JP7406064B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法及び巻鉄芯の製造方法 - Google Patents
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Description
方向性電磁鋼板の鉄損を改善する方策の一つとして、方向性電磁鋼板に溝を導入することで溝周辺に磁極を発生させ、磁区を細分化し、異常渦電流損を下げることができる技術(耐SRA性磁区制御)が知られている(例えば、特許文献1~6参照)。耐SRA性とは、高温の応力緩和焼鈍「SRA(Stress Relief Annealing)」を行っても鉄損改善効果が消滅しないことを意味する。
耐SRA性磁区制御のための溝を設けることにより、鉄損を低くした電磁鋼板を提供できるようになったが、この電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯においては、交流通電時に騒音が発生し易い問題がある。
即ち、電磁鋼板に溝を形成した部分は巻鉄芯において空隙部分となるので、交流通電時の磁歪現象により電磁鋼板に伸縮を生じると、空隙部分が共振点となる可能性があり、低周波騒音などの騒音発生の原因となる問題がある。
また、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、鉄損改善率に優れ、騒音を抑制した巻鉄芯の製造方法を提供することを目的とする。
「2」本形態は、前記溝深さばらつきを0.05以上0.15以下とした方向性電磁鋼板の製造方法とすることが好ましい。
方向性電磁鋼板にレーザー光を照射して溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、溝深さに所定のばらつきを付加することができる。そして、溝深さばらつきを0.05以上0.17以下の範囲とすることで、巻鉄芯を構成した場合にその振動モードを複雑にできる結果、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を用いた場合より、共振を抑制することができ、通電時に発生する騒音を抑制できる。このため、低騒音化した巻鉄芯を提供できる。
より優れた鉄損改善率を得るとともに騒音を低減するには、溝深さばらつきを0.05以上0.15以下とした方向性電磁鋼板を用いることが好ましい。
「6」本形態に係る巻鉄芯の製造方法において、長さ方向に沿って鋼板を搬送する途中に、前記板幅方向に沿って板面から離間して設置した複数のレーザー装置からレーザー光を照射し、板幅方向に前記溝を形成する処理を前記板長方向に繰り返し、前記板長方向に所定の間隔で複数の溝を形成した方向性電磁鋼板を巻回することが好ましい。
また、この方向性電磁鋼板を用いることで鉄損改善率を維持しつつ、低騒音化した巻鉄芯を提供することができる。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。
方向性電磁鋼板は、鋼板の結晶粒の磁化容易軸(体心立方晶の<100>方向)が製造工程における圧延方向に略揃っている電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、圧延方向に磁化が向いた磁区を、磁壁を挟んで複数配列した構造を有する。このような方向性電磁鋼板は圧延方向に磁化しやすいため、磁力線の方向がほぼ一定に流れるトランスの鉄芯材料に適している。
図1に示すように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10は、鋼板本体(地鉄)12と、鋼板本体12の表裏両面に形成されたグラス被膜14と、グラス被膜14上に形成された絶縁被膜16と、を有する。
変圧器用の巻鉄芯等に加工される直前の、最終的な方向性電磁鋼板10における鋼板本体12の組成は、一例として、Si;2.0質量%以上4.0質量%以下、C;0.003質量%以下、Mn;0.05質量%以上0.15質量%以下、酸可溶性Al;0.003質量%以上0.040質量%以下、N;0.002質量%以下、S;0.02質量%以下、残部がFe及び不純物である。鋼板本体12の厚さは、例えば、0.15mm以上、かつ、0.35mm以下である。
上述した構成の方向性電磁鋼板10は、複数枚重ねられた状態で巻回され、変圧器(トランス)用の図2に示す巻鉄芯50が形成される。
本実施形態において、溝20は方向性電磁鋼板10の幅方向両端に到達されている。また、溝20において溝底には凹凸が形成され、板幅方向の位置毎に溝深さが異なるように溝20の深さにばらつきが付与されている。
レーザー照射装置106からのレーザー光を方向性電磁鋼板10に集光照射し、レーザー光を板幅方向一端から他端に走査する間に溝20を形成する場合、レーザー照射装置106から発生させるレーザー光の出力を調整し、板幅方向の位置毎に照射するレーザー光の強度を変化させることで溝20が形成されている。
図4は一例として正弦波に合わせてレーザー光のパワーを調節し、溝20の底部に板幅方向に沿うように断面山型の凸部20Aと断面谷型の凹部20Bとを複数連続形成した形状の溝20が形成された例を描いている。
