JPH0781165B2

JPH0781165B2 - 平板状リニアパルスモ−タ用コア材の製造方法

Info

Publication number: JPH0781165B2
Application number: JP61235142A
Authority: JP
Inventors: 征行宮原; 洋一郎岡野; 雅一汲川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-01
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2010-08-30
Also published as: JPS6389621A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、平板状リニアパルスモータ用コア材の製造方
法に関し、詳しくは、フロツピーデイスク、タイプライ
タ、プリンタ等におけるヘツド駆動用平板状リニアパル
スモータに用いられる磁気特性にすぐれる板厚1.0mm以
上のコア材の製造方法に関する。

従来の技術リニアパルスモータは、主として可動子、ステータ・コ
イル及び永久磁石から構成されており、可動子には歯
が、また、ステータには溝、孔或いは歯がそれぞれ多数
形成されていて、永久磁石及びコイルによつて形成され
る磁束をこれらの歯や溝部分に集中し、吸引力を発生さ
せると同時に、吸引力の発生する位置を移動させること
によつて、可動子をピツチ駆動させる。このようなリニ
アパルスモータに要求される特性としては、推力、可動
子の位置決め精度、位置のシーク時間、ダンピング特
性、鉄損等を挙げることができる。尚、ダンピング特性
にすぐれるとは、可動子が目標の位置に到達してから、
振動が整定するまでの時間が短いことをいう。

従来、リニアパルスモータの可動子は、板厚0.3〜0.7mm
程度の電磁鋼板を打ち抜き、積層後、ピンによる締め付
け固定、かしめ固定等にて組み立てられている。しか
し、かかるリニアパルスモータ用可動子においては、電
磁鋼板を積層するため、板厚偏差に起因する歯部の積層
ずれが発生しやすく、更に、積層後の締め付けをピンに
て行なう場合は、ピン穴の公差に起因する歯部の位置ず
れが発生しやすいので、歯部の精度をそろえることが困
難であり、その結果、リニアパルスモータの推力、可動
子の位置決め精度、シーク時間等のばらつきが発生す
る。

一方、所謂オフイス・オートメーシヨン機器の小型化及
び薄肉化の要求が高まるにつれて、これら機器に組み込
まれるリニアパルスモータに対する小型化及び薄肉化の
要求も強まつているが、しかし、従来の上記したような
積層構造によれば、薄肉化に自ずから限界がある。更
に、情報の高密度化に対応して、可動子の移動ピツチ、
即ち、歯のピツチが小さくなる傾向にあり、従来のよう
な打ち抜き積層型では、歯の精度を高度に維持するのが
困難である。

そこで、既に、モータ特性にすぐれ、且つ、薄肉化を達
成するために、平板状リニアパルスモータが開発されて
いる。この平板状リニアパルスモータは、電磁鋼板を打
ち抜き積層することなく、板厚1.0mm以上、通常、2.0〜
4.0mmのように板厚の大きいケイ素鋼板に歯、溝、孔等
を機械加工によつて設けた可動子及びステータを用いる
点に特徴を有し、このようにして、高性能及び低鉄損を
確保するものである。

発明が解決しようとする問題点しかし、上記のように、板厚の大きいケイ素鋼板の製造
においては、次のような問題がある。即ち、電磁鋼板
は、通常、連続焼鈍設備を用いて焼鈍されるが、板厚が
大きく、特に、約2mm以上もある場合には、設備能力
上、連続焼鈍設備の適用が困難であり、一方、厚板を通
板するために、設備を改善するには、多額の設備投資を
必要とする。他方、箱焼鈍を適用する場合には、タイト
コイル焼鈍では、高温焼鈍した場合に、板が相互に焼付
きを起こして、アンコイル時に板形状が悪化する。オー
プンコイル焼鈍によれば、焼鈍後にコイルを巻取る際
に、所謂腰折れが発生し、同様に、板形状が悪化する。

そこで、本発明者らは、上記した問題を解決するために
鋭意研究した結果、用いる熱延鋼板の成分を所定の範囲
とすると共に、所定の圧下率で一次冷間圧延した後、焼
付きの起こらない温度範囲で箱焼鈍して、所定の粒径を
有する再結晶組織を得、かかる鋼板を所定の圧下率で二
次冷間圧延し、引続いて磁性焼鈍を施すことによつて、
磁気特性にすぐれるリニアパルスモータ用コア材を得る
ことができることを見出して、本発明に至つたものであ
る。

