JPH10140301A - 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板 - Google Patents

低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板

Info

Publication number
JPH10140301A
JPH10140301A JP30995796A JP30995796A JPH10140301A JP H10140301 A JPH10140301 A JP H10140301A JP 30995796 A JP30995796 A JP 30995796A JP 30995796 A JP30995796 A JP 30995796A JP H10140301 A JPH10140301 A JP H10140301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration
steel sheet
magnetic flux
flux density
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30995796A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiichi Takada
芳一 高田
Hironori Ninomiya
弘憲 二宮
Misao Namikawa
操 浪川
Tatsuhiko Hiratani
多津彦 平谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP30995796A priority Critical patent/JPH10140301A/ja
Publication of JPH10140301A publication Critical patent/JPH10140301A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】機器の大型化やコスト増大等をもたらすことな
く偏磁による突入電流を防止することができ、かつ磁歪
による騒音の問題が生じない、低残留磁束密度で低騒音
の方向性けい素鋼板を提供すること。 【解決手段】板厚方向にSiの濃度勾配を有し、表層S
i濃度のほうが板厚中心部のSi濃度より高く、表層の
Si濃度と板厚中心近傍の最低のSi濃度との差が0.
5wt%以上であり、表層のSi濃度が5.5〜6.5
wt%の範囲である低残留磁束密度で低騒音の方向性け
い素鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏磁による突入電
流が問題となるトランスに使用する方向性けい素鋼板に
関し、特に低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トランスには、小型化および高効
率化のため、いわゆるGoss方位を有する一方向性け
い素鋼板が使用されている。方向性けい素鋼板は、磁束
密度が高く、低鉄損であるため、小型化および高効率化
には適した材料である。しかしながら、方向性けい素鋼
板は残留磁束密度が高いため、トランスに偏磁が生じ、
トランスの再起動時に定格電流の数十倍もの突入電流が
発生し、ブレーカーが作動してトランスの起動が不可能
となることがある。
【0003】このような突入電流を防止するため、トラ
ンスの設計動作磁束密度を下げるか、または磁路にギャ
ップを設けることが行われている。しかし、前者の場合
はトランスが大型化し、後者の場合は組立コストが増大
するという問題が生じる。
【0004】したがって、突入電流を避けるためには、
残留磁束密度の低い材料が求められる。このように残留
磁束密度の低い材料を使用すれば、突入電流を避けるこ
とが可能なため、設計磁束密度を低くしていたトランス
の設計磁束密度を高くすることができる。
【0005】しかし、このことにより新たな問題が発生
する。すなわち、磁束密度が高くなることにより騒音が
増大することである。この騒音の原因の一つは磁歪であ
り、この磁歪による振動を小さくして騒音を小さくする
ことが必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、機器の大型化やコスト増
大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防止する
ことができ、かつ磁歪による騒音の問題が生じない、低
残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、以下の2つの知見を得
るに至った。1つは、方向性けい素鋼板において、厚さ
方向にSiの濃度勾配を形成することにより残留磁束密
度を著しく低下させることができることである。2つ目
は、濃度勾配のある状態で、鋼板表面のSi濃度が<1
00>結晶方位の磁歪の小さい組成、具体的には6.0
wt%付近であれば、鋼板内部が磁歪の小さくない組成
であっても騒音が低下することである。
【0008】本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものであって、第1に、板厚方向にSiの濃度勾
配を有し、表層Si濃度のほうが板厚中心部のSi濃度
より高く、表層のSi濃度と板厚中心近傍の最低のSi
濃度との差が0.5wt%以上であり、表層のSi濃度
が5.5〜6.5wt%の範囲であることを特徴とする
低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板を提供する
ものである。
【0009】第2に、板厚方向にSiの濃度勾配を有
し、表層Si濃度のほうが板厚中心部のSi濃度より高
く、表層のSi濃度と板厚中心近傍の最低のSi濃度と
の差が0.5wt%以上であり、表層のSi濃度が5.
