KR102483111B1 - 방향성 전자 강판 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 방향성 전자 강판은, 홈이 마련된 강판 표면을 갖고, 상기 홈의 홈 길이 방향을 따라 연장되는 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이고, 상기 홈 길이 방향 및 상기 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 상기 표면 돌기를 본 경우에, 상기 표면 돌기의 윤곽선에 나타나는 피크점 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 상기 홈 길이 방향의 합계 길이가, 상기 표면 돌기의 상기 홈 길이 방향의 전체 길이에 대해 30％ 이상의 길이이다.

Description

방향성 전자 강판

본 발명은 방향성 전자 강판에 관한 것이다.

본원은, 2018년 2월 8일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-021104호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

일반적으로 방향성 전자 강판이란, 강판 중의 결정립의 방위가 {110}<001> 방위로 고도로 집적되어, 자화 용이축이 길이 방향으로 정렬된 강판을 말한다. 자화 용이축이 길이 방향으로 정렬되어 있기 때문에, 철손이 적고 자성이 우수하다는 특성을 갖는 전자 강판을 말한다.

이 방향성 전자 강판은, 압연 방향으로 자화가 향한 자구(줄무늬형 자구)가 자벽을 사이에 두고 복수 배열된 구조를 갖고, 이들 자벽 중 다수는, 180°자벽이고, 방향성 전자 강판은, 압연 방향으로 자화되기 쉽다. 그 때문에, 비교적 작은 일정한 자화력에 있어서, 자속 밀도는 높고, 철손이 낮다.

따라서, 방향성 전자 강판은, 트랜스의 철심 재료로서 매우 우수하다.

철손의 지표로는, 일반적으로 W17/50[W/kg]이 사용된다. W17/50은, 주파수 50Hz에 있어서 최대 자속 밀도가 1.7T가 되도록 교류 여자하였을 때, 방향성 전자 강판에 발생되는 철손의 값이다. 이 W17/50을 작게 하면, 보다 효율이 높은 트랜스를 제조할 수 있다.

방향성 전자 강판은, 압연 방향(반송 방향)에 대략 수직이고, 또한 일정 주기(일정 간격)의 변형을 부여하면, 철손이 더 저하된다. 이 경우, 국소적인 변형에 의해 압연 방향과 자화가 직교하는 환류형 자구가 형성되고, 거기서의 에너지 증분을 근원으로 하여 대략 직사각형의 줄무늬형 자구의 자벽 간격이 좁아진다(줄무늬형 자구의 폭이 작아진다). 철손(W17/50)은, 180° 자벽의 간격에 양의 상관을 갖기 때문에, 이 원리에 의해 철손이 저하된다. 그런데, 이 국소적인 변형을 이용하는 방향성 전자 강판의 철손의 저하 방법은, 권취 철심의 가공 변형에 의한 철손의 악화를 해소하기 위해 실시하는 응력 제거 어닐링(800℃에서 2시간 정도의 어닐링)에 의해, 그 효과가 상실되어 버린다. 응력 제거 어닐링을 행하였을 때라도, 저철손화의 효과가 상실되지 않는 방법으로는, 압연 방향과 교차하는 방향으로, 주기적인 홈을 도입하는 방법이 일반적으로 사용된다.

철심의 철손 저감을 목적으로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 마무리 어닐링 전의 방향성 전자 강판에 선형 결함을 도입함으로써 철손을 개선하는 취지 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 파장을 한정한 연속파 레이저 빔을 조사함으로써, 고파워 효율로 전자 강판 표면에 홈을 형성하여 철손을 저감하는 취지가 개시되어 있다.

여기서, 홈을 형성하는 방법의 종래 기술을 설명한다. 전해 에칭에 의한 방법에서는, 예를 들어 냉연판의 표면에 그라비아 인쇄에 의해 선형에 구멍이 개방된 레지스트막을 인쇄하고, 전해 에칭에 의해 홈을 형성한 후에 레지스트막을 제거한다. 이 방법에서는, 공정이 복잡해져 제조 비용이 높아지고, 처리 속도에 한계가 있다.

기계적인 치형 프레스에 의한 방법에서는, 전자 강판이 약 3％인 Si를 포함하는 매우 단단한 강판이기 때문에, 치형의 마모 및 손상이 발생되기 쉽다. 치형이 마모되면 홈 깊이에 변동이 발생되기 때문에, 철손 개선 효과가 불균일해진다.

레이저 조사에 의한 방법(레이저법이라 기재함)에서는, 고파워 밀도의 집광 레이저 빔에 의해 고속 홈 가공이 가능하다는 이점이 있다. 또한, 레이저법이 비접촉 가공이기 때문에, 레이저 파워 등의 제어에 의해 안정되게 균일한 홈 가공을 행할 수 있다.

또한, 종래에는, 레이저 광원으로서 비교적 고파워가 용이하게 얻어지는 CO₂ 레이저가 사용되고 있지만, CO₂ 레이저의 파장은, 9 내지 11㎛ 대역이며, 이 파장의 레이저 광은, 가공점(가공 위치)에서 발생되는 금속 증기나 플라스마에 의해 크게 흡수된다. 그 때문에, 강판 표면으로의 레이저 광의 도달 파워가 감소되고 가공 효율이 저하된다. 또한, 레이저 광을 흡수하여 가열 및 팽창된 플라스마나 금속 증기가 2차 열원으로서 작용하고, 홈의 단부(견부)의 주변을 용융시키기 위해, 용융량이 증가하여 홈의 형상(예를 들어, 용융 돌기의 증대)이 악화된다.

