JPH1187122A - 低騒音トランス用方向性電磁鋼板 - Google Patents

低騒音トランス用方向性電磁鋼板

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Publication number
JPH1187122A
JPH1187122A JP10047394A JP4739498A JPH1187122A JP H1187122 A JPH1187122 A JP H1187122A JP 10047394 A JP10047394 A JP 10047394A JP 4739498 A JP4739498 A JP 4739498A JP H1187122 A JPH1187122 A JP H1187122A
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JP
Japan
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steel sheet
magnetostriction
transformer
deformation
magnetic flux
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Withdrawn
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JP10047394A
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English (en)
Inventor
Takashi Mogi
尚 茂木
Masao Matsuo
征夫 松尾
Kimihiko Sugiyama
公彦 杉山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランスの鉄心として使用される一方向性電
磁鋼板において、磁気ひずみを周波数成分毎に低減する
ことで、低騒音化を効果的に実現する磁気ひずみ特性の
優れた一方向性電磁鋼板を提供する。 【解決手段】 一方向性電磁鋼板の圧延方向に対し直角
〜45°の傾きを有する方向に変形帯を有し、その変形
帯の間隔を5mm以上80mm以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトランスなどの鉄心
に用いられ、磁気ひずみ特性の優れた低騒音トランス用
電磁鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気、電子機器に幅広く使用される磁性
材料において、磁界印加時の形状変化の度合い(これを
磁気ひずみと呼ぶ)は変圧器騒音の原因となるため、品
質管理における重要な評価項目の一つとなっている。近
年、電機機器からの騒音は、生活環境快適化の要求と共
にさらに規制が厳しくなりつつある。このため、磁気ひ
ずみの低減による低騒音化の研究が盛んに行われてい
る。
【0003】磁性材料のうち、トランスの鉄心に用いら
れる一方向性電磁鋼板については、主な磁気ひずみ低減
の手法として、以下のものが知られている。 結晶粒の<001>方向を圧延方向に揃え、磁化回
転により形状変化を生じる還流磁区を作らない方法(T.
Nozawa et al, "Relationship Between TotalLosses Un
der Tensile Stress in 3 Percent Si-Fe Single Cryst
als and TheirOrientations Near (110)[001 ]", IEE
E Trans. on Mag., Vol. MAG-14, No.4,1978.)、 塑性歪を開放することで還流磁区を消去する方法
(特開平7-305115号公報、[画記的な方向性珪素鋼板オ
リエントコア・ハイビーの開発]:OHM1972.2)、 被膜張力を鋼板に印加することで還流磁区を消去す
る方法(T.Nozawa et al, "Relationship Between Total
Losses Under Tensile Stress in 3 PercentSi-Fe Sin
gle Crystals and Their Orientations Near (110) [0
01 ]", IEEETrans. on Mag., Vol. MAG-14, No.4,197
8.)、 があり、主にこれら3つの手法により、磁気ひずみを低
減させ、電機機器の低騒音化に寄与してきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらな
る低騒音化への要求は強く、このため低騒音化の研究も
更に高度な技術が必要となっている。従来の低騒音化の
研究はいずれも、還流磁区を消滅させることで磁気ひず
