JPWO2010147009A1

JPWO2010147009A1 - 一方向性電磁鋼板及びその製造方法

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Publication number: JPWO2010147009A1
Application number: JP2010537187A
Authority: JP
Inventors: 岩田　圭司; 圭司岩田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2030-06-04
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Abstract

一方向性電磁鋼板には、鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方を、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、が設けられている。

Description

本発明は、変圧器（トランス）の鉄心等に好適な一方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。

鋼板の圧延方向に磁化容易軸をもつ一方向性電磁鋼板は、変圧器等の電力変換器の鉄心に用いられている。鉄心の材料には、エネルギ変換時に生じる損失を小さくするために、低い鉄損特性が強く要求されている。

電磁鋼板の鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損とに大別される。ヒステリシス損は、結晶方位、欠陥、及び粒界等の影響を受ける。渦電流損は、厚さ、電気抵抗値、及び１８０度磁区幅等の影響を受ける。

そして、電磁鋼板の製造に際しては、ヒステリシス損を低減するために、結晶粒を（１１０）［００１］方位に高度に揃えたり、結晶の欠陥を少なくしたりする技術が採用されている。また、渦電流損を低減するために、電磁鋼板の厚さを薄くしたり、電気抵抗値を高めたり、１８０度磁区を細分化したりする技術が採用されている。電気抵抗値の上昇のためには、Ｓｉ含有量の増加等が行われ、１８０度磁区の細分化のためには、張力皮膜の電磁鋼板の表面への塗布等が行われている。

近年では、鉄損を飛躍的に減少させるために、鉄損の大部分を占める渦電流損を大幅に低減すべく、電磁鋼板の表面への張力の付与に加えて、電磁鋼板の表面に人為的に溝及び／又は歪みを導入して、更に１８０度磁区を細分化させる技術も提案されている（特許文献１〜７）。これらの従来の技術は、電磁鋼板の表面に皮膜を形成することを前提としている。つまり、皮膜の形成が不可欠である。

しかしながら、製造工程のばらつき等のために、皮膜の張力の大きさが十分に得られない場合がある。そして、このような場合には、良好な鉄損特性を得ることができない。この対策として、皮膜を厚く塗ることも行われているが、皮膜を厚くすることは、必然的に非磁性層の増加につながり、磁束密度が低下してしまう。このため、変圧器の作製時に、電磁鋼板をより多く使う必要性が生じてしまい、重量が増加したり、コストが増加したりする。

特開昭５５−１８５６６号公報特開昭６１−１１７２１８号公報特開２０００−１６９９４６号公報特開２００３−３０１２７２号公報特開平７−３２０９２１号公報特開昭６１−９１３３１号公報特開２００１−３０３２６１号公報

本発明の目的は、皮膜からの引張張力が十分でない場合であっても良好な鉄損特性を得ることができる一方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係る一方向性電磁鋼板は、鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方を、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、を有することを特徴とする。

本発明に係る一方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方に、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、表面に塗布された皮膜から作用する張力が十分でなくても、十分に低い鉄損を得ることができる。

図１は、一方向性電磁鋼板における外部張力と鉄損との関係を示すグラフである。図２は、鋼板に生じる磁区構造を示す図である。図３は、溝が形成された一方向性電磁鋼板における磁区構造を示す図である。図４Ａは、溝の構造を示す図である。図４Ｂは、溝同士の関係を示す図である。図５は、本発明の実施形態における外部張力と鉄損との関係を示すグラフである。図６は、一方向性電磁鋼板における奥行きａ及び間隔ｂと鉄損との関係を示すグラフである。図７は、一方向性電磁鋼板における深さｅと鉄損との関係を示すグラフである。図８は、一方向性電磁鋼板における幅ｃ及び幅ｄと鉄損との関係を示すグラフである。図９は、一方向性電磁鋼板における配列間隔ｆと鉄損との関係を示すグラフである。図１０は、一方向性電磁鋼板における角度ｇと鉄損との関係を示すグラフである。図１１は、５０°〜１３０°の角度ｇと圧延方向との関係を示す図である。図１２は、副溝の平面形状の一例を示す図である。図１３は、副溝の平面形状の他の一例を示す図である。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板の表面への溝の形成又は歪みの導入と皮膜の塗布とを組み合わせた鉄損を低減するための従来の技術について確認試験を行ったところ、以下の問題点を見出した。