일본 특허 공개 소59-197520호 공보 일본 특허 제5234222호 공보

상기한 바와 같은 종래의 기계 가공이나 전해 에칭 등에 의한 홈 도입형의 내SRA 자구 제어 기술에서는 방향성 전자 강판의 철손 저감 효과가 충분하지 않고, 가일층 철손 개선이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 철심의 철손을 저감할 수 있는 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하여 관계되는 목적을 달성하기 위해, 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명의 일 형태에 관한 방향성 전자 강판은, 홈이 마련된 강판 표면을 갖는 방향성 전자 강판이며, 상기 홈의 홈 폭 방향의 단부로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역에 있어서, 상기 강판 표면으로부터 융기되는 표면 돌기가 상기 홈의 홈 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이고, 상기 홈 길이 방향 및 상기 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 상기 표면 돌기를 본 경우에, 상기 표면 돌기의 윤곽선에 나타나는 피크점 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 상기 홈 길이 방향의 합계 길이가, 상기 표면 돌기의 상기 홈 길이 방향의 전체 길이에 대해 30％ 이상의 길이이다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 철심 제조에 있어서의, 방향성 전자 강판의 적층 시에 당해 방향성 전자 강판이 갖는 돌기에 의한 선형의 탄성 응력에 의해, 홈 도입형 자구 제어 효과 이상의 자구 제어 효과가 얻어지고, 철심의 철손을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 강판 표면에 마련된 홈의 패턴 예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 홈 길이 방향에 직교하는 단면에서 홈과 그 주변부에 존재하는 표면 돌기를 본 모식도이다.
도 3은 홈 길이 방향 및 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 홈의 주변부에 존재하는 표면 돌기를 본 모식도이다.
도 4는 본 실시 형태에서 사용되는 레이저 광원 및 레이저 빔 조사 장치를 구비하는 제조 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(이하, 본 전자 강판이라 약칭함)은, 홈이 마련된 강판 표면을 갖는 방향성 전자 강판이다. 본 전자 강판에서는, 홈의 홈 폭 방향의 단부로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역에 있어서, 강판 표면으로부터 융기되는 표면 돌기가 홈의 홈 길이 방향을 따라 연장된다. 표면 돌기의 평균 돌기 높이는 5㎛ 초과 10㎛ 이하이다.

또한, 본 전자 강판에 있어서, 홈 길이 방향 및 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 표면 돌기를 본 경우에, 표면 돌기의 윤곽선에 나타나는 피크점 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 합계 길이가, 표면 돌기의 홈 길이 방향의 전체 길이에 대해 30％ 이상의 길이이다.

이하의 설명에서, 형상이나 기하학적 조건 그리고 그것들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」, 「수직」, 「동일」, 「직각」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 구속되지 않고, 마찬가지 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함하여 해석하기로 한다.

레이저 빔 조사에 의한 홈 형성에서는, 강판 표면에서 레이저 빔이 흡수되고, 강판의 금속(지철)이 용융되어 미세한 용융 액적이 비산되거나, 비점까지 가열된 강판 표면의 지철이 증발되거나 하여 홈이 형성된다. 강판 표면의 용융물은, 가공점(레이저 빔 조사점)에 있어서의 고온의 금속 증기 혹은 플라스마의 압력에 의해 비산된다. 한편, 용융물이 대량으로 발생되는 경우, 압력이 작은 경우 등에는, 용융물이 전부 비산될 수 없고, 형성한 홈의 주변부에 용융물이 부착되어 표면 돌기(돌기, 용융 돌기 등)가 발생된다.

CO₂ 펄스 레이저(조사 대직경)를 사용한 레이저 홈 형성 시험에서는, 홈의 홈 폭 방향의 단부로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역(홈의 주변부)에, 강판 표면으로부터 융기되는 20㎛ 이상의 높이를 갖는 표면 돌기(돌기, 용융 돌기 등)가 발생되고, 강판 표면에 압축력을 곱한 자기 측정(가압 엡스타인 측정)에서는 40％ 정도의 철손 열화가 보이고, 실용화에 이르지 않았다.

연속 조사의 레이저(조사 소직경)를 사용한 레이저 홈 형성 기술에서는, 강판 표면에 형성되는 홈의 홈 폭이 작기 때문에, 초점 위치에서의 돌기의 발생은, 거의 억제할 수 있지만, 강판 표면과 레이저 조사 장치의 거리가 변동하여, 디포커스 상태가 되면, 강판 표면에서의 돌기의 발생이 현저해진다.

레이저로의 홈 도입형 내SRA 자구 제어 기술에 있어서, 레이저의 포커스가 어긋난 경우, 홈의 주변부에 있어서 강판 표면으로부터 융기되는 형으로 발생되는 돌기가 커진다. 이 돌기는, 층간 단락, 적층철심 형성 시에 작용하는 응력에 의한 코어 손실의 증가, 및 적층 점적률의 저하 등을 일으키는 원인이 될 가능성이 있다.

또한, 레이저 홈 형성에 의한 내SRA 자구 제어에 있어서는, 레이저 홈 형성에 의한 홈의 주변부의 돌기가 너무 크면 철심 적층 시의 강판 표면 압축력에 의해 전자 강판 내의 국부적인 탄성 변형에 의해 철손 열화가 발생된다고 생각된다.

한편, 본 발명자들은, 홈의 주변부에 형성되는 표면 돌기의 형태가 이하에 2개의 조건을 만족시키는 경우에, 적층 철심 형성 시에 방향성 전자 강판 내에 변형 도입형의 레이저 자구 제어와 마찬가지의 선형의 탄성 변형이 도입되고, 보다 저철손화가 도모되는 것을 발견하였다.

(조건 1) 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이다.

(조건 2) 홈 길이 방향 및 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 표면 돌기를 본 경우에, 표면 돌기의 윤곽선에 나타나는 피크점 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 합계 길이가, 표면 돌기의 홈 길이 방향의 전체 길이에 대해 30％ 이상의 길이이다.

이하, 본 전자 강판의 각 구성에 대해 설명한다.

(1) 본 전자 강판의 기본 구성

본 전자 강판은, 모강판을 갖고, 필요에 따라, 모강판의 표면에 피막을 갖고 있어도 된다. 피막으로서는, 예를 들어 글라스 피막 및 장력 절연 피막 등을 들 수 있다.

모강판은, 당해 모강판 중의 결정립의 방위가 {110}<001> 방위로 고도로 집적된 강판이며, 압연 방향으로 우수한 자기 특성을 갖는 것이다.