前記板幅方向に沿う溝20の溝深さの標準偏差をσと定義し、板幅方向に沿う溝20の平均溝深さをaveと定義すると、(σ/ave)で示される溝深さばらつきを0.05以上0.17以下とすることが好ましい。この範囲を採用するならば、方向性電磁鋼板10を用いて図2に示す巻鉄芯50を構成した場合、巻鉄芯50として14%以上の鉄損改善率を得ることができ4%以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
また、溝深さのばらつきとして、前述の範囲内であっても0.05以上0.15以下であることがより好ましい。この範囲を採用するならば、巻鉄芯50を構成した場合、15%以上の鉄損改善率を得ることができ4%以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
また、溝深さのばらつきの下限値として、0.07を採用し、0.07以上とすることがより好ましい。このため、溝深さのばらつきとして、0.07以上0.15以下がより好ましい。この範囲を採用するならば、巻鉄芯50を構成した場合、15%以上の鉄損改善率を得ることができ、7%以上の騒音改善率を得ることが可能となる。
なお、溝深さのばらつきを求める場合に適用する標準偏差と平均を求める場合、1つの溝に対し溝の長さ方向(板幅方向)に沿って所定の間隔で20箇所以上で深さを測定し、1つの溝における標準偏差と平均溝深さを求め、方向性電磁鋼板10の板長方向に形成されている3つ以上の溝20の平均値として算出することが好ましい。
本実施形態の方向性電磁鋼板10を適用した巻鉄芯50では、板幅方向の全幅に渡り深さ一定の溝を設けた従来構造に対比し、溝深さに上述の範囲のばらつきを有する溝部20を備えた方向性電磁鋼板10を適用しているので、前述の溝深さばらつきに起因し、通電時に発生しようとする共振を抑制できる。このため、従来構造より低騒音化できる巻鉄芯50を提供できる。
巻鉄芯を交流駆動(例えば50Hz)して最大磁束密度(例えば1.7T)で磁化した場合、方向性電磁鋼板1kgあたりの電気エネルギー損失をW17/50(W/kg)と表記することができる。
W17/50(W/kg)=トランス鉄損(W)/トランス重量(kg)
この巻鉄芯において、巻トランス鉄損は、巻鉄芯に一次素線(励磁巻線)および二次巻線(サーチコイル)をそれぞれ巻き付けて、電力計により測定することができる。
ここで、溝を全幅に有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯のトランス鉄損を(Wg)とすると、その鉄損改善率は、上記式から、(η)={(W0-Wg)/W0}×100(%)により求められ、後述する実施例に示すように16.6%などとなる。そのため、所定条件の溝を有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯の鉄損改善率は、この関係式から求められる鉄損改善率として14%以上を備えることが望ましいと考えられ、15%以上を備えることがより好ましいと考えられる。鉄損改善率は、巻鉄芯50として重要な指標であるから、できるだけ高いことが好ましい。
均一な溝深さの方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音(N0)と、溝深さにばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音(N)を比較し、{(N0-N)/N0}×100(%)の関係式から騒音低減率(%)を求めることができる。
この関係式から求められる騒音低減率(%)として、4%以上が望ましいと考えられる。騒音低減率(%)については、σ/aveで示される溝深さばらつきの値が向上するにつれて、低下するが、深さばらつきの範囲が0.05~0.17の範囲であれば、4~16.6%程度の騒音低減率を確保できる。
このため、前記式の関係を満足することが好ましい。
方向性電磁鋼板の曲げ加工においては、通常、鋼板が圧延方向に曲げられる。
図16は略図のため、巻鉄芯150の最外層表面に存在する溝120のみを描いているが、巻鉄芯150を構成する方向性電磁鋼板110の全長に渡り間欠的に溝120を形成しているので、溝120による空隙は巻鉄芯150の内層側から外層側に複数存在する。また、参考のため、図6に均一な深さの溝120を備えた方向性電磁鋼板110の断面構造を示しておく。
例えば、レーザー照射装置106のパワーに三角波やランダム波を送ることで、凹凸形状の異なる図5に示す断面形状の凹凸部20Cを有する方向性電磁鋼板10を製造し、これを巻鉄芯製造用の方向性電磁鋼板として用いても良い。また、歯の形状がランダムに構成された歯型ロールを用いて方向性電磁鋼板10を製造することにより、ランダムな溝深さ分布を作るよういにしても良い。
図7を参照しながら、本実施形態に係る巻鉄芯50の製造方法の流れについて説明する。