図１は、従来の一方向性電磁鋼板における外部張力と鉄損との関係を示すグラフである。図１中の「溝なし」は、仕上げ焼鈍皮膜が除去された一方向性電磁鋼板における関係を示し、「溝あり」は、仕上げ焼鈍皮膜が除去され、かつ表面に溝が形成された一方向性電磁鋼板における関係を示している。なお、溝の深さは２０μｍとし、溝の幅は１００μｍとし、溝のピッチは５ｍｍとした。

図１に示すように、溝の形成により鉄損が低下し、また、外部応力によって一方向性電磁鋼板全体に作用する外部張力が大きくなるほど、鉄損が低下する。従来の製品化されている一方向性電磁鋼板では、その表面に塗布された皮膜により応力が一方向性電磁鋼板に作用しており、その大きさは、図１中の約５ＭＰａの外部張力に相当する。

但し、皮膜と一方向性電磁鋼板との密着性等の限界により、５ＭＰａ以上の外部張力を安定して得ることは難しい。また、製造プロセスのばらつき等により、設計通りの表面性状、即ち十分な外部張力が得られず、良好な鉄損特性が得られない場合もある。従って、一方向性電磁鋼板の表面への溝の形成と皮膜の塗布とを組み合わせた従来の技術では、鉄損が低い一方向性電磁鋼板を安定して製造することが難しい。

次に、本発明の実施形態について説明する。図２は、一方向性電磁鋼板に生じる磁区構造を示す図である。一般に、一方向性電磁鋼板の磁化容易軸は圧延方向を向いているため、磁区２１は圧延方向に平行又は反平行な磁気スピン２２で構成される。そして、互いに磁気スピン２２の方向が逆向きの磁区２１の境界には１８０度磁壁２３が存在する。また、圧延方向に直交する方向（板幅方向）における磁区の寸法は１８０度磁区幅とよばれる。このような一方向性電磁鋼板の表面に板幅方向に延びる溝を形成すると、１８０度磁区幅が狭くなり、磁区が細分化される。磁区の細分化は、磁壁の移動距離を減少させるので、磁壁の移動に伴って誘導される渦電流損が低下する。

本発明者らは、溝の形成による磁区の細分化のメカニズムについて磁区構造解析から検討した結果、図３に示すように、溝３１の側面に磁極３３が発生し、磁極３３が磁区３２の再構成を促し、結果的に１８０度磁区が細分化されることを見出した。更に、本発明者らは、図３に示すように、溝３１の近傍では、磁気スピン３２の迂回が生じるため磁極３３の発生が弱まっていることも見出した。

そこで、本発明の実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、板幅方向に延びる主溝４１（第１の溝）を起点として圧延方向に延びる線分状の複数の副溝４４（第２の溝）を設けている。そして、主溝４１及びこれを起点とする複数の副溝４４から溝４５を構成し、このような溝４５を、圧延方向に、複数、互いに平行に配列している。この結果、磁気スピン４２の迂回が抑えられ、主溝４１の側面に垂直な方向を向く磁気スピン４２の割合が増加し、主溝４１の側面の磁極４３の発生が強められる。

図５は、本発明の実施形態に係る一方向性電磁鋼板における鉄損Ｗ１７／５０（周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．７Ｔ）と外部張力との関係を示すグラフである。なお、本発明の実施形態に係る一方向性電磁鋼板は、次のようにして製造した。先ず、一方向性電磁鋼板の表面から仕上げ焼鈍皮膜を除去し、皮膜が存在しない表面に、湿式のエッチングにより溝４５を形成した。このとき、副溝４４の奥行きａを１５０μｍ、互いに隣接する副溝４４の間隔ｂを５０μｍ、副溝４４の幅ｃを５０μｍ、主溝４１の幅ｄを５０μｍ、主溝４１及び副溝４４の深さｅを１５μｍとした。また、主溝４１が延びる方向を板幅方向とし、副溝４４が延びる方向を圧延方向とし、互いに隣接する主溝４１の間隔（配列間隔）ｆを５ｍｍとした。次いで、８００℃で２時間の歪取焼鈍を行った。なお、主溝４１の間隔（配列間隔）ｆは、主溝４１の中心線間の距離を意味し、ピッチとよばれることもある。