5〜6.5wt%の範囲であり、Si濃度の板厚方向全
体の平均値が3〜6wt%であることを特徴とする低残
留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板を提供するもの
である。
【0010】第3に、上記方向性けい素鋼板において、
Si濃度の板厚方向全体の平均値が3〜4.7wt%で
あることを特徴とする低残留磁束密度で低騒音の方向性
けい素鋼板を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、低残留磁束密度について説明する。方向性
けい素鋼板において、板厚方向にSiの濃度勾配をつけ
た場合の残留磁束密度(Br)の変化を図1に示す。サ
ンプルとしては、0.3mm板厚の3.1wt%Siの
一方向性けい素鋼板を浸珪処理して作製したものを用い
た。浸珪処理においては、1200℃に加熱した鋼板
と、20vol%のSiCl4 と80vol%のN2
の混合ガスとを反応させ、鋼板表面からSiを浸透さ
せ、その後N2 中で均熱してSiを板中心部へ拡散浸透
させた。ここでは、Si浸透時間と拡散時間とを変化さ
せ、種々に濃度勾配を有するサンプルを作製し、磁気特
性を測定した。
【0012】図1は50Hzで1.4Tまで磁化した時
の残留磁束密度を測定した結果を示すものであり、横軸
は、サンプルの断面についてX線マイクロアナライザー
でSiを定量分析し、その最高値と最低値との差(ΔS
i)をとったものである。
【0013】この図に示すように、Siの濃度勾配を形
成し、ΔSiが増加すると、残留磁束密度は単調に低下
する。また、図より、残留磁束密度を10%以上低下さ
せるためにはΔSiを0.5%以上とすることが必要で
あることがわかる。ΔSiを増加させると残留磁束密度
が低下する原因は完全には解明されていないが、Siの
添加とともに格子定数が小さくなることから、Siの濃
度勾配を形成することにより板内に張力が発生するため
と推定される。したがって、本発明では、表層Si濃度
のほうが板厚中心部のSi濃度より高く、表層のSi濃
度と板厚中心近傍の最低のSi濃度との差が0.5wt
%以上であることを要件としている。なお、この場合に
おいて、板厚方向のSi濃度を測定する方法は特に限定
されないが、X線マイクロアナライザーで測定すること
が好適である。
【0014】このように鋼板の厚さ方向にSiの濃度勾
配をつけること自体は、特開昭62−227033号か
ら227036号まで、特開昭62−227077号、
および特開平4−246157号の各公報に開示されて
いる。しかし、これらの目的は、浸珪処理法で高けい素
鋼板を製造する際に、拡散処理時間を短くするため、途
中で拡散処理を中断することにあり、その結果としてS
iの濃度勾配が形成されるのであり積極的にSiの濃度
勾配を形成するという思想は含まれていない。これらに
おいて拡散処理を中断する時間は鉄損が劣化しない範囲
で決められている。鉄損は種々の要因で決定されるが、
これを低下させるためには残留磁束密度を高くすること
が必要であり、上記各公報の技術は残留磁束密度があま
り低下しない範囲で、Siの濃度勾配の許容値を求めた
ものであるといえる。これに対して本発明は残留磁束密
度を低下させるために積極的にSiの濃度勾配を形成し
たものであり、上記各公報の技術とはSiの濃度勾配の
意味合いが全く異なる。
【0015】次に、騒音低下について説明する。トラン
スのコアから発生する騒音を低下させるにはコア材料と
して磁歪の低い材料を使用することが有効である。Fe
−Si系合金では<100>方位の磁歪は、Siが約
6.0%の時に磁歪がゼロとなる。しかし、本発明が対
象とするSiの濃度勾配を形成した材料では、当然のこ
とであるが、厚さ方向全てに6.0wt%Siとするこ
とは不可能である。
【0016】そこで、本発明者らが低残留磁束密度と低
騒音とを両立させるべく検討を重ねた結果、鋼板表層の
Si濃度が6.0wt%近傍にあれば内部のSi濃度に
かかわらず騒音が低下することを知見した。
【0017】図2は、浸珪処理法を用いて作製した上記
サンプルの表層Si濃度とトランスでの騒音の測定値と
の関係を示す図である。ここでトランスとして容量1k
VAで単相のものを用い、50Hzで1.4Tに励磁し
た時の騒音を測定した。サンプルの表層部のSi濃度と
板厚中心近傍の最低のSi濃度との差は0.5wt%以
上である。
【0018】図から明らかなように、表層のSi濃度が
6.0±0.5wt%の範囲であれば、全体のSi濃度
が磁歪が0となる6.0wt%の場合の騒音値の+10
%以内の低い騒音値が達成される。これは、騒音は表面
から伝搬されるため表面の磁歪振動が小さければ低騒音
となるためか、または、上記した板内張力が関係してい
るものと推定される。したがって、本発明では低騒音を
達成するために、上記低残留磁束密度を得るための要件
に加えて、表層のSi濃度が5.5〜6.5wt%であ
ることを要件とする。
【0019】上述した特開平4−246157号には、
濃度勾配を持つ材料の磁歪についての記載があるが、こ
こでは板厚方向全体として低磁歪とするためSiの最高
値と最低値との差を一定値以下にすることを規定してお
り、本発明とは技術思想が全く異なる。
【0020】次に、全板厚方向の平均値Siについて説
明する。本発明では、方向性けい素鋼板を素材とし、こ
れを浸珪処理することにより所定のSi濃度および濃度
勾配を有するけい素鋼板を製造する。ここで、本発明で