問題点を解決するための手段本発明による平板状リニアパルスモータ用の板厚1.0mm
以上のコア材の製造方法は、重量％にてＣ 0.02％以下、 Si 0.5〜3.5％、 Mn 0.05〜1.0％、Ｐ 0.1％以下、Ｓ 0.01％以下、 Al 1.0％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延し、
必要に応じて熱延板を焼鈍し、酸洗した後、圧下率50〜
60％にて一次冷間圧延し、次いで、600〜700℃の温度に
て箱焼鈍を施して、粒度番号８以下の再結晶組織とした
後、圧延率３〜15％にて二次冷間圧延し、磁性焼鈍を施
して、粒度番号３以下の粗粒組織とすることを特徴とす
る。

先ず、本発明の方法において、用いる鋼の化学成分につ
いて説明する。

リニアパルスモータの推力やシーク時間等に影響を及ぼ
すコア材の特性として、磁束密度が挙げられる。この磁
束密度が高いほど、すぐれたモータ特性を得ることがで
きる。

先ず、Ｃ 0.003〜0.031％、 Si 1.0％、 Mn 0.25％、Ｐ 0.010％、Ｓ 0.007％、 Al 0.002％、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を常法にて熱間
圧延し、板厚5.0mmに仕上げ、脱スケールした後、板厚
2.5mmに冷間圧延し、このようにして得た冷延鋼板を660
℃にて２時間焼鈍し、粒度番号7.0の再結晶組織とした
後、６％の冷延率にて冷間圧延し、次いで、この冷延鋼
板を800℃で２時間、磁性焼鈍を施した。このようにし
て得た鋼板から試験片を製作し、50Hzでの磁束密度を測
定した結果を第１図に示す。

明らかなように、Ｃ量は磁束密度に大きい影響を及ぼ
し、Ｃ量が少ないほど、磁束密度B₅は増大し、Ｃ量が0.
02％以下のときにB₅が1.30Tを越える。本発明において
は、かかる結果に基づいて、Ｃ量を0.02％以下とする。
このように、Ｃ量は少ないほど好ましいが、製鋼技術
上、通常、0.001％程度は含有される。

Siもモータ特性に重要な影響を及ぼす。即ち、Siは鋼の
固有抵抗を増大させ、磁束変動時にコア材に発生する渦
電流を抑制し、以つてモータの鉄損を改善すると共に、
磁束密度の立ち上がり特性を向上させて、モータの移動
特性を向上させる。かかる効果を有効に得るために、Si
は少なくとも0.5％添加することが必要である。しか
し、過多に添加するときは、冷間圧延が困難となるの
で、Siの添加量の上限は3.5％とする。

Mnは、本発明においては、鋼の熱間脆性を避けるため
に、0.05％以上が添加される。前述した磁束密度の向上
の観点からは、添加量が少ないほどよいが、1.0％まで
は許容される。1.0％を越えるときは、磁束密度の減少
が特に顕著である。

Ｐは、Siと同様に、鋼中に固溶して、その固有抵抗を増
大させる効果を有する。しかし、0.1％を越えて過多に
添加しても、上記効果が飽和するので、添加量は0.1％
以下に規制される。

Ｓは、Mnと結合して、MnSを析出し、これは磁束密度の
低下を招くので、Ｓは0.01％以下とされる。

Alは、AlNとして析出することによつて、Ｎを固定する
と同時に、Siと同様に、鋼の固有抵抗を増大させる効果
を有する。従つて、モータ特性に対して、Siと同様に好
ましい影響を与える元素であつて、本発明においては、
望ましくは0.10％以上が添加される。しかし、1.0％を
越えるときは、耐火物の著しい劣化を招くので、製鋼
上、好ましくないのみならず、冷間圧延性も劣化するの
で、Al添加量は1.0％以下とする。一方、AlNが微細に析
出すると、再結晶焼鈍時の結晶粒成長性が抑制されるた
め、AlNの微細析出を回避する目的でAlを無添加として
もよい。

本発明は、かかる化学成分を有する鋼片を常法にて熱間
圧延し、酸洗した後、圧下率50〜60％にて一次冷間圧延
し、引き続いて600〜700℃の温度にて箱焼鈍を施し、粒
度番号８以下の再結晶組織とした後、圧下率３〜15％に
て二次冷間圧延し、次いで、磁性焼鈍を施して、粒度番
号３以下の粗粒組織とすることによつて、磁気特性にす
ぐれる平板状リニアパルスモータ用コア材を製造するも
のである。

本発明に従つて、板形状が悪化せず、且つ、良好な磁気
特性を有するコア材を得るためには、一次冷延率及び箱
焼鈍の条件、焼鈍後の結晶粒度、二次冷延率を所定の範
囲とすることが必要である。即ち、本発明よれば、これ
らの条件を制御して、磁性焼鈍時に粒度番号３以下の粗
大結晶組織を得ることによつて、保磁力を低下させるこ
とができる。