図５には、比較のために、本発明の実施形態の他に、図１中の「溝あり」における関係も示している。上述のように、製品化されている一方向性電磁鋼板には、皮膜の塗布により約５ＭＰａの外部張力に相当する応力が作用している。従って、溝が形成され、更に皮膜が塗布された従来の一方向性電磁鋼板の鉄損は０．７５Ｗ／ｋｇ程度である。これに対し、本発明の実施形態では、外部張力が作用していない状態、つまり、皮膜が塗布されていない状態でも、鉄損は０．７５Ｗ／ｋｇ程度である。このことは、本発明の実施形態では、皮膜が塗布されていない状態でも、溝だけなく皮膜によっても鉄損が下げられている従来の一方向性電磁鋼板と同程度にまで鉄損を下げることができることを意味している。従って、本発明の実施形態に皮膜を塗布した場合に、製造プロセスのばらつき等により、５ＭＰａ程度の外部張力に相当する応力を得られなくても、確実に鉄損を低下させることができる。更に、歪取焼鈍後においても低い鉄損を得ることができる。

このように、本発明の実施形態では、溝４１に主溝４１及び複数の溝４４が含まれている。この結果、溝の側面に発生する磁極量が増加し、磁区の再構成が促され、１８０度磁区が細分化され、渦電流損が低減される。従って、製造プロセスのばらつき等により、５ＭＰａ程度の外部張力に相当する応力を得られなくても、確実に鉄損を低下させることができる。また、歪取焼鈍が行われても、鉄損を低く維持することができる。このため、巻き鉄心用の材料に好適である。

なお、副溝４４は、平面視で主溝４１の両側に形成されている必要はなく、主溝４１の片側のみに形成されていてもよい。この場合でも、副溝４４の近傍において磁気スピンの迂回が抑制されるため、従来のものと比較して、主溝４１の側面に垂直な方向を向く磁気スピン４２の割合が増加する。

次に、効果をより確実に得るための溝４５に関する条件について説明する。つまり、奥行きａ、間隔ｂ、幅ｃ、幅ｄ、深さｅ、配列間隔ｆ、及び主溝４１が延びる方向と圧延方向とがなす角度ｇ等の好ましい範囲について説明する。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板における副溝４４の奥行きａ及び副溝４４の間隔ｂと鉄損との関係について調査した。この調査では、一方向性電磁鋼板の製造に際して、仕上げ焼鈍皮膜を除去し、その表面に、湿式のエッチングにより深さｅが１５μｍの複数の溝４５を形成した。湿式のエッチングの際には、平面形状が櫛歯状の開口部を備えたレジストをマスクとして用いた。なお、副溝４４の幅ｃ及び主溝４１の幅ｄは間隔ｂに一致させた。また、主溝４１は圧延方向に直交する方向（板幅方向）に延びるように形成し、配列間隔ｆは５ｍｍとした。そして、奥行きａ及び間隔ｂが異なる種々の一方向性電磁鋼板の試料の鉄損を測定した。この結果を図６に示す。図６は、一方向性電磁鋼板における奥行きａ及び間隔ｂと鉄損との関係を示すグラフである。なお、図６中の破線は、約０．７５Ｗ／ｋｇの鉄損Ｗ１７／５０を示しており、この値は、直線状の溝のみが形成され、更に張力皮膜が塗布された従来の一方向性電磁鋼板の鉄損と同程度である。

