JPWO2013161863A1 - 方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、巻トランスの鉄芯材料等に用いられる方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。特に、レーザ加工によってその表面に溝を形成して鉄損を低減させた方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。
本願は、2012年04月27日に、日本に出願された特願2012−103212号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ところで、レーザ法においては次のような問題があった。特許文献5の発明により、鋼板表面に現れる突起が最小化されたとはいえ、溝の底部付近には、レーザ照射に伴う溶融再凝固部が依然存在し、これによる鋼板の変形、より具体的には圧延方向の反り(いわゆるL反り)が発生する。複数の鋼板を組み合わせてトランスに仕上げた際に、この変形の影響から占積率が低下してしまい、トランスの性能が低下する問題がある。また、同じく変形の影響から、積層及び圧縮過程で局部的な応力集中が生じる結果、トランスとしての鉄損を劣化させる可能性もある。
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用する。すなわち、
(1)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、レーザビームの照射によって、搬送方向と交差する方向に延在する溝が前記搬送方向に所定のピッチPLで形成された方向性電磁鋼板であって、前記溝の溝幅方向の中心線の最小二乗法による線形近似線と、前記中心線上の各位置との間の距離の標準偏差値D、及び前記ピッチPLの関係が、下記の式(1)を満たし;前記中心線上の各位置における接線と、前記搬送方向と直交する方向との成す平均角度が、0°超30°以下である。
(5)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、方向性電磁鋼板にレーザビームを照射して、搬送方向と交差する方向に延在する溝を前記搬送方向に所定のピッチPLで形成する方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記溝の溝幅方向の中心線の最小二乗法による線形近似線と、前記中心線上の各位置との間の距離の標準偏差値D、及び前記ピッチPLの関係が、下記の式(1)を満たし;前記中心線上の各位置における接線と、前記搬送方向と直交する方向との成す平均角度が、0°超30°以下である。
上記の態様によれば、鉄損を低減させるために、レーザ加工によって、表面に溝が形成された方向性電磁鋼板において、その溝に起因する圧延方向の反り等の変形を抑制することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、上記元素の他、不可避的不純物として、または磁気特性を良好にする元素としてCu、Cr、Sn、Sb、Ti、B、Ca、REM(Y、Ce、La等の希土類元素)等を、方向性電磁鋼板の機械特性および磁気特性を損なわない範囲で含有してもよい。
以下では、レーザ光源LO1、LO2、LO3(以下省略)のいずれかを特定する必要がない場合には、レーザ光源LOと総称する。また、レーザスキャナLS1、LS2、LS3(以下省略)のいずれかを特定する必要がない場合には、レーザスキャナLSと総称する。また、レーザビームLB1、LB2、LB3(以下省略)のいずれかを特定する必要がない場合には、レーザビームLBと総称する。
これら2枚のガルバノミラーGM1及びGM2の角度を調整することで、集光レンズ6により集光されたレーザビームLBを鋼板1上で高速走査することができる。図5Aに示したレーザスキャナLSの構成例では、ガルバノミラーGM2の回転によって、主として圧延方向に直交する方向(板幅方向)へのレーザビームLBのスキャンが行われる。また、ガルバノミラーGM1の回転は、主として板幅方向に直交する方向(つまり圧延方向)の走査により、線形近似線からの隔たり(振幅)を作り出す役割を担っている。集光レンズ6は、2枚のガルバノミラーGM1及びGM2の振れ角の組合せに応じて発生するワークディスタンスの変化を補正するために、レーザビームLBの光軸方向に前後して動作可能となっている。もちろん、レーザスキャナLSの構成は、図5Aに示す構成に限らず、鋼板1内に2次元的に曲線G(溝G)を描けるものであれば良い。
例えば、図5Bに示すように、特許文献5に開示されたようなポリゴンミラーに1枚のガルバノミラーを組み合わせた構成も考えられる。
図5Bに示すレーザスキャナLSの構成例では、ポリゴンミラー10の回転によって、主として板幅方向へのレーザビームLBのスキャンが行われる。また、ガルバノミラーGM1の回転は、主として圧延方向の走査により、線形近似線からの隔たり(振幅)を作り出す役割を担っている。fθレンズ20が集光レンズとして用いられている。レーザビームLBのスキャンに伴って、レーザビームLBがfθレンズ20へ斜入射しても、レーザビームLBの焦点を鋼板1上に維持することができる。
また、例えば、図5Cに示すように、2本のレーザビームLBに対して共通のポリゴンミラー10を用いる構成とすれば、鋼板1の板幅方向全体に溝Gを形成するために複数のレーザスキャナLSを用いる必要がある場合に、レーザスキャナLSの台数を削減できるので、製造装置全体を小型化することが可能である。
PL=T×VL …(4)
3 光ファイバ
5 コリメータ
6 集光レンズ
10 ポリゴンミラー
20 fθレンズ
LB レーザビーム
PL 溝ピッチ
LO レーザ光源
LS レーザスキャナ
G 溝(曲線)
Gs 曲線群
(1)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、レーザビームの照射によって、搬送方向と交差する方向に延在する溝が前記搬送方向に所定のピッチPLで形成され、前記溝内に溶融凝固部が形成された方向性電磁鋼板であって、前記溝は、前記方向性電磁鋼板に曲線状に形成され;前記溝の溝幅方向の中心線の最小二乗法による線形近似線と、前記中心線上の各位置との間の距離の標準偏差値D、及び前記ピッチPLの関係が、下記の式(1)を満たし;前記中心線上の各位置における接線と、前記搬送方向と直交する方向との成す平均角度が、0°超30°以下である。
(4)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、上記(1)に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、方向性電磁鋼板にレーザビームを照射して、搬送方向と交差する方向に延在する溝を前記搬送方向に所定のピッチPLで形成する方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記溝の溝幅方向の中心線の最小二乗法による線形近似線と、前記中心線上の各位置との間の距離の標準偏差値D、及び前記ピッチPLの関係が、下記の式(1)を満たし;前記中心線上の各位置における接線と、前記搬送方向と直交する方向との成す平均角度が、0°超30°以下である。
(1)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、レーザビームの照射によって、搬送方向と交差する方向に延在する溝が前記搬送方向に所定のピッチPLで形成され、前記溝内に溶融再凝固部が形成された方向性電磁鋼板であって、前記溝は、前記方向性電磁鋼板に曲線状に形成され;前記溝の溝幅方向の中心線の最小二乗法による線形近似線と、前記中心線上の各位置との間の距離の標準偏差値D、及び前記ピッチPLの関係が、下記の式(1)を満たし;前記中心線上の各位置における接線と、前記搬送方向と直交する方向との成す平均角度が、0°超30°以下である。
Claims (6)
- 前記溝は、前記方向性電磁鋼板に曲線状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板。
- 前記溝は、前記方向性電磁鋼板の表面及び裏面に形成されていることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
- 前記表面に形成された溝の位置は、前記裏面に形成された溝の位置と同じ位置であることを特徴とする請求項3に記載の方向性電磁鋼板。
- 前記レーザビームの波長が、0.4〜2.1μmの範囲にあることを特徴とする請求項5に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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