모강판의 화학 조성은, 특별히 한정되지 않고 방향성 전자 강판으로서 공지의 화학 조성 중에서 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 이하, 바람직한 모강판의 화학 조성의 일례에 대해 설명하지만, 모강판의 화학 조성은 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 모강판은, 화학 조성으로서, 질량％로, Si: 0.8％ 내지 7％, C: 0％ 초과 0.085％ 이하, 산 가용성 Al: 0％ 내지 0.065％, N: 0％ 내지 0.012％, Mn: 0％ 내지 1％, Cr: 0％ 내지 0.3％, Cu: 0％ 내지 0.4％, P: 0％ 내지 0.5％, Sn: 0％ 내지 0.3％, Sb: 0％ 내지 0.3％, Ni: 0％ 내지 1％, S: 0％ 내지 0.015％, Se: 0％ 내지 0.015％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 모강판의 화학 조성은, 결정 방위를 {110}<001> 방위로 집적시킨 고스(Goss) 집합 조직으로 제어하기 위해 바람직한 화학 성분이다. 모강판 중의 원소 중, Si 및 C가 기본 원소이며, 산 가용성 Al, N, Mn, Cr, Cu, P, Sn, Sb, Ni, S 및 Se가 선택 원소이다. 이들 선택 원소는, 그 목적에 따라 함유시키면 되므로 하한값을 제한할 필요가 없고, 실질적으로 함유하고 있지 않아도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 본 발명의 효과는 손상되지 않는다. 모강판은, 기본 원소 및 선택 원소의 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 「불순물」이란, 모강판을 공업적으로 제조할 때, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 불가피적으로 혼입되는 원소를 의미한다.

또한, 방향성 전자 강판으로는 2차 재결정시에 순화 어닐링을 거치는 것이 일반적이다. 순화 어닐링에 있어서는 인히비터 형성 원소의 계 밖으로의 배출이 일어난다. 특히 N, S에 대해서는 농도의 저하가 현저해서, 50ppm 이하가 된다. 통상의 순화 어닐링 조건이면, 9ppm 이하, 게다가 6ppm 이하, 순화 어닐링을 충분히 행하면, 일반적인 분석으로는 검출할 수 없는 정도(1ppm 이하)에까지 도달한다.

모강판의 화학 성분은, 강의 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, 모강판의 화학 성분은, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 구체적으로는, 예를 들어 피막 제거 후의 모강판의 중앙 위치로부터 한변이 35㎜인 정사각형의 시험편을 취득하고, 시마즈 세이사쿠쇼제 ICPS-8100 등(측정 장치)에 의해, 미리 작성한 검량선에 따른 조건에서 측정함으로써 특정할 수 있다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도법을 사용하여 측정하면 된다. 또한, 모강판의 화학 성분은, 방향성 전자 강판으로부터 후술하는 방법에 의해 후술하는 글라스 피막 및 인을 함유하는 피막 등을 제거한 강판을 모강판으로 하고 그 성분을 분석한 성분이다.

모강판의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고 종래 공지의 방향성 전자 강판의 제조 방법을 적절히 선택할 수 있다. 제조 방법의 바람직한 구체예로서는, 예를 들어 C를 0.04 내지 0.1질량％로 하고, 기타는 상기 모강판의 화학 조성을 갖는 슬래브를 1000℃ 이상으로 가열하여 열간 압연을 행한 후, 필요에 따라 열연판 어닐링을 행하고, 이어서, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 넣는 2회 이상의 냉연에 의해 냉연 강판으로 하고, 당해 냉연 강판을, 예를 들어 습식 수소-불활성 가스 분위기 중에서 700 내지 900℃로 가열하여 탈탄 어닐링, 필요에 따라 추가로 질화 어닐링, 1000℃ 정도에서 마무리 어닐링하는 방법 등을 들 수 있다.

모강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.10㎜ 이상 0.50㎜ 이하여도 되고, 0.15㎜ 이상 0.35㎜ 이하여도 된다.

글라스 피막으로서는, 예를 들어 포르스테라이트(Mg₂SiO₄), 스피넬(MgAl₂O₄) 및 코디에라이트(Mg₂Al₄Si₅O₁₆)로부터 선택되는 1종 이상의 산화물을 갖는 피막을 들 수 있다.

글라스 피막의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법 중에서 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 모강판의 제조 방법의 구체예에 있어서, 냉연 강판에 마그네시아(MgO)를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후에, 상기 마무리 어닐링을 행하는 방법을 들 수 있다. 또한 당해 어닐링 분리제는, 마무리 어닐링 시의 강판끼리의 스티킹을 억제하는 효과도 갖고 있다. 예를 들어 상기 마그네시아를 함유하는 어닐링 분리제를 도포하여 마무리 어닐링을 행한 경우, 모강판에 포함되는 실리카와 반응하여, 포르스테라이트(Mg₂SiO₄)를 포함하는 글라스 피막이 모강판 표면에 형성된다.

글라스 피막의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.5㎛ 이상 3㎛ 이하여도 된다.

(2) 홈의 형성 패턴 및 표면 돌기의 형태

도 1은, 본 전자 강판의 강판 표면에 마련된 홈의 패턴 예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 2는, 홈 길이 방향에 직교하는 단면에서 홈(예를 들어 홈(11))과 그 주변부에 존재하는 표면 돌기를 본 모식도이다.

도 3은, 홈 길이 방향 및 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 홈(예를 들어 홈(11))의 주변부에 존재하는 표면 돌기를 본 모식도이다.

또한, 도 1 내지 도 3에 있어서, 본 전자 강판(1)의 압연 방향을 X축 방향, 본 전자 강판(1)의 판 폭 방향(동일 평면 내에서 압연 방향에 직교하는 방향)을 Y축 방향, 본 전자 강판(1)의 판 두께 방향(XY 평면에 직교하는 방향, 즉 강판 표면의 법선 방향)을 Z축 방향이라고 정의한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 선형의 홈(10) 및, 단속 선형의 홈(11)이, 판 폭 방향 Y를 따라 연장되도록 강판 표면(모강판의 표면)에 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에 있어서, 홈(10) 및 홈(11)의 홈 길이 방향은, 판 폭 방향 Y와 일치한다. 홈(10) 및 홈(11)의 주변부(12)에는, 표면 돌기가 존재한다.

또한, 홈(10 및 11)은, 압연 방향 X와 교차하도록 마련되어 있으면 되고, 반드시, 홈 길이 방향과 압연 방향 X가 직교하고 있을 필요는 없다. 즉, 홈 길이 방향과 판 폭 방향 Y가 일치하고 있을 필요는 없다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 홈(11)의 주변부(100)에 강판 표면(기준면 BL)으로부터 융기하는 표면 돌기(12)가 홈 길이 방향을 따라 연장되고, 또한 홈(11)의 주변부(110)에도 강판 표면(기준면 BL)으로부터 융기하는 표면 돌기(13)가 홈 길이 방향을 따라 연장되어 있다. 본 실시 형태에서는, 홈(11)의 홈 폭 방향과 압연 방향 X가 일치한다.