図６に示す結果から、奥行きａが１００μｍから５００μｍまでの範囲内にある場合は、間隔ｂが２０μｍから３００μｍまでの範囲内にあれば、０．７５Ｗ／ｋｇよりも低い鉄損が得られることが解かる。奥行きａが５００μｍを超えた試料では、鉄損がやや高くなった。これは、副溝４４の割合の増加に伴って磁性を示す部分が減り、非磁性の部分が増加するため、磁束密度が低下したからである。また、間隔ｂが３００μｍを超えた試料でも、鉄損がやや高くなった。これは、副溝４４の割合が低いため、磁気スピン４２の迂回が生じやすかったからである。つまり、副溝４４が形成されていない状態に近づいたからである。なお、間隔ｂを２０μｍ以上としたのは、２０μｍ未満の間隔ｂで副溝４４を安定して製造することが容易ではないからである。

従って、副溝４４の奥行きａは１００μｍ〜５００μｍであることが好ましく、副溝４４の間隔ｂは２０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板における溝４５の深さｅと鉄損との関係について調査した。この調査では、一方向性電磁鋼板の製造に際して、上記の調査と同様の方法により溝４５を形成した。なお、副溝の４４の奥行きａは２００μｍとし、副溝４４の間隔ｂ、副溝４４の幅ｃ、及び主溝４１の幅ｄは５０μｍとした。また、主溝４１は板幅方向に延びるように形成し、配列間隔ｆは５ｍｍとした。そして、深さｅが異なる種々の一方向性電磁鋼板の試料の鉄損を測定した。この結果を図７に示す。図７は、一方向性電磁鋼板における深さｅと鉄損との関係を示すグラフである。なお、図７中の破線は、約０．７５Ｗ／ｋｇの鉄損Ｗ１７／５０を示している。また、図７中の「副溝なし」は、直線状の溝のみが形成され、更に張力皮膜が塗布された従来の一方向性電磁鋼板の鉄損を示している。

図７に示す結果から、深さｅが５μｍから３０μｍまでの範囲内にあれば、０．７５Ｗ／ｋｇよりも低い鉄損が得られることが解かる。つまり、副溝４４が形成されていない場合と比較して、低い鉄損が得られることが解かる。深さｅが３０μｍを超えた試料では、鉄損がやや高くなった。これは、溝４５の割合の増加に伴って磁性を示す部分が減り、非磁性の部分が増加するため、磁束密度が低下したからである。また、深さｅが５μｍ未満の試料でも、鉄損がやや高くなった。これは、磁極４３が発生し得る面積が小さくなり、磁極４３の総量が減少したからである。

従って、溝４５の深さｅは、５μｍ〜３０μｍであることが好ましい。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板における副溝４４の幅ｃ及び主溝４１の幅ｄと鉄損との関係について調査した。この調査では、一方向性電磁鋼板の製造に際して、上記の調査と同様の方法により溝４５を形成した。なお、副溝４４の奥行きａは２００μｍとし、副溝４４の間隔ｂは５０μｍとした。また、主溝４１は板幅方向に延びるように形成し、配列間隔ｆは５ｍｍとした。そして、幅ｃ及び幅ｄが異なる種々の一方向性電磁鋼板の試料の鉄損を測定した。この結果を図８に示す。図８は、一方向性電磁鋼板における幅ｃ及び幅ｄと鉄損との関係を示すグラフである。なお、図８中の破線は、約０．７５Ｗ／ｋｇの鉄損Ｗ１７／５０を示している。

図８に示す結果から、幅ｃが２０μｍから３００μｍまでの範囲内にあり、幅ｄが２０μｍ〜３００μｍの範囲内にある場合に、０．７５Ｗ／ｋｇよりも低い鉄損が得られることが解かる。幅ｃが３００μｍを超えた試料では、鉄損がやや高くなった。これは、副溝４４の先端部付近において磁気スピン４２が迂回しやすくなり、磁区の細分化が鈍り、磁極４３の総量が減少したからである。また、幅ｄが３００μｍを超えた試料でも、鉄損がやや高くなった。これは、主溝４１の割合の増加に伴って磁性を示す部分が減り、非磁性の部分が増加するため、磁束密度が低下したからである。なお、幅ｃ及び幅ｄを２０μｍ以上としたのは、２０μｍ未満の幅ｃで副溝４４を安定して形成すること、及び２０μｍ未満の幅ｄで主溝４１を安定して形成することが容易ではないからである。