巻鉄芯50の製造工程は、図7に示すように、鋳造工程S2と、熱間圧延工程S4と、焼鈍工程S6と、冷間圧延工程S8と、脱炭焼鈍工程S10と、焼鈍分離剤塗布工程S12と、最終仕上げ焼鈍工程S14と、絶縁被膜形成工程S16と、板幅方向鉄損測定工程S18と、レーザー加工工程S20と、再絶縁被膜形成工程S22と、鋼板巻回工程S30とを含む。
なお、板幅方向鉄損測定工程S18は必須ではなく、特に、方向性電磁鋼板10が得られる最終仕上げ焼鈍工程S14より前に、レーザー加工工程を行う場合(後述する図8(A)、図8(B)の場合)等には、板幅方向鉄損測定工程S18を省略できる。
これにより、鋼板本体12の表面に、延在する溝20が、前記圧延方向(鋼板10の長さ方向)に所定間隔で複数形成される。なお、レーザービームの集光・照射は、鋼板本体12の表面及び裏面の両方から行ってもよい。このレーザー加工工程S20は、溝加工工程の一例である。
例えば、方向性電磁鋼板10の製造工程において、図8(A)に示すように、冷間圧延工程S8の後に、レーザー加工工程S20を行ってもよい。この場合、図8(A)に示すように、レーザー加工工程S20の後に絶縁被膜形成工程S16を行なうので、図7に示す再絶縁被膜形成工程S22が不要となり、方向性電磁鋼板10の製造工程(結果的に、巻鉄芯50の製造工程も)を短縮できる。
図9を参照しながら、方向性電磁鋼板10にレーザービームを照射して溝20を形成するレーザー照射装置100の構成の一例について説明する。この例のレーザー照射装置100は、圧延方向に一定速度で水平搬送される方向性電磁鋼板10の絶縁被膜16の上から圧延方向と交差する交差方向(例えば90°交差方向)にレーザービームを照射し、その交差方向に延在する溝20を形成する。
図9に示す形態では、1つの方向性電磁鋼板10を水平搬送しながらレーザー加工した後、3本の仮想線Lに沿って切断し、4本の方向性電磁鋼板10Aを得る場合に適用するレーザー照射装置100を描いている。
レーザー照射装置100においては、1つの方向性電磁鋼板10Aに相当する幅に対し、個々のレーザー照射装置106が設置されている。また、これらレーザー照射装置106は、互いの位置の干渉を避けるために、方向性電磁鋼板10の上方空間に、方向性電磁鋼板10の板幅方向に位置ずれするように設置されている。
なお、図9の説明では、方向性電磁鋼板10上のレーザービームの集光形状が楕円形状であることとしたが、これに限定されない。例えば、レーザービームの集光形状が、真円形状であってもよい。
このうち、レーザー照射装置106が方向性電磁鋼板10Aの幅方向にレーザービームを集光照射し、走査することによって溝20を形成する。
方向性電磁鋼板10Aは板長方向に所定の速度で順次搬送されているので、レーザー照射装置106によるレーザー照射を所定の間隔で繰り返すことで方向性電磁鋼板10Aの長さ方向に所定のピッチで溝20を複数形成できる。
図9では、一例として、方向性電磁鋼板10の製造後に3本の仮想線Lに沿って方向性電磁鋼板10を板幅方向に4つに切断する場合を示したが、方向性電磁鋼板10を切断する数は任意で良く、後に図13を基に説明する変形例のように切断しない場合を想定しても良い。
前記実施形態では、図9に示すように、方向性電磁鋼板10を板幅方向に複数に切断することに対応させ、方向性電磁鋼板10に複数列の溝20を形成した。しかしながら、図13に示すように、方向性電磁鋼板10を板幅方向に複数に切断することなく一枚の鋼板として巻鉄芯に使用する場合は、方向性電磁鋼板10に対し1列に溝20を形成してもよい。
前記実施形態では、溝加工工程において、レーザー加工によって方向性電磁鋼板10に溝20を形成したが、例えば、エッチング加工や電子ビーム加工などのレーザー加工以外の除去加工によって方向性電磁鋼板10に溝20を形成してもよい。
この構造の歯部32を方向性電磁鋼板10の表面に押し付けることで板幅方向の位置毎に深さの異なる溝20を形成できる。
本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例を採用できることは明らかであり、これらの例についても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと解釈できる。
まず、方向性電磁鋼板の製造するための材料(出発材料)として、Si;3.0質量%、C;0.05質量%、Mn;0.1質量%、酸可溶性Al;0.02質量%、N;0.01質量%、S;0.01質量%、残部がFe及び不純物、といった組成のスラブを準備した。このスラブに対して、1280℃で熱間圧延を実施し、厚さ2.3mmの熱間圧延材を製出した。
基準の照射条件としては、レーザービーム強度を1000W、ビーム走査速度を30m/sとした。また、レーザービームの形状は楕円形状であり、ビーム径の圧延方向は0.1mmであり、ビーム径の走査方向は0.3mmである。かかる照射条件により、幅が50μmで、深さが20μmの溝を形成できた。
なお、レーザービームを照射して溝を形成する場合、上述したレーザー発振器102に付与する電圧の条件を変更することで形成する凹凸部の大きさを変更し、以下の表1に示す溝深さの平均値(Ave:μm)と最大値(MAX:μm)と最小値(MIN:μm)の溝を形成し、実施例1、2の方向性電磁鋼板試料を作製した。