コア材の鉄損は、主として、渦電流損と履歴損とからな
り、本発明においては、前述したSi、Ｐ及びAl等の添加
によつて渦電流損を低下させ、他方、磁性焼鈍による結
晶粒の粗大化によつて、履歴損を低下させる。ここに、
履歴損は、保磁力によつて評価することができる。

先ず、一次冷延率と箱焼鈍の条件及び焼鈍後の結晶粒度
について説明する。後に詳細に説明するように、二次冷
延、磁性焼鈍後に保磁力を小さくするためには、結晶粒
を大きくすることが必要であり、そのためには、一次冷
延、焼鈍後の結晶粒を大きくすることが必要である。一
次冷延、箱焼鈍後の結晶粒は、一次冷延率の低減及び高
温焼鈍によつて大きくすることができる。

尚、焼鈍方式に関しては、板厚が1.0mm以上、特に、2.0
〜4.0mmのように厚板の場合には、前述したように、設
備能力上、連続焼鈍法の適用が困難であるので、箱焼鈍
法による。一般に、箱焼鈍法には、オープンコイル焼鈍
法とタイトコイル焼鈍法とが知られているが、オープン
コイル焼鈍法によるときは、厚板の場合、腰折れが避け
られないので、本発明においては、タイトコイル焼鈍法
によるのが有利である。

従つて、本発明においては、コイル焼鈍法において、焼
付きの発生しない低温領域にて、しかも、結晶粒の大き
くなる一次冷延条件を調査した。

先ず、700℃を越える温度にて箱焼鈍するときは、焼付
きが発生するので、焼鈍温度の上限を700℃とする。一
次冷間圧延の冷延率を低くすると、焼鈍後の結晶粒が大
きくなり、一次冷延率を60％以下とするとき、焼鈍温度
が700℃以下であつても、焼鈍後の結晶粒度番号が８以
下となる。従つて、本発明においては、一次冷延率の上
限を60％とする。他方、焼鈍温度が600℃よりも低い場
合は、焼鈍後の結晶粒度番号が８を越えるため、焼鈍温
度の下限を600℃とする。また、一次冷延率が50％より
も少ない場合は、再結晶温度が上昇するため、粒度番号
８以下の組織を得るためには、焼鈍温度は700℃を越え
る。しかし、焼鈍温度が700℃を越える場合は、前述し
たように、焼付きが発生するので、一次冷延率は50％以
上とする。

次に、Ｃ 0.006％、 Si 1.1％、 Mn 0.23％、Ｐ 0.013％、Ｓ 0.005％、 Al 0.004％残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を常法にて熱間
圧延し、板厚5.0mmに仕上げ、脱スケールした後、板厚
2.0mmに冷間圧延し、このようにして得た冷延鋼板を580
〜800℃の範囲の温度にて１時間焼鈍し、その後、５％
の冷延率にて冷間圧延し、引き続いて、750℃で２時
間、磁性焼鈍を施した。このようにして得た焼鈍板から
試験片を製作し、これについて、磁性焼鈍後の結晶粒度
及び保磁力に及ぼす一次冷延及び焼鈍後の結晶粒度の影
響を第２図に示す。

明らかなように、一次冷間圧延及び焼鈍後の結晶粒度
は、磁性焼鈍後の結晶粒度及び保磁力に大きい影響を及
ぼす。一次冷延、焼鈍後の結晶粒度番号が小さいほど、
即ち、結晶粒径が大きいほど、磁性焼鈍後の結晶粒度番
号が小さくなり、即ち、結晶粒径が大きくなり、一次冷
延、焼鈍後の結晶粒度番号が８以下であるとき、磁性焼
鈍後、結晶粒度番号が３以下となり、且つ、保磁力H_C15
が60A/m以下となる。

次に、第２図の場合と同じ成分組成の鋼片を用い、同様
にして、板厚2.0mmに冷間圧延した後、700℃で２時間焼
鈍を施した。粒度番号は7.4であつた。この焼鈍板に０
〜30％の範囲の圧下率にて二次冷間圧延を行ない、引き
続いて、温度800℃にて２時間磁性焼鈍を施した。かか
る焼鈍板について、磁性焼鈍後の結晶粒度に及ぼす二次
冷間圧延の圧下率の影響を第３図に示す。

二次冷間圧延の圧下率が３％よりも少ないときは、混粒
組織となるのに対して、３％以上のとき、均一な粗粒組
織を得ることができる。特に、二次冷間圧延の圧下率が
３〜15％の範囲にあるとき、粒度番号３以下の粗粒組織
を得ることができる。なかでも、二次冷間圧延の圧下率
が３〜10％の範囲にあるとき、粒度番号は２以下であ
る。このように、低圧下領域においては、混粒が発生し
やすいので、本発明においては、二次冷間圧延の圧下率
は３〜15％の範囲とし、特に、５〜10％の範囲にあるこ
とが好ましい。