従って、副溝４４の幅ｃは２０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、主溝４１の幅ｄは２０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板における溝４５の配列間隔ｆと鉄損との関係について調査した。この調査では、一方向性電磁鋼板の製造に際して、上記の調査と同様の方法により溝４５を形成した。なお、副溝４４の奥行きａは２００μｍとし、副溝４４の間隔ｂ、副溝４４の幅ｃ、及び主溝４１の幅ｄは５０μｍとし、溝４５の深さｅは１５μｍとした。また、主溝４１は板幅方向に延びるように形成した。そして、配列間隔ｆが異なる種々の一方向性電磁鋼板の試料の鉄損を測定した。この結果を図９に示す。図９は、一方向性電磁鋼板における配列間隔ｆと鉄損との関係を示すグラフである。なお、図９中の破線は、約０．７５Ｗ／ｋｇの鉄損Ｗ１７／５０を示している。

図９に示す結果から、配列間隔ｆは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあることが好ましいといえる。配列間隔ｆが１ｍｍ未満の試料では、鉄損がやや高くなった。これは、溝４５の割合の増加に伴って磁性を示す部分が減り、非磁性の部分が増加するため、磁束密度が低下したからである。また、配列間隔ｆが１０ｍｍを超えた試料でも、鉄損がやや高くなった。これは、副溝４４の割合が低いため、磁気スピン４２の迂回が生じやすかったからである。

本発明者らは、一方向性電磁鋼板における主溝４１が延びる方向と圧延方向との間の角度ｇと鉄損との関係について調査した。この調査では、一方向性電磁鋼板の製造に際して、上記の調査と同様の方法により溝４５を形成した。なお、副溝４４の奥行きａは２００μｍとし、副溝４４の間隔ｂ、副溝４４の幅ｃ、及び主溝４１の幅ｄは５０μｍとし、溝４５の深さｅは１５μｍとした。また、配列間隔ｆは５ｍｍとした。そして、角度ｇが異なる種々の一方向性電磁鋼板の試料の鉄損を測定した。この結果を図１０に示す。図１０は、一方向性電磁鋼板における角度ｇと鉄損との関係を示すグラフである。なお、図１０中の破線は、約０．７５Ｗ／ｋｇの鉄損Ｗ１７／５０を示している。

図１０に示す結果から、角度ｇは５０°〜１３０°であることが好ましいといえる。図１１に、５０°〜１３０°の角度ｇと圧延方向との関係を示す。図１１に示すように、５０°〜１３０°という範囲は、主溝４１が延びる方向の板幅方向からのずれが４０°以内の範囲に相当する。そして、角度ｇが５０°未満となるか、１３０℃を超えると、磁化容易軸の方向、即ち圧延方向を向いている磁気スピン４２が主溝４１の側面を貫く割合が小さくなり、磁区の細分化が十分にならず、鉄損がやや高くなる。

なお、本実施形態では、主溝４１が延びる方向と圧延方向との間の角度ｇが９０°の場合、副溝４４の平面形状は長方形であるが、角度ｇが５０°〜１３０°の範囲内で９０°ではない場合、副溝４４の平面形状は平行四辺形となる。このよう場合であっても、上記の奥行きａ、間隔ｂ及び幅ｃの好ましい範囲は角度ｇが９０°の場合と同様である。

このように、奥行きａは１００μｍ〜５００μｍの範囲内にあることが好ましく、間隔ｂは２０μｍ〜３００μｍの範囲内にあることが好ましく、幅ｃは２０μｍ〜３００μｍの範囲内にあることが好ましい。また、幅ｄは２０μｍ〜３００μｍの範囲内にあることが好ましく、深さｅは５μｍ〜３０μｍの範囲内にあることが好ましく、配列間隔ｆは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあることが好ましく、角度ｇは５０°〜１３０°の範囲内にあることが好ましい。