対象とする方向性けい素鋼板は、典型的には一方向性で
あり、その例としてはGoss方位を有するものが挙げ
られるが、これに限るものではない。
【0021】素材の方向性けい素鋼板のSi量が3wt
%以下であると、Goss方位の形成が困難となるた
め、3wt%以上であることが好ましい。一方、平均値
Si濃度が高くなると、これに伴って表層Siも高くな
り、騒音特性が劣化する。このような観点からは、表層
Si濃度が6.5wt%以下であることが好ましく、そ
の結果、平均値Si濃度は6wt%以下とすることが好
ましい。さらに、平均値Siが増加すると、磁束密度が
低下してくる。現行の一方向性けい素鋼板と同等の磁束
密度とするためには、平均値Siを4.7wt%以下と
することが好ましい。
【0022】したがって、本発明では、好ましいSiの
平均値濃度として、3〜6wt%を規定しており、さら
に好ましい範囲として、3〜4.7wt%を規定してい
る。なお、本発明において、Si以外の元素は特に規定
されず、他の元素は通常の方向性けい素鋼板に含有され
る量であれば許容される。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
1に示す組成の0.23mm厚のGoss方位を持つ方
向性けい素鋼板を連続浸珪処理ラインで浸珪・拡散処理
して板厚方向にSiの濃度勾配を形成した。浸珪処理ラ
インとしては、加熱・浸珪・拡散・冷却帯および絶縁皮
膜コーティング装置からなるものを用いた。浸珪ライン
では、1200℃まで加熱後、SiCl4ガスと鋼板と
を反応させ鋼板表面にFe3Siを形成し、その後拡散
均熱してSiを板中心部に拡散させ、Siの濃度勾配を
形成した。この際に、SiCl4ガス濃度と均熱時間を
変えて種々のSiプロファイルを有する鋼板を製造し
た。なお、この鋼板の浸珪前後でのSi以外の成分量は
ほぼ同一であった。
【0024】
【表1】
【0025】このようにして得られた鋼板を用い、単相
50Hz、1kVAのトランスを作製し、位相制御のも
とで突入電流の測定と騒音の測定を実施した。その際の
残留磁束密度、磁束密度B8、突入電流比および騒音の
値を表2に示す。残留磁束密度は、50Hzで1.4T
まで磁化したときの値である。また、突入電流はトラン
スを1.4Tまで磁化したときの値であり、定格電流と
の比で評価した。同じく騒音は、1.4T励磁したとき
の値である。ΔSi、表層Si濃度、平均Si濃度、残
留磁束密度、磁束密度B8、突入電流比、および騒音値
を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】この表に示すように、本発明の範囲内であ
れば、残留磁束密度が低いため突入電流特性に優れてお
り、また、騒音特性にも優れていることが明らかとなっ
た。このことから、本発明により、突入電流がの低い低
騒音のトランス用方向性けい素鋼板が得られることが確
認された。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板厚方向にSiの濃度勾配を有し、表層Si濃度のほう
が板厚中心部のSi濃度より高く、表層のSi濃度と板
厚中心近傍の最低のSi濃度との差が0.5wt%以上
であり、表層のSi濃度が5.5〜6.5wt%の範囲
としたので、低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼
板を得ることができる。したがって、機器の大型化やコ
スト増大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防
止することができ、かつ磁歪による騒音の問題が生じな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼板のΔSiと残留磁束密度との関係を示す
図。
【図2】表層Si濃度と騒音値との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平谷 多津彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板厚方向にSiの濃度勾配を有し、表層
    Si濃度のほうが板厚中心部のSi濃度より高く、表層
    のSi濃度と板厚中心近傍の最低のSi濃度との差が
    0.5wt%以上であり、表層のSi濃度が5.5〜
    6.5wt%の範囲であることを特徴とする低残留磁束
    密度で低騒音の方向性けい素鋼板。
  2. 【請求項2】 板厚方向にSiの濃度勾配を有し、表層
    Si濃度のほうが板厚中心部のSi濃度より高く、表層
    のSi濃度と板厚中心近傍の最低のSi濃度との差が
    0.5wt%以上であり、表層のSi濃度が5.5〜
    6.5wt%の範囲であり、Si濃度の板厚方向全体の
    平均値が3〜6wt%であることを特徴とする低残留磁
    束密度で低騒音の方向性けい素鋼板。
  3. 【請求項3】 Si濃度の板厚方向全体の平均値が3〜
    4.7wt%であることを特徴とする請求項2に記載の
    低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板。