みを低減させていたものである。これに対して発明者ら
は、磁気ひずみにより発生する騒音が特定の周波数成分
に集中することに注目し、強度の大きい周波数成分を選
択的に低減することにより、効果的に低騒音化を実現で
きる可能性を見出した。
【0005】一方向性電磁鋼板をトランスとして組み上
げ、励磁した場合、様々な振動モードが発生し、多くの
振動周波数が発生する。特に、励磁の基本振動数(例え
ば励磁電流が50Hzの場合は100Hz)およびその
整数倍の周波数(例えば励磁電流が50Hzの場合は2
00、300、400Hz...)は、トランス騒音の
中でも大きな強度を持つ成分である。このうち比較的低
い周波数の成分は鉄心本体を直接振動させ、また高い周
波数の成分はタンク、冷却装置、コンサベーターなどの
トランスの付加装置を共振させる。通常は、より低い周
波数成分の振動強度ほど大きいものであるが、人間の聴
覚は4kHzまでは周波数が高くなるほど聴感が大きい
ので、高い周波数成分の比率を低減させることでも大き
な騒音低減効果が得られる。
【0006】そこで本発明は、使用条件により異なる磁
気ひずみの成分毎の強度を低減することで、低騒音化を
効果的に実現する、磁気ひずみ特性の優れた低騒音トラ
ンス用電磁鋼板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の具体的な手段
は、以下の通りである。 (1)トランスの鉄心として使用される一方向性電磁鋼
板において、圧延方向に対し直角〜45°の傾きを有す
る方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が5mm以上
80mm以下であることを特徴とする低騒音トランス用
電磁鋼板。
【0008】(2)トランスの鉄心として使用される一
方向性電磁鋼板において、使用される励磁磁束密度が
1.8T以下で、圧延方向に対し直角〜45°の傾きを
有する方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が5mm
以上であることを特徴とする低騒音トランス用電磁鋼
板。 (3)トランスの鉄心として使用される一方向性電磁鋼
板において、使用される励磁磁束密度が1.8Tを超
え、圧延方向に対し直角〜45°の傾きを有する方向に
変形帯を有し、その変形帯の間隔が40mm以上である
ことを特徴とする低騒音トランス用電磁鋼板。
【0009】(4)トランスの鉄心として使用される一
方向性電磁鋼板において、使用される励磁磁束密度が
1.6T以上1.8T未満で、圧延方向に対し直角〜4
5°の傾きを有する方向に変形帯を有し、その変形帯の
間隔が5〜10mmであることを特徴とする低騒音トラ
ンス用電磁鋼板。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の要旨は、一方向性電磁鋼
板に導入する変形帯を、使用される励磁磁束密度に応じ
た適切な間隔で導入することを特徴とする低騒音トラン
ス用電磁鋼板にある。ここで変形帯は、例えば特開昭5
3−137016号公報に記載されているように、磁区
細分化による磁気特性向上を目的として導入される。本
発明者らは磁気ひずみ波形と、鋼板表面を、例えば物理
的手段、化学的手段、熱的手段等によりけがくこと、で
形成される変形帯との関係を種々検討した結果、この変
形帯の分布を変えることで磁気ひずみ曲線の形が変化
し、すなわち、磁気ひずみの成分毎の量が変化しうるこ
とを知見した。以下、実験結果を基に詳細に説明する。
【0011】図1は、一方向性電磁鋼板を50Hzで励
磁したときの、励磁の整数倍の周波数成分毎の励磁磁束
密度と磁気ひずみの関係を示したものである。磁気ひず
みは多くの周波数成分の正弦波の混合のため、図1では
時間によって変化する磁気ひずみ波形をフーリエ分解
し、各周波数成分の正弦波の大きさで示している。図1
から、100Hz成分(基本波)の磁気ひずみ周波数成
分が最も大きいものの、1.7Tから1.9Tになると
減少している。これに対して200Hz以上の成分(高
調波)は、1.7Tから1.9Tにかけて急激に増加し
ている。このように磁気ひずみの成分は、使用される励
磁磁束密度によって大きく異なる。
【0012】一方、図2は図1と同じ条件で、変形帯を
圧延方向に対し直角方向に5mmの間隔で導入したとき
の、周波数成分毎の励磁磁束密度と磁気ひずみの関係を
示したものである。変形帯を導入しない場合と異なり、
基本波である100Hz成分は高調波と同じように、磁
束密度に応じて単調に増加している。そして変形帯を導
入しない場合と比べると、基本波成分の強度は励磁磁束
密度1.7Tにおいて約60%減少している。
【0013】また、表1は、板厚0.23mmの方向性
電磁鋼板に変形帯を導入して、50Hzで1.9Tまで
励磁した時の、変形帯間隔と周波数成分毎の磁気ひずみ
の関係を示したものである。