実施例1及び実施例2では、電圧10Vで1000Wのレーザーパワーを出力する場合を想定し、実施例1ではレーザー発振器102に付与する電圧として、V(t)=10×(1+0.25sin((2π/T)t)))(V)を用い、実施例2ではレーザー発振器102に付与する電圧として、V(t)=10×(1+0.10sin((2π/T)t))(V)を用いた。また、実施例1及び実施例2ではともに周期T=33(msec)とした。
また、対比のために深さ20μm一定の溝(比較例1)を形成した方向性電磁鋼板試料を作成し、更に、板幅方向一端と他端に溝を形成しない溝なし部を板幅方向に10mm設け、これらの溝なし部の間に、板幅方向に沿って深さ一定(20μm深さ)の溝(比較例2)を形成した方向性電磁鋼板試料を作製した。
比較例1ではレーザー発振器102に付与する電圧として、V=10(V)を用い、比較例2ではレーザー発振器102に付与する電圧として、溝部ではV=10(V)を用い、エッジ部ではV=0(V)を用いた。
実施例2、比較例1、2の試料において、上述した溝作成条件と溝深さ以外の製造条件は同等である。
また、これらの相関関係を広い範囲で求めるために、表1に示す実施例および比較例と同様に溝深さの平均値(Ave:μm)と最大値(MAX:μm)と最小値(MIN:μm)の溝を種々形成し、実施例1、2の方向性電磁鋼板試料と同様の試料を複数作成し、これら複数の試料を用いて以下の定義に従い鉄損改善率と騒音低減率を求めた。
各例において溝深さの平均値(Ave:μm)と最大値(MAX:μm)と最小値(MIN:μm)、および、溝深さばらつきの値は、1つの溝に対し、用いた方向性電磁鋼板の板長方向に沿って20箇所で深さを測定し、3つの溝のそれぞれにおいて個々に平均値(Ave:μm)と最大値(MAX:μm)と最小値(MIN:μm)を求め、溝深さばらつきを求めるとともに、選択した全ての溝の平均値を求めた結果である。
巻鉄芯を交流駆動(50Hz)して最大磁束密度(1.7T)で磁化した場合、方向性電磁鋼板1kgあたりの電気エネルギー損失をW17/50(W/kg)と表記することができる。
W17/50(W/kg)=トランス鉄損(W)/トランス重量(kg)
この巻鉄芯において、巻トランス鉄損は、巻鉄芯に一次素線(励磁巻線)および二次巻線(サーチコイル)をそれぞれ巻き付けて、電力計により測定した。
溝なしの方向性電磁鋼板からなる試料のトランス鉄損は61.2Wであり、W17/50=0.90(W/kg)=W0に設定した。
全幅に亘り均一な深さ(20μm)の溝を有する方向性電磁鋼板(加工比率100%)からなる試料のトランス鉄損(Wg)は25.5Wであり、W17/50=0.75(W/kg)=Wgに設定した。
鉄損改善率は溝なしの方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯を基準として、標準偏差(σ)/平均溝深さ(ave)の値が異なる種々の方向性電磁鋼板を用いて構成した複数の巻鉄芯の値を算出し、相関性を求めた。その結果を図11に示す。
巻鉄芯を備えたトランスにおいては、鉄損改善率が重要なため、上述のように求められる鉄損改善率が14%以上必要と判断し、より望ましくは鉄損改善率が15%以上必要と判断した。
騒音低減率(%)は、巻鉄芯を交流(50Hz)で最大磁束密度(1.7T)で磁化した際の騒音として、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯と、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板を巻回して構成した巻鉄芯の騒音の比較から求めた。
均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音(N0)と、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯におけるトランス騒音(N)を比較し、{(N0-N)/N0}×100(%)の関係式から騒音低減率(%)を求めた。騒音低減率は、均一深さの溝を有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯を基準として、溝深さばらつきを有する方向性電磁鋼板からなる巻鉄芯との比較により求めた。
均一深さ(深さ20μm)の溝を有する方向性電磁鋼板からなる試料のトランス騒音は、N0=50dBAとなった。
なお、鉄損改善率を更に重要視し、15%以上必要と判断し、騒音低減率について4%以上必要と判断すると、σ/aveで示される溝深さばらつきが0.05以上0.15以下の範囲が望ましいと判断できる。
また、鉄損改善率を更に重要視し、15%以上必要と判断し、騒音低減率について7%以上必要と判断すると、σ/aveで示される溝深さばらつきが0.07以上0.15以下の範囲が望ましいと判断できる。
図12に実施例1、2と比較例1、2で適用した溝深さばらつきの具体構造を示す。