여기서, 홈(11)의 홈 폭 방향 일단부 a로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역(도 2 중의 a-b간의 영역)을 주변부(100)라고 정의한다. 또한, 홈(11)의 홈 폭 방향 타단부 a'로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역(도 2 중의 a'-b'간의 영역)을 주변부(110)라고 정의한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 홈(11)의 홈 폭 방향 일단부 a와, 홈(11)의 홈 폭 방향 타단부 a'는, 각각 홈(11)의 윤곽선(단면 곡선)과 기준면 BL의 교점이다. 점 b는, 표면 돌기(12)의 윤곽선(단면 곡선)과 기준면 BL의 교점이며 또한 홈 폭 방향 일단부 a로부터 홈 폭 방향 외측으로 이격되어 있는 점이다. 점 b'는, 표면 돌기(13)의 윤곽선(단면 곡선)과 기준면 BL의 교점이며 또한 홈 폭 방향 타단부 a'로부터 홈 폭 방향 외측으로 이격되어 있는 점이다.

또한, 도 2에 있어서는, 방향성 전자 강판(1)의 비홈형성 영역(비홈형성 처리면)을 판 두께 방향에 있어서의 기준면 BL(기준 높이, 홈 형성 전의 강판의 표면을 포함함)에 설정하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 홈(11)은, 홈 폭 방향 일단부 a로부터 홈 폭 방향 타단부 a'까지의 구간에 있어서, 기준면 BL로부터 홈 형성 처리에 의해 본 전자 강판(1)의 모강판 일부가 제거됨으로써 형성된 영역이다.

또한, 홈(11)의 홈 폭 W는, 홈 폭 방향 일단부 a와 홈 폭 방향 타단부 a' 사이의 직선 거리이다. 그리고, 홈(11)의 홈 깊이 D는, 기준면 BL로부터 홈 바닥까지의 깊이(판 두께 방향 Z의 거리)이다. 홈(11)의 윤곽선 상의 점이며 또한 판 두께 방향 Z의 가장 깊은 위치에 존재하는 점을 홈 바닥으로 한다.

또한, 표면 돌기(12)의 돌기 높이 T12는, 기준면 BL로부터 표면 돌기(12)의 선단까지의 높이(판 두께 방향 Z의 거리)이다. 표면 돌기(13)의 돌기 높이 T13은, 기준면 BL로부터 표면 돌기(13)의 선단까지의 높이(판 두께 방향 Z의 거리)이다.

표면 돌기(12)의 돌기 폭은, 홈 폭 방향 일단부 a와 점 b 사이의 직선 거리이다. 표면 돌기(13)의 돌기 폭은, 홈 폭 방향 타단부 a'와 점 b' 사이의 직선 거리이다.

또한, 각종 치수에 대해서는, 통계적으로 충분한 횟수의 측정(예를 들어, 50회의 측정)을 행한다.

본 실시 형태에 있어서는, 본 전자 강판(1)의 강판 표면에 레이저 등의 열원에 의해 압연 방향 X에 교차하는 방향으로 연장되는 소정의 길이의 홈이, 소정의 간격으로 형성되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 압연 방향 X와 교차하는 방향이란, XY 평면 내에 있어서 압연 방향 X에 직교하는 방향(즉 판 폭 방향 Y)을 포함하고 있고, 이 판 폭 방향 Y와 홈 길이 방향 사이의 각도가 ±45°의 범위 내여도 되고 또는 ±30°의 범위 내여도 된다.

홈의 형상은, 본 전자 강판(1)을 평면으로 보았을 때 판 폭 방향 Y에 연장되는 선형이어도 되고, 단속 선형이어도 된다. 또한, 선형은, 확대해 관찰했을 때에, 직사각형, 타원 형상 등이어도 된다.

홈의 형상이 단속 선형인 경우, 판 폭 방향 Y에 있어서 인접하는 홈의 간격은, 1㎛ 내지 1000㎛여도 된다.

한편, 압연 방향 X에 있어서 인접하는 홈의 간격은, 1 내지 10㎜여도 되고, 3 내지 6㎜여도 되고, 또는 4 내지 5㎜여도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 홈의 간격이란, 소정의 방향(판 폭 방향 Y, 압연 방향 X 등)에 있어서의 첫 번째 홈의 단부(주변부)로부터, 가장 가까운 거리에 있는 두 번째 홈의 단부(주변부)까지의 최단 거리이다.

본 전자 강판(1)의 평균 홈 깊이는 8 내지 30㎛여도 되고, 15 내지 25㎛여도 된다.

평균 홈 깊이는, 강판 표면에 마련된 홈에 대해, 50개소의 홈의 홈 깊이 D의 측정값의 평균값이다.

홈 깊이 D의 측정 방법은, 이하와 같다. 먼저, 피측정 강판으로부터, 홈 길이 방향에 직교하는 단면이 노출되도록 샘플을 채취한다. 그 샘플 단면을 연마함으로써, 도 2에 도시하는 바와 같은 홈과 그 주변부를 포함하는 단면을 현출시킨 후, 그 단면을 광학 현미경 또는 주사형 현미경으로 관찰함으로써, 홈 깊이 D(예를 들어 도 2 중의 기준면 BL로부터 홈 바닥까지의 직선 거리)를 측정한다. 이와 같은 홈 깊이 D를, 피측정 강판의 50개소의 각각에 대해 측정한다. 평균 홈 깊이는, 이들 50개의 홈 깊이 D의 측정 결과를 평균하여 얻어지는 값이다.

또한, 본 전자 강판(1)에 있어서, 홈 폭 W의 평균 홈 폭은, 1 내지 200㎛여도 된다.

평균 홈 폭은, 강판 표면에 마련된 홈에 대해, 50개소의 홈의 홈 폭 W의 측정값의 평균값이다.