なお、溝４５を形成する方法は特に限定されない。例えば、歯車を用いた加工により形成してもよく、プレス加工、電解エッチングによる加工、無電解エッチングによる加工、乾式エッチングによる加工、レーザ光を用いた加工、ウォータージェット加工、又はブラスト加工により形成してもよい。また、機械加工である切削により形成してもよく、放電加工により形成してもよい。また、エッチングを行う場合等にはレジストのパターニングが必要になることがあるが、このパターニングの方法も特に限定されない。例えば、ホトリソグラフィー、グラビア印刷、レーザパターニング等を採用してもよい。また、主溝４１及び副溝４４の断面の形状も特に限定されず、例えば、矩形、台形、及び、矩形又は台形等が歪んだ形等が挙げられる。いずれにしても、一方向性電磁鋼板の表面に凹状の主溝４１及び副溝４４が形成されていればよい。

副溝４４の平面形状も特に限定されない。例えば、図１２に示すように、副溝４４の主溝４１と繋がる部分の近傍が湾曲して、副溝４４の間に存在する突起部分４６の平面形状が楕円状になっていてもよい。但し、圧延方向の奥行きａ及びこれに直交する方向の寸法（幅ｃ）を定義できる形状であることが好ましい。図１２に示す例では、副溝４４間の突起部分４６の長さが奥行きａに相当し、突起部分４６の根元の幅が間隔ｂに相当し、隣り合う突起部分４６の根元の間隔が幅ｃに相当し、互いに対向する突起部分４６の先端の間隔が幅ｄに相当する。

湿式のエッチング等により溝４５を形成しようとすると、若干とはいえ一方向性電磁鋼板の表面に平行な方向にもエッチングが進行し得るため、副溝４４の主溝４１と繋がる部分の近傍は湾曲しやすい。

また、図１３に示すように、副溝４４は、主溝４１を対称の中心とした鏡面対称で配置されていなくてもよい。更に、奥行きａ、間隔ｂ、及び幅ｃが一定である必要はない。但し、各副溝４４において、奥行きａ、間隔ｂ、及び幅ｃが上記の範囲内にあることが好ましい。

更に、副溝４４は１８０度磁壁と整合するように形成されていることが好ましいが、必ずしも整合していなくてもよい。つまり、副溝４４が隣り合う２個の磁区にわたって形成されていても、磁気スピンの迂回を低減することができる。また、１８０度磁区幅よりも幅ｃが狭い副溝４４が１個の磁区内に位置していても、磁気スピンの迂回を低減することができる。

次に、本発明者らが行った実験について説明する。これらの実験における条件等は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した例であり、本発明は、これらの例に限定されるものではない。

（第１の実験）
第１の実験では、先ず、Ｓｉを約３質量％含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、厚さが０．２３ｍｍの一方向性電磁鋼板を作製した。その後、一方向性電磁鋼板の表面に、レジストを塗布し、湿式エッチングにより、表１に示すように、奥行きａ、間隔ｂ、幅ｃ、幅ｄ、深さｅ、配列間隔ｆ、及び角度ｇが異なる種々の形状の溝を形成した。このとき、レジストの開口部の平面形状は、櫛歯状とした。上記の寸法は、レジストのパターン及び湿式エッチング時間の変更により調整した。そして、単板磁気装置を用いて、各一方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ１７／５０を測定した。鉄損Ｗ１７／５０は、周波数が５０Ｈｚ、磁束密度が１．７Ｔのときの鉄損の値を示す。この結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４では、溝の寸法が好ましい範囲内にあるため、特に低い鉄損が得られた。

（第２の実験）
第２の実験では、第１の実験の実施例Ｎｏ．１及びＮｏ．２の一方向性電磁鋼板に対して、８００℃で２時間の歪取焼鈍を施した。そして、単板磁気装置を用いて、各一方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ１７／５０を測定した。また、第１の実験と同様にして作製した一方向性電磁鋼板に対して、溝の形成を行わずにレーザ光の照射により歪を生じさせた比較例Ｎｏ．１１も作製した。比較例Ｎｏ．１１の作製では、一方向性電磁鋼板の表面に、圧延方向に５ｍｍの間隔でレーザ光を照射した。そして、比較例Ｎｏ．１１の鉄損Ｗ１７／５０を測定した。更に、比較例Ｎｏ．１１に８００℃で２時間の歪取焼鈍を施し、その後の鉄損Ｗ１７／５０も測定した。これらの結果を表２に示す。