比較例1は、全幅に渡り深さ20μmの均一深さの溝が形成されている場合の方向性電磁鋼板の測定例を示し、比較例2は板幅方向両端に幅20mmの溝なし部を形成し、残りの部分は深さ20μm一定の溝を形成した方向性電磁鋼板の測定例を示す。
実施例1、2は、それぞれ表1に示す溝深さの平均値(Ave:μm)と最大値(MAX:μm)と最小値(MIN:μm)の溝の測定例である。
なお、本実施例では、平均溝深さが20μmとなる場合を例として示したが、平均溝深さが15μm以下であると磁区制御(異常渦電流損低減)効果が不十分となり、20μm以上でほぼ飽和(異常渦電流損が飽和)する一方、平均溝深さが35μm以上であるとヒステリシス損が劣化し、重量減による占積率(実体積/計算体積による重量)の悪化も問題になることから、平均溝深さとしては、15μm以上35μm以下であることが望ましい。
そうした平均溝深さが15μm以上35μm以下であれば、溝深さの標準偏差σを平均溝深さaveで割ることで、磁区制御効果はある程度相殺されるため、図11に示す溝深さばらつきσ/aveと鉄損改善率との関係は、平均溝深さによらず維持される。
Claims (6)
- 板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板の製造方法であって、板幅方向に沿ってレーザー光を照射して前記溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをaveと定義すると、σ/aveで示される溝深さばらつきが0.05以上0.17以下である方向性電磁鋼板を形成する方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記溝深さばらつきを0.05以上0.15以下とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 長さ方向に沿って鋼板を搬送する途中に、前記板幅方向に沿って板面から離間して設置した複数のレーザー装置からレーザー光を照射し、板幅方向に前記溝を形成する処理を前記板長方向に繰り返し、前記板長方向に所定の間隔で複数の溝を形成する請求項1または請求項2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 板幅方向に延在する溝が板長方向に所定間隔で複数形成された方向性電磁鋼板を巻回して構成される巻鉄芯の製造方法であって、
板幅方向に沿ってレーザー光を照射して前記溝を形成する際、レーザー光の強弱を調節することにより、前記板幅方向に沿う前記溝の溝深さの標準偏差をσと定義し、前記板幅方向に沿う前記溝の平均溝深さをaveと定義すると、σ/aveで示される溝深さばらつきが0.05以上0.17以下となる方向性電磁鋼板を形成し、この方向性電磁鋼板を巻回する巻鉄芯の製造方法。 - 前記溝深さばらつきを0.05以上0.15以下とした方向性電磁鋼板を巻回する請求項4に記載の巻鉄芯の製造方法。
- 長さ方向に沿って鋼板を搬送する途中に、前記板幅方向に沿って板面から離間して設置した複数のレーザー装置からレーザー光を照射し、板幅方向に前記溝を形成する処理を前記板長方向に繰り返し、前記板長方向に所定の間隔で複数の溝を形成した方向性電磁鋼板を巻回する請求項4または請求項5に記載の巻鉄芯の製造方法。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014073518A (ja) | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板の製造方法 |
CN106282512A (zh) | 2015-05-11 | 2017-01-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 低噪音变压器用取向硅钢片制造方法 |
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Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2014073518A (ja) | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板の製造方法 |
CN106282512A (zh) | 2015-05-11 | 2017-01-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 低噪音变压器用取向硅钢片制造方法 |
JP2017133051A (ja) | 2016-01-26 | 2017-08-03 | Jfeスチール株式会社 | 低鉄損方向性電磁鋼板を製造するための設備列及び低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法 |
JP2017186585A (ja) | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 新日鐵住金株式会社 | 巻鉄心とその歪取り焼鈍方法および製造方法 |
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