홈 폭 W의 측정 방법은, 이하와 같다. 먼저, 피측정 강판으로부터, 홈 길이 방향에 직교하는 단면이 노출되도록 샘플을 채취한다. 그 샘플 단면을 연마함으로써, 도 2에 도시하는 바와 같은 홈과 그 주변부를 포함하는 단면을 현출시킨 후, 그 단면을 광학 현미경 또는 주사형 현미경으로 관찰함으로써, 홈 폭 W(예를 들어 도 2 중의 a-a'간의 직선 거리)를 측정한다. 이러한 홈 폭 W를, 피측정 강판의 50개소의 각각에 대해 측정한다. 평균 홈 폭은, 이들 50개의 홈 폭 W의 측정 결과를 평균하여 얻어지는 값이다.

본 전자 강판(1)에 있어서, 표면 돌기의 평균 돌기 높이는, 5㎛ 초과 10㎛ 이하이다. 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 이하인 경우, 철심의 철손 저감 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 철심의 철손을 저감시키는 관점에서, 표면 돌기의 평균 돌기 높이는 5.8㎛ 이상인 것이 바람직하고, 6.0㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.

표면 돌기의 평균 돌기 높이가 10㎛를 초과하면, 적층된 강판간의 절연성이 열화되는 경향이 강해지므로 바람직하지 않다. 따라서, 표면 돌기의 평균 돌기 높이의 상한은 10㎛이다. 표면 돌기의 평균 돌기 높이는 7.3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

표면 돌기의 평균 돌기 높이란, 강판 표면에 형성된 표면 돌기에 대해, 50개소의 돌기 높이(예를 들어 도 2 중의 T12 및 T13 등)의 측정값의 평균값이다.

돌기 높이의 측정 방법은, 이하와 같다. 먼저, 피측정 강판으로부터, 홈 길이 방향에 직교하는 단면이 노출되도록 샘플을 채취한다. 그 샘플 단면을 연마함으로써, 도 2에 도시하는 바와 같은 홈과 그 주변부를 포함하는 단면을 현출시킨 후, 그 단면을 광학 현미경 또는 주사형 현미경으로 관찰함으로써, 홈의 주변부에 존재하는 표면 돌기의 돌기 높이(예를 들어 도 2 중의 T12 및 T13 등)를 측정한다. 이와 같은 돌기 높이를, 피측정 강판의 50개소의 각각에 대해 측정한다. 평균 돌기 높이는, 이들 50개의 돌기 높이의 측정 결과를 평균하여 얻어지는 값이다.

표면 돌기의 형상은 특별히 한정되지 않고 방향성 전자 강판을 강판면에 수직으로 소정의 방향(판 폭 방향, 압연 방향 등)을 따라 절단한 단면을 정면으로 보았을 때에, 선단이 뾰족해진 돌기형이어도 되고, 선단이 평탄한 제방형이어도 된다.

표면 돌기의 평균 돌기 폭은 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 10㎛여도 된다. 평균 돌기 폭이란, 강판 표면에 형성된 돌기에 대해, 50개소의 돌기 폭의 측정값의 평균값이다. 돌기 폭의 측정 방법은, 이하와 같다. 먼저, 피측정 강판으로부터, 홈 길이 방향에 직교하는 단면이 노출되도록 샘플을 채취한다. 그 샘플 단면을 연마함으로써, 도 2에 도시하는 바와 같은 홈과 그 주변부를 포함하는 단면을 현출시킨 후, 그 단면을 광학 현미경 또는 주사형 현미경으로 관찰함으로써, 홈의 주변부에 존재하는 표면 돌기의 돌기 폭(예를 들어 도 2 중의 a-b간의 직선 거리 및 a'-b'간의 직선 거리)을 측정한다. 이러한 돌기 폭을, 피측정 강판의 50개소의 각각에 대해 측정한다. 평균 돌기 폭은, 이들 50개의 돌기 폭의 측정 결과를 평균하여 얻어지는 값이다.

또한, 표면 조도계에 의해 얻어지는 측정 결과가, 방향성 전자 강판을 강판면에 수직으로 압연 방향을 따라 절단한 단면을 복수 개소 연마하여, 광학 현미경이나 주사형 현미경으로 관찰하는 방법을 이용함으로써 얻어지는 측정 결과와 동일한 경우에는, 판 두께 방향의 홈 길이 치수(상기 기준면으로부터 홈의 선단까지의 거리)로부터 홈 깊이(홈의 깊이 치수)를 결정해도 된다. 마찬가지로, 상기 기준면으로부터 표면 돌기의 선단까지의 높이 치수(판 두께 방향에 있어서의 거리)로부터 돌기 높이를 결정해도 된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 본 전자 강판(1)에 있어서, 홈 길이 방향(판 폭 방향 Y) 및 판 두께 방향 Z를 포함하는 단면에서 표면 돌기(12)(또는 (13)이어도 됨)를 본 경우에, 표면 돌기(12)의 윤곽선에 나타나는 피크점(P1, P2, P3, P4, P5)의 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 합계 길이 Lsum(=LP1+LP2+LP3+LP5)이 표면 돌기(12)의 홈 길이 방향의 전체 길이 L에 대해 30％ 이상의 길이이다. 또한, 도 3에 도시하는 피크점 P3 및 P4에 주목하면, 피크점 P3을 갖는 산과, 피크점 P4를 갖는 산이, 더 높은 위치에 존재하는 피크점 P3의 높이의 50％ 이상의 높이의 영역에서 완만하게 연결되어 있다. 이와 같은 경우에는, 피크점 P3을 갖는 산과, 피크점 P4를 갖는 산을 하나의 산이라 간주하고, 이 하나의 산에 있어서 가장 높은 피크점 P3의 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 길이를 LP3으로 한다. 피크점 P1, P2 및 P5는, 상기 케이스에 적합하지 않으므로, 각각의 피크점에 대해 홈 길이 방향의 길이를 구하면 된다. 즉, 피크점 P1을 갖는 산에 있어서, 피크점 P1의 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 길이를 LP1로 한다. 또한, 피크점 P2를 갖는 산에 있어서, 피크점 P2의 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 길이를 LP2로 한다. 또한, 피크점 P5를 갖는 산에 있어서, 피크점 P5의 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 홈 길이 방향의 길이를 LP5로 한다.

상기한 바와 같이 (Lsum×100)/L로 표시되는 비율을 돌기 연속성 지표라 정의한다. 즉, 본 전자 강판(1)에 있어서, 돌기 연속성 지표가 30％ 이상이 되도록 표면 돌기의 형태가 제어되어 있다.

