or dot-line laser irradiation or electron beam irradiation, and the linear or dot-line direction is relative to the plate width direction of the steel sheet. The method for producing a transformer core excellent in iron loss according to claim 1 or 2, wherein the angle is within 30 °.
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