【0014】
【表1】
【0015】表1から例えば、磁気ひずみの合計は変形
帯間隔15mmまでは緩やかに増加しているが、変形帯
間隔5mmにおいて、100Hz成分が減少し、200
Hz成分と強度が逆転していることが読みとれる。さら
に変形帯間隔を狭めると、磁気ひずみの合計量は急増し
ていくが、特に100Hz成分の増加が著しい。このよ
うに、励磁磁束密度、すなわち電機機器において設定さ
れる磁束密度に応じて、変形帯の間隔を調整することに
より、磁気ひずみの周波数成分毎の強度比を制御でき、
その結果、電気機器としての騒音を低減出来ることがわ
かる。
【0016】以上のような方法により磁気ひずみを低減
できる理由としては、以下のように考えている。一般に
局所ひずみを導入すると、ひずみの部分に還流磁区が生
じ、磁気ひずみはむしろ高くなるが、同時に局所ひずみ
による磁区細分化で、不均一な透磁率による局所的な磁
束密度の高まりを抑えることができる。そこで、磁区細
分化効果を保持できる範囲で局所ひずみを少なくしてい
くと、局所的な高磁束密度による還流磁区の増加が抑え
られ、磁気ひずみが低減し、かつ鉄損も低減することが
できる。
【0017】本発明でいう変形帯とはひずみ領域が導入
され磁区細分化された領域を言い、このひずみ(塑性ひ
ずみ、弾性ひずみ、熱ひずみを含む)領域導入の方法と
しては、ボールペン等によるけがき、プレス、歯車等の
物理的、機械的手法、非接触による例えばレーザービー
ム、電子ビーム、プラズマの照射もしくはスポットによ
るひずみ転写、などの何れの手段でも良い。
【0018】以下、本発明で規定する変形帯の傾きおよ
び間隔についての数値限定の理由を説明する。一方向性
電磁鋼板に導入する変形帯の向きを圧延方向に対し直角
〜45°としたのは、45°未満の条件において本発明
の効果が顕著に現れなかったからである。この理由は必
ずしも明らかではないが、45°未満に変形帯を入れる
と磁区が細分化せず、これが効果の顕れなかった原因と
推測する。磁区を細分化することで、励磁による180 °
磁壁の移動距離を短くかつ動きやすくし、還流磁区を形
成している90°磁壁移動を抑え、磁気ひずみを小さくし
ていると考えている。
【0019】また、変形帯間隔についての限定理由は、
以下の実験に基づき決定した。一方向性電磁鋼板(板厚
0.23mm)に、ボールペンでけがくことにより80
mmから2mm間隔の変形帯を圧延方向に直角に導入し
た。この鋼板に、磁気ひずみの合計量が0.5×E−6
および0.7×E−6と一定になるよう、磁束密度0.
7Tから1.9Tの範囲で励磁磁束密度を調整した。こ
の時の磁気ひずみを、レーザーによる非接触式磁気ひず
み測定装置により測定し、波形をフーリエ分解して得た
周波数毎の磁気ひずみ強度のうち、200Hz以上の成
分の合計強度の比率を高調波含有率として求めた。結果
を図3に示す。図3より変形帯間隔が3mmの時に高調
波含有率は最大になる。
【0020】一方、図4は同じ鋼板の鉄損値を測定した
結果である。図4から、鉄損は変形帯を導入すると減少
し、間隔5mmのときに最も少なくなるが、さらに間隔
が狭まると増加する。図3および図4の結果から、本発
明において磁気特性を低下させることなく高調波含有率
を低減し、人の感覚上の騒音を低減させるための変形帯
間隔の限定範囲を5mm以上80mm以下とした。
【0021】同様に、一方向性電磁鋼板(板厚0.23
mm)に、ボールペンでけがくことにより80mmから
2.5mm間隔の変形帯を圧延方向に直角に導入し、励
磁磁束密度1.5Tから1.9Tにおける磁気ひずみ
を、レーザーによる非接触式磁気ひずみ測定装置により
測定した。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】励磁磁束密度が1.5〜1.8Tでは、変
形帯の間隔が5mm以上のときに磁気ひずみが低く、さ
らに5〜10mmで磁気ひずみが特に小さくなる。特に
1.7Tで励磁した場合は、変形帯の間隔5〜10mm
で磁気ひずみは大きく減少した。一方1.9Tでは、4
0mm以上の間隔で磁気ひずみが低くなることがわか
る。
【0024】以上から、本発明において磁気ひずみを低
減させるための変形帯の限定範囲として、1.8T以下
の励磁磁束密度で使用される場合の変形帯の間隔は5m
m以上、1.8Tを超える励磁磁束密度で使用される場
合の変形帯の間隔は40mm以上、またより好ましい範
囲として、1.6T以上1.8T未満の励磁磁束密度で
使用される場合の変形帯の間隔は5〜10mmとした。
【0025】
【実施例】 <実施例1>一方向性電磁鋼板(板厚0.27mm)に
レーザー照射により1.25〜80mm間隔の変形帯を
導入し、0.7T〜1.9Tに励磁した時の磁気ひずみ
を、レーザードップラー方式による非接触式磁気ひずみ
測定装置で測定し、フーリエ変換により周波数成分毎の