표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하라고 하는 조건을 만족시키고, 또한 돌기 연속성 지표가 30％ 이상이라는 조건(길이 Lsum이 길이 L에 대해 30％ 이상의 길이라는 조건)을 만족시키는 경우에, 철심의 철손 저감 효과가 대폭으로 상승한다. 돌기 연속성 지표가 30％ 미만인 경우, 철심의 철손 저감 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 철심의 철손 저감의 관점에서, 돌기 연속성 지표는, 50％ 이상이 바람직하다. 또한, 돌기 연속성 지표의 상한은, 특별히 한정되지 않는다. 돌기 연속성 지표의 상한은 수학적으로는 100％이지만, 현실적으로 돌기 연속성 지표를 100％로 하는 것은 곤란하다.

돌기 연속성 지표의 측정 방법은 이하와 같다.

레이저 현미경 등, 피측정 강판면의 3차원 형상을 측정할 수 있는 장치를 이용하여, 홈부를 포함하는 강판면 화상을 측정하여, 홈 주변부에서 기준면 BL보다 높은 위치의 돌기 부분을 동정한다. 이 돌기 부분 내, 연속되는 부분의 피크 위치에서의 높이값의 50％ 이상의 값을 나타내는 등고선 위치의 홈부에 연신하는 길이로부터 돌기 연속성 지표를 구한다.

본 전자 강판(1)에 홈을 형성하는 방법으로서, 강판 표면에 레이저를 조사함으로써 홈을 형성하는 레이저 조사법(일본 특허 공개평6-57335호 공보, 국제 공개 제2016/171124호 참조)이 사용된다.

레이저 조사법의 경우의 조사 조건으로서는, 일반적으로는, 레이저 출력을 200 내지 3000W에, 레이저의 압연 방향에 있어서의 집광 스폿 직경(레이저 출력의 86％를 포함하는 직경)을 10 내지 100㎛에, 레이저의 판 폭 방향에 있어서의 집광 스폿 직경을 10 내지 1000㎛에, 레이저 주사 속도를 5 내지 100m/s에, 레이저 주사 피치(간격)를 2 내지 10㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 원하는 홈형상은, 이들 레이저 조사 조건을 상기 범위에서 적절하게 조정함으로써 얻을 수 있다.

홈 형성을 위해, 파장 1.0 내지 2.1㎛의 집광성의 높은 연속 발진형 레이저(연속 발진 가능한 레이저)를 사용해도 된다.

예를 들어, 이러한 레이저로서, 파이버 레이저, YAG를 포함하는 박 디스크형 고체 레이저 등을 들 수 있다. 상기 1.0 내지 2.1㎛의 파장 영역의 레이저 광은, 가공점에서 발생되는 금속 이온의 플라스마나 금속 증기에 흡수되기 어렵다. 또한, 연속파 레이저를 사용함으로써, 펄스 발진 레이저에서 생기는, 점열 홈의 구멍간의 갭에 의한 철손 개선 열화도 없다.

파이버 레이저로서는, 발진 매체인 파이버의 코어에 각종 레이저 매질(여기 원자)을 도핑한 레이저를 사용해도 된다. 예를 들어, 코어에 Yb(이테르븀)을 도핑한 파이버 레이저로는, 발진 파장이 1.07 내지 1.08㎛, 코어에 Er(에르븀)을 도핑한 파이버 레이저로는, 발진 파장이 1.55㎛, 코어에 Tm(툴륨)을 도핑한 파이버 레이저로는, 발진 파장이 1.70 내지 2.10㎛이다.

또한, 마찬가지 파장 영역의 고출력 레이저인 YAG 레이저로는, 발진 파장이 1.06㎛이다. 이들 파이버 레이저 및 YAG 레이저를 사용하는 방법에서는, 가공점에서의 플라스마 혹은 금속 증기로의 레이저의 흡수 영향이 적다.

또한, 높은 집광성을 확보하기 위해, 집광 스폿의 직경(집광 빔 직경)은, 100㎛ 이하여도 된다.

파이버 레이저는, 코어 직경과 동일한 정도까지 집광 가능하고, 보다 높은 집광성을 확보하기 위해서는, 100㎛ 이하인 코어 직경을 갖는 파이버 레이저가 적합하다.

또한, YAG 레이저 등의 고체 레이저에 있어서, 발진 매체가 박 디스크형의 결정인 박 디스크 레이저로는, 결정의 표면적이 크고 냉각이 용이하기 때문에, 고출력 동작에 있어서도 결정의 열변형에 따른 집광성의 열화가 생기기 어렵고, 100㎛ 이하인 미소 집광도 용이하게 행할 수 있다.

또한, 이 집광 스폿의 직경과 홈 폭이란, 반드시 일치하지는 않는다. 예를 들어, 파워 밀도가 크고, 빔 주사 속도 V가 작으면, 홈 폭이, 집광 스폿의 직경보다 커진다.

또한, 상기와 같은 정밀도가 높은 레이저를 사용하는 경우, 원하는 높이의 표면 돌기 형성을 위해, 레이저 빔의 초점 위치를 어긋나게 해서(디포커스해), 강판 표면에 레이저를 조사해도 된다. 디포커스는, 초점 위치로부터 ±1.2㎜의 범위로 설정해도 된다.

이상의 점에서, 집광 빔 직경 등을 제어하여, 홈 단면적, 즉 용융물의 제거량을 제어하는 것 등에 의해, 돌기를 발생시키는 성분량을 제어할 수 있고, 돌기 높이를 제어할 수 있다.

그런데, 일반적인 레이저 조사법에서는, 레이저 광의 조사와 동시에, 공기 또는 불활성 가스 등의 어시스트 가스가, 레이저 광이 조사되는 강판 표면의 부위에 분사된다. 이와 같은 어시스트 가스는, 레이저 조사에 의해 강판으로부터 용융 또는 증발한 성분을 제거하는 역할을 담당하고 있다. 어시스트 가스의 분사에 의해, 레이저 광이 상기 용융 또는 증발한 성분에 의해 저해되지 않고 강판 표면에 도달하기 위해, 홈이 안정적으로 형성된다.