JP30995796A 1996-11-07 1996-11-07 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板 Pending JPH10140301A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30995796A JPH10140301A (ja) 1996-11-07 1996-11-07 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30995796A JPH10140301A (ja) 1996-11-07 1996-11-07 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10140301A true JPH10140301A (ja) 1998-05-26

Family

ID=17999401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30995796A Pending JPH10140301A (ja) 1996-11-07 1996-11-07 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10140301A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100900662B1 (ko) * 2002-11-11 2009-06-01 주식회사 포스코 침규확산용 분말도포제 및 이를 이용한 고규소 방향성전기강판 제조방법
JP2009263782A (ja) * 2008-03-31 2009-11-12 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100900662B1 (ko) * 2002-11-11 2009-06-01 주식회사 포스코 침규확산용 분말도포제 및 이를 이용한 고규소 방향성전기강판 제조방법
JP2009263782A (ja) * 2008-03-31 2009-11-12 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Taguchi et al. New grain-oriented silicon steel with high permeability" ORIENTCORE HI-B"
KR930001948B1 (ko) 무방향성 전기강 스트립 제조방법
RU2503729C1 (ru) Способ изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой
JP2008285758A (ja) 一方向性電磁鋼板
US5993568A (en) Soft magnetic alloy sheet having low residual magnetic flux density
EP3913093A1 (en) Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet
JPH10140301A (ja) 低残留磁束密度で低騒音の方向性けい素鋼板
JP4012275B2 (ja) 低残留磁束密度のトランス用方向性けい素鋼板
JPH10140298A (ja) 低騒音・低残留磁束密度の無方向性けい素鋼板
JP2002356750A (ja) 低鉄損、低騒音の方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP2000045053A (ja) 鉄損の低い方向性珪素鋼板
Ushigami et al. Development of low-loss grain-oriented silicon steel
Kobayashi et al. Heatproof domain refining method using combination of local strain and heat treatment for grain oriented 3% Si-Fe
JP3210776B2 (ja) 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法
JP4585101B2 (ja) 低騒音トランス用電磁鋼板
EP0947596B1 (en) Silicon steel having low residual magnetic flux density
JPH10140302A (ja) 低残留磁束密度で低鉄損の無方向性けい素鋼板およびその製造方法、ならびに低突入電流で低損失のトランス
JPH11293417A (ja) 磁気時効性に優れかつ残留磁束密度の低い珪素鋼板
EP3913094A1 (en) Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet
JP7318845B1 (ja) 三相三脚巻鉄心およびその製造方法
JP3460569B2 (ja) 残留磁束密度が低い珪素鋼板
Moses et al. Improvement of magnetic properties of electrical steels using a surface diffusion technique
JPH10140299A (ja) 残留磁束密度の低いけい素鋼板
JP2001098331A (ja) {100}集合組織珪素鋼板の製造方法
JPH05304014A (ja) 軟磁性の良好なFe−Co系軟磁性材料及び軟磁性電気部品組立体