本発明において、コア材は、通常、板厚1.0mm以上とさ
れる。平板状リニアパルスモータは、コア材に発生する
磁束を歯部等に集中して推力を得るものである。ここ
に、所定の推力を確保するために必要とされる磁束を達
成するためには、板厚、コイルの巻数、コイルに流れる
電流の大きさが調整されるが、板厚については、一般に
1.0mm以上が要求されるからである。

磁性焼鈍は、通常、750〜950℃で0.5〜３時間、加熱す
ることによつて行なわれる。この磁性焼鈍は、コア材の
機械加工の前後のいずれに行なつてもよい。しかし、一
般に、塑性歪が導入されるときは、磁気特性が劣化する
ので、コア材の塑性歪みを完全に除去する観点からは、
機械加工の後に磁性焼鈍を施すのが好ましい。

発明の効果以上のように、本発明によれば、所定の化学成分を有す
る熱間圧延鋼板の一次冷間圧延、箱焼鈍及び二次冷間圧
延の条件を調整することによつて粗粒組織とし、かくし
て、磁気特性にすぐれるリニアパルスモータ用コア材を
製造することができる。

実施例以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１第１表に示す成分を有する鋼片Ａ及びＢをそれぞれ常法
に従つて板厚5mmに熱間圧延し、酸洗した後、第２表に
示す条件にて一次冷間圧延し、引き続いてタイトコイル
箱焼鈍を施し、その後、二次冷間圧延し、次いで、800
℃で２時間磁性焼鈍を施した。このようにして得たコア
材の特性を第２表に示す。

本発明の方法によれば、磁性焼鈍後の結晶粒度が３以下
であつて、すぐれた磁気特性を有している。

これに対して、比較例１は、製造条件は本発明の方法と
同じであつて、磁性焼鈍後に結晶粒度３以下を得たが、Ｃ量が高いために、磁気特性に劣る。比
較例３は、焼鈍温度が高いので、焼鈍後の結晶粒度番号
は８以下であるが、焼付きの発生が顕著であつて、コイ
ルを巻戻したとき、板形状が悪化したため、次工程の処
理が不可能であつた。

比較例４は、一次冷間圧延の冷延率が高く、焼鈍後の結
晶粒度番号が８を越え、その結果、磁性焼鈍後の結晶粒
度番号が３を越えるので、磁気特性に劣る。また、比較
例５は、二次冷間圧延の冷延率が高く、この場合も、磁
性焼鈍後の結晶粒度番号が３を越えるので、磁気特性が
劣化している。

実施例２第１表に示す成分を有する鋼片Ｃを常法に従つて板厚4.
5mmに熱間圧延し、800℃で２時間加熱して熱延板を焼鈍
し、酸洗した後、第３表に示す条件にて一次冷間圧延、
タイトコイル箱焼鈍、二次冷間圧延を施し、次いで、85
0℃で２時間磁性焼鈍を施した。このようにして得たコ
ア材の特性を第３表に示す。

本発明の方法によれば、磁性焼鈍後の結晶粒度が３以下であつて、保磁力が改善されている。

これに対して、比較法２は２次冷延率が高いため、比較
法４は１次冷延率が高いため、それぞれ結晶粒度番号が
３より大きく、保磁力が改善されていない。比較法３
は、焼鈍温度が高温のため、焼付きが発生し、コイル巻
戻し時に板形状が悪化したため、次工程の処理を見送つ
た。

【図面の簡単な説明】第１図は、磁性焼鈍後の冷延鋼板について、Ｃ量と50Hz
での磁束密度との関係を示すグラフ、第２図は、磁性焼
鈍後の冷延鋼板について、一次冷延及び焼鈍後の結晶粒
度と磁性焼鈍後の結晶粒度及び保磁力との関係を示すグ
ラフ、第３図は、磁性焼鈍後の冷延鋼板について、二次
冷間圧延における圧下率と磁性焼鈍後の結晶粒度との関
係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｋ 41/03 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にてＣ 0.02％以下、 Si 0.5〜3.5％、 Mn 0.05〜1.0％、Ｐ 0.1％以下、Ｓ 0.01％以下、 Al 1.0％以下、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋼片を熱間圧延し、
必要に応じて熱延板を焼鈍し、酸洗した後、圧下率50〜
60％にて一次冷間圧延し、次いで、600〜700℃の温度に
て箱焼鈍を施して、粒度番号８以下の再結晶組織とした
後、圧延率３〜15％にて二次冷間圧延し、磁性焼鈍を施
して、粒度番号３以下の粗粒組織とすることを特徴とす
る平板状リニアパルスモータ用の板厚1.0mm以上のコア
材の製造方法。