본 발명자들은, 어시스트 가스의 유량을 0 내지 100(리터/분)간의 유량으로 0.02 내지 0.2msec의 시간 간격으로 변동시킴으로써, 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이고, 또한 돌기 연속성 지표가 30％ 이상이라고 하는 본 전자 강판(1)의 특징적인 돌기 형태가 얻어지는 것을 발견하였다. 예를 들어 국제 출원 공보(국제 공개 제2016/171130)에 개시되어 있는 바와 같이, 어시스트 가스를 10 내지 1000(리터/분)의 범위 내에서 설정된 일정한 유량으로 분사하는 방법은 알려져 있지만, 상기한 바와 같이 어시스트 가스의 유량을 특정의 시간 간격으로 증감시키는 방법은 전혀 알려져 있지 않은 신규의 방법이다.

본 발명자들은, 특정의 조건을 만족시키는 표면 돌기를 강판 표면에 형성함으로써, 적층 철심 형성 시에 전자 강판 내에 변형 도입형의 레이저 자구 제어와 마찬가지인 선형의 탄성 변형이 도입되고, 그 결과, 철심의 저철손화를 실현할 수 있음을 발견하였다. 이 지견을 기초로, 본 발명자들은, 홈이 안정적인 형성과 철심의 저철손화를 양립시킬 수 있는 방법을 예의 연구된 결과, 어시스트 가스의 유량을 특정의 시간 간격으로 증감시키는 방법을 발견한 것이다.

또한, 어시스트 가스의 유량은, 0 내지 100(리터/분)의 범위 내에 포함되는 최솟값 A1과 최댓값 A2 사이에서 변동시키면 된다.

(3) 홈 형성 방법

도 4는, 본 실시 형태에서 사용되는 레이저 광원 및 레이저 빔 조사 장치를 구비하는 제조 장치의 일례를 도시하는 모식도이다. 또한, 이 도 4에는, 방향성 전자 강판(강판)(1)에 조사되는 레이저 광의 조사 위치에 대해서도 도시되어 있다. 레이저 매질로서 Yb가 도핑된 파이버 레이저를 레이저 광원으로서 사용한 예를 설명한다.

도 4에 있어서, 강판(1)은, 2차 재결정 후의 판 폭 1000㎜의 방향성 전자 강판이며, 지철 표면에 글라스 피막이 형성되어 있다. 강판(1)은, 라인 속도 VL에서 라인 방향(압연 방향, 반송 방향) L에 일정한 속도로 통판된다.

레이저 장치(2)는, 최대 출력 2000W의 시판되고 있는 파이버 레이저이며, 파이버 코어에 레이저 매질로서 Yb가 도핑되어 있고, 그 발진 파장은, 1.07 내지 1.08㎛이다.

코어의 직경은, 약 15㎛이며, 출력 빔의 레이저 발진 모드는, 대략 기본 가우스 모드이다.

레이저 장치(2)로부터 출력된 연속파(CW)의 레이저 광은, 광파이버(3)가 전송되어, 레이저 조사 장치(4)에 도달한다.

이 레이저 조사 장치(4)는, 콜리메이터(5)와, 20면체의 회전 폴리곤 미러(6)와, 초점 거리 200㎜의 fθ 렌즈(7)를 구비한다.

콜리메이터(5)는, 전송 파이버(3)로부터 출력한 레이저 빔 LB의 직경을 조정한다.

또한, 회전 폴리곤 미러(6)는, 레이저 빔 LB를 편향되게 하여 강판(1) 상을 고속으로 대략 판 폭 방향 C에 주사하고, fθ 렌즈(7)는, 이 레이저 빔 LB를 집광한다.

회전 폴리곤 미러(6)의 회전 속도를 조절하여 강판(1) 상에서의 빔 주사 속도 V가 2 내지 50m/s의 범위에서 조정할 수 있다.

강판(1) 상에 있어서의 집광 빔의 판 폭 방향의 주사 폭은, 약 150㎜이다.

집광 빔 직경(에너지의 86％가 포함되는 직경) d를, 콜리메이터(5)에 의한 출력 빔 직경의 변경에 의해 10 내지 100㎛로 조정할 수 있다.

또한, 도시되지 않은 포커스 기구를, 회전 폴리곤 미러(6)와 초점 거리 200㎜의 fθ 렌즈(7) 사이에 배치하고 있고, 이 포커스 기구에 의해 fθ 렌즈(7)와 강판의 거리를 조정할 수 있다. 회전하는 회전 폴리곤 미러(6)의 1면에 의해 레이저 빔이 강판(1) 상에 주사되어, 강판(1) 상에 소정의 길이(예를 들어, 판 폭 방향의 전체 길이)의 하나의 홈이 대략 폭 방향으로 형성된다. L 방향에 인접하는 홈의 간격, 즉 압연 방향(반송 방향)의 조사 피치 PL은, 라인 속도 VL 및 폴리곤 회전 속도의 조정에 의해 변경 가능하다.

이와 같이, 레이저 조사 장치(4)를 사용하여, 강판(1)에 레이저 빔 LB를 조사하여 압연 방향 L에 일정한 주사 간격 PL(=조사 피치, 홈 간격)로 홈을 형성한다. 즉, 방향성 전자 강판의 표면에 레이저 빔을 집광하여 주사하면서 조사하고, 방향성 전자 강판의 압연 방향으로 대략 수직인 방향(압연 방향과 교차하는 방향, 압연 방향에 수직인 벡터를 포함하는 방향, 예를 들어 이 수직인 방향으로부터 ±45°의 범위 내)으로 연장되는 소정의 길이의 홈을 반송 방향으로 소정의 간격으로 형성한다.

또한, 상술한 바와 같이, 레이저 조사 시의 어시스트 가스의 유량은, 0 내지 100(리터/분)간의 유량으로 0.02 내지 0.2msec의 시간 간격으로 변동하도록 제어된다.

레이저 빔 조사 후의 강판(1)에는, 도시되지 않은 코팅 장치에 의해 표면에 전기적 절연 및 장력을 부여하는 절연 피막 코팅을 실시한다.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떤 것이어도 본 발명의 범위에 포함된다.

실시예

(실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 7)

800A/m에서의 자속 밀도 B8의 값이 1.94T인 고자속 밀도의 방향성 전자 강판(판 두께 0.23㎜)에 대해, 강판의 압연 방향으로 40㎛, 판 폭 방향으로 100㎛의 타원형의 빔 형상으로 3kW의 파이버 레이저를 사용하여 20m/s의 주사 속도로 압연 방향으로 5㎜ 간격으로 폭 약 50㎛, 깊이 약 20㎛의 선형의 홈을 형성하였다.