表２から明らかなように、本発明範囲に属する実施例Ｎｏ．１及びＮｏ．２では、歪取焼鈍によっても鉄損Ｗ１７／５０がほとんど上昇しなかった。一方、比較例Ｎｏ．１１では、副溝を形成していないため、歪取焼鈍により鉄損Ｗ１７／５０が大きく上昇してしまった。このことから、実施例Ｎｏ．１及びＮｏ．２は、歪取焼鈍に対する耐性が高いといえる。

（第３の実験）
第３の実験では、先ず、Ｓｉを約３質量％含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、厚さが０．２３ｍｍの一方向性電磁鋼板を作製した。その後、一方向性電磁鋼板の表面に、歯車を用いた加工又はプレス加工により、表３に示すように、奥行きａ、間隔ｂ、幅ｃ、幅ｄ、深さｅ、配列間隔ｆ、及び角度ｇが異なる種々の形状の溝を形成した。次いで、第２の実験と同様に、８００℃で２時間の歪取焼鈍を施した。そして、単板磁気装置を用いて、各一方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ１７／５０を測定した。この結果を表３に示す。なお、比較例Ｎｏ．１２では、歯車を用いた加工により副溝がない直線状の溝を形成し、比較例Ｎｏ．１３では、プレス加工により副溝がない直線状の溝を形成した。

表３から明らかなように、本発明範囲に属する実施例Ｎｏ．７及びＮｏ．８では、低い鉄損を得ることができた。一方、比較例Ｎｏ．１２及び比較例Ｎｏ．１３では、副溝を形成していないため、鉄損が高くなった。

本発明は、例えば、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板利用産業において利用することができる。

本発明に係る一方向性電磁鋼板は、鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方を、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、を有し、前記第２の溝の奥行きが１００μｍ乃至５００μｍであり、前記第２の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、前記第２の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであり、前記第２の溝の間隔が２０μｍ乃至３００μｍであることを特徴とする。

本発明に係る一方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方に、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、を形成する工程を有し、前記第２の溝の奥行きが１００μｍ乃至５００μｍであり、前記第２の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、前記第２の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであり、前記第２の溝の間隔が２０μｍ乃至３００μｍであることを特徴とする。

Claims

鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方を、前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、
前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、
を有することを特徴とする一方向性電磁鋼板。
前記第２の方向は前記圧延方向と平行であることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記圧延方向と前記第１の方向との間の角度が５０°乃至１３０°であることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記第１の溝の配列間隔が１ｍｍ乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記第１の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、
前記第１の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記第２の溝の奥行きが１００μｍ乃至５００μｍであり、
前記第２の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、
前記第２の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであり、
前記第２の溝の間隔が２０μｍ乃至３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記複数の第１の溝は、互いに平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記複数の第２の溝は、互いに平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記第２の溝は、前記第１の溝の一側方のみに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
前記第２の溝は、前記第１の溝の両側方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向性電磁鋼板。
鋼板の表面又は裏面の少なくとも一方に、
前記鋼板の圧延方向から傾斜した第１の方向に横切る複数の第１の溝と、
前記第１の溝を起点とし、前記第１の方向から傾斜した第２の方向に延びる所定の長さの複数の第２の溝と、
を形成する工程を有することを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記第２の方向は前記圧延方向と平行であることを特徴とする請求項１１に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記圧延方向と前記第１の方向との間の角度が５０°乃至１３０°であることを特徴とする請求項１１に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記第１の溝の配列間隔が１ｍｍ乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記第１の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、
前記第１の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記第２の溝の奥行きが１００μｍ乃至５００μｍであり、
前記第２の溝の幅が２０μｍ乃至３００μｍであり、
前記第２の溝の深さが５μｍ乃至３０μｍであり、
前記第２の溝の間隔が２０μｍ乃至３００μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。