強度に分離した。基本波以外の磁気ひずみ高調波成分の
含有率(%)を図5に示す。図5中の囲みは磁気ひずみ
が同じ範囲内で磁気ひずみ高調波含有率が20%以下の
ものである。磁気ひずみが0.5×E−6以下の範囲で
は20%以下の高調波含有率は変形帯間隔が2mm以上と
広いが、0.5〜1.0×E−6の範囲では変形帯間隔
が80〜5mmになり、望ましくは80〜5mm間隔以
内であることが必要である。これは、変形帯間隔が80
mm以下5mm以上のという本発明の条件を満たすもの
である。 <実施例2>一方向性電磁鋼板(板厚0.27mm)に
レーザー照射により2.5〜80mm間隔の変形帯を導
入し、1.7Tに励磁した時の磁気ひずみを、レーザー
による非接触式磁気ひずみ測定装置により測定した。測
定結果を各周波数成分にフーリエ分解したときの、各成
分の正弦波の大きさを表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】励磁磁束密度1.7Tにおいては、磁気ひ
ずみの殆どは5mmの場合を除き、100Hz成分であ
り、この成分における磁気ひずみの強度は変形帯の間隔
が5mm以上で小さくなり、特に5〜10mmで小さく
なる。 <実施例3>実施例2で用いた、変形帯を導入した方向
性電磁鋼板の1.9Tに励磁した時の磁気ひずみを、実
施例1と同様の手段で測定した。磁気ひずみの各周波数
成分の正弦波の大きさを表4に示す。
【0028】
【表4】
【0029】励磁磁束密度1.9Tにおいては、磁気ひ
ずみは200Hz以上の高い周波数成分でも発生するよ
うになる。この結果、変形帯の間隔が40mm以下で
は、磁気ひずみの合計が大きくなる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気ひずみ高調波の少ない一方向性電磁鋼板が容易に提供
でき、電機機器の低騒音化が図られ、産業上の利益は極
めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】変形帯導入前の磁気ひずみのフーリエ分解の例
を示す図。
【図2】変形帯導入後の磁気ひずみのフーリエ分解の例
を示す図。
【図3】磁気ひずみ含有率と変形帯間隔の関係を示す
図。
【図4】鉄損と変形帯間隔の関係を示す図。
【図5】磁気ひずみ含有率と変形帯間隔の例を示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの鉄心として使用される一方向
    性電磁鋼板において、圧延方向に対し直角〜45°の傾
    きを有する方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が5
    mm以上80mm以下であることを特徴とする低騒音ト
    ランス用電磁鋼板。
  2. 【請求項2】 トランスの鉄心として使用される一方向
    性電磁鋼板において、使用される励磁磁束密度が1.8
    T以下で、圧延方向に対し直角〜45°の傾きを有する
    方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が5mm以上で
    あることを特徴とする低騒音トランス用電磁鋼板。
  3. 【請求項3】 トランスの鉄心として使用される一方向
    性電磁鋼板において、使用される励磁磁束密度が1.8
    Tを超え、圧延方向に対し直角〜45°の傾きを有する
    方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が40mm以上
    であることを特徴とする低騒音トランス用電磁鋼板。
  4. 【請求項4】トランスの鉄心として使用される一方向性
    電磁鋼板において、使用される励磁磁束密度が1.6T
    以上1.8T未満で、圧延方向に対し直角〜45°の傾
    きを有する方向に変形帯を有し、その変形帯の間隔が5
    〜10mmであることを特徴とする低騒音トランス用電
    磁鋼板。
JP10047394A 1997-07-16 1998-02-27 低騒音トランス用方向性電磁鋼板 Withdrawn JPH1187122A (ja)

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JP19136597 1997-07-16
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121253A1 (ko) * 2021-12-21 2023-06-29 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법

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Effective date: 20050510