그때, 레이저 빔이 강판면에서, 실시예 1은 초점 위치로부터 0.8㎜ 가까운 위치(-0.8㎜), 실시예 2는 초점 위치로부터 0.9㎜ 먼 위치(+0.9㎜), 비교예 1은 초점 위치(±0㎜), 비교예 2는 초점 위치로부터 0.4㎜ 가까운 위치(-0.4㎜), 비교예 3은 초점 위치로부터 0.5㎜ 먼 위치(+0.5㎜), 비교예 4는 초점 위치로부터 1.1㎜ 먼 위치(+1.1㎜), 비교예 5는 초점 위치로부터 1.2㎜ 가까운 위치(-1.2㎜), 비교예 6은 초점 위치로부터 0.8㎜ 먼 위치(+0.8㎜), 비교예 7은 초점 위치로부터 1.1㎜ 가까운 위치(-1.1㎜)에서의 조사를 행하였다.

또한, 표 1에 나타내는 조건(어시스트 가스 유량의 최솟값 A1 및 최댓값 A2, 어시스트 가스 유량의 변동 시간 간격)에서, 어시스트 가스의 유량을 특정의 시간 간격으로 증감시켰다. 또한, 비교예 1 내지 5는, 어시스트 가스 유량의 최솟값 A1과 최댓값 A2가 동등하고, 또한 어시스트 가스 유량을 시간적으로 변동시키지 않는 예, 즉 어시스트 가스의 유량을 일정하게 제어하는 예를 나타내고 있다.

얻어진 방향성 전자 강판의 평균 홈 폭, 평균 홈 깊이, 평균 돌기 높이, 돌기 연속성 지표, 자속 밀도 및 철손의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 방향성 전자 강판의 철손은, 단판(W100㎜×L500㎜)을 채취하여, 800℃에서 2시간의 응력 제거 어닐링을 실시한 후에, 단판 측정법에 의해 평가하였다. 또한, W17/50은, 1.7T/50Hz일 때의 철손 값이다.

또한, 자속 밀도 B8은, 자화력 H가 800A/m에 있어서 발생되는 자속 밀도[T]로 정의된다. 특히, 방향성 전자 강판의 경우, B8은, 강판이 압연 방향으로 자화되었을 때의 자속 밀도이다. B8이 높을수록 강판의 결정 방위성이 높고(결정 배향성이 크고), 일반적으로 철손도 낮다.

돌기 연속성 지표에 대해서는, 레이저 현미경 등, 피측정 강판면의 3차원 형상을 측정할 수 있는 장치를 이용하여, 홈부를 포함하는 강판면 화상을 측정하여, 홈 주변부에서 기준면 BL보다 높은 위치의 돌기 부분을 동정한 후, 이 돌기 부분 내, 연속되는 부분의 피크 위치에서의 높이값의 50％ 이상의 값을 나타내는 등고선 위치의 홈부에 연신하는 길이로부터 돌기 연속성 지표를 측정하였다.

또한 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 7의 방향성 전자 강판을 사용하여, 20kVA의 단상 권취 철심을 제작하고, 800℃에서 3시간의 응력 제거 어닐링을 질소 100％의 분위기 중에서 실시하였다.

이들 권취 철심에 1차 권선(여자 권선)과 2차 권선(서치 코일)을 둘러싸고, 각각의 코어 철손을 전력계로 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에서는, 어시스트 가스의 유량이 0 내지 100(리터/분)간의 유량으로 0.02 내지 0.2msec의 시간 간격으로 변동하도록 제어됨으로써, 평균 돌기 높이와 돌기 연속성 지표를 본 발명의 범위 내에서 제어될 수 있음이 나타났다. 즉, 실시예 1 및 2에서는, 평균 돌기 높이를 5㎛ 초과 내지 10㎛ 이하인 범위에서 제어될 수 있고, 또한 돌기 연속성 지표를 30％ 이상으로 제어될 수 있었다. 한편, 비교예 1 내지 7에서는, 어시스트 가스의 유량을 적절하게 제어하지 않은 결과, 평균 돌기 높이와 돌기 연속성 지표의 한쪽 혹은 양쪽을 본 발명의 범위 내에서 제어할 수 없었다.

단, 표 1에 나타낸 바와 같이, 전자 강판 단체로 보았을 때, 실시예와 비교예에서, 자속 밀도 및 철손에 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 즉, 평균 돌기 높이와 돌기 연속성 지표는, 전자 강판 단체의 자속 밀도 및 철손에 크게 영향을 미치지 않는다.

한편, 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에서는, 평균 돌기 높이와 돌기 연속성 지표가 본 발명의 범위 내에서 제어된 결과, 코어 철손이 비교예 1 내지 7과 비교하여 낮아지는 것이 나타났다. 즉, 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이고, 또한 돌기 연속성 지표가 30％ 이상이라고 하는 본 발명의 방향성 전자 강판을 이용하여 권취 철심을 제작하면, 저철손의 권취 철심을 얻어진다는 것을 알 수 있다.

1: 방향성 전자 강판
2: 레이저 장치
3: 광파이버(전송 파이버)
4: 레이저 조사 장치
5: 콜리메이터
6: 폴리곤 미러(회전 폴리곤 미러)
7: fθ 렌즈
10: 홈(선형)
11: 홈(단속 선형)
12: 표면 돌기
13: 표면 돌기
100: 주변부
110: 주변부

Claims (1)

1. 홈이 마련된 강판 표면을 갖는 방향성 전자 강판이며,
   상기 홈의 홈 폭 방향의 단부로부터 홈 폭 방향 외측을 향하여 넓어지는 영역에 있어서, 상기 강판 표면으로부터 융기되는 표면 돌기가 상기 홈의 홈 길이 방향을 따라 연장되고,
   상기 표면 돌기의 평균 돌기 높이가 5㎛ 초과 10㎛ 이하이고,
   상기 홈 길이 방향 및 상기 강판 표면의 법선 방향을 포함하는 단면에서 상기 표면 돌기를 본 경우에, 상기 표면 돌기의 윤곽선에 나타나는 피크점 높이의 50％ 이상의 높이를 갖는 부분의 상기 홈 길이 방향의 합계 길이가, 상기 표면 돌기의 상기 홈 길이 방향의 전체 길이에 대해 30％ 이상의 길이인
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.

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